CN1058652A - 锡酸锂厚膜陶瓷湿敏元件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种以Li2SnO3为主要成分的厚膜
型陶瓷湿敏元件及其制造方法。它具有阻抗低、稳定
性高，产品一致性好的特点。当温度为20℃时，对应
于10％～95％RH的相对湿度的阻抗为2×106～2
×103Ω，湿度响应时间：吸湿(45％RH到95％RH)
为10秒，脱湿(95％RH到45％RH)为17秒，元件
的湿度系数为0.4％RH/℃，它可广泛应用于环境
空气相对湿度的检测。
Description
本发明涉及的是电子传感器领域中的湿敏元件及其制作方法。该元件的阻抗随相对湿度变化而变化，可用于环境空气的相对湿度的检测。
目前，国内外已广泛运用的湿敏元件，主要有高分子和陶瓷材料两大类。高分子膜湿敏元件虽然响应快和精度高，但其寿命短，稳定性较差;而以氧化铝、四氧化三铁等金属氧化物为感湿体的陶瓷湿敏元件多为烧结体型结构，灵敏度高，响应速度快，但静态平衡时间较长，测量误差大。（见CN85104273A和CN85107480A）
本发明的目的在于：提供一种新型感湿材料，经高温化学处理而制成阻抗低、稳定性高、产品一致性好的厚膜型陶瓷湿敏元件。
本发明的主要技术方案是：选用Li2SnO3为主要基料，加入一定量的三价铬盐化合物和玻璃料，用有机粘合剂调匀，丝印在含金或氧化钌电极的陶瓷基片上，经烧结定型和条件化处理而制得本发明的锡酸锂厚膜陶瓷湿敏元件。
上述技术方案的实施步骤如下：
<1>本方明的主要感湿材料Li2SnO3的制备：用等摩尔Li2CO3和SnO2（两者合量为90～100mol%）与0～10mol%的SiO2（或Al2O3）混匀，在900～1300℃的条件下加热0.5～6小时，即制得Li2SnO3，它含有SnO2相。
<2>按公知方法在陶瓷基片上制作一对Au或RnO2的梳状电极，以备下步工序用。
<3>将50～94%Li2SnO3与1～20%MgCr2O4（或Cr2O3）和5～30%玻璃料混合，再加入适量有机粘合剂而调成糊浆，丝印在印有梳状电极的陶瓷基片上，经过500～800℃加热0.5～3小时定型，然后在40～100℃和大于90%RH的状态下，进行条件化处理，即可获得本发明的湿敏元件产品。
在上述制作工艺中，粘合剂为以松油醇、蓖麻油、乙基纤维素和磷苯二甲酸二丁酯为原料合成的公用产品，加入粘合剂的适量是指Li2SnO3、MgCr2O4或（Cr2O3）和玻璃料混合而被调成糊状浆液为止;玻璃料是由Pb3O4和H3BO3制备而成，其比例为40～60%∶40～60%，也可以由Pb3O4、H3BO3、SiO2和Al（OH）3制备。
本发明的优点主要是：按上述工艺制成的湿敏元件，阻抗低、稳定性高、产品一致性较好。其主要性能指标为：当温度为20℃时，相对湿度是10～95%RH，阻抗2×106～2×103Ω，湿度响应时间：在无风状况下，吸湿（45%RH到95%RH）为10秒，脱湿（95%RH到45%RH）为17秒。
附图说明：
图一为本发明的湿敏元件结构示意图，图二为侧面剖视图，两图的标号表示的是：1-基片，2-电极，3-感湿膜
图三为本发明的湿敏元件阻抗特性曲线图，横坐标为相对湿度（%RH），纵坐标为阻抗（KΩ）。（阻抗是在20℃条件下测得）
图四为本发明的湿敏元件的吸湿响应曲线（曲线1）和脱湿响应曲线（曲线2）。横坐标为响应时间（秒），纵坐标为相对湿度（%RH）。
实施例：
<1>将84.6%的Li2SnO3（其中含10%SnO2）、6.4%的MgCr2O4和9%的玻璃料（制备方法：将70.83gPb3O4，32.64g H3BO3，11.7gSiO2和0.77gAl（OH）3混合，730℃熔化，水冷，再磨成粉料）用适当的有机粘合剂调成糊浆，丝印在印有一对梳状Au电极的陶瓷基片上，在200℃烘干，在600℃烧结1.5小时。冷却后用蒸馏水清洗，凉干，再在50℃和大于90%RH的条件下放置24小时。用这样的工艺共制10片湿敏元件，任抽其中的5片在一级双温湿度发生器上测试，其结果列入下表（元件编号：A1～A5;测试温度：25℃）
<2>将83.6%的Li2SnO3（含10%SnO2），7.3%的MgCr2O4和9.1%的玻璃料（由48%的Pb3O4和52%的H3BO3制备）用适量的有机粘合剂调成糊浆，丝印在印有梳状Au电极的基片上，在200℃条件下烘干，升温到600℃烧结1.5小时，冷却，用蒸馏水清洗、凉干，再在600℃条件下烧结0.5小时，并又用蒸馏水清洗后，在50℃和大于90%RH的条件下放置24小时。用这种方法共制10片湿敏元件，任抽4片，用一级双温湿度发生器测试，其结果列入下表（元件编号：B1～B4;测试温度：25℃）。
Claims (4)
1、一种涉及阻抗随相对湿度变化而变化的湿敏元件，其特征在于：以Li2SnO3为基料，加入三价铬盐类化合物和玻璃料，用有机粘合剂调匀，丝印在含Au(或RnO2)电极的陶瓷基片上，经过500～800℃加热0.5～3小时得以烧结定型，然后在40～100℃和大于90%RH的状况下条件化处理而获得本发明的锡酸锂厚膜陶瓷湿敏元件。
2、根据权利要求1所述的锡酸锂厚膜陶瓷湿敏元件，其特征在于：Li2SnO3的含量为50～94%，MgCr2O4或Cr2O3的含量为1～20%，玻璃料的含量为5～30%。
3、根据权利要求2所述的锡酸锂厚膜陶瓷湿敏元件，其特征在于：Li2SnO3的制备方法是：用等摩尔的Li2CO3和SnO2（两者的含量为90～100mol%）与0～10mol%的SiO2（或Al2O3）混匀在900～1300的条件下加热0.5～6小时。
4、根据权利要求1所述的锡酸锂厚膜陶瓷湿敏元件，其特征在于：玻璃料由40～60%的Pb3O4和40～60%的H3BO3制备而成。
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| CN90105509.3A CN1058652A (zh) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 锡酸锂厚膜陶瓷湿敏元件及其制作方法 |
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| CN (1) | CN1058652A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102863220A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-09 | 天津大学 | 低温共烧制备银电极的pzt基压电陶瓷厚膜材料的方法 |
-
1990
- 1990-07-30 CN CN90105509.3A patent/CN1058652A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102863220A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-09 | 天津大学 | 低温共烧制备银电极的pzt基压电陶瓷厚膜材料的方法 |
| CN102863220B (zh) * | 2012-09-18 | 2014-02-19 | 天津大学 | 低温共烧制备银电极的pzt基压电陶瓷厚膜材料的方法 |
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