CN108117665A - 片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由包含无铅玻璃粉、无机添加剂和有机载体形成的片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料，其中所述的玻璃粉为Bi‑Ca‑Si‑Zn体系，按重量百分含量Bi₂O₃ 30%~50%，CaO 15%~20%，SiO₂ 18%~25%，ZnO 10%~20%，B₂O₃ 3%~10%，其中所述无机添加剂为Al₂O₃、ZnO、ZrO₂和TiO₂中的一种或者几种。本发明的优点是发明了一种无铅玻璃粉，解决了一次介质包封浆料的耐酸性问题，同时具有包封变化率小的特点。

Description

片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料及其制备方法

技术领域

本发明属于介质浆料技术领域，具体涉及一种片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料及其制备方法。

背景技术

片式电阻器主要应用领域是手机、家电、照相机、通信设备、汽车电子、LED等，目前全球的销售量在每月1500亿只，每年还以10％的速度增长。

目前国内几大厂商的片式电阻一次包封浆料产品主要是依赖国外产品，国内没有相对应的电子浆料厂商，这严重制约了片式电阻行业的发展，因此对于片式电阻用一次包封浆料的研发就显得格外迫切和必要。

在片式电阻进行电镀的过程中，片式电阻用一次包封介质浆料在经过酸性电镀液时，酸液会直接和间接的和一次包封浆料进行接触，从而破坏片式电阻产品，因此必须具备很好的耐酸性。

因此，研发一种同时具有耐酸性，并且能够提供优良的印刷性，很小的包封变化率，适应片式电阻小型化发展趋势的一次包封介质浆料是非常有必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料，其特征为：按重量百分含量，包括以下组分，

玻璃粉60％～75％、无机添加剂2％～5％、有机载体20％～35％。

所述玻璃粉为Bi-Ca-Si-Zn体系。

按重量百分含量，所述玻璃粉包括Bi₂O₃30％～50％、CaO 15％～20％，SiO₂18％～25％、ZnO 10％～20％和B₂O₃3％～10％。

所述无机添加剂为Al₂O₃、ZnO、ZrO₂或TiO₂中的一种或者几种。

按重量百分含量，所述有机载体包括树脂4％～16％、有机添加剂1％～4％和有机溶剂60％～90％。

所述树脂为松香树脂、乙基纤维素或甲基纤维素中的一种或几种。

所述有机溶剂为醇类或醚类中的一种或两者混合物。

片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)制备玻璃粉

按重量百分含量，将Bi₂O₃30％～50％、CaO 15％～20％，SiO₂18％～25％、ZnO10％～20％和B₂O₃3％～10％称量后用三维混料机充分混合，用刚玉坩埚盛取后在1000℃～1500℃条件下进行熔融，将熔融液倒入常温去离子水中进行水淬，最后将水淬后的玻璃渣经球磨、干燥、过筛一系列处理后得到玻璃粉成品；

2)制备无机添加剂

所述无机添加剂为Al₂O₃、ZnO、ZrO₂或TiO₂中的一种或者几种，粒度小于8μm，优选粒度范围为0.5～5μm；

3)制备有机载体

将按重量百分含量，所述有机载体包括树脂4％～16％、有机添加剂1％～4％和有机溶剂60％～90％在50-150℃下进行溶解和调制，优选温度为60℃～90℃；

4)制备片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料

将上述玻璃粉、无机添加剂通过搅拌、辊轧分散在有机载体中，从而制备成具有半流体粘度的分散体即制得片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供的片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料具有耐酸性，并且能够提供优良的印刷性，具有很小的包封变化率，并且适应片式电阻小型化发展趋势。其原料简单易得，工艺流程方便易控制，适用于多种性能的产品需求。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明提供一种片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料，具体为，按重量百分含量，包括以下组分，

玻璃粉60％～75％、无机添加剂2％～5％、有机载体20％～35％。

所述玻璃粉为Bi-Ca-Si-Zn体系。

按重量百分含量，所述玻璃粉包括Bi₂O₃30％～50％、CaO 15％～20％，SiO₂18％～25％、ZnO 10％～20％和B₂O₃3％～10％。

所述无机添加剂为Al₂O₃、ZnO、ZrO₂或TiO₂中的一种或者几种。

按重量百分含量，所述有机载体包括树脂4％～16％、有机添加剂1％～4％和有机溶剂60％～90％。

所述树脂为松香树脂、乙基纤维素或甲基纤维素中的一种或几种。

所述有机溶剂为醇类或醚类中的一种或两者混合物。

片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)制备玻璃粉

按重量百分含量，将Bi₂O₃30％～50％、CaO 15％～20％，SiO₂18％～25％、ZnO10％～20％和B₂O₃3％～10％称量后用三维混料机充分混合，用刚玉坩埚盛取后在1000℃～1500℃条件下进行熔融，将熔融液倒入常温去离子水中进行水淬，最后将水淬后的玻璃渣经球磨、干燥、过筛一系列处理后得到玻璃粉成品；

2)制备无机添加剂

所述无机添加剂为Al₂O₃、ZnO、ZrO₂或TiO₂中的一种或者几种，粒度小于8μm，优选粒度范围为0.5～5μm；所选用的无机添加剂为CP级试剂，为满足浆料印刷时的过网性，无机添加剂的粒度小于8μm，所以需要对无机添加剂进行加磨和粒度分级处理，优选粒度范围为0.5～5μm；

3)制备有机载体

将按重量百分含量，所述有机载体包括树脂4％～16％、有机添加剂1％～4％和有机溶剂60％～90％在50-150℃下进行溶解和调制，优选温度为60℃～90℃；由于低聚合度的树脂在高温易分解。

4)制备片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料

将上述玻璃粉、无机添加剂通过搅拌、辊轧分散在有机载体中，从而制备成具有半流体粘度的分散体即制得片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料。

无铅玻璃粉

本发明中使用的无铅玻璃粉，该无机粘结剂有助于提高片式电阻的耐酸性和减小阻值漂移率。其中耐酸性的提高主要是玻璃粉在600℃熔融后，与氧化铝基板紧密的结合，同时玻璃粉在熔融后具有合适的表面张力，使得玻璃熔融后与电阻层结合较好，从而提高耐酸性。其中阻值漂移率的减小主要是由于玻璃粉在600℃熔融后，形成的结晶体与电阻的膨胀系数接近，降低片式电阻表面的张力，从而达到保护电阻的目的。

本发明中的玻璃粉按重量百分含量，Bi₂O₃30％～50％，CaO 15％～20％，SiO₂18％～25％，ZnO 10％～20％，B₂O₃3％～10％。其中Bi₂O₃可以降低玻璃粉的熔融温度，使玻璃粉更加适应片式电阻的烧结工艺。其中CaO可以形成钙系玻璃，很好的解决耐酸性问题。其中ZnO可以在烧结后，形成针状结晶体，很好的解决阻值漂移率的问题。

在介质浆料中玻璃粉的作用主要是为保护下层电阻，需要与基板形成良好的粘结力且具有耐酸性，同时不能与电阻搭接后使电阻阻值偏移过大。所以在介质浆料中玻璃粉的含量一般为40％～75％，优选为50～65％。

无机添加剂

本发明中的无机添加剂Al₂O₃、ZnO、ZrO₂和TiO₂中的一种或者几种，其中金属氧化物主要是和玻璃粉在烧结过程中形成某种特定的玻璃结构，从而提高一次包封浆料的各项性能。

这些金属氧化物可以仅添加一种，也可以混合物的形式添加两种或多种。特别优选的使用Al₂O₃，考虑到可分散性和印刷适应性，金属氧化物的粒度优选为0.1至8μm，更优选为0.5至5μm。当粒度超过8μm时，容易丝网印刷过程中引起塞网。在介质浆料中无机添加剂含量一般为0.1％～10％，含量超过10％会劣化浆料的性能甚至会影响R膏镭射切割，含量低于0.1％则不能有效提升浆料的各项性能，无机添加剂在介质浆料中的含量优选为0.1％至5％。

有机载体

用于实现本发明印刷功能的有机载体，主要是把无机添加剂和玻璃粉很好的混合在一起，然后通过丝网印刷工序，覆盖在氧化铝基板上，再通过烧结工序，实现玻璃粉和基板的结合。

本发明中的有机载体按重量百分含量，树脂4％～16％，有机添加剂1％～4％，有机溶剂60％～80％；其中树脂为松香树脂、乙基纤维素和甲基纤维素中的一种或几种。本发明中的树脂优选松香树脂、乙基纤维素和甲基纤维素，更优选松香和乙基纤维素。其中有机溶剂为醇类或醚类中的一种或几种。本发明中的有机溶剂优选醇类或醚类中的一种或几种，更优选醇类。

有机载体对介质浆料电化学性能没有明显影响，主要作用是将浆料调节到合适的流动性和过网性，因此有机载体中的树脂、有机添加剂和溶剂含量不受任何具体限制，只要含量能够达到本发明的目的。

在本发明中，将上述玻璃粉、无机添加剂分散在通过混合树脂与溶剂而获得的有机载体中，从而制备具有流体性质浆料。

本发明的一种片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料，可以用在片式电阻上。

实施例

以下组分含量除非特别说明，否则表示成分比例的数字都代表重量百分比(重量％)。

1)制备玻璃粉

实施例中的一次包封介质浆料由玻璃粉、无机添加剂和有机载体组成。浆料玻璃粉氧化物的各自含量列于表1中，玻璃粉的含量设定为65％。

实施例中使用表1所列的氧化物比例进行玻璃粉的炼制。

表1玻璃粉的炼制

2)制备一次包封介质浆料

玻璃粉的含量设定为65％，无机添加剂为Al₂O₃，含量设定为2％。有机载体的含量为33％。称量出玻璃粉、无机添加剂和有机载体各种具体的量加入搅拌机中混合，然后在三辊轧机中分散，从而按照表2的浆料配方制备一次包封介质浆料1至6。

表2一次包封介质浆料的浆料配方

评价方法

玻璃粉、无机添加剂、有机载体通过三辊轧机辊轧之后，进行浆料基本性能测试。将浆料通过丝网印刷印到96％的氧化铝基板上，干燥条件为下10分钟，然后在600℃带式烧结炉中以120mm/min的速度进行烧结。耐酸性测试是将得到的基片在5％H₂SO₄溶液浸泡1小时后，自来水冲洗、干燥，用透明胶带撕拉看有无脱落。

将浆料通过丝网印刷包覆在搭接有电阻浆料(阻值为R₀)的0603氧化铝基板上，经过150℃干燥600℃烧结后，此时测试的电阻阻值为R₁，通过公式(R₁-R₀)/R₀*100％计算阻值漂移率。在片式厂家中偏移率控制在±5％以内即为合格。

将包封电阻后的介质浆料烧结后的放在金相显微镜下，放大100倍，观察介质浆料表面单位面积内的气泡数量。气泡过多将影响电子元件的耐候及耐电压性能。

从表2的试验结果中可以看出，1到4不具备耐酸性；且1阻值漂移率过大，2的气泡较多，5和6同时具备耐酸性、较低的阻值漂移率和较少的单位面积气泡。

然后，为进一步提升介质浆料的各项性能，保持在浆料5中的玻璃粉配方和含量不变，无机添加剂的含量发生变化，然后评价耐酸性、包封变化率和浆料烧结膜气泡。介质浆料7-12中的玻璃粉、无机添加剂、有机载体含量示于表3中。

表3无机添加剂的含量发生变化的一次包封介质浆料的浆料配方

用上文中所述的介质浆料1-6评价方法测量介质浆料的耐酸性、阻值漂移率和单位面积气泡个数。结果显示无论是否添加无机添加剂，介质浆料7-12都具有耐酸性，而加入适量的无机添加剂能有效降低阻值漂移率和减少单位面积气泡数量。

本发明的内容不限于实施例所列举，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 (8)

1.片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料，其特征在于：按重量百分含量，包括以下组分，

玻璃粉60%~75%、无机添加剂2%~5%、有机载体20%~35%。

2.根据权利要求1所述的片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料，其特征在于：所述玻璃粉为Bi-Ca-Si-Zn体系。

3.根据权利要求2所述的片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料，其特征在于：按重量百分含量，所述玻璃粉包括Bi₂O₃ 30%~50%、CaO 15%~20%，SiO₂ 18%~25%、ZnO 10%~20%和B₂O₃ 3%~10%。

4.根据权利要求1所述的片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料，其特征在于：所述无机添加剂为Al₂O₃、ZnO、ZrO₂或TiO₂中的一种或者几种。

5.根据权利要求1所述的片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料，其特征在于：按重量百分含量，所述有机载体包括树脂4%~16%、有机添加剂1%~4%和有机溶剂60%~90%。

6.根据权利要求5所述的片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料，其特征在于：所述树脂为松香树脂、乙基纤维素或甲基纤维素中的一种或几种。

7.根据权利要求5所述的片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料，其特征在于：所述有机溶剂为醇类或醚类中的一种或两者混合物。

8.片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

制备玻璃粉

按重量百分含量，将Bi₂O₃ 30%~50%、CaO 15%~20%，SiO₂ 18%~25%、ZnO 10%~20%和B₂O₃3%~10%称量后用三维混料机充分混合，用刚玉坩埚盛取后在1000℃~1500℃条件下进行熔融，将熔融液倒入常温去离子水中进行水淬，最后将水淬后的玻璃渣经球磨、干燥、过筛一系列处理后得到玻璃粉成品；

制备无机添加剂

所述无机添加剂为Al₂O₃、ZnO、ZrO₂或TiO₂中的一种或者几种，粒度小于8μm，优选粒度范围为0.5~5μm；

制备有机载体

将按重量百分含量，所述有机载体包括树脂4%~16%、有机添加剂1%~4%和有机溶剂60%~90%在50-150℃下进行溶解和调制，优选温度为60℃~90℃；

制备片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料

将上述玻璃粉、无机添加剂通过搅拌、辊轧分散在有机载体中，从而制备成具有半流体粘度的分散体即制得片式电阻用无铅耐酸型一次包封介质浆料。