[发明专利]导电组合物和导电浆料和线路板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电组合物，含有该导电组合物的导电浆料，采用该导电浆料制造的线路板，以及该线路板的制造方法。

背景技术

氮化铝陶瓷是目前最为理想的新型高热导率陶瓷基板和封装材料，与氧化铝陶瓷相比，其热导率是氧化铝的10倍左右，与氧化铍陶瓷相比，其具有无毒环保的优点。氮化铝的热膨胀系数与硅、砷化镓相匹配，介电常数较低，材质机械强度高，符合高功率大尺寸微细化的发展趋势。

为了封装结构的密封，元器件搭载及输入、输出端子的连接等目的，氮化铝陶瓷基板表面及内部均需金属化，但是氮化铝是强共价键化合物，与离子键结合的金属氧化物相比，在高温下较难与金属润湿，金属化难度较大。目前已经开发出的氮化铝陶瓷金属化方法主要有：薄膜金属化（如Ti/Pt/Au）、厚膜金属化（低温金属化、高温金属化）、化学镀金属化（如Ni）、直接键合铜金属化（DBC）等。但是现有的这些方法得到的氮化铝陶瓷基板与金属化层的附着强度均小于4MPa。

其中厚膜金属化法是在陶瓷基板上通过丝网印刷形成封装用金属层、导体（电路布线）及电阻等，经烧结形成钎焊金属层、电路及引线接点等。其一般步骤包括：图案设计、浆料制备、丝网印刷、干燥和烧结。

采用厚膜金属化法在氮化铝陶瓷表面形成金属层时，一般需要在1200℃左右对陶瓷基板表面进行高温热氧处理，但随着温度升高，基板的氧化作用加剧，致使金属化结合强度下降。为了提高氮化铝陶瓷的热导率，需要减少陶瓷中玻璃相的含量，但是在厚膜金属化中又需要利用陶瓷中玻璃相来提供金属层与陶瓷层之间的粘接，另外氮化铝的反应活性很强，已经商业化的应用于氧化铝基片的厚膜浆料体系不能直接用于氮化铝基片。

发明内容

为了解决现有技术中金属厚膜法在氮化铝陶瓷表面形成的金属层与氮化铝陶瓷之间附着力低以及形成有金属层的氮化铝陶瓷热导率低的缺陷，本发明提供了一种导电组合物，含有该导电组合物的导电浆料，采用该导电浆料制造的线路板，以及该线路板的制造方法。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种导电组合物，所述导电组合物含有银颗粒、玻璃粉和反应型粘结剂，所述银颗粒的.体积平均粒径为10-50μm，所述反应型粘结剂为二硼化锆和/或二硼化钛；其中，以所述导电组合物的总重量为基准，所银颗粒的含量为60-90重量%，所述玻璃粉的含量为5-25重量%，所述反应型粘结剂的含量为1-15重量%；优选地，以所述导电组合物的总重量为基准，所述银颗粒的含量为70-85重量%，所述玻璃粉的含量为5-20重量%，所述反应型粘结剂的含量为5-10重量%。

根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种导电浆料，所述导电浆料含有上述的导电组合物、表面活性剂和有机溶剂。

根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种线路板，所述线路板包括氮化铝陶瓷基板以及附着在所述氮化铝陶瓷基板的至少一个表面的线路层，其中，所述线路层由上述导电浆料形成。

根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种线路板的制造方法，所述方法包括：将氮化铝陶瓷基板进行热氧化处理后，经丝网印刷法将导电浆料印刷在所述陶瓷基板的表面上，然后进行干燥并烧结，其中，所述导电浆料为上述导电浆料。

本发明的导电浆料可以直接涂覆在氮化铝陶瓷基板上形成线路层。

本发明的线路板具有较高的散热能力，且线路层与氮化铝陶瓷基板之间具有较高的附着强度。

具体实施方式

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种导电组合物，所述导电组合物含有银颗粒、玻璃粉和反应型粘结剂，所述银颗粒的体积平均粒径为10-50μm，所述反应型粘结剂为二硼化锆和/或二硼化钛；其中，以所述导电组合物的总重量为基准，所银颗粒的含量为60-90重量%，所述玻璃粉的含量为5-25重量%，所述反应型粘结剂的含量为1-15重量%。

在优选情况下，所述银颗粒的体积平均粒径为15-25μm，这样由含有所述导电组合物的导电浆料在形成一定厚度的线路层的情况下，所述线路层中含有较高含量的银颗粒，从而使金属层具有更高的导电性能。在本发明中，银颗粒的体积平均粒径可以采用马尔文激光粒度分析仪测定。

所述银颗粒可以根据本领域常规的方法制得，例如，物理法、电解法和化学还原法。根据本发明，所述银颗粒优选为物理法制得。物理法制备银颗粒的具体过程为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

根据本发明，优选情况下，以所述导电组合物的总重量为基准，所述银颗粒的含量为70-85重量%，这样既能使形成的线路层具有较高的导电性能，又可以使形成的线路层与基板之间具有较高的附着力。