CN101038797A - 不锈钢基板的大功率厚膜电路电阻浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于不锈钢基板的大功率厚膜电路电阻浆料及其制备方法。本发明提供一种电阻低、绝缘性能优、印刷特性好，烧成特性优良并能与绝缘了的不锈钢基板相匹配的电阻浆料。本发明的制备方法为：A.制备微晶玻璃粉；B.配制有机粘机剂；C.浆料调制：将银粉、钯粉、微晶玻璃粉按比例配制固相成分，并将固相成分、有机粘结剂按比例置于球磨罐，然后置于球磨机中进行球磨。本发明选用微晶玻璃作为粘结相，其电阻轨迹层的膨胀系数与不锈钢匹配并能良好结合；其电阻轨迹层具有电阻低、与基于不锈钢基板的厚膜电路用介质材料及电极浆料相容、导电性能良好等优点。

Description

不锈钢基板的大功率厚膜电路电阻浆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于不锈钢基板的大功率(数十瓦到数千瓦)厚膜电路用电阻浆料，特别涉及一种基于不锈钢(430、444等系列)基板的大功率厚膜电路用电阻浆料及其制备方法。
背景技术
在厚膜电路技术领域，传统的基板有聚合物和陶瓷基板，二者均有其局恨性。聚合物基板导热低，膨胀系数高，高温(大于100℃)稳定性差。陶瓷基板包括Al2O3及AIN等，其尺寸较小，一般不大于100×100mm2，且机械性能差点，整机组装困难。近年来研发的表面绝缘化的不锈钢基板以其优良的机械强度、良好的热性能、电磁屏蔽特性、大尺寸、复杂形状及潜在的低成本等综合优势引起人们越来越多的关注。绝缘化的不锈钢基板的技术特点是选用不锈钢为基材，将与不锈钢物性相匹配的介质浆料通过喷涂、烧成工艺在不锈钢表面形成致密、结合力强、满足绝缘及击穿特性等要求的绝缘层(可达3750V，一般印刷的介质浆料的只有1250V)。
绝缘化不锈钢基板优良的机械性能、热性能，大尺寸及可制成复杂形状等不可多得的特性，使人们特别关注其在大功率厚膜器件上应用的可能性。目前，大功率电阻(100～1000W)、大功率电热元件(100～1000W)等应用量大面积的元器件一般均用绕线电阻丝制作，其尺寸大、寿命较短、设计困难等特点，越来越难以满足各类电器小型化、高可靠性、长寿命等苛刻要求。厚膜电路元件制备及应用技术的日益成熟使人们有可能开发与绝缘化不锈钢基板性能相匹配的绝缘介质材料及厚膜电阻浆料，设计制备小尺寸、平面化、高可靠性、长寿命、低成本的大功率厚膜元件，以满足日益增长的市场需求。
大功率厚膜电阻元件及电热元件的电阻轨迹和电极轨迹分别由电阻浆料和电极浆料经丝网印刷及烘干烧成获得。
由于不锈钢基板的膨胀系数大于陶瓷基板，烧成后的电阻膜层应具有与更大的膨胀系数以与不锈钢相匹配，同时浆料中的玻璃相应与基于不锈钢基板的介质材料及电极浆料的固相成分化学相容。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题是要提供一种电阻低、绝缘性能优、印刷特性好，烧成特性优良并能与绝缘了的不锈钢基板相匹配的厚膜电路用电阻浆料及其制备工艺。
为达上述目的，本发明基于不锈钢基板的大功率厚膜电路电阻浆料通过下述技术方案予以实现：
一种基于不锈钢基板的大功率厚膜电路电阻浆料，电子介质材料的主要材料由微晶玻璃组成，按比例将非金属氧化物熔炼制得微晶玻璃粉，按重量百分比包括以下各组分：
电子介质材料是由固相成分的银粉、钯粉加微晶玻璃粉和有机粘结剂组成，固相成分与有机粘结剂的重量百分比为
70～90∶30～10；
所述固相成分中银钯粉与微晶玻璃粉的重量百分比为
60～99∶40～1；
所述银、钯粉中钯粉与银粉的粒径小于2微米，钯粉与银粉的重量百分比为
1～10∶99～90。
进一步，所述的微晶玻璃为SiO2～Al2O3～Cao～Bi2O3系微晶玻璃，各类原料重量百分比为
SiO2：          10～40％；
Al2O3：         10～30％；
Bi2O3：         1～15％；
CaO：           20～40％；
TiO2：          0.5～10％。
上述的有机粘结剂中各组分重量百分比为
松油醇：        85～98％；
乙基纤维素：    2～5％；
氢化蓖麻油：    0.1～5％；
大豆卵磷酯：    0.1～5％。
本发明的基于不锈钢基板的大功率厚膜电路电阻浆料制备方法，包括下述步骤：
1)、首先制备微晶玻璃粉，按重量百分比将下列非金属原料配比：
SiO2：10～40％，    Al2O3：10～30％，
Cao：20～40％，     Bi2O3：1～15％，
TiO2：0.5～10％，
在混料机中混合搅拌均匀，然后将其置入高温电炉熔炼，熔炼温度为1200～1600℃，保温时间为1～6小时，然后将其倒入水中水淬，得到玻璃渣，将玻璃微渣置入球磨机中球磨得到粒径不大于5微米的微晶玻璃粉；
2)、再调制银钯粉，选用粒度小于2微米的钯粉、银粉，按钯粉∶银粉的重量百分比为
1～10∶99～90，混合制得所需银钯粉备用。
3)、再配制有机粘结剂，将有机粘结剂及增稠剂、表面活性剂、触变剂等按一定比例于80～100℃溶解数小时，各类原料及配比为
松油醇：85～98％，        乙基纤维素：2～5％，
氢化蓖麻油：0.1～5％，    大豆卵磷酯：0.1～5％；
4)、再进行浆料调制，按银钯粉∶微晶玻璃粉的重量百分比为
60～99∶40～1的比例配制固相成分，并按固相成分∶有机粘结剂的重量百分比为
70～90∶30～10的比例将原料置于容器中搅拌分散后进行球磨，得到成品电阻浆料。
本发明解决了上述的技术问题，并比传统的基于不锈钢基板上的电阻浆料具有以下优点：
(一)、选用微晶玻璃作为粘结相，尤其是SiO2～Al2O3～Cao～Bi2O3系微晶玻璃、银钯粉构成的电阻轨迹层的膨胀系数与不锈钢匹配并能良好结合；
(二)、选用多组分醇及酯类主溶剂代替传统单组分醇类主溶剂，将不同沸点及挥发速度的主溶剂按比例合理制使浆料在印刷、烘干、烧成等过程中均衡挥发，避免溶剂集中挥发出现开裂、针孔等缺陷；
(三)、选用氢化蓖麻油作为触变剂，在有机粘结剂体系中形成良好的胶体结构，使浆料具有优良的触变性及防沉效果；
(四)、本发明电阻浆料印刷特性和烧成特性优良，由本发明电阻浆料制备的电阻轨迹层具有电阻低、与基于不锈钢基板的厚膜电路用介质材料及电极浆料相容、导电性能良好等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明的基于不锈钢基板的大功率厚膜电路用电阻浆料由固相成分(银钯粉+微晶玻璃粉)和有机粘结剂组成，固相成分与有机粘结剂的比例(重量比)为(70～90)∶(30～10)，所述固相成分中银钯粉与微晶玻璃粉的比例(重量比)为(60～99)∶(40～1)；银钯粉中钯粉与银粉的粒径小于2微米，钯粉与银粉的比例(重量比)为(1～10)∶(99～90)。
作为本发明的进一步改进，所述微晶玻璃为SiO2～Al2O3～Cao～Bi2O3系微晶玻璃，各类原料及配比(重量比)为
SiO2：10～40％、           Al2O3：10～30％、
Cao：20～40％、            Bi2O3：1～15％、
TiO2：0.5～10％。
所述有机粘结剂中各组分配比(重量比)为：松油醇(85～98％)、乙基纤维素(2～5％)、氢化蓖麻油(0.1～5％)、大豆卵磷酯(0.1～5％)。
本发明的基于不锈钢基板的大功率厚膜电路电阻浆料制备方法，包括下述步骤：
1)、微晶玻璃粉：按重量百分比将下例配比原料：SiO2(10～40％)、Al2O3(10～30％)、Cao(20～40％)、Bi2O3(1～15％)、TiO2(0.5～10％)，在混料机中混合均匀后置入高温电炉熔炉熔炼，熔炼温度为1200～1600℃，保温时间为1～6小时，然后将其倒入水中水淬，得到玻璃微渣；将玻璃微渣置入球磨机球磨得到粒径不大于5微米的微粉；
2)、再调制银钯粉，选用粒度小于2微米的钯粉、银粉，按钯粉∶银粉＝(1～10)∶(99～90)混合制得所需银钯粉备用；
3)、再配制有机粘结剂，将有机粘结剂及增稠剂、表面活性剂、触变剂等按一定比例于80～100℃溶解数小时，各类原料及配比为：
松油醇(85～98％)        乙基纤维素(2～5％)
氢化蓖麻油(0.1～5％)    大豆卵磷酯(0.1～5％)。
4)、再进行浆料调制，按银钯粉∶微晶玻璃粉(重量比)为：
(60～99)∶(40～1)的比例配制固相成分；
并按固相成分∶有机粘结剂(重量比)＝(70～90)∶(30～10)的比例将原料置于容器中搅拌分散后进行球磨，得到成品电阻浆料。
本发明的基于不锈钢基板的大功率厚膜电路用电阻浆料由固相成分和有机粘结组成，固相成分与有机粘结剂的比例(重量比)为(70～90)∶(30～10)，固相成分中银钯粉与微晶玻璃粉的比例(重量比)为(60～99)∶(40～1)；银、钯粉中钯粉与银粉的粒径小于2微米，钯粉与银粉的比例(重量比)为(1～10)∶(99～90)。
本发明的制备方法为：
A、制备微晶玻璃粉；
B、配制有机粘机剂；
C、浆料调制：将银粉、钯粉、微晶玻璃粉按比例配制固相成分，并将固相成分、有机粘结剂按比例置于球磨罐，然后置于球磨机中进行球磨。
本发明的电阻浆料的电阻低、与绝缘介质浆料及电极浆料相容、电阻性能良好。
以上所举实施例仅用来方便举例说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (4)

1、一种基于不锈钢基板的大功率厚膜电路电阻浆料，其特征是电子介质材料的主要材料由微晶玻璃组成，按比例将非金属氧化物熔炼制得微晶玻璃粉，按重量百分比包括以下各组分：
电子介质材料是由固相成分的银粉、钯粉加微晶玻璃粉和有机粘结剂组成，固相成分与有机粘结剂的重量百分比为
70～90∶30～10；
所述固相成分中银钯粉与微晶玻璃粉的重量百分比为
60～99∶40～1；
所述银、钯粉中钯粉与银粉的粒径小于2微米，钯粉与银粉的重量百分比为
1～10∶99～90。
2、根据权利要求1所述基于不锈钢基板的大功率厚膜电路电阻浆料，其特征在于：所述微晶玻璃为SiO2～Al2O3～Cao～Bi2O3系微晶玻璃，各类原料重量百分比为
SiO2：                10～40％；
Al2O3：              10～30％；
Bi2O3：              1～15％；
CaO：                  20～40％；
TiO2：                0.5～10％。
3、根据权利要求1所述基于不锈钢基板的大功率厚膜电路电阻浆料，其特征在于：所述有机粘结剂中各组分重量百分比为
松油醇：              85～98％；
乙基纤维素：    2～5％；
氢化蓖麻油：    0.1～5％；
大豆卵磷酯：    0.1～5％。
4、一种基于不锈钢基板的大功率厚膜电路电阻浆料制备方法，其特征是，包括下述步骤：
1)、首先制备微晶玻璃粉，按重量百分比将下列非金属原料配比：
SiO2：10～40％，        Al2O3：10～30％，
Cao：20～40％，          Bi2O3：1～15％，
TiO2：0.5～10％，
在混料机中混合搅拌均匀，然后将其置入高温电炉熔炼，熔炼温度为1200～1600℃，保温时间为1～6小时，然后将其倒入水中水淬，得到玻璃渣，将玻璃微渣置入球磨机中球磨得到粒径不大于5微米的微晶玻璃粉；
2)、再调制银钯粉，选用粒度小于2微米的钯粉、银粉，按钯粉：银粉的重量百分比为
1～10∶99～90，
混合制得所需银钯粉备用。
3)、再配制有机粘结剂，将有机粘结剂及增稠剂、表面活性剂、触变剂等按一定比例于80～100℃溶解数小时，各类原料及配比为
松油醇：85～98％，    乙基纤维素：2～5％，
氢化蓖麻油：0.1～5％，大豆卵磷酯：0.1～5％；
4)、再进行浆料调制，按银钯粉：微晶玻璃粉的重量百分比为
60～99∶40～1的比例配制固相成分，并按固相成分：有机粘结剂的重量百分比为
70～90∶30～10的比例将原料置于容器中搅拌分散后进行球磨，得到成品电阻浆料。
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