CN116130184B - 一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器 - Google Patents

一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器，包括基体、电阻体、电极，电阻体的外表面覆盖有玻璃保护层，电极由从内到外依次设置的钯银电极层、镍阻挡层和锡铅可焊层组成，钯银电极层的制备原料包括银粉、钯粉、20‑40wt%纳米石墨烯改性辉铋矿粉、无铅玻璃粉、有机载体。该电阻器在钯银电极层中加入有纳米石墨烯改性辉铋矿粉，其通过对辉铋矿的酸性水热处理、纳米化研磨以及石墨烯改性，增强其团聚附着性能以及自身导电性能，有助于与导电相的均匀致密结合，由此实现了高占比的掺入，利用烧结工艺可形成大量掺杂分布的硫化物，从而显著提高钯银电机层的抗硫化性能，提升耐腐蚀效果，以适应汽车高硫浓度环境。

Description

一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器
技术领域
本发明涉及电阻器技术领域，具体涉及一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器。
背景技术
薄膜芯片电阻器一种具有高阻值精度和微小体积的芯片式薄膜电阻，通常用类蒸发的方法将一定电阻率的材料蒸镀在绝缘材料表面制成，具有阻值精度高、电阻温度系数小、噪声小和长期稳定性好等优点，精度最高可达±0.01％，适用于汽车、电子通讯、航天、航空、医疗设备器件等领域。然而，由于汽车燃料和汽油中含有硫，车用电子器件会处于高温、高湿及高硫浓度的污染环境下，薄膜芯片电阻器中的金属银电极极易硫化，硫化腐蚀后生成不导电的硫化银晶体，长时间运行后，电阻值增大，出现异常甚至断路，危及驾驶员的生命安全。因此，硫化问题成为银电极材料主要的失效原因。
为此，我们需要考虑汽车电子应用的环境因素，优化薄膜芯片电阻器的设计方案，选用高耐腐蚀材料作为电极，实现抗硫化功能，确保电阻器的可靠性和精确性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器，其解决了汽车用薄膜芯片电阻器存在的抗硫化性能差、对温度的稳定性差的缺陷。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器，包括基体，以及设于基体其中一表面的电阻体，以及设于基体两侧端且通过电阻体导通的电极，所述电阻体的外表面覆盖有玻璃保护层，所述电极由从内到外依次设置的钯银电极层、镍阻挡层和锡铅可焊层组成，其中，所述钯银电极层的制备原料包括40-60wt%银粉、5-10wt%钯粉、20-40wt%纳米石墨烯改性辉铋矿粉、4-5wt%无铅玻璃粉、10-15wt%有机载体。进一步改进在于，所述玻璃保护层包括一次玻璃层和二次玻璃层，且玻璃保护层的两侧端边缘与镍阻挡层和锡铅可焊层边缘密封粘接。
进一步改进在于，所述纳米石墨烯改性辉铋矿粉的制备方法为：
（1）取辉铋矿原料除杂破碎后得到辉铋矿粉，将辉铋矿粉置于温度为80-100℃、浓度为0.5-2wt%的稀硫酸中浸泡8-12h，浸泡过程中不断搅拌；
（2）浸泡后取出辉铋矿粉并清洗干燥，再机械研磨，得到粒径为10-50nm的纳米辉铋矿粉；
（3）将纳米辉铋矿粉与粒径为1-3nm的石墨烯按5-8:1质量比混合均匀，再投入120-150℃高速混合机中，搅拌0.5-2h后出料，即得所述纳米石墨烯改性辉铋矿粉。进一步改进在于，所述有机载体包括20-40wt%乙基纤维素、20-40wt%松油醇、20-25wt%丁基卡必醇和15-20wt%丁基卡必醇醋酸脂。
进一步改进在于，所述无铅玻璃粉包括50-80wt%Bi2O3、10-20wt%B2O3、7-20wt%SiO2和3-10wt%Al2O3。
本发明的有益效果在于：该电阻器在钯银电极层中加入有纳米石墨烯改性辉铋矿粉，其通过对辉铋矿的酸性水热处理、纳米化研磨以及石墨烯改性，增强其团聚附着性能以及自身导电性能，有助于与导电相的均匀致密结合，由此实现了高占比的掺入，利用烧结工艺可形成大量掺杂分布的硫化物，从而显著提高钯银电机层的抗硫化性能，提升耐腐蚀效果，以适应汽车高硫浓度环境。
附图说明
图1为汽车用高精密薄膜芯片电阻器的竖直截面图；
图中：1、基体；2、电阻体；3、电极；31、钯银电极层；32、镍阻挡层；33、锡铅可焊层；4、玻璃保护层；41、一次玻璃层；42、二次玻璃层。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图1所示，一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器，包括基体1，以及设于基体1其中一表面的电阻体2，以及设于基体1两侧端且通过电阻体2导通的电极3，所述电阻体2的外表面覆盖有玻璃保护层4，所述电极3由从内到外依次设置的钯银电极层31、镍阻挡层32和锡铅可焊层33组成，其中，所述钯银电极层31的制备原料包括40wt%银粉、10wt%钯粉、30wt%纳米石墨烯改性辉铋矿粉、5wt%无铅玻璃粉、15wt%有机载体。
其中，纳米石墨烯改性辉铋矿粉的制备方法为：
（1）取辉铋矿原料除杂破碎后得到辉铋矿粉，将辉铋矿粉置于温度为80℃、浓度为0.5wt%的稀硫酸中浸泡12h，浸泡过程中不断搅拌；
（2）浸泡后取出辉铋矿粉并清洗干燥，再机械研磨，得到粒径为10-15nm的纳米辉铋矿粉；
（3）将纳米辉铋矿粉与粒径为1-3nm的石墨烯按5:1质量比混合均匀，再投入120℃高速混合机中，搅拌2h后出料，即得所述纳米石墨烯改性辉铋矿粉。
该实施例中，所述玻璃保护层4包括一次玻璃层41和二次玻璃层42，且玻璃保护层4的两侧端边缘与镍阻挡层32和锡铅可焊层33边缘密封粘接，确保密封效果。
该实施例中，所述有机载体包括20wt%乙基纤维素、40wt%松油醇、20wt%丁基卡必醇和20wt%丁基卡必醇醋酸脂。该实施例中，所述无铅玻璃粉包括50wt%Bi2O3、20wt%B2O3、20wt%SiO2和10wt%Al2O3。
实施例2
一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器，包括基体1，以及设于基体1其中一表面的电阻体2，以及设于基体1两侧端且通过电阻体2导通的电极3，所述电阻体2的外表面覆盖有玻璃保护层4，所述电极3由从内到外依次设置的钯银电极层31、镍阻挡层32和锡铅可焊层33组成，其中，所述钯银电极层31的制备原料包括40wt%银粉、5wt%钯粉、40wt%纳米石墨烯改性辉铋矿粉、5wt%无铅玻璃粉、10wt%有机载体。
其中，纳米石墨烯改性辉铋矿粉的制备方法为：（1）取辉铋矿原料除杂破碎后得到辉铋矿粉，将辉铋矿粉置于温度为90℃、浓度为1wt%的稀硫酸中浸泡10h，浸泡过程中不断搅拌；
（2）浸泡后取出辉铋矿粉并清洗干燥，再机械研磨，得到粒径为20-25nm的纳米辉铋矿粉；
（3）将纳米辉铋矿粉与粒径为1-3nm的石墨烯按6:1质量比混合均匀，再投入135℃高速混合机中，搅拌1h后出料，即得所述纳米石墨烯改性辉铋矿粉。
该实施例中，所述玻璃保护层4包括一次玻璃层41和二次玻璃层42，且玻璃保护层4的两侧端边缘与镍阻挡层32和锡铅可焊层33边缘密封粘接，确保密封效果。该实施例中，所述有机载体包括30wt%乙基纤维素、30wt%松油醇、20wt%丁基卡必醇和20wt%丁基卡必醇醋酸脂。
该实施例中，所述无铅玻璃粉包括70wt%Bi2O3、15wt%B2O3、10wt%SiO2和5wt%Al2O3。
实施例3
一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器，包括基体1，以及设于基体1其中一表面的电阻体2，以及设于基体1两侧端且通过电阻体2导通的电极3，所述电阻体2的外表面覆盖有玻璃保护层4，所述电极3由从内到外依次设置的钯银电极层31、镍阻挡层32和锡铅可焊层33组成，其中，所述钯银电极层31的制备原料包括60wt%银粉、6wt%钯粉、20wt%纳米石墨烯改性辉铋矿粉、4wt%无铅玻璃粉、10wt%有机载体。
其中，纳米石墨烯改性辉铋矿粉的制备方法为：
（1）取辉铋矿原料除杂破碎后得到辉铋矿粉，将辉铋矿粉置于温度为100℃、浓度为2wt%的稀硫酸中浸泡8h，浸泡过程中不断搅拌；
（2）浸泡后取出辉铋矿粉并清洗干燥，再机械研磨，得到粒径为45-50nm的纳米辉铋矿粉；（3）将纳米辉铋矿粉与粒径为1-3nm的石墨烯按8:1质量比混合均匀，再投入150℃高速混合机中，搅拌0.5h后出料，即得所述纳米石墨烯改性辉铋矿粉。
该实施例中，所述玻璃保护层4包括一次玻璃层41和二次玻璃层42，且玻璃保护层4的两侧端边缘与镍阻挡层32和锡铅可焊层33边缘密封粘接，确保密封效果。
该实施例中，所述有机载体包括40wt%乙基纤维素、20wt%松油醇、25wt%丁基卡必醇和15wt%丁基卡必醇醋酸脂。
该实施例中，所述无铅玻璃粉包括80wt%Bi2O3、10wt%B2O3、7wt%SiO2和3wt%Al2O3。
对比例1
一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器，其与实施例2的结构以及配比相同，唯一区别在于辉铋矿粉的制备方法不同，该对比例中，辉铋矿粉的制备方法为：（1）取辉铋矿原料除杂破碎后得到辉铋矿粉，清洗干燥，再机械研磨，得到粒径为20-25nm的纳米辉铋矿粉；
（2）将纳米辉铋矿粉与粒径为1-3nm的石墨烯按6:1质量比混合均匀，再投入135℃高速混合机中，搅拌1h后出料，即得。
对比例2
一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器，其与实施例2的结构以及配比相同，唯一区别在于辉铋矿粉的制备方法不同，该对比例中，辉铋矿粉的制备方法为：
（1）取辉铋矿原料除杂破碎后得到辉铋矿粉，将辉铋矿粉置于温度为90℃、浓度为1wt%的稀硫酸中浸泡10h，浸泡过程中不断搅拌；
（2）浸泡后取出辉铋矿粉并清洗干燥，再将纳米辉铋矿粉与粒径为1-3nm的石墨烯按6:1质量比混合均匀，再投入135℃高速混合机中，搅拌1h后出料，即得。对比例3
一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器，其与实施例2的结构以及配比相同，唯一区别在于辉铋矿粉的制备方法不同，该对比例中，辉铋矿粉的制备方法为：
（1）取辉铋矿原料除杂破碎后得到辉铋矿粉，将辉铋矿粉置于温度为90℃、浓度为1wt%的稀硫酸中浸泡10h，浸泡过程中不断搅拌；
（2）浸泡后取出辉铋矿粉并清洗干燥，再机械研磨，研磨至粒径为20-25nm，即得。
取实施例2以及对比例1-3制得的同样规格的钯银电极层样片，发现对比例2样片表面出现大量鼓包、发泡现象，无法形成稳定产品，故舍弃。取实施例2、对比例1和对比例3的样片，测量其初始阻值R0（取样片两端固定点之间的阻值），然后将样片放置在饱和的硫蒸汽的密闭容器中，控制容器内温度为70℃，在72h后取出样片，观察样片表面变黑情况，并测量阻值R，根据阻值计算电阻器的精度A，计算公式为：计算的精度A数值越小，说明阻值变化率越低，抗硫化效果越好，具体结果如下表：
;
从上表可以看出，本发明实施例2制得的钯银电极层样片，其精度A控制在1.34%左右，电阻精度稳定性高，加上玻璃保护层4以及镍阻挡层32的保护作用，使得该电极完全能够适用于汽车高硫浓度环境；而对比例1由于没有进行酸性水热处理，使得辉铋矿的团聚附着性能有所降低，与银钯导电相结合效果变差，最终在结果上体现为精度A数值达到了12.96%，电阻精度稳定性较差；而对比例3电阻精度稳定性同样高，与实施例2接近，但是其阻值偏高，导致其无法作为高性能汽车芯片电阻器的电极使用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器，包括基体（1），以及设于基体（1）其中一表面的电阻体（2），以及设于基体（1）两侧端且通过电阻体（2）导通的电极（3），其特征在于，所述电阻体（2）的外表面覆盖有玻璃保护层（4），所述电极（3）由从内到外依次设置的钯银电极层（31）、镍阻挡层（32）和锡铅可焊层（33）组成，其中，所述钯银电极层（31）的制备原料包括40-60wt%银粉、5-10wt%钯粉、20-40wt%纳米石墨烯改性辉铋矿粉、4-5wt%无铅玻璃粉、10-15wt%有机载体；
所述纳米石墨烯改性辉铋矿粉的制备方法为：
（1）取辉铋矿原料除杂破碎后得到辉铋矿粉，将辉铋矿粉置于温度为80-100℃、浓度为0.5-2wt%的稀硫酸中浸泡8-12h，浸泡过程中不断搅拌；
（2）浸泡后取出辉铋矿粉并清洗干燥，再机械研磨，得到粒径为10-50nm的纳米辉铋矿粉；
（3）将纳米辉铋矿粉与粒径为1-3nm的石墨烯按5-8:1质量比混合均匀，再投入120-150℃高速混合机中，搅拌0.5-2h后出料，即得所述纳米石墨烯改性辉铋矿粉。
2.根据权利要求1所述的一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器，其特征在于，所述玻璃保护层（4）包括一次玻璃层（41）和二次玻璃层（42），且玻璃保护层（4）的两侧端边缘与镍阻挡层（32）和锡铅可焊层（33）边缘密封粘接。
3.根据权利要求1所述的一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器，其特征在于，所述有机载体包括20-40wt%乙基纤维素、20-40wt%松油醇、20-25wt%丁基卡必醇和15-20wt%丁基卡必醇醋酸脂。
4.根据权利要求1所述的一种汽车用高精密薄膜芯片电阻器，其特征在于，所述无铅玻璃粉包括50-80wt%Bi2O3、10-20wt%B2O3、7-20wt%SiO2和3-10wt%Al2O3。
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