改性丙烯酸樹脂型電子漿料有機載體的合成與性能研究畢業(yè)論文

1、本本 科科 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文 題題 目目 改性丙烯酸樹脂型 電子漿料有機載體的合成與性能研究 作作 者者： 學科專業(yè)學科專業(yè)： 高分子材料與工程 指導教師指導教師： 完成日期完成日期： 2010 年 5 月 15 日 大學畢業(yè)設計（論文）立題卡 課題名稱改性丙烯酸樹脂型電子漿料有機載體的合成與性能研究出題人 課題表述 （簡述課 題的背景、 目的、意 義、主要 內(nèi)容、完 成課題的 條件、成 果形式等） 電子漿料是集化工、電子、冶金等多學科為一體的功能材料,已廣泛應用于電容 器、電位器、厚膜混合集成電路、敏感元件等電子行業(yè)的各個領域。有機載體是電子 漿料首要關鍵材料,它決定了電子漿料的涂復性

2、能(如絲網(wǎng)印刷等),同時對漿料的其它性 能也產(chǎn)生重大影響。 本課題將通過控制各組分含量及實驗條件制得改性丙烯酸樹脂，并且通過控制載 體各組分比例及溫度等條件以此為基礎制得改性丙烯酸樹脂型電子漿料有機載體，確 定其合成工藝條件，并通過控制單一變量的方法對影響制品性能的各因素進行研究， 最終得出結論并以論文表現(xiàn)出來。 課題來源科研課題類別畢業(yè)論文 該課題對 學生的要 求 高分子材料專業(yè)本科生，掌握一定的化學以及高分子專業(yè)的基礎理論知識，具備 一定的動手能力。 教研室意 見 教研室主任簽名： _ _年_月_日 學院意見 同意立題（） 不同意立題（） 教學院長簽名：_ _年_月_日 注：1、此表一式三

3、份，學院、教研室、學生檔案各一份。 2、課題來源是指：1.科研，2.社會生產(chǎn)實際，3. 其他。 3、課題類別是指：1.畢業(yè)論文，2.畢業(yè)設計。 4、教研室意見：在組織專業(yè)指導委員會審核后，就該課題的工作量大小，難易程度及 是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標和要求等內(nèi)容提出具體的意見和建議。 5、學院可根據(jù)專業(yè)特點，可對該表格進行適當?shù)男薷摹?畢業(yè)論文任務書畢業(yè)論文任務書 題目：改性丙烯酸樹脂型電子漿料有機載體的合成與性能研 究 學 生 姓 名 學 院 化學化工 專 業(yè) 高分子材料與工程 班 級 高 062 學 號 起 訖 日 期 2009 年 11 月2010 年 5 月 指導教師 職稱 發(fā)任務書日期 20

4、09 年 11 月 26 日 課題的內(nèi)容和要求（研究內(nèi)容、研究目標和解決的關鍵問題） 研究內(nèi)容: 合成改性丙烯酸樹脂型電子漿料有機載體 研究目標: 了解改性丙烯酸樹脂型電子漿料有機載體的合成條件及性能 解決的關鍵問題: 改性丙烯酸樹脂的合成 課題的研究方法和技術路線 研究方法: 按照實驗預定方案，將原料、引發(fā)劑加入進行反應，得到改性丙 烯酸樹脂，再以此為基制得電子漿料有機載體，再用各種儀器和方法對此產(chǎn)品的 性能進行分析。 技術路線: （1）儀器烘干 搭合成改性丙烯酸樹脂裝置 加料開始 實驗 嚴格控制反應條件及反應時間 冷卻 （2）儀器烘干 搭合成有機載體裝置 加粘合劑和增塑劑 水 浴鍋加熱至完

5、全溶解 添加其他組分 加熱攪拌均勻 冷卻 測試 基礎條件 1.高分子提供實驗儀器和藥品 2.高分子教研室提供電腦供查閱文獻(中文 20 篇，英文 5 篇) 參考文獻 1何娟,常俊標,等.中國膠粘劑, 1999,8(2):1012. 2李同泉.電子元件與材料,1997, 16(2):4749. 3李言榮,惲正中.電子材料導論m.北京:清華大學出版社,2001. 4譚富彬,譚浩巍.電子元器件的發(fā)展及其對電子漿料的需求j. 貴金屬,2006,03(27):65. 5鄒新禧，超強吸水劑，北京：化學工業(yè)出版社，2002,12 本課題必須完成的任務 1 合成得到改性丙烯酸型樹脂乳液 2 合成得到有機載體

6、3 對有機載體進行檢測 成果形式 論文進度計劃 起訖日期工作內(nèi)容備 注 10.12.1510.12.30 寫開題報告:文獻綜述與調研報告（闡述課 題研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，本課題研究的意 義和價值、參考文獻） 10.01.0110.01.15查閱文獻尋找最佳反應條件 10.03.0110.03.15合成改性丙烯酸樹脂乳液 03.1603.20合成改性聚丙烯酸樹脂型電子漿料有機載體 10.03.2110.04.15檢測產(chǎn)品 10.04.1610.05.10撰寫論文 10.05.20論文完成 10.05.28論文答辯 教研室審核意見 教研室主任簽名： _ _年_月_日 學院意見 教學院長簽名： _

7、_年_月_日 注：此表為參考表格，學院可根據(jù)專業(yè)特點，對該表格進行適當?shù)男薷摹?xx 大學本科生畢業(yè)論文開題報告 學生姓名學 號專業(yè) 高分子材料與 工程 課題名稱改性丙烯酸樹脂型電子漿料有機載體的合成與性能研究 國內(nèi)文獻 20 篇開題日期2009 年 12 月 15 日 閱讀文獻 情 況 國外文獻 5 篇開題地點南通大學文峰校區(qū) 一 文獻綜述與調研報告：（闡述課題研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，本課題研究的意義和 價值、參考文獻） 電子漿料產(chǎn)品是集材料、冶金、化工、電子技術于一體的電子功能材料,是混合 集成電路、敏感元件、表面組裝技術、電阻網(wǎng)絡顯示器,以及各種電子分立元件等的 基礎材料。經(jīng)過絲網(wǎng)印刷、流

8、平、烘干、燒結等工藝,電子漿料可以在陶瓷等基片上 固化形成導電膜,可制成厚膜集成電路、電阻器、電阻網(wǎng)絡、電容器、多層陶瓷電容 器(mlcc)、導體油墨、太陽能電池電極、led 冷光源、有機發(fā)光顯示器(oled)、印刷 及高分辨率導電體、薄膜開關/柔性電路、導電膠、敏感元器件及其它電子元器件。 電子漿料以高質量、高效益、技術先進、適用廣等特點在信息、電子領域占有重要地 位,廣泛應用于航空、航天、電子計算機、測量與控制系統(tǒng)、通信設備、醫(yī)用設備、 汽車工業(yè)、傳感器、高溫集成電路、民用電子產(chǎn)品等諸多領域。電子漿料有多種分類 方法,按用途可分為導體漿料、電阻漿料、介質漿料、磁性漿料;按主要材料與性能可

9、分為貴金屬漿料、賤金屬漿料;按熱處理條件可分為高溫(1000)、中溫 (1000300)及低溫(300100)燒結漿料,低溫漿料又可稱為導電膠。 1電子漿料的組成及制備 電子漿料主要由導電相(功能相)、粘結相(玻璃相)和有機載體三部分組成。 1.1導電相(功能相) 導電相(功能相)通常以球形、片狀或纖維狀分散于基體中,構成導電通路。導電相決 定了漿料的電性能,并影響著固化膜的物理和機械性能。電子漿料用的導電相有碳、 金屬、金屬氧化物三大類。碳類材料中石墨的導電性與產(chǎn)地有關,并且很難粉碎和分 散,給應用帶來很大困難;炭黑的導電性雖然很好,但加工困難;tio2、pdo 等金屬氧化 物導電性較差,難

10、以制作高質量的電極。常用的金屬導電相多為電阻率較低的 au、ag、cu、ni 等金屬粉末,性能最好的是 au 粉末,但價格昂貴;ag 粉末的價格相對 較低,但在電場作用下 ag 會產(chǎn)生電遷移 現(xiàn)象,使導電性降低,影響使用壽命;cu、ni 粉末價格較便宜,在電場下不會產(chǎn)生遷移, 但當溫度升高時,會發(fā)生氧化,導致電阻率增大,因此只能在低溫下使用。為降低顆粒 之間的接觸電阻,改善導電性能,某些低熔點合金應用在低溫漿料中。在電子漿料的固 化過程中,隨溫度的升高,低熔點合金可在金屬顆粒之間形成連接通道,達到降低電阻 的目的。 1.2粘結相(玻璃相) 粘結相通常由玻璃、氧化物晶體或二者的混合物組合而成,其

11、主要作用是使固化 膜層與基體牢固結合起來,粘結相的選擇對成膜的機械性能和電性能有一定的影響,粘 結相有玻璃型、無玻璃型、混合物型三類。玻璃指的是某些金屬或非金屬氧化物,其 主要作用是在厚膜元件的燒結過程中連接、拉緊、固定導電相相粒子3,并使整個膜 層與基片牢固地粘結在一起。根據(jù)在玻璃中的主要作用,氧化物大致可分為三類:第一 類為構成玻璃基本骨架的氧化物,如 sio2、b2o3 等,它們能單獨形成機械性能和電性 能優(yōu)良的玻璃;第二類是調節(jié)玻璃的物理、化學性能的氧化物,如 al2o3、pbo、bao、zno,它們可改善玻璃的膨脹系數(shù)、機械強度、熱和化學穩(wěn)定性等; 第三類用于改進玻璃性能的氧化物,如

12、 pbo、bao、b2o3、caf2,它們能降低玻璃的熔 化溫度,同時還保證了玻璃的電性能和化學性能。無玻璃粘結相主要是通過氧化物與 基片起化學反應形成而結合,這種粘結相一般為銅的氧化物,常用的是 cuo 或 cu2o,有 時加入一些 cd,形成 cu-cd 鋁酸鹽,使反應溫度降低。混合物粘結相就是將上述兩種 玻璃型與無玻璃型相混合,發(fā)揮其各自的優(yōu)點。 1.3有機載體 有機載體是溶解于有機溶劑的聚合物溶液,它是功能相和粘結相微粒的運載體,起 著控制漿料的流變特性,調節(jié)漿料的粘稠度,使固體形態(tài)的導電相、粘結相和其他作用 的固體微?；旌衔锓稚⒊删哂辛黧w特性的漿料,以便于轉印到基板上,形成所需圖形。

13、 有機載體主要由有機溶劑和增稠劑組成,為了改善其流動性,可加入表面活性劑;為了 控制燒成時容易出現(xiàn)的二次流動現(xiàn)象,應加入流延性控制劑;為了提高漿料的觸變性, 要加入觸變劑、膠凝劑等;為了減少介質漿料在印刷后產(chǎn)生的氣孔,保證絕緣性能,還 需要加入消泡劑。 有機溶劑主要有松油醇、萜品醇(分子量:1543)、丁基卡必醇、丁酸丁基卡必 醇、異丙醇或甲苯等,含量要求為 91%95%。增稠劑也稱有機粘結劑,其作用是提高漿 料的粘度,覆蓋固體微粒以阻止微粒的凝聚、結塊和沉淀,并賦予漿料合適的流變特性, 在漿料印刷、干燥后,使固體微粒粘結在一起,具有一定的強度。常用的增稠劑有乙基 纖維素、硝基纖維素、丙烯酸樹

14、脂、丁醛樹脂、聚異乙烯、聚己烯乙醇、聚 -甲基 苯乙烯、聚己烯醋酸酯和苯乙烯等,以調節(jié)有機溶劑的粘度。在有機溶劑中還可以加 入硅酸甲脂、硅酸四乙脂或苯甲基硅油等作為消泡劑。另外,加入聚甲基丙烯酸脂或 鄰苯二酸二 丁脂可以改善介質漿料的成型和流平性。 1.4電子漿料的制備方法 將金屬粉末、玻璃粉末、有機載體分別準備完畢后,就可對其進行混合與分散。 為了使金屬粉末和玻璃與有機載體組成均勻而細膩的漿料,混合粉料必須先與載體混 合,然后進行研磨,使其均勻地分散在載體中。漿料要反復地研磨,直至獲得符合要求 的分散體。 改性后的乳液在性能上都得到了很大的提高，但同時也存在一些不足之處。 例如，有些改性方法

15、提高了聚 丙烯酸樹脂溶 液的某一方面的性能，但同時也可能 降低了其它方面的性能，使其使用受到很大的限制 ;有一些改性過后由于成本太 高，難以為市場所接受。如何充分發(fā)揮上述一些改性方法的優(yōu)點，同時盡可能克 服其缺點，綜合考慮所開發(fā)產(chǎn)品的性能、應用條件、生產(chǎn)成本，是目前進一步研 究和開發(fā)改性 丙烯酸溶液膠粘劑的關鍵之所在。此外，不能期望一種改性產(chǎn)品能 適應于聚丙烯酸溶液膠粘劑所有的應用領域，可以從具體的某一應用領域著手， 選擇適當?shù)母男苑椒ê褪侄危顾_發(fā)出來的產(chǎn)品能在該領域具有高的應用價值。 參考文獻 l何娟,常俊標,等.中國膠粘劑, 1999,8(2):1012. 2李同泉.電子元件與材料,1

16、997, 16(2):4749. 3李言榮,惲正中.電子材料導論m.北京:清華大學出版社,2001. 4譚富彬,譚浩巍.電子元器件的發(fā)展及其對電子漿料的需求j.貴金屬,2006,03(27):65. 5鄒新禧，超強吸水劑，北京：化學工業(yè)出版社，2002,12 6朱相榮非晶態(tài)ni-p化學鍍的發(fā)展及應用前景表面技術，1990；20(1)：34-39 7孟淑媛,吳海斌,吳松平,等.超細 ag 粉的制備及其導電性研究j.電子元件與材料,2004,23(7): 3537. 8 高瑞昶，李憑力，顆粒單分散聚丙烯酰胺凝膠微球的制備，化工學報，2000,51(4):527530 9柳明珠，曹麗音，丙烯酸與海藻

17、酸鈉共聚制備耐鹽性高吸水樹脂，應用化學，2002,19（5）： 455458 l0程時遠，陳艷軍，王康麗.含氟丙烯酸酯三元共聚物乳液的研究j.高分子學報,2002,10(5): 560-565 l1ameduri b,bongiovanni r al.new fluorinated acrylic monomersfor the surface modification of uv- curable systemsj.:parta:polymer chemistry,1999,37:77-87. l2 morris j e. forward:electrically conductive ad

18、hesivesj.ieee trans compon, packg manuf technol part b, 1995, 18(2):282. l3schoch k f. conductive adhesives for electronics packagingj.ieee electrical insulation magazine,2003, 19(2):46.14.benrashidr;nelsongl:linnjh;ct.al523 一 537. l4stephen m dershem, santee, calif, u.s. patent 4,968, 738,1990. 二 本

19、課題的基本內(nèi)容，預計解決的難題 研究探索改性丙烯酸樹脂的聚合方法及聚合條件，設計有機載體的合成方法（包 括組分、配比和條件） ，并制定出聚合方案。將丙烯酸,一定量甲基丙烯酸丁脂溶于松 油醇中，加入三口燒瓶內(nèi), 水浴加熱使之反應一段時間，停止加熱，冷卻，即得到一 定量的聚甲基丙烯酸丁脂的松油醇溶液備用。然后將增塑劑和制得的改性丙烯酸樹脂 粘合劑以一定比例混和并在水浴鍋中加熱，待完全溶解后，將預先溶解好的松油醇、 正丁醇、檸檬酸三丁脂等各組分以設計好的配比加入，加熱攪拌均勻即得有機載體。 本課題研究的內(nèi)容主要包括： （1）探索出改性丙烯酸樹脂的最佳聚合方法及聚合條件 丙烯酸脂聚合方法主要有溶液聚合

20、、乳液聚合、本體聚合、懸浮聚合幾種。采用 何種聚合取決于聚合產(chǎn)物的何種用途，本課題擬采用溶液聚合方法制取改性丙烯酸樹 脂。通過圖書館、網(wǎng)絡等途徑查閱文獻，制定出實驗的溫度范圍及反應時間。 （2）研究有機載體的配方 有機載體由溶劑、增稠劑、流動性控制劑、表面活性劑等成分組成，每種成分可 以是一種或數(shù)種材料組成。有機載體必須是化學惰性物質，且能能形成懸浮體，具有 適度的流變性和適度的揮發(fā)性、粘結性能好且無固定沸點。通過對多種溶劑、增稠劑、 流動性控制劑、表面活性劑等的性能進行對比分析后，確定各功能成分的種類及組分 含量。 （3）有機載體性能的測試 試驗完成后，對制得的有機載體的揮發(fā)性能、成膜形態(tài)等

21、進行研究 預計解決的難題： （1）為得到較高轉化率，改性丙烯酸樹脂聚合溫度及時間的控制 （2）測試有機載體性能時，測試點的選擇及控制 三 課題的研究方法、技術路線 研究方法: 按照實驗預定方案，將原料、引發(fā)劑加入進行反應，得到改性丙烯酸 樹脂，再以此為基制得電子漿料有機載體，再用各種儀器和方法對此產(chǎn)品的性能進行 分析。 技術路線: （1）儀器烘干 搭合成改性丙烯酸樹脂裝置 加料開始實驗 嚴格控制反應條件及反應時間 冷卻 （2）儀器烘干 搭合成有機載體裝置 加粘合劑和增塑劑 水浴 鍋加熱至完全溶解 添加其他組分 加熱攪拌均勻 冷卻 測試 四 研究工作條件和基礎 本課題將主要依靠校高分子實驗室儀器

22、來進行制備和測試，以自主合成的改性丙 烯酸樹脂溶液為原料合成改性丙烯酸樹脂型電子漿料有機載體，并采用高分子實驗室 儀器對制品的各項性能進行檢測。 五 進度計劃 起訖日期工作內(nèi)容 12.1512.31 寫開題報告:文獻綜述與調研報告（闡述課題研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢， 本課題研究的意義和價值、參考文獻） 01.0101.15查閱文獻尋找最佳反應條件 03.0103.15合成改性丙烯酸樹脂乳液 03.1603.20合成改性丙烯酸樹脂酯型電子漿料有機載體 03.2104.15產(chǎn)品性能檢測 04.1605.10撰寫論文 05.20論文完成 05.28論文答辯 文獻調研完成日 期 09.12.15論文實驗完

23、成日期10.05.10論文階段完成 日期 撰寫論文完成日 期 10.05.20評議答辯完成日期10.05.28 指 導 教 師 評 語 導師簽名： 年 月 日 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 學院 意見 通過開題（） 開題不通過（） 教學院長簽名： 年 月 日 注：1、學院可根據(jù)專業(yè)特點，可對該表格進行適當?shù)男薷摹?。 2010 年 5 月 畢 業(yè) 論 文 題目：改性丙烯酸樹脂型電子漿料有機載體的合 成與性能研究 姓 名： 學科專業(yè)：高分子材料與工程 摘要摘要 本文利用丙烯酸脂作為單體，松油醇和異丙醇作為溶劑，采用溶液聚合的 方法制成改性丙烯酸樹脂聚合液。并以改性丙烯酸樹脂作

24、為成膜劑，卵磷脂為 表面活性劑，聚乙烯蠟為觸變劑，以及其他多種溶劑混合作為電子漿料有機載 體。研究表明本實驗有機載體聚合液用量取20-30之間，成膜助劑用量應高于 3%，觸變劑的用量應控制在0.4以上，所制得的有機載體性能最佳。 關鍵詞：關鍵詞：丙烯酸樹脂；電子漿料；有機載體；溶液聚合 abstractabstract in this paper acrylic resin polymer solution was prepared by crylic resin, terpineol alcohol and isopropyl alcohol as solvent in the method

25、 of solution polymerization. the organic carrier was mixed by acrylic resin lecithin polyethylene wax and mang other solvents presence. it can be known from the experiment that in order to get the qualified electronic paste polymer liquid dosage should be taken between 20-30 , coalescent dosage shou

26、ld be higher than 3%,and the amount of thixotropic agent should be controlled in more than 0.4 as well. keywords: acrylic resin; electronic paste; organic carrier; solution 目錄目錄 摘要.i abstract .ii 第一章 前 言.1 1.1 電子漿料介紹.1 1.1.1 電子漿料的定義及應用.1 1.1.2 電子漿料的組成.1 1.1.3 目前電子漿料的發(fā)展狀況.3 12 有機載體介紹.3 1.2.1 有機載體的組成及

27、作用.3 第二章 實驗部分.7 2.1實驗藥品及儀器.7 2.1.1 實驗藥品.7 2.1.2 實驗儀器.7 2.2 實驗原理.8 2.3 實驗方案.8 2.3.1 改性丙烯酸樹脂的合成.8 2.3.2 改性聚丙烯酸樹脂型電子漿料有機載體配置方案.8 第三章 結果與討論.10 3.1 改性丙烯酸樹脂聚合液用量對粘結劑黏度的影響.10 3.2 改性丙烯酸樹脂酯聚合液用量對成膜形態(tài)的影響.10 3.3 成膜助劑用量對成膜形態(tài)的影響.11 3.4 各溶劑在 200時的揮發(fā)性.11 3.5 觸變劑用量對漿料過網(wǎng)性的影響.13 3.6 粘結劑 0-500的熱重分析.13 第四章 結論.15 參考文獻.1

28、6 致 謝.17 第一章第一章 前前 言言 1.11.1 電子漿料介紹電子漿料介紹 1.1.1 電子漿料的定義及應用 電子漿料產(chǎn)品是集材料、冶金、化工、電子技術于一體的電子功能材料, 是混合集成電路、敏感元件、表面組裝技術、電阻網(wǎng)絡顯示器,以及各種電子分 立元件等的基礎材料。經(jīng)過絲網(wǎng)印刷、流平、烘干、燒結等工藝,電子漿料可以 在陶瓷等基片上固化形成導電膜,可制成厚膜集成電路、電阻器、電阻網(wǎng)絡、電 容器、多層陶瓷電容器(mlcc)、導體油墨、太陽能電池電極、led 冷光源、 有機發(fā)光顯示器(oled)、印刷及高分辨率導電體、薄膜開關/柔性電路、導電 膠、敏感元器件及其它電子元器件。電子漿料以高質

29、量、高效益、技術先進、 適用廣等特點在信息、電子領域占有重要地位,廣泛應用于航空、航天、電子計 算機、測量與控制系統(tǒng)、通信設備、醫(yī)用設備、汽車工業(yè)、傳感器、高溫集成 電路、民用電子產(chǎn)品等諸多領域。電子漿料有多種分類方法,按用途可分為導體 漿料、電阻漿料、介質漿料、磁性漿料;按主要材料與性能可分為貴金屬漿料、 賤金屬漿料;按熱處理條件可分為高溫(1000)、中溫(1000300)及低溫 (300100)燒結漿料,低溫漿料又可稱為導電膠。 1.1.2 電子漿料的組成 電子漿料主要由導電相(功能相)、粘結相(玻璃相)和有機載體三部分組成。 導電相(功能相) 導電相(功能相)通常以球形、片狀或纖維狀分

30、散于基體中,構成導電通路。 導電相決定了漿料的電性能,并影響著固化膜的物理和機械性能。電子漿料用的 導電相有碳、金屬、金屬氧化物三大類。碳類材料中石墨的導電性與產(chǎn)地有關, 并且很難粉碎和分散,給應用帶來很大困難;炭黑的導電性雖然很好,但加工困難; tio2、pdo 等金屬氧化物導電性較差,難以制作高質量的電極。常用的金屬導電 相多為電阻率較低的 au、ag、cu、ni 等金屬粉末,性能最好的是 au 粉末,但價 格昂貴;ag 粉末的價格相對較低,但在電場作用下 ag 會產(chǎn)生電遷移現(xiàn)象,使導電 性降低,影響使用壽命;cu、ni 粉末價格較便宜,在電場下不會產(chǎn)生遷移,但當溫度 升高時,會發(fā)生氧化,

31、導致電阻率增大,因此只能在低溫下使用。為降低顆粒之間 的接觸電阻,改善導電性能,某些低熔點合金應用在低溫漿料中。在電子漿料的固 化過程中,隨溫度的升高,低熔點合金可在金屬顆粒之間形成連接通道,達到降低 電阻的目的。 粘結相(玻璃相) 粘結相通常由玻璃、氧化物晶體或二者的混合物組合而成,其主要作用是使 固化膜層與基體牢固結合起來,粘結相的選擇對成膜的機械性能和電性能有一定 的影響,粘結相有玻璃型、無玻璃型、混合物型三類。玻璃指的是某些金屬或非 金屬氧化物,其主要作用是在厚膜元件的燒結過程中連接、拉緊、固定導電相相 粒子3,并使整個膜層與基片牢固地粘結在一起。根據(jù)在玻璃中的主要作用,氧 化物大致可

32、分為三類:第一類為構成玻璃基本骨架的氧化物,如 sio2、b2o3 等, 它們能單獨形成機械性能和電性能優(yōu)良的玻璃;第二類是調節(jié)玻璃的物理、化學 性能的氧化物,如 al2o3、pbo、bao、zno,它們可改善玻璃的膨脹系數(shù)、機械 強度、熱和化學穩(wěn)定性等;第三類用于改進玻璃性能的氧化物,如 pbo、bao、b2o3、caf2,它們能降低玻璃的熔化溫度,同時還保證了玻璃的電 性能和化學性能。無玻璃粘結相主要是通過氧化物與基片起化學反應形成而結 合,這種粘結相一般為銅的氧化物,常用的是 cuo 或 cu2o,有時加入一些 cd,形成 cu-cd 鋁酸鹽,使反應溫度降低?；旌衔镎辰Y相就是將上述兩種玻

33、璃型與無玻璃 型相混合,發(fā)揮其各自的優(yōu)點。 有機載體是溶解于有機溶劑的聚合物溶液,它是功能相和粘結相微粒的運載 體,起著控制漿料的流變特性,調節(jié)漿料的粘稠度,使固體形態(tài)的導電相、粘結相 和其他作用的固體微?；旌衔锓稚⒊删哂辛黧w特性的漿料,以便于轉印到基板上, 形成所需圖形。有機載體主要由有機溶劑和增稠劑組成,為了改善其流動性,可加 入表面活性劑;為了控制燒成時容易出現(xiàn)的二次流動現(xiàn)象,應加入流延性控制劑; 為了提高漿料的觸變性,要加入觸變劑、膠凝劑等;為了減少介質漿料在印刷后產(chǎn) 生的氣孔,保證絕緣性能,還需要加入消泡劑。 有機溶劑主要有松油醇、萜品醇(分子量:1543)、丁基卡必醇、丁酸丁基卡必

34、 醇、異丙醇或甲苯等,含量要求為 91%95%。增稠劑也稱有機粘結劑,其作用是 提高漿料的粘度,覆蓋固體微粒以阻止微粒的凝聚、結塊和沉淀,并賦予漿料合適 的流變特性,在漿料印刷、干燥后,使固體微粒粘結在一起,具有一定的強度。常 用的增稠劑有乙基纖維素、硝基纖維素、丙烯酸樹脂、丁醛樹脂、聚異乙烯、 聚己烯乙醇、聚 -甲基苯乙烯、聚己烯醋酸酯和苯乙烯等,以調節(jié)有機溶劑的 粘度。在有機溶劑中還可以加入硅酸甲脂、硅酸四乙脂或苯甲基硅油等作為消 泡劑。另外,加入聚甲基丙烯酸脂或鄰苯二酸二丁脂可以改善介質漿料的成型和 流平性。 1.1.3 目前電子漿料的發(fā)展狀況 電子漿料是制造厚膜元件的基礎材料，是一種由

35、固體粉末和有機溶劑經(jīng) 過三輥軋制混合均勻的膏狀物（可聯(lián)想成牙膏、油漆等樣子）。 按用途不同，分為介質漿料、電阻漿料和導體漿料：按基片種類分為陶 瓷基片、聚合物基片、玻璃基片和金屬絕緣基片電子漿料等；按燒結溫度不 同，可分為高溫、中溫和低溫烘干電子漿料；按用途不同，可分為通用電子 漿料（制作一般性的厚膜電路）和專用電子漿料（不銹鋼基板電子漿料、熱 敏電阻漿料）；按導電相的價格分為貴金屬電子漿料（銀鈀、釕系和金漿等） 和賤金屬電子漿料（鉬錳漿料）。 電子漿料在國外應用比較成熟： 60 年代以來，美國先后有 esl、englehard、cermalley、ferro、emca、heraeus、ibm

36、、蕾切斯、通 用電氣等 20 多個公司開發(fā)，制造，銷售各類電子漿料。歐洲生產(chǎn)銷售漿料 及原材料的公司，著名的有德固薩、菲利浦等。 80 年代后，日本逐漸發(fā)展成世界上主要的漿料生產(chǎn)國，是唯一能與美國 抗衡的漿料大國。著名的漿料公司有住友金屬礦山、昭榮化學、田中貴金屬 所、村田制作所、太陽誘電、日立化學、東芝化學、福田金屬粉、三菱金屬、 nec、tdk 等5。 我國涉足電子漿料比較晚，主要在80 年代后期，以昆明貴金屬和 4310 廠為代表。 2001 年左右，我國電子漿料發(fā)展迅速，其中尤以國防科技 大學開發(fā)湖南利德生產(chǎn)的漿料表現(xiàn)突出。我國電子漿料的應用上主要以導體 漿料（銀漿、鋁銀漿）為主，其他

37、漿料應用上還不到位，這主要是我國追求 低成本的原因。當前，我國國內(nèi)對新的高性能的電子漿料的需求越來越大， 因此，在借鑒國際上電子漿料發(fā)展的經(jīng)驗，鎢漿料和鉬錳漿料等新的電子漿 料也已經(jīng)進入到國內(nèi)市場，并且國內(nèi)也有部分廠家能夠生產(chǎn)這兩種高性能的 電子漿料。 1 12 2 有機載體介紹有機載體介紹 1.2.1 有機載體的組成及作用 有機載體由溶劑(揮發(fā)成分)、增稠劑(非揮發(fā)成分又叫凝聚劑)、流動性控 制劑、表面活性劑等組成，每種成分可以是一種或數(shù)種材料組成。 (一)溶劑 溶劑用量占載體重量的 80以上，是比較粘稠的有機液體，能夠提 供極性基團，其特點是能溶解纖維素之類的增稠劑。溶劑的沸點應高，常溫下

38、 不易揮發(fā)。一般采用松油醇、醋酸丁基卡必醇、乙二醇乙醚醋酸酯、檸檬酸三 丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯、卵磷脂、熏衣草油、大茴香油等。 (二)增稠劑 增稠劑的作用是提高漿料的粘稠性和塑性。采用高分子量的有機聚合物作為 增稠劑，通常為網(wǎng)狀、鏈狀結構，有極性較強的基團，常溫下是固體粉粒狀或 凝聚狀液體，能溶解于某些溶劑，在一定溫度下溶劑揮發(fā)后能成堅膜。高溫下 (300以上)能夠熱分解逸出而無殘留灰分。常用增塑劑有乙基纖維素、硝化纖 維素、聚異乙烯、聚乙烯乙醇、聚甲基苯增稠劑大多屬于親水性高分子化合物， 按來源分為動物類、植物類、礦物類、合成類或半合成類。簡單分可分為天 然和合成兩大類。天然品大多數(shù)是從含多

39、糖類粘性物質的植物及海藻類制 取，如淀粉、 果膠、瓊脂、明膠、海藻脂、角叉膠、 糊精、黃耆膠、多糖 素衍生物等；合成品有甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚陰離子纖維素 等纖 維素衍生物、淀粉衍生物、干酪素、 聚丙烯酸鈉 、聚氧化乙烯、 聚乙烯吡 咯烷酮、聚乙烯醇、低分子聚乙烯蠟、聚丙烯酰胺等。 增稠劑分為：水性增稠劑、油性增稠劑、酸性增稠劑、堿性增稠劑。這 是根據(jù)用途來劃分的。 增稠劑種類很多，選擇時除要考慮產(chǎn)品的流動性、透明度、稠度、凝膠性 及懸浮顆粒能力外，還應注意選用用量少而增稠效果好，與主體成分相容性好 而不產(chǎn)生相分離，儲存市不引起霉變和離析的水溶性化合物。 我國允許使用的增稠劑有瓊脂、明膠

40、 、羧甲基纖維素鈉等 25 種。 增稠劑一般都采用物理吸水膨脹化學反應兩種原理起到增稠增粘的效果。 (三)流動性控制劑 漿料在燒結前膜層呈凝結狀態(tài)，燒結初期膜層中載體受熱軟化、熔融，易 產(chǎn)生二次流動，造成燒結后膜層出現(xiàn)裂縫，為此在漿料中加人流動性控制劑以 控制二次流動；即加入一些添加劑使載體在熔融前不斷升華而增加粘稠性，在 電子漿料中流性控制劑的應用并不廣泛，只有在要求比較高的細線厚膜導體漿 料中才應用。常用流性控制劑為糠酸、對苯二酸、硫酸銨等。 1硫酸銨 硫酸銨俗稱硫銨，純品是無色斜方晶體。分子式為(nh4)2s04，比重 1769(20/4)。在封閉管中，熔點 5132，在敞口管中，加熱至

41、 100時開 始分解成酸式硫酸銨(nh4hs04)。溶于水，不溶于醇。工業(yè)品是白色或帶徽黃 色的小晶粒，含氮量約為 2021o 在漿料中的用量一般為 5(重量)。 2糠酸 糠酸又稱 -呋喃羧酸，是無色晶體。熔點為 133134，沸點為 230232。微溶于冷水，溶于熱水、乙醇和乙醚，在漿料中的用量一般為 5(重量)。 3對苯二(甲)酸 對苯二酸為白色晶體，比重為 1510。約在 300升華。能溶于堿溶液， 稍溶于熱乙醇，微溶于水，不溶于乙醚、冰醋酸和氯仿?？捎糜谥圃旌铣蓸渲?合成纖維和增塑劑等，在漿料中的用量一般為 5% (重量)。 4硫酸銨 硫酸銨俗稱硫銨，純品是無色斜方晶體。分子式為(n

42、h4)2s04，比重 1769(20/4)。在封閉管中，熔點 5132，在敞口管中，加熱至 100時開 始分解成酸式硫酸銨(nh4hs04)。溶于水，不溶于醇。工業(yè)品是白色或帶徽黃 色的小晶粒，含氮量約為 2021o 在漿料中的用量一般為 5(重量)。 (四)表面活性劑 傳統(tǒng)觀念上認為，表面活性劑是一類即使在很低濃度時也能顯著降低表 （界）面張力的物質。隨著對表面活性劑研究的深入，目前一般認為只要在較 低濃度下能顯著改變表（界）面性質或與此相關、由此派生的性質的物質，都 可以劃歸表面活性劑范疇。 無論何種表面活性劑，其分子結構均由兩部分構成。分子的一端為非極親 油的疏水基，有時也稱為親油基；分

43、子的另一端為極性親水的親水基，有時也 稱為疏油基或形象地稱為親水頭。兩類結構與性能截然相反的分子碎片或基團 分處于同一分子的兩端并以化學鍵相連接，形成了一種不對稱的、極性的結構， 因而賦予了該類特殊分子既親水、又親油，便又不是整體親水或親油的特性。 表面活性劑的這種特有結構通常稱之為“雙親結構”，表面活性劑分子因而也常 被稱作“雙親分子”。 根據(jù)所需要的性質和具體應用場合不同，有時要求表面活性劑具有不同 的親水親油結構和相對密度。通過變換親水基或親油基種類、所占份額及在 分子結構中的位置，可以達到所需親水親油平衡的目的。經(jīng)過多年研究和生 產(chǎn)，已派生出許多表面活性劑種類，每一種類又包含眾多品種，

44、給識別和挑 選某個具體品種帶來困難。因此，必須對成千上萬種表面活性劑作一科學分 類，才有利于進一步研究和生產(chǎn)新品種，并為篩選、應用表面活性劑提供便 利。 表面活性劑用來降低載體與固體粉粒界面的表面張力，使有機載體能充分 潤濕固體粉粒的表面。一般表面活性劑為甲苯、乙醇、環(huán)己酮等材料。 第二章第二章 實驗部分實驗部分 2.12.1實驗藥品及儀器實驗藥品及儀器 2.1.1 實驗藥品 丙烯酸 市售 甲基丙烯酸丁脂 市售 松油醇（溶劑） 市售 正丁醇 市售 苯甲醇 市售 二甘醇單甲醚 市售 松油醇 市售 丁基卡必醇醋酸酯 市售 丙烯酸聚合液 市售 檸檬酸三丁酯 市售 十六醇 市售 （1-苯氧基-2-丙醇

45、） 市售 硅烷偶聯(lián)劑 kh570 市售 蒸餾水 市售 2.1.2 實驗儀器 旋轉粘度計 1 臺 型號：ndj-1，上海精科儀器廠 攪拌器 1 臺 型號：xsj-2 型，成都晨光科技實業(yè)公 司 電子天平 1 臺 上海天平廠 熱重分析儀 1 臺 型號：tg209f3 耐馳科學儀器商貿(mào)(上 海)有限公司 直三口瓶 500ml 1 個 玻璃支管 1 個 恒壓漏斗 100ml 1 個 冷凝管 1 個 電爐 1 臺 水浴鍋 1 個 分液漏斗 1 個 燒杯 若干個 溫度計 一只 2.22.2 實驗原理實驗原理 丙烯酸樹脂聚合方法主要有溶液聚合、乳液聚合、本體聚合、懸浮聚合幾 種。采用何種聚合取決于聚合產(chǎn)物的

46、何種用途，本論文重點介紹溶液聚合。 將增塑劑與本實驗制得溶劑混和并在水浴鍋中加熱，使增塑劑完全溶解， 然后將預先溶解好的表面活性劑、觸變劑、成膜劑和成膜助劑等加熱攪拌均勻 即得有機載體。 本次實驗利用丙烯酸樹脂作為單體，松油醇和異丙醇作為溶劑，采用溶液 聚合的方法制成改性丙烯酸樹脂聚合液。并以改性丙烯酸樹脂作為成膜劑，卵 磷脂為表面活性劑，聚乙烯蠟為觸變劑，以及其他多種溶劑存在的情況通過水 浴加熱方式合成有機載體粘結劑。 2.32.3 實驗方案實驗方案 2.3.1 改性丙烯酸樹脂的合成 在裝有攪拌器、冷凝器和溫度計的25oml三口燒瓶中加入90g甲基丙烯酸丁 脂, 然后將10g丙烯酸一定量的b

47、po 松油醇加入三口燒瓶內(nèi), 用水浴加熱至恒定 溫度，反應一段時間后，停止加熱，冷卻，即得到丙烯酸樹脂溶液。實驗步驟 如下： （1）按實驗要求搭建好聚合裝置； （2）取 90g 甲基丙烯酸丁酯，10g 丙烯酸加入三口燒瓶中 （3）分別量取約 100g 松油醇和 20g 異丙醇，將其混合均勻。 （4）將乳液升溫到 95（2）, 反應 3 小時, 合成固含量為 50的溶 液備用。 2.3.2 改性聚丙烯酸樹脂型電子漿料有機載體配置方案 各組分的比例如下表所示（以體積分數(shù)表示）： 表 2-1 合成有機載體各組分及其配比 組分體積分數(shù)沸點 正丁醇 2-4117.7 苯甲醇 2-4205 二甘醇單甲醚

48、4-6193 松油醇 50-60214-224 丁基卡必醇醋酸酯 6-8247 檸檬酸三丁酯 3-8343 十六醇 2-4- 改性丙烯酸樹脂聚合液 15-30- 4-8- 聚乙烯蠟 1.5-3- （1）確定各組分的比例后，按實驗要求搭建好裝置； （2）將增塑劑和制得的改性丙烯酸樹脂粘合劑以一定比例混和并在水浴鍋 中加熱； （3）待完全溶解后，將預先溶解好的各組分加入，加熱攪拌均勻即得有機 載體。 第三章第三章 結果與討論結果與討論 3.13.1 改性丙烯酸樹脂聚合液用量對粘結劑黏度的影響改性丙烯酸樹脂聚合液用量對粘結劑黏度的影響 控制改性丙烯酸樹脂聚合液的用量，分別得到聚合液用量為6、15、

49、20、25、30、35和40七組不同粘結劑，使用mdj-1型粘度計分別測量 其黏度，所得數(shù)據(jù)列表如下： 表3-1 不同聚合液用量下的粘結劑黏度 聚合液用量 6152025303540 黏度（mpa.s） 58090010001120120012801350 有機載體溶解于有機溶劑制得聚合物溶液,它是功能相和粘結相微粒的運 載體,起著控制漿料的流變特性,調節(jié)漿料的粘稠度,使固體形態(tài)的導電相、粘結 相和其他作用的固體微?；旌衔锓稚⒊删哂辛黧w特性的漿料,以便于轉印到基板 上,形成所需圖形。本次實驗利用丙烯酸樹脂作為單體，松油醇和異丙醇作為溶 劑，采用溶液聚合的方法制成改性丙烯酸樹脂聚合液。因此聚合液

50、用量越高其 黏度也就越高從上表可以看出，粘結劑的黏度隨改性丙烯酸樹脂聚合液用量的 增加而增大，但在聚合液用量超過20之后，黏度的隨聚合液用量增加而增大 的幅度減小，因此，本實驗聚合液用量取20-30之間。 3.23.2 改性丙烯酸樹脂酯聚合液用量對成膜形態(tài)的影響改性丙烯酸樹脂酯聚合液用量對成膜形態(tài)的影響 改性丙烯酸樹脂作為成膜劑，其用量對粘結劑成膜形態(tài)有很大的影響，本 課題組對聚合液用量為10、15、20、30、35和40條件下的粘結劑 成膜形態(tài)進行了研究，結果如下表所示： 表3-2 不同聚合液用量下的成膜形態(tài) 聚合液用量 101520303540 成膜形態(tài)掉粉良好良好良好有空洞燒結有空洞 通

51、過上表可以看出，在聚合液用量為15以下時，有掉粉現(xiàn)象出現(xiàn)，說明 成膜劑用量過低；而在成膜劑用量為35時，燒結有空洞，說明成膜劑用量過 高；而在聚合液用量在15-30之間時，成膜形態(tài)良好。 3.33.3 成膜助劑用量對成膜形態(tài)的影響成膜助劑用量對成膜形態(tài)的影響 本課題對用量為1、2、3、5、8和10條件下的粘結 劑成膜形態(tài)進行了研究，結果如下表所示： 表3-3 不同成膜助劑用量下的成膜形態(tài) 成膜助劑用量 1235810 成膜形態(tài)粗糙粗糙光滑光滑光滑光滑 從上表可以看出，1-苯氧基-2-丙醇的用量在2以下時，粘結劑成膜形態(tài) 粗糙，而在其用量為3以上時，粘結劑成膜形態(tài)光滑。 3.43.4 各溶劑在各

52、溶劑在 200200時的揮發(fā)性時的揮發(fā)性 依次取適量正丁醇、苯甲醇、二甘醇單甲醚、松油醇、丁基卡必醇醋酸酯 和檸檬酸三丁酯，以薄層5mm厚液放入200鼓氏烘箱，測其在 30s、60s、2min、5min和10min時的揮發(fā)量，統(tǒng)計結果如下表： 表3-4 各溶劑在200時的揮發(fā)量 時間 組分 30s60s2min5min10min 正丁醇 6785100100100 苯甲醇 446590100100 二甘醇單甲醚 6682100100100 松油醇 1325476573 丁基卡必醇醋酸酯 917243247 檸檬酸三丁酯 48132025 從上表各溶劑的揮發(fā)性可以看出，正丁醇，苯甲醇和二甘醇單甲

53、醚的揮發(fā) 性隨著時間的增加，在5min左右時都已全部揮發(fā)。而松油醇，丁基卡必醇醋酸 酯，檸檬酸三丁酯的揮發(fā)量比較少，當上述三種溶劑揮發(fā)完全時，它們一個都 沒有全部揮發(fā)。測定結果符合沸點高的難揮發(fā)，沸點低的易于揮發(fā)規(guī)律。一般 混合溶劑的揮發(fā)符合亨利定律，因此可以改變?nèi)軇┑谋壤齺碚{節(jié)有機載體的揮 發(fā)特性，使之在低溫不易揮發(fā)，而在干燥溫度下(一般150250)能迅速揮發(fā)。 若采用單一溶劑，其在漿料干燥過程中揮發(fā)性不能調節(jié)，或揮發(fā)量過大，漿料 的穩(wěn)定性下降；或揮發(fā)量過小，導致漿料的干燥時間過長，因此一般采用混合 溶劑的方法來調整有機載體的揮發(fā)特性。 各溶劑以一定配比混合后，分別在200,300,400

54、,500的溫度下保溫 4min，觀察揮發(fā)量, 各個溫度下的揮發(fā)量見下表： 表3-5 不同觸變劑用量下的粘結劑的過網(wǎng)性 t（） 200300400500 揮發(fā)量 7291100100 以溫度為橫坐標，揮發(fā)量為縱坐標作出溫度-揮發(fā)量曲線，如圖 圖3-1 溫度-揮發(fā)量曲線 由圖可看出只有溫度達到400附近時混合溶液的揮發(fā)量才能達到100 3.53.5 觸變劑用量對漿料過網(wǎng)性的影響觸變劑用量對漿料過網(wǎng)性的影響 分別控制粘結劑中硅烷偶聯(lián)劑kh570的量為0.1、0.2、0.4、0.6、 0.8和1.0，研究其過網(wǎng)性，得出如下結果： 表3-6 不同觸變劑用量下的粘結劑的過網(wǎng)性 觸變劑用量 0.10.20.40.60.81.0 過網(wǎng)性差差一般良好良好良好 由過網(wǎng)性好壞可以看出，隨著觸變劑用量的增加，漿料的過網(wǎng)性越好， 印刷性也更好，因此在配制有機粘結劑時，觸變劑的用量在0