一種低溫共燒導電銀漿用玻璃粉及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子漿料用玻璃粉，具體涉及一種低溫共燒導電銀漿用玻璃粉及其制備方法和應用，屬于電子信息功能新材料中的玻璃材料、電子漿料及電子封裝技術領域。
技術背景
[0002]在電子元器件微型化、薄型化、高密度化的發(fā)展趨勢下，低溫共燒陶瓷(LowTemperature Co-fired Ceramic, LTCC)技術是制備片層式無源/有源集成電路組件模塊的重要技術。滿足低溫共燒要求的電子漿料具有越來越廣泛的市場需求，其中低溫共燒導電銀漿是用量最大的漿料品種之一。而玻璃粉作為導電漿料中無機粘結劑，在漿料后續(xù)熱處理過程中軟化，浸潤導電相和基板表面，故玻璃粉的成分、粒徑、軟化溫度等對漿料的燒結、與基板的匹配性等都會產(chǎn)生重要影響。因此，適于低溫共燒漿料用的玻璃粉是開發(fā)制備低溫共燒導電銀漿產(chǎn)品的核心基礎材料。
[0003]目前，國內(nèi)外低溫共燒導電漿料市場主要被Ferro、Dupont等國際知名企業(yè)所壟斷，國內(nèi)在此領域始終未能取得關鍵性突破，這不僅導致我國研發(fā)生產(chǎn)的LTCC器件成本很高，更重要的是核心關鍵技術和產(chǎn)品受制于人，嚴重阻礙了我國電子漿料技術和產(chǎn)業(yè)的升級發(fā)展。其主要原因之一就在于國內(nèi)企業(yè)尚未能掌握低溫共燒導電漿料所需的銀粉、玻璃粉、有機載體等基礎材料的核心配方和關鍵制備工藝技術。因此，開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權、適于低溫共燒漿料用的玻璃粉，成為了促進我國電子漿料產(chǎn)業(yè)發(fā)展所必須解決的問題之
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[0004]在低溫共燒材料領域，公開的專利主要集中于制備LTCC基板用的粉料方面。如USA5258335、USA5024975奠定了 Ferro公司Ca0_B203_Si02(CBS)系微晶玻璃基板材料的配方基礎，EP2325150(A1)提供了一種Si02-Ba0_Al203(SBA)基的低溫共燒陶瓷材料配方，申請?zhí)朇N201410337899的專利公開了一種Ca0-La203_Ti02(CLT)系微波介質(zhì)材料及其制備方法。相比之下，明確提出應用于低溫共燒電子漿料的玻璃粉發(fā)明專利較少，楊德安等人采用溶膠-凝膠法制備了 CBS系微晶玻璃的前驅(qū)體粉料，可用作共燒型金屬化漿料粘結劑(CN200710060112)。而在實際應用中，為改善低溫共燒電子漿料的共燒特性，必須根據(jù)所采用的導電相粉體物性來設計玻璃配方以滿足使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種軟化及析晶溫度合適、對銀粉浸潤良好、化學穩(wěn)定性好且成本低廉、可用于低溫共燒導電銀漿的環(huán)保無鉛玻璃粉。
[0006]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種制備上述玻璃粉的方法。
[0007]本發(fā)明的另一個目的在于指出上述玻璃粉的應用。
[0008]—種低溫共燒導電銀楽用玻璃粉由質(zhì)量百分含量為30?45%的CaO，15?35%的 B203，35 ?50 % 的 Si02，0 ?2 % 的 Zr02，0 ?10 % 的 ZnO，0 ?2 % 的 Bi203，0 ?10 % 的A1203配制加工而成；該玻璃粉成分均勻，粉體中值粒徑范圍3μπι?5μπι，最大粒徑不超過9 μ m，軟化溫度為730?760V，析晶溫度為840?920°C，在20?300°C范圍內(nèi)熱膨脹系數(shù)為8?11 X 10 6°C 1，對銀粉浸潤良好。
[0009]制備上述低溫共燒導電銀漿用玻璃粉的方法，包括以下步驟:
[0010](1)配制均混料:按比例稱量好所述玻璃粉的各組分原料，并將各原料充分混合均勻，制成均混料；
[0011](2)將均混料置于鉑金坩禍中，在1300°C?1450°C的電阻爐中加熱熔化，保溫90?180分鐘，得到成分均一的玻璃液；
[0012](3)將熔制好的玻璃液在倒入去離子水中，使其快速淬冷形成玻璃顆粒；
[0013](4)將玻璃顆粒裝入球磨罐中球磨12小時，然后過500目篩，烘干后即得到本發(fā)明的低溫共燒導電銀漿用玻璃粉。
[0014]所述玻璃粉除了適合用于低溫共燒導電銀漿中的無機粘結劑外，還可用于制備低溫共燒微晶玻璃，以及用于熱膨脹系數(shù)與該玻璃粉膨脹系數(shù)相同或相近的兩種材料之間的粘合。
[0015]所述配制混合料使用的原料Bi203、H3B03、ZnO、Zr02、Si02、A1203和CaCO 3均為常見市售粉末，純度為99wt %以上。
[0016]本發(fā)明的原理為:Si02、B203和A1 203在玻璃中全部或部分起到玻璃網(wǎng)絡形成體作用，對玻璃粉軟化熔融后液體流動性、玻璃熱膨脹系數(shù)具有顯著影響；CaO和ZnO主要起玻璃外體作用，同時與Zr02B核劑一起共同調(diào)節(jié)玻璃的物理和化學性能，如玻璃的軟化及析晶特性、熱和化學穩(wěn)定性等；適量的Bi203則有助于改善玻璃軟化后對銀粉的浸潤性。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點和效果:
[0018](1)本發(fā)明所得玻璃粉具有合適且可調(diào)的玻璃軟化溫度，粒徑細小，化學穩(wěn)定性好，且燒結過程中對銀粉與常用LTCC基板浸潤良好，適于低溫共燒導電銀漿產(chǎn)品的開發(fā)；其析晶特性可調(diào)，可用于制備低溫共燒型微晶玻璃材料；其熱膨脹系數(shù)與很多常用材料相同或相近，可用作它們之間的封裝粘結劑。
[0019](2)本發(fā)明的玻璃粉所采用的原料易得環(huán)保、制備工藝簡單，具有成本低廉、易于批量放大的優(yōu)點，能夠滿足工業(yè)化生產(chǎn)應用的需求。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明玻璃粉的典型DSC曲線類型一(析晶型)。
[0021]圖2是本發(fā)明玻璃粉的典型DSC曲線類型二(抑制析晶型)。
【具體實施方式】
[0022]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面對本發(fā)明的【具體實施方式】及細節(jié)作進一步描述。但本發(fā)明的保護范圍不限于以下所述實施例。
[0023]實施例1
[0024]本發(fā)明是一種低溫共燒導電銀漿用玻璃粉，具體成分質(zhì)量百分比為:CaO 38%,B203 15%, Si02 43%, Zr02 2%, ZnO 1%, Bi203 1 %。該玻璃粉成分均勻，粉體中值粒徑范圍3μπι?5μπι，最大粒徑不超過9 μ m，軟化溫度為730?760 °C，析晶溫度為840?920 °C，在20?300°C范圍內(nèi)熱膨脹系數(shù)為8?11 X 10 6°C \對銀粉浸潤良好。
[0025]本發(fā)明的低溫共燒導電銀漿用玻璃粉的制備方法如下:
[0026](1)配制均混料:按比例稱量好所述玻璃粉的各組分原料，并將各原料充分混合均勻，制成均混料；
[0027](2)將均混料置于鉑金坩禍中，在1400°C的電阻爐中加熱熔化，保溫90分鐘，得到成分均一的玻璃液；
[0028](3)將熔制好的玻璃液在倒入去離子水中，使其快速淬冷形成玻璃顆粒；
[0029](4)將玻璃顆粒裝入球磨罐中球磨12小時，然后過500目篩，烘干后即得到本發(fā)明的低溫共燒導電銀漿用玻璃粉。
[0030]本發(fā)明的玻璃粉可用于低溫共燒導電銀漿中的無機粘結劑，可用于制備低溫共燒微晶玻璃，以及用于熱膨脹系數(shù)與該玻璃粉膨脹系數(shù)相同或相近的兩種材料之間的粘合。
[0031]實施例2
[0032]本發(fā)明是一種低溫共燒導電銀漿用玻璃粉，具體成分質(zhì)量百分比為:CaO 33%,B203 22%,Si0z 36%, ZnO 5%,A1203 3%,Bi203 1 %D該玻璃粉成分均勻，粉體中值粒徑范圍3μπι?5μπι，最大粒徑不超過9 μ m，軟化溫度為730?760 °C，析晶溫度為840?920 °C，在20?300°C范圍內(nèi)熱膨脹系數(shù)為8?11 X 10 6°C \對銀粉浸潤良好。
[0033]本發(fā)明的低溫共燒導電銀漿用玻璃粉的制備方法如下:
[0034](1)配制均混料:按比例稱量好所述玻璃粉的各組分原料，并將各原料充分混合均勻，制成均混料；
[0035](2)將均混料置于鉑金坩禍中，