本发明涉及低温共烧陶瓷电子浆料,尤其涉及一种ltcc电阻浆料及其制备方法。
背景技术:
1、低温共烧陶瓷(ltcc)具有良好的高频特性,并可以通过多层布线分层检查方式实现可靠的三维高集成小型化设计,被广泛应用于射频领域,其层间电路为通过丝网印刷布线的厚膜浆料,钌系电阻浆料是其中烧结后起到电阻作用的一种浆料。烧结过程中电阻浆料中玻璃软化,对钌粉起到浸润拖曳作用,从而将分散的钌粉颗粒转化为多条导电网络,利用接触导电原理或者隧穿效应导电。出于成本考虑并兼顾实现一定阻值设计的目的,钌粉通常采用具有高比表面积的纳米钌粉,因此往往流平性差,印刷时出现网痕严重、表面粗糙、印刷分辨率低等缺陷,影响产品的正常使用。
技术实现思路
1、为了解决以上技术问题,本发明提供了一种ltcc电阻浆料及其制备方法。本发明提供的ltcc电阻浆料具备良好的触变性和流平性,能够避免印刷网痕,保证了烧结后的浆料表面质量良好。
2、具体而言,本发明提供的技术方案如下。
3、第一方面,本发明提供的ltcc电阻浆料,包括以下质量百分比的组分:氧化钌5%~30%,无机添加剂0.5%~3%,玻璃粉40%~60%,有机载体25%~35%,气溶胶0.1%~2%;所述有机载体包含树脂,所述树脂由高分子量树脂和低分子量树脂组成,所述低分子量树脂的数均分子量不高于20000,所述高分子量树脂的数均分子量不低于70000。
4、本发明中,所述ltcc电阻浆料采用高低分子量树脂混合使用,尤其是高低分子量树脂配合气溶胶共同使用,能够获得很好的印刷性能。其中,高分子量树脂提供主体网络结构,零剪切时内部缠节保持一定形状,黏度较高,受到剪切力时网络结构破坏,黏度下降,从而实现良好的触变性,氧化硅/氧化铝气溶胶具有极小粒径和高比表面积,范德华力作用下可提升零切黏度,和高分子量树脂配合使用能够进一步增强触变性,提高印刷质量。同时低分子量树脂具有自由度更高的链段,能够在重力、表面张力作用下小范围内对浆料中固体颗粒进行调整,获得较好的流平性,避免印刷网痕,从而保证浆料表面质量良好。
5、作为优选,所述树脂为乙基纤维素、甲基纤维素或丙烯酸树脂。
6、进一步优选,所述低分子量树脂的数均分子量为10000~20000;和/或,所述高分子量树脂的数均分子量为70000~85000。
7、优选的,所述高分子量树脂与所述低分子量树脂的质量比为1:2~2:1。例如2:1、1:2、1:1、7:9、9:7等等。
8、本发明中,通过以上ltcc电阻浆料配方体系及树脂组成的优化基础上,对高分子量树脂和低分子量树脂的分子量及配比优化,不仅能够在烧结过程中能形成稳定的结构,提高最终制品性能和稳定性,尤其是能够更好地在保持浆料形状的同时,在印刷过程中提供更佳的流变性,进一步改善浆料的印刷性能。
9、进一步优选,所述气溶胶为氧化铝气溶胶和/或氧化硅气溶胶。
10、本发明中,通过气溶胶的优化,尤其是选择低成本氧化铝气溶胶、氧化硅气溶胶,该气溶胶与高低分子量树脂协同作用可以更有效地调节所述浆料体系的粘度和触变性,进一步改善了印刷质量。
11、作为优选,所述氧化钌为纳米氧化钌,比表面积为8~15m2/g。本发明中,通过采用高比表面积纳米氧化钌,可以降低目标阻值浆料的氧化钌用量从而降低成本,并利于获得更为均匀的电阻浆料。
12、作为优选,所述玻璃粉粒径d50为1.5~3微米,d90≤5微米。本发明中,通过优化的玻璃粉粒径,能进一步提高浆料细度和烧结后的光滑度,同时有利于烧结过程中的颗粒结合和致密化。
13、作为优选,所述无机添加剂选自cuo、mno2、fe2o3、nb2o5中的一种或多种。本发明中,通过优化无机添加剂的选择,可以调节浆料烧结后导电性和温度系数,进一步改善制品的性能。
14、进一步优选,所述有机载体由以下重量百分比的组分组成:75%~87%溶剂,10%~20%树脂,3%~5%分散剂。
15、进一步优选,所述溶剂选自松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种。
16、进一步优选,所述分散剂选自司班80、司班85、吐温60、吐温80中的一种或多种。
17、本发明中,通过对有机载体的进一步优化,选择松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯等有机溶剂,可以对树脂进行充分溶解并在干燥阶段除去,同时结合司班80、司班85、吐温60、吐温80等分散剂,可以确保浆料的稳定性和均匀性,从而提高印刷质量和烧结效果。
18、第二方面,本发明提供的所述ltcc电阻浆料的制备方法,包括以下步骤:
19、1)将溶剂、树脂和助剂混合,得到有机载体。
20、2)将无机添加剂、氧化钌、部分有机载体进行混合,得到预混物1。
21、3)将玻璃粉和剩余有机载体进行混合,得到预混物2。
22、4)将所述预混物1和所述预混物2混合,加入气溶胶,进行轧制。
23、作为优选,步骤1)中,还包括:在水浴条件下搅拌并冷却。
24、作为优选,步骤2)和步骤3)中,所述混合采用均质处理,所述均质处理的时间≥5min,转速≥900r/min。
25、作为优选,步骤4)中,所述轧制采用三辊机轧制,所述三辊机轧制最小间距为10微米,浆料黏度为100~300pa·s。本发明中,本发明涉及的电阻浆料具有步骤简单、成本低、效果良好等优势。该ltcc电阻浆料在所述制备过程中能够实现更好触变性和流平性,进而能够提高印刷质量、烧结效果和最终产品的电气性能,优选参数处理下的效果更佳。
26、本发明的有益效果至少在于:电阻浆料要求具备良好的流变性能以保证印刷质量,即需要同时具备良好的触变性和流平性。本发明采用高低两种分子量的树脂配合使用,其中高分子量树脂提供主体网络结构,零剪切时内部缠节保持一定形状,黏度较高,受到剪切力时网络结构破坏,黏度下降,从而实现良好的触变性,配合气溶胶使用可进一步增强触变性;低分子量树脂具有自由度更高的链段,能够在重力以及表面张力作用下小范围内对浆料中固体颗粒进行调整,获得较好的流平性,避免印刷网痕,从而保证了烧结后的浆料表面质量良好。本发明涉及的电阻浆料具有步骤简单、成本低、效果良好等优势。
1.一种ltcc电阻浆料,其特征在于,包括以下质量百分比的组分:氧化钌5%~30%,无机添加剂0.5%~3%,玻璃粉40%~60%,有机载体25%~35%,气溶胶0.1%~2%;所述有机载体包含树脂,所述树脂由高分子量树脂和低分子量树脂组成,所述低分子量树脂的数均分子量不高于20000,所述高分子量树脂的数均分子量不低于70000。
2.根据权利要求1所述的ltcc电阻浆料,其特征在于,所述树脂为乙基纤维素、甲基纤维素或丙烯酸树脂。
3.根据权利要求2所述的ltcc电阻浆料,其特征在于,所述低分子量树脂的数均分子量为10000~20000;和/或,所述高分子量树脂的数均分子量为70000~85000;
4.根据权利要求1-3任一项所述的ltcc电阻浆料,其特征在于,所述气溶胶为氧化铝气溶胶和/或氧化硅气溶胶。
5.根据权利要求1-4任一项所述的ltcc电阻浆料,其特征在于,所述氧化钌为纳米氧化钌,比表面积为8~15m2/g。
6.根据权利要求1-5任一项所述的ltcc电阻浆料,其特征在于,所述玻璃粉粒径d50为1.5~3微米,d90≤5微米。
7.根据权利要求1-6任一项所述的ltcc电阻浆料,其特征在于,所述无机添加剂选自cuo、mno2、fe2o3、nb2o5中的一种或多种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的ltcc电阻浆料,其特征在于,所述有机载体由以下重量百分比的组分组成:75%~87%溶剂,10%~20%树脂,3%~5%分散剂;
9.权利要求1-8任一项所述ltcc电阻浆料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
10.根据权利要求9所述的电阻浆料的制备方法,其特征在于,