一種功能膜陶瓷電阻漿料及其制備功能膜陶瓷電阻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子設(shè)備制作技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種功能膜陶瓷電阻漿料及其制備功能膜陶瓷電阻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電阻是一種常用的電氣元件，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，例如使用在集成電路、芯片中，但是隨著集成電路以及芯片的迅速發(fā)展，目前的電阻存在著諸多缺點，已不能滿足集成化的需要，電阻漿料也成為解決電阻的問題之一。
[0003]作為電阻漿料的主要成分，通常由玻璃組合物、導(dǎo)電材料、有機載體來構(gòu)成，包含玻璃組合物是為了調(diào)節(jié)電阻值和增加漿料的粘接性。在基板上印刷電阻漿料之后，通過燒結(jié)，形成厚度約5_20um的厚膜電阻，并且，在此種電阻漿料中，通?？墒褂醚趸懞豌U釕氧化物作為導(dǎo)電材料，可使用氧化鉛類玻璃等作為玻璃。但是該種電阻增加了鉛的使用，導(dǎo)致容易產(chǎn)生環(huán)境污染等問題。
[0004]申請?zhí)枮?201410826248.3，名稱為《一種厚膜電阻漿料》的專利公開了一種厚膜電阻漿料，所述的配方按質(zhì)量份數(shù):含硼元素的阻燃耐溫高分子聚合物1-5 ;納米碳系導(dǎo)電填料0.5-2 ;導(dǎo)電相石墨粉10-15 ;超細(xì)賤金屬合金粉導(dǎo)電填料3-5 ;樹脂2_3 ;硬脂酸鹽熱穩(wěn)定劑0.5-1 ;高沸點溶劑1-3 ;固化劑3-6 ;固化促進(jìn)劑1-1.5 ;氧化鉀1-3 ;五氧化二磷2-3 ;碳粉2-3 ;陶瓷粉5-10 ;玻璃粉5-10 ;所述陶瓷粉的組分包括75-85%氧化鋇和15-25%氧化銅；所述玻璃粉的組分包括20-50%氧化硅和50-80%氧化鋁。本發(fā)明不僅實現(xiàn)了阻燃、耐熱、抗老化、熱輻射、環(huán)保等復(fù)合功能，而且提高了體系的穩(wěn)定性。但是如果將該發(fā)明所述的厚膜電阻漿料用于玻璃或陶瓷等較厚的基材上，由于涂覆電阻材料后整個基材太厚，突然的升溫不均勻而容易發(fā)生炸裂現(xiàn)象，而嚴(yán)重影響基材的使用壽命。
[0005]現(xiàn)有的功能膜陶瓷電阻的燒結(jié)過程屬于高溫?zé)Y(jié)，每涂刷一層，燒結(jié)一次，然后冷卻后繼續(xù)涂刷下一層，再次燒結(jié)冷卻，這樣的制作過程導(dǎo)致高溫?zé)Y(jié)時間延長，耗能增加，每次燒結(jié)完成后需要進(jìn)行自然冷卻處理，使得制備時間延長，工作效率降低，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)速率，產(chǎn)量降低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有陶瓷電阻漿料嚴(yán)重影響基材使用壽命、工作效率低、耗能高、產(chǎn)量低等問題，提供了一種功能膜陶瓷電阻漿料及其制備功能膜陶瓷電阻的方法。
[0007]本發(fā)明由如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種功能膜陶瓷電阻漿料，由以下重量份的原料制備而成:導(dǎo)電粒子50-100份、初級粘合劑100-150份、駐留粘結(jié)劑200-500份、稀釋劑100份、助熔劑25-50份、燒結(jié)型導(dǎo)電銀漿25-35份；其中:導(dǎo)電粒子為F-1鱗片石墨粉，含碳量為99.99% ;所述初級粘合劑和稀釋劑為按重量計60%松油醇和40%甘油混合均勻；所述駐留粘結(jié)劑為300目的玻璃微粉；所述助熔劑為硼酸。
[0008]優(yōu)選配比為:導(dǎo)電粒子70份、初級粘合劑120份、駐留粘結(jié)劑350份、稀釋劑100份、助熔劑35份、燒結(jié)型導(dǎo)電銀漿30份；其中:導(dǎo)電粒子為F-1鱗片石墨粉，含碳量為99.99% ;所述初級粘合劑和稀釋劑為按重量計60%松油醇和40%甘油混合均勻；所述駐留粘結(jié)劑為300目的玻璃微粉；所述助熔劑為硼酸。
[0009]所述導(dǎo)電粒子還可以為F-1鱗片石墨粉與霧化鍍銀銅粉的混合物，霧化鍍銀銅粉的重量為F_1鱗片石墨粉重量的2_5%，F(xiàn)-1鱗片石墨粉的含碳量為99.99%。
[0010]利用上述的功能膜陶瓷電阻漿料制備功能膜陶瓷電阻的方法，包括如下步驟:
(1)制備膜層電阻漿料:先將導(dǎo)電粒子按比例與初級粘合劑混合均勻，然后駐留粘結(jié)劑中加入助熔劑和稀釋劑，駐留粘結(jié)劑溶解，將溶解的駐留粘結(jié)劑加入與初級粘合劑混合的導(dǎo)電粒子中，駐留粘結(jié)劑將導(dǎo)電粒子包裹；
(2)印刷電阻膜層:將制備好的膜層電阻漿料采用100-200目的絲網(wǎng)印刷在基材上；
(3)預(yù)固化:將印刷有電阻膜層的基材置于250-300°C低溫烘干裝置中預(yù)固化100-200s ；
(4)印刷電極并預(yù)固化:將導(dǎo)電銀漿用100-200目的絲網(wǎng)印刷在電阻膜層上，形成電極截留條，然后將其置于250-300°C低溫烘干裝置中預(yù)固化100-200S ;
(5)印刷絕緣防護(hù)層，燒結(jié)成型:將印刷有電極截留條的基材頂部采用100-200目的絲網(wǎng)印刷絕緣防護(hù)層，然后將其置于700-720°C高溫加熱爐中燒結(jié)成型，制備成功能膜陶瓷電阻。
[0011]所述導(dǎo)電銀楽對稱印刷于電阻膜層的兩側(cè)，寬度為5-20mm。
[0012]導(dǎo)電粒子為F-1鱗狀石墨，含碳為99.99%，具有較好的柔韌性、抗氧化性能，較高的導(dǎo)電性能、重量輕，導(dǎo)熱均勻，具有良好的抗氧化性，耐高溫等特點。而在F-1鱗狀石墨中加入石墨重量2-5%的霧化鍍銀銅粉，使得電阻減小，加熱溫度提高，可以利用于加熱溫度較高的材料當(dāng)中，便于提高溫度。初級粘合劑是粘稠的粘合劑，在預(yù)固化前，松油醇和甘油未揮發(fā)徹底，電阻膜層內(nèi)的導(dǎo)電粒子周圍充斥著初級粘合劑，導(dǎo)電粒子被初級粘合劑蓬松化；當(dāng)升溫預(yù)固化時，涂層放入爐內(nèi)幾秒初級粘合劑就可以揮發(fā)徹底，這時粘稠的初級粘合劑所占用的空間形成大量的微細(xì)小孔，膜層中留下大量的微細(xì)小孔，升溫過程中小孔縮小，導(dǎo)致膜發(fā)生壓縮，這樣成膜韌性增大、也提高了柔性，這樣減少了成膜的龜裂，起到防止膜層抗龜裂的特殊功能。
[0013]駐留粘結(jié)劑為300目玻璃微粉，屬于成膜材料，該材料在混合入爐前，需要加入助熔劑硼酸使其溶解，利于在高溫爐中迅速軟化成膜狀，而玻璃微粉在燒結(jié)熔化后冷卻成為牢固的永固層，由于導(dǎo)電粒子是包裹與玻璃微粉中，因此玻璃微粉將導(dǎo)電粒子均勻的固定在所制備的功能膜陶瓷電阻基材表面，形成了半導(dǎo)體層面，通電后立刻發(fā)生升溫加熱。而玻璃微粉和助熔劑的互熔，使玻璃微粉能夠均勻的涂刷在基材表面，且能夠在高溫爐中迅速軟化成膜，如果沒有助熔劑，玻璃微粉難以熔化，也難以包裹導(dǎo)電粒子，導(dǎo)電層的熔化時間增長，電熱膜極易產(chǎn)生龜裂。助熔劑也能夠降低燒結(jié)溫度，同時縮短了固化時間，在助熔劑的作用下，熔化的玻璃微粉形成的膜結(jié)構(gòu)緊湊均勻，且賦予了一定的彈性，減少了成膜的龜裂破壞。
[0014]稀釋劑的松油醇和甘油的混合液，由于玻璃微粉溶解于硼酸中，加入甘油和松油醇的混合液，使玻璃微粉進(jìn)一步溶于甘油和松油醇的混合液中，玻璃微粉的溶液與導(dǎo)電粒子石墨粉液體混合時，使得玻璃微粉能夠把導(dǎo)電粒子包裹其中，燒結(jié)后使導(dǎo)電粒子均勻涂覆。
[0015]在印刷過程中，考慮所配制的漿料在空氣中的易于揮發(fā)使?jié){料變硬，影響電阻膜層功率的穩(wěn)定性，因此必須在預(yù)固化前稀釋劑，以利于電阻層功率的穩(wěn)定性。
[0016]燒結(jié)型導(dǎo)電銀漿，是一種燒結(jié)型專用導(dǎo)電銀漿，可以根據(jù)導(dǎo)電銀漿的固含量選用印刷所有絲網(wǎng)的目數(shù)，根據(jù)功率及加熱面積的大小，印刷相應(yīng)電極截留條的寬度、長短。
[0017]本發(fā)明所配制好的功能膜陶瓷電阻漿料粘稠度為牙膏狀，如果太稠的話，硬度太大，印制時容易厚薄不均，導(dǎo)致電阻層功率不穩(wěn)定而易于炸裂，使所制備的發(fā)熱器件壽命縮短；如果調(diào)制粘稠度太稀的話，印制過程中容易發(fā)生蔭濕現(xiàn)象，導(dǎo)致電阻層功率不穩(wěn)定，也容易影響發(fā)熱器件的壽命。
[0018]采用250-300°C低溫烘干預(yù)固化、700-720°C高溫?zé)Y(jié)固化，可以先進(jìn)行多次多層印刷，每印刷一次預(yù)固化一次，最后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)固化，與現(xiàn)有多次高溫?zé)Y(jié)固化的方法相比，能夠降低耗能，節(jié)約燒結(jié)時間，并且還能夠提高生產(chǎn)速度。
[0019]本發(fā)明中所選用的初級粘合劑、駐留粘結(jié)劑和稀釋劑也可以使用高溫鋼化玻璃油墨替代。將導(dǎo)電粒子加入到鋼化油墨中，然后加入助熔劑，然后絲網(wǎng)印刷、預(yù)固化、絲網(wǎng)印刷電極截留條、預(yù)固化、印刷絕緣防護(hù)層，最后燒結(jié)成型。所制備的功能膜陶瓷電阻與采用60%松油醇和40%甘油混合均勻制備的初級粘合劑和稀釋劑、300目的玻璃微粉作為駐留粘結(jié)劑所制備的功能膜陶瓷電阻功率一致。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比:本發(fā)明增加了制備好的電阻膜層的柔韌性，賦予膜一定的彈性，提高了防龜裂的效果，導(dǎo)電粒子均勻涂覆，使電阻層功率穩(wěn)定性提高，并且可以多次多層印刷，每印刷一次預(yù)固化一次，最后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)固化，能夠降低耗能，節(jié)約燒結(jié)時間，并且還能夠提高生產(chǎn)速度。由于所制備的電阻膜層具有一定的柔韌性和彈性，使其不僅能夠用于硬度較大的陶瓷、玻璃上，還可以應(yīng)用于具有一定柔軟性的基材上。
【具體實施方式】
[0021]實施例1:一種功能膜陶瓷電阻漿料，由以下重量的原料制備而成:導(dǎo)電粒子50g、初級粘合劑100g、駐留粘結(jié)劑200g、稀釋劑100g、助熔劑25g、燒結(jié)型導(dǎo)電銀漿25g ;其中:導(dǎo)電粒子為F-1鱗片石墨粉，含碳量為99.99% ;所述初級粘合劑和稀釋劑為按重量計60%松油醇和40%甘油混合均勻；所述駐留粘結(jié)劑為300目的玻璃微粉；所述助熔劑為硼酸。
[0022]利用上述的功能膜陶瓷電阻漿料制備功能膜陶瓷電阻的方法，包括如下步驟:
(1)制備膜層電阻漿料:先將導(dǎo)電粒子按比例與初級粘合劑混合均勻，然后駐留粘結(jié)劑中加入助熔劑和稀釋劑，駐留粘結(jié)劑溶解，將溶解的駐留粘結(jié)劑加入與初級粘合劑混合的導(dǎo)電粒子中，駐留粘結(jié)劑將導(dǎo)電粒子包裹；
(2)印刷電阻膜層:將制備好的膜層電阻漿料采用100目的絲網(wǎng)印刷在基材上；
(3)預(yù)固化:將印刷有電阻膜層的基材置于250°C低溫烘干裝置中預(yù)固化100s;
(4)印刷電極并預(yù)固化:將導(dǎo)電銀漿用100目的絲網(wǎng)印刷在電阻膜層上，形成電極截留條，然后將其置于250°C低溫烘干裝置中預(yù)固化100s ;
(5)印刷絕緣防護(hù)層，燒結(jié)成型:將印刷有電極截留條的基材頂部采用100目的絲網(wǎng)印刷絕緣防護(hù)層，然后將其置于700°C高溫加熱爐中燒結(jié)成型，制備成功能膜陶瓷電阻。
[0023]所述導(dǎo)電銀漿對稱印刷于電阻膜層的兩側(cè)，寬度為5mm。
[0024]實施例2:—種功能膜陶瓷電阻漿料，由以下重量的原料制備而成:導(dǎo)電粒子70g、