CN102855960B

CN102855960B - 一种SrTiO3压敏电阻器用欧姆银浆及其制备方法

Info

Publication number: CN102855960B
Application number: CN201210338737.5A
Authority: CN
Inventors: 胡晓斌; 焦伟雄
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Henan Jin Qu Yitong metal material Co., Ltd.
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2032-09-13
Also published as: CN102855960A

Abstract

本发明涉及一种SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆及其制备方法，其原料包括以下组分及重量份含量：银粉40～80，铝粉或锌粉15～40，玻璃粉3～20，有机粘结剂3～20、稀释剂5～30，将银粉、铝粉或锌粉、玻璃粉、有机粘结剂混合研磨，再加入稀释剂，搅拌均匀，得到SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆。与现有技术相比，本发明提供一种SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆，应用于环形压敏电阻器，克服了目前国内浆料的欧姆接触差，烧结性能不好等问题，综合性能与国外同类产品相当。

Description

一种SrTiO3压敏电阻器用欧姆银浆及其制备方法

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，尤其是涉及一种SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆及其制备方法。

背景技术

SrTiO₃压敏电阻器是国际上八十年代末九十年代初发展起来的一种新型多功能复合电子元件，是以SrTiO₃为主要成分，添加少量稀土元素和金属氧化物，经球磨，喷雾造粒，干压成型，在还原气氛下高温烧结使晶粒半导体化，在空气中低温热处理使晶界绝缘化，在印刷电极浆料，经烧渗电极，测量等工艺制成的。

SrTiO₃压敏电阻器同时具有电容和压敏的复合功能。敏感电压低；非线性系数优良；电容量大；同时具有焊接后变化率小，耐脉冲性能好，可靠性，稳定性好，上机合格率高等多种优良性能，被广泛用于小型马达的火花消除和噪声吸收以及各种电器中微型直流电机的保护。

国际上从八十年代起，首先由日本松下，TDK，太阳诱电公司和村田公司相继推出SrTiO₃压敏电阻器，并商业化。国内从八十年代后期开始研究，九十年代推出产品，但电极材料一般不能很好欧姆做到欧姆接触，从而使产品的性能不稳定，表现在电压间差大，正反极性大，焊接和脉冲变化率大，有时甚至表现在生产过程中或者在库存中产品的电压下降导致产品失效。从而不能起到保护作用。因而，需要一种能够得到良好地欧姆接触的欧姆浆料。

发明内容

本发明的目的就是提供一种克服了目前国内浆料的欧姆接触差，烧结性能不好等问题的SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆，其原料包括以下组分及重量份含量：银粉40～80，铝粉或锌粉15～40，玻璃粉3～20，有机粘结剂3～20、稀释剂5～30。

所述的玻璃粉由Na₂O、Bi₂O₃、TiO₂、B₂O₃、BaO、Al₂O₃、Li₂O、ZnO和SiO₂粉末混合后在900～1300℃烧结而成的，其混合质量比为Na₂O∶Bi₂O₃∶TiO₂∶B₂O₃∶BaO∶Al₂O₃∶Li₂O∶ZnO∶SiO₂＝(1～20)∶(0～20)∶(1～15)∶(20～60)∶(10～40)∶(0～10)∶(2～15)∶(10～35)∶(5～35)。

所述的有机粘结剂以有机溶剂为溶剂，以质量百分比计，溶质选自5～30wt％的乙基纤维素、氢化蓖麻油、硝酸纤维素或酚醛树脂中的一种或几种：所述的有机溶剂选自丁基卡必醇、乙二醇单丁醚醋酸酯、松节油、石油醚或松油醇中的一种或几种。

所述的稀释剂选自丁基卡必醇、环己酮、乙二醇单丁醚醋酸酯、松节油、石油醚、松油醇或蓖麻油中的一种或几种。

一种SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Na₂O、Bi₂O₃、TiO₂、B₂O₃、BaO、Al₂O₃、Li₂O、ZnO、SiO₂按质量比为(1～20)∶(0～20)∶(1～15)∶(20～60)∶(10～40)∶(0～10)∶(2～15)∶(10～35)∶(5～35)称取并混合均匀，装入坩埚中，放入马弗炉中，升温至900～1300℃，保温，淬火，放入球磨罐中球磨，得到玻璃粉；

(2)按重量份计，将40～80份的银粉、15～40份的铝粉或锌粉、3～20份的玻璃粉、3～20份的有机粘结剂混合研磨，再加入5～30份的稀释剂，搅拌均匀，得到SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆。

所述的玻璃粉在球磨之后过200～400目网筛并烘干。

所述的有机粘结剂通过以下方法制备：将乙基纤维素、氢化蓖麻油、硝酸纤维素或酚醛树脂中的一种或几种加入到有机溶剂中，加热到70～120℃并充分搅拌溶解，得到均匀透亮，无浑浊的粘结剂。

所述的有机溶剂选自丁基卡必醇、乙二醇单丁醚醋酸酯、松节油、石油醚或松油醇中的一种或几种。

所述的银粉选自微米银粉、亚微米银粉或纳米银粉中的一种或几种。

所述的铝粉或锌粉的平均粒径为0.5～5μm。

烧渗银电极时因为SrTiO₃陶瓷表面态的影响，电极与瓷体见存在阻挡层，不能实现欧姆接触银电极与瓷体形成欧姆接触的关键在于消除陶瓷表面存在的吸附氧层。而银是稳定的贵金属，氧在银中的溶解度很低，氧分子和n型半导体陶瓷表面的导电载流子产生极化作用，电子被俘获，使载流子溶度减少而产生正空间电荷，在界面形成高阻层，如在银浆中引入还原性强的金属，其会夺取氧而是半导体表面的空间电荷得到中和因而降低接触电阻，从而达到良好地欧姆接触。

与现有技术相比，本发明引入还原性强的金属Zn或Al，调节合适的配比，从而克服了目前国内浆料的欧姆接触差，烧结性能不好等问题。该样品印刷烧结后，可以得到良好地欧姆接触电阻值。

具体实施方式

为使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明实施例，对本发明实施例中的方案进行清楚，完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

(1)玻璃粉的制备：称取15wt％的Na₂O、10wt％Bi₂O₃、5wt％TiO₂、20wt％B₂O₃、15wt％BaO、5wt％Li₂O、20wt％ZnO和10wt％SiO₂混合均匀后，在1150℃下保温2小时，将玻璃液水淬后干燥，先用20mm的大球，

干磨0.5小时，然后去1mm的小球湿磨24小时以上，经过干燥后，可以得到D50为2.6um左右的玻璃粉。

(2)有机粘结剂的制备：称取20wt％的的乙基纤维素，60wt％的丁基卡必醇，20wt％的松油醇，在80℃的恒温水槽中充分溶解，保温4小时，然后通过300目的不锈钢丝筛网过滤，陈化3天后使用

(3)浆料的制备：称取75wt％的银粉，5wt％的锌粉，3wt％的玻璃粉，12wt％的有机粘结剂，3wt％的稀释剂，在三辊机上进行充分的分散，通过加入剩余的2wt％的有机溶剂或者粘结剂调节浆料粘度值用BROOKFILED粘度剂，10RPM，4分钟测试在100Kcps。

该样品印刷烧结后，可以得到良好地欧姆接触电阻值，其欧姆电阻值为0.165MΩ，正反电阻相差百分比小于1％，符合产品要求。

实施例2

(1)玻璃粉的制备：称取10wt％的Na₂O、15wt％Bi₂O₃、5wt％TiO₂、20wt％B₂O₃、15wt％BaO、2wt％Al₂O₃、5wt％Li₂O、15wt％ZnO和13wt％SiO₂混合均匀后，在1150℃下保温2小时，将玻璃液水淬后干燥，先用20mm的大球，干磨0.5小时，然后去1mm的小球湿磨24小时以上，经过干燥后，可以得到D50为2.5um左右的玻璃粉。

(2)有机粘结剂的制备：称取15wt％的的乙基纤维素，75wt％的丁基卡必醇，10wt％的松油醇，在80℃的恒温水槽中充分溶解，保温4小时，然后通过300目的不锈钢丝筛网过滤，陈化3天后使用。

(3)浆料的制备：称取68wt％的银粉，5wt％的锌粉，5wt％的铝粉，5wt％的玻璃粉，13wt％的有机粘结剂，2wt％的稀释剂，在三辊机上进行充分的分散，通过加入剩余的2wt％的有机溶剂或者粘结剂调节浆料粘度值用BROOKFILED粘度剂，10RPM，4分钟测试在80Kcps。

该样品印刷烧结后，可以得到良好地欧姆接触电阻值，其欧姆电阻值为0.160MΩ，正反电阻相差百分比小于1％，符合产品要求。

实施例3

(1)玻璃粉的制备：称取15wt％的Na₂O、20wt％Bi₂O₃、3wt％TiO₂、20wt％B₂O₃、12wt％BaO、5wt％Li₂O、15wt％ZnO和10wt％SiO₂混合均匀后，在1150℃下保温2小时，将玻璃液水淬后干燥，先用20mm的大球，干磨0.5小时，然后去1mm的小球湿磨24小时以上，经过干燥后，可以得到D50为2.3um左右的玻璃粉。

(3)浆料的制备：称取65wt％的银粉，10wt％的铝粉，5wt％的玻璃粉，15wt％的有机粘结剂，3wt％的稀释剂，在三辊机上进行充分的分散，通过加入剩余的2wt％的有机溶剂或者粘结剂调节浆料粘度值用BROOKFILED粘度剂，10RPM，4分钟测试在75Kcps。

该样品印刷烧结后，可以得到良好地欧姆接触电性能，其欧姆电阻值为0.165MΩ，正反电阻相差百分比小于1％，符合产品要求。

实施例4

(1)玻璃粉的制备：称取15wt％的Na₂O、5wt％Bi₂O₃、5wt％TiO₂、20wt％B₂O₃、10wt％BaO、10wt％A1₂O₃、5wt％Li₂O、10wt％ZnO和20wt％SiO₂混合均匀后，在1150℃下保温2小时，将玻璃液水淬后干燥，先用20mm的大球，干磨0.5小时，然后去1mm的小球湿磨24小时以上，经过干燥后，可以得到D50为2.6um左右的玻璃粉。

(3)浆料的制备：称取60wt％的银粉，12wt％的铝粉，5wt％的锌粉，3wt％的玻璃粉，15wt％的有机粘结剂，3wt％的稀释剂，在三辊机上进行充分的分散，通过加入剩余的2wt％的有机溶剂或者粘结剂调节浆料粘度值用BROOKFILED粘度剂，10RPM，4分钟测试在70Kcps。

该样品印刷烧结后，可以得到良好地欧姆接触电阻值，其欧姆电阻值为0.155MΩ，正反电阻相差百分比小于1％，符合产品要求。

实施例5

(1)将Na₂O、TiO₂、B₂O₃、BaO、Li₂O、ZnO、SiO₂按质量比为1∶1∶20∶10∶2∶10∶5称取并混合均匀，装入坩埚中，放入马弗炉中，升温至900℃，保温，淬火，放入球磨罐中球磨，得到玻璃粉，过200目网筛并烘干；

(2)按重量份计，将40份的微米银粉、15份平均粒径为0.5～5tm的铝粉、3份的玻璃粉、3份的有机粘结剂混合研磨，再加入5份的稀释剂环己酮，搅拌均匀，得到SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆。

其中，有机粘结剂通过以下方法制备：将乙基纤维素加入到丁基卡必醇，乙基纤维素的浓度为30wt％，加热到70℃并充分搅拌溶解，得到均匀透亮，无浑浊的粘结剂。

实施例6

(1)将Na₂O、Bi₂O₃、TiO₂、B₂O₃、BaO、Al₂O₃、Li₂O、ZnO、SiO₂按质量比为20∶20∶15∶60∶40∶10∶15∶35∶35称取并混合均匀，装入坩埚中，放入马弗炉中，升温至1300℃，保温，淬火，放入球磨罐中球磨，得到玻璃粉，过400目网筛并烘干；

(2)按重量份计，将80份的纳米银粉、40份平均粒径为0.5～5μm的锌粉、20份的玻璃粉、20份的有机粘结剂混合研磨，再加入30份的稀释剂松节油，搅拌均匀，得到SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆。

其中，有机粘结剂通过以下方法制备：将硝酸纤维素加入到石油醚中，乙硝酸纤维素的浓度为5wt％，加热到120℃并充分搅拌溶解，得到均匀透亮，无浑浊的粘结剂。

Claims

1.一种SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆，其特征在于，其原料包括以下组分及重量份含量：银粉40～80，铝粉或锌粉15～40，玻璃粉3～20，有机粘结剂3～20、稀释剂5～30；

所述的玻璃粉由Na₂O、Bi₂O₃、TiO₂、B₂O₃、BaO、Al₂O₃、Li₂O、ZnO和SiO₂粉末混合后在900～1300℃烧结而成的，其混合质量比为Na₂O∶Bi₂O₃∶TiO₂∶B₂O₃∶BaO∶Al₂O₃∶Li₂O∶ZnO∶SiO₂＝(1～20)∶(0～20)∶(1～15)∶(20～60)∶(10～40)∶(0～10)∶(2～15)∶(10～35)∶(5～35)；

所述的有机粘结剂以有机溶剂为溶剂，以质量百分比计，溶质选自5～30wt％的乙基纤维素、氢化蓖麻油、硝酸纤维素或酚醛树脂中的一种或几种；所述的有机溶剂选自丁基卡必醇、乙二醇单丁醚醋酸酯、松节油、石油醚或松油醇中的一种或几种；

2.根据权利要求1所述的一种SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆的制备方法，其特征在于，所述的玻璃粉在球磨之后过200～400目网筛并烘干。

4.根据权利要求2所述的一种SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆的制备方法，其特征在于，所述的有机粘结剂通过以下方法制备：将乙基纤维素、氢化蓖麻油、硝酸纤维素或酚醛树脂中的一种或几种加入到有机溶剂中，加热到70～120℃并充分搅拌溶解，得到均匀透亮，无浑浊的粘结剂。

5.根据权利要求4所述的一种SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂选自丁基卡必醇、乙二醇单丁醚醋酸酯、松节油、石油醚或松油醇中的一种或几种。

6.根据权利要求2所述的一种SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆的制备方法，其特征在于，所述的银粉选自微米银粉、亚微米银粉或纳米银粉中的一种或几种。

7.根据权利要求2所述的一种SrTiO₃压敏电阻器用欧姆银浆的制备方法，其特征在于，所述的铝粉或锌粉的平均粒径为0.5～5μm。