毕业设计(论文)电子浆料用有机粘结剂的研究.doc
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1、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
2、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
3、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
4、_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
5、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
6、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
7、% 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
8、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
9、 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
10、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: _
11、_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
12、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
13、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
14、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
15、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
16、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
17、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
18、。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
19、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
20、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
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