振华富博士后创新基地水基流延成型技术取得突破性进展

<正>流延成型是制备片式电子元器件最重要的技术,它是将溶剂、粉体、粘结剂、分散剂和增塑剂混合在一起球磨一定时间,制成均匀的浆料,然后浆料流经刮刀制成一定微米级厚度的薄带。     

PNN-PZT陶瓷流延浆料流变性能研究

以体积比为7:3的丁酮和无水乙醇为混合溶剂,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为粘结剂,邻苯二甲酸二丁酯为增塑剂,玉米油为分散剂配制了PNN-PZT陶瓷流延浆料。研究了浆料球磨时间、固相体积分数以及各有机添加剂用量对其流变性能的影响。结果表明:当w(分散剂)为0.75%,w(粘结剂)为4.17%,球磨时间为8h,固相体积分数为75%,ζ(增塑剂:粘结剂)为0.6时,浆料流变性能良好,浆料黏度在2500mPa·s左右。     

MAS系LTCC流延浆料的研究

以在LTCC领域具有广泛应用前景的MAS(MgO-Al2O3-SiO2)系微晶玻璃作为功能相,系统地研究了粉体粒径、玻璃粉含量及各有机组分的含量对流延浆料流变性能及分散稳定性的影响,结果表明:选用D50为2.23μm的粉体,当φ(玻璃粉)为20%~25%,φ(粘结剂)为15.5%~19%,增塑剂/粘结剂比值R为0.65,φ(分散剂)为4.8%时,浆料黏度适宜,分散稳定性良好。     

流延成型用AlN无苯浆料的制备及其性能研究

氮化铝(AlN)陶瓷具有优良的热、电、力、光学性能,具有广阔的应用前景,已经引起了国内外研究者的广泛关注。以无水乙醇和异丙醇为混合溶剂,研究了分散剂添加量、Y值(表示粘结剂和增塑剂质量之比)、固含量及溶剂种类对AlN浆料性能的影响。在不添加二甲苯的前提下,当分散剂添加量为1.0%(质量分数)、Y值为0.75时,制备了固含量为39.5%(体积分数)的低黏度AlN浆料,并利用流延成型制备了AlN生坯,在氮气气氛中1 825℃,保温4 h烧结后得到相对密度为99.8%、热导率为178 W·m–1·K–1的AlN陶瓷。     

含BCL烧结助剂的CSLST微波介质陶瓷的水基流延

以苯丙乳液为粘结剂,聚丙烯酸(PAA)为分散剂,丙三醇为增塑剂,去离子水为分散介质,对添加烧结助剂B2O3-CuO-LiCO3(BCL)的(Ca0.9375Sr0.0625)0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3(CSLST)微波介质陶瓷粉体进行了水基流延成型工艺的研究。通过研究各种添加剂含量对浆料流变性能的影响,得出了适合流延的浆料配方(质量分数)为:陶瓷粉料50%,分散剂1%,粘结剂10%,增塑剂与粘结剂质量比为1:4。该浆料呈剪切变稀特性,经流延可制备均匀无裂纹的流延膜片。膜片叠层后在900℃下烧结具有较佳的微波介电性能:εr=75.8,Q×f=1 422 GHz,τf=13.39×10–6/℃。     

有机添加剂对氧化铝流延浆料流变性能的影响

系统研究了流延法制备氧化铝陶瓷基片过程中分散剂、增塑剂和粘结剂对浆料流变性能的影响。结果表明:采用分散剂GTO和S80制得的浆料黏度最低,TEP制备的浆料黏度最高。利用增塑剂PEG400和DBP都能获得较低的浆料黏度,随着增塑剂与粘结剂比值R的增加,浆料黏度显著降低。采用分散剂TEA、粘结剂PVB、增塑剂DBP制备的氧化铝浆料,当R值为0.8~1.6时,流延浆料黏度为1 071~1 671 mPa.s,流延生带质量较好。     

可打印硼硅酸盐玻璃陶瓷浆料的制备及其流变性能研究

通过讨论粉末粒径、分散剂、固含量、粘结剂、增塑剂对陶瓷浆料流变性能及打印效果的影响规律,研究了高浓度、良好分散的可打印硼硅酸盐玻璃陶瓷浆料的制备方法,并采用3D打印直写技术实现了硼硅酸盐玻璃陶瓷基板的成型。研究结果表明:当分散剂为质量分数3%,粘结剂为质量分数4%,增塑剂与粘结剂质量比为0. 4,固含量为质量分数46%时,浆料可打印性较好,粘度约为2660 mPa·s。采用所制备浆料打印的基板表面平整,经过烧结后内部结构致密,相对介电常数为5. 4,介电损耗为0. 0017,满足电路基板的使用需求。     

LTCC基片流延浆料流变性能研究

流延法制备LTCC基片过程中,有机添加剂对流延浆料流变性能有很大的影响。采用NDJ—11旋转式黏度计测定浆料的流变性能。结果表明:混合溶剂二甲苯/正丁醇对粉料的湿润性能最好,浆料的黏度随剪切速率增加而下降,呈剪切变稀的流变学特性,随着固相体积分数的增加,浆料的最佳分散剂用量也相应增加;浆料的黏度随着增塑剂与粘结剂比值R值的增加而急剧降低,流变性能得到明显改善。     

CaAlSi系LTCC生带的流延制备及其烧结基板

以自制的CAS(CaO-Al2O3-SiO2)系玻璃作为功能相,通过分析不同的有机组分对流延浆料流变性能及分散稳定性的影响,优选:甲基乙基酮-乙醇为二元共沸溶剂;磷酸三丁酯为分散剂。浆料的黏度随粘结剂加入量增大而增大。随着增塑剂含量的增加,浆料黏度先减小后增大,当ζ(增塑剂:粘结剂)=0.6时,浆料黏度最低。流延浆料的最佳配方为:玻璃粉100.0g,粘结剂18.0g,磷酸三丁酯3.0g,增塑剂10.8g,溶剂为150.0～170.0g。流延生带样品于950℃烧结后获得相对密度达到96%,相对介电常数为6.97,介电损耗低于0.3%(1MHz)的玻璃陶瓷基板材料。     

改性氧化铝黑瓷粉体制备高固相含量浆料的研究

通过对氧化铝黑瓷粉料进行预烧技术处理,增大颗粒尺寸、降低粉体比表面能、改善其团聚现象,制备出固相体积分数达55%的氧化铝黑瓷稳定料浆,并研究了分散剂用量、体系固相体积分数、R值(塑性剂/粘结剂)对料浆流变性的影响.研究结果表明:浆料的粘度随剪切速率增加而下降,呈剪切稀化的流变学特性,随着固相体积分数的增加,浆料的最佳分散剂用量也相应增加;浆料的粘度随着R值的增加而急剧减小,流变性能得到明显改善.     

水性粘合剂对Ni-MLCC流延成型的影响

以聚丙烯酸酯乳液为粘合剂,采用水基流延成型制备了镍电极多层陶瓷电容器(Ni-MLCC)。利用扫描电子显微镜对膜片表面形貌进行了分析,研究了该水性粘合剂对Ni-MLCC陶瓷浆料黏度、膜片拉伸强度以及所制电容器的电性能的影响。结果表明:粘合剂的用量以质量分数10%为最佳,流延成型所得膜片表面光滑,无缺陷,瓷粉分散均匀,所制备电容器的各项电性能符合EIA-Y5V规范。     

凝胶注模成型氧化铝陶瓷反射体的制备

以微米级氧化铝为原料,采用AM-MBAM凝胶体系,制备出了流动性良好、高固相体积比的浆料,然后采用凝胶注模成型工艺制备出了中空氧化铝陶瓷反射体。研究了分散剂、引发剂、单体浓度及固相含量等关键因素对凝胶注模成型氧化铝陶瓷反射体的影响。结果表明:当分散剂、引发剂、单体的质量分数分别为0.4%,0.08%,7%时,浆料的固相体积分数为55%,黏度达到710 mPa.s,并可制备出表观形貌好,结构致密的氧化铝陶瓷反射体。     

NiO／YSZ凝胶注模工艺流变特性研究

用水基凝胶注法制备同体氧化物燃料电池（SOFC）阳极材料NiO／YSZ是目前的研究热点之一。本文研究了凝胶注模工艺中固相含量、分散剂和pH值对NiO／YSZ陶瓷料浆流变性质的影响。结果表明,Ni0／YSZ水基料浆为假塑性流体;当pH=9、分散剂用量为0．012g／ml、固相含量为45％（体积比）的NiO／YSZ水基料浆,稳定性好,满足浇注成型工艺要求,适合成型SOFC阳极材料NiO／YSZ。     

ZnO压敏陶瓷的PVA系水基流延成型工艺及其性能

采用聚乙烯醇(PVA)系水基流延成型工艺制备了ZnO压敏陶瓷的水基流延膜。用粒度分析、粘度测量和动态机械热分析等方法研究了各组分对水基流延浆料性能的影响,用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了水基流延膜的微观结构和物相组成。结果表明:在浆料质量比(陶瓷粉体:去离子水:分散剂:粘结剂:增塑剂:表面活性剂)=100:84.6:1:6:5.4:3时,所制水基流延膜无缺陷且微观结构均匀;另外,该流延膜经900℃烧结后具有良好的电性能:电压梯度E1mA=112.4 V/mm,非线性系数=34.6,漏电流密度JL=0.5×10–6A/cm2。     

干拉法制备散射偏光片实验研究

散射偏光片是一种外观半透明略带雾度状态的新型光学功能薄膜材料。当自然光入射,一半光透射,一半光散射。这种散射偏光片在透明投影屏幕上具有应用前景,但还没有实现产业化。本文采用干法拉伸聚乙烯醇掺杂液晶(PVA∶LC)制备散射偏光片。首先,配制聚乙烯醇掺杂液晶水溶液乳胶,在平板玻璃上通过流延晾干成膜;然后采用小型拉伸机,边烘烤加热边拉伸至原长的4倍左右,制备出散射偏光片样品;最后,通过实验测试得出样品的透光率40%,偏振度57%。以样品作屏幕观察投影效果,结果显示投影偏振光与样品透光轴正交背投影效果最好。本文对于实现散射偏光片的产业化研究具有重要参考意义。