一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料及其制备方法技术领域
本发明涉及厚膜电路技术领域，尤其涉及一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质
浆料及其制备方法。
背景技术
随着厚膜电路元件向多层化和小型化的发展，对基板提出相应的力学及热学性能
要求，特别是基板的导热性要求。铝合金基板具有的密度小、延展性好、导热性好、优良的冷
热加工成型性能以及良好的韧性等性能使其有可能作为基板材料使用，但是由此又带来了
热膨胀系数与常用电子浆料的不匹配等问题。
铝合金作为基板材料对制备厚膜集成电路的介质浆料提出不同于一般介质浆料
的技术要求，具体为：1、工艺性能：由于铝合金的熔化温度较低（660℃左右），不能选用高温
标准烧成工艺（850℃），所以要求对应的介质浆料只能在低于铝的熔化温度下烧结，且有良
好的附着力、匹配性，另外为满足元件电气性能要求，需在基板上多次丝网印刷、烘干、烧成
等以获得足够厚度，由此对浆料提出更为复杂的技术要求，包括丝网印刷特性和多次重烧
性（550℃）；2、物理性能：介质浆料在铝合金板表面通过丝印、烧成等工艺获得绝缘层，理想
绝缘层的获得显然与介质浆料的功能相相关物理性能有关，这些性能包括膨胀性能、导热
性能、耐热性能、与铝合金基板的键合力；3、电气性能：作为铝合金与电阻轨迹及电极之间
的绝缘层，介质浆料经丝印烧成后应具备良好的电气性能，包括击穿强度、绝缘电阻、泄露
电流；4、环保要求：当厚膜电路作为电子元件使用时，还应有不含有毒物质的要求，对相应
电子浆料就是不含重金属如镉、铅、汞等元素。
目前，市面上基于不锈钢基板的厚膜电路用介质浆料已成熟并商品化，但应用于
铝合金基板的介质浆料较少；专利号为200910310045.8 、专利名称为“一种金属铝基板厚
膜电路用的介质浆料及其制备方法”的中国发明专利以及申请号为201510334158.7、专利
名称为“一种用于铝基板厚膜电路绝缘介质浆料及其制备方法”的中国发明专利分别公开
了用于铝基板厚膜电路绝缘介质浆料及其制备方法，但是这些铝基介质浆料的烧结温度偏
高，同时击穿电压和绝缘电阻仍不能满足铝基电热元件的高要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种铝合金基板厚膜电路中温烧
结介质浆料，该铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料能够很好地与铝合金基板相匹配，
击穿强度大、绝缘电阻高，能与铝合金基板的厚膜电路用电阻浆料及电极浆料相容。
本发明的另一目的在于提供一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料的制备
方法，该制备方法能够有效地生产制备上述介质浆料。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料，包括有以下重量份的物料，具体为：
无铅微晶玻璃粉 60%~80%
稀土氧化物 1%~10%
有机粘接相 19%~30%；
其中，无铅微晶玻璃粉是由SiO2、Bi2O3、B2O3、ZnO、K2O、SrO2、CaO七种物料组成，无铅微
晶玻璃粉中SiO2、Bi2O3、B2O3、ZnO、K2O、SrO2、CaO七种物料的重量份依次为20%~30%、10%~
20%、10%~20%、10%~20%、10%~20%、5%~10%、5%~10%；
有机粘接相为有机溶剂、高分子增稠剂、表面活性剂、增塑剂、分散剂、消泡剂、触变剂
七种物料所组成的混合物，有机粘接相中有机溶剂、高分子增稠剂、表面活性剂、增塑剂、分
散剂、消泡剂、触变剂八种物料的重量份依次为30%~60%、20%~30%、1%~5%、1%~5%、1%~5%、1%~
5%、1%~5%。
其中，所述无铅微晶玻璃粉的粒径值为1~3μm，软化点为350~450℃，平均线膨胀系
数为18~25×10-6/℃。
其中，所述稀土氧化物为La2O3、Sc2O3、Y2O3、CeO2、Sm2O3、Gd2O3、Nd2O3、Pr2O3、Eu2O3中
的一种，稀土氧化物的粒径值为1~3μm。
其中，所述有机溶剂为松节油、松油醇、十六醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、
二乙二醇单甲醚、二乙二醇二丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、柠檬酸三丁酯、磷酸三丁酯、1，4-丁
内酯、混合二元酸酯、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜中
的一种或者至少两种所组成的混合物。
其中，所述高分子增稠剂为乙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、硝基纤维
素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲乙醛、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮中的一
种或者至少两种所组成的混合物。
其中，所述表面活性剂为卵磷脂、司班-85、吐温-80中的一种或者至少两种所组成
的混合物；所述分散剂为柠檬酸三胺、聚甲基丙烯酸胺、1, 4-二羟基磺酸胺中的一种或者
至少两种所组成的混合物；所述增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲
酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或者至少两种所组成的混合物。
其中，所述消泡剂为有机硅氧烷、聚醚、聚乙二醇、乙烯-丙烯酸共聚物、聚甘油脂
肪酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅中的一种或者至少两种所组成的混合物。
其中，所述触变剂为十六醇、聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、触变性醇酸树脂、有机膨润土
或气相二氧化硅中的一种或者至少两种所组成的混合物。
一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料的制备方法，包括有以下工艺步骤，
具体为：
a、制备微晶玻璃粉：将SiO2、Bi2O3、B2O3、ZnO、K2O、SrO2、CaO于三维混料机中混合均匀，
混合物中SiO2、Bi2O3、B2O3、ZnO、K2O、SrO2、CaO中七种物料的重量份依次为20%~30%、10%~
20%、10%~20%、10%~20%、10%~20%、5%~10%、5%~10%，混合均匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为
1000℃~1200℃，保温时间为3~6小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔液进行水淬并得到玻
璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨4~6小时，即得到粒径值为1~3μm的无铅微晶玻璃粉；
b、制备有机粘接相：将有机溶剂、高分子增稠剂、表面活性剂、增塑剂、分散剂、消泡剂、
触变剂于80℃水浴中溶解以得到有机粘接相，并通过调整高分子增稠剂的含量，以使有机
粘接相的粘度控制在200 mPa·s ~300 mPa·s范围内，其中，有机粘接相中有机溶剂、高分
子增稠剂、表面活性剂、增塑剂、分散剂、消泡剂、触变剂七种物料的重量份依次为30%~60%、
20%~30%、1%~5%、1%~5%、1%~5%、1%~5%、1%~5%；
c、介质浆料制备：将无铅微晶玻璃粉、稀土氧化物、有机粘接相于容器中搅拌分散，而
后置于三辊研磨机中反复研磨，以获得粘度范围为40~60Pa·s、细度小于5μm的介质浆料，
其中，介质浆料中无铅微晶玻璃粉、稀土氧化物、有机粘接相三种物料的重量份依次为60%~
80%、1%~10%、19%~30%。
本发明的有益效果为：本发明公开了一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料
及其制备方法，该制备方法用于制备铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料，其中，本发明
的铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料具有以下优点，具体为：
1、采用SiO2、Bi2O3、B2O3、ZnO、K2O、SrO2、CaO所形成的复合无铅微晶玻璃粉，可以大幅降
低材料的熔炼温度，使介质层在450℃~550℃烧结，避免了铅在研发、使用及废弃后对环境、
人体造成的伤害，可以解决大功率电阻或电热元件制造行业急需解决的问题，符合欧盟
RoHS指令（2002/95/EC）要求；
2、通过对SiO2-Bi2O3-B2O3-ZnO-K2O-SrO2-CaO系微晶玻璃的热膨胀系数、玻璃化温度、
软化温度的调节使之与稀土氧化物、有机粘接相复合构成的介质层的热膨胀系数与铝合金
基板匹配并且具有良好的结合性能，同时可以形成坚固的网络结构，使复合微晶玻璃绝缘
介质材料具有很好的硬度和柔韧性，能适应铝合金基板厚膜电路工作环境恶劣的要求；
3、本发明的介质浆料印刷在铝合金基板上形成的介质层具有附着力强、击穿强度大、
绝缘电阻高且能与铝合金基板的厚膜电路用电阻浆料及电极浆料相容的优点，该制备工艺
操作简单、易于控制、有利于实现规模化工业生产。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。
实施例1
一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料，以重量百分比计，包括以下组分：
无铅微晶玻璃粉 70%
Y2O3 5%
有机粘接相 25%；
所述无铅微晶玻璃粉，以重量百分比计，包括以下组分：
SiO2 20%
Bi2O3 20%
B2O3 15%
ZnO 15%
K2O 15%
SrO2 10%
CaO 5%；
所述有机粘接相，以重量百分比计，包括以下组分：
丁基卡必醇 60%
乙基纤维素 25%
吐温-80 3%
邻苯二甲酸二丁酯 3%
聚甲基丙烯酸胺 3%
聚醚改性有机硅 3%
氢化蓖麻油 3%。
通过上述物料配比，本实施例一的铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料具有以
下优点，具体为：
1、采用SiO2、Bi2O3、B2O3、ZnO、K2O、SrO2、CaO所形成的复合无铅微晶玻璃粉，可以大幅降
低材料的熔炼温度，使介质层在450℃~550℃烧结，避免了铅在研发、使用及废弃后对环境、
人体造成的伤害，可以解决大功率电阻或电热元件制造行业急需解决的问题，符合欧盟
RoHS指令（2002/95/EC）要求；
2、通过对SiO2-Bi2O3-B2O3-ZnO-K2O-SrO2-CaO系微晶玻璃的热膨胀系数、玻璃化温度、
软化温度的调节使之与稀土氧化物、有机粘接相复合构成的介质层的热膨胀系数与铝合金
基板匹配并且具有良好的结合性能，同时可以形成坚固的网络结构，使复合微晶玻璃绝缘
介质材料具有很好的硬度和柔韧性，能适应铝合金基板厚膜电路工作环境恶劣的要求；
3、本实施例一的介质浆料印刷在铝合金基板上形成的介质层具有附着力强、击穿强度
大、绝缘电阻高且能与铝合金基板的厚膜电路用电阻浆料及电极浆料相容的优点，该制备
工艺操作简单、易于控制、有利于实现规模化工业生产。
其中，本实施例一的铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料可以采用下述制备方
法制备而成，具体的，一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料的制备方法，包括以下步
骤：
a、制备无铅微晶玻璃粉：将SiO2、Bi2O3、B2O3、ZnO、K2O、SrO2、CaO于三维混料机中混合均
匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1100℃，保温时间为4小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔
液进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨4小时，即得到粒径值为1~3μm的
无铅微晶玻璃粉；
b、制备有机粘接相：将丁基卡必醇、乙基纤维素、吐温-80、邻苯二甲酸二丁酯、聚甲基
丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、氢化蓖麻油于80℃水浴中溶解以得到有机粘接相，有机粘接相
的粘度为240±20 mPa·s；
c、制备介质浆料：将无铅微晶玻璃粉、稀土氧化物Y2O3、有机粘接相于容器中搅拌分
散，而后置于三辊研磨机中反复研磨，以获得粘度范围为40±10Pa·s、细度小于5μm的介质
浆料。
对于本实施例一的铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料，用丝网在铝合金基板
上印刷成膜，在450℃烧结后介质层厚度为118µm，击穿电压（AC） > 2000V，绝缘电阻（500V）
˃20MΩ，泄漏电流（250V） <2mA。
实施例2
一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料，以重量百分比计，包括以下组分：
无铅微晶玻璃粉 75%
La2O3 5%
有机粘接相 20%；
所述无铅微晶玻璃粉，以重量百分比计，包括以下组分：
SiO2 20%
Bi2O3 10%
B2O3 20%
ZnO 15%
K2O 15%
SrO2 10%
CaO 10%；
所述有机粘接相，以重量百分比计，包括以下组分：
N, N-二甲基甲酰胺 60%
聚乙烯醇缩丁醛 25%
吐温-80 3%
邻苯二甲酸二丁酯 3%
聚甲基丙烯酸胺 3%
聚醚改性有机硅 3%
氢化蓖麻油 3%。
通过上述物料配比，本实施例二的铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料具有以
下优点，具体为：
1、采用SiO2、Bi2O3、B2O3、ZnO、K2O、SrO2、CaO所形成的复合无铅微晶玻璃粉，可以大幅降
低材料的熔炼温度，使介质层在450℃~550℃烧结，避免了铅在研发、使用及废弃后对环境、
人体造成的伤害，可以解决大功率电阻或电热元件制造行业急需解决的问题，符合欧盟
RoHS指令（2002/95/EC）要求；
2、通过对SiO2-Bi2O3-B2O3-ZnO-K2O-SrO2-CaO系微晶玻璃的热膨胀系数、玻璃化温度、
软化温度的调节使之与稀土氧化物、有机粘接相复合构成的介质层的热膨胀系数与铝合金
基板匹配并且具有良好的结合性能，同时可以形成坚固的网络结构，使复合微晶玻璃绝缘
介质材料具有很好的硬度和柔韧性，能适应铝合金基板厚膜电路工作环境恶劣的要求；
3、本实施例二的介质浆料印刷在铝合金基板上形成的介质层具有附着力强、击穿强度
大、绝缘电阻高且能与铝合金基板的厚膜电路用电阻浆料及电极浆料相容的优点，该制备
工艺操作简单、易于控制、有利于实现规模化工业生产。
其中，本实施例二的铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料可以采用下述制备方
法制备而成，具体的，一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料的制备方法，包括以下步
骤：
a、制备无铅微晶玻璃粉：将SiO2、Bi2O3、B2O3、ZnO、K2O、SrO2、CaO于三维混料机中混合均
匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1100℃保温时间为3小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔液
进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨4小时，即得到粒径值为1~3μm的无
铅微晶玻璃粉；
b、制备有机粘接相：将N, N-二甲基甲酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、吐温-80、邻苯二甲酸二
丁酯、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、氢化蓖麻油于80℃水浴中溶解以得到有机粘接
相，有机粘接相的粘度为240±20 mPa·s；
c、制备介质浆料：将无铅微晶玻璃粉、稀土氧化物La2O3、有机粘接相于容器中搅拌分
散，而后置于三辊研磨机中反复研磨，以获得粘度范围为40±10Pa·s、细度小于5μm的介质
浆料。
对于本实施例二的铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料，用丝网在铝合金基板
上印刷成膜，在500℃烧结后介质层厚度为118µm，击穿电压（AC） > 2000V，绝缘电阻（500V）
˃20MΩ，泄漏电流（250V） <2mA。
实施例3
一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料，以重量百分比计，包括以下组分：
无铅微晶玻璃粉 77%
Eu2O3 3%
有机粘接相 20%；
所述无铅微晶玻璃粉，以重量百分比计，包括以下组分：
SiO2 25%
Bi2O3 15%
B2O3 10%
ZnO 15%，
K2O 15%
SrO2 10%
CaO 10%；
所述有机粘接相，以重量百分比计，包括以下组分：
混合二元酸酯 60%
聚乙烯吡咯烷酮 25%
吐温-80 3%
邻苯二甲酸二丁酯 3%
聚甲基丙烯酸胺 3%
聚醚改性有机硅 3%
触变性醇酸树脂 3%。
通过上述物料配比，本实施例三的铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料具有以
下优点，具体为：
1、采用SiO2、Bi2O3、B2O3、ZnO、K2O、SrO2、CaO所形成的复合无铅微晶玻璃粉，可以大幅降
低材料的熔炼温度，使介质层在450℃~550℃烧结，避免了铅在研发、使用及废弃后对环境、
人体造成的伤害，可以解决大功率电阻或电热元件制造行业急需解决的问题，符合欧盟
RoHS指令（2002/95/EC）要求；
2、通过对SiO2-Bi2O3-B2O3-ZnO-K2O-SrO2-CaO系微晶玻璃的热膨胀系数、玻璃化温度、
软化温度的调节使之与稀土氧化物、有机粘接相复合构成的介质层的热膨胀系数与铝合金
基板匹配并且具有良好的结合性能，同时可以形成坚固的网络结构，使复合微晶玻璃绝缘
介质材料具有很好的硬度和柔韧性，能适应铝合金基板厚膜电路工作环境恶劣的要求；
3、本实施例三的介质浆料印刷在铝合金基板上形成的介质层具有附着力强、击穿强度
大、绝缘电阻高且能与铝合金基板的厚膜电路用电阻浆料及电极浆料相容的优点，该制备
工艺操作简单、易于控制、有利于实现规模化工业生产。
其中，本实施例三的铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料可以采用下述制备方
法制备而成，具体的，一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料的制备方法，包括以下步
骤：
a、制备无铅微晶玻璃粉：将SiO2、Bi2O3、B2O3、ZnO、K2O、SrO2、CaO于三维混料机中混合均
匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1200℃，保温时间为3小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔
液进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨4小时，即得到粒径值为1~3μm的
无铅微晶玻璃粉；
b、制备有机粘接相：将混合二元酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、吐温-80、邻苯二甲酸二丁酯、
聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、触变性醇酸树脂于80℃水浴中溶解以得到有机粘接相，
有机粘接相的粘度为240±20 mPa·s；
c、制备介质浆料：将无铅微晶玻璃粉、稀土氧化物Eu2O3、有机粘接相于容器中搅拌分
散，而后置于三辊研磨机中反复研磨，以获得粘度范围为40±10Pa·s、细度小于5μm的介质
浆料。
对于本实施例三的铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料，用丝网在铝合金基板
上印刷成膜，在550℃烧结后介质层厚度为118µm，击穿电压（AC） > 2000V，绝缘电阻（500V）
˃20MΩ，泄漏电流（250V） <2mA。
实施例4
一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料，以重量百分比计，包括以下组分：
无铅微晶玻璃粉 65%
Sm2O3 5%
有机粘接相 30%；
所述无铅微晶玻璃粉，以重量百分比计，包括以下组分：
SiO2 20%
Bi2O3 20%
B2O3 10%
ZnO 15%
K2O 15%
SrO2 10%
CaO 10%；
所述有机粘接相，以重量百分比计，包括以下组分：
丁基卡必醇醋酸酯 60%
硝基纤维素 25%
卵磷脂 3%
邻苯二甲酸二丁酯 3%
聚甲基丙烯酸胺 3%
聚醚改性有机硅 3%
聚酰胺蜡 3%。
通过上述物料配比，本实施例四的铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料具有以
下优点，具体为：
1、采用SiO2、Bi2O3、B2O3、ZnO、K2O、SrO2、CaO所形成的复合无铅微晶玻璃粉，可以大幅降
低材料的熔炼温度，使介质层在450℃~550℃烧结，避免了铅在研发、使用及废弃后对环境、
人体造成的伤害，可以解决大功率电阻或电热元件制造行业急需解决的问题，符合欧盟
RoHS指令（2002/95/EC）要求；
2、通过对SiO2-Bi2O3-B2O3-ZnO-K2O-SrO2-CaO系微晶玻璃的热膨胀系数、玻璃化温度、
软化温度的调节使之与稀土氧化物、有机粘接相复合构成的介质层的热膨胀系数与铝合金
基板匹配并且具有良好的结合性能，同时可以形成坚固的网络结构，使复合微晶玻璃绝缘
介质材料具有很好的硬度和柔韧性，能适应铝合金基板厚膜电路工作环境恶劣的要求；
3、本实施例四的介质浆料印刷在铝合金基板上形成的介质层具有附着力强、击穿强度
大、绝缘电阻高且能与铝合金基板的厚膜电路用电阻浆料及电极浆料相容的优点，该制备
工艺操作简单、易于控制、有利于实现规模化工业生产。
其中，本实施例四的铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料可以采用下述制备方
法制备而成，具体的，一种铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料的制备方法，包括以下步
骤：
a、制备无铅微晶玻璃粉：将SiO2、Bi2O3、B2O3、ZnO、K2O、SrO2、CaO于三维混料机中混合均
匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1100℃，保温时间为3小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔
液进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨4小时，即得到粒径值为1~3μm的
无铅微晶玻璃粉；
b、制备有机粘接相：将松油醇、硝基纤维素、卵磷脂、邻苯二甲酸二丁酯、聚甲基丙烯酸
胺、聚醚改性有机硅、聚酰胺蜡于80℃水浴中溶解以得到有机粘接相，有机粘接相的粘度为
240±20 mPa·s；
c、制备介质浆料：将无铅微晶玻璃粉、稀土氧化物Sm2O3、有机粘接相于容器中搅拌分
散，而后置于三辊研磨机中反复研磨，以获得粘度范围为45±10Pa·s、细度小于5μm的介质
浆料。
对于本实施例四的铝合金基板厚膜电路中温烧结介质浆料，用丝网在铝合金基板
上印刷成膜，在530℃烧结后介质层厚度为105µm，击穿电压（AC） > 2000V，绝缘电阻（500V）
˃20MΩ，泄漏电流（250V） <2mA。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的
思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明
的限制。