CN101826377A - 一种厚膜热敏电阻浆料、其制备方法及厚膜热敏电阻 - Google Patents

Abstract

本发明涉及负温度系数热敏电阻材料技术领域，具体涉及以铋酸钡基材料为功能相的厚膜热敏电阻浆料、其制备方法以及用该厚膜热敏电阻浆料制备的厚膜热敏电阻。所述电阻浆料由功能相和有机载体溶剂组成，功能相和有机载体溶剂的重量比为60～80∶20～40，其中功能相是化学通式为(Ba_1-xA_x)BiO₃的化合物，式中0≤x＜0.01，A为稀土金属元素，选自Y、La、Nd、Sm、Dy和Er元素中的一种。其制备方法为：1)制备功能相；2)制备有机载体；3)制备浆料。与现有技术相比，本发明所述厚膜热敏电阻浆料具有不需加入粘结剂，可实现低温烧结厚膜电阻，电阻性能优异，制备工艺简单的优点。

Description

一种厚膜热敏电阻浆料、其制备方法及厚膜热敏电阻

技术领域

本发明属于负温度系数热敏电阻材料技术领域，具体涉及一种以铋酸钡(BaBiO₃)基材料为功能相的厚膜负温度系数热敏电阻浆料、其制备方法以及用该厚膜热敏电阻浆料制备的厚膜热敏电阻。

背景技术

厚膜电路可以广泛应用于家用电子产品、通信设备、测量和自动化控制系统以及尖端的电子计算机、航空和航天等各领域，而且其应用范围还在不断扩大。厚膜电子浆料产品是集材料、冶金、化工、电子技术于一体的电子功能材料，是混合集成电路、敏感元件、表面组装技术、电阻网络、显示器，以及各种电子分立元件等的基础材料。近年来，随着厚膜混合集成电路(HIC)应用范围的扩大和电子元器件小型化、微型化进程的不断推进，厚膜NTC(负温度系数)热敏电阻器因具备其它许多形式NTC热敏电阻器所没有的优点，越来越受到人们的重视。

厚膜NTC热敏电阻浆料一般是由功能相(热敏粉体)、粘结相(玻璃助剂)、导电相和有机载体等原料组成的浆料，以附有导电电极的Al₂O₃等材料为基片，利用厚膜技术生产制备而成。在浆料中加入粘结相是为了使得功能相以及功能相与基板之间更好地粘结，但这实际上相当于在功能相中掺入了大量的杂质从而会导致厚膜热敏电阻的性能恶化。虽然通过加入导电相可以改善电性能，但很难完全消除粘结相掺入带来的影响，同时也会极大地提高成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不需加入粘结剂，而是以BaBiO₃基热敏相和有机载体溶剂组成的厚膜热敏电阻浆料，该浆料的制备方法以及由该浆料制备得到的厚膜热敏电阻。

本发明采用以下技术方案：

一种厚膜热敏电阻浆料，它由功能相和有机载体溶剂组成，功能相和有机载体溶剂的重量比为60～80∶20～40，其中功能相是化学通式为(Ba_1-xA_x)BiO₃的化合物，式中0≤x＜0.01，A为稀土金属元素，选自Y、La、Nd、Sm、Dy和Er元素中的一种。当x为0时，功能相为BaBiO₃；当0＜x＜0.01时，功能相为向BaBiO₃化合物中掺入上述稀土金属离子得到的BaBiO₃基材料。

所述有机载体溶剂中各组分的重量配比为：松油醇40～70％、乙基纤维素0.5～20％、卵磷脂0.1～10％、氢化蓖麻油0.5～30％。

功能相和有机载体的重量比优选为70∶30。

本发明所述的厚膜热敏电阻浆料的制备方法，其步骤如下：

1)制备功能相：按照通式(Ba_1-xA_x)BiO₃，把各种元素的摩尔比换算为相应化合物的质量比称取原料，按照球、料、水的质量比例为1∶1∶2的标准加入玛瑙球、所称原料和去离子水，球磨8小时后，干燥，置于800℃条件下焙烧，保温4小时，之后用湿法球磨工艺球磨得到微米级或纳米级的功能相粉体；

2)制备有机载体溶剂：按下述重量配比称取各原料在80～100℃水中溶解数小时，各原料的重量配比为：松油醇40～70％、乙基纤维素0.5～20％、卵磷脂0.1～10％、氢化蓖麻油0.5～30％；调整乙基纤维素的用量，使有机载体溶剂的粘度控制在200～300mPas的范围内；

3)制备浆料：将功能相组分与有机载体溶剂按60～80∶20～40的重量比混合，用轧辊轧制，即得。

本发明还包括一种厚膜热敏电阻，它以上述厚膜热敏电阻浆料为厚膜热敏电阻的电阻浆料。

与现有技术相比，本发明以BaBiO₃或者是在BaBiO₃基础相中掺杂了稀土离子的化合物(统称为BaBiO₃基材料)为功能相，由于BaBiO₃具有良好的NTC特性，通过离子掺杂可以调整材料的热敏感系数和室温电阻率，是更为良好的NTC基体材料。此外，BaBiO₃基材料具有较低的熔点(约1050℃)，因而以BaBiO₃基材料作为功能相的电阻浆料在约800℃的烧结温度下能够直接烧结到Al₂O₃陶瓷基片上，因此在浆料中无需添加粘结剂，从而降低了生产成本，简化了生产工艺。采用该电阻浆料可实现低温烧结厚膜电阻，通过改变掺杂离子的浓度可以调节厚膜热敏电阻的热敏感系数和电阻率，制备得到的厚膜热敏电阻电阻性能优异。

附图说明

图1为本发明实施例5制得的厚膜电阻的阻温曲线；

图2为本发明实施例5制得的厚膜电阻的XRD衍射图谱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步描述，但本发明并不局限于这些实施例。

以下各实施例中所用原料均为分析纯原料。

实施例1

一、制备厚膜热敏电阻浆料

1)制备功能相：以Bi₂O₃、BaCO₃和Y₂O₃为原料，按照成分表达式(Ba_0.999Y_0.001)BiO₃进行配料，以球、料、水的质量比例为1∶1∶2的标准加入玛瑙球和去离子水，用球磨机球磨8小时进行混料，干燥后在800℃下焙烧，保温4小时；然后将焙烧后所得的(Ba_0.999Y_0.001)BiO₃球磨成纳米级的粉体；

2)制备有机载体溶剂：按重量百分比称取65％松油醇、12％乙基纤维素、1％卵磷脂和22％氢化蓖麻油在90～100℃水中溶解5小时；

3)制备浆料：将功能相组分与有机载体溶剂按60～80∶20～40的重量比混合，用轧辊轧制，即得。

二、制备厚膜热敏电阻：

将配制好的电阻浆料用200目丝网印刷在事先烧制好电极的Al₂O₃陶瓷基片上，流平、烘干，在800℃保温2小时，烧制成厚膜热敏电阻试样。然后测试所得厚膜电阻的室温电阻率和B25/85值，表1中列出了测试结果。

实施例2

与实施例1相同，不同的是以Bi₂O₃、BaCO₃和Y₂O₃为原料，制备(Ba_0.997Y_0.003)BiO₃功能相粉体。表1中列出了测试结果。

实施例3

与实施例1相同，不同的是以Bi₂O₃、BaCO₃和Y₂O₃为原料，制备(Ba_0.995Y_0.005)BiO₃功能相粉体。表1中列出了测试结果。

实施例4

与实施例1相同，不同的是以Bi₂O₃、BaCO₃和Y₂O₃为原料，，制备(Ba_0.993Y_0.007)BiO₃功能相粉体。表1中列出了测试结果。

实施例5

与实施例1相同，不同的是以Bi₂O₃和BaCO₃为原料，制备BaBiO₃功能相粉体。表1中列出了测试结果。图1为制备所得厚膜热敏电阻的阻温曲线。图2为所得厚膜热敏电阻的XRD衍射图谱。

实施例6

与实施例1相同，不同的是以Bi₂O₃、BaCO₃和La₂O₃为原料，制备(Ba_0.997La_0.003)BiO₃功能相粉体；功能相与有机载体按80∶20的比例混合制备浆料。表1中列出了测试结果。

实施例7

与实施例1相同，不同的是以Bi₂O₃、BaCO₃和Nd₂O₃为原料，制备(Ba_0.998Nd_0.002)BiO₃功能相粉体；按重量百分比称取40％松油醇、20％乙基纤维素、10％卵磷脂和30％氢化蓖麻油在80～90℃水中溶解5小时制备有机载体溶剂；功能相与有机载体按60∶40的比例混合制备浆料。表1中列出了测试结果。

实施例8

与实施例1相同，不同的是以Bi₂O₃、BaCO₃和Sm₂O₃为原料，制备(Ba_0.996Sm_0.004)BiO₃功能相粉体；按重量百分比称取70％松油醇、20％乙基纤维素、5％卵磷脂和5％氢化蓖麻油在80～90℃水中溶解6小时制备有机载体溶剂；功能相与有机载体按65∶35的比例混合制备浆料。表1中列出了测试结果。

实施例9

与实施例1相同，不同的是以Bi₂O₃、BaCO₃和Dy₂O₃为原料，制备(Ba_0.995Dy_0.005)BiO₃功能相粉体；按重量百分比称取70％松油醇、0.5％乙基纤维素、0.1％卵磷脂和29.4％氢化蓖麻油在80～90℃水中溶解5小时制备有机载体溶剂；功能相与有机载体按75∶25的比例混合制备浆料。表1中列出了测试结果。

实施例10

与实施例1相同，不同的是以Bi₂O₃、BaCO₃和Er₂O₃为原料，制备(Ba_0.996Er_0.004)BiO₃功能相粉体。表1中列出了测试结果。

表1

实施例	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											室温电阻率/KΩ·cm	111	38	261	625	389	41	63	147	275	151
B25/85值/k	3320	3015	3642	4235	3926	2978	3110	3365	3746	3432

上表1中各实施例的测试数据说明，本发明电阻浆料制得的厚膜热敏电阻具备良好的NTC特性。

Claims (5)

1.一种厚膜热敏电阻浆料，其特征在于：该浆料由功能相和有机载体溶剂组成，功能相和有机载体溶剂的重量比为60～80∶20～40，其中功能相是化学通式为(Ba_1-xA_x)BiO₃的化合物，式中0≤x＜0.01，A为稀土金属元素，选自Y、La、Nd、Sm、Dy和Er元素中的一种。

2.根据权利要求1所述的厚膜热敏电阻浆料，其特征在于：所述有机载体溶剂中各组分的重量配比为：松油醇40～70％、乙基纤维素0.5～20％、卵磷脂0.1～10％、氢化蓖麻油0.5～30％。

3.根据权利要求1或2所述的厚膜热敏电阻浆料，其特征在于：功能相和有机载体的重量比为70∶30。

4.权利要求1～3中任何一项所述的厚膜热敏电阻浆料的制备方法，其步骤如下：

1)制备功能相：按照通式(Ba_1-xA_x)BiO₃，把各种元素的摩尔比换算为相应化合物的质量比称取原料，按照球、料、水的质量比例为1∶1∶2的标准加入玛瑙球、所称原料和去离子水，球磨8小时后，干燥，置于800℃条件下焙烧，保温4小时，之后用湿法球磨工艺球磨得到微米级或纳米级的功能相粉体；

2)制备有机载体溶剂：按下述重量配比称取各原料在80～100℃水中溶解数小时，各原料的重量配比为：松油醇40～70％、乙基纤维素0.5～20％、卵磷脂0.1～10％、氢化蓖麻油0.5～30％；调整乙基纤维素的用量，使有机载体溶剂的粘度控制在200～300mPas的范围内；

3)制备浆料：将功能相组分与有机载体溶剂按60～80∶20～40的重量比混合，用轧辊轧制，即得。

5.一种厚膜热敏电阻，其特征在于：它采用权利要求1所述的厚膜热敏电阻浆料为电阻浆料。

Images