厚膜导电糊浆制造技术

公开了一种厚膜组合物，它包括分散在（ｄ）有机介质中的（ａ）导电金属；（ｂ）一种或多种无机粘合剂；（ｃ）锑、锑氧化物、烧制后能形成锑氧化物的含锑化合物，或其混合物。还公开了风挡玻璃除雾元件及其制造方法，该方法包括（ａ）提供上述的厚膜组合物；（ｂ）提供一种玻璃基材；（ｃ）将（ａ）中的组合物印刷在所述玻璃基材上；和（ｄ）烧制所述组合物和基材。还公开带有所述风挡玻璃除雾元件作为风挡玻璃除霜系统的导电元件的汽车，该风挡玻璃除雾元件包括锑氧化物层作为保护层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种厚膜导电糊浆，具体涉及一种具有优良抗锈蚀性的厚膜导电组合物。在一个实例中，所述导电组合物可用于汽车风挡玻璃除霜系统的风挡玻璃除雾元件中。
技术介绍
导电图案层的一个重要用途是用于汽车制造工业，尤其用于制造这种窗，即它可通过永久附着在该窗上并且施加电压能产生热量的导电栅格(风挡玻璃除雾元件)除霜和/或除雾。为了使窗快速除霜，其电路必须能够由低压电源(通常为12V)提供高的功率。对于这种电源，要求导电图案的电阻率一般约为 (烧制后在10微米厚度下6mΩ/方块)。该要求可容易地用含贵金属(尤其是常用于该用途的材料，银)的导体来满足。用于制造除雾窗栅格的材料主要包括厚膜银导体，它是由分散在有机介质中的银粉细颗粒和玻璃料组成的糊浆制得的。在一个典型应用中，用180标准目的丝网将含有70重量％银粉、5重量％玻璃料和25重量％有机介质的糊浆丝网印刷在平的未成形的后窗玻璃上。可任选地将印刷的组合物在约150℃干燥，随后在空气中在650℃将基材和银糊浆组合物烧制2-5分钟。烧制后，将该软化的窗玻璃模压成形，随后快速冷却淬硬之。有机介质在烧制过程中通过蒸发和热解而除去。该经烧制的银糊浆组合物被称为风挡玻璃除雾元件或“热线”。该元件是一种连续的导电通路，由银和玻璃烧结而成，并且玻璃作为银颗粒的粘合剂。该除雾元件与窗玻璃一起成形，从而形成风挡玻璃除霜系统。涉及这种用于汽车玻璃的厚膜导电糊浆的现有技术包括JP 05009623A公开的应用在车窗玻璃的导电图案上的厚膜糊浆组合物，该文献公开一种组合物，它包括含有(a)金属银、(b)软化点为350-620℃的玻璃料和(c)按所述原料糊浆计0.01-10重量％的选自钒、锰、铁、钴及其混合物的过渡金属的氧化物的细颗粒的混合物，其中组分(a)、(b)、(c)分散在有机介质(d)中，并且所述过渡金属为二价或更高价金属。其它感兴趣的现有技术包括Fukada等的美国专利5,601,638，它报道了可采用丝网印刷法在陶瓷线路基材上形成导体、电阻器、绝缘体或保护器的厚膜糊浆。但是，Fukada等的厚膜糊浆需要使用树脂和含2-十四醇的溶剂或者2-十四醇与其它溶剂的混合物。Carroll等的美国专利5,296,413报道了一种用于施加导电图案的厚膜组合物，它包括细分的金属银颗粒、玻璃料、挑选的过渡金属氧化物和有机介质。另外，Kono等的美国专利4,775,511公开了一种抑制银-铜、银-金和银-铜-金合金的硫化物锈蚀的方法。该方法包括向所述银基合金中加入选自Cr、Ta、Al、Ti和Th的(具有特定性能和特定的量)元素来抑制硫化物锈蚀。通常，所述用于防雾/防霜的防雾元件即“热线”形成于后窗玻璃(后风挡玻璃)上并电镀以提供所需的耐候性和电阻率。所述防雾元件基本由烧结的银组成，并且在没有涉及电阻率和耐候性的问题的情况下，无需电镀。当烧制的银糊浆即“热线”未经电镀时，它尤其容易锈蚀。该锈蚀是由银和大气硫反应形成硫化银造成的。在高温和高湿下锈蚀的速度加快。锈蚀的结果，热线变成较深的黒/红/棕色。这些反应形成的深的颜色造成防雾窗不美观。因此，本专利技术人提供一种组合物，业已证明它能抵抗防雾元件和风挡玻璃除霜系统的锈蚀，能满足对热线的性能要求。本文中术语“性能要求”是指例如电阻率、电阻、粘合性、着色性和印刷性这些特性。专利技术的内容一种厚膜组合物，它包括分散在(d)有机介质中的(a)导电金属；(b)一种或多种无机粘合剂；(c)锑、锑氧化物、烧制后能形成锑氧化物的含锑化合物或其混合物。风挡玻璃除雾元件，和一种形成风挡玻璃除雾元件的方法，它包括(a)提供一种上述厚膜组合物；(b)提供一种玻璃基材；(c)将(a)中的组合物印刷在所述玻璃基材上；和(d)烧制所述组合物和基材。一种汽车，它带有风挡玻璃除雾元件作为风挡玻璃除霜系统的导电元件，所述风挡玻璃除雾元件包括含锑氧化物的层作为保护层。一种风挡玻璃除雾元件，它包括含锑氧化物的层作为保护层。具体实施例方式使用厚膜导体作为混合微电子线路的组件是电子领域众所周知的。用于制造这种组件的组合物通常是糊浆状固-液分散体，其中固相包括细分的贵金属、贵金属合金或其混合物颗粒和无机粘合剂。该分散体的液相媒介物通常是有机液体介质，但也可以是水性液体介质。可加入少量其它材料(一般小于组合物的约3重量％)以改进组合物的性能，该材料包括染色剂、流变改性剂、粘合增强剂和烧结改性剂。组合物的稠度和流变性可根据具体的施涂方法进行调节，该施涂方法包括丝网印刷、刷涂、浸渍、挤出、喷涂等。通常使用丝网印刷施涂该组合物。该糊浆通常施涂在惰性基材(例如氧化铝、玻璃、陶瓷、搪瓷、涂覆搪瓷的玻璃或金属基材)上形成图案层。通常干燥并烧制(温度常约为600-900℃)该厚膜导电层以蒸发或烧除液体媒介物，并烧结或熔化无机粘合剂和金属组分。也可使用直接湿烧制(即烧制前厚膜层未经干燥)形成图案层。烧制后，由图案层形成风挡玻璃除雾元件。一旦成形后，该除雾元件暴露在大气中的硫源和会形成硫化银的其它各种源中。这种硫化银层会形成于图案层的表面上，造成最初浅色的除雾元件变成较深色不美观的风挡玻璃除雾元件。本专利技术人发现向厚膜导电组合物中加入锑、锑氧化物、烧制后可形成一种或多种锑氧化物的含锑化合物或其混合物，使除雾元件具有优良的耐锈蚀性，同时惊奇地仍能保持风挡玻璃除霜系统所需的性能。经烧制，存在于组合物中的这种锑/含锑化合物被氧化成一层含锑氧化物的层。这种含锑氧化物的层是除雾元件表面上的保护层，它提供优良的耐锈蚀性。由于氧化不完全的缘故，所述含锑氧化物的层可能是一种含混合的锑氧化物的层。锑/含锑化合物的氧化可能不完全，导致该层含有多种锑氧化物，例如Sb2O5、Sb2O4和Sb2O3。例如，在一个实例中，厚膜组合物中锑/含锑化合物为三氧化锑。组合物中该三氧化锑的氧化形成一种含锑氧化物的层，其至少一部分锑氧化物是五氧化锑(Sb2O5)。因此，本专利技术提供一种厚膜导电糊浆组合物，它可用于风挡玻璃除霜系统，它包括(a)导电金属；(b)无机粘合剂；(c)锑、锑氧化物、经烧制能形成锑氧化物的含锑化合物或其混合物；其中组分(a)、(b)和(c)分散在(d)有机介质中。下面将详细描述本专利技术组合物的组分。A.导电金属用于制备厚膜导电组合物的金属通常选自银、金、铂和钯。该金属可以单独使用或者以烧制后形成合金的混合物形式使用。常见的金属混合物包括铂/金、钯/银、铂/银、铂/钯/金和铂/钯/银。用于制造加热元件的最常用的系统是银和银/钯。如上所述，用于制造厚膜导电组合物的金属通常选自银、金、铂和钯。本专利技术可使用这些金属中的任何一种或其混合物。另外，通过控制厚膜组合物中导电组分与非导电组分的比例，可控制组合物的导电率。在本专利技术实践中可使用银片或银粉。尽管从技术效果的观点看银颗粒的粒度本身不必是窄范围，但是较好粒度为0.1-15微米，尤其是0.5-5.0微米。如果颗粒超过15微米，颗粒的粗糙度使烧结进程减缓，难以获得所需的电阻率。另一方面，如果颗粒小于0.1微米，则烧结进行得太快，造成诸如玻璃升至表面和/或在银线边缘在搪瓷/玻璃中开裂。因此，按糊浆计，本专利技术组合物含有至少40重量％至90重量％平均粒度为1.0-5.0微米的银颗粒。较好的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厚膜组合物，它包括分散在（ｄ）有机介质中的：（ａ）导电金属；（ｂ）一种或多种无机粘合剂；（ｃ）锑、锑氧化物、烧制后能形成锑氧化物的含锑化合物，或其混合物。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：AGL加罗艾尔斯，CG贝尔顿，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]