[发明专利]厚膜导电合成材料及制备多层电路的方法

说明书

技术领域

本发明属于多层电路制备技术领域，尤其涉及一种厚膜导电合成材料及采用该厚膜导电合成材料的制备多层电路的方法。

背景技术

一个相互连接的LTCC（low temperature co-fire ceramics，低温共烧陶瓷）设计的电路板，是一系列由电连接和机械连接的小型电子元器件组成的复杂多层电路系统，每个导电层直接以电介质层隔开。导电层之间通过介质层上的通孔相互连接。这样的多层结构使得电路更加紧凑，有利于减小尺寸。

由于LTCC生瓷料带具有多层结构、设计灵活的特点，且制备过程中采用共烧技术，从而广泛应用于汽车电子、通讯等领域。这种材料成功应用的一个关键要素是在热老化（150℃下恒温存放）和热循环（一般低温范围在-55～-40℃，高温范围在100～150℃）环境中，生瓷料带的表面导电层始终保持良好的焊接粘结性。当材料暴露在以上环境中，连接基板和电子元件的焊接接头处会出现应力，其原因是由于焊接接头处的各种材料（如陶瓷，导电金属，焊接金属等）的热膨胀系数不一致。通过细心的布局设计和合理利用底部填充材料，可使应力分布更均匀，防止应力集中在某一个接头处。但是，要想彻底消除应力是不可能的。当材料暴露在上述温度环境中，为了保持良好焊接粘结性，接头处的材料必须既可以吸收应力同时不产生永久的或不可逆的机械损伤。

     焊接接头在热循环过程中最常见的损坏情形是导电层周边产生开裂，随着热循环时间的增加，裂缝将传播至介质层。某些情况下，开裂现象在热循环10次以内就出现了。而通常情况下，一般要求生瓷料带在500个温度循环后也不出现明显的开裂现象，或者导电层和介质层之间的粘结性不会明显下降。

目前，现有技术中，还没有技术能够使生瓷料带在500个温度循环后仍保持较好的粘结性且不出现明显的开裂现象，生瓷料带焊接接头的热稳定性差，产品可靠性低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种厚膜导电合成材料及制备多层电路的方法，其可提高生瓷料带焊接接头的热稳定性，产品可靠性高。

本发明的技术方案是：一种用于LTCC技术的厚膜导电合成材料，包括导电粉体、无机粘合剂和有机媒质，所述无机粘合剂包括TiO₂和烧结后可产生TiO₂的含Ti化合物，其中所述无机粘合剂的质量占整个合成材料质量的比例范围为0.6%～2%。

可选地，所述导电粉体由一种金属粉体组成也可以由至少一种金属粉体、至少一种合金组成的混合物。 

可选地，所述导电粉体的直径<10μm。

可选地，所述含Ti化合物中的Ti是二价、三价或更高价态。

可选地，所述TiO₂在合成材料中的质量百分比不到2%。

本发明还提供了一种制备多层电路的方法，包括以下步骤，

（a）：在多层生瓷料带制备通孔阵列图案；

（b）：在（a）工序得到的生瓷带上进行填孔；

（c）：在（b）工序得到的生瓷带表面上印刷一层带图案的厚膜导电合成材料，所述厚膜导电合成材料成分包括：

   （1）导电粉体；

   （2）无机粘合剂，所述无机粘合剂包括TiO₂和烧结后可产生TiO₂的含Ti化合物，其中所述无机粘合剂的质量占整个合成材料质量的比例范围为0.6%～2%；

  （3）有机媒质；

（d）：对（c）工序得到的生瓷带进行叠层，以形成包括电路层和生瓷带的集合体；

（e）：对（d）工序得到的集合体进行共烧。

可选地，所述导电粉体的直径<10μm。

可选地，所述含Ti化合物中的Ti是二价、三价或更高价态

可选地，所述TiO₂在合成材料中的质量百分比不到2%。

可选地，所述TiO₂在合成材料中的质量百分比为0.5～1.6%。 

本发明提供的厚膜导电合成材料及制备多层电路的方法，该厚膜导电合成材料可用于LTCC（低温陶瓷共烧）工艺中粘贴生瓷料带与各种粘贴电子元件，制作多层电路系统；对于焊接元件，该导电合成材料尤其适用。当进行多种氧化物参杂后，可提高生瓷料带的粘结性和焊接连接头在保温条件和热循环条件下的热学稳定性，防止焊接接头出现开裂现象，并可保持良好的粘结性，产品可靠性高。

具体实施方式