專利名稱：一種微筆直寫漿料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種微筆直寫技術中使用的漿料。
背景技術：
微筆直寫技術是一種厚膜印刷系統，其通過氣壓將漿料印刷于待印物表面，形成預先設定的圖案，然后經燒結形成電子器件，常見的電路、電阻、電感等線路都可以通過微筆直寫形成。更重要的是，微筆技術具有絲網印刷、噴涂和轉印等不具備的一些優勢，比如直寫技術可以輕松形成三維的圖案、具有更高的精度等。CN96192849描述了一種包含在無水稀釋劑中的顏料分散體的噴墨打印機油墨，這種油墨在壓力的作用下通過非常細小的打印機噴嘴，粘度一般稀釋劑控制在較低的范圍內，稀釋劑是包含大部分脂族烴和少量極性組分的單相液體，極性組分只包含油醇或者油醇與至少一種其它的極性液體如醚或酯相結合。該專利中所配制的油墨具有很好的存儲穩定性，可以用來打印很長時間不會有阻塞，并且可以給出清晰的印記。CN102382518A涉及一種低粘度陶瓷噴墨油墨及其制備方法，陶瓷噴墨油墨包括有以下按重量百分比計的組分油墨稀釋劑35 60%，陶瓷色料30 55%，油墨助劑O. 5 4%，樹脂O. 5 10% ;本發明的陶瓷噴墨油墨具有低粘度低表面張力，適用于高精度的噴墨打印噴頭，其在使用過程中對噴墨打印機的噴頭無腐蝕性，能明顯增加噴頭使用壽命；陶瓷噴墨油墨的制備方法，先采用球磨機進行初研磨，再經砂磨機進行精研磨，從而大大節約了生產成本，是一種高效的陶瓷噴墨油墨的制備方法。上述專利所述的油墨粘度往往在幾到數十m Pa*S的范圍，粘度偏小，不適用于微筆直寫技術，另外常用的絲網印刷技術漿料的粘度范圍落在80_300Pa*S (Brookfield,IOrpm, 25°C)，粘度又偏大，也不適用于微筆直寫技術。所以微筆直寫所適用的漿料面臨亟待開發的情況。
發明內容
由于微筆直寫技術是最近才出現的一個較新的技術，市場上難以購買到合適該技 術的漿料，因此本發明要解決的技術問題是找到適合微筆直寫技術使用的合適粘度的漿料，并確定最佳的漿料配方。這種漿料可以采用微筆直寫的方式施用于載體上，進而通過高溫燒結形成產品。載體可以是各種金屬氧化物、金屬、玻璃、金屬-陶瓷物、玻璃-陶瓷物等耐高溫材料。本發明解決所述技術問題的技術方案如下
一種微筆直寫漿料，按質量份數計，由10(Γ300份的無機粉體、100份的溶劑、5 15份的粘結劑及I. 4 11份的助劑組成。所述微筆直寫漿料的粘度范圍為500mPa*S 40000mPa*S。經發明人反復試驗研究，在此粘度范圍內的漿料才能適于微筆直寫技術使用。如粘度低于此范圍，漿料流動性太大，圖案變形嚴重，并且漿料干燥后出現斷裂；如粘度高于此范圍，漿料流動性太差，難以制備出精細圖案，并且圖案表面凹凸不平，內部產生氣孔。具體的粘度需根據材料和客戶需求進行調整。漿料的粘度范圍進一步的優選為5000mPad5000mPa*S。該粘度范圍內的漿料流
動性非常適合微筆直寫工藝，涂寫在承印物上的圖案精度高，厚度均勻性良好，圖案表面光滑平整，內部無氣孔，不會出現斷裂、龜裂、拉絲、氣泡等缺陷。所述無機粉體選自金屬氧化物、碳酸鹽、金屬材料中的至少一種。金屬氧化物可選擇 MgO、SiO2、Cr2O3、MnOx、Mo03、Al203、Zr02、Cu0、Zn0、Sr0 等等；碳酸鹽可選擇 NaC03、CaC03、MgCO3等等；金屬材料可選擇Cu、Ni、Al、Au、Ag、Pt、W、Pd等等。所述無機粉體粒徑范圍為lnnT2Mm。所述粘結劑選自美國伊士曼醋酸丁酯纖維素(CAB) :CAB381-0. 5、CAB381-20、CAB551-0. 2、CAB381-2 ；日本Kuraray公司的Mowital系列聚乙烯醇縮丁醒(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)中的至少一種。所述溶劑選自下列物質中的至少一種水；醇類，如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、
己醇、庚醇、辛醇、松油醇；醚醇類，如乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、乙二醇單丁醚、3-甲氧基丁醇、二乙二醇乙醚；苯類，苯、甲苯、二甲苯；酮類，通式為CnH2nO (n ^ 3);環酮CnH2n_20 (n=5、6、7、8);酯類，如丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸甲酯、乙酸丁酯、己二酸二甲酯等
坐寸ο所述助劑為O. 2^3份的分散劑、O. Γ1份的消泡劑、O. Γ4份的流平劑、f 3份的粘性調節劑中的至少一種。所述分散劑選自下列物質中的至少一種德國BYK公司多元胺酰胺和酸性聚酯鹽ANTI-TERRA-U, ANTI-TERRA-U 80、ANTI-TERRA-U 100 ;多元胺酰胺和酯鹽 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鹽BYK-W 966 ;多元羧酸聚合物羥基銨鹽DISPERBYK ;丙烯酸酯共聚物銨鹽溶液BYK-154 ;共聚物烷基銨鹽BYK-9076 ;羥基官能羧酸酯DISPERBYK-108 ;烷基醇氨基酰胺DISPERBYK-109 ;含酸性基團的共聚物DISPERBYK-110、DISPERBYK-102、DISPERBYK-111 ;含酸性基團的共聚物的烷羥基銨鹽DISPERBYK-180、DISPERBYK-106 ;聚合物的醇銨鹽DISPERBYK-187、DISPERBYK-181 ;酸性聚合物的烷基銨鹽DISPERBYK-140 ；共聚物的磷酸酯鹽DI SPERBYK-142、DISPERBYK-145 ;含顏料親和基團的嵌段共聚物 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 的磷酸酯類 PH0SPH0LAN PS-236 和 Witco 公司的 PS-21A ;魚油；三油酸甘油酯；脂肪胺類；醇胺類。所述消泡劑選自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 中的至少一種。所述流平劑選自BYK-333，BYK-306，BYK-358N，BYK-310，BYK-354，BYK-356 中的至少一種。所述粘性調節劑選自氣相二氧化硅、聚酰胺蠟、有機膨潤土、氫化蓖麻油、金屬皂；羥乙基纖維素等纖維素衍生物、聚丙烯酸鹽等水溶性樹脂中的至少一種。在該漿料的各種組分中，無機粉體和粘結劑是最主要的組分，無機粉體是高溫燒結后的剩余物，也是器件的功能性物，粘結劑是漿料的高分子有機成份。在涂寫過程中，粘結劑攜帶著無機粉體，從漿料容器中輾轉至承印物上形成漿料膜，固著、干燥并粘附在承印物上。漿料膜的干燥性、機械強度等性能和粘結料的性能有關。本發明微筆直寫漿料的制備方法為首先將無機粉體加入分散劑添加到溶劑中，采用行星球磨機球磨f8hr，然后添加粘結劑、消泡劑、流平劑、粘性調節劑繼續球磨4-24 小時，球磨后獲得均一穩定的衆料。漿料球磨結束后立即測試其粘度，粘度測試條件25 ° C，10 rpm, BrookfieldRVT粘度計。本專利漿料粘度范圍為500mPad0000mPa*S，結束后用微筆直寫系統施漿料于基材表面，微筆直寫系統由美國Micropen公司提供。施漿料后放入高溫燒結爐中燒結成產品。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果
本發明針對現有技術中微筆直寫適用的漿料方面的空白，開發出一款適用于微筆直寫技術的漿料，該漿料通過將無機粉體和粘結劑合理搭配，并添加各種助劑，溶于溶劑中，從而得到了粘度范圍為500mPa*S 40000mPa*S，適用于微筆直寫技術的漿料。
具體實施例方式為了便于本領域技術人員理解，下面將結合實施例對本發明做進一步的描述。實施例I適用于微筆直寫技術的Pt/ Al2O3電阻漿料
該漿料配比如下溶劑松油醇質量為100g，無機粉體的量為Ptl00g、Al203200g，分散劑DISPERBYK-115 為 O. 2g，粘結劑 PVA 量為 IOg,消泡劑 BYK-051 量為 O. lg，流平劑 BYK-333的量為O. lg，粘性調節劑氣相二氧化硅的量為2g。測得其粘度為20000mPa · S。該漿料的制備方法為首先將無機粉體加分散劑添加到溶劑中，采用行星球磨機球磨8hr，然后添加粘結劑、消泡劑、流平劑、粘性調節劑繼續球磨24小時，球磨后獲得均一穩定的漿料。漿料球磨結束后立即測試其粘度，粘度測試條件25 ° C，10 rpm, BrookfieldRVT粘度計。測得其粘度為20000mPa · S。結束后用微筆直寫系統施衆料于基材表面，微筆直寫系統由美國Micropen公司提供。漿料制備完成后，在Al2O3生坯上用微筆直寫系統施漿料直寫“W”形的Pt/ Al2O3電阻，將另一層Al2O3生坯置于其上，施加一定的溫度和壓力使其疊合一起。然后將疊合物放到燒結爐中1400°C燒結3小時，結束后形成加熱電極。實施例2適用于微筆直寫技術的Pt/ ZrO2內電極漿料
在氧化鋯生坯內直寫內電極——在狹小的空間內形成圖案，絲印無法完成。氧化鋯生坯的制備方法為按重量百分比計，ZrO2 70%、SiO2 8%、石蠟10%和12%的超分子量聚乙烯在高速混料中混合均勻，通過注塑機注塑獲得氧化鋯管生坯。
在此生坯內直寫內電極，內電極漿料的組成為乙二醇丁醚質量為100g，無機粉體的量Pt為100g、ZrO2為40g，分散劑三油酸甘油酯為O. 4g，粘結劑PVB量為5g，消泡劑BYK-051量為O. lg，流平劑BYK-333的量為O. lg，粘性調節劑聚酰胺蠟的量為lg。測得其粘度為 IOOOOmPa · S。
印刷完畢將待燒物置于燒結爐中1300°C燒結2小時，結束后形成內電極。實施例3 NaCO3漿料
本實施例NaCO3漿料的組成為溶劑水100g，無機粉末NaCO3IOOg,粘結劑PVA5g，分散劑 ANTI-TERRA-U 100 0. 2g，消泡劑 BYK-023 lg。該漿料的粘度為500mPa*S，適用于微筆直寫技術。實施例4 Pd電極漿料
本實施例Pd電極漿料的組成為溶劑乙二醇乙醚100g，無機粉末Pd 300g，粘結劑PVAC 10g，分散劑聚合物的醇銨鹽DISPERBYK-187 I. 5g，粘性調節劑有機膨潤土 2g。該漿料的粘度為40000mPa*S，適用于微筆直寫技術。
權利要求
1.一種微筆直寫漿料，其特征在于按質量份數計，由10(Γ300份的無機粉體、100份的溶劑、5 15份的粘結劑及I. ril份的助劑組成。
2.根據權利要求I所述的微筆直寫漿料，其特征在于微筆直寫漿料的粘度范圍為.500mPa*S"40000mPa*So
3.根據權利要求2所述的微筆直寫漿料，其特征在于微筆直寫漿料的粘度范圍優選為 5000mPa*S 15000mPa*S。
4.根據權利要求I或2或3所述的微筆直寫漿料，其特征在于所述無機粉體選自金屬氧化物、碳酸鹽、金屬材料中的至少一種。
5.根據權利要求4所述的微筆直寫漿料，其特征在于所述無機粉體粒徑范圍為.1ηπΓ2μιη0
6.根據權利要求I或2或3所述的微筆直寫漿料，其特征在于所述粘結劑選自美國伊士曼醋酸丁酯纖維素；日本Kuraray公司的Mowital系列聚乙烯醇縮丁醛；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種。
7.根據權利要求I或2或3所述的微筆直寫漿料，其特征在于所述溶劑選自下列物質中的至少一種水、醇類、醚醇類、苯類、酮類、環酮類、酯類。
8.根據權利要求I或2或3所述的微筆直寫漿料，其特征在于所述助劑為O.2^3份的分散劑、O. Γ1份的消泡劑、O. Γ4份的流平劑、f 3份的粘性調節劑中的至少一種。
9.根據權利要求8所述的微筆直寫漿料，其特征在于所述流平劑選自BYK-333，BYK-306, BYK-358N, BYK-310，BYK-354，BYK-356 中的至少一種。
10.根據權利要求9所述的微筆直寫漿料，其特征在于所述粘性調節劑選自氣相二氧化硅、聚酰胺蠟、有機膨潤土、氫化蓖麻油、金屬皂；纖維素衍生物、水溶性樹脂中的至少一種。
全文摘要
本發明涉及一種微筆直寫技術中使用的漿料。該漿料按質量份數計，由100~300份的無機粉體、100份的溶劑、5~15份的粘結劑及1.4~11份的助劑組成。所述助劑為0.2~3份的分散劑、0.1~1份的消泡劑、0.1~4份的流平劑、1~3份的粘性調節劑中的至少一種。本發明通過將無機粉體和粘結劑合理搭配，并添加各種助劑，溶于溶劑中，從而得到了粘度范圍為500mPa S~40000mPa S，適用于微筆直寫技術的漿料。
文檔編號H01B1/02GK102723119SQ20121019535
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月14日 優先權日2012年6月14日
發明者王田軍, 胡延超, 陳彬 申請人:惠州市富濟電子材料有限公司