專利名稱：聚合物厚膜電阻器糊狀組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種聚合物厚膜電阻器糊狀組合物，其具有良好的觸變性，且不含有機或無機溶劑。由于該糊狀組合物在烘烤硬化的過程中，不會改變其電阻器的尺寸及形狀，且表面也不會產生塌陷的現象，因此可降低電阻器阻值的變異性。
背景技術：
隨著科技發展的日新月異，各項電子產品無不朝向輕薄短小及高功能化的趨勢發展。為了這一需求，主動組件已由低階產品逐漸轉換成高階產品，且被動組件的需求數量也相對地大幅增加。然而在電路基板面積日益縮小的情況下，如何縮小被動組件的尺寸，已成為業界研發的目標。
電阻器為廣泛使用的被動組件之一，其主要功能是用來調整電器及電子產品內的電路電流或電壓大小，并限制電流的流動。一般而言，電阻器可分為薄膜電阻器及厚膜電阻器兩種。薄膜電阻器主要生產方式以人工插件為主，例如碳膜電阻器、金屬膜電阻器、繞線電阻器及金屬氧化膜電阻器等。而厚膜電阻器則多已朝向芯片化發展，包括芯片電阻器、芯片排阻器及網絡電阻器等，其主要利用表面安裝技術，以將多個厚膜電阻器分別安裝在電路基板上，由于采取自動化生產，因此可有效降低人工成本，然而卻具有過程耗費時間較久，且尺寸縮小仍有限等缺點。
因此近年來業界大多使用聚合物厚膜電阻器技術來制作嵌入式被動組件，以達到縮小被動組件的目的，其最大的優點在于可以利用網印方式，一次將大量的電阻器糊狀物印在電路基板上，然后通過烘烤硬化后制成。相較于傳統以表面安裝技術將離散型被動組件安裝在電路基板上，利用聚合物厚膜電阻器可以節省更多空間，且方法更為簡單。
已知制作聚合物厚膜電阻器糊狀物的方法，大多是使用兼具紫外光及熱交聯性能的環氧樹脂為基材，結合導電顆粒及其它添加劑，以制作出電阻值約為10至10000歐姆(Ω)之間的電阻器糊狀物。然后經網版印刷或點膠方法將此電阻器糊狀物植入在電路基板上的電極之間，使之形成各自獨立的電阻器組件，再經過疊壓法(或增層法)及導通孔的方法將線路連貫起來，如此可將電路板的表面積縮小，同時增加產品的性能并降低成本。例如中國臺灣專利公告案第295597號即揭示一種聚合物厚膜電阻器組合物，其包含有導電金屬粒子(銀粒子)、碳粒子及溶解于有機溶劑的熱塑性樹脂(苯氧基樹脂)，當該組合物通過網印印于一基板上，再經過加熱過程后，能有效地除去溶劑，以將該組合物轉變成固體狀態。然而利用上述方法所形成的厚膜電阻器，在去除有機溶劑之后，會造成電阻器的尺寸大幅地縮小，從而導致電阻器尺寸無法固定，且其電阻阻值約會有10至30％的誤差產生。
在已知作法中，解決厚膜電阻器尺寸穩定性問題的方法不外乎兩種，一是改變方法，例如中國臺灣專利公告案第503681號中揭示，預先在一印刷電路基板上蝕刻形成預設電阻器圖樣的電阻器空間及其它線路，再將電阻器糊狀物均勻涂布于該基板的電阻器空間以形成一電阻層，該電阻層具有預定厚度及電阻值，然后烘烤硬化該電阻層。另一種方法為改變材料，例如美國專利第6,030,553號中提出一種聚合物厚膜電阻器，該電阻器經網印成形后，需先使用紫外線曝光，將該電阻器的外部硬化定型后，再經過加熱固化該電阻器的內部結構，進而得到尺寸穩定的厚膜電阻器。然而無論是改變工藝步驟或是更換電阻器材料，均會增加過程步驟，從而造成制程成本的提高。因此業界仍在尋求一種具有良好的尺寸穩定性與穩定的電阻阻值，且不會增加工藝復雜性的電阻器糊狀組合物。

發明內容
本發明的目的是提供一種聚合物厚膜電阻器糊狀組合物，由于其不含有機或無機溶劑，且因有良好的觸變性，因此具有良好的尺寸穩定性與穩定的電阻阻值。
本發明的另一目的在于提供一種在電路基板上植入聚合物厚膜電阻器糊狀物的方法，可減少過程步驟，降低成本。
圖式簡單說明

圖1為本發明的實施例、比較例1及比較例2使用鋼板印刷所得的電阻器糊狀物，利用光學顯微鏡觀察表面的結果。
圖2為本發明的實施例使用鋼絲板印刷所得的電阻器糊狀物，利用光學顯微鏡觀察表面的結果。
具體實施例方式
本發明的聚合物厚膜電阻器糊狀組合物，其特征為該組合物不含有機或無機溶劑，其觸變指數介于4至9之間，較佳為5至7之間，且粘度范圍介于400,000至2,000,000厘泊(cps)之間，較佳為600,000至1,000,000厘泊(cps)之間。
本發明的聚合物電阻器糊狀組合物包含100重量份數的環氧樹脂；0.1至20重量份數的熱硬化促進劑；5至30重量份數的導電碳黑；及10至95重量份數的導電石墨。
可用于本發明電阻器糊狀組合物中之環氧樹脂并無特殊限制，其例如但不限于雙酚A型環氧樹脂，如EPON 828(殼牌石油化學)、EPON1001(殼牌石油化學)及DER 331(陶氏化學)等；四溴雙酚A型環氧樹脂，如DIC 153(大日本油墨)及DIC 152(大日本油墨)等；雙酚F型環氧樹脂，如EPON 862(殼牌石油化學)等；脂環系環氧樹脂，如ERL-4221(美國聯合碳化)及VCMX(美國聯合碳化)等；二環戊二烯型環氧樹脂，如XD-1000 2L(日本化藥)及HP-7200L(大日本油墨)等；多官能環氧樹脂，如EPPN 501(日本化藥)、EPPN 502H(日本化藥)及TFIC(安原化學)等；或含萘環氧樹脂，如HP-4032(大日本油墨)及HP-4032D(大日本油墨)等，這些環氧樹脂可單獨或混合使用。
可用于本發明電阻器糊狀組合物中的熱硬化促進劑例如但不限于三氟化硼單乙胺復合物(BF3·MEA)、咪唑，例如2P4MZ-CNS(六和化學)、亞磷酸三苯酯、1，8-二氮雜雙環-(5，4，0)-十一-7-烯(1，8-diazabicyclo-(5，4，0)-undec-7-ene，DBU)和其鹽類，或乙酰乙酸銅(II)等，這些促進劑可單獨或混合使用。
應用于本發明電阻器糊狀組合物中的導電碳黑，其例如但不限于高吸油量導電碳黑，如BP2000(臺灣卡博特)，或低吸油量導電碳黑，如BP3200(臺灣卡博特)。
可用于本發明電阻器糊狀組合物中的導電石墨，其粒徑小于200篩目(mesh)，可商業購得的產品，例如但不限于45095(臺灣德固)。
此外，本發明電阻器糊狀組合物可根據需要添加70至95重量份數的液態酸酐來作為硬化劑，例如六氫化鄰苯二甲酸酐、甲基六氫化鄰苯二甲酸酐或甲基四氫化鄰苯二甲酸酐，這些液態酸酐可單獨使用或混合使用，例如但不限于700G(清泰)HHPA∶MHHPA＝3∶7。
此外，本發明電阻器糊狀組合物可根據需要包含本領域技術人員已知的可用于電阻器糊狀組合物的添加劑，這些添加劑的非限制性實例例如為分散劑、流平劑、觸變劑、金屬密著劑或消泡劑。本發明還提供一種在電路基板上植入聚合物厚膜電阻器糊狀物的方法，其包含在該電路基板上蝕刻形成所需的線路，接著覆蓋一模板，再利用一網版印刷方法，將該電阻器糊狀組合物附著在該電路基板上，然后利用烘箱或紅外線加熱使該電阻器糊狀組合物固化。在本發明中，電路基板可為任何適合電子組件應用的基板，例如印刷電路板或導線框架等，而模板可為鋼板、鋼絲板或尼龍板等。
由于本發明的電阻器糊狀物具有良好的觸變性及粘度，因此當其附著于電路基板上時，電阻的尺寸基本上不會發生改變，表面亦無塌陷的現象，因此可直接完全加熱固化，而不需先將外部固化定型。
以下實施例將對本發明作進一步的說明，而不是用以限制本發明的范圍，任何本領域技術人員在不違背本發明的精神下所得的修飾及變化，均屬本發明的范圍。
實施例此實施例中，主要目的在于比較導電碳黑與導電石墨的添加對于電阻器糊狀組合物的粘度與觸變指數的影響。在本發明的實施例中，是同時添加導電碳黑與導電石墨；在比較例1中僅添加導電碳黑；而在比較例2中僅添加導電石墨。也就是說，本發明的工藝條件的固定參數為相同劑量的環氧樹脂、液態酸酐、添加劑，及熱硬化促進劑，變化參數為不同種類與劑量的導電碳黑，及不同劑量的導電石墨。
先將計量的環氧樹脂、液態酸酐，及添加劑加入附有攪拌器的容器中，然后在室溫下攪拌使其均勻混合，之后緩緩加入熱硬化促進劑、導電碳黑、及導電石墨攪拌均勻，最后經過三輥滾軋機(three roll mill)，以制成電阻器高分子厚膜糊狀物(其組成見下表1)。
在本發明的最佳實施例中，電阻器糊狀物的粘度測量方式主要是利用布氏DV-I+粘度計(Brookfield DV-I+Viscometer)來測量粘度。粘度計的操作參數如下測量轉針編號為七號(高粘度用)，粘度測量轉速使用低轉速(2rpm)和高轉速(20rpm)兩種。此外，觸變指數的計算方式為低轉速測量時得到的粘度和高轉速測量得到的粘度之比值。現將實施例、比較例1，及比較例2測得的結果在表1中進一步說明。
再將電阻器糊狀物利用網印的方式(網印的條件如表2所示)，印刷在含有線路的電路基板上，然后利用烘箱加熱方式，以溫度約為150℃烘烤該電阻器糊狀物約九十分鐘，使其完全固化。
最后利用光學顯微鏡，例如Olympus BH-2，以倍數25X來觀察已固化的厚膜電阻器的外觀，觀察的結果如圖1及圖2所示。
表1聚合物厚膜電阻器糊狀物組成(單位phr.)及其性質

表2網印條件

參照表1與圖1，表1為本發明的聚合物厚膜電阻器糊狀物組成及其性質，圖1為本發明使用鋼板印刷所得的電阻器糊狀物的表面觀察結果，其中(A)、(B)及(C)分別為本發明的實施例、比較例1及比較例2的觀察結果。由表1中可知，本發明實施例中所制得的電阻器糊狀物具有較高的粘度與觸變指數。此外，如圖1(A)所示，由于電阻器糊狀物具有較高的粘度與較佳的觸變特性，因此電阻器糊狀物在完全硬化后的尺寸外觀均完整；如圖1(B)所示，因電阻器糊狀物的粘度太低，因此在邊緣處會有暈開的現象發生；而如圖1(C)所示，因電阻器糊狀物的粘度稍低，因此在邊緣處會有齒狀現象發生。由上述可知，本發明的同時添加導電碳黑與導電石墨的電阻器糊狀組合物，具有良好的粘度和觸變指數，因此在使用網版印刷與加熱固化之后，電阻器的尺寸不變，具有良好的尺寸穩定性。
接著參照圖2，圖2為本發明的實施例使用鋼絲板印刷所得的電阻器糊狀物的表面觀察結果。如圖2所示，本發明實施例所制得的電阻器糊狀組合物，在使用鋼絲網版印刷時，不論是圓形、方形或轉角等處均具有良好的分辨率，且線寬最細約可以印刷至6密耳(mil)，約為0.15毫米(mm)寬，因此本發明的組合物不論使用鋼板網版或鋼絲網版來形成電阻器糊狀物，均具有良好的分辨率。
以下申請的權利要求范圍是用以界定本發明的合理保護范圍。本領域技術人員應該了解基于本發明的揭示所可達成的種種顯而易見的改良，也應屬于本發明合理的保護范圍。
權利要求
1.一種聚合物厚膜電阻器糊狀組合物，其特征在于不含有機或無機溶劑，觸變指數介于4至9之間，且粘度介于400,000至2,000,000厘泊之間。
2.根據權利要求1所述的組合物，其包括(a)100重量份數的環氧樹脂；(b)0.1至20重量份數的熱硬化促進劑；(c)5至30重量份數的導電碳黑；以及(d)10至95重量份數的導電石墨。
3.根據權利要求1所述的組合物，其中所述組合物的觸變指數介于5至7之間。
4.根據權利要求1所述的組合物，其中所述組合物的粘度介于600,000至1,000,000cps之間。
5.根據權利要求1所述的組合物，其中所述環氧樹脂選自雙酚A型環氧樹脂、四溴雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、脂環系環氧樹脂、二環戊二烯型環氧樹脂、多官能環氧樹脂、含萘環氧樹脂及其混合物。
6.根據權利要求1所述的組合物，其中所述熱硬化促進劑選自三氟化硼單乙胺復合物、咪唑、亞磷酸三苯酯、1，8-二氮雜雙環-(5，4，0)-十一-7-烯和其鹽類及乙酰乙酸銅(II)及其混合物。
7.根據權利要求1所述的組合物，其中所述導電石墨的粒徑小于200篩目。
8.根據權利要求1所述的組合物，其另包含70至95重量份數的液態酸酐。
9.根據權利要求8所述的組合物，其中所述液態酸酐選自六氫化鄰苯二甲酸酐、甲基六氫化鄰苯二甲酸酐及甲基四氫化鄰苯二甲酸酐及其混合物。
10.根據權利要求1所述的組合物，其另包括添加劑。
11.根據權利要求10所述的組合物，其中所述添加劑選自分散劑、流平劑、觸變劑、金屬密著劑及消泡劑及其混合物。
12.一種電路基板上的厚膜電阻層，其包括根據權利要求1所述的組合物。
13.一種于電路基板上植入聚合物厚膜電阻器糊狀物的方法，其包括在該電路基板上蝕刻形成所需的線路，接著覆蓋模板，再利用網版印刷方法，將根據權利要求1所述的電阻器糊狀組合物附著在該電路基板上，其特征在于電阻器糊狀物外部不需先固化定型，可直接用加熱方式將該電阻糊狀物完全固化。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述電路基板選自印刷電路板或導線框架。
15.根據權利要求13所述的方法，其中所述模板選自鋼板、鋼絲板或尼龍板。
全文摘要
本發明是提供一種聚合物厚膜電阻器糊狀組合物，其包含100重量份數的環氧樹脂，0.1至20重量份數的熱硬化促進劑，5至30重量份數的導電碳黑，及10至95重量份數的導電石墨。本發明的電阻器糊狀組合物不含有機或無機溶劑，且具有介于4至9之間的觸變指數，及介于400,000至2,000,000厘泊(cps)之間的粘度范圍。
文檔編號H01C7/00GK1567485SQ0314794
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月26日 優先權日2003年6月26日
發明者施盈廷, 許再發, 柯奕宏 申請人:長興化學工業股份有限公司