一種印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法。該制作方法，首先將環(huán)氧樹脂和固化劑、炭黑顆粒、溶劑按以下重量百分比混合在一起并攪拌均勻，其中，環(huán)氧樹脂和固化劑共占20～50%、炭黑顆粒2～10%，余量為溶劑；然后，將攪拌均勻的混合物放到超聲波中進行分散處理；接著，將經(jīng)過分散處理后的混合物放置在80-200℃的熱臺上，并持續(xù)攪拌1-12小時。本發(fā)明以環(huán)氧樹脂作為粘接劑，炭黑作為填料，溶劑作為稀釋劑，通過嫁接的方法，實現(xiàn)將環(huán)氧樹脂嫁接在炭黑上，實現(xiàn)炭黑與溶劑之間的互溶性，提高了炭黑的分散性，由該方法制得的油墨滴在基板上以后不會出現(xiàn)分層的情況，而且固化后形成的方塊電阻的阻值也較高。適合在印制電路板制造【技術(shù)領(lǐng)域】推廣應(yīng)用。
【專利說明】—種印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及印制電路板制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)品沿多功能，輕量化以及高集成化方向發(fā)展，信號傳輸?shù)妮d體——印制電路板的表面逐漸擁擠。為節(jié)約電路板表面上的空間，以電阻，電感及電容為代表的無源器件被轉(zhuǎn)移到了電路板內(nèi)部。這種埋入在印制電路內(nèi)部的器件稱為埋嵌無源器件，相應(yīng)的電阻，電感及電容稱為埋嵌電阻，埋嵌電感及埋嵌電導(dǎo)?，F(xiàn)在使用的電阻埋嵌材料主要有N1-P，N1-Cr，碳漿，LaBJIl瓷漿等[參考文獻:(I)H.Czarczyfiska, A.Dziedzicj B.W.Licznerskij M.Lukaszewicz and A.Sewerynj Fabrication and electricalproperties of carbon/polyesterimide thick resistive films, MicroelectronicsJournal, 24(1993)689-696; (2)B.S.Hoffheins and R.J.Lauf，New Materials forThick-FiIm Electronics, Prepared by the Oak Ridge National LaboratoryOperated by Martin Marietta Energy Systems, Inc.for the U.S.Department ofEnergy under Contract DE-AC05-840R21400 (1990) 29.]。Ni_P，N1-Cr 材料由于其電阻率低[參考文獻:(3) S.K.Bhattacharyaj M.G.Varadarajanj P.Chahalj G.C.Jha andR.R.Tummalaj A novel electroless process for embedding a thin film resistoron the benzoeyelobutene dielectric.J.Electron.Mater., 36(2007) 242-244.(4)L.F.Laij W.J.Zengj X.Z.Fuj R.Sun and R.X.Duj Annealing effect on the electricalproperties and microstructure of embedded N1-Cr thin film resistor,J.Alloy.Compd.,538(2012) 125-130.]，其制作的埋嵌電阻只能替代印制電路中部分低阻值的電阻器。我們對N1-P材料的結(jié)構(gòu)進行的修飾，使得其電阻值增加了十倍，因而能替代更高阻值的電阻[參考文獻:(5)何為，周國云，王守緒，楊小健，張懷武，一種埋嵌式電阻材料的制備方法，ZL201110233366.X; (6)G.Y.Zhou, W.He，S.X.Wang, C.Y.Chen and C.P.Wong, Fabrication of a novel porous N1-P thin—film usingelectroless-plating:Application to embedded thin—fiIm resistor,MaterialsIetterslOS (2013) 75-78]。碳漿，LaB6陶瓷漿電阻率較高，其制作的器件能夠替代阻值較高的電阻。
[0003]N1-P, N1-Cr,碳漿及LaB6陶瓷漿分別通過化學(xué)鍍，濺射，絲網(wǎng)印刷等方式制作電阻圖形。每次只能使用一種電阻材料配方。由于每個配方阻值是固定的，在圖形尺寸的限制下，每次制作的電阻只能局限在該材料方塊電阻阻值的0.1倍到100倍之間[參考文獻:(7) H.F.Lee, C.Y.Chan and C.S.Tang, Embedding capacitors and resistors intoprinted circuit boards using a sequential lamination technique, journal ofmaterials processing technology207 (2008) 72 - 88]。這使得埋嵌電阻每次制作只能替代電路板表面部分電阻器件。通過噴墨打印技術(shù)，實現(xiàn)多針頭同時打印。在不同針頭打印不同阻值油墨的前提下，可以一次性地制作出阻值覆蓋范圍較廣的埋嵌電阻器。但是，現(xiàn)有的油墨滴在基板上以后容易分層，分散性不好，而且固化后的Tg較低，固化后形成的方塊電阻阻值較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法，由該方法制得的油墨滴在基板上以后不會出現(xiàn)分層的情況，分散性較好。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法，包括以下步驟:
[0006]A、將環(huán)氧樹脂和固化劑、炭黑顆粒、溶劑按以下重量百分比混合在一起并攪拌均勻，其中，環(huán)氧樹脂和固化劑共占20~50%、炭黑顆粒2~10%，余量為溶劑；
[0007]B、將攪拌均勻的混合物放到超聲波中進行分散處理；
[0008]C、將經(jīng)過分散處理后的混合物放置在80-200°C的熱臺上，并持續(xù)攪拌1-12小時。
[0009]進一步的是，所述環(huán)氧樹脂與固化劑的質(zhì)量比為1:0.8。
[0010]進一步的是，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A酚醛樹脂、雙酚F酚醛樹脂、3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯三種中的至少一種。
[0011]進一步的是，所述固化劑為四氫苯酐、甲基四氫苯酐、六氫苯酐、甲基六氫苯酐四種中的至少一種。
[0012]進一步的是，所述炭黑顆粒的`粒徑在20-80納米之間，電阻率小于0.1 Ω.cm。
[0013]進一步的是，所述溶劑為丙酮或丁酮或環(huán)己酮或丙二醇單甲醚乙酸酯。
[0014]進一步的是，在步驟A中，在將環(huán)氧樹脂和固化劑、炭黑顆粒、溶劑混合之前，先對炭黑顆粒進行表面處理，所述表面處理包括如下過程，首先對炭黑顆粒進行臭氧氧化處理或400-50(TC高溫加熱或硝酸氧化處理，然后加入氫氧化鉀進行化學(xué)反應(yīng)。
[0015]進一步的是，在步驟B中，將攪拌均勻的混合物放到超聲波中進行分散處理的時間為I小時。
[0016]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法以環(huán)氧樹脂作為粘接劑，炭黑作為填料，溶劑作為稀釋劑，通過嫁接的方法，實現(xiàn)將環(huán)氧樹脂嫁接在炭黑上，實現(xiàn)炭黑與溶劑之間的互溶性，提高炭黑的分散性，由該方法制得的油墨滴在基板上以后不會出現(xiàn)分層的情況，分散性較好，而且固化后形成的電阻具有較高的Tg，可以實現(xiàn)方塊電阻在1000歐姆(厚度20微米)及1000歐姆以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明環(huán)氧樹脂嫁接到炭黑表面的TEM圖。
[0018]圖2為未進行表面嫁接的油墨滴到印制電路板的顯微鏡圖。
[0019]圖3為本發(fā)明制得的油墨滴到印制電路板的顯微鏡圖。
[0020]圖4為本發(fā)明制得的油墨固化在鋼條上用于測試其Tg的DMA圖；
[0021]圖5為本發(fā)明制得的油墨固化后其阻值隨著炭黑含量的變化曲線圖。
【具體實施方式】[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0023]該印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法，包括以下步驟:
[0024]A、將環(huán)氧樹脂和固化劑、炭黑顆粒、溶劑按以下重量百分比混合在一起并攪拌均勻，其中，環(huán)氧樹脂和固化劑共占20~50%、炭黑顆粒2~10%，余量為溶劑；
[0025]B、將攪拌均勻的混合物放到超聲波中進行分散處理； [0026]C、將經(jīng)過分散處理后的混合物放置在80-200°C的熱臺上，并持續(xù)攪拌1_12小時，環(huán)氧樹脂在高溫的情況下，可以與炭黑表面的-COOH或COOK基團反應(yīng)，實現(xiàn)環(huán)氧樹脂粘接劑的嫁接，同時，嫁接在炭黑顆粒表面的環(huán)氧樹脂鏈還會不斷地生長，形成長鏈的環(huán)氧樹脂大分子，如圖1所示。
[0027]本發(fā)明所述的印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法以環(huán)氧樹脂作為粘接劑，炭黑作為填料，溶劑作為稀釋劑，通過嫁接的方法，實現(xiàn)將環(huán)氧樹脂嫁接在炭黑上，實現(xiàn)炭黑與溶劑之間的互溶性，提高炭黑的分散性，由該方法制得的油墨滴在基板上以后不會出現(xiàn)分層的情況，分散性較好，而且固化后形成的電阻具有較高的Tg，可以實現(xiàn)方塊電阻在1000歐姆(厚度20微米)及1000歐姆以上。一般來說，壓力傳感式打印機要求其粘度在
0.08-0.25Pa.s及表面張力在30_40dyn/cm之間?？梢酝ㄟ^選擇加入不同的溶劑及不同的量，調(diào)節(jié)埋嵌電阻油墨的性能指標(biāo)，以達到打印要求。
[0028]在上述實施方式中，為了保證環(huán)氧樹脂的粘接效果，所述環(huán)氧樹脂與固化劑的質(zhì)量比為1:0.8。
[0029]為了提高環(huán)氧樹脂的粘接效果，所述環(huán)氧樹脂優(yōu)選為雙酚A酚醛樹脂、雙酚F酚醛樹脂、3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯三種中的至少一種。進一步的是，所述固化劑優(yōu)選為四氫苯酐、甲基四氫苯酐、六氫苯酐、甲基六氫苯酐四種中的至少一種。
[0030]為了保證環(huán)氧樹脂嫁接在炭黑上的嫁接效果，所選取的炭黑顆粒的粒徑在20-80納米之間，電阻率小于0.1 Ω.Cm。
[0031]為了提高炭黑與溶劑之間的互溶性，進一步提高炭黑的分散性，所述溶劑優(yōu)選為丙酮或丁酮或環(huán)己酮或丙二醇單甲醚乙酸酯。
[0032]為了更有利于環(huán)氧樹脂嫁接到炭黑顆粒表面，在步驟A中，在將環(huán)氧樹脂和固化齊?、炭黑顆粒、溶劑混合之前，先對炭黑顆粒進行表面處理，所述表面處理包括如下過程，首先對炭黑顆粒進行臭氧氧化處理或400-50(TC高溫加熱或硝酸氧化處理，提高羥基，羧基等基團的含量，然后加入氫氧化鉀進行化學(xué)反應(yīng)，形成含羧酸鉀-COOK基團的結(jié)構(gòu)。
[0033]為了保證炭黑顆粒的分散效果，在步驟B中，將攪拌均勻的混合物放到超聲波中進行分散處理的時間為I小時。
[0034]對比實施例1
[0035]將0.90g樹脂(雙酚A酚醛樹脂，3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲基3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯，4-甲基六氫苯酐按質(zhì)量比1:1:1.6混合)，0.1Og粒徑40-50nm的炭黑顆粒，1.8g PMA(丙
二醇單甲醚乙酸酯)混合一起，攪拌后，將其放置在超聲中分散I個小時，獲得埋嵌電阻油
m
O
[0036]攪拌均勻后，將埋嵌電阻油墨滴到印制電路板基板上。油墨在基板上鋪開，分離了三層，從內(nèi)到外依次為炭黑+樹脂+溶劑層，樹脂+溶劑層以及溶劑層，如圖2所示。粘度測試顯示該油墨粘度為0.16Pa.S。將油墨固化后,其電阻阻值為3.8kQ/ □(厚度20 μ m)。[0037]對比實施例2
[0038]將0.90g樹脂(雙酚A酚醛樹脂，3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲基3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯，4-甲基六氫苯酐按質(zhì)量比1:1:1.6混合)，0.1Og粒徑40-50nm的炭黑，1.8g PMA(丙二醇單甲醚乙酸酯)混合一起，攪拌后，將其放置在超聲波中分散I個小時。超聲分散后，將油墨放置溫度為180°C的熱臺上，并輔于400r/min的攪拌速度I個小時，對炭黑顆粒進行表面嫁接。
[0039]攪拌均勻后，將埋嵌電阻油墨滴到印制電路板基板上。油墨在基板上鋪開，分離了三層，從內(nèi)到外依次為炭黑+樹脂+溶劑層，樹脂+溶劑層以及溶劑層。由于本實施例攪拌時間不夠，樹脂未完全嫁接在炭黑表面，相比實施例1，雖然本實施方案的分層現(xiàn)象有所緩解，但仍然存在分層現(xiàn)象。粘度測試顯示該油墨粘度為0.88Pa.S。
[0040]實施例3
[0041]將0.90g樹脂(雙酚A酚醛樹脂，3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯，4-甲基六氫苯酐按質(zhì)量比1:1:1.6混合)，0.1Og粒徑40-50nm的炭黑顆粒，1.8g PMA(丙二醇單甲醚乙酸酯)混合一起，攪拌后，將其放置在超聲波中分散I個小時。超聲分散后，將油墨放置溫度為180°C的熱臺上，并輔于400r/min的攪拌速度4個小時，對炭黑顆粒進行表面嫁接。
[0042]攪拌均勻后，將埋嵌電阻油墨滴到印制電路板基板上。油墨在基板上鋪開，油墨沒有分層，如圖3所示，炭黑很好地分散在樹脂與溶劑的混合液中。粘度測試顯示該油墨粘度為0.85Pa.S。將油墨固化5 個小時后，其電阻阻值為IOOk Ω / □(厚度20 μ m)。
[0043]實施例4
[0044]將0.83g樹脂(雙酚A酚醛樹脂，3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲基3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯，4-甲基六氫苯酐按質(zhì)量比1:1:1.6混合)，0.17g粒徑40-50nm的炭黑顆粒，1.8g PMA(丙二醇單甲醚乙酸酯)混合一起，攪拌后，將其放置在超聲波中分散I個小時。超聲分散后，將油墨放置溫度為180°C的熱臺上，并輔于400r/min的攪拌速度4個小時，對炭黑顆粒進行表面嫁接。
[0045]攪拌均勻后，將埋嵌電阻油墨滴到印制電路板基板上。油墨在基板上鋪開，油墨沒有分層，如圖3所示，炭黑很好地分散在樹脂與溶劑的混合液中。將油墨固化5個小時后，其電阻阻值為1.2kQ/ □(厚度20 μ m)。
[0046]實施例5
[0047]將0.90g樹脂(雙酚A酚醛樹脂，3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲基3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯，4-甲基六氫苯酐按質(zhì)量比1:1:1.6混合),0.1Og粒徑40-50nm的炭黑顆粒，1.8g環(huán)己酮混合一起，攪拌后，將其放置在超聲波中分散I個小時。超聲分散后，將油墨放置溫度為180°C的熱臺上，并輔于400r/min的攪拌速度4個小時，對炭黑顆粒進行表面嫁接。
[0048]攪拌均勻后，將埋嵌電阻油墨滴到印制電路板基板上。油墨在基板上鋪開，油墨沒有分層，如圖3所示，炭黑很好地分散在樹脂與溶劑的混合液中。
[0049]實施例6
[0050]將0.90g樹脂(雙酚A酚醛樹脂，3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯，4-甲基六氫苯酐按質(zhì)量比1:1:1.6混合),0.1Og粒徑40-50nm的炭黑顆粒，1.8g 丁酮混合一起，攪拌后，將其放置在超聲波中分散I個小時。超聲分散后，將油墨放置溫度為180°C的熱臺上，并輔于400r/min的攪拌速度8個小時,對炭黑顆粒進行表面嫁接。
[0051]攪拌均勻后，將埋嵌電阻油墨滴到印制電路板基板上。油墨在基板上鋪開，油墨沒有分層，如圖3所示，炭黑很好地分散在樹脂與溶劑的混合液中。
[0052]實施例7
[0053]將0.90g樹脂(雙酚A酚醛樹脂，3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲基3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯，4-甲基六氫苯酐按質(zhì)量比1:1:1.6混合)，0.1Og粒徑40-50nm的炭黑顆粒，1.8g PMA(丙二醇單甲醚乙酸酯)混合一起，攪拌后，將其放置在超聲波中分散I個小時。超聲分散后，將油墨放置溫度為180°C的熱臺上，并輔于400r/min的攪拌速度4個小時，對炭黑顆粒進行表面嫁接。
[0054]攪拌均勻后，將埋嵌電阻油墨覆蓋到鋼片上，在180°C，持續(xù)5個小時進行固化。將該鋼片放置DMA中測試其機械性能，得出如圖4所示的油墨固化在鋼條上用于測試其Tg的DMA圖，由圖中可以看出其機械性能的變化顯不油墨固化后的Tg為180°C，聞于現(xiàn)有的油墨固化后的Tg值。
[0055]實施例8
[0056]將炭黑顆粒放置臭氧環(huán)境中氧化30min，再加入到2mol/L的氫氧化鉀的溶液中恒溫120°C 2個小時形成-COOK基團。通過離心的方法將炭黑析出，并放置真空干燥箱中120°C干燥12個小時。
[0057]將上述獲得的炭黑0.1Og加入到0.90g樹脂(雙酚A酚醛樹脂，3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基3，4-環(huán)氧 環(huán)己基甲酸酯，4-甲基六氫苯酐按質(zhì)量比1:1:1.6混合)和1.Sg PMA(丙二醇單甲醚乙酸酯)的混合液中，攪拌后，將其放置在超聲波中分散I個小時。超聲分散后，將油墨放置溫度為180°C的熱臺上，并輔于400r/min的攪拌速度4個小時，對炭黑顆粒進行表面嫁接。
[0058]將獲得的油墨固化5個小時后，數(shù)個樣品獲得的阻值在1000OkQ/ □左右(厚度20 μ m)。
[0059]圖5為本發(fā)明制得的油墨固化后其阻值隨著炭黑含量的變化曲線圖，由圖5可以得知，隨著炭黑含量的逐漸增加，油墨固化后的方塊阻值逐漸減小。
【權(quán)利要求】
1.一種印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法，其特征在于包括以下步驟: A、將環(huán)氧樹脂和固化劑、炭黑顆粒、溶劑按以下重量百分比混合在一起并攪拌均勻，其中，環(huán)氧樹脂和固化劑共占20~50%、炭黑顆粒2~10%，余量為溶劑； B、將攪拌均勻的混合物放到超聲波中進行分散處理； C、將經(jīng)過分散處理后的混合物放置在80-200°C的熱臺上，并持續(xù)攪拌1-12小時。
2.如權(quán)利要求1所述的印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法，其特征在于:所述環(huán)氧樹脂與固化劑的質(zhì)量比為1:0.8。
3.如權(quán)利要求2所述的印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法，其特征在于:所述環(huán)氧樹脂為雙酚A酚醛樹脂、雙酚F酚醛樹脂、3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯三種中的至少一種。
4.如權(quán)利要求2所述的印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法，其特征在于:所述固化劑為四氫苯酐、甲基四氫苯酐、六氫苯酐、甲基六氫苯酐四種中的至少一種。
5.如權(quán)利要求1所述的印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法，其特征在于:所述炭黑顆粒的粒徑在20-80納米之間，電阻率小于0.1 Ω.cm。
6.如權(quán)利要求1所述的印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法，其特征在于:所述溶劑為丙酮或丁酮或環(huán)己酮或丙二醇單甲醚乙酸酯。
7.如權(quán)利要求1所述的印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法，其特征在于:在步驟A中，在將環(huán)氧樹脂和固化劑、炭黑顆粒、溶劑混合之前，先對炭黑顆粒進行表面處理，所述表面處理包括如下過`程，首先對炭黑顆粒進行臭氧氧化處理或400-50(TC高溫加熱或硝酸氧化處理，然后加入氫氧化鉀進行化學(xué)反應(yīng)。
8.如權(quán)利要求7所述的印制電路板埋嵌電阻噴墨打印油墨的制作方法，其特征在于:在步驟B中，將攪拌均勻的混合物放到超聲波中進行分散處理的時間為I小時。
【文檔編號】C09D11/324GK103694796SQ201310704139
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】周國云, 何為, 冀仙林, 王守緒, 陳苑明, 唐耀 申請人:電子科技大學(xué)