CN114883027B - 一种厚膜电阻浆料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种厚膜电阻浆料，属于电子材料技术领域，所述的厚膜电阻浆料，包括：导电相、玻璃相、有机溶剂、树脂，所述导电相包括Ag粉，所述玻璃相包括PbO，所述PbO与Ag粉的质量比≤0.18。本发明所述的厚膜电阻浆料具有良好的阻值离散性，烧结时能够有效的抑制Ag迁移扩散速率，使Ag迁移扩散均匀，且表面孔隙率合格；本发明通过控制PbO与Ag粉的质量比≤0.18，可以有效的抑制电阻浆料烧结时Ag的迁移扩散速率，使得Ag迁移扩散得更加均匀化，从而减少制备的片式电阻器的阻值差异，极大改善阻值离散性。

Description

一种厚膜电阻浆料

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种厚膜电阻浆料。

背景技术

厚膜片式电阻器作为重要的电子元器件被广泛用于厚膜电路、混合集成电路、电子设备等领域中。厚膜片式电阻器的电阻特性主要取决于其中的电阻层，电阻层是由厚膜电阻浆料印刷在绝缘基板上并进行烧结后形成的；在大批量生产厚膜片式电阻器时，同一配方的厚膜电阻浆料所制备的相同型号的片式电阻器常常出现阻值差异大、阻值离散性差的问题，导致最终成品的合格率低。影响片式电阻器的阻值离散性的主要因素包括电阻浆料的分散情况，以及电阻浆料烧结时Ag的迁移扩散情况。

目前，通过合适的分散工艺可以使电阻浆料达到较好的分散程度，但依旧无法实现理想中完全分散均一，仍然会存在局部区域性的成分差异，导致电阻浆料烧结时Ag的迁移扩散不均匀，最终造成阻值离散性变差，因此如何提高烧结时Ag的迁移扩散均匀性，从而改善制备的片式电阻器的阻值离散性，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种厚膜电阻浆料，能够有效抑制烧结时Ag的迁移扩散速率，使得Ag迁移扩散得更加均匀化，从而减少制备的片式电阻器的阻值差异，极大改善阻值离散性。

在本发明的第一方面，本发明提供了一种厚膜电阻浆料，包括：导电相、玻璃相、有机溶剂、树脂，所述导电相包括Ag粉，所述玻璃相包括PbO，所述PbO与Ag粉的质量比≤0.18。

本发明的发明人在大量的研究中发现，电阻浆料在烧结时，导电相中的Ag会向玻璃中扩散迁移，如果迁移速率过大，则会导致Ag扩散的不均匀程度加剧，使得阻值离散性变差。由于玻璃的软化点较低而Ag的熔点较高，烧结中玻璃会逐渐软化并润湿Ag，Pb为低熔点金属，易于与Ag发生局部反应并促使Ag元素从Ag颗粒表面加快迁移至玻璃中。

发明人在大量的研究中惊奇的发现，PbO与Ag粉的质量比是影响Ag的迁移扩散速率和均匀化的关键，通过控制PbO与Ag粉的质量比≤0.18，可以有效的抑制电阻浆料烧结时Ag的迁移扩散速率，使得Ag迁移扩散得更加均匀化，从而减少制备的片式电阻器的阻值差异，极大改善阻值离散性。

若所述的PbO与Ag粉的质量比＞0.18时，Ag迁移扩散均匀性、阻值离散性不达标。

作为本发明的优选实施方案，所述玻璃相还包括SiO₂，所述SiO₂与PbO的质量比为0.5～5。

发明人在研究中进一步发现，玻璃是由SiO₂作为骨架形成的一种网状结构，SiO₂含量越高则骨架强度，软化点也越高，而PbO的加入可以调节网状结构，从而降低软化点，使其适合特定温度下的烧结，另外，SiO₂含量越高则玻璃网状结构致密性增大，流动性降低，从而能降低Ag元素在玻璃中的扩散速率；因此，电阻浆料配方体系中的玻璃需要合适的软化点。

发明人将SiO₂与PbO的质量比在0.5～5之内，使玻璃具有合适的软化点，使其能够在830℃～870℃下进行烧结，可较好地降低Ag在玻璃内部的扩散速率，从而抑制Ag的不均匀扩散程度。

若所述的SiO₂与PbO的质量比＞5，则玻璃软化点偏高，烧结时难以完全软化流动，导致烧结后的膜层孔洞较多，外观较差；若SiO₂与PbO的质量比＜0.5时，玻璃软化点过低，高温流动性偏高，不利于降低Ag的迁移扩散速率。

作为本发明的优选实施方案，所述厚膜电阻浆料包括以下质量百分比的组分：20～70％导电相、1～40％玻璃相、9～73％有机溶剂、2～16％树脂；优选为25～60％导电相、2～25％玻璃相、9～73％有机溶剂、2～16％树脂；更优选为30～55％导电相、3～22％玻璃相、9～73％有机溶剂、2～16％树脂。

在本发明中，所述的导电相的作用为提供导电通路。

在本发明中，所述的玻璃相用与粘结导电组分从而形成导电通路，保证厚膜电阻的完整性，增加电阻层与基板之间的粘结力。

在本发明中，所述的有机溶剂和树脂用于调整电阻浆料的流变学特性。

作为本发明的优选实施方案，所述导电相还包括RuO₂、Pt粉、Pd粉中的至少一种。

作为本发明的优选实施方案，所述导电相包括以下质量百分比的组分：20～95％Ag粉、0～60％Pt粉和/或Pd粉、0～55％RuO₂；优选为30～90％Ag粉、5～50％Pt粉和/或Pd粉、1～50％RuO₂。

作为本发明的优选实施方案，所述玻璃相包括以下质量百分比的组分：20～70％SiO₂、0.5～60％PbO、2～25％Al₂O₃、0.5～20％MgO。

作为本发明的优选实施方案，所述玻璃相还包括CaO、SrO、ZnO中的至少一种。

作为本发明的优选实施方案，所述玻璃相包括以下质量百分比的组分：20～70％SiO₂、0.5～60％PbO、2～25％Al₂O₃、0.5～20％MgO、0～20％CaO、0～20％SrO、0～20％ZnO。

作为本发明的优选实施方案，所述有机溶剂为二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、松油醇、松节油、乙酸异冰片酯、乙酸苄酯、醇酯十二、邻苯二甲酸二丁酯、甲苯、二甲苯、丁酮、环己酮、丙二醇单甲醚、邻苯二甲酸二甲酯、石油醚、矿物油中的至少一种。需要说明的是，本领域技术人员可以根据所需的电阻浆料的流变学特性选取有机溶剂。

作为本发明的优选实施方案，所述树脂选自乙基纤维素、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、石油树脂、萜烯树脂、改性松香、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺中的至少一种。需要说明的是，本领域技术人员可以根据所需的电阻浆料的流变学特性选取有机溶剂。

作为本发明的优选实施方案，如下(a)～(b)中的至少一项：

(a)所述厚膜电阻浆料还包括质量百分比为0～10％的金属氧化物，所述金属氧化物为MnO₂、CuO、Nb₂O₅、TiO₂、Ta₂O₅中的至少一种。

(b)所述厚膜电阻浆料还包括质量百分比为0.2～10％的助剂，所述助剂包括触变剂、分散剂；

所述触变剂为聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、有机膨润土中的至少一种；

所述分散剂选自脂肪酸类、脂肪族酰胺类、脂肪族酯类、磷酸酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯等中的至少一种。

本发明的有益效果在于：(1)本发明所述的厚膜电阻浆料具有良好的阻值离散性，烧结时能够有效的抑制Ag迁移扩散速率，使Ag迁移扩散均匀，且表面孔隙率合格；(2)本发明通过控制PbO与Ag粉的质量比≤0.18，可以有效的抑制电阻浆料烧结时Ag的迁移扩散速率，使得Ag迁移扩散得更加均匀化，从而减少制备的片式电阻器的阻值差异，极大改善阻值离散性；将SiO₂与PbO的质量比在0.5～5之内，使玻璃具有合适的软化点，使其能够在830℃～870℃下进行烧结，可较好地降低Ag在玻璃内部的扩散速率，从而抑制Ag的不均匀扩散程度。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例和对比例所涉及的导电相粉体、玻璃相粉体、金属氧化物粉体以及助剂的加入量，如表1所示：

表1

实施例和对比例的导电相的类型如表2(以导电相总质量为100wt％计)

表2

编号	Ag/wt％	Pt/wt％	Pd/wt％	RuO2/wt％
					C1	100	0	0	0
C2	16	10	19	55
					C3	25	20	20	35
C4	38	0	50	12
					C5	60	10	0	30
C6	73	0	14	13
					C7	95	0	5	0
C8	86	12	0	2
					C9	50	40	0	10
C10	42	10	0	48

实施例和对比例的玻璃相类型如表3所示(以玻璃相总质量为100wt％计)

表3

本发明性能测试指标和方法如下。

1.阻值离散系数RSD

以0603片式电阻器规格的电阻层尺寸为测试样品，通过丝网印刷工艺将厚膜电阻浆料印刷在氧化铝基片上，经过850℃烧结后得到测试样品，测试样品的数量为n；使用测阻机测试每个样品的电阻值Ri，计算所有测试样品的平均电阻值通过公式计算出阻值离散系数/>当RSD≤4％时为合格产品。本专利中n取770。

2.Ag迁移扩散均匀性

以0603片式电阻器(长.8mm，宽0.5mm，厚度5～20um之间，本发明样品取12um)规格的电阻层尺寸为测试样品，通过丝网印刷工艺将厚膜电阻浆料印刷在氧化铝基片上，经过850℃烧结后得到测试样品。利用SEM图像，在测试样品电阻层划分好的n个区域中，第i个区域中玻璃中的Ag含量mi，计算所有区域的平均值再通过/>计算出各个区域Ag含量的标准差评价扩散均匀性。当K<1％时为合格产品。

3.表面孔隙率

以0603片式电阻器规格的电阻层尺寸为测试样品，通过丝网印刷工艺将厚膜电阻浆料印刷在氧化铝基片上，经过850℃烧结后得到测试样品。在2000倍下的SEM图像中，统计孔洞面积S，并与总面积A相除可得孔隙率R＝S/A*100％。要求R≤1％。

实施例1～18、对比例1～6所述的厚膜电阻浆料的配方表见表4，其中触变剂和分散剂的含量均为2％。

表4

实施例1～18、对比例1～6所述的树脂和触变剂的含量以及溶剂和分散剂的含量以及金属氧化物的选取和含量见表5，其中触变剂和分散剂的含量均为2％。

表5

实施例1～18、对比例1～6所述的PbO与Ag的质量比以及SiO₂和PbO的质量比以及性能测试结果见表6。

表6

从表中可看出，本发明所述的厚膜电阻浆料具有良好的阻值离散性，烧结时能够有效的抑制Ag迁移扩散速率，使Ag迁移扩散均匀，且表面孔隙率合格。

从实施例1～6、实施例10～18中可看出，将所述的PbO与Ag的质量比控制在≤0.18，以及将所述的以及SiO₂和PbO的质量比分别控制在0.5～0.5之间，能够有效的抑制Ag迁移扩散速率，使Ag迁移扩散均匀，且表面孔隙率合格，使其具有良好的阻值离散性。

对比实施例6与实施例7、对比实施例1与实施例8可看出，若所述的SiO₂和PbO的质量比大于5，会导致表面孔隙率不合格，从而使外观差。

对比实施例1与实施例9可看出，若所述的SiO2和PbO的质量比小于0.5，会导致阻值离散变差(大于4)。

对比实施例1～6、实施例10～18与对比例1～6可看出，若所述的PbO与Ag的质量比＞0.18，会导致阻值离散性和Ag迁移扩散均匀性显著下降。

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 (9)

1.一种厚膜电阻浆料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：30~55%导电相、3~22%玻璃相、9~73%有机溶剂、2~16%树脂；所述导电相包括Ag粉，所述玻璃相包括PbO，所述PbO与Ag粉的质量比≤0.18；

所述玻璃相还包括SiO₂，所述SiO₂与PbO的质量比为0.5~5。

2.根据权利要求1所述的厚膜电阻浆料，其特征在于，所述导电相还包括RuO₂、Pt粉、Pd粉中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的厚膜电阻浆料，其特征在于，所述导电相包括以下质量百分比的组分：20~95%Ag粉、0~60%Pt粉和/或Pd粉、0~55%RuO₂。

4.根据权利要求3所述的厚膜电阻浆料，其特征在于，所述导电相包括以下质量百分比的组分：30~90% Ag粉、5~50%Pt粉和/或Pd粉、1~50%RuO₂。

5.根据权利要求1所述的厚膜电阻浆料，其特征在于，所述玻璃相包括以下质量百分比的组分：20~70% SiO₂、0.5~60%PbO、2~25% Al₂O₃、0.5~20%MgO。

6.根据权利要求5所述的厚膜电阻浆料，其特征在于，所述玻璃相还包括CaO、SrO、ZnO中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的厚膜电阻浆料，其特征在于，所述玻璃相包括以下质量百分比的组分：20~70% SiO₂、0.5~60%PbO、2~25% Al₂O₃、0.5~20%MgO、0~20%CaO、0~20%SrO、0~20%ZnO。

8.根据权利要求1所述的厚膜电阻浆料，其特征在于，所述有机溶剂为二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、松油醇、松节油、乙酸异冰片酯、乙酸苄酯、醇酯十二、邻苯二甲酸二丁酯、甲苯、二甲苯、丁酮、环己酮、丙二醇单甲醚、邻苯二甲酸二甲酯、石油醚、矿物油中的至少一种；

所述树脂选自乙基纤维素、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、石油树脂、萜烯树脂、改性松香、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的厚膜电阻浆料，其特征在于，如下（a）~（b）中的至少一项：

（a）所述厚膜电阻浆料还包括质量百分比为0~10%的金属氧化物，所述金属氧化物为MnO₂、CuO、Nb₂O₅、TiO₂、Ta₂O₅中的至少一种；

（b）所述厚膜电阻浆料还包括质量百分比为0.2~10%的助剂，所述助剂包括触变剂、分散剂；

所述触变剂为聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、有机膨润土中的至少一种；

所述分散剂选自脂肪酸类、脂肪族酰胺类、脂肪族酯类、磷酸酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯中的至少一种。