一种低温共烧陶瓷材料流延用粘合剂及其制备方法与流程

1.本发明属于电子元器件领域，进一步来说涉及ltcc陶瓷材料领域，具体来说，涉及低温共烧陶瓷材料流延用粘合剂及其制备方法。


背景技术：

2.随着微电子技术、计算机、通讯技术等电子信息产业的高速发展，电子元器件的高集成、高速度、高密度、高可靠性和小型化要求越来越高。推动低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic，简称ltcc)材料及其技术的快速发展。多层低温共烧陶瓷成型技术中的流延成型工艺已成为电子陶瓷元件、高密度集成电路广泛应用的工艺技术路线。流延工艺中，通过在陶瓷粉体中加入粘合剂、溶剂等，经球磨、过滤后进行真空脱泡处理，获得具有一定黏度范围的流延浆料。浆料在一定压力下通过刮刀与涂有有机硅的pet膜带之间的缝隙而粘在膜带上，经过烘干后形成生坯带。众所周知，流延中成膜所用的粘合剂质量将直接影响成膜质量，从而直接影响电子元件的产品质量。在陶瓷的流延成型中广泛使用的粘结剂是聚乙烯醇缩丁醛，而该树脂的排胶温度大多在550℃左右，这个温度接近了很多玻璃的软化点，对于低温共烧陶瓷来说将会导致大量的碳残留在材料内部结构中，从而恶化性能。
3.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：解决现有陶瓷流延成型技术中粘结剂的排胶温度过高，接近于很多玻璃的软化点，造成大量的碳残留在材料内部结构中，严重影响低温共烧陶瓷性能的问题。
5.本发明提供的发明构思是，以丙烯酸树脂为基体，通过选用两种不同的丙烯酸树脂，加入二甲苯、乙醇、异丙醇三者的混合溶剂，再添加增塑剂控制树脂的可塑性、韧性以及硬度，以及使用分散剂等改性助剂，在50～85℃水浴温度下对丙烯酸树脂搅拌溶解，从而制成具有一定固含量及黏度的粘合剂。丙烯酸树脂体系粘合剂具有较低的排胶温度，在450℃左右能充分排胶。
6.为此，本发明提供一种低温共烧陶瓷材料流延用粘合剂。以质量份数计，所述粘合剂包括的组分如表1所示：
7.表1粘合剂组分表
8.[0009][0010]
所述溶剂包括二甲苯、乙醇、异丙醇三者的混合溶剂。
[0011]
所述增塑剂包括邻苯二甲酸酯类和癸二酸二丁酯中的至少一种。
[0012]
所述改性剂包括分散剂、消泡剂中的至少一种。
[0013]
所述一种低温共烧陶瓷材料流延用粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
[0014]
(1)称取一定质量的溶剂加入搅拌容器中，混合搅拌10分钟～15分钟，转速为200rpm～800rpm；
[0015]
(2)按配比添加增塑剂以及改性剂，继续混合搅拌10分钟～15分钟，转速为200rpm～800rpm；
[0016]
(3)控制温度在50℃～85℃之间，搅拌转速控制在500rpm～1400rpm，按配比徐徐加入甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯；
[0017]
(4)待甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯添加完毕，调整转速至1000rpm～1400rpm，将搅拌容器密封混合搅拌；
[0018]
(5)密封继续搅拌3小时～5小时后停止搅拌，待搅拌容器冷却下来即可获得ltcc电子陶瓷粉体流延用粘合剂。
[0019]
所述的一种低温共烧陶瓷材料流延用粘合剂(ltcc电子陶瓷粉体流延用粘合剂)，排胶温度低，适用性强，成膜质量好，能应用于不同ltcc陶瓷粉体及配方在不同膜片厚度下的流延生产，在450℃时粘合剂组分完全能够排尽，有助于提高低温共烧陶瓷的材料性能。
[0020]
本发明技术方案广泛应用于电子陶瓷元件、高密度集成电路等产品的ltcc多层低温共烧陶瓷成型技术领域。
附图说明
[0021]
图1为实施例1成膜质量的扫描电镜示意图。
[0022]
图2为实施例2成膜质量的扫描电镜示意图。
[0023]
图3为实施例3成膜质量的扫描电镜示意图。
具体实施方式
[0024]
本专利提供以下三个实施例，其配方见表2。
[0025]
表2粘合剂实施例配方表
[0026][0027]
实施例1：
[0028]
一种粘合剂，其组分如表2所示包括甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯20份、溶剂70份、增塑剂8份、改性剂2份。该实施例的制备方法如下：
[0029]
(1)称量50份无水乙醇、5份二甲苯和5份异丙醇的混合溶剂倒入搅拌罐中，混合搅拌15分钟，转速为600rpm；
[0030]
(2)称量4份邻苯二甲酸丁基苄酯和4份癸二酸二丁酯的混合溶剂倒入步骤一的搅拌罐中，继续混合搅拌10分钟，转速为800rpm；
[0031]
(3)控制温度在55℃，搅拌转速控制在800rpm，按配比徐徐加入甲基丙烯酸和丙烯酸甲酯；
[0032]
(4)待甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯添加完毕，调整转速至1100rpm，将搅拌容器密封混合搅拌；
[0033]
(5)密封继续搅拌3小时后停止搅拌，待搅拌容器冷却下来即可获得电子陶瓷粉体流延用粘合剂。
[0034]
实施例2：
[0035]
一种粘合剂，其组分如表2所示包括甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯25份、溶剂60份、增塑剂8份、改性剂2份。该实施例的制备方法如下：
[0036]
(1)称量27.857份二甲苯、27.857份无水乙醇、4.634份二甲苯和4.634份异丙醇的混合溶剂倒入搅拌罐中，混合搅拌15分钟，转速为600rpm；
[0037]
(2)称量4份邻苯二甲酸丁基苄酯和4份癸二酸二丁酯的混合溶剂倒入步骤一的搅拌罐中，继续混合搅拌10分钟，转速为800rpm；
[0038]
(3)控制温度在65℃，搅拌转速控制在800rpm，按配比徐徐加入甲基丙烯酸和丙烯酸甲酯；
[0039]
(4)待甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯添加完毕，调整转速至1150rpm，将搅拌容器密封混合搅拌；
[0040]
(5)密封继续搅拌4小时后停止搅拌，待搅拌容器冷却下来即可获得电子陶瓷粉体流延用粘合剂。
[0041]
实施例3：
[0042]
一种粘合剂，其组分如表2所示包括甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯30份、溶剂70份、增塑剂8份、改性剂2份。该实施例的制备方法如下：
[0043]
(1)称量25.714份二甲苯、25.714份无水乙醇、4.286份二甲苯和4.286份异丙醇的
混合溶剂倒入搅拌罐中，混合搅拌15分钟，转速为600rpm；
[0044]
(2)称量4份邻苯二甲酸丁基苄酯和4份癸二酸二丁酯的混合溶剂倒入步骤一的搅拌罐中，继续混合搅拌10分钟，转速为800rpm；
[0045]
(3)控制温度在75℃，搅拌转速控制在800rpm，按配比徐徐加入甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯；
[0046]
(4)待甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯添加完毕，调整转速至1200rpm，将搅拌容器密封混合搅拌；
[0047]
(5)密封继续搅拌5小时后停止搅拌，待搅拌容器冷却下来即可获得电子陶瓷粉体流延用粘合剂。
[0048]
本发明对实施例的粘合剂的溶解性、黏度进行测试，其测试方法如下：
[0049]
首先，将粘合剂倒入干净透明的500ml烧杯中进行目测观察，观察时间间隔为2天一次，总共观察15次。
[0050]
其次，使用brookfield粘度计对粘合剂进行黏度测试，转子转速为10rpm。其测试及计算结果如表3所示：
[0051]
表3粘合剂特性测试
[0052]
检测项目实施例1实施例2实施例3溶解性澄清透明无沉淀澄清透明无沉淀澄清透明无沉淀黏度(kcps)4.54.75.1
[0053]
本发明将实施例中的粘合剂应用于低温共烧陶瓷流延成型工艺，对成膜质量及其碳残留量进行了检测，其测试方式如下：
[0054]
对于成膜质量的检测：首先，透光观察膜片质量情况；其次，使用显微镜观察膜片质量情况；最后，使用扫描电镜分析。
[0055]
实施例1的成膜质量扫描电镜图如图1所示，成膜质量好，没有出现大气孔及粘结剂结团现象。
[0056]
实施例2的成膜质量扫描电镜图如图2所示，成膜质量好，可以观察到致密的微观结构。
[0057]
实施例3的成膜质量扫描电镜图如图3所示，成膜质量好，陶瓷粉体分散性好，没有出现大气孔及粉体颗粒结团现象。
[0058]
对于碳残留量的检测：通过烧结试验进行。首先，分别在小坩埚中称取质量为m的粘结剂，分别在350℃、400℃、430℃、450℃、480℃、500℃、550℃进行烧结试验，烧结后去除坩埚后的质量为m’。计算公式为：
[0059][0060]
以上实施例中的排胶率测试及计算结果如表4所示：
[0061]
表4粘合剂的排胶率测试
[0062][0063]
综上所述，本发明解决了现有陶瓷流延成型技术中粘结剂的排胶温度过高，接近于很多玻璃的软化点，造成大量的碳残留在材料内部结构中，严重影响低温共烧陶瓷性能的问题。所述丙烯酸树脂体系粘合剂具有较低的排胶温度，在450℃左右能充分排胶，成膜质量好，陶瓷粉体分散性好，没有出现大气孔及粉体颗粒结团现象。。
[0064]
最后应说明的是：上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，本发明包括但不限于以上实施例，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡符合本发明要求的实施方案均属于本发明的保护范围。