无铅无镉铜浆及其制造方法

摘要

一种无铅无镉铜浆，所述铜浆是由下列重量比的各个组分组成：混合铜粉30-80％、无铅无镉玻璃粉1-30％和高触变性有机载体19-40％。按比例称取上述混合铜粉、无铅无镉玻璃粉和高触变性有机载体，进行混炼研磨、分散辊轧，生成色泽均一的膏状体，即为成品。本发明可通过丝网印刷和氮气保护烧结，可用在陶瓷类电子元件、片式电子元件等上形成导电铜膜层，导电铜膜层可以用做电极或导线，这种浆料具有成本低廉且适合于陶瓷类电子元件，片式电子元件上使用的优点。

权利要求

1.一种无铅无镉铜浆，其特征在于：所述铜浆是由下列重量比的各个组分组成：混合铜粉30-80％、无铅无镉玻璃粉1-30％和高触变性有机载体19-40％；所述高触变性有机载体由下列重量比的各个组分组成：纤维素1-5％、丙烯酸树脂1-18％、松节油30-45％、松油醇30-45％和二乙二醇丁醚醋酸酯20-30％。

2.根据权利要求1所述的无铅无镉铜浆，其特征在于所述混合铜粉由三种不同性能的铜粉组成，它们的重量比是：铜粉A∶铜粉B∶铜粉C＝7-8∶3-4∶1；所述铜粉A是球形铜粉，其粒度分布为D50＝0.6μm-1.1μm；所述铜粉B的形貌是鳞片状，它的等效球体粒度分布为D50＝0.8μm-3μm；所述铜粉C是球形铜粉，其粒度分布为D50＝12μm-18μm。

3.根据权利要求1所述的无铅无镉铜浆，其特征在于：所述无铅无镉玻璃粉的软化点是450℃-650℃，等效球体粒度为D50＝3μm-5μm。

4.一种制备权利要求1所述的无铅无镉铜浆的方法，其特征在于：按比例称取混合铜粉、无铅无镉玻璃粉和高触变性有机载体，进行混炼研磨、分散辊轧，生成色泽均一的膏状体，即为成品。

5.一种制备权利要求1所述的无铅无镉铜浆的方法，其特征在于：按比例称取纤维素、丙烯酸树脂、松节油、松油醇和二乙二醇丁醚醋酸酯，混合热溶，成为粘稠性液体，即为高触变性有机载体。

说明书

无铅无镉铜浆及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电子浆料，特别涉及陶瓷类电子元件及其片式电子元件，包括压敏电阻、热敏电阻器、陶瓷电容器、压电陶瓷元件、铁电陶瓷元件、多层陶瓷电容器、陶瓷滤波器、片式天线和片式电阻器等上使用的电子浆料及其制造方法。

背景技术

[0002] 用于上述领域的导电浆料很多，但绝大多数都是用银作为导电材料，由于近年来银的价格一直处于上涨趋势，而像手机、电脑等电子产品的销售价格却一直处于下降状态，这样，电子元件制造业就迫切需要一种价格便宜的，银浆的替代品，本发明就是在这种情况下产生的。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种成本低廉且适合于陶瓷类电子元件，片式电子元件上使用的无铅无镉铜浆。

[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案实现：

[0005] 无铅无镉铜浆配方，所述各种组分的重量百分比为：混合铜粉30-80％、无铅无镉玻璃粉1-30％、高触变性有机载体19-40％。

[0006] 其中作为导电材料的混合铜粉采用三种性能不同的铜粉搭配使用，铜粉A是粒度较细的球形铜粉，粒度为D50＝0.6μm-1.1μm、；铜粉B是鳞片状铜粉，其等效球体粒度为D50＝0.8μm-3μm；铜粉C是粒度较粗的球形铜粉，粒度为D50＝12μm-18μm。

[0007] 三种铜粉的比率为：铜粉A：铜粉B：铜粉C＝7-8：3-4：1(重量比)。

[0008] 其中作为粘结材料的无铅无镉玻璃粉采用其软化点450℃-650℃，粒度分布为等效球体D50＝3μm-5μm。

[0009] 其中高触变性有机载体的配方为：纤维素1-5％、丙烯酸树脂1-18％、松节油30-45％、松油醇30-45％和二乙二醇丁醚醋酸酯等20-30％，按上述比例称取各种成份的物质，混合热溶，成为粘稠性液体，即为高触变性有机载体。

[0010] 无铅无镉铜浆的制备工艺为：

[0011] 按混合铜粉30-80％、无铅无镉玻璃粉1-30％、高触变性有机载体19-40％的比例精确称取各种铜粉、玻璃粉和有机载体，进行混炼研磨、分散辊轧，生成色泽均一的膏状体，即为成品。

[0012] 本发明的技术进步在于：用铜替代银，并且成分中不含有环保限制性材料，这样不但降低了陶瓷类电子元件的生产成本，而且确保使用本发明制造的电子元件能够通过环保认证，以增加市场竞争能力。

具体实施方式

[0013] 下面结合实施例来说明用于陶瓷电子元件的无铅无镉铜浆组方及制作过程，实际使用的材料如下：

[0014] 混合铜粉是使用下列三种铜粉配制：

[0015] 球形铜粉A粒度分布为D50＝1.0μm、片状铜粉B的等效球体粒度分布为D50＝18.0μm、球形铜粉C的粒度分布为D50＝16，2μm，混合铜粉采用多种混合比例，具体的混合比见表1：

[0016] 表1

[0017]混合铜粉编号 Cu1# Cu 2# Cu 3# Cu 4#
铜粉A(wt％) 63.6 61.5 66.7 58.3
铜粉B(wt％) 27.3 30.8 25.0 33.3
铜粉C(wt％) 9.1 7.7 8.3 8.4
A：B：C混合比 7：3：1 8：4：1 8：3：1 7：4：1

[0018] 按表1比例，准确称取铜粉A、铜粉B和铜粉C，于混料机中混合4小时，形成混合铜粉，备用。

[0019] 玻璃粉的软化温度为450℃-650℃，粒度分布为等效球体D50＝3.8μm；

[0020] 高触变性有机载体按照其材料比例的不同，能够产生出多种粘度，不同的粘度适用在不同的环境，乙基纤维素(也可以用丁基纤维素或醋酸纤维素代替)和丙烯酸树脂比例大的粘度就大，适合在夏季使用，反之粘度就小，适合在冬季使用，本发明相关高触变性有机载体各组分的比例见表2：

[0021] 表2

[0022]载体 乙基纤维 丙烯酸树 松节油 松油醇 二乙二醇丁
编号 素(wt％) 脂(wt％) (wt％) (wt％) 醚醋酸酯
(wt％)
载体1 1.00 1.00 34.00 34.00 30.00
载体2 1.00 1.00 30.00 38.00 30.00
载体3 1.00 1.00 38.00 30.00 30.00
载体4 2.50 1.00 33.25 33.25 30.00
载体5 2.50 1.00 30.00 36.50 30.00

[0023]载体6 2.50 1.00 36.50 30.00 30.00
载体7 5.00 1.00 32.00 32.00 30.00
载体8 5.00 1.00 30.00 34.00 30.00
载体9 5.00 1.00 34.00 30.00 30.00
载体101.00 9.50 32.25 32.25 25.00
载体111.00 9.50 30.00 34.5 25.00
载体121.00 9.50 34.50 30.00 25.00
载体131.00 1.00 36.50 36.50 25.00
载体141.00 1.00 30.00 43.00 25.00
载体151.00 1.00 43.00 30.00 25.00
载体162.50 9.50 31.50 31.50 25.00
载体172.50 9.50 30.00 33.00 25.00
载体182.50 9.50 33.00 30.00 25.00
载体192.50 1.00 35.75 35.75 25.00
载体202.50 1.00 30.00 41.50 25.00
载体212.50 1.00 41.50 30.00 25.00
载体6 2.50 1.00 36.50 30.00 30.00
载体225.00 9.50 30.25 30.25 25.00
载体235.00 1.00 34.50 34.50 25.00
载体245.00 1.00 30.00 39.00 25.00
载体255.00 1.00 39.00 30.00 25.00
载体261.00 18.00 30.50 30.50 20.00
载体271.00 9.50 34.75 34.75 20.00
载体281.00 9.50 30.00 39.50 20.00
载体291.00 9.50 39.50 30.00 20.00
载体301.00 1.00 39.00 39.00 20.00
载体311.00 1.00 33.00 45.00 20.00
载体321.00 1.00 45.00 33.00 20.00
载体332.50 9.50 34.00 34.00 20.00
载体342.50 9.50 30.00 38.00 20.00
载体352.50 9.50 38.00 30.00 20.00
载体362.50 1.00 38.25 38.25 20.00
载体372.50 1.00 36.50 40.00 20.00
载体382.50 1.00 31.50 45.00 20.00
载体392.50 1.00 40.00 36.50 20.00
载体402.50 1.00 45.00 31.50 20.00
载体415.00 9.50 32.75 32.75 20.00
载体425.00 9.50 30.00 35.50 20.00

[0024]载体435.00 9.50 35.50 30.00 20.00
载体445.00 1.00 37.00 37.00 20.00
载体455.00 1.00 34.00 40.00 20.00
载体465.00 1.00 30.00 44.00 20.00
载体475.00 1.00 40.00 34.00 20.00
载体485.00 1.00 44.00 30.00 20.00

[0025] 高触变性有机载体的制备工艺：按表2中所述比例准确称取各种材料，加入不锈钢容器中，在油浴加热设备上加热溶解，加热温度为60℃-80℃，直到溶解完毕，冷却至室温，备用。

[0026] 无铅无镉铜浆的制作实例，其配比见表3。

[0027] 表3

[0028]

[0029]

[0030]

[0031] 精确称取上述各种材料，进行严格地混炼研磨、并进行彻底的分散辊轧，最后生成均匀色泽的膏状体，生产即告完成。

[0032] 将制作完毕的无铅无镉铜浆用200-325目不锈钢丝网印刷在陶瓷基片上，在室温下平放10-15min，在130-160℃干燥10-15min，然后在隧道式氮气保护传送带炉中烧结，峰值温度700℃、峰值保温时间8-12min，烧结周期45-65min，即可产生泛铜光泽的烧成膜层，测量其膜厚、电阻率、附着力、可焊性和老化性能等指标均达到电子元件生产需要。

[0033] 经济效益分析

[0034] 目前，粒度符合要求的银粉价格为4000元/kg，铜粉的价格是1500元/kg，但由于铜浆在烧结的时候需要用氮气保护，而银浆在空气中就能够烧结，因此在使用铜浆需要多付出购买氮气的支出，再由于银的导电率优于铜，在达到相同导电性的前提下，银的使用比例可以比铜少2％，综合这些因素，究竟可以节省多少钱，现以Φ15.9mm的陶瓷电子元件(压敏电阻器、或瓷介电容器)为例，按实际生产消耗定额，每生产一万片这样的陶瓷电子元件需要电极浆料500g，若使用铜电极浆料，铜含量为75％可达到性能要求，若使用银电