[发明专利]一种铜合金导电浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电浆料，尤其是涉及一种铜合金导电浆料及其制备方法。

背景技术

导电浆料是发展电子元器件的基础，是封装、电极和互联的关键材料，是集冶金、化工、电子技术于一体的一种高技术电子功能材料，主要用于制造厚膜集成电路、敏感元件、电容器、电位器、太阳能电池、LED、汽车玻璃等电子行业的各个领域。

导电浆料中的导电成份一般由石墨粉体、金、银、铜、钯、铂、钌的粉体构成。从性能上比较金属粉体的导电性较好，碳粉次之；金、铂的稳定性最好，银、铜的导电性最好，铜的稳定性差，容易氧化。银粉在价格和性质上较为均衡，所以应用广泛。

一般导电浆料多为贵金属银组成，银具有良好的导电性，且不易被氧化，但是其价格仍然相对较高，且在电场作用下会发生电迁移。所以，目前研究的重点是在不影响其电性能的情况下开发低成本导电粉体。铜具有较高电导率和较好的抗电迁移能力，作为互连线金属广泛应用于先进的超大规模集成电路中。但是它比较容易氧化，其表面通常有一层氧化膜。如果把Cu添加到导电浆料中经过高温烧结时，Cu就更容易氧化，这样势必影响导电浆料的导电性能。

为了防止铜粉导电浆料在烧结过程中氧化，需要在烧结过程中采用氮气或氨气作为工艺保护气体，或是在烧结之后进行还原工艺(参见专利：20078047126.2)。为了提高铜粉的抗氧化性，提出了在铜粉表面包裹银粉(参见专利：200380109308)，来作为导电浆料中的导电组分。这种银包铜的方案，金属粉体生产工艺复杂，且质量难以控制。也有提出利用铜钨钽合金(参见专利：02824162.2)粉体的导电浆料，可以提高导电浆料的抗氧化性和耐高温特性，但是仍然存在会形成铜硅化合物，不适合跟硅表面直接结合的情况下使用。

在专利(参见专利：201080067138.3)中发现了，铜三元合金的热稳定性和低化学反应活性。本发明将这种铜合金的粉体应用到导电浆料中，解决了纯铜导电浆料热稳定性差的难题，在保持铜的导电性的基础上，提高耐氧化性，特别是在高温烧结过程中不形成铜硅化合物，适合于与硅片表面直接接触的情况。所制备的含铜合金导电浆料，具有耐高温烧结，耐氧化性，导电性能好，无电迁移等特点，可用于太阳能电池，LED，厚膜集成电路，集成电子元件等领域。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的铜导电浆料容易氧化和生成铜硅化合物的问题，提供了一种铜合金导电浆料，本发明的铜合金导电浆料保持了纯铜粉体导电浆料的低电阻率，且具有耐氧化性和不易形成铜硅化合物，非常适用于太阳能电池，LED，厚膜集成电路，集成电子元件等领域。

本发明还提供了一种铜合金导电浆料的制备方法，该制备方法步骤简单，可操作性强，成本低，适合工业化生产。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种铜合金导电浆料，所述铜合金导电浆料以重量份计，由以下组分组成：含铜合金导电粉50～90份，玻璃粉1～10份，有机载体10～40份。

作为优选，所述含铜合金导电粉为铜合金粉或由铜合金粉与银粉按质量比1:2～5混合的混合物。

作为优选，所述铜合金粉的结构为Cu-Ni-X，其中，Cu元素的质量百分含量为80～99.8％，Ni元素的质量百分含量为0.1～19％，X为Sn、Mo或Pd元素，质量百分含量为0.01～5％。

作为优选，所述铜合金粉粒径为0.1～10μm。

作为优选，所述玻璃粉以重量份计，由以下组分组成：Bi₂O₃：20～60份，B₂O₃：5～20份，NaF：1～2份，SiO2：10～30份，ZnO：5～15份，TiO₂：1～10份，Al₂O₃：10～30份，P2O₅：1～5份。

作为优选，所述有机载体以重量份计，由以下组分组成：松油醇30～70份，丁基卡必醇5～15份，丁基卡必醇醋酸酯5～10份，乙基纤维素2～15份，邻苯二甲酸二乙酯5～20份和山梨醇酐硬脂酸酯3～5份。

一种铜合金导电浆料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备有机载体：以重量份计，按松油醇30～70份，丁基卡必醇5～15份，丁基卡必醇醋酸酯5～10份，乙基纤维素2～15份，邻苯二甲酸二乙酯5～20份和山梨醇酐硬脂酸酯3～5份的配比称取各组分，混合后于70～80℃下不断搅拌至液体呈均匀透明，即得有机载体；