毕业设计（论文）-电子浆料用有机粘结剂的研究.doc

本 科 毕 业 论 文题目电子浆料用有机粘结剂的研究作 者： 学科专业： 高分子材料与工程 指导教师： 完成日期： 2010年5月15日 本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合南通大学本科毕业论文质量要求。答辩委员会主任签名：委员签名：指导教师：谭 恺答辩日期：2010年5月27日 原 创 性 声 明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 本论文使用授权说明本人完全了解学校大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生签名： 指导教师签名： 日期： 大学毕业论文立题卡课题名称电子浆料用有机粘结剂的研究出题人谭恺课题表述（简述课题的背景、目的、意义、主要内容、完成课题的条件、成果形式等）电子浆料是制造厚膜元件的基础材料，是一种由固体粉末和有机溶剂经过三辊轧制混合均匀的膏状物（可联想成牙膏、油漆等样子）。有机粘结剂又称有机载体，有机载体用于分散超微细粉形成膏状组合物，通常由溶剂、起增稠作用的高分子聚合物和助剂组成。其挥发特性是影响电子浆料储存稳定性、浆料制备元器件过程的烧成工艺温度制度、膜层质量以及电子元器件性能的重要因素之一。本课题主要研究有机粘结剂主要配方，考察电子浆料常用的纯溶剂和混合溶剂以及配制的有机载体的挥发性能，相关溶剂对挥发成膜的影响，乙基纤维素对粘结剂粘度的影响，电子浆料的过网性，成膜形态以及粘结剂的热重分析。这些基础数据对于配制具有良好印刷适性、干燥性和稳定性的电子浆料以及浆料的烧成工艺温度制度具有十分重要的意义。课题来源社会生产实际课题类别 毕业论文该课题对学生的要求 具备一定的专业理论知识，还要有解决和分析问题的能力。 教研室意见 同意立题 教研室主任签名：_ _年_月_日学院意见同意立题（）不同意立题（） 教学院长签名：_ _年_月_日注：1、此表一式三份，学院、教研室、学生档案各一份。 2、课题来源是指：1.科研，2.社会生产实际，3. 其他。3、课题类别是指：1.毕业论文，2.毕业设计。4、教研室意见：在组织专业指导委员会审核后，就该课题的工作量大小，难易程度及是否符合专业培养目标和要求等内容提出具体的意见和建议。5、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。毕业论文任务书题目电子浆料用有机粘结剂的研究姓 名 学 院 专 业 高分子材料与工程 班 级 高063 学 号 起 讫 日 期 2009.112010.05 指导教师 谭恺 职称 工程师发任务书日期 2009 年 11 月26日课题的内容和要求（研究内容、研究目标和解决的关键问题）课题研究的主要内容是研究电子浆料常用的纯溶剂和混合溶剂以及配制的有机载体的各种性能。这些基础数据对于配制具有良好印刷适性、干燥性和稳定性的电子浆料以及浆料的烧成工艺温度制度具有十分重要的意义。本文研究将定位于：1电子浆料用有机载体的挥发性能2电阻浆料用有机载体挥发特性研究3. 电子浆料的过网性4. 成膜形态5. 粘结剂粘度的调节6. 对挥发成膜的影响因素7. 有机粘结剂热重曲线的分析解决的关键问题是，配方中各溶剂的用量，各纯溶剂、混合溶剂、有机载体的挥发性 能。课题的研究方法和技术路线1. 本课题通过研究有机粘结剂，主要讨论有机粘结剂中相关溶剂的挥发性能，有关溶剂对挥发成膜的影响，以及浆料的过网性，成膜形态，还有粘结剂的热重分析。2. 选用溶剂为正丁醇，苯甲醇，二甘醇单甲醚，松油醇，丁基卡必醇醋酸酯，柠檬酸三丁酯。以薄层0.5mm厚液膜放入200的恒温鼓风烘箱中，每隔30s，60s，2min，5min，10min测定一次。取出自然冷却至室温，称重，计算挥发量。用netzsch tg2000pc测定了乙基纤维素和有机载体的的热失重过程。升温速度10min，n2流量20 mlmin，绘制粘结剂的热重曲线图。实验原料： 正丁醇 117.7 24% 苯甲醇 205 24% 二甘醇单甲醚 193 46% 松油醇 214224 6575% 丁基卡必醇醋酸酯 247 68% 柠檬酸三丁酯 343 38%十六醇 24%乙基纤维素 80cp100cp 68%（粘度调节剂）酚醛树脂120型 5%（成膜剂）卵磷脂 1%（表面活性剂）扩散泵油 0.51%（触变剂）丙二醇苯醚 243 48%（成膜助剂）基础条件本课题是在原来的研究方向上进一步深入与发展。在已知有机粘结剂配方的基础上对电子浆料更深层次的探讨。参考文献1谭富彬，谭浩巍，电子元器件的发展及其对电子浆料的需求,2006,65682陶文成,苏功宗,张代瑛等，电阻浆料有机粘合剂,1995 ,163罗世永,庞远燕,郝燕萍等，电子浆料用有机载体的挥发性能，电料,2006，494夏林甫. 国外电子浆料最新发展概况,电子元件与材料. 1991,75苏功宗, 陶文成, 李同泉. 厚膜电阻浆料用的粘合剂, 贵金属, 1992,136张君启，堵永国，张为军，等厚膜电阻浆料用有机载体挥发特性研究j电子元件与材料，2003，22(11)：4o-437 katsuaki suganuma. advances in lead- free electronics solderingj. curopin solid state mater sci, 2001, 5: 55648 mulugeta abtew, guna selvaduray. lead-free solder in microelectronicsj. mater sci eng, 2000, 27: 951419wang l, yu d q, zhao j, et al. improvement of wettabilitly and tensileproperty in sn-ag-re lead-free solder alloyj. mater lett, 2002, 56(6):10391042 10 schoch k f. conductive adhesives for electronics packaginj.ieee electircal insulation magazine，2003，19(2):46本课题必须完成的任务1电子浆料用有机载体的挥发性能2电阻浆料用有机载体挥发特性研究3. 电子浆料的过网性4. 成膜形态5. 粘结剂粘度的调节6. 对挥发成膜的影响因素7. 有机粘结剂热重曲线的分析成果形式毕业论文进度计划起讫日期工作内容备 注09.11.28-10.01.15查阅相关文献，开题10.02.15-10.04.01 实验准备10.04.03-10.04.04实验所需的板材的制备10.04.05-10.04.15 各种性能的测试10.04.16-10.05.15撰写论文10.05.25-10.05.27论文答辩指导老师意见 该生在做论文期间认真努力态度良好，积极的按老师要求拟初稿并及时修改。指导老师签名： _ _年_月_日教研室审核意见 符合要求教研室主任签名： _年_月_日学院意见 符合要求教学院长签名： _年_月_日注：此表为参考表格，学院可根据专业特点，对该表格进行适当的修改。本科生毕业设计（论文）开题报告姓名学号专业高分子材料与工程课题名称电子浆料用有机粘结剂的研究阅读文献情 况国内文献 6 篇开题日期2009.12.15国外文献 4 篇开题地点南通大学化学化工学院一、文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献）（一）电子浆料电子浆料是制造厚膜元件的基础材料，是一种由固体粉末和有机溶剂经过三辊轧制混合均匀的膏状物（可联想成牙膏、油漆等样子）。按用途不同，分为介质浆料、电阻浆料和导体浆料：按基片种类分为陶瓷基片、聚合物基片、玻璃基片和金属绝缘基片电子浆料等；按烧结温度不同，可分为高温、中温和低温烘干电子浆料；按用途不同，可分为通用电子浆料（制作一般性的厚膜电路）和专用电子浆料（不锈钢基板电子浆料、热敏电阻浆料）；按导电相的价格分为贵金属电子浆料（银钯、钌系和金浆等）和贱金属电子浆料（钼锰浆料）。电子浆料在国外应用比较成熟：电子浆料通常是指自60年代以来开发的新型功能性浆料。由功能相、粘结相和有机载体三部分组成。是制造和发展电子元器件、厚膜混合电路的重要基础材料。电子浆料按功能分为导体、电阻和介质三大类；而从应用角度可以将三类浆料中的某些品种组合成匹配的完整系统并按应用系统分类。后一种分类方法对用户更为方便适用。80年代，在国外，特别是在美国、日本及欧洲，电子(导体、电阻、介质)浆料技术获得了迅速的发展。美国是研制电子浆料的主要国家，有不少闻名世界的大浆料公司。杜邦公司一家每年生产100多种金属粉，200多种玻璃料、800多种浆料。80年代后，日本逐渐发展成世界上主要的浆料生产国，是唯一能与美国抗衡的浆料大国。著名的浆料公司有住友金属矿山、昭荣化学、田中贵金属所、村田制作所、太阳诱电、日立化学、东芝化学、福田金属粉、三菱金属、nec、tdk等。进入90年代以来，全球的浆料生产和科研机构(以美、日为主)不断开发出各种新型高性能电子浆料，取得了令人瞩目的进展。其中多数成果已有商品进入市场。基本满足了电子工业发展的需求这些新型浆料以其性能和价格的双重优势，有着十分巨大的市场潜力与此同时，在开发和生产新型浆料上取得重大成功的浆料公司已成为全球电子浆料的主要供应商。国外电子浆料技术的迅速发展， 与其先进的生产工艺分不开。例如厚膜浆料从中问体、配料、混合、轧磨、检测直至包装， 均在净化工作阀进行。每一条浆料生产线都是封闭式的， 同一生产线上的不同操作或者不同的传动系统之问都相互隔离开。接个生产过程处于电子计算机的监控之下， 亦即生产全过程处于受控状态。树脂酸盐浆料对生产环境更为敏感， 所以对生产条件的要求更加苛刻。我国涉足电子浆料比较晚，国内电子浆料多为进口，虽有几家工厂和研究所，生产和研制了一些厚膜电阻浆料、高压高阻浆料，但是，其生产能力，研制范围以及产品质量与国外先进水平相比，仍存在一定的差距。主要在80年代后期，以昆明贵金属和4310厂为代表。2001年左右，我国电子浆料发展迅速，其中尤以国防科技大学开发湖南利德生产的浆料表现突出。我国电子浆料的应用上主要以导体浆料（银浆、铝银浆）为主，其他浆料应用上还不到位，这主要是我国追求低成本的原因。电子浆料作为一种新型材料，远远优异于传统电路器材（如电阻丝、电热管等），且具有环保、高效和节能等特点，其成本也与传统材料结近，无疑将是将来的主要应用方向。当前，我国国内对新的高性能的电子浆料的需求越来越大，因此，在借鉴国际上电子浆料发展的经验，钨浆料和钼锰浆料等新的电子浆料也已经进入到国内市场，并且国内也有部分厂家能够生产这两种高性能的电子浆料。钨浆料钨浆料广泛运用在高温共烧和陶瓷金属化上。例如：mch陶瓷发热片，陶瓷基座，陶瓷封装等。（二）有机粘结剂有机粘结剂又称有机载体，有机载体用于分散超微细粉形成膏状组合物，通常由溶剂、起增稠作用的高分子聚合物和助剂组成。其挥发特性是影响电子浆料储存稳定性、浆料制备元器件过程的烧成工艺温度制度、膜层质量以及电子元器件性能的重要因素之一。2.1有机载体的挥发性能根据亨利定律，混合溶剂的相对含量决定了其蒸汽压的相对比值，所以当丁基卡必醇醋酸酯与松油醇的相对含量低于一定值时，松油醇的蒸汽压较高，挥发以松油醇为主，当丁基卡必醇醋酸酯含量增大时，松油醇分压降低，挥发量降低。因此，通过调整丁基卡必醇醋酸酯和松油醇的相对含量也可以调整有机载体在干燥时的挥发性能。在150200易于挥发，有利于浆料在干燥过程中快速挥发，缩短工艺时间，同时又不会挥发太快，改变剩余浆料的黏度和流动性，浆料黏度增大容易堵塞网孔。在150200的挥发量均小于溶剂样品的挥发量，这是由于邻苯二甲酸二丁酯分子中有两个极性很强的酯基，与乙基纤维素链上的羟基形成氢键而难于挥发。因此，如果邻苯二甲酸二丁酯比例恰当，一方面可以改善浆料的黏度，另一方面可以调节浆料的挥发性。因此，在乙基纤维素松油醇体系中，可以通过添加高挥发性的松节油或控制丁基卡必醇醋酸酯和松油醇的相对含量以及邻苯二甲酸二丁酯的含量来调节有机载体在不同温度下的挥发性能，满足电子浆料对有机载体挥发性的要求。2.2 有机载体在绝缘介质浆料中的应用介质浆料具有较好的丝网印刷适性。当剪切速率较小时，浆料具有较大的抵抗变形的能力，表现出比较高的黏度值，使印刷形成图文后，浆料不向四周流溢，网点清晰，保证了印刷图文的尺寸精度。随着剪切速率的提高，浆料在剪切力的作用下，浆料中的超细粉体很容易沿剪切力的方向移动，有机载体中的乙基纤维素链状分子则从彼此缠绕中分开，拉伸，取向，使剪切黏度减小。这种流变特性适合丝网印刷工艺。在印刷时，浆料黏度迅速降低，有利于印刷和浆料流平，保证了印刷图文的饱和度；丝网印刷实验也表明用该有机载体配方制备的绝缘介质浆料有良好的印刷适性。（三）电子浆料用有机粘结剂厚膜电子浆料一般包含三部分：功能相、粘结相和有机载体，其中有机载体主要是分散功能相和粘结相，使浆料具有一定的粘度适于丝网印刷。它通常包含溶剂、增塑剂和添加剂（如触变剂、活性剂等）。有机载体应具有以下特点：粘度适中，保证浆料有一定的流动性适合丝网印刷；触变性，印刷后能使浆料保持好的形态；润湿性，均匀的分散粘结相和功能相而不产生团聚和沉淀；挥发性，具有层次性而不是集中在某一温度范围以避免出现孔隙或裂痕。溶剂的挥发特性决定了有机载体的挥发特性，而有机载体的挥发特性直结决定了膜层的质量。溶剂挥发太快，印刷时浆料粘度增大容易堵塞丝网；溶剂挥发太集中，烘干烧结后容易在膜层表面形成孔洞和微裂纹等缺陷；溶剂挥发太慢，丝网印刷后不易烘干导致烧结后有缺陷。同时，载体的挥发特性也是影响浆料稳定性和存放时间的重要因素。 参考文献:1谭富彬，谭浩巍，电子元器件的发展及其对电子浆料的需求,2006,65682陶文成,苏功宗,张代瑛等，电阻浆料有机粘合剂,1995 ,163罗世永,庞远燕,郝燕萍等，电子浆料用有机载体的挥发性能，电料,2006，494夏林甫. 国外电子浆料最新发展概况,电子元件与材料. 1991,75苏功宗, 陶文成, 李同泉. 厚膜电阻浆料用的粘合剂, 贵金属, 1992,136张君启，堵永国，张为军，等厚膜电阻浆料用有机载体挥发特性研究j电子元件与材料，2003，22(11)：4o-437 katsuaki suganuma. advances in lead- free electronics solderingj. curopin solid state mater sci, 2001, 5: 55648 mulugeta abtew, guna selvaduray. lead-free solder in microelectronicsj. mater sci eng, 2000, 27: 951419wang l, yu d q, zhao j, et al. improvement of wettabilitly and tensileproperty in sn-ag-re lead-free solder alloyj. mater lett, 2002, 56(6):10391042 10 schoch k f. conductive adhesives for electronics packaginj.ieee electircal insulation magazine，2003，19(2):46二 本课题的基本内容，预计解决的难题通过国内外文献调研，可以认识到研究电子浆料常用的纯溶剂和混合溶剂以及配制的有机载体的各种性能。这些基础数据对于配制具有良好印刷适性、干燥性和稳定性的电子浆料以及浆料的烧成工艺温度制度具有十分重要的意义。本文研究将定位于：1电子浆料用有机载体的挥发性能2电阻浆料用有机载体挥发特性研究3. 电子浆料的过网性4. 成膜形态5. 粘结剂粘度的调节6. 对挥发成膜的影响因素7. 有机粘结剂热重曲线的分析预计解决的难题：配方中各溶剂的用量，各纯溶剂、混合溶剂、有机载体的挥发性能。由于实验设备的限制及对实验配方的估计不足，在试验中考虑好各方面的影响因素，配方计算准确，取料准确，设备工作正常。对实验过程中出现特殊情况的正确处理会有一定的难度。三 课题的研究方法、技术路线1. 本课题通过研究有机粘结剂，本课题通过研究有机粘结剂，主要讨论有机粘结剂中相关溶剂的挥发性能，有关溶剂对挥发成膜的影响，以及浆料的过网性，成膜形态，还有粘结剂的热重分析。2. 选用溶剂为正丁醇，苯甲醇，二甘醇单甲醚，松油醇，丁基卡必醇醋酸酯，柠檬酸三丁酯。以薄层0.5nm厚液膜放入200的恒温鼓风烘箱中，每隔30s，60s，2min，5min，10min测定一次。取出自然冷却至室温，称重，计算挥发量。用netzsch tg2000pc测定了乙基纤维素和有机载体的的热失重过程。升温速度10min，n2流量20 mlmin，绘制粘结剂的热重曲线图。实验原料： 正丁醇 117.7 24% 苯甲醇 205 24% 二甘醇单甲醚 193 46% 松油醇 214224 6575% 丁基卡必醇醋酸酯 247 68% 柠檬酸三丁酯 343 38%十六醇 24%乙基纤维素 80cp100cp 68%（粘度调节剂）酚醛树脂120型 5%（成膜剂）卵磷脂 1%（表面活性剂）扩散泵油 0.51%（触变剂）丙二醇苯醚 243 48%（成膜助剂）四 研究工作条件和基础本课题是在已知的有机粘结剂配方情况下进一步深入与发展，对粘结剂的挥发性进行更深入的研究。五进度计划起讫日期工作内容09.12.15-10.01.15查阅相关文献，填写任务书10.01.25-10.02.15查资料，准备实验10.03.05-10.04.03实验所需板材的制备10.04.05-10.04.15各种性能的测试10.04.16-10.05.15撰写论文10.05.27进行论文答辩论文阶段完成日期文献调研完成日期09.12.15论文实验完成日期10.05.10撰写论文完成日期10.05.20评议答辩完成日期10.05.27指导教师评语经认真批阅，符合要求 导师签名： 年 月 日教研室意见符合要求 教研室主任签名： 年 月 日学院意见通过开题（）开题不通过（） 教学院长签名： 年 月 日注：1、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。南通大学毕业设计（论文）中期检查表学院：杏林学院专业：高分子材料与工程 填表日期：2010年 04月 07日毕业设计（论文）题目：电子浆料用有机粘结剂的研究学生姓名： 周亮学号：0608063019文献、资料检索阅读：中文6篇，外文4 篇；是否具备独立查阅文献资料的能力是 。开题完成情况：好（）较好（ ）一般（） 差（）未完成（）外文资料翻译情况：好（）较好（ ）一般（）差（）未完成（）学习态度: 好（）较好（ ）一般（）差（）出勤情况：出勤记载是否详实是；请假次数：无 ，缺席次数：无。毕业设计（论文）的进度（与任务书进度相对照）：正常（）过快（）偏慢（）中期检查综合评价：论文题与论文的内容基本相符，结构完整，语言比较流畅，论述比较充分，条理比较清晰。存在问题和改进措施：全文引用的部分太多，自己的分析太少，在正文中除了分段过细外，也没有发现多少严重的语法或拼写错误。 中期检查结论：好（）较好（ ）一般（）差（）注：1本表由检查教师填写，交学院保存备查，最终归入学生毕业设计（论文）档案；2本表仅供参考，各学院根据检查需要，可对检查内容进行必要的调整。检查教师： 教研室主任： 毕 业 论 文题目：电子浆料用有机粘结剂的研究姓 名：指导教师： 学科专业：高分子材料与工程20010年5月南通大学毕业论文摘 要 本课题主要研究了电子浆料有机粘结剂的基本配方。实验表明，在200时，正丁醇和二甘醇单甲醚最易挥发，而柠檬酸三丁酯的挥发性最低。各溶剂混合后，当温度达到400时，溶剂将全部挥发,可以通过改变溶剂的比例来调节有机载体的挥发特性。成膜助剂的用量在4%10%时，形成的膜形态比较光滑，触变剂用量在0.41%时，浆料过网性较好。通过对粘结剂的热重分析，得到粘结剂的挥发比较平稳。关键词：电子浆料，有机粘结剂，热重曲线，浆料过网性，有机载体，挥发特性，电子技术abstract this research project mainly is the electronic paste the basic formula of organic binder.experimental results show that at 200 ,butanol and diethylene glycol monomethyl ether the most volatile, but the lowest volatile tributyl is citrate .the solvent mixture, when the temperature of 400 ,all of the solvent will be volatiled, by changing the ratio of solvent to adjust the characteristics of volatile organic carrier .when the amount of film-forming additives in the 4% to 10%, the formation of relatively smooth film morphology,when the thixotropic agent dosage of 0.4 to 1%,the slurry was better over the net,through the tga binder,we get more stable volatile binder.key words: keywords: electronic paste, the organic binder, tg curves of paste over the net, organic carrier, volatile features, electronic technology 目 录摘 要iabstractii第一章 前言11.1电子浆料11.1.1电子浆料的定义与分类11.1.2电子浆料的国内外状况21.1.3电子浆料发展趋势及展望31.2有机粘结剂31.2.1有机粘结剂的挥发性能41.2.2有机粘结剂在浆料中的应用4第二章 实验部分62.1实验材料和设备62.1.1实验原料62.1.2实验仪器和设备62.2 纯溶剂的挥发性62.3 混合溶剂的挥发量62.4 相关溶剂对挥发成膜的影响72.5 乙基纤维素对有机粘结剂粘度的影响72.6 触变剂对浆料的过网性的影响72.7 成膜助剂对成膜形态的影响72.8 有机粘结剂的热重分析8第三章 结果与讨论93.1各溶剂的挥发性93.2混合溶剂的挥发量93.3溶剂对挥发成膜的影响103.4 乙基纤维素对粘结剂粘度的影响113.5 扩散泵油用量对浆料过网性的影响113.6成膜助剂对膜形态的影响123.7 有机粘结剂的热重分析13第四章 结论14参考文献15致 谢1616第一章 前言1.1电子浆料1.1.1电子浆料的定义与分类电子浆料是制造厚膜元件的基础材料，是一种由固体粉末和有机溶剂经过三辊轧制混合均匀的膏状物（可联想成牙膏、油漆等样子）。电子浆料主要由导电相(功能相) 、粘结相(玻璃相) 和有机载体三部分组成。导电相(功能相) 通常以球形、片状或纤维状分散于基体中,构成导电通路。导电相决定了浆料的电性能,并影响着固化膜的物理和机械性能。电子浆料用的导电相有碳、金属、金属氧化物三大类。碳类材料中石墨的导电性与产地有关,并且很难粉碎和分散,给应用带来很大困难;炭黑的导电性虽然很好,但加工困难; tio2 、pdo 等金属氧化物导电性较差,难以制作高质量的电极。常用的金属导电相多为电阻率较低的au 、ag、cu 、ni 等金属粉末,性能最好的是au 粉末,但价格昂贵;ag 粉末的价格相对较低,但在电场作用下ag 会产生电迁移现象,使导电性降低,影响使用寿命;cu 、ni 粉末价格较便宜,在电场下不会产生迁移,但当温度升高时,会发生氧化,导致电阻率增大,因此只能在低温下使用。为降低颗粒之间的接触电阻,改善导电性能,某些低熔点合金应用在低温浆料中。在电子浆料的固化过程中,随温度的升高,低熔点合金可在金属颗粒之间形成连接通道,达到降低电阻的目的。粘结相通常由玻璃、氧化物晶体或二者的混合物组合而成,其主要作用是使固化膜层与基体牢固结合起来,粘结相的选择对成膜的机械性能和电性能有一定的影响,粘结相有玻璃型、无玻璃型、混合物型三类。玻璃指的是某些金属或非金属氧化物,其主要作用是在厚膜元件的烧结过程中连接、拉紧、固定导电相相粒子 ,并使整个膜层与基片牢固地粘结在一起。根据在玻璃中的主要作用,氧化物大致可分为三类:第一类为构成玻璃基本骨架的氧化物,如sio2 、b2o3 等,它们能单独形成机械性能和电性能优良的玻璃;第二类是调节玻璃的物理、化学性能的氧化物,如al2o3 、pbo、bao、zno ,它们可改善玻璃的热膨胀系数、机械强度、热和化学稳定性等;第三类用于改进玻璃性能的氧化物, 如pbo、bao、b2o3、caf2 ,它们能降低玻璃的熔化温度,同时还保证了玻璃的电性能和化学性能。有机载体主要是分散功能相和粘结相，使浆料具有一定的粘度适于丝网印刷。它通常包含溶剂、增塑剂和添加剂（如触变剂、活性剂等）。有机载体应具有以下特点：粘度适中，保证浆料有一定的流动性适合丝网印刷；触变性，印刷后能使浆料保持好的形态；润湿性，均匀的分散粘结相和功能相而不产生团聚和沉淀；挥发性，具有层次性而不是集中在某一温度范围以避免出现孔隙或裂痕。溶剂的挥发特性决定了有机载体的挥发特性，而有机载体的挥发特性直结决定了膜层的质量。溶剂挥发太快，印刷时浆料粘度增大容易堵塞丝网；溶剂挥发太集中，烘干烧结后容易在膜层表面形成孔洞和微裂纹等缺陷；溶剂挥发太慢，丝网印刷后不易烘干导致烧结后有缺陷。同时，载体的挥发特性也是影响浆料稳定性和存放时间的重要因素。电子浆料的制备：将金属粉末、玻璃粉末、有机载体分别准备完毕后，就可对其进行混合与分散。为了使金属粉末和玻璃与有机载体组成均匀而细腻的浆料，混合粉料必须先与载体混合，然后进行研磨，使其均匀地分散在载体中。浆料要反复地研磨，直至获得符合要求的分散体。1.1.2电子浆料的国内外状况电子浆料在国外应用比较成熟：60年代以来，美国先后有esl、englehard、cermalley、ferro、emca、heraeus、ibm、蕾切斯、通用电气等20多个公司开发，制造，销售各类电子浆料。欧洲生产销售浆料及原材料的公司，著名的有德固萨、菲利浦等。80年代后，日本逐渐发展成世界上主要的浆料生产国，是唯一能与美国抗衡的浆料大国。著名的浆料公司有住友金属矿山、昭荣化学、田中贵金属所、村田制作所、太阳诱电、日立化学、东芝化学、福田金属粉、三菱金属、nec、tdk等。电子浆料作为一种新型材料，远远优异于传统电路器材（如电阻丝、电热管等），且具有环保、高效和节能等特点，其成本也与传统材料结近，无疑将是将来的主要应用方向。我国涉足电子浆料比较晚，主要在80年代后期，以昆明贵金属和4310厂为代表。2001年左右，我国电子浆料发展迅速，其中尤以国防科技大学开发湖南利德生产的浆料表现突出。我国电子浆料的应用上主要以导体浆料（银浆、铝银浆）为主，其他浆料应用上还不到位，这主要是我国追求低成本的原因。我国电子浆料的应用上主要以导体浆料（银浆、铝银浆）为主，其他浆料应用上还不到位，这主要是我国追求低成本的原因。当前，我国国内对新的高性能的电子浆料的需求越来越大，因此，在借鉴国际上电子浆料发展的经验，钨浆料和钼锰浆料等新的电子浆料也已经进入到国内市场，并且国内也有部分厂家能够生产这两种高性能的电子浆料。钨浆料钨浆料广泛运用在高温共烧和陶瓷金属化上。例如：mch陶瓷发热片，陶瓷基座，陶瓷封装等。主要特点如下：1.钨浆料与陶瓷收缩率一致，烧结与陶瓷结合强度好。2.烧结后钨浆料涂层厚度约为0.0127mm。3.钨浆料可满足印刷和小孔填充等工艺要求。4.钨浆料中金属颗粒大小可控制在2微米以内，分散性好。5.钨浆料黏性可根据客户具体要求调制。6.适用于1300到1700的高温。钼锰浆料是一种可印刷的厚膜导体浆料，可用作为氮化铝，氮化硅，氧化铍，氧化铝基片的表面导体层。其特点如下：1.钼锰浆料中金属颗粒大小可控制在2微米以内。2.烧结后钼锰浆料涂层厚度约为0.0127mm。3.黏性可根据客户具体要求调制。4.适用于1300到1580的高温。这两种浆料适用于国内各种规格氧化铝陶瓷。1.1.3电子浆料发展趋势及展望电子浆料作为一种新型材料，远远优异于传统电路器材（如电阻丝、电热管等），且具有环保、高效和节能等特点，其成本也与传统材料接近，无疑将是将来的主要应用方向。当前，我国国内对新的高性能的电子浆料的需求越来越大，因此，在借鉴国际上电子浆料发展的经验，钨浆料和钼锰浆料等新的电子浆料也已经进入到国内市场，并且国内也有部分厂家能够生产这两种高性能的电子浆料。1.2有机粘结剂粘结剂是一种为了提高压坯的强度或防止粉末偏析而添加到粉末中的可在烧结前或烧结过程中除掉的物质。粘结剂是磨料和基体之间粘结强度的保证。随着化工工业的发展，各种新型粘结剂进入了涂附磨具领域，提高了涂附磨具的性能，促进了涂附磨具工业的发展。粘结剂除了胶料外，还包括溶剂、固化剂、增韧剂、防腐剂、着色剂、消泡剂等辅助成分。粘结剂除了最常用的动物胶外，还包括合成树脂、橡胶和油漆。 有机载体的配制：按配比称取有机溶剂、乙基纤维素等成分于烧杯中, 在水浴锅中90 加热, 不断搅拌, 直到树脂溶解。冷却后用丝网过滤, 除去未溶解的乙基纤维素。有机粘结剂又称有机载体，有机载体用于分散超微细粉形成膏状组合物，通常由溶剂、起增稠作用的高分子聚合物和助剂组成。有机粘结剂，涉及球团矿和烧结矿用的粘结剂。它是以有机粘结剂羧甲基纤维素钠（）为主配方，混入增粘剂，增强剂和防腐剂，成为球团矿用有机粘结剂，或加入氧化剂、促进剂和增粘剂经醚化反应成为绕结矿用有机粘结剂。其优点是提高铁品位，降低能耗，提高产量。其主要成份是羧甲基纤维素钠（）占，其特征在于：配方中还有增粘剂占，增强剂占，防腐剂占。其挥发特性是影响电子浆料储存稳定性、浆料制备元器件过程的烧成工艺温度制度、膜层质量以及电子元器件性能的重要因素之一。1.2.1有机粘结剂的挥发性能根据亨利定律，混合溶剂的相对含量决定了其蒸汽压的相对比值，所以当丁基卡必醇醋酸酯与松油醇的相对含量低于一定值时，松油醇的蒸汽压较高，挥发以松油醇为主，当丁基卡必醇醋酸酯含量增大时，松油醇分压降低，挥发量降低。因此，通过调整丁基卡必醇醋酸酯和松油醇的相对含量也可以调整有机载体在干燥时的挥发性能。在150200易于挥发，有利于浆料在干燥过程中快速挥发，缩短工艺时间，同时又不会挥发太快，改变剩余浆料的黏度和流动性，浆料黏度增大容易堵塞网孔。在150200的挥发量均小于溶剂样品的挥发量，这是由于邻苯二甲酸二丁酯分子中有两个极性很强的酯基，与乙基纤维素链上的羟基形成氢键而难于挥发。因此，如果邻苯二甲酸二丁酯比例恰当，一方面可以改善浆料的黏度，另一方面可以调节浆料的挥发性。因此，在乙基纤维素松油醇体系中，可以通过添加高挥发性的松节油或控制丁基卡必醇醋酸酯和松油醇的相对含量以及邻苯二甲酸二丁酯的含量来调节有机载体在不同温度下的挥发性能，满足电子浆料对有机载体挥发性的要求。1.2.2有机粘结剂在浆料中的应用介质浆料具有较好的丝网印刷适性。当剪切速率较小时，浆料具有较大的抵抗变形的能力，表现出比较高的黏度值，使印刷形成图文后，浆料不向四周流溢，网点清晰，保证了印刷图文的尺寸精度。随着剪切速率的提高，浆料在剪切力的作用下，浆料中的超细粉体很容易沿剪切力的方向移动，有机载体中的乙基纤维素链状分子则从彼此缠绕中分开，拉伸，取向，使剪切黏度减小。这种流变特性适合丝网印刷工艺。在印刷时，浆料黏度迅速降低，有利于印刷和浆料流平，保证了印刷图文的饱和度；丝网印刷实验也表明用该有机载体配方制备的绝缘介质浆料有良好的印刷适性。 有机载体用于分散超微细粉形成膏状组合物，通常由溶剂、起增稠作用的高分子聚合物和助剂组成。其挥发特性是影响电子浆料储存稳定性、浆料制备元器件过程的烧成工艺温度制度、膜层质量以及电子元器件性能的重要因素之一。研究电子浆料常用的纯溶剂和混合溶剂以及配制的有机载体的挥发性能。这些基础数据对于配制具有良好印刷适性、干燥性和稳定性的电子浆料以及浆料的烧成工艺温度制度具有十分重要的意义。本文研究将定位于：1电子浆料用有机载体的挥发性能2电阻浆料用有机载体挥发特性研究3. 触变剂对电子浆料的过网性的影响4. 丙二醇苯醚对电子浆料成膜形态的影响5. 乙基纤维素对有机粘结剂粘度的影响6. 正丁醇、二甘醇单甲醚及苯甲醇对挥发成膜的影响7. 有机粘结剂热重曲线的分析第二章 实验部分2.1实验材料和设备2.1.1实验原料表1 基本配方配方温度用量正丁醇117.7 24% 苯甲醇205 24%二甘醇单甲醚 193 46% 松油醇 214224 6575% 丁基卡必醇醋酸酯 24768%柠檬酸三丁酯 343 38%十六醇 24%乙基纤维素80cp100cp 68%（粘度调节剂）酚醛树脂120型 5%（成膜剂）卵磷脂 1%（表面活性剂）扩散泵油0.51%（触变剂） 丙二醇苯醚 243 48%（成膜助剂）2.1.2实验仪器和设备ndj-1型粘度计鼓风烘箱热重分析仪2.2 纯溶剂的挥发性 由于每种溶剂的挥发性能不同 实验中选用溶剂为正丁醇，苯甲醇，二甘醇单甲醚，松油醇，丁基卡必醇醋酸酯，柠檬酸三丁酯。以薄层0.5mm厚液膜放入200的恒温鼓风烘箱中，每隔30s，60s，2min，5min，10min测定一次。称取一定量的被测液体置于恒重的50 ml 的玻璃烧杯中。然后放入烘箱恒温20 min，取出自然冷却至室温，称重，计算挥发量。2.3 混合溶剂的挥发量选用沸点不同的溶剂是为了便于调节所配制的有机载体的挥发快慢。配取以一定比例混合后的混合有机溶剂，分别在200，300，400，500四温区保温4min，取出自然冷却至室温，称重，计算挥发量。2.4 相关溶剂对挥发成膜的影响取正丁醇，苯甲醇，二甘醇单甲醚三种有机溶剂，介于它们的挥发性能不同，因此在电子浆料成膜时，可能由于某种溶剂的用量过大，在挥发时挥发量太大而使得最后形成的膜有泡孔。所以在低于210的温度下，分别用2%，3%，4%，5%，6%，8%用量的上述有机溶剂配成的有机粘结剂，分别观察各有机粘结剂对电子浆料挥发成膜的影响。根据实验结果，得出三种有机溶剂的最佳用量。2.5 乙基纤维素对有机粘结剂粘度的影响 有机载体黏度用乙基纤维素的质量分数来调节，通常要求有机载体的黏度在一定的范围。根据被分散物质的比表面积、密度和对电子浆料的黏度要求不同，有机载体的黏度要求也不一样。配取乙基纤维素含量分别为1%，2%，3%，4%，6%，8%，10%，12%的有机粘结剂，用ndj-1型粘度计测定各有机粘结剂的粘度，从而得到乙基纤维素与有机粘结剂的关系。2.6 触变剂对浆料的过网性的影响由于触变剂扩散泵油可以降低浆料在剪切时的粘度，因此，触变剂的用量将决定浆料过网性的好坏。配取扩散泵油用量分别为0.1%，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%的有机粘结剂，然后观察在不同扩散泵油用量的有机粘结剂下浆料的过网性，最后得出扩散泵油的用量。2.7 成膜助剂对成膜形态的影响丙二醇苯醚一种作为成膜助剂，适用于任何乳液，溶解性能强，具有一定的润湿分散作用，使浆料的成膜效果好，因此确定丙二醇苯醚的用量非常重要。配取丙二醇苯醚用量分别为1%，2%，4%，6%，8%，10%的有机粘结剂，观察不同粘结剂对浆料成膜形态的影响。2.8 有机粘结剂的热重分析用netzsch tg2000pc测定了乙基纤维素和有机载体的的热失重过程。升温速度10min，n2流量20 mlmin，绘制粘结剂的热重曲线图。第三章 结果与讨论3.1各溶剂的挥发性以薄层0.5mm厚液膜放入200的恒温鼓风烘箱中，每隔30s，60s，2min，5min，10min测定一次。称取一定量的被测液体置于恒重的50 ml 的玻璃烧杯中。然后放入烘箱恒温20 min，取出自然冷却至室温，称重，计算挥发量。表3-1纯溶剂在一定温度下保温20min后的挥发量30s60s2min5min10min正丁醇67%85%100%100%100%苯甲醇44%65%90%100%100%二甘醇单甲醚66%82%100%100%100%松油醇13%25%47%65%73%丁基卡必醇醋酸酯9%17%24%32%47%柠檬酸三丁酯4%8%13%20%25% 从上表各溶剂的挥发性可以看出，每种有机溶剂的挥发量都不同，正丁醇，苯甲醇和二甘醇单甲醚的挥发性随着时间的增加，在5min左右时都已全部挥发，挥发性能强。而松油醇，丁基卡必醇醋酸酯，柠檬酸三丁酯的挥发量比较少，当上述三种溶剂挥发完全时，它们一个都没有全部挥发。测定结果符合沸点高的难挥发，沸点低的易于挥发规律。3.2混合溶剂的挥发量配取以一定比例混合后的混合有机溶剂，分别在200，300，400，500四温区保温4min，取出自然冷却至室温，称重，计算挥发量，结果如下表。 表3-2混合溶剂在不同温度下的挥发量t（）挥发量（%）200（）72（%）300（）91（%）400（）100（%）500（）100（%） 从上表可以看出当混合溶剂在200300时，混合溶剂的挥发量达不到最大，但当温度达到400左右时，有机溶剂的挥发量达到了100%。一般混合溶剂的挥发符合亨利定律，因此可以改变溶剂的比例来调节有机载体的挥发特性，使之在低温不易挥发，而在干燥温度下(一般150250)能迅速挥发。若采用单一溶剂，其在浆料干燥过程中挥发性不能调节，或挥发量过大，浆料的稳定性下降；或挥发量过小，导致浆料的干燥时间过长，因此一般采用混合溶剂的方法来调整有机载体的挥发特性。3.3溶剂对挥发成膜的影响不同用量的正丁醇，苯甲醇，二甘醇单甲醚对成膜影响如下表。表3-3 溶剂用量对挥发成膜的影响2%3%4%5%6%8%正丁醇成膜良好良好较好有泡孔泡孔泡孔二甘醇单甲醚良好良好较好较好较好有泡孔苯甲醇良好良好较好有泡孔有泡孔有泡孔由实验结果可以看出，当正丁醇含量在24%时，比较有利于成膜，当超过5%时，就会有泡孔产生，使成膜性变差；而二甘醇单甲醚在46%时，有利于挥发成膜；苯甲醇有利于成膜的含量大概在24%，当高于这个含量时，就会有泡孔产生了。由此可以看出，由于各溶剂的挥发量不同，所以只有当上述溶剂含量2%4%范围内，对成膜效果才更好。因为当溶剂的用量过大时，由于溶剂挥发量过大，电子浆料膜上会产生泡孔。3.4 乙基纤维素对粘结剂粘度的影响实验所得乙基纤维素与粘结剂粘度关系如下表。 图3-1乙基纤维素对粘结剂粘度的影响乙基纤维素具有粘合、填充、成膜等作用，用于树脂合成塑料、涂料、橡胶代用品、油墨、绝缘材料，也用作胶粘剂，纺织品整理剂等，另外可用于农牧业中用作动物饲料添加剂，用于电子产品以及军工发射药中做粘接剂。通过图形我们可以看到，随着乙基纤维素用量的慢慢增加，粘度也是逐渐的增加。因此在实验过程中，可以通过调节乙基纤维素的含量，进而调节粘结剂的粘度。3.5 扩散泵油用量对浆料过网性的影响通过实验，得到不同扩散泵油用量对浆料过网性的结果如下表。表3-4触变剂用量对浆料过网性的影响扩散泵油用量0.1%0.2%0.4%0.6%0.8%1.0%过网性差差一般良好良好良好 触变剂又称防流淌剂。能与聚合物形成氢键或某种其他结构的大比表面积的物质。受力变稀，静置变稠。由过网性好坏可以看出，随着触变剂用量的增加，浆料的过网性越好，印刷性也更好，因此在配制有机粘结剂时，扩散泵油的用量在0.4%1%范围内比较好。由于随着剪切速率的提高，浆料在剪切力的作用下，浆料中的超细粉体很容易沿剪切力的方向移动，有机载体中的乙基纤维素链状分子则从彼此缠绕中分开，拉伸，取向，使剪切黏度减小。在印刷时，浆料黏度迅速降低，有利于印刷和浆料流平，保证了印刷图文的饱和度；丝网印刷实验也表明