CN109524149A - 一种片式电阻用低银背电极浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种片式电阻用低银背电极浆料及其制备方法，技术方案为：首先，将超细银粉、金属氧化物、玻璃粉改性剂、部分有机载体通过搅拌机进行初步混合，再将初混物通过三辊研磨机均质化，直至所有粉末良好分散，制成浆料半成品；然后，将浆料半成品与剩余有机载体通过搅拌机进行二次搅拌；最后将二次搅拌后的糊状物通过三辊研磨机进行低压辊轧使其充分分散，再经过250目筛网过筛、真空脱泡制成浆料成品。该背电极浆料解决了在低银含量条件下浆料烧结膜阻值高以及与氧化铝基板结合力低等问题，同时降低了片式电阻类产品的生产成本。

Description

一种片式电阻用低银背电极浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及导电浆料技术领域，具体涉及一种片式电阻用背电极浆料及其制备方法。

背景技术

目前，电子信息技术的高速发展对元件技术不断提出新的要求，尤其是片式电阻器的技术也得到了全新的发展，推动着片式电阻器进入到一个迅速升级换代的时期。就片式电阻器的发展方向来讲，主要有以下几个：超小型化、绿色环保化、高精度化、低温度系数化以及贱金属化。片式元件的发展也是日新月异，而片式元件也是电子元件发展的主流和方向。其中片式电阻器的需求量最大。而全球片式电阻器的年需求量超过了1万亿只。片式元件升级换代速度加快、无源集成产业的兴起以及世界范围产业结构的调整又为我国片式元件产业的发展提供了较好的机遇，紧跟片式电阻产品的发展方向，抓住机遇，投入力量，研究开发具有自主知识产权的新一代片式元件浆料产品，为企业的发展提供更大的空间。

在片式产品竞争日益激烈的市场环境中，目前市场上背电极产品银含量都在50%以上，片阻生产厂家对背电极浆料提出了更高的要求，在降低浆料成本降低银含量的同时，提高浆料的各项性能，但是，目前市场上还没有相关成熟产品。

发明内容

本发明目的在于提供一种片式电阻用低银背电极浆料及其制备方法，该种浆料在低银含量条件下各项性能指标仍保持不变的特性，可有效解决现有技术中的生产工艺带来的生产成本较高的问题。

本发明的技术方案是：

一种片式电阻用低银背电极浆料包括银粉、金属氧化物、玻璃粉、改性剂、有机载体，具体的用量如下：超细银粉D5030-50wt%、金属氧化物0.1-5wt%、玻璃粉0.5-10%wt%、改性剂0.1-2wt%、有机载体30-50wt%（所有的组分的质量百分比合计100wt%）。

优选地，一种片式电阻用低银背电极浆料，按照质量百分比计，包括以下组分：超细银粉：40%，金属氧化物：3%，玻璃粉：7%，改性剂：1%，有机载体：49%（所有的组分的质量百分比合计100%）。

优选地，所述的超细银粉包括片状、球形、葡萄串形银粉；超细银粉D50为0.5-3μm。

优选地，所述金属氧化物为球状或类球状金属粉末；该金属氧化物为氧化锆(ZrO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、氧化铜(CuO)、氧化镍(NiO)中的一种或几种。

优选地，所述背电极浆料中玻璃粉包括玻璃粉1和玻璃粉2，且均不含铅；玻璃粉1与玻璃粉2的重量比为1：5～5：1，玻璃粉D50控制在 3～12um；玻璃粉由玻璃粉1和玻璃粉2组成，玻璃粉1和玻璃粉2均经过1300℃高温熔融、水淬、球磨、过筛得到；其中，玻璃粉1的包括以下组成：氧化铋、氧化硼、氧化锗、碳酸钡；玻璃粉2包括以下组成：氧化硅、氧化硼、五氧化二钒、氧化锌。

优选地，改性剂为DISPARLON、硬脂酸、月桂酸、氢化蓖麻油中的一种或几种。

优选地，有机载体为乙基纤维素、马来酸树脂、松香中一种或两种或者这些物质的全部与松油醇、松节油、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、三丙二醇丁醚、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或两种或者这些物质的全部加热溶解制成。

一种片式电阻用低银背电极浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将银粉、金属氧化物、玻璃粉、改性剂、部分有机载体通过搅拌机进行初步混合，接着，将初混物通过三辊研磨机均质化，直至所有粉末良好分散，制成浆料半成品；

步骤二：将步骤一所得的浆料半成品与剩余有机载体通过搅拌机进行二次搅拌；再将二次搅拌后的糊状物通过三辊研磨机进行低压辊轧使其充分分散；

步骤三：浆料老化，提高浆料性能的一致性：将浆料在40～60℃的环境下，搅拌储存60～120h，将温度降到室温后，再经过250目筛网过筛、真空脱泡制成浆料成品、灌装。

与现有技术相比，本发明的有益效益如下：

1.本发明提供了一种片式电阻用低银背电极浆料的制备方法，通过该方法制备得到的片式电阻用低银背电极浆料在低银含量条件下各项性能指标仍保持不变的特性，可有效解决现有技术中的生产工艺带来的生产成本较高的问题。

2.本发明提供了一种片式电阻用低银背电极浆料的制备方法，跟随于片式产品的发展趋势，同时结合用户对背电极浆料的要求，在降低产品银含量的情况下，保持烧结膜层良好的致密性、连续性及良好的电性能。

3.本发明提供了一种片式电阻用低银背电极浆料及其制备方法，在产品固含量降低的情况下，保持浆料具有良好的印刷性，图形保持型，无溢流、锯齿等外观缺陷。

附图说明

图1为本发明所用原料的银粉的不同形貌图；

图2为本发明的背电极浆料丝网印刷的印刷图形。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述，实施例中所提及的内容非对本发明的限定，制备方法及工艺条件的选择可因地制宜而对结果并无实质性影响。

一种片式电阻用低银背电极浆料包括银粉、金属氧化物、玻璃粉、改性剂、有机载体，具体的用量如下：D50超细银粉30-50wt%、金属氧化物0.1-5wt%、玻璃粉0.5-10%wt%、改性剂0.1-2wt%、有机载体30-50wt%（所有的组分的质量百分比合计100wt%）。

所述银粉是浆料中最关键组分，也是浆料的功能材料，目的是选择好的粉体，烧结活性高，浆料烧结后连续性好、导电性也好。银粉的含量、形态、粒径不同最后形成的背电极性能也千差万别。

所述金属氧化物为球状或类球状金属粉末，有增加背电极浆料烧结膜层的致密性，减少电镀液以及焊料的侵蚀的作用；该金属氧化物为氧化锆(ZrO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、氧化铜(CuO)、氧化镍(NiO)中的一种或几种。

玻璃粉的化学组成不受限制，主要作用是增强背电极与基板的结合力，同时增强背电极电镀镍时与镍的结合力。玻璃粉由玻璃粉1和玻璃粉2组成，玻璃粉1包括组成：氧化铋、氧化硼、氧化锗、碳酸钡；玻璃粉2包括以下组成：氧化硅、氧化硼、五氧化二钒、氧化锌；玻璃粉1和玻璃粉2均经过1300℃高温熔融、水淬、球磨、过筛获得，玻璃粉D50控制在 3-12um。玻璃粉1和玻璃粉2的重量比为1：5至5：1，用于增加背电极与基板的附着力。

改性剂为DISPARLON、硬脂酸、月桂酸、氢化蓖麻油中的一种或几种，主要是改变浆料的流变特性。

所述有机载体的主要作用是为浆料提供一定良好的印刷性能，以满足片式电阻的生产工艺要求，在烧结过程中，这部分将全部挥发掉。

有机载体为乙基纤维素、马来酸树脂、松香中一种或两种或者这些物质的全部与松油醇、松节油、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、三丙二醇丁醚、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或两种或者这些物质的全部加热溶解制成。

一种片式电阻用低银背电极浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将银粉、金属氧化物、玻璃粉、改性剂、部分有机载体通过搅拌机进行初步混合，接着，将初混物通过三辊研磨机均质化，直至所有粉末良好分散，制成浆料半成品；

步骤二：将步骤一所得的浆料半成品与剩余有机载体通过搅拌机进行二次搅拌；再将二次搅拌后的糊状物通过三辊研磨机进行低压辊轧使其充分分散；

步骤三：浆料老化，提高浆料性能的一致性：将浆料在40～60℃的环境下，搅拌储存60～120h，将温度降到室温后，再经过250目筛网过筛、真空脱泡制成浆料成品、灌装。

优选地，以下对比实例1-4以及实例1-5中，有机载体是基于有机载体的重量20wt%的乙基纤维素、5wt%的马来酸树脂、75wt%的松油醇的混合物。

对比实例1

步骤一：将40质量份Ag粉（A）、3质量份氧化亚镍、7质量份玻璃粉（其中，包括5质量份的玻璃粉1和2质量份的玻璃粉2）、1质量份DISPARLON、19质量份有机载体通过搅拌机进行初步混合，接着，将初混物通过三辊研磨机均质化，直至所有粉末良好分散，制成浆料半成品；

步骤二：将步骤一所得的浆料半成品与剩余30质量份有机载体通过搅拌机进行二次搅拌，再将二次搅拌后的糊状物通过三辊研磨机进行低压辊轧使其充分分散；

步骤三:将浆料在40℃的环境下，搅拌储存96h，将温度降到室温后，再经过250目筛网过筛、真空脱泡制成背电极浆料的对比实例样品1。

对比实例2

步骤一：将40质量份Ag粉（B）、3质量份氧化亚镍、7质量份玻璃粉（包括5质量份的玻璃粉1和2质量份的玻璃粉2）、1质量份DISPARLON、19质量份有机载体通过搅拌机进行初步混合，接着，将初混物通过三辊研磨机均质化，直至所有粉末良好分散，制成浆料半成品；

步骤二：将步骤一所得的浆料半成品与剩余30质量份有机载体通过搅拌机进行二次搅拌，再将二次搅拌后的糊状物通过三辊研磨机进行低压辊轧使其充分分散；

步骤三:将浆料在40℃的环境下，搅拌储存96h，将温度降到室温后，再经过250目筛网过筛、真空脱泡制成背电极浆料的对比实例样品2。

对比实例3

步骤一：将40质量份Ag粉（C）、3质量份氧化亚镍、7质量份玻璃粉（包括5质量份的玻璃粉1和2质量份的玻璃粉2）、1质量份DISPARLON、19质量份有机载体通过搅拌机进行初步混合，接着，将初混物通过三辊研磨机均质化，直至所有粉末良好分散，制成浆料半成品；

步骤二：将步骤一所得的浆料半成品与剩余30质量份有机载体通过搅拌机进行二次搅拌，再将二次搅拌后的糊状物通过三辊研磨机进行低压辊轧使其充分分散；

步骤三:将浆料在40℃的环境下，搅拌储存96h，将温度降到室温后，再经过250目筛网过筛、真空脱泡制成背电极浆料的对比实例样品3。

对比实例4

步骤一：将40质量份Ag粉（D）、3质量份氧化亚镍、7质量份玻璃粉（包括5质量份的玻璃粉1和2质量份的玻璃粉2）、1质量份DISPARLON、19质量份有机载体通过搅拌机进行初步混合，接着，将初混物通过三辊研磨机均质化，直至所有粉末良好分散，制成浆料半成品；

步骤二：将步骤一所得的浆料半成品与剩余30质量份有机载体通过搅拌机进行二次搅拌，再将二次搅拌后的糊状物通过三辊研磨机进行低压辊轧使其充分分散；

步骤三:将浆料在40℃的环境下，搅拌储存96h，将温度降到室温后，再经过250目筛网过筛、真空脱泡制成背电极浆料的对比实例样品4。

实例1

步骤一：将40质量份Ag粉（E）、3质量份氧化亚镍、7质量份玻璃粉（包括5质量份的玻璃粉1和2质量份的玻璃粉2）、1质量份DISPARLON、19质量份有机载体通过搅拌机进行初步混合，接着，将初混物通过三辊研磨机均质化，直至所有粉末良好分散，制成浆料半成品；

步骤二：将步骤一所得的浆料半成品与剩余30质量份有机载体通过搅拌机进行二次搅拌，再将二次搅拌后的糊状物通过三辊研磨机进行低压辊轧使其充分分散；

步骤三:将浆料在40℃的环境下，搅拌储存96h，将温度降到室温后，再经过250目筛网过筛、真空脱泡制成背电极浆料的实例样品1。

实例2

步骤一：将40质量份Ag粉（20质量份Ag粉（B）、20质量份Ag粉（E））、3质量份氧化亚镍、7质量份玻璃粉（包括5质量份的玻璃粉1和2质量份的玻璃粉2）、1质量份DISPARLON、19质量份有机载体通过搅拌机进行初步混合，接着，将初混物通过三辊研磨机均质化，直至所有粉末良好分散，制成浆料半成品；

步骤二：将步骤一所得的浆料半成品与剩余30质量份有机载体通过搅拌机进行二次搅拌，再将二次搅拌后的糊状物通过三辊研磨机进行低压辊轧使其充分分散；

步骤三:将浆料在40℃的环境下，搅拌储存96h，将温度降到室温后，再经过250目筛网过筛、真空脱泡制成背电极浆料的实例样品2。

实例3

步骤一：将40质量份Ag粉（28质量份Ag粉（B）、12质量份Ag粉（E））、3质量份氧化亚镍、7质量份玻璃粉（包括5质量份的玻璃粉1和2质量份的玻璃粉2）、1质量份DISPARLON、19质量份有机载体通过搅拌机进行初步混合，接着，将初混物通过三辊研磨机均质化，直至所有粉末良好分散，制成浆料半成品；

步骤二：将步骤一所得的浆料半成品与剩余30质量份有机载体通过搅拌机进行二次搅拌，再将二次搅拌后的糊状物通过三辊研磨机进行低压辊轧使其充分分散；

步骤三:将浆料在40℃的环境下，搅拌储存96h，将温度降到室温后，再经过250目筛网过筛、真空脱泡制成背电极浆料的实例样品3。

实例4

步骤一：将40质量份Ag粉（20质量份Ag粉（D）、20质量份Ag粉（E））、3质量份氧化亚镍、7质量份玻璃粉（包括5质量份的玻璃粉1和2质量份的玻璃粉2）、1质量份DISPARLON、19质量份有机载体通过搅拌机进行初步混合，接着，将初混物通过三辊研磨机均质化，直至所有粉末良好分散，制成浆料半成品；

步骤二：将步骤一所得的浆料半成品与剩余30质量份有机载体通过搅拌机进行二次搅拌，再将二次搅拌后的糊状物通过三辊研磨机进行低压辊轧使其充分分散；

步骤三:将浆料在40℃的环境下，搅拌储存96h，将温度降到室温后，再经过250目筛网过筛、真空脱泡制成背电极浆料的实例样品4。

实例5

步骤一：将40质量份Ag粉（28质量份Ag粉（D）、12质量份Ag粉（E））、3质量份氧化亚镍、7质量份玻璃粉（包括5质量份的玻璃粉1和2质量份的玻璃粉2）、1质量份DISPARLON、19质量份有机载体通过搅拌机进行初步混合，接着，将初混物通过三辊研磨机均质化，直至所有粉末良好分散，制成浆料半成品；

步骤二：将步骤一所得的浆料半成品与剩余30质量份有机载体通过搅拌机进行二次搅拌，再将二次搅拌后的糊状物通过三辊研磨机进行低压辊轧使其充分分散；

步骤三:将浆料在40℃的环境下，搅拌储存96h，将温度降到室温后，再经过250目筛网过筛、真空脱泡制成背电极浆料的实例样品5。

为了测试本发明所制备得到的背电极浆料的相关性能，本发明人将制备得到的背电极进行丝网印刷在氧化铝基板（25.4mm长，25.4mm宽，1mm厚）上，印刷图形见图2。首先，将该印刷图形在100～150℃下干燥10分钟，然后在850℃下烧制10分钟。

用SURFCOM480B(TOKYO SEIMITSU)膜厚仪，测试印刷图形中的a图形，得到膜厚h，RTS-8型四探针测试仪（广州四探针科技）测试印刷图形中的b图形（10mm长、10mm宽）的方阻R1。

因方阻与膜厚相关，为表现不同实例的优劣故将方阻统一换算成4μm膜厚方阻，换算公式为：

4μm膜厚方阻=R1*h/4

结果示于表2和表3中，在分别使用银粉（A）-(D)的对比实例1-4中，施用的背电极浆料4μm方阻达到20mΩ/£或更多。银粉为（E）的实例1中，4μm方阻为12mΩ/£。

接着，如表3所示将银粉B和银粉E，银粉D和银粉E按不同比例混合，将背电极浆料印刷在氧化铝基板上，并且以与实例1相同的方式测量膜厚和方阻。

通过对比实例1-5和对比实例1-4的测试膜厚和方阻，加入葡萄串状银粉E能显著减小阻值，其中完全采用银粉E的实例1阻值最小。

如表1所示制备银粉的各项参数对比表。

表1所用银粉的各项参数对比表

表2 制备电极所用各物质的用量及测试结果对比表（wt%）

表3 制备电极所用各物质的用量及测试结果对比表（wt%）

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种片式电阻用低银背电极浆料，其特征在于，按照质量百分比计，包括以下组分：

超细银粉：30～50%，

金属氧化物：0.1～5%，

玻璃粉：0.5～10%，

改性剂：0.1～2%，

有机载体：30～50%，

所有的组分的质量百分比合计100%。

2.根据权利要求1所述的一种片式电阻用低银背电极浆料，其特征在于，按照质量百分比计，包括以下组分：

超细银粉：40%，

金属氧化物：3%，

玻璃粉：7%，

改性剂：1%，

有机载体：49%，

所有的组分的质量百分比合计100%。

3.根据权利要求1或2所述的一种片式电阻用低银背电极浆料，其特征在于：

所述超细银粉为片状、球形或葡萄串形银粉；

所述超细银粉D50为0.5～3μm。

4.根据权利要求3所述的一种片式电阻用低银背电极浆料，其特征在于：

所述金属氧化物为氧化锆、氧化镁、氧化钛、氧化铜、氧化镍中的一种或几种；

所述金属氧化物D50为0.5～12μm。

5.根据权利要求4所述的一种片式电阻用低银背电极浆料，其特征在于：

所述背电极浆料中玻璃粉包括玻璃粉1和玻璃粉2，且均不含铅；

玻璃粉1和玻璃粉2均经过1300℃高温熔融、水淬、球磨、过筛得到；

其中，玻璃粉1与玻璃粉2的重量比为1：5～5：1，玻璃粉D50控制在 3～12um。

6.根据权利要求5所述的一种片式电阻用低银背电极浆料，其特征在于：

所述玻璃粉1的组成包括：氧化铋、氧化硼、氧化锗、碳酸钡；

所述玻璃粉2的组成包括：氧化硅、氧化硼、五氧化二钒、氧化锌。

7.根据权利要求6所述的一种片式电阻用低银背电极浆料，其特征在于：

所述改性剂为DISPARLON、硬脂酸、月桂酸、氢化蓖麻油中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求7所述的一种片式电阻用低银背电极浆料，其特征在于：

所述有机载体为乙基纤维素、马来酸树脂、松香中一种或几种与松油醇、松节油、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、三丙二醇丁醚、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种通过加热溶解制成。

9.如权利要求1-8任意一项所述的一种片式电阻用低银背电极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将银粉、金属氧化物、玻璃粉、改性剂、部分有机载体通过搅拌机进行初步混合，接着，将初混物通过三辊研磨机均质化，直至所有粉末良好分散，制成浆料半成品；

步骤二：将步骤一所得的浆料半成品与剩余有机载体通过搅拌机进行二次搅拌；再将二次搅拌后的糊状物通过三辊研磨机进行低压辊轧使其充分分散；

步骤三：浆料老化，提高浆料性能的一致性：将浆料在40～60℃的环境下，搅拌储存60～120h，将温度降到室温后，再经过250目筛网过筛、真空脱泡制成浆料成品、灌装。