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电子陶瓷中的有机助剂PVB介绍
LTCC基板的制备核心技术是高质量基片的坯体成型,目前的主流的成型方法为流延法。浆料的组成成分极大程度决定了生瓷带的成型质量。浆料中通常会添加一些有机物使浆料具有合适的粘度、塑性、无气泡等特点,例如会有粘结剂、分散剂、增塑剂等添加剂。每一种添加剂的都扮演着不同的角色。流延浆料配方中的有机粘合剂种类有PMMA、PVB等。

在2020年12月24日会议上,广州鸿墒的工程师温清给大家介绍了有机助剂PVB。早在国内刚引进第一条电子流延线后,风华集团引入Solutia首诺的PVB应用在电子流延浆料中作粘合剂。
       

有机材料在电子陶瓷浆料应用


电子陶瓷浆料主要由两部分组成:无机陶瓷粉体和有机材料

1、无机陶瓷粉料 Ceramic powder(陶瓷粉料和玻璃粉料);
2、有机材料:粘合剂、增塑剂、分散剂、溶剂:

  • Binder 粘合剂:增加流延膜成型并赋予坯件一定的强度;
  • Plasticizer 增塑剂:赋予坯件一定的可塑性和柔韧性;
  • Dispersant 分散剂:通过电荷、空间位阻赋予浆料稳定性;
  • Solvent 溶剂:用于溶解Binder,赋予浆料流动性。

按照比例来说:
  • Plasticizer 陶瓷粉料:100
  • Binder 有机粘合剂:8-12
  • Dispersant 分散剂:1-3
  • Plasticizer 增塑剂:2-4
  • Solvent 溶剂:60-100

粘合剂种类有:热塑性丙烯酸树脂PMMA、聚乙烯醇缩丁醛PVB。

 
聚乙烯醇缩丁醛PVB介绍


工业上以聚乙烯醇PVA和丁醛C4H8O为原料,以水为介质,HCl作为催化剂,逐步升温到65℃进行缩合,待粉粒析出后用水洗去催化剂,用碱中和残留的酸,干燥后得到产品。

PVB=PVA+H2O+HCl+C4H80

通过调整不同的摩尔比、不同的反应温度可制得不同性能的PVB。

① 安全玻璃,PVB经增塑后挤出或流延出透明薄片;
② 粘合剂Binder,由于具有-OH和缩醛基,具有很强的粘结性能,灰分残留小。
③ 涂料,由于具有好的粘结性、成膜性、耐磨性可用于涂料。

PVB树脂性能与流延生胚强度的关系:

决定PVB的性能主要有四个因素:聚合度、丁醛基含量、乙酰基含量、羟基含量。

① 聚合度的影响,聚合度增大,浆料粘度上升、膜片强度越大、热压着性也增大;
② 缩醛基含量的影响,含量的增高,可以降低粘合剂的粘度,提高与增塑剂的相溶性,提高膜片的柔软性和热压着性;
③ 羟基含量的影响,羟基含量的增高,溶液粘度升高,膜片强度增大,吸湿性也增高;
④ 乙酰基含量影响,乙酰基含量增加,粘度下降,膜片柔软性增加,热压着性也增大。

电子元器件烧结成瓷时的收缩率除了受陶瓷粉本身的影响外,也受PVB添加量的影响。为了得到较理想的收缩率,不同流延生坯厚度所选用PVB的粘度也不一样。高厚度流延生坯应选用高粘度PVB;低厚度的选用低粘度PVB。当然也有例外的,在MLCC行业,流延膜厚度都是在2-5微米,选用高粘度、高强度的PVB树脂如B72。


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