光敏半水可显影的陶瓷涂层组合物制造技术

一种可在基本上非氧化气氛中烧制的光敏陶瓷涂层组合物，它的改进包括含丙烯酸Ｃ－［１］～Ｃ－［１０］烷基酯、异丁烯酸Ｃ－［１］～Ｃ－［１０］烷基脂、苯乙烯和烯属不饱和羧酸的共聚物或互聚物的有机聚合粘结剂；其中在粘结剂中由不饱和羧酸产生的部分占该聚合物的５～小于１５％（重量），粘结剂的分子量不大于１００，０００，经光化照射成像曝光的该组合物在有机溶剂一水的混合物中可显影。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进的光敏陶瓷涂层组合物，具体地说是涉及一种对烧制陶瓷起前体作用的涂层组合物，该前体在形成多层厚膜电路是特别有用的。本专利技术涉及一种在1986年9月23日出版的，Dueber等人的U.SPatent4，613.560中已公开的，又经改进的光敏陶瓷涂层组合物，它能在基本上是非氧化性的气氛中被烧制。这份专利公开了一种涂层组合物，它包含下列掺合剂(a)磨细的陶瓷固体颗粒，其表面积与重量之比不大于10米2/克，并且至少75%(重量)的颗粒的尺寸为1-10微米。(b)一种磨细的无机粘结剂颗粒，其表面积与重量之比不大于10米2/克，并且至少95%(重量)的颗粒的尺寸为1-10微米，(b)与(a)的重量比为0.6-2。该无机粘结剂颗粒分散在有机介质中，该有机介质包含(c)选自由下列物质构成的物组中的一种有聚合粘结剂(1)丙烯酸C1-10烷基酯、异丁烯酸C1-10烷基酯、α-甲基苯乙烯和0-2%(重量)的烯不饱和羧酸、胺或含硅烷的化合物的均聚物和共聚物。(2)C1-10烷基单链烯的均聚物和共聚物。(3)C1-4烯化氧的均聚物和共聚物及其混合物，该粘结剂占无机固体颗粒总量的5-25%(重量)。(a)一种光引发体系，它溶于(e)光致硬化的单体，和(f)挥发性的非水有机溶液。如这份专利所述，工艺包括将该涂层组合物(1)薄层、多层地涂敷到陶瓷基体上，(2)成像曝光于光化照射中，以引起该膜被暴区的硬化，(3)用溶剂显影以除去该膜的未曝光区，以及(4)在基本上非氧化性的气氛中烧制以完成有机介质的挥发和无机粘结剂与陶瓷固体颗粒的烧结。作为本专利技术的另外的背景是，多年来一直使用厚膜电路来提高每单位面积的电路官能度。电路技术的最新进展又对作此用途的绝缘材料提出了新的要求。迄今为止，用于复接电路的一直是传统的厚膜绝缘组合物。它们由分散在惰性有机介质中的磨细的绝缘固体颗粒和无机粘结剂构成。这样的厚膜材料通常通过网板印刷涂敷。虽然它们同样地也可以用其它方法涂敷。这种类型的厚膜材料是十分重要的，并将仍是这样。然而，当用网板印刷法涂敷这些厚膜材料时，却难于得到精细的线和间隙的分辨度。最重要的是网板印刷的全部参变量，如网板质量、橡胶滚子的硬度、印刷速度、分散特性等都要极仔细地控制和不断地监测以获得良好产品的产率。当然，使用厚膜导体和电阻材料时，也存在类似问题。一条解决这一问题的途经是(1)借助在光敏介质中的悬浮体将一绝缘材料层敷于基体上。(2)将该层经光化照射成像曝光。(3)使溶剂使图形显影以去除该层的未曝光部分，以及(4)烧制保留下的已曝光的图形部分以去除所有的遗留下的有机物质而烧结无机物质。现有技术的组合物，特别是U.S.P4，613，560所公开的组合物的缺点是在成像暴光于光化照射后，必须用有机溶剂来使这种物料显影，即用有机溶剂去除未暴光于光化照射下的组合物区域而不去除已曝光的区域。本专利技术涉及一种光敏陶瓷涂层组合物，它可在基本上是非氧化性气氛下烧制，它含有以下物质的掺合物(a)磨细的陶瓷固体颗粒，其表面积与重量之比不大于10米2/克，并且至少80%(重量)的颗粒的尺寸为1-10微米，和(b)一种磨细的无机粘结剂颗粒，它的玻璃化转变温度在550-825℃的范围内，其表面积与重量的比不大于10米2/克，并且至少90%(重量)的颗粒的尺寸为1-10微米，(b)与(a)的重量比在0.6-2的范围内，该无机粘结剂颗粒分散在一种有机介质中，该有机介质包括(c)一种有机聚合粘结剂，和(d)一种光引发体系，它溶于(e)光致硬化的单体，和(f)一种有机介质。其中的改进包括一种有机聚合粘结剂，该粘结剂含有一种丙烯酸C1-C10烷基酯或异丁烯酸C1-C10烷基酯，和一种烯不饱和羧酸的共聚物或共聚体，其中粘结剂内的由不饱和羧酸衍生的部分构成该聚合物的5-小于15%(重量)。并且其中该粘结剂的分子量不大于100000，而且其中经成像暴光于光化照射的该组合物是在一种含0.62%(重量)的硼酸钠和8.7%(重量)的丁基溶纤剂的水溶液中可显影的。本专利技术旨在改进Dueber等人在USP4，613，560中所公开的光敏陶瓷涂层。由于该专利的一些组分经改进而用于本申请，故其已在说明书中直接引用的部分被收入本文以资参考。对于本专利技术的组合物，除了使用不同的，用以去除未经光化照射曝光的组合物的区域而不去除已曝光于这种照射的区域的显影剂外，可使用与USP4，613，560相同的工艺。陶瓷固体颗粒本专利技术实际上可用于任何高溶点无机固体粒子料。但是它特别适用于制造绝缘固体粒子，如氧化铝、钛酸盐、锆酸盐和锡酸盐的悬浮体。它也可用于制备这些物料的前体、即当烧制时转变成绝缘固体粒子的固体物料，以及适用于任何这类绝缘固体粒子的混合物。在这许多很可能被用于本专利技术的绝缘固体粒子中有BaTiO3、CaTiO3、SrTiO3、PbTiO3、CaZrO3，BaZrO3、CaSnO3、BaSnO3以及Al2O3。正如陶瓷
熟练人员将理解的是，用于本专利技术组合物的陶瓷固体粒子的精确的化学组成在流变学的意义上通常不是很严格的。陶瓷固体粒子还最好在悬浮体中不具有膨鼓的特性，因为悬浮体的流变学特性会因之而从本质上被改变。为了在膜或其各层在被烧制以去除有机介质并完成无机粘结剂和陶瓷固体粒子的烧结时，按要求完全烧掉该有机介质，已发现，本专利技术的悬浮液体必须不含显著量的，颗粒尺寸小于0.2微米的固体粒子。然而，通常陶瓷固体粒子将没有超过20微米的，此外至少80%(重量)的陶瓷固体粒子必须具有1-10微米的尺寸。当该悬浮体被用于制作通常用网板印刷涂敷的厚膜糊剂时，最大颗粒尺寸不得超过网板厚度。而当该悬浮体被用于制作干的光敏膜时，则最大颗粒尺寸不得超过该膜的厚度。最好至少80%(重量)的陶瓷固体粒子落入1-10微米的范围。此外，陶瓷颗粒的表面积与重量之比以不超过10米2/克为宜。其原因是这种超出的颗粒倾向于使掺入的无机粘结剂的烧结性能变坏，更好是表面积与重量之比不超过5米2/克。已发现表面积与重量之比不超过1-5是相当令人满意的。d50(即一个点，在此点处较小颗粒的重量等于较大颗粒的重量)的较佳颗粒尺寸范围是2.30-2.70微米。这个尺寸范围对于达到无汽泡的表面，同时又保持气密结构是较好的。这个颗粒尺寸范围与玻璃料的无机粘结剂的较好尺寸范围，即2.30-2.70微米(d50)相近。对于优选工艺是使碾磨过的氧化铝水浆通过细目筛(如400目)以去除大颗粒，然后再通过一台磁选机，所以优先的原料是氧化铝。磁先机去除所有的、会增加最终产品的导电率的导磁物质。获得无团块的陶瓷固体粒子的组合物是十分重要的。一般将陶瓷体碾磨而达到所希望的颗粒尺寸分布后，通过辅以真空的加热或在空气流中加热去除水或混合溶剂。这种技术导致一些陶瓷粒子成块，在烧制之后，在有大颗粒的部分中产生簇状物和/或气泡。这种特别严重的缺点被消除于将碾磨细的氧化铝经冰冻干燥的优选工艺中。十分和缓的冰冻干燥条件消除了生成团块的潜在可能，这些团块一般产生于粉末加热时。类似的技术可用于不同的陶瓷固体粒子。无机粘结剂用于本专利技术的玻璃料有助于烧结无机结晶体颗粒，它可以是任何的公知的，其溶化温度低于陶瓷固体粒子熔化温度的组合物。尽管如此，为了使元件得到足够本文档来自技高网...

【技术保护点】
在一种基本上可在非氧化性气氛中烧制的光敏陶瓷涂层组合物中包含以下物质的掺合物：（ａ）磨细的陶瓷固体颗粒，其表面积与重量之比不大于１０米↑〔２〕／克，并且至少８０％（重量）的颗粒的尺寸为１－１０微米，和（ｂ）一种磨细的无机粘结剂，它所 具有的玻璃化转变温度在５５０－８２５℃的范围内，其表面积与重量之比不大于１０米↑〔２〕／克，并且至少９０％（重量）的颗粒的尺寸为１－１０微米，（ｂ）与（ａ）的重量比的范围为０．６－２，该无机粘结剂颗粒分散在一种有机介质中，该有机介质包含：（ｃ）一种有机聚合粘结剂，和（ｄ）一个光引发体系，它溶于（ｅ）光致硬化的单体，以及（ｆ）一种有机介质，其中的改进是包含一种丙烯酸Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔１０〕烷基酯或异丁烯酸Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔１０〕烷基酯和一种烯不饱和羧酸的共聚物或 共聚体的聚合粘结剂，其中在该粘结剂内的由不饱和羧酸生成的部分构成聚合物的５－小于１５％（重量），并且其中该粘结剂的分子量不大于１０００００，其中经光化照射成像曝光的该组合物是可在一种含０．６２％（重量）的硼酸钠和８．７％（重量）的丁基溶纤剂的水溶液中显影的。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉约翰内比，詹姆斯奥斯本，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]