CN1055768C - 气敏传感器用钌基电极浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气敏传感器电极粘结用浆料。本发明的浆料由导电相(A)，粘结相(B)及有机载体(C)组成，其组成(以wt%计)为：A40-70，B15-45，C15；A的具体成份为：Ru75-90，Pd10-25，RuO20-16；B的具体成分为：玻璃粉50-60，氧化物40-50；C的组成为乙基纤维素、松油醇等。该电极浆料具有涂覆面积大，附着力强，成本低的特点，适于气敏传感器电极粘结用。

Description

气敏传感器用钌基电极浆料
本发明涉及气敏传感器电极粘结用浆料。
半导体气敏传感器已广泛用于工业、农业、矿山、交通运输、医疗卫生、家庭生活等领域。主要用于防止工作和生活场所因有毒和可燃性气体的泄漏而造成的危害。气敏传感器按结构类型分类有烧结型、薄膜型和厚膜型。烧结型传感器是在一绝缘瓷管上涂布一层金属氧化物或氧化物半导体敏感层，在敏感层上放置由铂金属丝制成的电极，电极和敏感层之间涂敷一种浆料将二层粘接在一起，然后在高温下烧结固化成一体。
粘接用电极浆料由A.导电相，B.粘结相，C.有机载体组成。粘接用电极浆料应具备以下一些主要性能：
1、能适应850℃左右的烧结温度；
2、浆料方阻一般在5-100Ω/□；
3、粘度在150±50Pas；
4、附着性能良好，粘结电极牢固；
5、化学性能稳定，长期工作在400℃左右不应与基体和敏感层材料发生不良反应；
6、覆盖面积大。
目前，国际上广泛使用的气敏传感器电极浆料均为金导体浆料，例如美国杜邦公司的产品9791，4019，9910等牌号的金导体浆料，国内多采用本所产品如IPM-C4910金导体浆料。但是，由于金浆料价格昂贵，使传感器成本较高，同时金原料短缺，大量使用受到限制。而且，金浆料的附着力不足，使用中存在一定缺点。
本发明的目的在于提出一种能满足气敏传感器使用要求，成本低，且原料易获得的粘结用电极浆料以取代金浆料，降低产品成本，节约金的用量。
本发明的技术方案主要是改变浆料中导电相A的组成，以钌为基，加上一定量的钯，同时以RuO2为选择成分，共同组成新的导电相。
本发明的电极浆料由导电相(A)、粘结相(B)、及有机载体(C)组成。
导电相(A)在浆料中的比例(以wt％计)为40-70。导电相中Ru为75-90；Pd10-25；RuO20-16；
粘结相(B)在浆料中的比例(以wt％)为15-45。粘结相(B)由玻璃粉(主要成份为PbO、SiO2、H3BO3及少量ZnO、ZrO2及Al2O3)及氧化物(Bi2O3、Al2O3)组成。其中玻璃粉在粘结相中的比例为(以wt％计)50-60，氧化物在粘结相中的比例为40-50；玻璃粉的成分(以wt％计)为：PbO 50-60，SiO2 20-30，H3BO3 5-10，余量为ZnO、ZrO2、Al2O3。氧化物的成分(以wt％计)为Bi2O3 20-80，Al2O3 20-80)
有机相(C)在浆料中的比例(以wt％计)为15。其中：乙基纤维素1、松油醇9、蓖麻油1、邻苯二甲酸二丁酯2、丁基卡必醇醋酸酯2。
本发明的钌基电极浆料的制备工艺为：将以上各组分按比例混合、研磨、搅拌、上机辊轧、最后监测颗粒度及浆料粘度。
本发明的钌基电极浆料具有以下特点：
1、烧结温度为800-850℃
2、方阻为5-100Ω/□
3、附着力好，粘丝后，20倍瓷管重连续振动100次不脱落。
4、化学稳定性好，与铂丝、瓷管、敏感材料不发生任何不良反应。
5、灵敏度好  在1000ppm条件下S≥3。
与现有技术金浆料相比较，本发明电极浆料的优点在于：
1、覆盖面积大，每克金浆料涂覆800只，钌基浆料达1000只。
2、附着力优于金浆。
3、节约黄金，降低了成本。
4、工艺简单，制作周期短，易推广使用。
实施例一：
1、成分(wt％)
导电相41，其中Ru33，Pd8；
粘结相44，其中玻璃粉24.2(PbO 14.5，SiO26.8，H3BO3 1.2，ZnO 0.7 Al2O3 0.5，ZrO20.5)，氧化物19.8(Bi2O3 4.1，Al2O3 5.7)；
有机相：15，其中乙基纤维素1，松油醇9，蓖麻油1，邻苯二甲酸二丁酯2，丁基卡必醇醋酸酯2
2、性能测试：850℃烧成，膜厚12μm，方阻6Ω/□，附着力好，灵敏度S＝4.15
实施例二：(成份以wt％计)
导电相：53，其中Ru47，Pd6；粘结相：32，其中玻璃粉18(PbO 10.9，SiO2 5，H3BO3 0.9，ZnO0.5， Al2O3 0.35，ZrO2 0.35)，氧化物14(Bi2O311，Al2O3 3)，
有机载体：15，其中：乙基纤维素1，松油醇9，蓖麻油1，邻苯二甲酸二丁酯2，丁基卡必醇醋酸酯2。
850℃烧成，膜厚11μm，方阻7Ω/□，粘丝牢。
实施例三：(成分以wt％计)
导电相：65，其中Ru 45，Pd 10 RuO2 10；
粘结相：20，其中玻璃粉12(PbO 7.2，SiO2 3.3，H3BO3 0.6 ZnO04  Al2O3 0.25，ZrO20.25)，氧化物8(Al2O3 2，Bi2O3 6)；
有机相：15，其中：乙基纤维素1，松油醇9，蓖麻油1，邻苯二甲酸二丁酯，2，丁基卡必醇醋酸酯2。
850℃烧成，膜厚11μm，方阻8.18Ω/□，致密，粘丝牢固。
实施例四：(成份以wt％计)
导电相：60，其中Ru 45，Pd 15，
粘结相：25，其中玻璃粉15(PbO 9.0、SiO2 4.2、H3B3O 0.75，ZnO 0.45，Al2O3 0.3，ZrO20.3)；氧化物10(Bi2O3 7，Al2O3 3)；
有机相：15，其中乙基纤维素1，松油醇9，蓖麻油1，邻苯二甲酸二丁酯  2，丁基卡必醇醋酸酯2，
850℃烧成，膜厚12mm，方阻11.37Ω/□，附着力好粘丝牢，S＝4.1

Claims (1)

1、一种气敏传感器用钌基电极浆料，由导电相(A)，粘结相(B)，和有机载体(C)组成，其特征在于：
1.1所说的电极浆料的成分(以wt％计)为：A40-70，B15-45，C15；
1.2所说的导电相(A)的成分(以wt％计)为Ru 75-90，Pd 10-25，RuO2 0-16；
1.3所说的粘结相(B)的成分(以wt％计)为：玻璃粉50-60，氧化物40-50。其中玻璃粉的组成(以wt％计)为：PbO 50-60，SiO2 20-30，H3BO3 5-10，余量为ZnO，ZrO2，Al2O3。氧化物的组成(以wt％计)为：Bi2O3 20-80，Al2O3 20-80；
1.4所说的有机载体(C)的成分(以wt％计)为：乙基纤维素6.7，松油醇60，蓖麻油6.7，邻苯二甲酸二丁酯，13.3，丁基卡必醇醋酸酯13.3。
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