CN112831225A - 一种电极浆料封端预处理液、制备方法及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电极浆料封端预处理液、制备方法及使用方法，预处理液包括：多巴胺5.0～10.0wt.％、有机溶剂56.0～85.9wt.％、pH调节剂0.1～1.0％和有机载体9.0～33.0wt.％；使用方法包括：将电极浆料封端预处理液预先浸涂或印刷在的元器件上待封端外电极的位置处；烘干：对浸涂或印刷有处理液的元器件进行烘干处理，形成多巴胺膜层。本发明可在元器件基体表面形成一层微纳米级的亲水多巴胺膜层，再在其表面涂覆电极浆料，将增加电极浆料与基材的附着性，减少露瓷缺陷的产生；同时，该亲水多巴胺膜层降低了基材的表面张力，增加了浆料与基材初次接触时的润湿性，进而避免电极层内部孔洞缺陷的产生。

Description

一种电极浆料封端预处理液、制备方法及使用方法

技术领域

本发明涉及元器件外电极技术领域，具体涉及一种电极浆料封端预处理液、制备方法及使用方法。

背景技术

大部分元器件(如电容、电阻)的芯片外部一般要进行外电极的加工，外电极通常采取在芯片上浸涂或印刷电极浆料等方法去制得。外电极质量的好坏直接影响着产品的可靠性，由于材料特点、工艺条件、设备水平等因素，外电极存在着各种各样的外观缺陷，如针孔、流挂、露瓷、内部孔洞等，而存在这些缺陷的产品往往不能返工，只能当不合格品进行处置；有些不合格品无法通过非破坏性的检验手段进行挑选剔除，整批产品存在着风险及隐患，存在整批报废的风险，这些问题严重影响产品合格率同时增加了企业生产成本。

面对上述问题，相关技术人员也试图通过调整产品、电极浆料特性以及工艺参数来改善外电极质量，但一直未取得好的效果。其主要问题为：

1、元器件芯片露瓷问题：电极覆盖的位置一般在端边或侧边，上述部位基本包含棱边，棱边处由于角度接近于直角，该处浆料覆盖层较薄，即便现在的生产工艺通过倒角工序对棱边进行改善，以求通过改变棱边弧度来增加浆料的覆盖厚度，减小基材外露现象的产生；上述方法虽然能一定程度的提高浆料覆盖层的厚度，但是在圆弧处由于浆料的张力作用，浆料固化时会向两端收缩，该处依然是整个银层最薄的地方，仍存在受外力刮蹭脱落的风险。

2、外电极内部孔洞问题：电极浆料与芯片材料接触时，由于浆料与芯片材料界面之间没有亲和性，浸润性较差，容易造成内部在界面处形成孔洞，上述孔洞单从外观是无法看出的；但是其产品而言，是一个极大的隐患。该隐患主要体现在：由于内部孔洞的存在，在电极内部就存在一个真空腔，而外电极常常是作为焊接点存在的；在芯片焊接时，焊接温度一般在230℃以上，上述真空腔在受热后，气体体积膨胀会使产品焊接不良，进而产生电路断路等失效问题，造成一定的经济损失。

发明内容

为解决元器件芯片露瓷、外电极内部孔洞的问题，本发明提供一种电极浆料封端预处理液、制备方法及使用方法。

本发明公开了一种电极浆料封端预处理液，包括：

多巴胺5.0～10.0wt.％、有机溶剂56.0～85.9wt.％、pH调节剂0.1～1.0％和有机载体9.0～33.0wt.％。

作为本发明的进一步改进，所述有机溶剂包括乙醇、松油醇、丁基卡必醇中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述pH调节剂为乳酸和乳酸盐。

作为本发明的进一步改进，所述有机载体包括乙基纤维素、羟乙基纤维素、丙烯酸树脂中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述电极浆料封端预处理液的粘度为15.0～50.0Pa.s，pH值控制在7～8之间。

本发明还公开了一种电极浆料封端预处理液的制备方法，包括：

将所述有机溶剂与有机载体进行混合，使所述有机载体预先溶解，形成有机载体溶液；

将预先分散在乙醇中的多巴胺和pH调节剂加入到所述有机载体溶液中，搅拌均匀，制得所述电极浆料封端预处理液。

本发明还公开了一种电极浆料封端预处理液的使用方法，包括：

浸涂或印刷预处理液：将所述电极浆料封端预处理液预先浸涂或印刷在的元器件上待封端外电极的位置处；

烘干：对浸涂或印刷有处理液的元器件进行烘干处理，形成多巴胺膜层。

作为本发明的进一步改进，所述预处理液的浸泡高度盖住元器件棱角弧度，且大于弧度0.05mm。

作为本发明的进一步改进，所述烘干处理包括：

先在50℃的温度下预定型烘干0.5～2min，而后在低于200℃的温度下烘干0.5～2h。

作为本发明的进一步改进，还包括：

在所述多巴胺膜层的表面涂覆电极浆料，制得外电极。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明在元器件芯片上浸涂或印刷电极浆料以制备外电极之前，预先使用该预处理液对芯片产品进行预处理，可在元器件基体表面形成一层微纳米级的亲水多巴胺膜层，再在其表面涂覆电极浆料，将增加电极浆料与基材(尤其棱角处)的附着性，减少由于工装制具造成产品电极刮蹭后露瓷缺陷的产生；同时，该亲水多巴胺膜层降低了基材的表面张力，增加了浆料与基材初次接触时的润湿性，进而避免电极层内部孔洞缺陷的产生。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的电极浆料封端预处理液制备方法的流程图；

图2为本发明一种实施例公开的电极浆料封端预处理液使用方法的流程图；

图3为本发明实施例1公开的电极浆料封端预处理液预处理的产品示意图；

图4为本发明实施例1公开的电极浆料封端预处理液预处理后涂覆电极浆料形成外电极的产品示意图；

图5为本发明实施例2公开的电极浆料封端预处理液预处理的产品示意图；

图6为本发明实施例2公开的电极浆料封端预处理液预处理后涂覆电极浆料形成外电极的产品示意图；

图7为本发明实施例3公开的电极浆料封端预处理液预处理的产品示意图；

图8为本发明实施例3公开的电极浆料封端预处理液预处理后涂覆电极浆料形成外电极的产品示意图；

图9a为直接涂覆电极浆料形成外电极的产品照片；

图9b为以实施例1所示的方法制得的外电极的产品照片；

图10a为直接涂覆电极浆料形成外电极的截面图；

图10b为以实施例1所示的方法制得的外电极的截面图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

本发明提供一种电极浆料封端预处理液，包括：

多巴胺5.0～10.0wt.％、有机溶剂56.0～85.9wt.％、pH调节剂0.1～1.0％和有机载体9.0～33.0wt.％，pH值控制在7～8之间；其中，

多巴胺类可包含具有儿茶酚基或及衍生物的化合物；

有机溶剂包括乙醇、松油醇、丁基卡必醇中的一种或多种；

pH调节剂为乳酸和乳酸盐；

有机载体采用与电极浆料中的同类树脂，其包括乙基纤维素、羟乙基纤维素、丙烯酸树脂中的一种或多种。

进一步，上述配置的电极浆料封端预处理液的粘度为15.0～50.0Pa.s，该粘度与电极浆料匹配，可用机器进行涂覆。

本发明的电极浆料封端预处理液的设计原理为：

为使电极浆料能够在产品上涂覆或印刷上所设计的图形，其要求浆料特性必须具备一定的流平性和触变性，同时浆料兼顾润湿基体和固定形状的能力；但是，浆料与芯片基材是两种不同材料，待涂电极的基材的表面状态直接影响着电极浆料的使用。如果是在单纯平面，浆料需要对基材有一定的亲和性，能够润湿整个接触界面，同时能够维持一定的电极膜层厚度；而具有棱角的棱边对浆料要求较高，由于该处浆料由于表面张力作用，该处较薄，该处就要求浆料中有机树脂固化后对基材要很牢的附着性，目前浆料可选的树脂大多不满足上述要求。基材在加工电极前通常会对棱边进行球磨以使其具有一定的弧度，增加浆料的涂覆厚度，但是随着芯片尺寸的小型化，尺寸越小的产品棱边越难磨圆，而且经过圆角的瓷体较光滑，更不利于浆料的附着。因此仅从改变基体和浆料这方面是难以增加基体与浆料银层间的附着力。

为此，本发明设计一种电极浆料封端预处理液，其对芯片待涂电极部分、尤其棱边进行预先处理，在待涂部位形成一个微纳米级的聚多巴胺膜层，多巴胺在溶液中可以吸附在任何材料的表面，在有氧的条件下进行自聚合反应形成聚多巴胺，在基体表面形成的聚多巴胺很难通过机械力进行去除，增加了有机载体对基材的附着力；聚多巴胺的沉积会在表面引入羧基、羟基和氨基等亲水基团，上述官能团的存在增加了与在其表面涂覆的电极浆料润湿效果，其邻苯二酚基团对金属有很好的束缚能力。同时，该预处理液的树脂基材与电极浆料采用同类树脂，如乙基纤维素、丙烯酸树脂、硝基纤维素等，固化的树脂与电极浆料层属于同种树脂体系，同时聚多巴胺又有一定的树脂粘性，更有利于浆料的附着，提高电极层干化后的附着性。同时其也是一种聚合物，在外电极烧制过程中受热可完全消除。

由于该预处理液要在芯片棱边的弧度表面形成一层多巴胺树脂层，预处理液的浓度及粘度影响着膜层的厚度，预处理液的浓度小于5.0wt.％，无法在待涂芯片表面有效的形成一层最小0.50微米的含多巴胺树脂层，浓度大于10.0wt.％，多巴胺除会产生聚多巴胺膜层外，过多的多巴胺还会与聚多巴胺自聚合产生颗粒多余物，浓度过高，会增加自聚合的发生的比例，影响后续产品的质量；因此，多巴胺的比例需控制在5.0～10.0wt.％。pH调节剂的作用是通过调节乳酸和乳酸盐的比例，使预处理液的pH值控制在7～8之间，来控制多巴胺的聚合反应程度，多巴胺能够发生聚合反应的溶液条件一般要求pH在7以上，但当pH大于8以上时，多巴胺又会与聚多巴胺发生自聚合形成黑色颗粒物，该颗粒物的产生影响后续加工的产品性能，电极烧结后会有小孔洞，因此需要通过控制乳酸及乳酸盐的比例来调节溶液的pH值在7～8之间。通过调节有机载体的比例，可以控制预处理液的粘度，由于印刷和浸渍两种方式要求的粘度不同，需要通过调节树脂的比例来调整预处理液的粘度。

如图1所示，本发明提供一种电极浆料封端预处理液的制备方法，预处理液无需提前制备，使用时现场制备即可；其包括：

步骤1、将有机溶剂与有机载体进行混合，使有机载体预先溶解，形成有机载体溶液；

步骤2、将预先分散在乙醇中的多巴胺和pH调节剂加入到有机载体溶液中，pH值调节在7～8之间，搅拌均匀，制得电极浆料封端预处理液。

如图2所示，本发明提供一种电极浆料封端预处理液的使用方法，预处理液是和电极浆料配合使用，在电极浆料使用前、尤其在元器件元件外电极封端前；包括：

步骤1、浸涂或印刷预处理液：将电极浆料封端预处理液预先浸涂或印刷在的元器件上待封端外电极的位置处；其中，

预处理浸泡高度以盖住元件棱角弧度为宜，一般大于弧度0.05mm；

步骤2、烘干：对浸涂或印刷有处理液的元器件进行烘干处理，形成微纳米级的亲水多巴胺膜层；其中，

烘干处理包括：先在40～60℃的温度下预定型烘干0.5～2min，优选为在50℃的温度下预定型烘干1min；而后在低于200℃的温度下烘干0.5～2h，优选为在低于200℃的温度下烘干1h。

步骤3、在多巴胺膜层的表面涂覆电极浆料，制得外电极。

实施例1

本发明提供一种电极浆料封端预处理液，包括：

多巴胺5.0wt.％、乙醇和松油醇的混合溶液61.9wt.％、乳酸及乳酸盐(pH调节剂)0.1％和乙基纤维素33.0wt.％；

预处理液制备方法包括：先将51.9wt.％的乙醇和松油醇的混合液，比例为1:5，与33.0wt.％的乙基纤维素进行混合，75℃温度条件下加热，机械搅拌溶解4h，使树脂预先溶解；再向已溶解的有机载体溶液中加入10wt.％乙醇、5.0wt.％的多巴胺及0.1％的pH调节剂乳酸及乳酸盐的混合液(pH控制在7～8)，1000rpm的转速下，机械搅拌1h，得到混合均匀粘度在45.0Pa.s范围内的预处理液。

预处理液使用方法包括：一种元器件芯片需在两端涂覆电极浆料，预处理液使用方法如图3所示；在两端预先涂覆一层预处理液，电极宽度盖住棱边，小于所设计的外电极宽度；等该预处理膜层固化后，再在其表面如图4涂覆所需电极层。

实施例2

本发明提供一种电极浆料封端预处理液，包括：

多巴胺10.0wt.％、70.0wt.％的松油醇和丁基卡必醇的混合液、乙醇10.0wt.％、乳酸及乳酸盐(pH调节剂)1.0％和丙烯酸树脂9.0wt.％；

预处理液制备方法包括：先将70.0wt.％的松油醇和丁基卡必醇的混合液与9.0wt.％的丙烯酸树脂进行混合，75℃温度条件下加热，机械搅拌溶解4h，使树脂预先溶解；再向已溶解的有机载体溶液中加入一定10wt.％乙醇、10.0wt.％的多巴胺及1.0％的pH调节剂乳酸及乳酸盐的混合液(pH控制在7～8)，1000rpm的转速下，机械搅拌1h，得到混合均匀粘度在12.0Pa.s范围内的预处理液。

预处理液使用方法包括：一种元器件芯片需在腰部两侧涂覆电极浆料，预处理液使用方法如图5所示，在腰部两侧预先涂覆一层预处理液，电极宽度盖住棱边，小于所设计的外电极宽度；等该预处理膜层固化后，再在其表面如图6涂覆所需电极层。

实施例3

本发明提供一种电极浆料封端预处理液，包括：

多巴胺8.0wt.％、71.3wt.％的乙醇、松油醇和丁基卡必醇的混合液、乳酸及乳酸盐(pH调节剂)0.7％、羟乙基纤维素和乙基纤维素20.0wt.％；

预处理液制备方法包括：先将61.3wt.％的乙醇与20.0wt.％的羟乙基纤维素和乙基纤维素(比例1:4)进行混合，75℃温度条件下加热，机械搅拌溶解4h，使树脂预先溶解，再向已溶解的有机载体溶液中加入一定10wt.％乙醇、8.0wt.％的多巴胺及0.7％的pH调节剂乳酸及乳酸盐的混合液(pH控制在7～8)，1000rpm的转速下，机械搅拌1h，得到混合均匀粘度在23.0Pa.s范围内的预处理液。

预处理液使用方法包括：一种元器件芯片需在两端及腰部两侧涂覆电极浆料，预处理液使用方法如图7所示，在两端及腰部两侧预先涂覆一层预处理液，电极宽度盖住棱边，小于所设计的外电极宽度；等该预处理膜层固化后，再在其表面如图8涂覆所需电极层。

对比试验：

图9a为直接涂覆电极浆料形成外电极的产品照片，图中“圆圈”处出现了露瓷缺陷；

图9b为以实施例1所示的方法制得的外电极的产品照片，其未出现露瓷问题。

图10a为直接涂覆电极浆料形成外电极的截面图，图中“圆圈”处出现内部孔洞缺陷；

图10b为以实施例1所示的方法制得的外电极的截面图，其未出现内部孔洞缺陷。

综上，本发明在元器件芯片上浸涂或印刷电极浆料以制备外电极之前，预先使用该预处理液对芯片产品进行预处理，可在元器件基体表面形成一层微纳米级的亲水多巴胺膜层，再在其表面涂覆电极浆料，将增加电极浆料与基材(尤其棱角处)的附着性，减少由于工装制具造成产品电极刮蹭后露瓷缺陷的产生；同时，该亲水多巴胺膜层降低了基材的表面张力，增加了浆料与基材初次接触时的润湿性，进而避免电极层内部孔洞缺陷的产生。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电极浆料封端预处理液，其特征在于，包括：

多巴胺5.0～10.0wt.％、有机溶剂56.0～85.9wt.％、pH调节剂0.1～1.0％和有机载体9.0～33.0wt.％。

2.如权利要求1所述的电极浆料封端预处理液，其特征在于，所述有机溶剂包括乙醇、松油醇、丁基卡必醇中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的电极浆料封端预处理液，其特征在于，所述pH调节剂为乳酸和乳酸盐。

4.如权利要求1所述的电极浆料封端预处理液，其特征在于，所述有机载体包括乙基纤维素、羟乙基纤维素、丙烯酸树脂中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的电极浆料封端预处理液，其特征在于，所述电极浆料封端预处理液的粘度为15.0～50.0Pa.s，pH值控制在7～8之间。

6.一种如权利要求1～5中任一项所述的电极浆料封端预处理液的制备方法，其特征在于，包括：

将所述有机溶剂与有机载体进行混合，使所述有机载体预先溶解，形成有机载体溶液；

将预先分散在乙醇中的多巴胺和pH调节剂加入到所述有机载体溶液中，搅拌均匀，制得所述电极浆料封端预处理液。

7.一种如权利要求1～5中任一项所述的电极浆料封端预处理液的使用方法，其特征在于，包括：

浸涂或印刷预处理液：将所述电极浆料封端预处理液预先浸涂或印刷在的元器件上待封端外电极的位置处；

烘干：对浸涂或印刷有处理液的元器件进行烘干处理，形成多巴胺膜层。

8.如权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述预处理液的浸泡高度盖住元器件棱角弧度，且大于弧度0.05mm。

9.如权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述烘干处理包括：

先在50℃的温度下预定型烘干0.5～2min，而后在低于200℃的温度下烘干0.5～2h。

10.如权利要求7所述的使用方法，其特征在于，还包括：

在所述多巴胺膜层的表面涂覆电极浆料，制得外电极。

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