一種用于ltcc基板的二氧化硅包覆銅電子漿料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于LTCC基板的二氧化硅包覆銅電子漿料的制備方法，先用稀鹽酸預(yù)處理銅粉；再將TEOS預(yù)水解；再采用溶膠凝膠法將二氧化硅包覆于銅粉表面；另制備有機載體。最后，將二氧化硅包覆銅粉與有機載體混合，絲網(wǎng)印刷于LTCC基板上，于氮氣氣氛爐中850?910℃燒結(jié)，得到二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板。本發(fā)明制得的銅/LTCC復(fù)合基板致密度較好、導(dǎo)電優(yōu)良、方阻低；本發(fā)明實現(xiàn)了二氧化硅粘結(jié)劑在漿料中均勻分散，工藝簡便，降低成本，無毒環(huán)保。
【專利說明】
一種用于LTCC基板的二氧化硅包覆銅電子漿料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種電子漿料，尤其涉及一種用于LTCC基板的二氧化硅包覆銅電子漿 料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，電子行業(yè)對電子漿料的要求也越來越高，貴金屬漿料應(yīng)用 較早，其中銀漿應(yīng)用廣泛，但企業(yè)為了尋求更低的成本，開始廣泛尋求賤金屬漿料作為銀漿 替代品。在賤金屬漿料中，銅和銀的性能接近，是較理想的銀漿的替代品。
[0003] 國外對電子漿料的研究較早，技術(shù)也相對成熟，國內(nèi)起步晚。但基本已經(jīng)將銀漿研 究的相當成熟，為了進一步降低成本，國內(nèi)有研究者采用銀包銅制備漿料，但是存在銀包覆 不均勻，成本依然較高的問題。近幾年國內(nèi)對銅漿的研究日漸增多，大部分研究者仍然采用 傳統(tǒng)的將銅粉、玻璃粉、有機載體混合制成漿料，導(dǎo)致玻璃分布不均勻。加之傳統(tǒng)漿料的制 備中工藝較復(fù)雜，制備玻璃粉程序較繁雜，為了達到性能要求有的還含有鉛、鎘等重金屬或 者鉍等價格較高的原料。二氧化硅是備受青睞的包覆材料，其穩(wěn)定性高，作為銅漿中的玻璃 相，一方面能收縮拉緊銅粉，另一方面還能和LTCC基板燒結(jié)匹配。因此尋求一種簡單的工 藝，將二氧化硅均勻包覆于銅粉表面，印刷到LTCC表面900 °C左右共燒后，銅膜致密、導(dǎo)電優(yōu) 良，同時又不含對人體有害的物質(zhì)，應(yīng)用前景廣闊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的，在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種成本低、工藝簡單、穩(wěn) 定性高、銅膜致密、導(dǎo)電優(yōu)良、對人體無害的二氧化硅包覆銅電子漿料用于LTCC基板的制備 方法。
[0005] 本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0006] -種用于LTCC基板的二氧化硅包覆銅電子漿料的制備方法，具有以下步驟：
[0007] (1)預(yù)處理銅粉
[0008] 將8g原始銅粉放入稀釋的鹽酸溶液中，30°C水浴磁力攪拌10-20min，靜置倒掉上 清液;再加入30ml丙酮，于60°C攪拌10_30min，靜置倒掉上清液，于70°C干燥lh;
[0009] 所述銅粉為市售銅粉，平均粒徑1-2mi，類球形；
[0010 ] 所述稀釋的鹽酸溶液的容量比為HC1: H2O = 1 _5mL: 50mL。
[0011] (2)TE0S即正硅酸乙酯預(yù)水解
[0012] 稱量70ml無水乙醇，加入0 ? 05-0 ? 36ml蒸餾水，加入0 ? 12-1 ? 12mlTE0S，滴入25wt % 氨水0.03-lml，于25-45 °C攪拌30-60min，制得TE0S預(yù)處理液；
[0013] (3)二氧化硅包覆銅粉
[0014] 取3g步驟（1)處理好的銅粉超聲分散在30ml無水乙醇中，再將步驟(2)TE0S預(yù)處理 液全部滴入其中，于25-65°C電磁攪拌3-6h，將反應(yīng)產(chǎn)物于2500r/min離心3min，再于65°C烘 干lh;
[0015] (4)制備有機載體
[0016] 稱取松油醇83-87wt %、乙基纖維素 l-6wt %、聚乙二醇4-5wt %、鄰苯二甲酸二丁 酯4-6wt%和蓖麻油l-3wt%，將其在90-100°C水浴攪拌l_3h直至溶液變澄清，靜置24h備 用；
[0017] (5)制備二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板
[0018]將步驟(3)的二氧化硅包覆銅粉與步驟(4)的有機載體按質(zhì)量比為70-80:30-20充 分混合，絲網(wǎng)印刷于LTCC即低溫共燒陶瓷基板上，室溫流平，90-100°C干燥，在氮氣氣氛爐 中于850-910°(：燒結(jié)，保溫30-60111111，自然冷卻至室溫，得到二氧化硅包覆銅電子漿料/1^〇： 復(fù)合基板。
[0019] 所述步驟(1)的銅粉為市售銅粉，平均粒徑1-2M1，類球形；
[0020] 所述步驟(1)稀釋的鹽酸溶液的容量比為HC1: H20= l-5mL: 50mL;
[0021] 所述步驟（2)滴入的25wt %氨水為0 ? 03-0 ? 5ml。
[0022]本發(fā)明的有益效果如下：
[0023] (1)本發(fā)明采用溶膠凝膠法將二氧化硅均勻包覆于處理后的銅粉表面，有效地將 玻璃粉和銅粉均勻混合。
[0024] (2)本發(fā)明制成的銅電子漿料與LTCC基板經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后，燒結(jié)致密，導(dǎo)電性良 好，方阻較低。
[0025] (3)本發(fā)明中所用二氧化硅粘結(jié)劑無毒環(huán)保，使用原料價格低廉，降低了生產(chǎn)成 本，而且工藝簡單，簡單的設(shè)備即可進行生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明采用溶膠凝膠法將二氧化硅均勻包覆于處理后的銅粉表面，然后和有機載 體混合，印刷到LTCC基板上，排膠燒結(jié)后得到致密度好、導(dǎo)電優(yōu)良的銅膜。
[0027]下面結(jié)合具體實例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0028] 實施例1 [0029] (1)預(yù)處理銅粉
[0030] 將8g原始銅粉放入稀釋的鹽酸溶液(HC1 :H20 = lmL:50mL)中，30°C水浴磁力攪拌 lOmin，靜置倒掉上清液;再加入30ml丙酮，60°C攪拌30min，靜置倒掉上清液，于70°C干燥 lh；
[0031] (2)TEOS 預(yù)水解
[0032] 稱量70ml無水乙醇，加入0 ? 36ml蒸餾水，加入1 ? 12mlTE0S，滴入25wt %氨水0 ? 5ml， 于25°C攪拌30min，制得TEOS預(yù)處理液；
[0033] (3)制備二氧化硅包覆銅粉
[0034] 將3g步驟（1)處理好的銅粉超聲分散在30ml無水乙醇中，再將步驟(2)TE0S預(yù)處理 液全部滴入其中，25°C反應(yīng)3h，反應(yīng)產(chǎn)物2500r/min離心3min，于65°C烘干lh;
[0035] (4)制備有機載體
[0036] 稱取松油醇85wt %、乙基纖維素5wt %、聚乙二醇4wt %、鄰苯二甲酸二丁酯5wt % 和蓖麻油lwt%，將其在90°C水浴攪拌3h直至溶液變澄清，靜置24h備用；
[0037] (5)制備二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板
[0038]將步驟（3)的二氧化硅包覆銅粉與步驟(4)的有機載體按質(zhì)量比為70 : 30充分混 合，絲網(wǎng)印刷于LTCC基板上，室溫流平，90°C干燥，在氮氣氣氛爐中于850°C燒結(jié)30min，自然 冷卻至室溫，得到二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板。
[0039] 實施例2 [0040] (1)預(yù)處理銅粉
[00411 將8g原始銅粉放入稀釋的鹽酸溶液(HC1 :H20 = 3mL:50mL)中，30°C水浴磁力攪拌 20min，靜置倒掉上清液;再加入30ml丙酮，60°C攪拌30min，靜置倒掉上清液，于70°C干燥 lh；
[0042] (2)TE0S 預(yù)水解
[0043] 稱量70ml無水乙醇，加入0? 18ml蒸餾水，加入0.56mlTE0S，滴入25wt%氨水 0.25ml，于45 °C攪拌60min，制得TE0S預(yù)處理液；
[0044] (3)制備二氧化硅包覆銅粉
[0045] 將3g步驟（1)處理好的銅粉超聲分散在30ml無水乙醇中，再將步驟(2)TE0S預(yù)處理 液全部滴入其中，25°C反應(yīng)4h，反應(yīng)產(chǎn)物2500r/min離心3min，于65°C烘干lh;
[0046] (4)制備有機載體
[0047] 稱取松油醇87wt %、乙基纖維素 lwt %、聚乙二醇4wt %、鄰苯二甲酸二丁酯5wt % 和蓖麻油3wt %，將其在95 °C水浴攪拌2h直至溶液變澄清，靜置24h備用；
[0048] (5)制備二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板
[0049] 將步驟（3)的二氧化硅包覆銅粉與步驟(4)的有機載體按質(zhì)量比為75: 25充分混 合，絲網(wǎng)印刷于LTCC基板上，室溫流平，90°C干燥，在氮氣氣氛爐中于880°C燒結(jié)30min，自然 冷卻至室溫，得到二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板。
[0050] 實施例3
[0051] (1)預(yù)處理銅粉
[0052] 將8g原始銅粉放入稀釋的鹽酸溶液(HC1 :H20 = 5mL:50mL)中，30°C水浴磁力攪拌 15min，靜置倒掉上清液;再加入30ml丙酮，60°C攪拌25min，靜置倒掉上清液，于70°C干燥 lh〇
[0053] (2)TE0S 預(yù)水解
[0054] 稱量70ml無水乙醇，加入0 ? 12ml蒸餾水，加入0 ? 34mlTE0S，滴入25wt %氨水0 ? 2ml， 于35°C攪拌40min，制得TE0S預(yù)處理液；
[0055] (3)制備二氧化硅包覆銅粉
[0056] 將3g步驟（1)處理好的銅粉超聲分散在30ml無水乙醇中，再將步驟(2)TE0S預(yù)處理 液全部滴入其中，45°C反應(yīng)6h，反應(yīng)產(chǎn)物2500r/min離心2min，于65°C烘干lh;
[0057] (4)制備有機載體
[0058] 稱取松油醇86wt %、乙基纖維素2wt %、聚乙二醇5wt %、鄰苯二甲酸二丁酯4wt % 和蓖麻油3wt%，將其在100°C水浴攪拌lh直至溶液變澄清，靜置24h備用；
[0059] (5)制備二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板
[0060] 將步驟（3)的二氧化硅包覆銅粉與步驟(4)的有機載體按質(zhì)量比為80 : 20充分混 合，絲網(wǎng)印刷于LTCC基板上，室溫流平，100°C干燥，在氮氣氣氛爐中于880°C燒結(jié)60min，自 然冷卻至室溫，得到二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板。
[0061 ] 實施例4 [0062] (1)預(yù)處理銅粉
[0063] 將8g原始銅粉放入稀釋的鹽酸溶液(HC1 :H20 = lmL:50mL)中，30°C水浴磁力攪拌 lOmin，靜置倒掉上清液;再加入30ml丙酮，60°C攪拌lOmin，靜置倒掉上清液，于70°C干燥 lh；
[0064] (2)TEOS 預(yù)水解
[0065] 稱量70ml無水乙醇，加入0 ? 05ml蒸餾水，加入0 ? 12mlTE0S，滴入25wt %氨水 0.05ml，于25 °C攪拌30min，制得TEOS預(yù)處理液；
[0066] (3)制備二氧化硅包覆銅粉
[0067] 將3g步驟（1)處理好的銅粉超聲分散在30ml無水乙醇中，再將步驟(2)TE0S預(yù)處理 液全部滴入其中，65°C反應(yīng)3h，反應(yīng)產(chǎn)物2500r/min離心3min，于65°C烘干lh;
[0068] (4)制備有機載體
[0069] 稱取松油醇80wt %、乙基纖維素6wt %、聚乙二醇5wt %、鄰苯二甲酸二丁酯6wt % 和蓖麻油3wt %，將其在90 °C水浴攪拌2h直至溶液變澄清，靜置24h備用；
[0070] (5)制備二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板
[0071] 將步驟（3)的二氧化硅包覆銅粉與步驟(4)的有機載體按質(zhì)量比為78: 22充分混 合，絲網(wǎng)印刷于LTCC基板上，室溫流平，90 °C干燥，在氮氣氣氛爐中于910 °C燒結(jié)40min，自然 冷卻至室溫，得到二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板。
[0072] 實施例5 [0073] (1)預(yù)處理銅粉
[0074] 將8g原始銅粉放入稀釋的鹽酸溶液(HC1 :H20 = lmL:50mL)中，30°C水浴磁力攪拌 20min，靜置倒掉上清液;再加入30ml丙酮，60°C攪拌30min，靜置倒掉上清液，于70°C干燥 lh；
[0075] (2)TEOS 預(yù)水解
[0076] 稱量70ml無水乙醇，加入0 ? 05ml蒸餾水，加入0 ? 12mlTE0S，滴入25wt %氨水 0.05ml，于35 °C攪拌60min，制得TEOS預(yù)處理液；
[0077] (3)制備二氧化硅包覆銅粉
[0078] 將3g步驟（1)處理好的銅粉超聲分散在30ml無水乙醇中，再將步驟(2)TE0S預(yù)處理 液全部滴入其中，25°C反應(yīng)6h，反應(yīng)產(chǎn)物2500r/min離心3min，于65°C烘干lh;
[0079] (4)制備有機載體
[0080] 稱取松油醇85wt %、乙基纖維素5wt %、聚乙二醇4wt %、鄰苯二甲酸二丁酯5wt % 和蓖麻油lwt%，將其在90°C水浴攪拌3h直至溶液變澄清，靜置24h備用；
[0081 ] (5)制備二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板
[0082]將步驟（3)的二氧化硅包覆銅粉與步驟(4)的有機載體按質(zhì)量比為75: 25充分混 合，絲網(wǎng)印刷于LTCC基板上，室溫流平，95°C干燥，在氮氣氣氛爐中于910°C燒結(jié)60min，自然 冷卻至室溫，得到二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板。
[0083] 將上述實施例二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板進行方阻測試，結(jié)果見表 1〇
[0084] 表 1
【主權(quán)項】
1. 一種用于LTCC基板的二氧化硅包覆銅電子漿料的制備方法，具有以下步驟： (1) 預(yù)處理銅粉 將Sg原始銅粉放入稀釋的鹽酸溶液中，30°C水浴磁力攪拌10_20min，靜置倒掉上清液； 再加入30ml丙酮，于60°C攪拌10_30min，靜置倒掉上清液，于70°C干燥Ih; (2) TEOS即正硅酸乙酯預(yù)水解 稱量70ml無水乙醇，加入0.05-0.36ml蒸餾水，加入0.12-1.12mlTEOS，滴入25wt %氨水 0 · 03-lml，于25-45 °C 攪拌30-60min，制得TEOS預(yù)處理液； (3) 二氧化硅包覆銅粉 取3g步驟（1)處理好的銅粉超聲分散在30ml無水乙醇中，再將步驟(2)TE0S預(yù)處理液全 部滴入其中，于25-65°C電磁攪拌3-6h，將反應(yīng)產(chǎn)物于2500r/min離心3min，再于65°C烘干 lh； (4) 制備有機載體 稱取松油醇83-87wt %、乙基纖維素 l-6wt %、聚乙二醇4-5wt %、鄰苯二甲酸二丁酯4-6wt%和蓖麻油l-3wt%，將其在90-100°(：水浴攪拌1-311直至溶液變澄清，靜置2411備用。 (5) 制備二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合基板 將步驟(3)的二氧化硅包覆銅粉與步驟(4)的有機載體按質(zhì)量比為70-80:30-20充分混 合，絲網(wǎng)印刷于LTCC即低溫共燒陶瓷基板上，室溫流平，90-100°C干燥，在氮氣氣氛爐中于 850-910°C燒結(jié)，保溫30-60min，自然冷卻至室溫，得到二氧化硅包覆銅電子漿料/LTCC復(fù)合 基板。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于LTCC基板的二氧化硅包覆銅電子漿料的制備方法， 其特征在于，所述步驟(1)的銅粉為市售銅粉，平均粒徑1-2μπι，類球形。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于LTCC基板的二氧化硅包覆銅電子漿料的制備方法， 其特征在于，所述步驟(1)稀釋的鹽酸溶液的容量比為HCl:H 2O= l-5mL: 50mL。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于LTCC基板的二氧化硅包覆銅電子漿料的制備方法， 其特征在于，所述步驟(2)滴入的25wt %氨水為0.03-0.5ml。
【文檔編號】H01B13/00GK105957642SQ201610411085
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】楊德安, 董青, 黃超, 翟通
【申請人】天津大學(xué)