CN113322036B - 一种低温固化浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温固化浆料及其制备方法和应用，涉及浆料技术领域。所述浆料包括以下重量百分比的组分：有机载体35％～55％、交联固化剂10％～20％、填料20％～40％和功能助剂5％～10％；所述有机载体包括热固性树脂和高沸点溶剂，所述热固性树脂包括环氧树脂、改性环氧树脂、改性聚酯树脂、聚丙烯酸树脂中的至少两种，所述高沸点溶剂的沸点不低于180℃；所述交联固化剂包括酸酐类固化剂和异氰酸酯固化剂。本发明的浆料采用环氧树脂、改性环氧树脂、改性聚酯树脂、聚丙烯酸树脂中的至少两种作为主体树脂，并以酸酐类固化剂和异氰酸酯固化剂作为交联固化剂，室温有效期由原来的2天提高到1周，且固化后无副产物，产品的体积电阻率提高了一个数量级，有利于片式电阻器的性能稳定。

Description

一种低温固化浆料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及低温固化浆料，具体涉及一种低温固化浆料及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子整机产品“轻、薄、短、小”的发展，电子元器件继续朝小型化和片式化的方向发展，尤其5G通信、智能交通等应用终端的发展需要更加微型、更高精度、更高可靠性的片式元件。厚膜片式电阻器作为电子产品构成的元器件之一，广泛应用于汽车电子、LED照明、新能源、物联网、工控机器人等领域，其性能和大小密切影响着电子产品的功能与尺寸。日本、美国等厂商产品精度高、可靠性高则主要应用在手机、平板电脑、笔记本、高档数码电子、汽车电子等高附加值领域。目前片式电阻器主流产品的型号由0805、0603、0402升级为0201、01005，尺寸由2mm×1.25mm×0.5mm减小至0.4mm×0.2mm×0.13mm及以下；在产品精度方面，目前市场上的片式电阻精度以1％、5％为主，但是随着移动通信用电子电路对精度的要求不断提高，阻值精度逐步提高至0.5％以内；可靠性方面，产品耐蒸汽老化时间由16h延长至48h，高温可靠性测试条件由100℃逐步提升至125℃甚至更高，产品失效率逐步降低至1FIT以下。

为提高片式电阻器的机械耐磨强度、环境耐受性和长期存放及使用的可靠性能，需要对片式电阻进行一次和二次包封，由浆料通过600℃左右高温烧结而成。白勇祥等人采用PbO-B₂O₃-SiO₂玻璃粉为填料制备玻璃浆，高温烧结浆料包封的片式电阻器高温可靠性好，但高温烧结造成激光调阻后的高精度片式电阻器的阻值发生漂移，降低了产品精度；同时二次包封浆料采用含铅玻璃料作为填料，造成了环境污染(白勇祥,张国春.保护玻璃对片式电阻的影响[J].电子元件与材料,1994(02):54-55.)。低温固化浆料相较于高温烧结浆料，具有提高产品精度，降低能源消耗，环境友好等优点，目前国内低温固化浆料方面的研究报道相对较少，中国专利ZL02149780.X中金福臻等人采用环氧树脂和酚醛树脂的材料体系制备片式电阻用保护树脂浆料，160～250℃固化获得二次保护层，避免了高温烧结造成的阻值漂移，但该体系浆料不适用于0402及以下微型片式电阻器，尤其耐蒸汽老化及高温高湿测试后阻值变化过大，导致产品性能不符合国家标准要求。

基于上述浆料的现状，有必要开发一种新的低温固化浆料，该浆料的室温有效期延长，可用于01005及以上片式电阻器的二次包封，150℃～250℃固化，产品阻值精度高，高温可靠性明显提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种低温固化浆料及其制备方法和应用，该浆料的室温有效期长，可用于01005及以上片式电阻器的二次包封，浆料在150℃～250℃固化，制备得到的包封片式电阻器产品阻值精度高，高温可靠性明显提高。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种低温固化浆料，包括以下重量百分比的组分：

所述有机载体包括热固性树脂和高沸点溶剂，所述热固性树脂包括环氧树脂、改性环氧树脂、改性聚酯树脂、聚丙烯酸树脂中的至少两种，所述高沸点溶剂的沸点不低于180℃；

所述交联固化剂包括酸酐类固化剂和异氰酸酯固化剂。

本发明的浆料采用环氧树脂、改性环氧树脂、改性聚酯树脂、聚丙烯酸树脂中的至少两种作为主体树脂，并以酸酐类固化剂和异氰酸酯固化剂作为交联固化剂，室温有效期由原来的2天提高到1周，且固化后无副产物，产品的体积电阻率提高了一个数量级，利于片式电阻器的性能稳定。

优选地，所述低温固化浆料中有机载体的重量百分比为40％～50％。

优选地，所述低温固化浆料中交联固化剂的重量百分比为12％～15％。

优选地，所述有机载体包括以下重量百分比的组分：热固性树脂30％～50％和高沸点溶剂50％～70％。

优选地，所述高沸点溶剂包括酯类溶剂、醚类溶剂、醇类溶剂、醇酯类溶剂中的至少一种。

优选地，所述酸酐类固化剂包括芳香族酸酐、脂肪族酸酐、脂环族酸酐中的至少一种，更优选为脂环族酸酐；交联固化剂中酸酐类固化剂的重量百分比为80％～90％。

优选地，所述异氰酸酯固化剂包括异氰酸酯、二异氰酸酯和多异氰酸酯中的至少一种，更优选为多异氰酸酯；交联固化剂中异氰酸酯固化剂的重量百分比为10％～20％。

优选地，所述改性环氧树脂包括硅改性环氧树脂、钛改性环氧树脂、丁腈橡胶改性环氧树脂中的至少一种；所述有机载体中改性环氧树脂的重量百分比为30％～50％。

优选地，所述改性聚酯树脂包括环氧改性聚酯树脂、有机硅改性聚酯树脂，优选为有机硅改性聚酯树脂；所述有机载体中改性聚酯树脂的重量百分比为10％～20％。

优选地，所述聚丙烯酸树脂为交联型聚丙烯酸树脂，其酸值不高于10mg KOH/100g；所述有机载体中聚丙烯树脂的重量百分比为10～20％。

优选地，所述无机填料包括氧化硅、氧化镁、高岭土、云母中的至少一种，所述无机填料的粒径为1～5μm，优选为1～3μm。

优选地，所述高岭土为煅烧高岭土，其粒径为1～5μm，更优选为1～3μm；

所述氧化硅为球形电子级氧化硅，其粒径为0.5～5μm，更优选为1～3μm。

优选地，所述功能助剂包括表面张力调节剂和润滑剂，所述表面张力调节剂包括聚四氟乙烯粉，所述润滑剂包括滑石粉；所述功能助剂的粒径为1～5μm，优选为1～3μm。

优选地，所述滑石粉为粒径≤2μm的微细滑石粉。

优选地，根据产品的颜料要求，所述的低温固化浆料还包括颜料，所述低温固化浆料中颜料的重量百分比为0.2％～1％，所述颜料包括炭黑、钛白粉中的至少一种，所述炭黑的粒径为0.01～0.05μm，优选为0.01～0.03μm；所述钛白粉优选为锐钛矿型钛白粉，其粒径为0.05～2μm，更优选为0.5～1μm。

本发明还提供了上述低温固化浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将热固性树脂溶解于高沸点溶剂中，搅拌均匀制备得到有机载体；

S2：将步骤S1中的有机载体、填料和功能助剂搅拌混合均匀；

S3：将交联固化剂加入步骤S2混合均匀的浆料中，混合均匀后得到浆料混合体；

S4：将步骤S3中的浆料混合体研磨分散、过滤、脱泡，得到所述低温固化浆料。

本发明还提供了上述低温固化浆料在制备片式电阻器中的应用。本发明制备得到的浆料的室温有效期长，可用于01005及以上片式电阻器的二次包封，在150℃～250℃固化，采用该浆料制备得到的包封片式电阻器产品阻值精度高，高温可靠性明显提高。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明的浆料采用环氧树脂、改性环氧树脂、改性聚酯树脂、聚丙烯酸树脂中的至少两种作为主体树脂，并以酸酐类固化剂和异氰酸酯固化剂作为交联固化剂，室温有效期由原来的2天提高到1周，产品固化后无副产物，体积电阻率提高了一个数量级，利于片式电阻器的性能稳定。

2)本发明的浆料适用于微型片式电阻器，可满足01005及以上型号片式电阻器的二次包封或者标记印刷，固化后的片式电阻器产品经5％HCl浸泡1h无凸起、脱落、侵蚀等，耐蒸汽老化48小时无凸起、脱落、侵蚀等，包封片式电阻器精度高，高温可靠性明显提高。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

对实施例和对比例所用原料进行如下说明：

聚丙烯酸树脂：交联型聚丙烯酸树脂，酸值不高于10mg KOH/100g；

氧化硅：球形电子级氧化硅，粒径在1～3μm；

炭黑：高电阻炭黑，粒径在0.01～0.03μm；

滑石粉：微细滑石粉，粒径≤2μm。

实施例1-8和对比例1-4的低温固化浆料所用的有机载体的配方如表1所示，浆料的具体配方如表2所示。

实施例1-8和对比例1-4的低温固化浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将热固性树脂溶解于高沸点溶剂中，搅拌均匀制备得到有机载体；

S2：将步骤S1中的有机载体、填料、颜料和功能助剂加入行星搅拌机进行搅拌混合均匀；

S3：将交联固化剂加入步骤S2混合均匀的浆料中，混合均匀后得到浆料混合体；

S4：将步骤S3中的浆料混合体研磨分散、过滤、脱泡，得到所述低温固化浆料。

表1有机载体的配方(单位：重量百分比，％)

表2浆料配方(单位：重量百分比，％)

将实施例1-8和对比例1-3所制备得到的浆料用于制备成片式电阻器，并根据标准IEC 60115-1分别测试片式电阻器的阻值精度、电阻温度系数TCR、短时间过负载、上限类别温度耐久、70℃耐久性、温度快速变化、稳态湿热、耐溶剂性能，结果如表3所示。

表3 10Ω高精度01005片式电阻器的性能结果

由表3结果可知，本发明的浆料用于制备片式电阻器产品，提高了产品的阻值精度和可靠性，10Ω高精度01005片式电阻器产品阻值精度高、TCR小；耐溶剂、短时间过负载等测试后阻值变化(△R)小，可靠性高。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (17)

1.一种低温固化浆料，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：

有机载体35%~55%；

交联固化剂 10%~20%；

填料 20%~40%；

功能助剂 5%~10%；

所述有机载体包括以下重量百分比的组分：热固性树脂30%~50%和高沸点溶剂50%~70%，所述热固性树脂包括环氧树脂、丁腈橡胶改性环氧树脂中的至少一种和改性聚酯树脂、聚丙烯酸树脂中的至少一种，所述高沸点溶剂的沸点不低于180℃；

所述交联固化剂包括以下重量百分比的组分：80~90%酸酐类固化剂和10%~20%异氰酸酯固化剂；所述酸酐类固化剂包括芳香族酸酐、脂肪族酸酐、脂环族酸酐中的至少一种，所述异氰酸酯固化剂为多异氰酸酯；

所述改性聚酯树脂包括环氧改性聚酯树脂、有机硅改性聚酯树脂，所述有机载体中改性聚酯树脂的重量百分比为10%~20%；

所述聚丙烯酸树脂为交联型聚丙烯酸树脂，其酸值不高于10mgKOH/100g；所述有机载体中聚丙烯树脂的重量百分比为10~20%；

所述功能助剂包括表面张力调节剂和润滑剂，所述表面张力调节剂包括聚四氟乙烯粉，所述润滑剂包括滑石粉；所述功能助剂的粒径为1~5μm。

2.根据权利要求1所述的低温固化浆料，其特征在于，所述有机载体重量百分比为40~50%，所述交联固化剂重量百分比为12~15%。

3.根据权利要求1所述的低温固化浆料，其特征在于，所述高沸点溶剂包括酯类溶剂、醚类溶剂、醇类溶剂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的低温固化浆料，其特征在于，所述改性聚酯树脂为有机硅改性聚酯树脂。

5.根据权利要求1所述的低温固化浆料，其特征在于，所述填料包括氧化硅、氧化镁、高岭土、云母中的至少一种，所述填料的粒径为1~5μm。

6.根据权利要求5所述的低温固化浆料，其特征在于，所述填料的粒径为1~3μm。

7.根据权利要求5所述的低温固化浆料，其特征在于，所述高岭土为煅烧高岭土，其粒径为1~5μm；所述氧化硅为球形电子级氧化硅，其粒径为0.5~5μm。

8.根据权利要求6所述的低温固化浆料，其特征在于，所述煅烧高岭土的粒径为1~3μm；所述球形电子级氧化硅的粒径为1~3μm。

9.根据权利要求1所述的低温固化浆料，其特征在于，所述功能助剂的粒径为1~3μm。

10.根据权利要求1所述的低温固化浆料，其特征在于，所述滑石粉为粒径≤2μm的微细滑石粉。

11.根据权利要求1-8任一项所述的低温固化浆料，其特征在于，还包括颜料，所述低温固化浆料中颜料的重量百分比为0.2%~1%，所述颜料包括炭黑、钛白粉中的至少一种。

12.根据权利要求11所述的低温固化浆料，其特征在于，所述炭黑的粒径为0.01~0.05μm。

13.根据权利要求11所述的低温固化浆料，其特征在于，所述炭黑的粒径为0.01~0.03μm。

14.根据权利要求11所述的低温固化浆料，其特征在于，所述钛白粉为锐钛矿型钛白粉，其粒径为0.05~2μm。

15.根据权利要求14所述的低温固化浆料，其特征在于，所述锐钛矿型钛白粉粒径为0.5~1μm。

16.一种根据权利要求1-15任一项所述低温固化浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将热固性树脂溶解于高沸点溶剂中，搅拌均匀制备得到有机载体；

S2：将步骤S1中的有机载体、填料和功能助剂搅拌混合均匀；

S3：将交联固化剂加入步骤S2混合均匀的浆料中，混合均匀后得到浆料混合体；

S4：将步骤S3中的浆料混合体研磨分散、过滤、脱泡，得到所述低温固化浆料。

17.一种根据权利要求1-15任一项所述低温固化浆料在制备片式电阻器中的应用。