本發(fā)明涉及電子材料領域，具體的涉及一種基于不銹鋼基材的厚膜電路稀土電極漿料。

背景技術：
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在電加熱領域中，新型的加熱元件要求體積要小、功率要大、熱惰性要小、表面熱負荷要大、耗電低、熱效率要高、熱啟動快、功率穩(wěn)定、溫度場均勻、工藝性好、本體自控溫、運行安全可靠，壽命長，適應范圍廣。電極漿料是電子元器件封裝、電極和互聯(lián)的關鍵材料,主要包括燒滲型電極漿料和固化型導電膠兩大類。電極漿料根據(jù)其中的填料不同，可以分為碳漿(石墨導體)，金屬漿料(金粉，銀粉，銅粉，銀銅合金)，以及改性的陶瓷漿料。根據(jù)固化條件分類，可以分為熱固化，紫外固化等。傳統(tǒng)的燒滲型電極漿料含有大量的鉛，非常不利于環(huán)境保護，目前所用的導電膠中也常含一些有害物質，并且成本較高。因此研究出一種導電性能好、附著力強、可焊性好、抗焊溶性好、印刷特性、燒結特性、環(huán)保性能優(yōu)良且與不銹鋼基材相匹配、與介質漿料、電阻漿料濕潤性、相容性優(yōu)良的厚膜電路稀土電極漿料，來滿足市場需求。

技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種基于不銹鋼基材的厚膜電路稀土電極漿料，其導電性能好、附著力強、印刷特性、燒結特性、環(huán)保性能優(yōu)良，且與不銹鋼基板、介質漿料、電阻漿料濕潤性、相容性優(yōu)良。

一種基于不銹鋼基材的厚膜電路稀土電極漿料，以質量百分比計，由以下組分組成：

復合功能相 65％-79％，

無機粘接相 1％-10％，

有機載體 20％-30％；

所述復合功能相，以質量百分比計，由以下組分組成：

納米球狀銀粉 75％-90％，

鈀粉 5％-10％，

稀土氧化物 5％-15％；

所述無機粘結相為無鉛微晶玻璃粉，以質量百分比計，由以下組分組成：

SiO₂ 20-40％，CaO 15-20％，

B₂O₃ 25-30％，Al₂O₃ 7.5-10％，

Bi₂O₃ 7.5-10％，晶核劑 5-10％；

所述有機載體，以質量百分比計，包括以下組分：

作為上述技術方案的優(yōu)選，納米球狀銀粉的粒徑值為10-50nm，鈀粉的粒徑值為10-50nm，稀土氧化物的粒徑值為1μm-3μm。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述稀土氧化物為CeO₂、Sm₂O₃、Gd₂O₃、Nd₂O₃、Dy₂O₃、Eu₂O₃中的一種或者至少兩種所組成的混合物。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述晶核劑為TiO₂、ZrO₂、MoO₃、Fe₂O₃、CaF₂、P₂O₅、ZnO中的一種或者至少兩種所組成的混合物。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述無鉛微晶玻璃粉的粒徑值為1μm-3μm，熔點為550～650℃，平均線膨脹系數(shù)為3～9×10^-6/℃。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述有機溶劑為松油醇、松節(jié)油、十六醇、丁基卡必醇、二乙二醇單甲醚、二乙二醇二丁醚、丁基卡必醇醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、檸檬酸三丁酯、磷酸三丁酯、1，4-丁內酯、混合二元酸酯、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亞砜中的一種或者至少兩種所組成的混合物。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述高分子樹脂為乙基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、硝基纖維素、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、酚醛環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇縮甲乙醛、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或者至少兩種所組成的混合物。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述分散劑為檸檬酸三胺、聚甲基丙烯酸胺、1,4-二羥基磺酸胺中的一種或者至少兩種所組成的混合物；所述消泡劑為有機硅氧烷、聚醚、聚乙二醇、乙烯-丙烯酸共聚物、聚甘油脂肪酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有機硅中的一種或者至少兩種所組成的混合物；所述觸變劑為十六醇、span-85、聚酰胺蠟、氫化蓖麻油、觸變性醇酸樹脂、有機膨潤土或氣相二氧化硅中的一種或者至少兩種所組成的混合物。

一種基于不銹鋼基材的厚膜電路稀土電極漿料的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備復合功能相：

將納米球狀銀粉、鈀粉、稀土氧化物混合均勻以制備復合功能相；

(2)制備無機粘接相：

將SiO₂、CaO、B₂O₃、A1₂O₃、Bi₂O₃、晶核劑于三維混料機中混合均勻，混合均勻后再于熔爐中熔煉得到玻璃熔液，而后將玻璃熔液進行水淬并得到玻璃，最后以蒸鎦水為介質對玻璃球磨4-6小時，即得到粒徑值為1μm-3μm的無鉛微晶玻璃粉；

(3)制備有機載體：

將有機溶劑，高分子樹脂，分散劑，消泡劑、觸變劑于80℃水浴中溶解以得到有機載體，并通過調整高分子樹脂的含量，以使有機載體的粘度控制在200mPa·s-300mPa·s范圍內；

(4)制備電極漿料：

將復合功能相、無機粘接相、有機載體于容器中攪拌分散，而后再進行三輥軋制，以獲得粘度范圍為100Pa·s±20Pa·s的電極漿料。

作為上述技術方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述熔煉的溫度為1100-1500℃，所述熔煉時間為3-6小時。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)選用SiO₂、CaO、B₂O₃、A1₂O₃、Bi₂O₃、晶核劑來制備無鉛微晶玻璃粉體系，避免了鉛在研發(fā)、使用及廢棄后對環(huán)境、人體造成的傷害，可以解決大功率電阻或電熱元件制造行業(yè)急需解決的問題，符合歐盟RoHS指令(2002/95/EC)要求；

(2)本發(fā)明在電極漿料的功能相中添加適量的稀土氧化物，可以有效改變功能相的燒結性能、微觀結構、致密度、相組成以及物理和機械性能，使得電極漿料的相容性、濕潤性、熱性能、電性能、工藝性、適應性有顯著改進提高，可以在調節(jié)電極漿料燒結溫度的同時，有效調節(jié)電極層的方阻范圍和電阻溫度系數(shù)。

(3)基于不銹鋼基材的厚膜電路稀土電極漿料的印刷特性及燒成特性優(yōu)良，方阻重燒變化率小于5％，且該電極漿料與基于不銹鋼基板厚膜電路用介質漿料、電阻漿料具有好的潤濕性、兼容性等優(yōu)點。

(4)本發(fā)明制備的電極漿料導電性能好、附著力強、可焊性好、抗焊溶性好，且其制備方法簡單，工藝條件溫和，對設備要求低，經(jīng)濟環(huán)保。

具體實施方式：

為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實施例對本發(fā)明進一步說明，實施例只用于解釋本發(fā)明，不會對本發(fā)明構成任何的限定。

實施例1

一種基于不銹鋼基材的厚膜電路稀土電極漿料，以質量百分比計，由以下組分組成：

復合功能相 65％，

無機粘接相 5％，

有機載體 30％，

所述不銹鋼基材為不銹鋼板；

所述復合功能相，以質量百分比計，由以下組分組成：

納米球狀銀粉 90％，

鈀粉 5％，

CeO₂ 5％；

所述無機粘結相為無鉛微晶玻璃粉，以質量百分比計，由以下組分組成：

SiO₂ 25％，CaO 20％，

B₂O₃ 30％，Al₂O₃ 10％，

Bi₂O₃ 10％，TiO₂ 5.0％；

所述有機載體，以質量百分比計，包括以下組分：

其制備方法包括以下步驟：

(1)制備復合功能相：

將納米球狀銀粉、鈀粉、CeO₂混合均勻以制備復合功能相；

(2)制備無機粘接相：

將SiO₂、CaO、B₂O₃、A1₂O₃、Bi₂O₃、TiO₂于三維混料機中混合均勻，混合均勻后再于熔爐中在溫度為1400℃下熔煉5小時得到玻璃熔液，而后將玻璃熔液進行水淬并得到玻璃，最后以蒸鎦水為介質對玻璃球磨6小時，即得到粒徑值為1μm-3μm的無鉛微晶玻璃粉；

(3)制備有機載體：

將N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯醇縮丁醛、檸檬酸三胺、聚醚改性有機硅、聚酰胺蠟于80℃水浴中溶解以得到有機載體，并通過調整高分子樹脂的含量，以使有機載體的粘度控制在200mPa·s-300mPa·s范圍內；

(4)制備電極漿料：

將復合功能相、無機粘接相、有機載體于容器中攪拌分散，而后再進行三輥軋制，以獲得粘度范圍為100Pa·s±20Pa·s的電極漿料。

實施例2

一種基于不銹鋼基材的厚膜電路稀土電極漿料，以質量百分比計，由以下組分組成：

復合功能相 70％，

無機粘接相 5％，

有機載體 25％；

所述不銹鋼基材為不銹鋼管；

所述復合功能相，以質量百分比計，由以下組分組成：

納米球狀銀粉 85％，

鈀粉 10％，

Sm₂O₃ 5％；

所述無機粘結相為無鉛微晶玻璃粉，以質量百分比計，由以下組分組成：

SiO₂ 40％，CaO 15％，

B₂O₃ 25％，Al₂O₃ 7.5％，

Bi₂O₃ 7.5％，ZrO₂ 5.0％；

所述有機載體，以質量百分比計，包括以下組分：

其制備方法包括以下步驟：

(1)制備復合功能相：

將納米球狀銀粉、鈀粉、Sm₂O₃混合均勻以制備復合功能相；

(2)制備無機粘接相：

將SiO₂、CaO、B₂O₃、A1₂O₃、Bi₂O₃、ZrO₂于三維混料機中混合均勻，混合均勻后再于熔爐中在1400℃下熔煉5小時得到玻璃熔液，而后將玻璃熔液進行水淬并得到玻璃，最后以蒸鎦水為介質對玻璃球磨6小時，即得到粒徑值為1μm-3μm的無鉛微晶玻璃粉；

(3)制備有機載體：

將將N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯醇縮甲乙醛、聚甲基丙烯酸胺、聚甘油脂肪酸酯、氫化蓖麻油于80℃水浴中溶解以得到有機載體，并通過調整高分子樹脂的含量，以使有機載體的粘度控制在200mPa·s-300mPa·s范圍內；

(4)制備電極漿料：

將復合功能相、無機粘接相、有機載體于容器中攪拌分散，而后再進行三輥軋制，以獲得粘度范圍為100Pa·s±20Pa·s的電極漿料。

實施例3

一種基于不銹鋼基材的厚膜電路稀土電極漿料，以質量百分比計，由以下組分組成：

復合功能相 79％，

無機粘接相 1％，

有機載體 20％，

所述基材為不銹鋼板；

所述復合功能相，以質量百分比計，由以下組分組成：

納米球狀銀粉 80％，

鈀粉 10％，

Gd₂O₃ 10％；

所述無機粘結相為無鉛微晶玻璃粉，以質量百分比計，由以下組分組成：

SiO₂ 35％，CaO 20％，

B₂O₃ 25％，Al₂O₃ 7.5％，

Bi₂O₃ 7.5％，MoO₃ 5％；

所述有機載體，以質量百分比計，包括以下組分：

其制備方法包括以下步驟：

(1)制備復合功能相：

將納米球狀銀粉、鈀粉、Gd₂O₃混合均勻以制備復合功能相；

(2)制備無機粘接相：

將SiO₂、CaO、B₂O₃、A1₂O₃、Bi₂O₃、MoO₃于三維混料機中混合均勻，混合均勻后再于熔爐中在1400℃下熔煉5小時得到玻璃熔液，而后將玻璃熔液進行水淬并得到玻璃，最后以蒸鎦水為介質對玻璃球磨6小時，即得到粒徑值為1μm-3μm的無鉛微晶玻璃粉；

(3)制備有機載體：

將N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有機硅、聚酰胺蠟于80℃水浴中溶解以得到有機載體，并通過調整高分子樹脂的含量，以使有機載體的粘度控制在200mPa·s-300mPa·s范圍內；

(4)制備電極漿料：

將復合功能相、無機粘接相、有機載體于容器中攪拌分散，而后再進行三輥軋制，以獲得粘度范圍為100Pa·s±20Pa·s的電極漿料。

實施例4

一種基于不銹鋼基材的厚膜電路稀土電極漿料，以質量百分比計，由以下組分組成：

復合功能相 75％，

無機粘接相 5％，

有機載體 20％，

所述不銹鋼基材為不銹鋼管；

所述復合功能相，以質量百分比計，由以下組分組成：

納米球狀銀粉 90％，

鈀粉 5％，

Nd₂O₃ 5％；

所述無機粘結相為無鉛微晶玻璃粉，以質量百分比計，由以下組分組成：

SiO₂ 35％，CaO 20％，

B₂O₃ 25％，Al₂O₃ 7.5％，

Bi₂O₃ 7.5％，F(xiàn)e₂O₃ 5％；

所述有機載體，以質量百分比計，包括以下組分：

其制備方法包括以下步驟：

(1)制備復合功能相：

將納米球狀銀粉、鈀粉、Nd₂O₃混合均勻以制備復合功能相；

(2)制備無機粘接相：

將SiO₂、CaO、B₂O₃、A1₂O₃、Bi₂O₃、Fe₂O₃于三維混料機中混合均勻，混合均勻后再于熔爐中在1400℃下熔煉5小時得到玻璃熔液，而后將玻璃熔液進行水淬并得到玻璃，最后以蒸鎦水為介質對玻璃球磨6小時，即得到粒徑值為1μm-3μm的無鉛微晶玻璃粉；

(3)制備有機載體：

將松油醇、乙基纖維素、聚甲基丙烯酸胺、聚甘油脂肪酸酯、氫化蓖麻油于80℃水浴中溶解以得到有機載體，并通過調整高分子樹脂的含量，以使有機載體的粘度控制在200mPa·s-300mPa·s范圍內；

(4)制備電極漿料：

將復合功能相、無機粘接相、有機載體于容器中攪拌分散，而后再進行三輥軋制，以獲得粘度范圍為100Pa·s±20Pa·s的電極漿料。

實施例5

一種基于不銹鋼基材的厚膜電路稀土電極漿料，以質量百分比計，由以下組分組成：

復合功能相 70％，

無機粘接相 2.5％，

有機載體 27.5％，

所述基材為不銹鋼板；

所述復合功能相，以質量百分比計，由以下組分組成：

納米球狀銀粉 85％，

鈀粉 10％，

Dy₂O₃ 5％；

所述無機粘結相為無鉛微晶玻璃粉，以質量百分比計，由以下組分組成：

SiO₂ 35％，CaO 20％，

B₂O₃ 25％，Al₂O₃ 7.5％，

Bi₂O₃ 7.5％，ZnO 5％；

所述有機載體，以質量百分比計，包括以下組分：

其制備方法包括以下步驟：

(1)制備復合功能相：

將納米球狀銀粉、鈀粉、Dy₂O₃混合均勻以制備復合功能相；

(2)制備無機粘接相：

將SiO₂、CaO、B₂O₃、A1₂O₃、Bi₂O₃、ZnO于三維混料機中混合均勻，混合均勻后再于熔爐中在1400℃下熔煉5小時得到玻璃熔液，而后將玻璃熔液進行水淬并得到玻璃，最后以蒸鎦水為介質對玻璃球磨6小時，即得到粒徑值為1μm-3μm的無鉛微晶玻璃粉；

(3)制備有機載體：

將N-甲基吡咯烷酮、酚醛樹脂、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有機硅、聚酰胺蠟于80℃水浴中溶解以得到有機載體，并通過調整高分子樹脂的含量，以使有機載體的粘度控制在200mPa·s-300mPa·s范圍內；

(4)制備電極漿料：

將復合功能相、無機粘接相、有機載體于容器中攪拌分散，而后再進行三輥軋制，以獲得粘度范圍為100Pa·s±20Pa·s的電極漿料。

實施例6

一種基于不銹鋼基材的厚膜電路稀土電極漿料，以質量百分比計，由以下組分組成：

復合功能相 75％，

無機粘接相 5％，

有機載體 20％，

所述不銹鋼基材為不銹鋼管；

所述復合功能相，以質量百分比計，由以下組分組成：

納米球狀銀粉 75％，

鈀粉 5％，

Eu₂O₃ 20％；

所述無機粘結相為無鉛微晶玻璃粉，以質量百分比計，由以下組分組成：

SiO₂ 40％，CaO 20％，

B₂O₃ 20％，Al₂O₃ 7.5％，

Bi₂O₃ 7.5％，CaF₂ 5％；

所述有機載體，以質量百分比計，包括以下組分：

其制備方法包括以下步驟：

(1)制備復合功能相：

將納米球狀銀粉、鈀粉、Eu₂O₃混合均勻以制備復合功能相；

(2)制備無機粘接相：

將SiO₂、CaO、B₂O₃、A1₂O₃、Bi₂O₃、CaF₂于三維混料機中混合均勻，混合均勻后再于熔爐中在1400℃下熔煉5小時得到玻璃熔液，而后將玻璃熔液進行水淬并得到玻璃，最后以蒸鎦水為介質對玻璃球磨6小時，即得到粒徑值為1μm-3μm的無鉛微晶玻璃粉；

(3)制備有機載體：

將N-甲基吡咯烷酮、聚氨酯樹脂、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有機硅、氫化蓖麻油于80℃水浴中溶解以得到有機載體，并通過調整高分子樹脂的含量，以使有機載體的粘度控制在200mPa·s-300mPa·s范圍內；

(4)制備電極漿料：

將復合功能相、無機粘接相、有機載體于容器中攪拌分散，而后再進行三輥軋制，以獲得粘度范圍為100Pa·s±20Pa·s的電極漿料。

實施例7

一種基于不銹鋼基材的厚膜電路稀土電極漿料，以質量百分比計，由以下組分組成：

復合功能相 70％，

無機粘接相 10％，

有機載體 20％；

所述復合功能相，以質量百分比計，由以下組分組成：

納米球狀銀粉 85％，

鈀粉 7.5％，

Eu₂O₃ 7.5％；

所述無機粘結相為無鉛微晶玻璃粉，以質量百分比計，由以下組分組成：

SiO₂ 40％，CaO 20％，

B₂O₃ 20％，Al₂O₃ 7.5％，

Bi₂O₃ 7.5％，P₂O₅ 5％；

所述有機載體，以質量百分比計，包括以下組分：

其制備方法包括以下步驟：

(1)制備復合功能相：

將納米球狀銀粉、鈀粉、Eu₂O₃混合均勻以制備復合功能相；

(2)制備無機粘接相：

將SiO₂、CaO、B₂O₃、A1₂O₃、Bi₂O₃、P₂O₅于三維混料機中混合均勻，混合均勻后再于熔爐中在1400℃下熔煉5小時得到玻璃熔液，而后將玻璃熔液進行水淬并得到玻璃，最后以蒸鎦水為介質對玻璃球磨6小時，即得到粒徑值為1μm-3μm的無鉛微晶玻璃粉；

(3)制備有機載體：

將N-甲基吡咯烷酮、環(huán)氧樹脂、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有機硅、聚酰胺蠟于80℃水浴中溶解以得到有機載體，并通過調整高分子樹脂的含量，以使有機載體的粘度控制在200mPa·s-300mPa·s范圍內；

(4)制備電極漿料：

將復合功能相、無機粘接相、有機載體于容器中攪拌分散，而后再進行三輥軋制，以獲得粘度范圍為100Pa·s±20Pa·s的電極漿料。

實施例8

一種基于不銹鋼基材的厚膜電路稀土電極漿料，以質量百分比計，由以下組分組成：

復合功能相 73％，

無機粘接相 5％，

有機載體 22％，

所述不銹鋼基材為不銹鋼管；

所述復合功能相，以質量百分比計，由以下組分組成：

納米球狀銀粉 88％，

鈀粉 6％，

Eu₂O₃ 6％；

所述無機粘結相為無鉛微晶玻璃粉，以質量百分比計，由以下組分組成：

SiO₂ 30％，CaO 20％，

B₂O₃ 25％，Al₂O₃ 10％，

Bi₂O₃ 10％，ZnO 5％；

所述有機載體，以質量百分比計，包括以下組分：

其制備方法包括以下步驟：

(1)制備復合功能相：

將納米球狀銀粉、鈀粉、Eu₂O₃混合均勻以制備復合功能相；

(2)制備無機粘接相：

將SiO₂、CaO、B₂O₃、A1₂O₃、Bi₂O₃、ZnO于三維混料機中混合均勻，混合均勻后再于熔爐中在1400℃下熔煉5小時得到玻璃熔液，而后將玻璃熔液進行水淬并得到玻璃，最后以蒸鎦水為介質對玻璃球磨6小時，即得到粒徑值為1μm-3μm的無鉛微晶玻璃粉；

(3)制備有機載體：

將N，N-二甲基甲酰胺、丙烯酸樹脂、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有機硅、氫化蓖麻油于80℃水浴中溶解以得到有機載體，并通過調整高分子樹脂的含量，以使有機載體的粘度控制在200mPa·s-300mPa·s范圍內；

(4)制備電極漿料：

將復合功能相、無機粘接相、有機載體于容器中攪拌分散，而后再進行三輥軋制，以獲得粘度范圍為100Pa·s±20Pa·s的電極漿料。

本發(fā)明實施例制得的電極漿料的性能參數(shù)如表1所示。

表1

以上內容僅為本發(fā)明的較佳實施例，對于本領域的普通技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。