復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料及其制備工藝，其特征在于，它包括固相成分、有機(jī)溶劑載體和稀土氧化物，固相成分、稀土氧化物的重量之和與有機(jī)溶劑載體重量比為：70～90％∶30～10％；固相成分中銀鋁釔復(fù)合粉與微晶玻璃粉的重量比為：99.4～94％∶0.6～6％；銀鋁釔復(fù)合粉中鋁粉、銀粉與釔粉的粒徑小于2μm，鋁粉、銀粉與釔粉的重量比為：0.6～10％∶99～82％∶0.4～8％。本發(fā)明導(dǎo)電性能好、低電阻率、溫度系數(shù)寬、相容性好、適用性廣，高功率密度，耐熱力強(qiáng)。與LED芯片基板、PTCR-xthm電熱芯片介質(zhì)漿料匹配良好、熱導(dǎo)率高、綠色環(huán)保、安全可靠。
【專利說明】復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料及其制備工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電熱材料【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的是涉及一種復(fù)合材料基厚膜電路稀土電 極漿料及其制備工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 在我國確立的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中，創(chuàng)新技術(shù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)是兩個(gè)重要因數(shù)。二十一世 紀(jì)初，美國杜邦，來華發(fā)展設(shè)立高技術(shù)壁壘，國內(nèi)科研院校2003年陸續(xù)推出太陽能、LED電 子漿料，多為銀漿用于鋁基板封裝。介質(zhì)漿料、電阻漿料、導(dǎo)電漿料尤其是電極漿料由于技 術(shù)成本、產(chǎn)品質(zhì)量、品種少應(yīng)用范圍窄等問題，發(fā)展緩慢。介質(zhì)漿料制備效率低、電性能、濕 潤性差，電阻漿料品種單一穩(wěn)定性欠佳、成本高居不下，電極漿料易氧化、高溫下銀離子易 遷移，附著力不牢等。加之無知識(shí)產(chǎn)權(quán)致使該技術(shù)推廣應(yīng)用發(fā)展緩慢，大功率、高密度、寬溫 度系數(shù)的專用電子漿料發(fā)展更加緩慢，但前景極佳。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供的一種低方阻，大電阻溫度系 數(shù)且成本低廉、多品種、質(zhì)量可靠，具備良好的熱性能、電性能與介質(zhì)漿料、電阻漿料，濕潤 性、相容性優(yōu)良的復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料。
[0004] 本發(fā)明的另一目的是提供一種復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料的制備工藝。
[0005] 本發(fā)明是采用如下技術(shù)解決方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：一種復(fù)合材料基厚膜電路稀 土電極漿料，其特征在于，它包括固相成分、有機(jī)溶劑載體和稀土氧化物，固相成分、稀土氧 化物的重量之和與有機(jī)溶劑載體重量比為：70?90% : 30?10% ;固相成分中銀鋁釔復(fù) 合粉與微晶玻璃粉的重量比為=99. 4?94% : 0. 6?6%;銀鋁釔復(fù)合粉中鋁粉、銀粉與釔 粉的粒徑小于2 μ m，鋁粉、銀粉與釔粉的重量比為：0.6?10% : 99?82% : 0.4?8%。
[0006] 作為上述方案的進(jìn)一步說明，所述微晶玻璃為P2〇5、ZnO、K 20、B203、SnO2系低熔點(diǎn) 微晶玻璃，重量比依次為：PA35-55%、Zn035-50%、K 205-10%、B2030-10%、Sn020-10%、 Si020-5 %、Li200-2 %、Al2032-5 %、CuOO-L 5 %。
[0007] 所述有機(jī)溶劑載體各組分重量配比為：松油醇60?98%、檸檬酸三丁酯10? 30%、乙基纖維素2?10%、硝基纖維素1?5%、氫化篦麻油0. 1?5%、卵磷脂0. 1? 5%。
[0008] 所述的稀土氧化物為；鑭、鈰、釹、钷、釓、鉺、鈧和釔中的一種或幾種氧化物，根據(jù) 不同功率、不同溫度、不同方阻的厚膜電路LED芯片、PTCR-Xthm電熱芯片對(duì)導(dǎo)電性能、光性 能、熱性能、化學(xué)性能、機(jī)械性能及遠(yuǎn)紅外功能的要求，按照試驗(yàn)數(shù)理模式添加不同種類、不 同份額的稀土氧化物，來增添或取代上述微晶玻璃粉的一項(xiàng)或多項(xiàng)。
[0009] -種復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料的制備工藝，其特征在于，它的具體步驟 如下：
[0010] 1)微細(xì)鋁粉的制備
[0011] 將選擇好的合金鋁熔融，置于全封閉的高速盤式霧化器中，熔融金屬過熱至250 攝氏度，在惰性氣體保護(hù)下，急速冷卻，速率為105-107K/S，霧化制粉；霧化的鋁粉從容器 上部輸送至旋風(fēng)分離器，一次分離后送往帶過濾網(wǎng)的噴淋塔進(jìn)行氣固分離，干燥后得到平 均粒度為3?5 μ m的微細(xì)鋁粉；
[0012] 2)微晶玻璃粉的制備
[0013] 將配比好的微晶玻璃粉體在真空混料機(jī)中混合均勻后置于鐘罩爐中熔煉；熔煉溫 度為800?1200攝氏度，峰值保溫1-5小時(shí)，離子水中水淬得到玻璃渣；將玻璃渣置于星型 球磨機(jī)中研磨2-4小時(shí)得到平均粒度不大于5微米的玻璃微粉；
[0014] 3)無機(jī)粘接相有機(jī)溶劑載體的制備
[0015] 將有機(jī)溶劑載體中主溶劑、增稠劑、表面活性劑、觸變劑、膠凝劑按一定比例 在80-100°C的水中溶解數(shù)小時(shí)，調(diào)整增稠劑含量，將有機(jī)溶劑載體的粘度調(diào)整在150? 280mPas的范圍內(nèi)；
[0016] 4)稀土電極漿料的制備
[0017] 將配比好的銀鋁釔復(fù)合粉、微晶玻璃粉無機(jī)粘接相、有機(jī)載體和稀土氧化物經(jīng)熱 浴，置于高效混合研磨機(jī)研磨一小時(shí)，經(jīng)軋制得到稀土電極漿料；具體工藝技術(shù)是，將固相 粉體、有機(jī)載體溶劑經(jīng)熱浴，置于真空三維混合研磨機(jī)研磨η小時(shí)，裝入三棍軋機(jī)（優(yōu)選陶 瓷輥）軋制，用粘度計(jì)測(cè)試漿料粘度，粘度值為：150?200PaS/RPM。
[0018] 調(diào)整功能項(xiàng)成分、含量及制備方法，按技術(shù)參數(shù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，可調(diào)制多種方阻數(shù)值 及性能，稀土電極漿料能和多種介質(zhì)漿料相、電阻漿料融合。
[0019] 本發(fā)明采用上述技術(shù)解決方案所能達(dá)到的有益效果是：
[0020] 1、本發(fā)明通過對(duì)國內(nèi)外厚膜電路用電子漿料物理、化學(xué)性能及工藝性能研究分 析，在電極漿料中參雜稀土鑭（La)和釔（Y)等多種稀土元素，效果證明電極漿料功能相、 粘接相中由于稀土元素的加入，漿料的電性能、濕潤性、相溶性、分子間鍵結(jié)合強(qiáng)度及工藝 性都有很大提1?。
[0021] 2、通過對(duì)P205、ZnO、K20、B 203、SnO2系低熔點(diǎn)微晶玻璃膨漲系數(shù)、玻璃化溫度、玻璃 軟化溫度及形核長大的動(dòng)力學(xué)分析，確定稀土氧化物在微晶玻璃中的配方比及制備工藝， 使之微晶鋁粉構(gòu)成的方阻軌跡層的膨脹系數(shù)和復(fù)合陶瓷基板匹配，并結(jié)合牢靠。有效提高 電極漿料的性能。
[0022] 3、采用稀土氧化釔（Y2O3,)和"超級(jí)鈣"鑭（La)等混合添加劑，可以降低燒結(jié)溫度， 促進(jìn)燒結(jié)，改進(jìn)工藝，提高效率，節(jié)省能源，釔能夠增強(qiáng)多種基板的抗氧化性和延展性，提高 結(jié)合強(qiáng)度。在微晶鋁粉中加入少量富釔稀土，提高導(dǎo)電率，滿足厚膜電路低方阻要求。
[0023] 4、稀土氧化物摻雜可以極大地改變微晶玻璃材料及功能相的燒結(jié)性能、微觀結(jié) 構(gòu)、致密度、相組成及物理和機(jī)械性能，從而提高稀土厚膜電路的導(dǎo)電性能、介質(zhì)強(qiáng)度、熱性 能、工藝性能及電子漿料的濕潤性、兼容性和分子健結(jié)合強(qiáng)度，顯著提高產(chǎn)品優(yōu)良率，具有 工業(yè)實(shí)用性。
[0024] 5、基于對(duì)稀土漿料中各有機(jī)溶劑機(jī)理的深刻認(rèn)識(shí)，將不同沸點(diǎn)及揮發(fā)速度的主溶 劑按比例合理配制使?jié){料在印刷、烘干、燒結(jié)等制備過程中均勻揮發(fā)并排出，避免溶劑集中 揮發(fā)形成開裂、針孔等缺陷，在有機(jī)溶劑配方中選用氫化篦麻油等優(yōu)良溶劑作觸變劑以形 成良好的膠體結(jié)構(gòu)，使?jié){料具有良好的觸變性和防沉效果，有效提高成品合格率。
[0025] 6、在有機(jī)溶劑配方中選用氫化篦麻油等優(yōu)良溶劑作觸變劑以形成良好的膠體結(jié) 構(gòu)，使?jié){料具有良好的觸變性和防沉效果。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 本發(fā)明一種復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料，它包括固相成分、有機(jī)溶 劑載體和稀土氧化物，固相成分、稀土氧化物的重量之和與有機(jī)溶劑載體重量比為： 70?90% : 30?10% ;固相成分中銀鋁釔復(fù)合粉與微晶玻璃粉的重量比為：99. 4? 94% : 0.6?6%;銀鋁釔復(fù)合粉中鋁粉、銀粉與釔粉的粒徑小于2μπι，鋁粉、銀粉與釔粉 的重量比為：0.6?10% : 99?82% : 0.4?8%。所述微晶玻璃SP205、Zn0、K20、B20 3、 SnO2 系低熔點(diǎn)微晶玻璃，重量比依次為：P20535-55%、Zn035-50%、K205-10%、B 2O3O-IO^、 SnO2O-IO %、Si020-5 %、Li200-2 %、Al2032-5 %、CuOO-L 5 %。所述有機(jī)溶劑載體各組分重 量配比為：松油醇60?98%、檸檬酸三丁酯10?30%、乙基纖維素2?10%、硝基纖維素 1?5%、氫化篦麻油0. 1?5%、卵磷脂0. 1?5%。所述的稀土氧化物為；鑭、鈰、釹、钷、 釓、鉺、鈧和釔中的一種或幾種氧化物，根據(jù)不同功率、不同溫度、不同方阻的厚膜電路LED 芯片、PTCR-xthm電熱芯片對(duì)導(dǎo)電性能、光性能、熱性能、化學(xué)性能、機(jī)械性能及遠(yuǎn)紅外功能 的要求，按照試驗(yàn)數(shù)理模式添加不同種類、不同份額的稀土氧化物，來增添或取代上述微晶 玻璃粉的一項(xiàng)或多項(xiàng)。
[0027] 所述復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料的制備工藝，它的具體步驟如下：
[0028] 1)微細(xì)鋁粉的制備
[0029] 將選擇好的合金鋁熔融，置于全封閉的高速盤式霧化器中，熔融金屬過熱至250 攝氏度，在惰性氣體保護(hù)下，急速冷卻，速率為105-107K/S，霧化制粉；霧化的鋁粉從容器 上部輸送至旋風(fēng)分離器，一次分離后送往帶過濾網(wǎng)的噴淋塔進(jìn)行氣固分離，干燥后得到平 均粒度為3?5 μ m的微細(xì)鋁粉；
[0030] 2)微晶玻璃粉的制備
[0031] 將配比好的微晶玻璃粉體在真空混料機(jī)中混合均勻后置于鐘罩爐中熔煉；熔煉溫 度為800?1200攝氏度，峰值保溫1-5小時(shí)，離子水中水淬得到玻璃渣；將玻璃渣置于星型 球磨機(jī)中研磨2-4小時(shí)得到平均粒度不大于5微米的玻璃微粉；
[0032] 3)無機(jī)粘接相有機(jī)溶劑載體的制備
[0033] 將有機(jī)溶劑載體中主溶劑、增稠劑、表面活性劑、觸變劑、膠凝劑按一定比例 在80-100°C的水中溶解數(shù)小時(shí)，調(diào)整增稠劑含量，將有機(jī)溶劑載體的粘度調(diào)整在150? 280mPas的范圍內(nèi)；
[0034] 4)稀土電極漿料的制備
[0035] 將配比好的銀鋁釔復(fù)合粉、微晶玻璃粉無機(jī)粘接相、有機(jī)載體和稀土氧化物經(jīng)熱 浴，置于高效混合研磨機(jī)研磨一小時(shí)，經(jīng)軋制得到稀土電極漿料；具體工藝技術(shù)是，將固相 粉體、有機(jī)載體溶劑經(jīng)熱浴，置于真空三維混合研磨機(jī)研磨η小時(shí)，裝入三棍軋機(jī)（優(yōu)選陶 瓷輥）軋制，用粘度計(jì)測(cè)試漿料粘度，粘度值為：150?200PaS/RPM。
[0036] 調(diào)整功能項(xiàng)成分、含量及制備方法，按技術(shù)參數(shù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，可調(diào)制多種方阻數(shù)值 及性能，稀土電極漿料能和多種介質(zhì)漿料相、電阻漿料融合。
[0037] 本發(fā)明稀土系列電極漿料不僅可用于大功率LED厚膜電路制備，技術(shù)參數(shù)經(jīng)設(shè)計(jì) 調(diào)整，還適用于制備電熱領(lǐng)域PTCR-xthm電熱芯片。
[0038] 本發(fā)明復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料制備技術(shù)，是指創(chuàng)新性研制開發(fā)的系列 稀土電極楽料，該楽料不僅能在高分子復(fù)合材料、復(fù)合陶瓷Re-alsic-稀土 -錯(cuò)碳化娃、 LED封裝基板、微晶玻璃基板上制備。更可兼容鋼基、銅基以及鋁銅、鋁鋼復(fù)合材料等多種金 屬基板。
[0039] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，以下實(shí)施例的配方 成分均是按重量百分比算。
[0040] 實(shí)施例1
[0041] 本實(shí)施例是以Re-alsic稀土-鋁碳化硅（復(fù)合陶瓷）基大功率LED稀土厚膜電 路制備技術(shù)為參考例。
[0042] 用于復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料的制備：
[0043] 1.按本發(fā)明技術(shù)方案，微晶玻璃配方：Si0226%、Ai20 318%、Ca019%、Bi20318%、 B2038 %, La2O31-5 %, Ti024%, Zr022 % ；
[0044] 2.微晶玻璃制備工藝：1100°C保溫150分鐘；
[0045] 3.鋁粉制備造粒：振動(dòng)球磨機(jī)球磨一星型球磨機(jī)一粉體粒度術(shù)3 μ m ;
[0046] 4.稀土電極漿料成份配方：鑭、釔粉粒徑術(shù)2 μ m ;
[0047] 5.有機(jī)溶劑配方溶解工藝：松油醇72%、檸檬酸三丁酯9%、乙基纖維素6%、硝基 纖維素6%、氫化篦麻油4%、卵磷脂3%;各組分按配比混合后在80?90°C水溫中水浴180 分鐘；
[0048] 6.綜合調(diào)漿工藝：該漿料由功能相和有機(jī)載體組成，重量比為：78 : 22,置于三維 混料機(jī)中攪拌分散后進(jìn)行三棍軋制。
[0049] 7.稀土電極漿料性能參數(shù)：
[0050] ①電性能：
[0051]

【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料，其特征在于，它包括固相成分、有機(jī) 溶劑載體和稀土氧化物，固相成分、稀土氧化物的重量之和與有機(jī)溶劑載體重量比為： 70?90% : 30?10% ;固相成分中銀鋁釔復(fù)合粉與微晶玻璃粉的重量比為：99. 4? 94% : 0.6?6%;銀鋁釔復(fù)合粉中鋁粉、銀粉與釔粉的粒徑小于2μπι，鋁粉、銀粉與釔粉的 重量比為：〇· 6?10% : 99?82% : 0· 4?8%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料，其特征在于，所述 微晶玻璃為P2〇5、ZnO、K 20、B203、SnO2系低熔點(diǎn)微晶玻璃，重量比依次為：Ρ 20535-55 %、 Ζη035-50 %、Κ205-10 %、B2O3O-IO %、SnO2O-IO %、Si020-5 %、Li200-2 %、Al2032-5 %、 CuOO-L 5%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料，其特征在于，所述有機(jī) 溶劑載體各組分重量配比為：松油醇60?98 %、檸檬酸三丁酯10?30 %、乙基纖維素2? 10%、硝基纖維素1?5%、氫化篦麻油0. 1?5%、卵磷脂0. 1?5%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料，其特征在于，所述的稀 土氧化物為；鑭、鈰、釹、钷、釓、鉺、鈧和釔中的一種或幾種氧化物，增添或取代上述微晶玻 璃粉的一項(xiàng)或多項(xiàng)。
5. -種如權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的復(fù)合材料基厚膜電路稀土電極漿料的制備工 藝，其特征在于，它的具體步驟如下： 1) 微細(xì)鋁粉的制備 將選擇好的合金鋁熔融，置于全封閉的高速盤式霧化器中，熔融金屬過熱至250攝氏 度，在惰性氣體保護(hù)下，急速冷卻，速率為105-107K/S，霧化制粉；霧化的鋁粉從容器上部 輸送至旋風(fēng)分離器，一次分離后送往帶過濾網(wǎng)的噴淋塔進(jìn)行氣固分離，干燥后得到平均粒 度為3?5 μ m的微細(xì)鋁粉； 2) 微晶玻璃粉的制備 將配比好的微晶玻璃粉體在真空混料機(jī)中混合均勻后置于鐘罩爐中熔煉；熔煉溫度為 800?1200攝氏度，峰值保溫1-5小時(shí)，離子水中水淬得到玻璃渣；將玻璃渣置于星型球磨 機(jī)中研磨2-4小時(shí)得到平均粒度不大于5微米的玻璃微粉； 3) 無機(jī)粘接相有機(jī)溶劑載體的制備 將有機(jī)溶劑載體中主溶劑、增稠劑、表面活性劑、觸變劑、膠凝劑按一定比例在 80-100 °C的水中溶解數(shù)小時(shí)，調(diào)整增稠劑含量，將有機(jī)溶劑載體的粘度調(diào)整在150? 280mPas的范圍內(nèi)； 4) 稀土電極漿料的制備 將配比好的銀鋁釔復(fù)合粉、微晶玻璃粉無機(jī)粘接相、有機(jī)載體和稀土氧化物經(jīng)熱浴，置 于高效混合研磨機(jī)研磨一小時(shí)，經(jīng)軋制得到稀土電極漿料；具體工藝技術(shù)是，將固相粉體、 有機(jī)載體溶劑經(jīng)熱浴，置于真空三維混合研磨機(jī)研磨η小時(shí)，裝入三棍軋機(jī)（優(yōu)選陶瓷輥） 軋制，用粘度計(jì)測(cè)試漿料粘度，粘度值為：150?200PaS/RPM。
【文檔編號(hào)】H01B1/22GK104318975SQ201410484242
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】王晨, 王克政 申請(qǐng)人:王晨, 王克政