[发明专利]基于无颗粒型介电陶瓷墨水制备超薄介电陶瓷薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种基于无颗粒型介电陶瓷墨水制备超薄介电陶瓷薄膜的方法。其中无颗粒墨水由下列质量百分含量的组分组成：5～40％钛前驱体组分、5～40％钡前驱体组分、10～70％络合剂、0‑10％有机添加剂、0‑10％乙基纤维素、其余为溶剂。首先按照上述比例将螯合剂或络合剂充分溶解于溶剂中，然后将将钡前驱体、钛前驱体加入到混合溶液至完全溶解后得到本发明的无颗粒墨水。该陶瓷墨水可包含添加剂组分。该陶瓷墨水可印刷(例如凹版印刷、卷对卷印刷、喷墨打印)至多种基材上且低温分解以形成具有高介电常数、低介电损耗等优点的超薄钛酸钡薄膜。制备方法简单，固化温度低，时间短，稳定性高，绿色无污染，在电子陶瓷、热敏电阻元件、电容器等电子器件中有广泛的应用。

技术领域

本发明属于陶瓷薄膜制备技术领域，涉及一种基于无颗粒型介电陶瓷墨水制备超薄介电陶瓷薄膜的方法。

背景技术

印刷电子技术作为一种稳定性强、印刷速度快、基材选择广泛、绿色环保、可柔性化、轻量化和大面积制造等优点的精密增材制造技术，深受行业青睐。功能化油墨的制备与应用作为印刷电子技术的核心，受到广泛关注。钛酸钡作为一种最早发现的钙钛矿型铁电体，被誉为电子陶瓷工业的支柱，它具有高介电常数、低介电损耗，优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能，是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一，被广泛的应用于制造陶瓷敏感元件，如多层陶瓷电容器(MLCC)、压电陶瓷、晶体陶瓷电容器、电光显示板、记忆材料、聚合物基复合材料以及涂层等。

印刷电子用功能型墨水通常可以分为颗粒型和无颗粒型两类。颗粒型墨水在制备和存储中存在许多固有的缺点：颗粒制备复杂；存储中易形成团聚/沉积，使得薄膜厚度不均，与电子元件表面贴附不够紧密、相容性不佳；不易保存，稳定性较差，加入的分散剂会使墨水的分解温度较高，降低产物性能，此外颗粒型陶瓷墨水由于出现颗粒沉降，团聚等问题会在印刷中堵塞喷头并且使印刷产物沉积而不均匀。无颗粒型墨水一般为金属前驱体的溶液，因为金属以离子形式存在于溶液中，所以墨水稳定性和均匀性好、金属含量高、无需分散剂、前驱体烧结后可形成平滑均匀的膜，并具有高分辨率的特征。

目前已报道的适用于印刷电子陶瓷的钛酸钡介电墨水均为纳米颗粒型墨水。但该纳米钛酸钡颗粒型墨水不仅价格昂贵、且需要复杂的添加剂与长时间的球磨来保持墨水的分散性等颗粒型墨水的固有缺陷。同时已报道的钛酸钡陶瓷墨水大多为颜料墨水、墨水由大量染料和添加剂组成。产品的应用范围局限在包装、标签、杂志和纺织印刷行业中。并且没有提及这些油墨在印刷型电子产品中的适应性。

因此，开发一种适用于印刷电子陶瓷用的无颗粒型钛酸钡介电陶瓷墨水可以大大弥补现阶段介电陶瓷墨水的空白。

发明内容

为了克服现有技术上的不足，本发明提供一种基于无颗粒型介电陶瓷墨水制备超薄介电陶瓷薄膜的方法，以解决现有适用于印刷电子陶瓷技术的无颗粒介电陶瓷墨水的空白与不足。本发明的具体技术方案，提供了一种印刷电子用钛酸钡无颗粒介电陶瓷墨水。该墨水采用钛前驱体、钡前驱体组分与胺可以形成稳定的络合物，溶解于有机溶剂形成墨水。添加有机物等用于配制不同打印方式的油墨同时调节烧结后薄膜的微结构、提升印刷后图案质量。该墨水稳定性强，可在室温自然光下存放6个月无沉淀生成，且制备方法简单容易操作，成本低廉，绿色无污染，易于实现工业化。

具体方案为：基于无颗粒型介电陶瓷墨水制备超薄介电陶瓷薄膜的方法，包括步骤如下：

步骤1，制备钛酸钡介电陶瓷墨水；

该墨水由下列质量百分含量的组分组成：5～40％钛前驱体组分、5～40％钡前驱体组分、10～70％络合剂、0-10％有机添加剂、0-10％乙基纤维素、其余为溶剂；其中，所述络合剂为胺类化合物；

首先按照比例将乙基纤维素充分溶解于溶剂中，磁力搅拌至溶液澄清；其次将钛前驱体、钡前驱体加入加入澄清溶液中，然后按照比例加入络合剂至完全溶解，形成基础的钛酸钡墨水；