CN101866745B

CN101866745B - 云母电容器低温无铅包封浆料及其制备方法

Info

Publication number: CN101866745B
Application number: CN2010102045136A
Authority: CN
Inventors: 蒲永平; 陈小龙; 赵新
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2030-06-21
Also published as: CN101866745A

Abstract

本发明提供了一种云母电容器低温无铅包封浆料及其制备方法，该包封浆料的组分包括无铅玻璃及有机载体，所述无铅玻璃采用Bi-B-Si系统，所述有机载体由有机溶剂与添加剂组成，所述有机溶剂采用松油醇-乙基纤维素系统，本发明云母电容器包封浆料无毒且与云母电容器匹配良好。

Description

云母电容器低温无铅包封浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种包封浆料及其制备方法，特别是一种云母电容器低温无铅包封浆料及其制备方法。

背景技术

云母，作为一种无机绝缘材料和介质材料，介电强度高、介电常数大、损耗小、化学稳定性高、耐热性好、且易于剥离成厚度均匀的薄片，因此，将云母装置成叠片式的电容器，使得电容器也具备诸多优异性能，例如，损耗小，大致在10~30x4以下，容量小于或者等于82pF；耐热性好，云母电容器的耐热温度达200℃；高频特性优良，金属包封的电容器最高工作频率可达600mHz；精度高，最高精度可达0.01%；容量稳定性好，贮存14年后，其容量变化不超过±1%。

云母电容器暴露在空气中容易吸潮，电容器受潮是引起介质击穿的一个重要原因，因此，需要在电容器外层包覆一层包封层，因此，包封层的好坏直接影响电容器的电性能和可靠性。

目前，包封料主要分为两种：一种是含铅的，另一种是不含铅的，这两种包封料在具备其各自优点的同时，也存在一些缺点，例如，含铅的包封料与云母电容器匹配良好，但是由于含铅因而对人体有害，而不含铅的包封料由于不含铅因而对人体无害，但是，其与云母电容器的匹配要差一些，尤其是粘附力小。

鉴于以上问题，实有必要提供一种可以解决上述技术问题的云母电容器低温无铅包封浆料及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无毒且与云母电容器匹配良好的云母电容器低温无铅包封浆料及其制备方法，。

为实现上述目的，本发明提供了一种云母电容器低温无铅包封浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：无铅玻璃粉的制备

1）按照重量百分比取50~80%的Bi₂O₃，5~20%的B₂O₃，1~10%的SiO₂，1~10%的Al₂O₃，1~15%的K₂O，1~15%的Na₂O，1~5%的Ti₂O，0.5~5%的V₂O₅，1~5%的P₂O₅，将上述原料研磨成粉末后过60目筛，再充分混合；

2）将步骤1）得到的粉末放在钵中并移入电阻炉内，在1000℃保温3小时后取出再依次进行水淬、球磨；

3）接着，过400目筛，最后，烘干即得无铅玻璃粉，备用；

步骤二：有机载体的制备

按照重量百分比，取85~95%的松油醇，1~10%的乙基纤维素，0.5~5%的流平剂以及0.5~5%的消泡剂，在烧杯内混合后在90℃的水浴中恒温3小时，待混合物成透亮液体，即得有机载体，备用；

步骤三：包封浆料的制备：

取步骤一得到的无铅玻璃粉和步骤二得到的有机载体，所述无铅玻璃粉与有机载体的重量比为（50：50）~（60：40），在刚玉球磨罐中以玛瑙为球磨介质球磨2小时，即得云母电容器低温无铅包封浆料。

作为本发明的优选实施例，所述步骤三中，球磨完成后，无铅玻璃粉和有机载体成浆状。

为实现上述目的，本发明提供了一种云母电容器低温无铅包封浆料，其组分包括无铅玻璃粉和有机载体，所述无铅玻璃粉和有机载体的重量比为（50：50）~（60：40），所述无铅玻璃采用Bi-B-Si系统，所述有机载体由有机溶剂、流平剂，以及消泡剂组成，所述有机溶剂采用松油醇-乙基纤维素系统。

作为本发明的优选实施例，所述无铅玻璃的组分按重量百分比为Bi₂O₃：50~80%，B₂O₃：5~20%，SiO₂ ：1~10%，Al₂O₃：1~10%，K₂O：1~15%，Na₂O：1~15%，TiO₂ ：1~5%，V₂O₅：0.5~5%，P₂O₅：1~5%；

作为本发明的另一种优选方案，所述有机载体的组分按照重量百分比为：松油醇：85~95%，乙基纤维素：1~10%，流平剂：0.5~5%，消泡剂：0.5~5%。

作为本发明的另一种优选方案，所述流平剂选自聚二甲基硅氧烷或聚甲基苯基硅氧烷或有机基改性聚硅氧烷；

作为本发明的另一种优选方案，所述消泡剂选自正硅酸乙酯。

本发明至少具有以下优点：在本发明包封浆料的原料中，由于没有任何含铅物质，因此，制备出来的包封浆料无毒，对人身体无害；另外，经过检测，本发明包封浆料的粘附力大于6kg/cm²，完全符合云母电容器对包封浆料的要求，因此，其与云母电容器的匹配较好。

具体实施方式

实施例一：

1）无铅玻璃粉的制备：按照重量百分比称取50%的Bi₂O₃，16%的B₂O₃，6%的SiO₂，4%的Al₂O₃，7%的K₂O，7%的Na₂O，3%的TiO₂，3%的V₂O₅，以及4%的P₂O₅，将其研磨成粉末状后过60目筛，再在混合机中混合均匀后放在研钵中，移转至高温电阻炉，在1000℃的条件下保温3小时，然后，取出浸入冷水中进行水淬，得到玻璃渣，接着将上述得到的玻璃渣放入球磨机中球磨4小时成玻璃粉，最后，将球磨成的玻璃粉过400筛，再烘干即得无铅玻璃粉，待用。

2）有机载体的制备：按照重量百分比称取85%的松油醇、6%的乙基纤维素、4%作为流平剂的聚二甲基硅氧烷，以及5%作为消泡剂的正硅酸乙酯，放入烧杯中，在90℃的水浴中反应3小时，待烧杯中的液体成透亮液体，即得有机载体，待用。

3）包封浆料的制备：按照重量百分比称取60%的上述无铅玻璃粉以及40%的上述有机载体，放入刚玉球磨罐中，以玛瑙作为球磨介质进行球磨2小时，待无铅玻璃粉和有机载体成浆状，即得包封浆料。

实施例二：

1）无铅玻璃粉的制备：按照重量称取53%的Bi₂O₃，20%的B₂O₃，5%的SiO₂，3%的Al₂O₃，6%的K₂O，5%的Na₂O，2%的TiO₂，3%的V₂O₅，以及3%的P₂O₅，将其研磨成粉末状后过60目筛，再在混合机中混合均匀后放在研钵中，移转至高温电阻炉，在1000℃的条件下保温3小时，然后，取出浸入冷水中进行水淬，得到玻璃渣，接着将上述得到的玻璃渣放入球磨机中球磨4小时成玻璃粉，最后将球磨成的玻璃粉过400筛，再烘干即得无铅玻璃粉，待用。

2）有机载体的制备：按照重量百分比称取86%的松油醇、10%的乙基纤维素、1.5%作为流平剂的聚甲基苯基硅氧烷，以及2.5%作为消泡剂的正硅酸乙酯，放入烧杯中，在90℃的水浴中反应3小时，待烧杯中的液体成透亮液体，即得有机载体，待用。

3）包封浆料的制备：按照重量百分比称取50%的上述无铅玻璃粉以及50%的上述有机载体，放入刚玉球磨罐中，以玛瑙作为球磨介质球磨2小时，直至无铅玻璃粉和有机载体成浆状，即得包封浆料。

实施例三：

1）无铅玻璃粉的制备：按照重量百分比称取56%的Bi₂O₃，18%的B₂O₃，10%的SiO₂，2%的Al₂O₃，4%的K₂O，3%的Na₂O，1%的TiO₂，5%的V₂O₅，以及1%的P₂O₅，将其研磨成粉末状后过60目筛，再在混合机中混合均匀后放在研钵中，移转至高温电阻炉，在1000℃的条件下保温3小时，然后，取出浸入冷水中进行水淬，得到玻璃渣，接着将上述得到的玻璃渣放入球磨机中球磨4小时成玻璃粉，最后将球磨成的玻璃粉过400筛，再烘干即得无铅玻璃粉，待用。

2）有机载体的制备：按照重量称取87%的松油醇、8%的乙基纤维素、1%作为流平剂的有机基改性聚硅氧烷，以及4%最为消泡剂的正硅酸乙酯，放入烧杯中，在90℃的水浴中反应3小时，待烧杯中的液体成透亮液体，即得有机载体，待用。

3）包封浆料的制备：按照重量称取55%的上述无铅玻璃粉以及45%的上述有机载体，放入刚玉球磨罐中，以玛瑙作为球磨介质球磨2小时，当无铅玻璃粉和有机载体成浆状时，即得包封浆料。

实施例四

1）无铅玻璃粉的制备：按照重量百分比称取59%的Bi₂O₃，14%的B₂O₃，6.5%的SiO₂，10%的Al₂O₃，1%的K₂O，2%的Na₂O，2%的TiO₂，0.5%的V₂O₅，以及5%的P₂O₅，将其研磨成粉末状后过60目筛，再在混合机中混合均匀后放在研钵中，移转至高温电阻炉，在1000℃的条件下保温3小时，然后，取出浸入冷水中进行水淬，得到玻璃渣，接着将上述得到的玻璃渣放入球磨机中球磨4小时成玻璃粉，最后将球磨成的玻璃粉过400筛，再烘干即得无铅玻璃粉，待用。

2）有机载体的制备：按照重量称取88%的松油醇、7%的乙基纤维素、2%作为流平剂的聚甲基苯基硅氧烷，以及3%的正硅酸乙酯，放入烧杯中，在90℃的水浴中反应3小时，待烧杯中的液体成透亮液体，即得有机载体，待用。

3）包封浆料的制备：按照重量称取53%的上述无铅玻璃粉以及47%的上述有机载体，放入刚玉球磨罐中，以玛瑙作为球磨介质球磨2小时，球磨完成后，无铅玻璃粉和有机载体成浆状，即得包封浆料。

实施例五

1）无铅玻璃粉的制备：按照重量称取62%的Bi₂O₃，11%的B₂O₃，3%的SiO₂，5%的Al₂O₃，15%的K₂O，1%的Na₂O，1.5%的TiO₂，0.5%的V₂O₅，以及1%的P₂O₅，将其研磨成粉末状后过60目筛，再在混合机中混合均匀后放在研钵中，移转至高温电阻炉，在1000℃的条件下保温3小时，然后，取出浸入冷水中进行水淬，得到玻璃渣，接着将上述得到的玻璃渣放入球磨机中球磨4小时成玻璃粉，最后将球磨成的玻璃粉过400筛，再烘干即得无铅玻璃粉，待用。

2）有机载体的制备：按照重量称取89%的松油醇、9%的乙基纤维素、0.5%作为流平剂的聚二甲基硅氧烷，以及1.5%的作为消泡剂的正硅酸乙酯，放入烧杯中，在90℃的水浴中反应3小时，待烧杯中的液体成透亮液体，即得有机载体，待用。

3）包封浆料的制备：按照重量称取56%的上述无铅玻璃粉以及44%的上述有机载体，放入刚玉球磨罐中，以玛瑙作为球磨介质进行球磨2小时，球磨完成后，无铅玻璃粉和有机载体成浆状，即得包封浆料。

实施例六

1）无铅玻璃粉的制备：按照重量称取65%的Bi₂O₃，7%的B₂O₃，2%的SiO₂，3%的Al₂O₃，4%的K₂O，15%的Na₂O，1%的TiO₂，1.5%的V₂O₅，以及1.5%的P₂O₅，将其研磨成粉末状后过60目筛，再在混合机中混合均匀后放在研钵中，移转至高温电阻炉，在1000℃的条件下保温3小时，然后，取出浸入冷水中进行水淬，得到玻璃渣，接着将上述得到的玻璃渣放入球磨机中球磨4小时成玻璃粉，最后将球磨成的玻璃粉过400筛，再烘干即得无铅玻璃粉，待用。

2）有机载体的制备：按照重量称取90%的松油醇、4%的乙基纤维素、5%作为流平剂的有机基改性聚硅氧烷，以及1%作为消泡剂的正硅酸乙酯，放入烧杯中，在90℃的水浴中反应3小时，待烧杯中的液体成透亮液体，即得有机载体，待用。

3）包封浆料的制备：按照重量百分比称取57%的上述无铅玻璃粉以及43%的上述有机载体，放入刚玉球磨罐中，以玛瑙作为球磨介质球磨2小时，球磨完成后，无铅玻璃粉和有机载体成浆状，即得包封浆料。

实施例七

1）无铅玻璃粉的制备：按照重量百分比称取68%的Bi₂O₃，5%的B₂O₃，2.5%的SiO₂，6.5%的Al₂O₃，10%的K₂O，1.5%的Na₂O，3.5%的TiO₂，1%的V₂O₅，以及2%的P₂O₅，将其研磨成粉末状后过60目筛，再在混合机中混合均匀后放在研钵中，移转至高温电阻炉，在1000℃的条件下保温3小时，然后，取出浸入冷水中进行水淬，得到玻璃渣，接着将上述得到的玻璃渣放入球磨机中球磨4小时成玻璃粉，最后将球磨成的玻璃粉过400筛，再烘干即得无铅玻璃粉，待用。

2）有机载体的制备：按照重量称取91%的松油醇、5%的乙基纤维素、2%作为流平剂的聚二甲基硅氧烷，以及2%作为消泡剂的正硅酸乙酯，放入烧杯中，在90℃的水浴中反应3小时，待烧杯中的液体成透亮液体，即得有机载体，待用。

3）包封浆料的制备：按照重量称取58%的上述无铅玻璃粉以及42%的上述有机载体，放入刚玉球磨罐中，以玛瑙作为球磨介质球磨2小时，球磨完成后，无铅玻璃粉和有机载体成浆状，即得包封浆料。

实施例八

1）无铅玻璃粉的制备：按照重量称取70%的Bi₂O₃，9%的B₂O₃，1%的SiO₂，2%的Al₂O₃，7.5%的K₂O，1%的Na₂O，5%的TiO₂，2%的V₂O₅，以及2.5%的P₂O₅，将其研磨成粉末状后过60目筛，再在混合机中混合均匀后放在研钵中，移转至高温电阻炉，在1000℃的条件下保温3小时，然后，取出浸入冷水中进行水淬，得到玻璃渣，接着将上述得到的玻璃渣放入球磨机中球磨4小时成玻璃粉，最后将球磨成的玻璃粉过400筛，再烘干即得无铅玻璃粉，待用。

2）有机载体的制备：按照重量称取92%的松油醇、2%的乙基纤维素、4.5%作为流平剂的有机基改性聚硅氧烷，以及1.5%作为消泡剂正硅酸乙酯，放入烧杯中，在90℃的水浴中反应3小时，待烧杯中的液体成透亮液体，即得有机载体，待用。

3）包封浆料的制备：按照重量称取52%的上述无铅玻璃粉以及48%的上述有机载体，放入刚玉球磨罐中，以玛瑙作为球磨介质进行球磨2小时，球磨完成后，无铅玻璃粉和有机载体成浆状，即得包封浆料。

实施例九

1）无铅玻璃粉的制备：按照重量称取73%的Bi₂O₃，6%的B₂O₃，4%的SiO₂，1%的Al₂O₃，3%的K₂O，8%的Na₂O，2%的TiO₂，1%的V₂O₅，以及2%的P₂O₅，将其研磨成粉末状后过60目筛，再在混合机中混合均匀后放在研钵中，移转至高温电阻炉，在1000℃的条件下保温3小时，然后，取出浸入冷水中进行水淬，得到玻璃渣，接着将上述得到的玻璃渣放入球磨机中球磨4小时成玻璃粉，最后将球磨成的玻璃粉过400筛，再烘干即得无铅玻璃粉，待用。

2）有机载体的制备：按照重量称取93%的松油醇、1%的乙基纤维素、1.5%作为流平剂的聚二甲基硅氧烷，以及4.5%作为消泡剂的正硅酸乙酯，放入烧杯中，在90℃的水浴中反应3小时，待烧杯中的液体成透亮液体，即得有机载体，待用。

3）包封浆料的制备：按照重量称取51%的上述无铅玻璃粉以及49%的上述有机载体，放入刚玉球磨罐中，以玛瑙作为球磨介质球磨2小时，球磨完成后，无铅玻璃粉和有机载体成浆状，即得包封浆料。

实施例十

1）无铅玻璃粉的制备：按照重量称取74%的Bi₂O₃，5%的B₂O₃，1.5%的SiO₂，1%的Al₂O₃，1.5%的K₂O，11%的Na₂O，1.5%的TiO₂，2%的V₂O₅，以及2.5%的P₂O₅，将其研磨成粉末状后过60目筛，再在混合机中混合均匀后放在研钵中，移转至高温电阻炉，在1000℃的条件下保温3小时，然后，取出浸入冷水中进行水淬，得到玻璃渣，接着将上述得到的玻璃渣放入球磨机中球磨4小时成玻璃粉，最后将球磨成的玻璃粉过400筛，再烘干即得无铅玻璃粉，待用。

2）有机载体的制备：按照重量称取94%的松油醇、3%的乙基纤维素、1%作为流平剂的有机基改性聚硅氧烷，以及2%作为消泡剂的正硅酸乙酯，放入烧杯中，在90℃的水浴中反应3小时，待烧杯中的液体成透亮液体，即得有机载体，待用。

3）包封浆料的制备：按照重量称取54%的上述无铅玻璃粉以及46%的上述有机载体，放入刚玉球磨罐中，以玛瑙作为球磨介质球磨2小时，球磨完成后，无铅玻璃粉和有机载体成浆状，即得包封浆料。

实施例十一

1）无铅玻璃粉的制备：按照重量称取80%的Bi₂O₃，5%份的B₂O₃，1%的SiO₂，1.5%的Al₂O₃，2%的K₂O，6%的Na₂O，1.5%的TiO₂，1.5%的V₂O₅，以及1.5%的P₂O₅，将其研磨成粉末状后过60目筛，再在混合机中混合均匀后放在研钵中，移转至高温电阻炉，在1000℃的条件下保温3小时，然后，取出浸入冷水中进行水淬，得到玻璃渣，接着将上述得到的玻璃渣放入球磨机中球磨4小时成玻璃粉，最后将球磨成的玻璃粉过400筛，再烘干即得无铅玻璃粉，待用。

2）有机载体的制备：按照重量称取95%份的松油醇、1.5%的乙基纤维素、3%作为流平剂的聚二甲基硅氧烷，以及0.5%作为消泡剂正硅酸乙酯，放入烧杯中，在90℃的水浴中反应3小时，待烧杯中的液体成透亮液体，即得有机载体，待用。

3）包封浆料的制备：按照重量称取160份的上述无铅玻璃粉以及40份的上述有机载体，放入刚玉球磨罐中，以玛瑙作为球磨介质进行球磨2小时，球磨完成后，即得包封浆料。

由上述方法制备出来的包封浆料呈粘稠的浆状，粘度为30~45Pa·s，粒度≤10μm，粘附力大于6 kg/cm²。

以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.云母电容器低温无铅包封浆料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：无铅玻璃粉的制备

1)按照重量百分比取50～80％的Bi₂O₃，5～20％的B₂O₃，1～10％的SiO₂，1～10％的Al₂O₃，1～15％的K₂O，1～15％的Na₂O，1～5％的Ti₂O，0.5～5％的V₂O₅，1～5％的P₂O₅，将上述原料研磨成粉末后过60目筛，再充分混合；

2)将步骤1)得到的粉末放在钵中并移入电阻炉内，在1000℃保温3小时后取出并依次进行水淬、球磨；

3)接着，过400目筛，最后，烘干即得无铅玻璃粉，备用；

步骤二：有机载体的制备

按照重量百分比，取85～95％的松油醇，1～10％的乙基纤维素，0.5～5％的流平剂以及0.5～5％的消泡剂，在烧杯内混合后在90℃的水浴中恒温3小时，待混合物成透亮液体，即得有机载体，备用；

步骤三：包封浆料的制备：

取步骤一得到的无铅玻璃粉和步骤二得到的有机载体，所述无铅玻璃粉与有机载体的重量比为(50∶50)～(60∶40)，在刚玉球磨罐中以玛瑙为球磨介质球磨2小时，即得云母电容器低温无铅包封浆料。

2.如权利要求1所述的云母电容器低温无铅包封浆料的制备方法，其特征在于：步骤三中，球磨完成后，无铅玻璃粉和有机载体成浆状。

3.根据权利要求1或2所述的方法制备的云母电容器低温无铅包封浆料，其特征在于：所述包封浆料的组分包括无铅玻璃粉和有机载体，所述无铅玻璃粉和有机载体的重量比为(50∶50)～(60∶40)，所述无铅玻璃采用Bi-B-Si系统，所述有机载体由有机溶剂、流平剂，以及消泡剂组成，所述有机溶剂采用松油醇-乙基纤维素系统。

4.如权利要求3所述的云母电容器低温无铅包封浆料，其特征在于：所述无铅玻璃粉的组分及重量比为：Bi₂O₃：50～80％，B₂O₃：5～20％，SiO₂：1～10％，Al₂O₃：1～10％，K₂O：1～15％，Na₂O：1～15％，TiO₂：1～5％，V₂O₅：0.5～5％，P₂O₅：1～5％。

5.如权利要求4所述的云母电容器低温无铅包封浆料，其特征在于：所述有机载体的组分及重量比为：松油醇：85～95％，乙基纤维素：1～10％，流平剂：0.5～5％，消泡剂：0.5～5％。

6.如权利要求5所述的云母电容器低温无铅包封浆料，其特征在于：所述流平剂选自聚二甲基硅氧烷或聚甲基苯基硅氧烷或有机基改性聚硅氧烷。

7.如权利要求5所述的云母电容器低温无铅包封浆料，其特征在于：所述消泡剂选自正硅酸乙酯。