技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及一種玻璃基
電路板導(dǎo)電線路制備工藝,屬于
電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
[0002] 目前玻璃基電路板用導(dǎo)電漿料一般由導(dǎo)電金屬粉、粘結(jié)劑、
溶劑及其他輔助劑組成,并采用絲網(wǎng)印刷的方法將導(dǎo)電漿料印刷至玻璃
基板上。絲網(wǎng)印刷法是指利用絲網(wǎng)鏤孔板和印料,經(jīng)刮刀刮印得到圖形的方法,其原理為利用絲網(wǎng)印板圖文部分網(wǎng)孔透漏印料,非圖文部分網(wǎng)孔不透漏印料的基本原理進(jìn)行印刷。金屬導(dǎo)電材料在導(dǎo)電漿料中的含量將直接影響到電路的
導(dǎo)電性能,研究表明,導(dǎo)電漿料中含導(dǎo)電材料的含量在80%~90%重量比時(shí),導(dǎo)
電能力最好。目前傳統(tǒng)工藝制作的玻璃基電路板導(dǎo)電漿料中導(dǎo)電材料所占比例均在75%以下,因粘結(jié)劑等輔助材料的含量需達(dá)到25%以上才能使?jié){料中呈球狀顆粒的導(dǎo)電材料間具備足夠的粘合力,不致造成導(dǎo)電顆粒的脫落,所以現(xiàn)有漿料中導(dǎo)電材料的含量很難提高。但這樣的
質(zhì)量配比并沒有達(dá)到漿料中導(dǎo)電材料的最佳配比,導(dǎo)電性能還有提升的空間,且添加劑的大量使用使導(dǎo)電線路的脆性大大增加,在玻璃基板發(fā)生
變形時(shí)容易斷裂,造成玻璃基電路板的損壞。
[0003] 在玻璃基電路板導(dǎo)電線路的制備工藝中,由于含
銀含量高的導(dǎo)電銀漿黏度非常大,導(dǎo)致其流動(dòng)性較差,如采用傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷方法,印刷出來的導(dǎo)電線路由于絲網(wǎng)網(wǎng)線的隔離,會(huì)使導(dǎo)電線路的涂層高低不平,并產(chǎn)生
風(fēng)孔,導(dǎo)致電路導(dǎo)通能力差,導(dǎo)電率低;如對(duì)刮刀增大壓力,可以使風(fēng)孔略微變少,平度也可有所加強(qiáng),但由于壓力的增大會(huì)使
刮涂的導(dǎo)電線路層厚度變小,多在10μm以下,由于線路過薄,且傳統(tǒng)工藝所制得的導(dǎo)電銀漿脆性大,在玻璃基板發(fā)生變形時(shí),導(dǎo)電線路極易斷裂,而造成電路的損壞。
發(fā)明內(nèi)容
[0004] 本發(fā)明的目的在于克服
現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,并提供一種玻璃基電路板導(dǎo)電線路制備工藝,使用該工藝制備的玻璃基電路板導(dǎo)電線路具有較厚的導(dǎo)電線路層,且表面平滑,線路的柔韌性好,結(jié)合力強(qiáng),耐焊性好,導(dǎo)通能力強(qiáng),導(dǎo)電率高,電路板的使用壽命長(zhǎng)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006] 一種玻璃基電路板導(dǎo)電線路制備工藝,包括以下步驟:
[0007] 制漿步驟:將專用導(dǎo)電材料、有機(jī)
粘合劑和無機(jī)添加劑按質(zhì)量配比制成專用導(dǎo)電銀漿;以100質(zhì)量份的所述玻璃基電路板專用導(dǎo)電銀漿為基準(zhǔn),其中專用導(dǎo)電材料78~87份,有機(jī)粘合劑9~10份,無機(jī)添加劑3~13份;所述無機(jī)添加劑為玻璃粉;
[0008] 所述專用導(dǎo)電材料由A、銀粉,B、粒徑180~300nm的亞納米球狀銀粉,C、粒徑180~300nm的亞納米球狀銀銦
合金粉和D、粒徑250~500nm的純銦粉,按照質(zhì)量比例A:B:C:D=
86.5~93.9:5~10:1~3:0.1~0.5,混合而成;
[0009] 涂敷步驟:在
鈦合金印板上倒入制漿步驟制得的專用導(dǎo)電銀漿,通過鈦合金印板上的鏤空部分將專用導(dǎo)電銀漿刮漿到玻璃基板上,鈦合金印板的厚度為0.02~0.05mm;
[0010] 烘干步驟:150~200℃低溫
烘烤5~15分鐘;
[0011] 熔結(jié)步驟:升溫至500~750℃
溫度后保溫2~8分鐘,降溫至室溫。
[0012] 對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)是,制漿步驟中所述A、銀粉通過以下方法制得:
[0013] S1、將固態(tài)的純銀或銀合金
熔化成液態(tài)銀,其中所述純銀中銀含量≥99.9%;所述銀合金中銀含量≥90%,其余組分為導(dǎo)電金屬;
[0014] S2、將液態(tài)銀導(dǎo)入氮?dú)鉂舛取?9.99%的氮?dú)夥侦F化室,
霧化噴嘴對(duì)導(dǎo)入的液態(tài)銀噴射高壓霧化氣體使液態(tài)銀霧化,霧化后的霧化物顆粒為1-5μm,在霧化物
凝固前,設(shè)置于霧化室的低溫氮?dú)鈬娮鞂?duì)尚未凝固的霧化物進(jìn)行
頻率3~10HZ的爆沖噴射,爆沖噴射的氣體壓力為0.2~1MPa,霧化物在爆沖噴射出的低溫氮?dú)獾臎_擊作用下變成不規(guī)則的形狀,且低溫氮?dú)獾牡蜏厥轨F化物在變形的同時(shí)迅速凝固,形成玻璃基電路板專用導(dǎo)電銀粉,所用低溫氮?dú)獾臏囟葹?85℃~-65℃,濃度為≥99.99%。
[0015] 制漿步驟中所述有機(jī)粘合劑由以下材料按質(zhì)量份數(shù)比例配制而成,乙基
纖維素0.8~1.2份,松香
樹脂3.5~6份,
丙烯酸樹脂4~8份,氫化
蓖麻油3.5~6份,聚二甲基
硅氧烷2~4份,醇脂十二34.8~58.2份,二乙二醇丁醚8~10份,二乙二醇丁醚
醋酸脂20~30份。
[0016] 制漿步驟中所述玻璃粉粒徑為120~350nm。
[0017] 制漿步驟中所述C、銀銦合金粉中的銀元素和銦元素的質(zhì)量比例為銀:銦=90~95:5~10。
[0018] 所述步驟S2中,
霧化噴嘴的工作
電壓為30-60KV,霧化速率為2~15Kg/h,霧化頻率為1~30MHZ,霧化噴嘴霧化壓力為0.8~2.4MPa。
[0019] 所述步驟S2中,霧化室內(nèi)設(shè)有一個(gè)以上低溫氮?dú)鈬娮欤蜏氐獨(dú)鈬娮斓膰姎夥较蚺c凝固前的霧化物的移動(dòng)方向成90°~135°夾
角。
[0020] 所述步驟S1中,銀合金中的其它導(dǎo)電金屬為金、
銅、銦、鎵、
鋁、
錫和鉛中的一種或多種。
[0021] 涂敷步驟中在鈦合金印板的四周粘接有絲網(wǎng),絲網(wǎng)的外圍設(shè)有網(wǎng)框,然后使四周粘接有絲網(wǎng)的鈦合金印板在40~60N拉力條件下粘接于網(wǎng)框上。
[0022] 所述鈦合金印板為β型鈦合金箔板,如Ti-15-3、β21S、BT-22等。
[0023] 由本發(fā)明的技術(shù)方案可知,本發(fā)明提供的玻璃基電路板導(dǎo)電線路制備工藝在涂敷步驟中使用了厚度為0.02~0.05mm的鈦合金印板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的絲網(wǎng)印板,僅在鈦合金印板的四周粘接絲網(wǎng),并使用40~60N的拉力將其與網(wǎng)框粘接在一起,在鈦合金印板的鏤空
位置下方未設(shè)置絲網(wǎng),此種涂敷方式可使玻璃基電路板的線路厚度達(dá)到18~35μm,涂敷漿料時(shí)沒有了絲網(wǎng)網(wǎng)線的隔離阻礙,可使?jié){料平整,邊緣整齊,無風(fēng)孔,電路性能比傳統(tǒng)工藝提升1倍左右。
[0024] 本發(fā)明在制漿步驟中使用的玻璃基電路板專用導(dǎo)電銀漿是由專用導(dǎo)電材料、有機(jī)粘合劑和無機(jī)添加劑按一定質(zhì)量比例配制而成,其中的專用導(dǎo)電材料是由專用銀粉、粒徑180~300nm的亞納米球狀銀粉、粒徑180~300nm的亞納米球狀銀銦合金粉和粒徑250~
500nm的純銦粉,按比例混合而成,粒徑及成分的不同使每種
金屬粉末的熔點(diǎn)各不相同,其中作為主體導(dǎo)電材料的專用銀粉的粒徑最大,按照質(zhì)量配比關(guān)系,其它三種粉末可以填充在專用銀粉顆粒間的空隙處,有效減小顆粒間的空隙。在150-200℃低溫烘干階段,由于銦的熔點(diǎn)為145℃,在烘干階段所述純銦粉會(huì)變?yōu)橐簯B(tài),由于液態(tài)銦的
應(yīng)力很大,會(huì)使其它所述A專用銀粉、B亞納米球狀銀粉和C銀銦合金粉顆粒之間收縮得更加緊密,粉末顆粒之間空隙變小,結(jié)合力增強(qiáng)。在進(jìn)入500~750℃高溫熔結(jié)階段,熔點(diǎn)最低的純銦粉最先熔化,液態(tài)銦沿專用銀粉、亞納米球狀銀粉和亞納米球狀銀銦合金粉之間的空隙下沉,隨著溫度增高銀銦合金粉熔化,繼續(xù)沿著專用銀粉和亞納米球狀銀粉之間的空隙下沉,并與之前熔化的純銦粉形成銦元素比例更大的銀銦合金液,
固化后會(huì)在與玻璃基表面相結(jié)合的部位形成一層高銦銀合金層,產(chǎn)生十分良好的附著性及柔韌性,在玻璃基板發(fā)生變形時(shí)不容易斷裂,同時(shí)使
基層粉末之間的連結(jié)性更加致密,增強(qiáng)結(jié)合力的同時(shí)增強(qiáng)了導(dǎo)電能力。當(dāng)溫度繼續(xù)升高至600℃以上時(shí),還沒有達(dá)到專用銀粉的熔點(diǎn)溫度,此時(shí)亞納米球狀銀粉呈半熔化狀態(tài),繼續(xù)填充并與專用銀粉熔結(jié)在一起,使整個(gè)導(dǎo)電層變得更加致密,增強(qiáng)了金屬粉末之間的結(jié)合力,專用銀粉的不規(guī)則形狀使專用導(dǎo)電材料顆粒結(jié)合得更為牢固,從而使材料的導(dǎo)電力增強(qiáng),提高了電路的耐焊性能。本發(fā)明的導(dǎo)電線路在熔結(jié)階段時(shí),升溫至500~750℃溫度后保溫2~8分鐘,經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)這個(gè)熔
結(jié)溫度及保溫時(shí)間可使導(dǎo)電線路的方阻值最小,
附著力最大,導(dǎo)電性能最好,且導(dǎo)電線路與玻璃基板充分熔合,導(dǎo)電線路的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到最佳。
[0025] 由于本發(fā)明所使用的專用導(dǎo)電材料自身結(jié)合力強(qiáng),柔韌性好,因此在導(dǎo)電銀漿中可以提高專用導(dǎo)電材料的質(zhì)量比例,減少粘結(jié)劑等輔助材料所占的比例,導(dǎo)電材料的增加使整個(gè)導(dǎo)電線路的導(dǎo)電性能得到提高。導(dǎo)電銀漿中所使用的有機(jī)粘合劑具有良好的化學(xué)
穩(wěn)定性和粘結(jié)性能,不易揮發(fā),流變性好,沸點(diǎn)較高,且毒性非常低,固化速度快,有機(jī)粘合劑和無機(jī)添加劑與主體專用導(dǎo)電材料的配比合理,使?jié){料的黏度適中,流動(dòng)性好,附著力強(qiáng),且使專用導(dǎo)電材料顆粒間的
接觸更加緊密,印刷電路板時(shí)易于形成連續(xù)致密的銀膜,
電阻率小,能夠有效形成導(dǎo)電線路,且電路的導(dǎo)電率高,結(jié)合力強(qiáng),耐焊性好,并具有良好的柔韌性,在玻璃基板發(fā)生變形時(shí)不容易斷裂,延長(zhǎng)玻璃基電路板的使用壽命。
具體實(shí)施方式
[0026] 下面結(jié)合具體
實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0027] 實(shí)施例一:本發(fā)明提供的玻璃基電路板導(dǎo)電線路制備工藝包括以下步驟:
[0028] 制漿步驟:將專用導(dǎo)電材料、有機(jī)粘合劑和無機(jī)添加劑按質(zhì)量配比制成專用導(dǎo)電銀漿;以100質(zhì)量份的所述玻璃基電路板專用導(dǎo)電銀漿為基準(zhǔn),其中專用導(dǎo)電材料80份,有機(jī)粘合劑10份,無機(jī)添加劑10份;所述有機(jī)粘合劑由以下材料按質(zhì)量份數(shù)比例配制而成,乙基
纖維素1.2份,松香樹脂3.5份,丙烯酸樹脂8份,氫化蓖麻油3.5份,聚二甲基硅氧烷4份,醇脂十二34.8份,二乙二醇丁醚10份,二乙二醇丁醚醋酸脂20份;所述無機(jī)添加劑為粒徑150nm的玻璃粉;
[0029] 所述專用導(dǎo)電材料由A、銀粉,B、粒徑180nm的亞納米球狀銀粉,C、銀元素和銦元素的質(zhì)量比例為92:8且粒徑200nm的亞納米球狀銀銦合金粉和D、粒徑320nm的純銦粉,按照質(zhì)量比例A:B:C:D=88:8.8:3:0.2,混合而成;其中所用銀粉通過以下方法制得:
[0030] S1、將固態(tài)的純銀熔
化成液態(tài)銀,其中所述純銀中銀含量為99.9%;
[0031] S2、將液態(tài)銀導(dǎo)入氮?dú)鉂舛葹?9.99%的氮?dú)夥侦F化室,霧化噴嘴對(duì)導(dǎo)入的液態(tài)銀噴射高壓霧化氣體使液態(tài)銀霧化,霧化后的霧化物顆粒為1.5μm,在霧化物凝固前,設(shè)置于霧化室的一個(gè)低溫氮?dú)鈬娮鞂?duì)尚未凝固的霧化物進(jìn)行頻率8HZ的爆沖噴射,低溫氮?dú)鈬娮斓膰姎夥较蚺c凝固前的霧化物的移動(dòng)方向成90°夾角,爆沖噴射的氣體壓力為0.8MPa,霧化物在爆沖噴射出的低溫氮?dú)獾臎_擊作用下變成不規(guī)則的形狀,且低溫氮?dú)獾牡蜏厥轨F化物在變形的同時(shí)迅速凝固,形成玻璃基電路板專用導(dǎo)電銀粉,所用低溫氮?dú)獾臏囟葹?80℃,濃度為99.99%。霧化噴嘴的工作電壓為52KV,霧化速率為3Kg/h,霧化頻率為23MHZ,霧化噴嘴霧化壓力為2.2MPa。
[0032] 涂敷步驟,用激光雕刻的方法把電路板線路圖制作在鈦合金印板上,使電路板線路圖在鈦合金印板上形成鏤空?qǐng)D案,其中所述鈦合金印板為厚度0.03mm的BT-22鈦合金板,僅在鈦合金印板的四周粘接大拉力絲網(wǎng),在鈦合金印板的鏤空位置下方未設(shè)置絲網(wǎng),并通過40N拉力將絲網(wǎng)拉伸平直并與網(wǎng)框粘接在一起,涂敷時(shí)在鈦合金印板上倒入制漿步驟制得的專用導(dǎo)電銀漿,通過鈦合金印板上的鏤空部分將專用導(dǎo)電銀漿刮漿到玻璃基板上;
[0033] 烘干步驟:160℃低溫烘烤5分鐘;
[0034] 熔結(jié)步驟:升溫至710℃溫度后保溫3分鐘,降溫至室溫。
[0035] 本實(shí)施例制備的玻璃基電路板導(dǎo)電線路的厚度經(jīng)測(cè)量為28μm,且線路表面平滑,無風(fēng)孔。
[0036] 實(shí)施例二:
[0037] 制漿步驟:將專用導(dǎo)電材料、有機(jī)粘合劑和無機(jī)添加劑按質(zhì)量配比制成專用導(dǎo)電銀漿;以100質(zhì)量份的所述玻璃基電路板專用導(dǎo)電銀漿為基準(zhǔn),其中專用導(dǎo)電材料85份,有機(jī)粘合劑9份,無機(jī)添加劑6份;所述有機(jī)粘合劑由以下材料按質(zhì)量份數(shù)比例配制而成,乙基纖維素0.8份,松香樹脂6份,丙烯酸樹脂4份,氫化蓖麻油6份,聚二甲基硅氧烷2份,醇脂十二58.2份,二乙二醇丁醚8份,二乙二醇丁醚醋酸脂30份;所述無機(jī)添加劑為粒徑250nm的玻璃粉;
[0038] 所述專用導(dǎo)電材料由A、銀粉,B、粒徑260nm的亞納米球狀銀粉,C、銀元素和銦元素的質(zhì)量比例為95:5且粒徑250nm的亞納米球狀銀銦合金粉和D、粒徑500nm的純銦粉,按照質(zhì)量比例A:B:C:D=92.5:5.5:1.5:0.5,混合而成;其中所用銀粉通過以下方法制得:
[0039] S1、將固態(tài)的銀合金熔化成液態(tài)銀,其中所述純銀合金中銀含量為91%,其余導(dǎo)電金屬為銅或者金、銦、鎵、鋁、錫和鉛中的一種或多種,含量為9%;
[0040] S2、將液態(tài)銀導(dǎo)入氮?dú)鉂舛葹?9.99%的氮?dú)夥侦F化室,霧化噴嘴對(duì)導(dǎo)入的液態(tài)銀噴射高壓霧化氣體使液態(tài)銀霧化,霧化后的霧化物顆粒為4μm,在霧化物凝固前,設(shè)置于霧化室的兩個(gè)低溫氮?dú)鈬娮鞂?duì)尚未凝固的霧化物進(jìn)行頻率3.5HZ的爆沖噴射,兩個(gè)低溫氮?dú)鈬娮煸谕?a href='/zhuanli/list-22780-1.html' target='_blank'>水平線上,且兩個(gè)低溫氮?dú)鈬娮斓膰姎夥较蚓c凝固前的霧化物的移動(dòng)方向成120°夾角,爆沖噴射的氣體壓力為0.4MPa,霧化物在爆沖噴射出的低溫氮?dú)獾臎_擊作用下變成不規(guī)則的形狀,且低溫氮?dú)獾牡蜏厥轨F化物在變形的同時(shí)迅速凝固,形成玻璃基電路板專用導(dǎo)電銀粉,所用低溫氮?dú)獾臏囟葹?68℃,濃度為99.99%。霧化噴嘴的工作電壓為
36KV,霧化速率為12Kg/h,霧化頻率為5MHZ,霧化噴嘴霧化壓力為1.0MPa。
[0041] 涂敷步驟:使用激光雕刻的方法把電路板線路圖制作在鈦合金印板上,使電路板線路圖在鈦合金印板上形成鏤空?qǐng)D案,其中所述鈦合金印板為厚度0.04mm的β21S鈦合金板,鈦合金印板四周粘接絲網(wǎng),在鈦合金印板的鏤空位置下方未設(shè)置絲網(wǎng),并通過60N拉力將絲網(wǎng)拉伸平直并與網(wǎng)框粘接在一起,涂敷時(shí)在鈦合金印板上倒入制漿步驟制得的專用導(dǎo)電銀漿,通過鈦合金印板上的鏤空部分將專用導(dǎo)電銀漿刮漿到玻璃基板上;
[0042] 烘干步驟:200℃低溫烘烤10分鐘;
[0043] 熔結(jié)步驟:升溫至650℃溫度后保溫5分鐘,降溫至室溫。
[0044] 本實(shí)施例最終測(cè)量導(dǎo)電線路厚度為32μm,表面平滑,無風(fēng)孔。
[0045] 本發(fā)明兩個(gè)實(shí)施例所制得的玻璃基電路板導(dǎo)電線路厚度均達(dá)到了25μm以上,比傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷工藝增加了1倍左右,且漿料平整,邊緣整齊,無風(fēng)孔,導(dǎo)電性能大大增強(qiáng)。普通絲網(wǎng)印板一般為普通
鋼板或銅板,普通0.02~0.05mm鋼板或銅板如通過激光雕刻出鏤空電路圖案后,抗拉能力會(huì)變得非常弱,通常低于15N,如再加大拉力則會(huì)使普通鋼板或銅板發(fā)生變形,導(dǎo)致印板失效無法使用,而0.02~0.05mm厚的鈦合金印板在通過激光雕刻出電路圖案后,仍能保證受到60N以內(nèi)的拉力而不產(chǎn)生變形,且鈦合金印板
耐磨性好,使用鈦合金板作為印板,印刷次數(shù)可達(dá)到20000次以上,大大提高了印板的使用壽命,減少了維修更換的頻率,節(jié)約了維修時(shí)間及維修成本。經(jīng)測(cè)試,以上兩個(gè)實(shí)施例中的導(dǎo)電線路方阻值均達(dá)到了2.5mΩ/□以下,比使用普通材料的玻璃基電路提高了約40%;附著力都達(dá)到了4.5N,比使用普通材料的玻璃基電路提高了約30%。這些性能的提升,可使玻璃基電路導(dǎo)電能力比之前產(chǎn)品導(dǎo)電能力提升1倍左右。