专利名称：一种微笔直写浆料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微笔直写技术中使用的浆料。
背景技术：
微笔直写技术是一种厚膜印刷系统，其通过气压将浆料印刷于待印物表面，形成预先设定的图案，然后经烧结形成电子器件，常见的电路、电阻、电感等线路都可以通过微笔直写形成。更重要的是，微笔技术具有丝网印刷、喷涂和转印等不具备的一些优势，比如直写技术可以轻松形成三维的图案、具有更高的精度等。CN96192849描述了一种包含在无水稀释剂中的颜料分散体的喷墨打印机油墨，这种油墨在压力的作用下通过非常细小的打印机喷嘴，粘度一般稀释剂控制在较低的范围内，稀释剂是包含大部分脂族烃和少量极性组分的单相液体，极性组分只包含油醇或者油醇与至少一种其它的极性液体如醚或酯相结合。该专利中所配制的油墨具有很好的存储稳定性，可以用来打印很长时间不会有阻塞，并且可以给出清晰的印记。CN102382518A涉及一种低粘度陶瓷喷墨油墨及其制备方法，陶瓷喷墨油墨包括有以下按重量百分比计的组分油墨稀释剂35 60%，陶瓷色料30 55%，油墨助剂O. 5 4%，树脂O. 5 10% ;本发明的陶瓷喷墨油墨具有低粘度低表面张力，适用于高精度的喷墨打印喷头，其在使用过程中对喷墨打印机的喷头无腐蚀性，能明显增加喷头使用寿命；陶瓷喷墨油墨的制备方法，先采用球磨机进行初研磨，再经砂磨机进行精研磨，从而大大节约了生产成本，是一种高效的陶瓷喷墨油墨的制备方法。上述专利所述的油墨粘度往往在几到数十m Pa*S的范围，粘度偏小，不适用于微笔直写技术，另外常用的丝网印刷技术浆料的粘度范围落在80_300Pa*S (Brookfield,IOrpm, 25°C)，粘度又偏大，也不适用于微笔直写技术。所以微笔直写所适用的浆料面临亟待开发的情况。
发明内容
由于微笔直写技术是最近才出现的一个较新的技术，市场上难以购买到合适该技 术的浆料，因此本发明要解决的技术问题是找到适合微笔直写技术使用的合适粘度的浆料，并确定最佳的浆料配方。这种浆料可以采用微笔直写的方式施用于载体上，进而通过高温烧结形成产品。载体可以是各种金属氧化物、金属、玻璃、金属-陶瓷物、玻璃-陶瓷物等耐高温材料。本发明解决所述技术问题的技术方案如下
一种微笔直写浆料，按质量份数计，由10(Γ300份的无机粉体、100份的溶剂、5 15份的粘结剂及I. 4 11份的助剂组成。所述微笔直写浆料的粘度范围为500mPa*S 40000mPa*S。经发明人反复试验研究，在此粘度范围内的浆料才能适于微笔直写技术使用。如粘度低于此范围，浆料流动性太大，图案变形严重，并且浆料干燥后出现断裂；如粘度高于此范围，浆料流动性太差，难以制备出精细图案，并且图案表面凹凸不平，内部产生气孔。具体的粘度需根据材料和客户需求进行调整。浆料的粘度范围进一步的优选为5000mPad5000mPa*S。该粘度范围内的浆料流
动性非常适合微笔直写工艺，涂写在承印物上的图案精度高，厚度均匀性良好，图案表面光滑平整，内部无气孔，不会出现断裂、龟裂、拉丝、气泡等缺陷。所述无机粉体选自金属氧化物、碳酸盐、金属材料中的至少一种。金属氧化物可选择 MgO、SiO2、Cr2O3、MnOx、Mo03、Al203、Zr02、Cu0、Zn0、Sr0 等等；碳酸盐可选择 NaC03、CaC03、MgCO3等等；金属材料可选择Cu、Ni、Al、Au、Ag、Pt、W、Pd等等。所述无机粉体粒径范围为lnnT2Mm。所述粘结剂选自美国伊士曼醋酸丁酯纤维素(CAB) :CAB381-0. 5、CAB381-20、CAB551-0. 2、CAB381-2 ；日本Kuraray公司的Mowital系列聚乙烯醇缩丁醒(PVB),如Mowital B 60T、Mowital B 75H、Mowital B 60H等；以及丙烯酸酯系列、乙烯-醋酸乙 烯共聚物(EVA)、聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯(PVAC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯磷酸(PVPA)中的至少一种。所述溶剂选自下列物质中的至少一种水；醇类，如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、
己醇、庚醇、辛醇、松油醇；醚醇类，如乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、乙二醇单丁醚、3-甲氧基丁醇、二乙二醇乙醚；苯类，苯、甲苯、二甲苯；酮类，通式为CnH2nO (n ^ 3);环酮CnH2n_20 (n=5、6、7、8);酯类，如丙二醇单甲醚乙酸酯、乙酸甲酯、乙酸丁酯、己二酸二甲酯等
坐寸ο所述助剂为O. 2^3份的分散剂、O. Γ1份的消泡剂、O. Γ4份的流平剂、f 3份的粘性调节剂中的至少一种。所述分散剂选自下列物质中的至少一种德国BYK公司多元胺酰胺和酸性聚酯盐ANTI-TERRA-U, ANTI-TERRA-U 80、ANTI-TERRA-U 100 ;多元胺酰胺和酯盐 DISPERBYK-101、DISPERBYK-130 ;多元羧酸聚酯 BYK-220 S ;多元羧酸聚合物 LACHMON、LACTΙΜΟΝ-ffS ；多元胺酰胺和酸性聚酯盐BYK-W 966 ;多元羧酸聚合物羟基铵盐DISPERBYK ;丙烯酸酯共聚物铵盐溶液BYK-154 ;共聚物烷基铵盐BYK-9076 ;羟基官能羧酸酯DISPERBYK-108 ;烷基醇氨基酰胺DISPERBYK-109 ;含酸性基团的共聚物DISPERBYK-110、DISPERBYK-102、DISPERBYK-111 ;含酸性基团的共聚物的烷羟基铵盐DISPERBYK-180、DISPERBYK-106 ;聚合物的醇铵盐DISPERBYK-187、DISPERBYK-181 ;酸性聚合物的烷基铵盐DISPERBYK-140 ；共聚物的磷酸酯盐DI SPERBYK-142、DISPERBYK-145 ;含颜料亲和基团的嵌段共聚物 DISPERBYK-115、DI SPERBYK-160、DISPERBYK-161、DI SPERBYK-162、DI SPERBYK-163、DI SPERBYK-164、DI SPERBYK-183、DI SPERBYK-184、DISPERBYK-185 ;丙烯酸酯共聚物DISPERBYK-112、 DISPERBYK-116、 DISPERBYK-191、 DISPERBYK-192、 DISPERBYK-2000、DISPERBYK-2001 ；Akzo nobel 的磷酸酯类 PH0SPH0LAN PS-236 和 Witco 公司的 PS-21A ;鱼油；三油酸甘油酯；脂肪胺类；醇胺类。所述消泡剂选自BYK-051、BYK-052、BYK-053、BYK-055、BYK-057、BYK-020、BYK-065、BYK-066N、BYK-067A、BYK-070、BYK-080A、BYK-088、BYK-141、BYK-019、BYK-021、BYK-022、BYK-023 中的至少一种。所述流平剂选自BYK-333，BYK-306，BYK-358N，BYK-310，BYK-354，BYK-356 中的至少一种。所述粘性调节剂选自气相二氧化硅、聚酰胺蜡、有机膨润土、氢化蓖麻油、金属皂；羟乙基纤维素等纤维素衍生物、聚丙烯酸盐等水溶性树脂中的至少一种。在该浆料的各种组分中，无机粉体和粘结剂是最主要的组分，无机粉体是高温烧结后的剩余物，也是器件的功能性物，粘结剂是浆料的高分子有机成份。在涂写过程中，粘结剂携带着无机粉体，从浆料容器中辗转至承印物上形成浆料膜，固着、干燥并粘附在承印物上。浆料膜的干燥性、机械强度等性能和粘结料的性能有关。本发明微笔直写浆料的制备方法为首先将无机粉体加入分散剂添加到溶剂中，采用行星球磨机球磨f8hr，然后添加粘结剂、消泡剂、流平剂、粘性调节剂继续球磨4-24 小时，球磨后获得均一稳定的衆料。浆料球磨结束后立即测试其粘度，粘度测试条件25 ° C，10 rpm, BrookfieldRVT粘度计。本专利浆料粘度范围为500mPad0000mPa*S，结束后用微笔直写系统施浆料于基材表面，微笔直写系统由美国Micropen公司提供。施浆料后放入高温烧结炉中烧结成产品。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果
本发明针对现有技术中微笔直写适用的浆料方面的空白，开发出一款适用于微笔直写技术的浆料，该浆料通过将无机粉体和粘结剂合理搭配，并添加各种助剂，溶于溶剂中，从而得到了粘度范围为500mPa*S 40000mPa*S，适用于微笔直写技术的浆料。
具体实施例方式为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明做进一步的描述。实施例I适用于微笔直写技术的Pt/ Al2O3电阻浆料
该浆料配比如下溶剂松油醇质量为100g，无机粉体的量为Ptl00g、Al203200g，分散剂DISPERBYK-115 为 O. 2g，粘结剂 PVA 量为 IOg,消泡剂 BYK-051 量为 O. lg，流平剂 BYK-333的量为O. lg，粘性调节剂气相二氧化硅的量为2g。测得其粘度为20000mPa · S。该浆料的制备方法为首先将无机粉体加分散剂添加到溶剂中，采用行星球磨机球磨8hr，然后添加粘结剂、消泡剂、流平剂、粘性调节剂继续球磨24小时，球磨后获得均一稳定的浆料。浆料球磨结束后立即测试其粘度，粘度测试条件25 ° C，10 rpm, BrookfieldRVT粘度计。测得其粘度为20000mPa · S。结束后用微笔直写系统施衆料于基材表面，微笔直写系统由美国Micropen公司提供。浆料制备完成后，在Al2O3生坯上用微笔直写系统施浆料直写“W”形的Pt/ Al2O3电阻，将另一层Al2O3生坯置于其上，施加一定的温度和压力使其叠合一起。然后将叠合物放到烧结炉中1400°C烧结3小时，结束后形成加热电极。实施例2适用于微笔直写技术的Pt/ ZrO2内电极浆料
在氧化锆生坯内直写内电极——在狭小的空间内形成图案，丝印无法完成。氧化锆生坯的制备方法为按重量百分比计，ZrO2 70%、SiO2 8%、石蜡10%和12%的超分子量聚乙烯在高速混料中混合均匀，通过注塑机注塑获得氧化锆管生坯。
在此生坯内直写内电极，内电极浆料的组成为乙二醇丁醚质量为100g，无机粉体的量Pt为100g、ZrO2为40g，分散剂三油酸甘油酯为O. 4g，粘结剂PVB量为5g，消泡剂BYK-051量为O. lg，流平剂BYK-333的量为O. lg，粘性调节剂聚酰胺蜡的量为lg。测得其粘度为 IOOOOmPa · S。
印刷完毕将待烧物置于烧结炉中1300°C烧结2小时，结束后形成内电极。实施例3 NaCO3浆料
本实施例NaCO3浆料的组成为溶剂水100g，无机粉末NaCO3IOOg,粘结剂PVA5g，分散剂 ANTI-TERRA-U 100 0. 2g，消泡剂 BYK-023 lg。该浆料的粘度为500mPa*S，适用于微笔直写技术。实施例4 Pd电极浆料
本实施例Pd电极浆料的组成为溶剂乙二醇乙醚100g，无机粉末Pd 300g，粘结剂PVAC 10g，分散剂聚合物的醇铵盐DISPERBYK-187 I. 5g，粘性调节剂有机膨润土 2g。该浆料的粘度为40000mPa*S，适用于微笔直写技术。
权利要求
1.一种微笔直写浆料，其特征在于按质量份数计，由10(Γ300份的无机粉体、100份的溶剂、5 15份的粘结剂及I. ril份的助剂组成。
2.根据权利要求I所述的微笔直写浆料，其特征在于微笔直写浆料的粘度范围为.500mPa*S"40000mPa*So
3.根据权利要求2所述的微笔直写浆料，其特征在于微笔直写浆料的粘度范围优选为 5000mPa*S 15000mPa*S。
4.根据权利要求I或2或3所述的微笔直写浆料，其特征在于所述无机粉体选自金属氧化物、碳酸盐、金属材料中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的微笔直写浆料，其特征在于所述无机粉体粒径范围为.1ηπΓ2μιη0
6.根据权利要求I或2或3所述的微笔直写浆料，其特征在于所述粘结剂选自美国伊士曼醋酸丁酯纤维素；日本Kuraray公司的Mowital系列聚乙烯醇缩丁醛；以及丙烯酸酯系列、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯磷酸中的至少一种。
7.根据权利要求I或2或3所述的微笔直写浆料，其特征在于所述溶剂选自下列物质中的至少一种水、醇类、醚醇类、苯类、酮类、环酮类、酯类。
8.根据权利要求I或2或3所述的微笔直写浆料，其特征在于所述助剂为O.2^3份的分散剂、O. Γ1份的消泡剂、O. Γ4份的流平剂、f 3份的粘性调节剂中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的微笔直写浆料，其特征在于所述流平剂选自BYK-333，BYK-306, BYK-358N, BYK-310，BYK-354，BYK-356 中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的微笔直写浆料，其特征在于所述粘性调节剂选自气相二氧化硅、聚酰胺蜡、有机膨润土、氢化蓖麻油、金属皂；纤维素衍生物、水溶性树脂中的至少一种。
全文摘要
本发明涉及一种微笔直写技术中使用的浆料。该浆料按质量份数计，由100~300份的无机粉体、100份的溶剂、5~15份的粘结剂及1.4~11份的助剂组成。所述助剂为0.2~3份的分散剂、0.1~1份的消泡剂、0.1~4份的流平剂、1~3份的粘性调节剂中的至少一种。本发明通过将无机粉体和粘结剂合理搭配，并添加各种助剂，溶于溶剂中，从而得到了粘度范围为500mPa S~40000mPa S，适用于微笔直写技术的浆料。
文档编号H01B1/02GK102723119SQ20121019535
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月14日 优先权日2012年6月14日
发明者王田军, 胡延超, 陈彬 申请人:惠州市富济电子材料有限公司