一种厚膜电路用抗电池效应隔离介质浆料

摘要

本发明公开了一种厚膜电路用抗电池效应隔离介质浆料，所述的介质浆料包括如下质量百分比的成分：玻璃粉60％～75％、添加剂3％～12％、无机颜料1％～5％、有机载体20％～35％，其中玻璃粉由ZnO、CaO、Al2O3、SiO2、B2O3、TeO2组成，添加剂由微米级钙长石、α型纳米氧化铝、纳米ZrO2组成，所述微米级钙长石是通过对钙长石矿石进行破碎，80目筛网过筛后，再经过750～800℃焙烧1～3小时，自然冷却后球磨至粒度为1～2μm制成。本发明的厚膜电路用抗电池效应隔离介质浆料具有抗电池效应优良、印刷性好、烧成膜层致密、耐击穿电压高、绝缘电阻高、介电常数小的特点。

说明书

技术领域

本发明属于厚膜电路用浆料技术领域，具体涉及一种厚膜电路用抗电池效应隔离介质浆料。

背景技术

随着微电子封装技术的发展，厚膜混合集成电路使用范围逐渐扩大，采用厚膜工艺可以制备出高集成度、高性能、高质量的陶瓷线路板。厚膜电路器件开始向小型化、集成化、高频化方向发展，从而产品布线密度更高，体积更小，能适用更宽的频率范围。要求介质浆料具备更好的抗电池效应能力，绝缘强度更高、介电损耗更低，满足多层布线使用要求。

目前高可靠厚膜电路产品中，普遍使用金银混合体系作为厚膜电路主要导带，由于金和银具有不同的电势差和烧结匹配性，在介质层上下选用不同导带材料的过程中，经常会出现多次烧结后膜层鼓包的现象，行业内称为“电池效应”。解决介质浆料电池效应失效的问题，成为厚膜电路多层布线的难题。

“电池效应”也叫贾凡尼现象或效应，指两种金属由于电位差的缘故，通过介质产生了电流，继而产生了电化学反应，电位高的阳极被氧化。该问题广泛出现在PCB板材的制造过程中，在高可靠多层厚膜混合集成厚膜电路产品中，由于金、银导体混合使用，金、银的电势差不同，加之多层厚膜混合集成电路工艺过程复杂，烧结次数多，易出现该问题，造成多层厚膜混合集成电路产品批量失效。

发明内容

本发明的目的是解决现有厚膜电路用隔离介质浆料使用过程中出了电池效应，造成产品失效，提供一种抗电池效应优良、印刷性好、烧成膜层致密、耐击穿电压高、绝缘电阻高、介电常数小的厚膜电路用隔离介质浆料。

针对上述目的，本发明采用的厚膜电路用抗电池效应隔离介质浆料包括如下重量百分比的成分：

玻璃粉60％～75％、添加剂3％～12％、有机载体20％～35％、无机颜料1％～5％。

上述玻璃粉由ZnO、CaO、Al

上述添加剂由热处理微米级钙长石、α型纳米氧化铝、纳米ZrO

上述添加剂中，优选热处理微米级钙长石的粒度为1～1.3μm，其占隔离介质浆料的重量百分比为2％～5％；优选α型纳米氧化铝的粒度为80～150nm，其占隔离介质浆料的重量百分比为1％～4％；优选纳米ZrO

上述有机载体的质量百分比组成为：树脂5％～15％、有机添加剂1％～5％、有机溶剂80％～94％，所述的树脂为松香树脂、马来酸树脂、乙基纤维素、甲基纤维素中任意一种或多种；所述的有机添加剂为油酸、大豆卵磷脂任意一种或两种的混合物；所述的有机溶剂为二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇二甲醚、松油醇、醇酯-12、丁基卡必醇醋酸酯中任意一种或多种。

上述的无机颜料为酞青蓝颜料、钴蓝颜料等。

本发明选取ZnO-CaO-SiO

本发明通过对钙长石矿石渣进行热处理后，并加工为微米级钙长石粉，应用于介质浆料配方中。钙长石热处理后，其中的低熔点杂质熔融、分解，并促使钙长石晶粒的生长，进一步提高了钙长石的结晶度，防止介质浆料在多次烧结时发生反应，出现起泡、鼓包现象，进一步提高了介质层的可靠性。

本发明通过在ZnO-CaO-SiO

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明采用ZnO-CaO-SiO

2、本发明在ZnO-CaO-SiO

3、本发明介质浆料中采用了经过热处理的微米级钙长石粉，通过对钙长石进行热处理后，促使钙长石晶粒的生长，进一步提高了钙长石的结晶度，应用于介质浆料中，提高介质浆料多次烧结稳定性。通过钙长石的加入，提高了介质浆料的烧结稳定性，提高了抗电池效应能力，多次烧结后不出现起泡、鼓包现象。

4、本发明介质浆料的制备工艺简单，污染小，工艺适应性强；所得介质浆料具有抗电池效应优良，烧成膜层致密，耐击穿电压高，绝缘电阻高，介电常数小的特点。

附图说明

图1是金导体电极制备样品网版图形。

图2是介质浆料制备样品网版图形。

图3是介质浆料性能测试样品成品图形，其中A为底层印刷金电极，B为介质浆料层，C为上层印刷银基导体浆料。

图4是抗电池效应失效模式。

图5是抗电池效应合格模式。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明进行详细的说明，其并不对本发明的保护范围起到限定作用。本发明的保护范围仅由权利要求限定，本领域技术人员在本发明公开的实施例的基础上所做的任何省略、替换或修改都将落入本发明的保护范围。

实施例

微米级钙长石的制备：将钙长石矿石使用破碎机进行破碎后，用80目不锈钢筛网过筛后，取筛下物，再经过800℃焙烧2小时，自然冷却后球磨至粒度1～1.3μm。

玻璃粉的制备：按照表1所列的氧化物比例、熔炼温度和保温时间，将各种氧化物混合均匀后，将所得混合物置于熔炼炉中进行熔炼，得到的玻璃溶液进行水淬后得到玻璃，将玻璃破碎成玻璃渣，并将玻璃渣用球磨机磨成粒度1.0～1.3μm，干燥得玻璃粉。

表1玻璃粉配方和工艺参数

注：表中玻璃9用Bi

有机载体的制备：将70g松油醇和2g大豆卵磷脂在烧杯中搅拌加热到70℃后，再加入5g乙基纤维素继续搅拌完全溶解后，再加入23g丁基卡必醇醋酸酯，保温搅拌30分钟，得到有机载体。

介质浆料的制备：按照表2中的重量百分比，将各成分均匀混合后，用三辊轧机充分研磨至细度小于10μm，制备50g介质浆料。

表2介质浆料配方

注：表中未处理微米级钙长石是将钙长石矿石使用破碎机进行破碎后，用80目不锈钢筛网过筛后，取筛下物，球磨至粒度1～1.3μm。

将上述介质浆料制备成图3所示的测试图形。测试图形通过丝网印刷工艺印刷96％氧化铝陶瓷基板上，陶瓷基板尺寸25.4mm长×25.4mm宽×1mm厚。

测试样片制备流程如下：

1、印刷金导体浆料型号C-8001，厂家西安宏星电子浆料科技股份有限公司，如图1，经过150℃干燥10min，在850℃±5℃的带式烧结炉中进行烧结，烧结周期60min，峰值保温10min，制成金导体电极；

2、印刷介质浆料，如图2，经过150℃干燥10min，在850℃±5℃的带式烧结炉中进行烧结，烧结周期60min，峰值保温10min，重复以上操作2次，共3次，使隔离介质膜层厚度达到30μm±2μm；

3、印刷银基导体浆料型号C-1308Q，厂家西安宏星电子浆料科技股份有限公司，如图3，经过150℃干燥10min，在850℃±5℃的带式烧结炉中进行烧结，烧结周期60min，峰值保温10min，制成最终测试样品。

测试样品进行下述性能测试：

烧结表面形貌：通过显微镜放大20倍，观察所得样品烧结膜表面状态；

介电损耗：将样品按照SJ/T11512-2015集成电路用电子浆料性能试验方法，401方法进行测试；

击穿电压：将样品按照SJ/T11512-2015集成电路用电子浆料性能试验方法，403方法进行测试；

绝缘电阻：将样品按照SJ/T11512-2015集成电路用电子浆料性能试验方法，404方法进行测试；

抗电池效应测试：将样品在850℃±5℃、烧结周期60min、峰值保温10min的烧结条件下，反复烧结，观察样品表面状态，是否出现鼓包现象，并记录烧结次数。其中抗电池效应失效模式如图4所示，抗电池效应合格模式如图5所示。

上述各种测试结果见表3，并将测试结果与商用介质浆料IP9227(由德国贺力氏提供)，5704、QM44(由美国杜邦公司提供)进行比较。

表3介质浆料性能对比

由表3可见，本发明实施例1～8制备的介质浆料相对于商用常规介质浆料IP9227、5704产品，具备更好的抗电池效应，30次烧结以后无失效(如图5)，且具有更低的介电损耗和更高的击穿电压，产品可靠性高；将实施例5制备的介质浆料与商用的具备抗电池效应特性的介质浆料QM44对比，产品具有更低的介电损耗和更高的击穿电压；实施例5与对比例1进行对比，经过引入TeO