一种高绝缘性低热膨胀系数介质浆料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术属于电子材料技术领域，特别涉及一种高绝缘性低热膨胀系数介质浆料及其制备方法和用途。所述介质浆料包括以下质量份组分：溶剂：20～30份；粘结剂：0.3～1份；增稠剂：0.5～2份；增塑剂：0.2～1份；微晶玻璃粉：70～80份；其中，所述微晶玻璃粉包含：质量百分比为30％～50％的CaO、35％～50％的SiO

【技术实现步骤摘要】
一种高绝缘性低热膨胀系数介质浆料及其制备方法和用途
本专利技术属于电子材料
，特别涉及一种高绝缘性低热膨胀系数介质浆料及其制备方法和用途。
技术介绍
随着厚膜电路技术的发展，厚膜发热元件得到了越来越广泛的应用，所以人们对厚膜发热元件各方面的性能要求也越来越高。传统的厚膜发热元件的基板主要以陶瓷作为基板，但是陶瓷基板面临着脆性大的问题，在使用和安装过程中容易断裂，使得厚膜发热元件的寿命大大降低。相较于陶瓷材料，使用金属材料作为厚膜发热元件的基板，具有优良的力学性能，使用过程中不容易断裂，提高服役寿命。但是使用金属材料作为厚膜发热元件的基板，需要在金属基板表面烧结一层介质浆料作为绝缘层，由此又带来膨胀系数不匹配性、绝缘性能难调控等需要解决的问题。采用金属材料作为厚膜发热元件的基板，所用的介质浆料的技术要求如下：1、绝缘性能：作为厚膜电路与金属基体之间的绝缘层，介质浆料经丝网印刷、烧结后应具有较高的界面结合强度和优良的绝缘性能；2、触变性能：介质浆料一般要求有良好的触变性，即浆料在外力的剪切作用下粘度下降，外力作用消失后粘度恢复的一种可逆现象。良好的触变性能有助于浆料印刷之后外形饱满，并保持一定的厚度，边缘界面清晰，不易流淌。此外，在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现：镍基高温合金因其优异的支撑性能，可以作为发热元件基体材料使用。相比于铝、钢、不锈钢等金属材料(不锈钢热膨胀系数为14.4～16×10-6/K)，镍基高温合金的特殊之处在于低热膨胀系数较低，比如GH783，随标准热处理和时效温度、时效时间的不同，GH783热膨胀系数仅在7～10×10-6/℃之间变化，现有的绝缘浆料热膨胀系数大多为12～18×10-6/℃，与镍基高温合金这种低热膨胀系数的基底材料匹配性较差。因此，期待开发一种与这类低热膨胀系数镍基高温合金基体相匹配的绝缘浆料，且同时具有良好的绝缘性能、触变性能。
技术实现思路
为了解决上述问题中的至少一个，提出本专利技术。本专利技术第一方面提供一种高绝缘性低热膨胀系数介质浆料，所述介质浆料包括以下质量份组分：溶剂：20～30份；粘结剂：0.3～1份；增稠剂：0.5～2份；增塑剂：0.2～1份；微晶玻璃粉：70～80份；其中，所述微晶玻璃粉包含：质量百分比为30％～50％的CaO、35％～50％的SiO2、10％～30％的Al2O3、1％～5％的MgO、0.1％～2％的ZnO、0.01％～5％的K2O、稀土氧化物；所述稀土氧化物为Gd2O3和/或Eu2O3，添加含量为0.3-1.0％；以所述微晶玻璃粉的质量为基准。优选地，所述溶剂选自：醇酯十二、松油醇、柠檬酸三丁酯、醋酸丁基卡必醇；所述粘结剂选自：聚乙烯醇缩丁醛；所述增稠剂选自：乙基纤维素、硝化纤维素、聚异乙烯、聚甲基乙烯；所述增塑剂选自：2,2,4-三甲基戊二醇异丁酯；优选地，所述介质浆料包含：着色剂钴蓝：3～5份，质量份。本专利技术第二方面提供第一方面所述的高绝缘性低热膨胀系数介质浆料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：①、制备有机载体：按照相应的质量份数，先将增稠剂加入到溶剂中，在水浴中加热、搅拌直到增稠剂溶解；然后再加入粘结剂、增塑剂和着色剂并搅拌至溶解，然后再保温搅拌，制备得到有机载体；②、制备微晶玻璃粉：称取微晶玻璃粉原料放入混料机中混合均匀，在1200℃～1500℃下烧结，之后进行水淬，水淬后的玻璃块球磨，球磨完毕后得到粒径不大于5μm的微晶玻璃粉；微晶玻璃原料包含：重量百分比为30％～50％的CaO、35％～50％的SiO2、10％～30％的Al2O3、1％～5％的MgO、0.1％～2％的ZnO、0.01％～5％的K2O、稀土氧化物；所述稀土氧化物为Gd2O3和/或Eu2O3，添加含量为0.3-1.0％。③、制备介质浆料：将步骤②制得的微晶玻璃粉加入到步骤①制得的有机载体中，搅拌，然后研磨得到权利要求3所述的高绝缘性低热膨胀系数介质浆料。优选地，步骤①中，所述的制备有机载体时保温搅拌时的时间为1～3小时；步骤②中，制备微晶玻璃粉时，球磨时间为10～60h，转速为100～300rpm。本专利技术第三方面提供一种第一方面任一项所述的高绝缘性低热膨胀系数介质浆料的烧结工艺，所述介质浆料的烧结在马弗炉里进行，烧结温度为700℃～950℃，峰值温度的保温时间为10～20min，总的烧结时间(升温时间、温度峰值时间、降温时间)为1～2h。本专利技术第四方面提供第一方面任一项所述的高绝缘性低热膨胀系数介质浆料用作镍基高温合金绝缘层浆料的用途。上述技术方案在不矛盾的前提下，可自由组合。本专利技术具有以下有益效果：1、一般的绝缘浆料中需要添加氧化硼或碱土金属氧化物氧化钡等来调节其膨胀系数。本专利技术采用无硼、钡微晶玻璃粉制备了一种与低热膨胀系数高温合金基体相匹配的浆料，获得的介质浆料具有高绝缘性、高触变性、低热膨胀系数，满足介质浆料的使用要求。本专利技术制备的介质浆料膨胀系数可控制在8-10×10-6/℃之间，完全匹配镍基高温合金这种低热膨胀系数的基底材料。2、本专利技术在微晶玻璃粉中上添加了特定微量的稀土氧化物，该稀土氧化物是氧化钆(Gd2O3)、氧化铕(Eu2O3)或氧化钆(Gd2O3)与氧化铕(Eu2O3)的混合物，添加含量为0.3-1.0％，从而大幅度改善了绝缘浆料的热膨胀性能。3、本专利技术制备方法简单、原料成本低，满足工业化生产要求。附图说明图1是实施例1样品THF可溶物的红外匹配谱图。图2是实施例2样品烘干样的气相色谱质谱(GC-MS)测试谱图。图3是实施例2样品烘干样的热重分析(TGA)测试谱图。图4是实施例3样品烘干样的差示扫描量热(DSC)测试谱图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步说明本专利技术的内容。实施例1一种高绝缘性高触变性的介质浆料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：①、制备有机载体：在500ml的烧杯中，倒入45g醇酯十二(1.5g每份)，加入3g的乙基纤维素在水浴中加热、搅拌直到乙基纤维素溶解，水浴温度为70℃。然后再依次加入2g的聚乙烯醇缩丁醛、0.5g的2,2,4-三甲基戊二醇异丁酯和5g的钴蓝并搅拌至溶解，然后再保温搅拌2小时，冷却至室温备用，制备得到有机载体；②、制备微晶玻璃粉：称取质量为30g的CaO、45g的SiO2、21g的Al2O3、1g的MgO、1.5g的ZnO以及3g的K2O、0.5g的Gd2O3放入混料机中混合均匀，装入坩埚，再用箱式电阻炉烧结，烧结温度为1500℃，保温时间为100min，烧结完毕后再通过球磨机进行水淬，水淬后的玻璃块放入球磨机中进行球磨，并以无水乙醇作为球磨介质，球磨完毕后得到粒径不大于5μm的微晶玻璃粉，球磨时间为30h，转速为150rpm；③、制备介质浆料：将70g的微晶玻璃粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高绝缘性低热膨胀系数介质浆料，其特征在于，所述介质浆料包括以下质量份组分：/n溶剂：20～30份；/n粘结剂：0.3～1份；/n增稠剂：0.5～2份；/n增塑剂：0.2～1份；/n微晶玻璃粉：70～80份；/n其中，所述微晶玻璃粉包含：/n质量百分比为30％～50％的CaO、35％～50％的SiO

【技术特征摘要】
1.一种高绝缘性低热膨胀系数介质浆料，其特征在于，所述介质浆料包括以下质量份组分：
溶剂：20～30份；
粘结剂：0.3～1份；
增稠剂：0.5～2份；
增塑剂：0.2～1份；
微晶玻璃粉：70～80份；
其中，所述微晶玻璃粉包含：
质量百分比为30％～50％的CaO、35％～50％的SiO2、10％～30％的Al2O3、1％～5％的MgO、0.1％～2％的ZnO、0.01％～5％的K2O、稀土氧化物；所述稀土氧化物为Gd2O3和/或Eu2O3，添加含量为0.3-1.0％；以所述微晶玻璃粉的质量为基准。


2.根据权利要求1所述的高绝缘性低热膨胀系数介质浆料，其特征在于，
所述溶剂选自：醇酯十二、松油醇、柠檬酸三丁酯、醋酸丁基卡必醇；
所述粘结剂选自：聚乙烯醇缩丁醛；
所述增稠剂选自：乙基纤维素、硝化纤维素、聚异乙烯、聚甲基乙烯；
所述增塑剂选自：2,2,4-三甲基戊二醇异丁酯；


3.根据权利要求1所述的高绝缘性低热膨胀系数介质浆料，其特征在于，所述介质浆料包含：着色剂钴蓝：3～5份，质量份。


4.根据权利要求3所述的高绝缘性低热膨胀系数介质浆料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
①、制备有机载体：按照相应的质量份数，先将增稠剂加入到溶剂中，在水浴中加热、搅拌直到增稠剂溶解；
然后再加入粘结剂、...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤建国，李志强，雷萍，尚善斋，吕茜，袁大林，吴俊，廖晓祥，廖思尧，韩敬美，王汝，洪鎏，王程娅，
申请(专利权)人：云南中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：云南;53