一種功能膜陶瓷電阻漿料及其制備功能膜陶瓷電阻的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電子設備制作技術領域，具體涉及一種功能膜陶瓷電阻漿料及其制備功能膜陶瓷電阻的方法。
【背景技術】
[0002]電阻是一種常用的電氣元件，應用領域廣泛，例如使用在集成電路、芯片中，但是隨著集成電路以及芯片的迅速發展，目前的電阻存在著諸多缺點，已不能滿足集成化的需要，電阻漿料也成為解決電阻的問題之一。
[0003]作為電阻漿料的主要成分，通常由玻璃組合物、導電材料、有機載體來構成，包含玻璃組合物是為了調節電阻值和增加漿料的粘接性。在基板上印刷電阻漿料之后，通過燒結，形成厚度約5_20um的厚膜電阻，并且，在此種電阻漿料中，通常可使用氧化釕和鉛釕氧化物作為導電材料，可使用氧化鉛類玻璃等作為玻璃。但是該種電阻增加了鉛的使用，導致容易產生環境污染等問題。
[0004]申請號為:201410826248.3，名稱為《一種厚膜電阻漿料》的專利公開了一種厚膜電阻漿料，所述的配方按質量份數:含硼元素的阻燃耐溫高分子聚合物1-5 ;納米碳系導電填料0.5-2 ;導電相石墨粉10-15 ;超細賤金屬合金粉導電填料3-5 ;樹脂2_3 ;硬脂酸鹽熱穩定劑0.5-1 ;高沸點溶劑1-3 ;固化劑3-6 ;固化促進劑1-1.5 ;氧化鉀1-3 ;五氧化二磷2-3 ;碳粉2-3 ;陶瓷粉5-10 ;玻璃粉5-10 ;所述陶瓷粉的組分包括75-85%氧化鋇和15-25%氧化銅；所述玻璃粉的組分包括20-50%氧化硅和50-80%氧化鋁。本發明不僅實現了阻燃、耐熱、抗老化、熱輻射、環保等復合功能，而且提高了體系的穩定性。但是如果將該發明所述的厚膜電阻漿料用于玻璃或陶瓷等較厚的基材上，由于涂覆電阻材料后整個基材太厚，突然的升溫不均勻而容易發生炸裂現象，而嚴重影響基材的使用壽命。
[0005]現有的功能膜陶瓷電阻的燒結過程屬于高溫燒結，每涂刷一層，燒結一次，然后冷卻后繼續涂刷下一層，再次燒結冷卻，這樣的制作過程導致高溫燒結時間延長，耗能增加，每次燒結完成后需要進行自然冷卻處理，使得制備時間延長，工作效率降低，嚴重影響了生產速率，產量降低。
【發明內容】
[0006]本發明為了解決現有陶瓷電阻漿料嚴重影響基材使用壽命、工作效率低、耗能高、產量低等問題，提供了一種功能膜陶瓷電阻漿料及其制備功能膜陶瓷電阻的方法。
[0007]本發明由如下技術方案實現的:一種功能膜陶瓷電阻漿料，由以下重量份的原料制備而成:導電粒子50-100份、初級粘合劑100-150份、駐留粘結劑200-500份、稀釋劑100份、助熔劑25-50份、燒結型導電銀漿25-35份；其中:導電粒子為F-1鱗片石墨粉，含碳量為99.99% ;所述初級粘合劑和稀釋劑為按重量計60%松油醇和40%甘油混合均勻；所述駐留粘結劑為300目的玻璃微粉；所述助熔劑為硼酸。
[0008]優選配比為:導電粒子70份、初級粘合劑120份、駐留粘結劑350份、稀釋劑100份、助熔劑35份、燒結型導電銀漿30份；其中:導電粒子為F-1鱗片石墨粉，含碳量為99.99% ;所述初級粘合劑和稀釋劑為按重量計60%松油醇和40%甘油混合均勻；所述駐留粘結劑為300目的玻璃微粉；所述助熔劑為硼酸。
[0009]所述導電粒子還可以為F-1鱗片石墨粉與霧化鍍銀銅粉的混合物，霧化鍍銀銅粉的重量為F_1鱗片石墨粉重量的2_5%，F-1鱗片石墨粉的含碳量為99.99%。
[0010]利用上述的功能膜陶瓷電阻漿料制備功能膜陶瓷電阻的方法，包括如下步驟:
(1)制備膜層電阻漿料:先將導電粒子按比例與初級粘合劑混合均勻，然后駐留粘結劑中加入助熔劑和稀釋劑，駐留粘結劑溶解，將溶解的駐留粘結劑加入與初級粘合劑混合的導電粒子中，駐留粘結劑將導電粒子包裹；
(2)印刷電阻膜層:將制備好的膜層電阻漿料采用100-200目的絲網印刷在基材上；
(3)預固化:將印刷有電阻膜層的基材置于250-300°C低溫烘干裝置中預固化100-200s ；
(4)印刷電極并預固化:將導電銀漿用100-200目的絲網印刷在電阻膜層上，形成電極截留條，然后將其置于250-300°C低溫烘干裝置中預固化100-200S ;
(5)印刷絕緣防護層，燒結成型:將印刷有電極截留條的基材頂部采用100-200目的絲網印刷絕緣防護層，然后將其置于700-720°C高溫加熱爐中燒結成型，制備成功能膜陶瓷電阻。
[0011]所述導電銀楽對稱印刷于電阻膜層的兩側，寬度為5-20mm。
[0012]導電粒子為F-1鱗狀石墨，含碳為99.99%，具有較好的柔韌性、抗氧化性能，較高的導電性能、重量輕，導熱均勻，具有良好的抗氧化性，耐高溫等特點。而在F-1鱗狀石墨中加入石墨重量2-5%的霧化鍍銀銅粉，使得電阻減小，加熱溫度提高，可以利用于加熱溫度較高的材料當中，便于提高溫度。初級粘合劑是粘稠的粘合劑，在預固化前，松油醇和甘油未揮發徹底，電阻膜層內的導電粒子周圍充斥著初級粘合劑，導電粒子被初級粘合劑蓬松化；當升溫預固化時，涂層放入爐內幾秒初級粘合劑就可以揮發徹底，這時粘稠的初級粘合劑所占用的空間形成大量的微細小孔，膜層中留下大量的微細小孔，升溫過程中小孔縮小，導致膜發生壓縮，這樣成膜韌性增大、也提高了柔性，這樣減少了成膜的龜裂，起到防止膜層抗龜裂的特殊功能。
[0013]駐留粘結劑為300目玻璃微粉，屬于成膜材料，該材料在混合入爐前，需要加入助熔劑硼酸使其溶解，利于在高溫爐中迅速軟化成膜狀，而玻璃微粉在燒結熔化后冷卻成為牢固的永固層，由于導電粒子是包裹與玻璃微粉中，因此玻璃微粉將導電粒子均勻的固定在所制備的功能膜陶瓷電阻基材表面，形成了半導體層面，通電后立刻發生升溫加熱。而玻璃微粉和助熔劑的互熔，使玻璃微粉能夠均勻的涂刷在基材表面，且能夠在高溫爐中迅速軟化成膜，如果沒有助熔劑，玻璃微粉難以熔化，也難以包裹導電粒子，導電層的熔化時間增長，電熱膜極易產生龜裂。助熔劑也能夠降低燒結溫度，同時縮短了固化時間，在助熔劑的作用下，熔化的玻璃微粉形成的膜結構緊湊均勻，且賦予了一定的彈性，減少了成膜的龜裂破壞。
[0014]稀釋劑的松油醇和甘油的混合液，由于玻璃微粉溶解于硼酸中，加入甘油和松油醇的混合液，使玻璃微粉進一步溶于甘油和松油醇的混合液中，玻璃微粉的溶液與導電粒子石墨粉液體混合時，使得玻璃微粉能夠把導電粒子包裹其中，燒結后使導電粒子均勻涂覆。
[0015]在印刷過程中，考慮所配制的漿料在空氣中的易于揮發使漿料變硬，影響電阻膜層功率的穩定性，因此必須在預固化前稀釋劑，以利于電阻層功率的穩定性。
[0016]燒結型導電銀漿，是一種燒結型專用導電銀漿，可以根據導電銀漿的固含量選用印刷所有絲網的目數，根據功率及加熱面積的大小，印刷相應電極截留條的寬度、長短。
[0017]本發明所配制好的功能膜陶瓷電阻漿料粘稠度為牙膏狀，如果太稠的話，硬度太大，印制時容易厚薄不均，導致電阻層功率不穩定而易于炸裂，使所制備的發熱器件壽命縮短；如果調制粘稠度太稀的話，印制過程中容易發生蔭濕現象，導致電阻層功率不穩定，也容易影響發熱器件的壽命。
[0018]采用250-300°C低溫烘干預固化、700-720°C高溫燒結固化，可以先進行多次多層印刷，每印刷一次預固化一次，最后進行高溫燒結固化，與現有多次高溫燒結固化的方法相比，能夠降低耗能，節約燒結時間，并且還能夠提高生產速度。
[0019]本發明中所選用的初級粘合劑、駐留粘結劑和稀釋劑也可以使用高溫鋼化玻璃油墨替代。將導電粒子加入到鋼化油墨中，然后加入助熔劑，然后絲網印刷、預固化、絲網印刷電極截留條、預固化、印刷絕緣防護層，最后燒結成型。所制備的功能膜陶瓷電阻與采用60%松油醇和40%甘油混合均勻制備的初級粘合劑和稀釋劑、300目的玻璃微粉作為駐留粘結劑所制備的功能膜陶瓷電阻功率一致。
[0020]與現有技術相比:本發明增加了制備好的電阻膜層的柔韌性，賦予膜一定的彈性，提高了防龜裂的效果，導電粒子均勻涂覆，使電阻層功率穩定性提高，并且可以多次多層印刷，每印刷一次預固化一次，最后進行高溫燒結固化，能夠降低耗能，節約燒結時間，并且還能夠提高生產速度。由于所制備的電阻膜層具有一定的柔韌性和彈性，使其不僅能夠用于硬度較大的陶瓷、玻璃上，還可以應用于具有一定柔軟性的基材上。
【具體實施方式】
[0021]實施例1:一種功能膜陶瓷電阻漿料，由以下重量的原料制備而成:導電粒子50g、初級粘合劑100g、駐留粘結劑200g、稀釋劑100g、助熔劑25g、燒結型導電銀漿25g ;其中:導電粒子為F-1鱗片石墨粉，含碳量為99.99% ;所述初級粘合劑和稀釋劑為按重量計60%松油醇和40%甘油混合均勻；所述駐留粘結劑為300目的玻璃微粉；所述助熔劑為硼酸。
[0022]利用上述的功能膜陶瓷電阻漿料制備功能膜陶瓷電阻的方法，包括如下步驟:
(1)制備膜層電阻漿料:先將導電粒子按比例與初級粘合劑混合均勻，然后駐留粘結劑中加入助熔劑和稀釋劑，駐留粘結劑溶解，將溶解的駐留粘結劑加入與初級粘合劑混合的導電粒子中，駐留粘結劑將導電粒子包裹；
(2)印刷電阻膜層:將制備好的膜層電阻漿料采用100目的絲網印刷在基材上；
(3)預固化:將印刷有電阻膜層的基材置于250°C低溫烘干裝置中預固化100s;
(4)印刷電極并預固化:將導電銀漿用100目的絲網印刷在電阻膜層上，形成電極截留條，然后將其置于250°C低溫烘干裝置中預固化100s ;
(5)印刷絕緣防護層，燒結成型:將印刷有電極截留條的基材頂部采用100目的絲網印刷絕緣防護層，然后將其置于700°C高溫加熱爐中燒結成型，制備成功能膜陶瓷電阻。
[0023]所述導電銀漿對稱印刷于電阻膜層的兩側，寬度為5mm。
[0024]實施例2:—種功能膜陶瓷電阻漿料，由以下重量的原料制備而成:導電粒子70g、