CN103198879A

CN103198879A - 一种正性感光电极浆料及其制备方法

Info

Publication number: CN103198879A
Application number: CN2013100705864A
Authority: CN
Inventors: 林保平; 杨洪; 郭玲香; 张雪勤; 孙莹
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2013-07-10

Abstract

本发明涉及一种正性感光电极浆料及其制备方法。一种正性感光电极浆料，其特征在于，该浆料各组分按重量百分比为：金属粉40～65%，正性感光性树脂10～20%，玻璃粉2～9%，有机溶剂15～35%，其它添加剂1～3%将一定比例的银粉或银包铜粉、玻璃粉、感光性树脂、有机溶剂和其它添加剂混合搅拌均匀，再通过三辊轧制，制得感光性电极浆料。其中感光性树脂含邻硝基苄基。与现有负性感光性电极浆料相比，无须添加光引发剂和感光性单体，且在高温空气中烧结。

Description

一种正性感光电极浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电极浆料及其制备方法，具体的说，涉及一种正性感光电极浆料及其制备方法。

背景技术

随着电子产品向小型化、高集成化方向的发展，感光性电子浆料作为一种高技术电子功能材料被广泛地应用于制备高精密度的电子元件，如多层陶瓷电路板、低温共烧陶瓷电路板、微波电路板、射频天线、等离子显示器中的汇流电极和寻址电极。感光性导电浆料常用金、钯、银、镍、铜等金属超细粉体作为主要功能相。银具有极其优良的导电性、导热性、耐氧化性和低接触电阻，因而被广泛应用在印刷电路和电子元件中。但随着电子工业的迅猛发展和银价的持续走高，电子行业迫切需求降低感光性银浆料的生产成本，采用银包铜粉替代纯银粉作为导电相，可以大幅降低浆料的生产成本，同时采用甲基丙烯酸邻硝基苄酯合成正性感光树脂，替代通常配方中的共聚树脂和光致产酸剂，使配方简化、提高浆料的分辨率。

有关正性感光电极浆料及其制备方法已有专利报道。美国专利US7442488B2提出了一种正性感光性电极浆料复合物配方，粘结树脂为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯共聚树脂，通过在配方中加入光致产酸剂达到光照部分可在碱水中显影的目的。公告号为CN102402119A的专利公开了一种正性光刻胶组成物及其制备方法，该光刻胶由邻硝基苄酯侧基的感光树脂和有机溶剂组成，无须添加光致产酸剂、感光剂等添加剂，通过曝光、显影可以得到高分辨率的图像。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低廉、重复性好的正性感光电极浆料及其制备方法，且该浆料制备简单、导电性能好、抗氧化能力强、可在空气中烧结。

本发明采用以下技术方案：

一种正性感光电极浆料，该浆料各组分按重量百分比为：金属粉40～65%，正性感光性树脂10～20%，玻璃粉2～9%，有机溶剂15～35%，其它添加剂1～3%。

所述的金属粉为银包铜粉，平均粒径在0.8～3微米之间，其中银包铜粉为包覆型核壳结构，核层为铜，壳层为银，呈球形，含银量在35～65%之间。银包铜粉中的银含量根据铜粉粒径的变化而变化，粒径小，则需包覆较多的银，才能达到阻止氧化的目的；粒径大，则需包覆较少的银，就可达到阻止氧化的目的。

所述的玻璃粉的组成以wt%计为Bi₂O₃60～75%、SiO₂1～10%、B₂O₃5～20%、ZnO5～15%、Al₂O₃1～5%、BaO1～3%、Na₂CO₃1～3%，玻璃的软化点控制在450～550°C之间，软化点过低，玻璃粉在烧结过程中会从电极中溢出，软化点过高，电极与基板的粘结较差。玻璃的软化点控制在450～550°C之间，软化点过低，玻璃粉在烧结过程中会从电极中溢出，软化点过高，电极与基板的粘结较差。

所述的正性感光树脂由甲基丙烯酸邻硝基苄酯与丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙基丙烯酸甲酯、乙基丙烯酸乙酯、乙基丙烯酸丁酯、乙基丙烯酸异丁酯、乙基丙烯酸羟乙酯中的一种、二种或二种以上共聚制备。该共聚物分子量在7000～50000之间，甲基丙烯酸邻硝基苄酯的质量百分比含量在25～45%之间。根据浆料粘度调节和易于显影的需要，确定共聚物的分子量和甲基丙烯酸邻硝基苄酯的含量，分子量低于7000时显影时图像易洗掉，分子量高于50000时难以显影，共聚物中甲基丙烯酸邻硝基苄酯的含量低于25%时曝光后难以显影，含量高于45%时制备的共聚物变脆，难以成膜。

所述的有机溶剂为二乙二醇单丁醚，松油醇，苯甲醇，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯中的任意一种、二种或二种以上的任意比混合物。

所述的其它添加剂为邻苯二甲酸二丁脂，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯、卵磷脂、氢化蓖麻油，磷酸三丁酯、2.6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硅烷偶联剂、苯并三氮唑、5-羧基苯并三氮唑、5-巯基苯并三氮唑中的任意一种、二种或二种以上的任意比混合物。主要用于改善浆料的流平性、触变性、抗氧化性和银包铜粉的耐腐蚀性。

所述的正性感光电极浆料的制备方法，其特征在于，首先将正性感光树脂溶解在有机溶剂中配制成有机载体，再将银包铜粉、玻璃粉、有机载体和其它添加剂按配方比例混合搅拌均匀，再通过三辊轧制使浆料达到细度小于7、粘度在13±3千厘泊范围内后，即制得银包铜感光性电极浆料，所述有机载体的配置方法为：将以重量百分比计的10～20%的正性感光性树脂、15～35%的有机溶剂混合并加热到80～120℃，同时不断搅拌，直至树脂溶解，再保温1～3小时得有机载体。，该浆料经丝网印刷、干燥、曝光、显影后可在空气中于600°C的条件下烧结形成电极图形。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1．本发明在制备电极浆料时采用含甲基丙烯酸邻硝基苄酯正性感光树脂作为浆料的分散、感光功能相，将其它正性感光性电极浆料中的树脂、光致产酸剂和增感剂合为一体，化学结构简单、易合成，简化了配方和生产工艺，提高浆料的分辨率。

2.一般空气中可烧结感光性导电浆料采用纯银粉作为导电功能相，一般使用量在40～70%之间，成本较高；本发明在制备电极浆料时采用银包铜粉替代纯银粉作为感光性导电浆料的导电功能相，可节约35～65%的贵金属银，大幅降低了原料成本。

3.本发明制备的正性感光电极浆料可在空气中烧结，形成的电极具有与纯银同数量级的导电性能，制备的银包铜感光性电极浆料可满足微波陶瓷电路板、低温共烧结陶瓷电路板和等离子显示屏制备电极的需要，有效的降低电极边缘的翘曲，大幅降低制造成本。

附图说明

图1为用正性感光电极浆料制备的电极表面的扫描电子显微镜照片。

图2为用正性感光电极浆料制备的电极横断面的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

一种正性感光电极浆料，该浆料各组分按重量百分比为：金属粉40～65%，正性感光性树脂10～20%，玻璃粉2～9%，有机溶剂15～35%，其它添加剂1～3%，在本实施例中，各组份的质量比具体可以是：金属粉40%、65%或55%，正性感光性树脂20%、10%或15%，玻璃粉2%、9%或3%，有机溶剂35%、15%或25%，其它添加剂3%、1%或2%。

所述的正性感光电极浆料的制备方法，首先将正性感光树脂溶解在有机溶剂中配制成有机载体，再将银包铜粉、玻璃粉、有机载体和其它添加剂按配方比例混合搅拌均匀，再通过三辊轧制使浆料达到细度小于7、粘度在13±3千厘泊范围内后，即制得银包铜感光性电极浆料，所述有机载体的配置方法为：将以重量百分比计的10%、15%或20%的正性感光性树脂、15%、20%或35%的有机溶剂混合并加热到80、100或120℃，同时不断搅拌，直至树脂溶解，再保温1～3小时得有机载体。

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

按质量百分比称取粒径为2.3微米的银包铜粉（银含量45%）65%，玻璃粉2%，甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸邻硝基苄酯共聚物（含甲基丙烯酸邻硝基苄酯25%，分子量18000）13%，松油醇1%，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯18%，其它添加剂共1%。其中玻璃粉组分按质量百分比计为Bi₂O₃65%、SiO₂2%、B₂O₃16%、ZnO13%、Al₂O₃2%、BaO1%、Na₂CO₃1%。先将松油醇，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物树脂置于反应容器中，加热到90℃，不断搅拌，直至树脂溶解，再保温2小时得有机载体。将有机载体和其它组分置于混合器中，混合搅拌均匀后进行三辊轧制得细度小于5、粘度为15.5千厘泊的正性感光电极浆料。用丝网印刷法均匀涂在基板上，干燥，曝光，显影、在600℃空气中烧结20分钟后形成电极，电极表面的扫描电子显微镜照片如图1所示，电极横断面的扫描电子显微镜照片如图2，银包铜粉的使用有效的降低了电极线边缘翘曲。测得电极的方阻≤16毫欧/□。

实施例2

按质量百分比称取粒径为0.8微米的银包铜粉43%（银含量65%），玻璃粉2%，甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸邻硝基苄酯共聚物（含甲基丙烯酸邻硝基苄酯40%，分子量41000）18%，松油醇1%，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯35%，其它添加剂共1%。其中玻璃粉组分按质量百分比计为Bi₂O₃65%、SiO₂2%、B₂O₃16%、ZnO13%、Al₂O₃2%、BaO1%、Na₂CO₃1%。先将松油醇，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物树脂置于反应容器中，加热到90℃，不断搅拌，直至树脂溶解，再保温2小时得有机载体。将有机载体和其它组分置于混合器中，混合搅拌均匀后进行三辊轧制得细度小于5、粘度为13.5千厘泊的正性感光电极浆料。用丝网印刷法均匀涂在基板上，干燥，曝光，显影、在600℃空气中烧结20分钟后形成电极。测得电极的方阻≤65毫欧/□。

实施例3

按质量百分比称取粒径为1.5微米的银包铜粉（银含量49%）53%，玻璃粉2%，甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸邻硝基苄酯共聚物（含甲基丙烯酸邻硝基苄酯35%，分子量35000）17%，松油醇1%，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯26%，其它添加剂共1%。其中玻璃粉组分按质量百分比计为Bi₂O₃65%、SiO₂2%、B₂O₃16%、ZnO13%、Al₂O₃2%、BaO1%、Na₂CO₃1%。先将松油醇，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物树脂置于反应容器中，加热到90℃，不断搅拌，直至树脂溶解，再保温2小时得有机载体。将有机载体和其它组分置于混合器中，混合搅拌均匀后进行三辊轧制得细度小于5、粘度为13.1千厘泊的正性感光电极浆料。用丝网印刷法均匀涂在基板上，干燥，曝光，显影、在600℃空气中烧结20分钟后形成电极。测得电极的方阻≤35毫欧/□。

Claims

1.一种正性感光电极浆料，其特征在于，该浆料各组分按重量百分比为：金属粉40～65%，正性感光性树脂10～20%，玻璃粉2～9%，有机溶剂15～35%，其它添加剂1～3%。

2.根据权利要求1所述的正性感光电极浆料，其特征在于，所述的金属粉为银包铜粉，平均粒径在0.8～3微米之间，银包铜粉为包覆型核壳结构，核层为铜，壳层为银，呈球形，含银量在35～65%之间。

3.根据权利要求1所述的正性感光电极浆料，其特征在于，所述的正性感光树脂由甲基丙烯酸邻硝基苄酯与丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙基丙烯酸甲酯、乙基丙烯酸乙酯、乙基丙烯酸丁酯、乙基丙烯酸异丁酯、乙基丙烯酸羟乙酯中的一种或几种共聚制备，该共聚物分子量在7000～50000之间，甲基丙烯酸邻硝基苄酯的质量百分比含量在25～45%之间。

4.根据权利要求1所述的正性感光电极浆料，其特征在于，玻璃粉的组成以wt%计为：SiO₂1～10%、B₂O₃5～15%、ZnO5～15%、Al₂O₃1～5%、BaO1～3%、Bi₂O₃60～75%、Na₂CO₃1～3%。

5.根据权利要求1所述的正性感光电极浆料，其特征在于，所述的有机溶剂为二乙二醇单丁醚，松油醇，苯甲醇，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯中的任意一种、二种或二种以上的任意比混合物。

6.根据权利要求1所述的正性感光电极浆料，其特征在于，所述的其它添加剂为邻苯二甲酸二丁脂、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯、卵磷脂、氢化蓖麻油、磷酸三丁酯、2.6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硅烷偶联剂、苯并三氮唑、5-羧基苯并三氮唑、5-巯基苯并三氮唑中的一种、二种或二种以上的任意比混合物。

7.一种权利要求1所述的正性感光电极浆料的制备方法，其特征在于，首先将正性感光树脂溶解在有机溶剂中配制成有机载体，再将银包铜粉、玻璃粉、有机载体和其它添加剂按配方比例混合搅拌均匀，再通过三辊轧制使浆料达到细度小于7、粘度在13±3千厘泊范围内后，即制得银包铜感光性电极浆料，所述有机载体的配置方法为：将以重量百分比计的10～20%的正性感光性树脂、15～35%的有机溶剂混合并加热到80～120℃，同时不断搅拌，直至树脂溶解，再保温1～3小时得有机载体。