介質印刷漿料、其制備方法及應用該漿料的厚膜電路板的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及厚膜電路領域，特別是涉及一種介質印刷漿料、其制備方法及應用該漿料的厚膜電路板。
【背景技術】
[0002]厚膜電路是集成電路的一種，是指將電阻、電感、電容、半導體元件和互連導線通過印刷、燒成和焊接等工序，在基板上支撐的具有一定功能的電路單元。
[0003]在厚膜電路中，各功能元件之間的導電連接需要用到電子漿料。電子漿料是一類涂料或漿料，由一種或幾種固體顆粒均勻懸浮于載體中而形成。陶瓷介質漿料是電子漿料的一種，其傳統組成由載體、功能相(陶瓷粉)和低熔點玻璃相(高溫下起粘結作用)三部分組成。
[0004]目前產業化使用的陶瓷介質漿料以有機溶劑為載體，即采用松油醇等高沸點難揮發有機溶劑，并添加分散劑、粘結劑后進行球磨混合，再通過三輥輥乳機進行進一步分散混合從而制備成具有一定流動性和粘度的漿料進行絲網印刷。其主要采用松油醇(沸點220°C )、丁基卡必醇醋酸酯(沸點246.4°C )、鄰苯二甲酸二丁酯(沸點340°C )等為主要成分的有機溶劑體系，粘結劑主要采用乙基纖維素或聚乙烯醇縮丁醛。
[0005]現有陶瓷介質漿料組分中的有機溶劑占比達到20%?40%左右，在生產制造及使用過程中對人體及環境危害極大。因此，研究以水性溶劑作為載體來替代有機溶劑的陶瓷印刷介質漿料已經成為不可逆轉的趨勢。水性溶劑作為載體的優點是成本低、安全、衛生并且便于大規模生產，但是其也有明顯的技術缺點:(1)對粉料的濕潤性較差；(2)漿料除氣較困難。因此，有效解決上述水性溶劑為載體制備介質陶瓷漿料的技術瓶頸成為目前的研究熱點。
【發明內容】
[0006]針對上述現有技術現狀，本發明所要解決的第一個技術問題在于，提供一種介質印刷漿料，其以水性溶劑替代傳統的有機溶劑做載體相，且能解決水性溶劑對粉體潤濕性差和除氣困難的問題。
[0007]本發明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為:一種介質印刷漿料，包括下列質量百分比的各組分:去離子水14?24%、陶瓷粉體72?82%、粘結劑0.8?1.5%、分散劑0.8?1.5%、消泡劑0.8?1.5%和增稠劑0.8?1.5% ；
[0008]其中，所述粘結劑為聚乙烯醇、丙烯酸和聚丙烯酸酯的混合物；所述分散劑為聚丙烯酸銨和聚乙二醇的混合物；所述消泡劑為飽和醇類和甲基硅油的混合物；所述增稠劑為纖維素醚和無機增稠劑的混合物。
[0009]在其中一個實施例中，所述陶瓷粉體包括下列質量百分比的各組分:A120360?80%、Ti02 5 ?10%、Zr02 5 ?10%、Si02 5 ?10%和玻璃粉 5 ?10%。
[0010]在其中一個實施例中，所述陶瓷粉體的平均粒度為3?5 μπι。
[0011]在其中一個實施例中，所述增稠劑中，所述纖維素醚所占重量百分比為35?50%，所述無機增稠劑所占重量百分比為50?65%。
[0012]在其中一個實施例中，所述纖維素醚為甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉或輕乙基纖維素。
[0013]在其中一個實施例中，所述無機增稠劑為氣相法白炭黑、有機膨潤土、蒙脫土、硅藻土或凹凸棒石。
[0014]本發明提供的介質印刷漿料，具有以下有益效果:
[0015](1)本發明的介質印刷漿料，采用水作為溶劑載體，替代傳統的有機溶劑載體，最大限度的減少了陶瓷介質漿料在生產和使用過程中對人體和環境的污染；而且，介質漿料粘度達34?85 (Pa.S)，觸變系數達2.3?6.7，分散性、流動性、可保存性好，可滿足后續的絲網印刷等多種加工工藝，能廣泛應用于集成電路技術及敏感元器件領域。
[0016](2)本發明的介質印刷漿料，采用聚丙烯酸銨與聚乙二醇的復合分散劑，聚丙烯酸銨是靜電位阻穩定機制型分散劑，其為帶電較強的聚合物分子層，粉體顆粒通過吸附聚丙烯酸銨分子層后，本身所帶電荷排斥周圍粒子，產生復合穩定作用；聚乙二醇為空間位阻穩定的分散劑，該高分子聚合物的錨固基團吸附在固體顆粒表面，其溶劑化鏈在介質中充分伸展，形成位阻層，充當穩定部分，阻礙顆粒的碰撞聚集和重力沉降，兩種不同穩定機理的分散劑組成的復合分散劑，可有效使各種不同電性的陶瓷粉體和玻璃粉進行有效分散，從而可使漿料中的固相含量達到75%?85%左右，且漿料中的固相顆粒高度均勻分散。
[0017](3)由于聚乙烯醇的低粘度特點，難以應用于絲網印刷領域的介質漿料，因此需添加一定的增稠劑來調節漿料粘度，本發明的介質印刷漿料采用纖維素醚與無機增稠劑復合作用，無機增稠劑的添加可有效控制漿料固含量與粘度，纖維素醚的添加主要用來調節粘度。
[0018](4)水系漿料的另一大不足是在有表面活性劑(如聚乙二醇等)加入的情況下，極易產生大量氣泡。本發明的介質印刷漿料添加消泡劑與采用真空攪拌除氣的方式消除氣泡。其中消泡劑主要用來消除表面大氣泡，而真空攪拌除氣方式主要用來消除漿料內部的小氣泡。
[0019]發明所要解決的第二個技術問題在于，提供一種上述介質印刷漿料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟:
[0020]S1、將去離子水和分散劑按上述比例范圍添加到球磨罐中，再將介質粉體按上述比例范圍分批次加入到所述球磨罐中，且每次添加介質粉體后球磨第一預設時間后再加入下一批次粉料；
[0021]S2、按上述比例范圍在所述步驟S1得到的混合物中添加粘結劑和增稠劑，繼續球磨第二預設時間；以及
[0022]S3、按上述比例范圍在所述步驟S2得到的混合物中添加消泡劑，球磨第三預設時間后，將此漿料進行真空攪拌除氣，得到介質印刷漿料。
[0023]在其中一個實施例中，所述步驟S1中，所述第一預設時間為0.1?0.3小時，球磨混合總時間為10?15小時。
[0024]在其中一個實施例中，所述步驟S2中，所述第二預設時間為1?4小時。
[0025]在其中一個實施例中，所述步驟S3中，所述第三預設時間為0.2?1小時。
[0026]本發明提供的介質印刷漿料的制備方法，不需采用三輥輥壓機進行二次混合分散(“分批次填料但不換機”)，因此不僅節省生產能耗并且有效避免了制備過程中過多雜質的引入。
[0027]本發明所要解決的第三個技術問題在于，提供一種厚膜電路板，包括基板、介質印刷漿料敷設的導體層和包封漿料敷設的包封層，所述介質印刷漿料為上述的介質印刷漿料。
[0028]本發明提供的厚膜電路板，由于其介質印刷漿料以水性溶劑替代傳統的有機溶劑做載體相，能解決水性溶劑對粉體潤濕性差和除氣困難的問題。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明其中一個實施例中的介質印刷漿料的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]下面參考附圖并結合實施例對本發明進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，以下各實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0031]本發明其中一個實施例中，提供了一種介質印刷漿料，該漿料包括下列質量百分比的各組分:去離子水12?24%、陶瓷粉體75?83%、粘結劑0.8?1.5%、分散劑0.8?
1.5%、消泡劑0.8?1.5%和增稠劑0.8?1.5%。
[0032]所述介質印刷漿料采用水作為溶劑載體，替代傳統的有機溶劑(如松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、鄰苯二甲酸二丁酯等)，最大限度的減少了陶瓷介質漿料在生產和使用過程中對人體和環境的污染。
[0033]所述介質印刷漿料的陶瓷粉體包括下列質量百分比的各組分:A1203 60?80%、Ti02 5?10%、Zr02 5?10%、Si02 5?10%和玻璃粉5?10%。所述陶瓷粉體的平均粒度優選為3?5 μπι。
[0034]所述粘結劑為聚乙烯醇(水溶液)、丙烯酸(乳液)和聚丙烯酸酯(乳液)的混合物。復合粘接劑克服了聚乙烯醇或單純乳液作為單一粘接劑的缺點和不足，二者化學相容性非常好可有效調節漿料粘度和固含量，達到平衡優化并使流延片的干燥速度和強度適中。聚乙烯醇水溶液、丙烯酸乳液和聚丙烯酸酯乳液之間的重量比例可以適當調節，聚乙烯醇水溶液、丙烯酸乳液和聚丙烯酸酯乳液之間的重量比例優選為21?27%: 54?63%: 10 ?19%。
[0035]所述分散劑為聚丙烯酸銨和聚乙二醇的混合物。聚丙烯酸銨是靜電位阻穩定機制型分散劑，其為帶電較強的聚合物分子層，粉體顆粒通過吸附聚丙烯酸銨分子層后，本身所帶電荷排斥周圍粒子，產生復合穩定作用；聚乙二醇為空間位阻穩定的分散劑，該高分子聚合物的錨固基團吸附在固體顆粒表面，其溶劑化鏈在介質中充分伸展，形成位阻層，充當穩定部分，阻礙顆粒的碰撞聚集和重力沉降，兩種不同穩定機理的分散劑組成的復合分散劑，可有效使各種不同電性的陶瓷粉體和玻璃粉進行有效分散，從而可使漿料中的固相含量達到70%?85%左右，且漿料中的固相顆粒高度均勻分散。聚丙烯酸銨和聚乙二醇之間的重量比例可以適當調節，聚丙烯酸銨和聚乙二醇之間的重量比例優選為63?72%: 28?37%。
[0036]所述消泡劑為飽和醇類(如乙醇、脂肪醇、正辛醇等)和甲基硅油的混合物。水系漿料的另一大不足是在有表面活性劑(如聚乙二醇等)加入的情況下，極易產生大量氣泡。本發明的介質印刷漿料通過添加消泡劑來消除表面大氣泡。飽和醇類和甲基硅油之間的重量比例可以適當調節，飽和醇類和甲基硅油之間的重量比例優選為69?74%: 26?31%。
[0037]所述增稠劑為纖維素醚和無機增稠劑中的混合物。所述纖維素醚為甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉或羥乙基纖維素，所述無機增稠劑為氣相法白炭黑、有機膨潤土、蒙脫土、硅藻土或凹凸棒石。由于聚乙烯醇的低粘度特點，難以應用于絲網印刷領域的介質漿料，因此需添加一定的增稠劑來調節漿料粘度，本發明的介質印刷漿料采用纖維素醚與無機增稠劑復合作用，無機增稠劑的添加可有效控制漿料固含量與粘度，纖維素醚的添加主要用來調節粘度。所述纖維素醚與所述無機增稠劑之間的重量比例可以為適當調節，所述纖維素醚與所述無機增稠劑之間的重量比例優選為35?50%: 50?65%。
[0038]本發明實施例中，還提供了一種上述介質印刷漿料的制備方