CN116525173A - 一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料、烧制方法和应用 - Google Patents

一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料、烧制方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN116525173A
CN116525173A CN202310517015.4A CN202310517015A CN116525173A CN 116525173 A CN116525173 A CN 116525173A CN 202310517015 A CN202310517015 A CN 202310517015A CN 116525173 A CN116525173 A CN 116525173A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
platinum
silver
tungsten
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310517015.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116525173B (zh
Inventor
请求不公布姓名
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Tefa New Material Co ltd
Original Assignee
Hunan Tefa New Material Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Tefa New Material Co ltd filed Critical Hunan Tefa New Material Co ltd
Priority to CN202310517015.4A priority Critical patent/CN116525173B/zh
Publication of CN116525173A publication Critical patent/CN116525173A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116525173B publication Critical patent/CN116525173B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H01C17/06506—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits
    • H01C17/06513—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component
    • H01C17/06526—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component composed of metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for baking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/003—Thick film resistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (AREA)
  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

本发明公开了一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料、烧制方法和应用，通过优化电阻浆料的组分比例，使得银铂钨电阻浆料的方阻范围可达10毫欧/方到20欧/方，电阻温度系数范围可从100ppm/℃到3300ppm/℃。此外，由于钨粉的价格相对较低，有利于电阻浆料的低成本化，具有很强的经济效益，通过在银铂电阻浆料中添加适量的高熔点钨元素，可以提升电阻浆料的耐高温稳定性。

Description

一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料、烧制方法和 应用
技术领域
本发明总体地涉及复合材料技术领域，具体地涉及一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料、烧制方法和应用。
背景技术
不锈钢基板厚膜电热元件，采用丝网印刷、高温烧成工艺将绝缘介质层、发热电阻层、导电层和包封层制作在不锈钢基板形成一个紧凑的结构，具有体积小、重量轻、加热快、分布均匀、工作寿命长、环保节能等性能优势，广泛的应用于小家电、汽车电子、工业电器等领域。
一般来说，不锈钢基板厚膜元件中，起发热作用的厚膜电阻浆料主要有银钯电阻浆料，其主要成分是超细银粉、超细钯粉、玻璃粉和有机载体。银钯电阻浆料中，钯的主要作用是与银形成银钯合金，起到降低电阻烧结膜的电阻温度系数的作用。随着近年来钯价格不断攀升，也有人想到用铂粉来代替钯粉制作银铂电阻浆料，铂粉也能起到类似于钯粉同样的降低电阻温度系数的作用，其成本相对于银钯电阻浆料来说更低。
发明内容
本发明提供一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料、烧制方法和应用，用于进一步降低电阻浆料的成本，同时兼顾电阻浆料的低电阻温度系数需求。
为实现上述目的，本发明提出一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料，包括按质量百分比计的下述组分：单分散球形银粉40～70％、单分散球形铂粉0.1～40％、单分散球形钨粉0.1～10％、玻璃粉0.1～40％、有机载体18～25％；
银铂钨电阻浆料的电阻温度系数为100～3200ppm/℃。
本发明还提供了上述不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料的烧制方法，包括以下步骤：
S1、制备银铂钨电阻浆料；
S2、采用丝网将步骤S1所得的银铂钨电阻浆料印刷、烘干、烧结在不锈钢基板上，得到银铂钨电阻烧结膜。
本发明还提出上述不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料的应用，用于不锈钢基板厚膜电阻元件。
本发明的有益效果如下：
1、单分散体系的超细金属粉体更容易分散均匀，各组分颗粒无团聚，且在后续丝网过程中，相对于容易团聚成簇的微晶粉体，单分散体系的粉体更容易透过丝网，具有更好的印刷特性，印刷的膜厚分布更均匀，从而组织的集中度高，一致性好。
2、单分散体系的超细金属粉体比表面积更小，有利于有机载体中添加更多的有机树脂，能够改善电阻浆料的柔顺性和流平性，且使得浆料体系更稳定。
3、单分散体系的超细金属粉体材料表面能很大，在烧结过程中，粉体的表面和界面处容易固相扩散反应，尤其在玻璃相的润湿和熔蚀下，形成一些非常薄的合金层，由于“合金化”效应，降低了厚膜电阻的电阻温度系数。
4、通过引入钨元素，厚膜电阻的耐温能力得到了提升，且由于钨的高熔点特性，在厚膜电阻工作温度升高的过程中，钨可以起到“钉扎“作用，提高了厚膜电阻的抗张强度，在耐受大电流冲击的同时，厚膜电阻的结构不易发生变化，从而具有更好的抗电流冲击能力。
5、钨粉添加在厚膜电阻浆料中，在烧结过程中还是容易发生氧化反应。少量的氧化钨可以被玻璃粉熔蚀吸收，而不对电阻率产生大的影响。但如果添加量过多，过多的氧化钨容易导致电阻率剧升，同时导致重复性变差，因此限定钨粉的含量为0.1～10％。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料，包括按质量百分比计的下述组分：单分散球形银粉40～70％、单分散球形铂粉0.1～40％、单分散球形钨粉0.1～10％、玻璃粉0.1～40％、有机载体18～25％。
银铂钨电阻浆料的电阻温度系数为100～3200ppm/℃。
电阻浆料制造过程中涉及的粉体主要是微米级及纳米级的活性颗粒。在粉体材料制备、干燥及后处理过程中，粒子间容易形成带来若干连接界面的团聚体。根据颗粒的团聚大小，可将其分为原生颗粒、凝聚体、附聚体和絮凝体等形式。
所谓单分散体系的超细金属粉体，是指超细金属粉体为原生颗粒。其在制浆过程中，更容易分散均匀，各组分颗粒无团聚、能够与有机载体充分接触，固体颗粒在液相中充分浸润，防止其局部团聚。采用单分散体系的超细金属粉，粉体更容易均匀地“沉浸”在有机载体中。在后续丝网印刷过程中，相对于容易团聚成簇的微晶粉体，单分散体系的粉体更容易透过丝网，具有更好的印刷特性，印刷的膜厚分布更均匀，从而组织的集中度高，一致性好。同时，采用单分散体系的金属粉，其比表面积相对更小，有利于有机载体中的添加更多的有机树脂。浆料体系中有机树脂含量越高，空间位阻效应越明显，浆料体系越稳定。且有机树脂含量越高，电阻浆料的柔顺性和流平性更好，更容易弥补丝网网结造成的空洞及网痕，其显微组织有更少的空洞。对于大功率电阻而言，更致密的微观组织意味着更少的印刷缺陷和更稳定的电阻烧结膜结构，其性能更好，使用寿命更长。
银和铂都是贵金属材料，性能稳定，其氧化物是不稳定化合物，遇热分解还原成金属单质，因此广泛应用在电阻浆料中。钨是一种耐高温金属材料，常用来制造灯丝。在烧结过程中，钨粉表面容易氧化形成氧化钨。氧化钨是一种热的稳定化合物，会隔断厚膜电阻中的导电链而无法导通。因此，钨粉一般无法单独作为功能相制作电阻浆料。
方阻和电阻温度系数是大功率厚膜电阻的两个最重要的参数。在一定的工艺条件下，方阻除了与膜厚成反比；在膜厚相同的条件下，方阻是衡量厚膜电阻电阻率的参数，与电阻浆料的成分密切相关。电阻温度系数同样与电阻浆料的成分息息相关，是衡量厚膜电阻的电阻率随温度变化而改变的一项性能指标，对于厚膜电阻的意义重大。由于超细金属粉体材料表面能很大，在烧结过程中，粉体的表面和界面处容易固相扩散反应，尤其在玻璃相的润湿和熔蚀下，形成一些非常薄的合金层。超细银粉和超细铂粉在界面容易产生银铂合金薄层，超细银粉和超细钨粉在表面容易产生银钨合金薄层，超细铂粉和超细钨粉在表面容易产生铂钨合金薄层。通过引入钨元素，厚膜电阻的耐温能力得到了提升，且由于钨的高熔点特性，在厚膜电阻工作温度升高的过程中，钨可以起到“钉扎“作用，提高厚膜电阻的抗张强度，在耐受大电流冲击的同时，厚膜电阻的结构不易发生变化，从而具有更好的抗电流冲击能力。
同时，钨粉的加入，由于“合金化”效应，降低了厚膜电阻的电阻温度系数，起到与添加铂粉相类似的效果。而钨作为一种贱金属材料，成本远低于铂，从而具有很强的价格竞争力。
钨粉添加在厚膜电阻中，在烧结过程中还是容易发生氧化反应。少量的氧化钨可以被玻璃粉熔蚀吸收，而不对电阻率产生大的影响。但如果添加量过多，容易导致电阻率剧升，同时导致重复性变差。
优选地，玻璃粉包括按照质量百分数计的下述组分：CaO：32～45％、SiO2：20～35％、Al2O3：10～20％、B2O3：10～18％、Bi2O3：5～15％、ZnO：0～10％、MgO：0～6％、SrO：0～6％、ZrO2：0～4％。
在本实施例的玻璃粉中，氧化硼的含量相对较高，因此后续即使在空气中进行烧结，少量的钨粉氧化而产生的氧化钨也比较容易融入到玻璃粘结相中，这是由于氧化硼是一种网络形成体，可以比较好地熔蚀氧化钨；此外，由于银、铂、钨的熔点都非常高，采用超细粉体，尤其是化学法制备的银粉和铂粉，虽然形貌上表现是微米状大小的颗粒，但在更细致的微观结构上，是由纳米级的微晶颗粒结合在一起的簇，纳米晶粒度大概是20～30nm，具有非常高的表面能，而晶核越小，烧结活性越好，。并且钨粉由于粒度非常小，其表面能也非常高。在较多氧化硼成分的润湿下，表面能较高的超细金属粉体之间在高温烧结时更容易合金化。
综上，在玻璃粉中加入较多的氧化硼，既有利于钨粉与银粉和铂粉形成合金化，也有利于其形成有效的厚膜电阻导电网络。
优选地，玻璃粉的制备工艺如下：
按比例称量玻璃粉各组分，采用三维动力混料机将各组分混合均匀；
在钟罩炉中，用铂金坩埚对混合均匀后的玻璃粉组分进行融制；其中，融制温度为1400～1450℃，保温时间为30～40min；
将融制后的玻璃粉组分倒入常温的去离子水中冷却形成玻璃渣；
在150℃下将玻璃渣烘干后，用行星球磨机将玻璃渣磨成平均粒径为1.0～3.0μm的玻璃粉，烘干后备用；
所得玻璃粉的软化温度为746～755℃，热膨胀系数为9.1～9.4*10-6/K。
优选地，有机载体包括按照质量百分数计的下述组分：松油醇：40～60％、丁基卡必醇醋酸酯：15～35％、醇酯十六：10～15％、柠檬酸三丁酯：5～10％、乙基纤维素：6～10％、酚醛树脂：0.5～2％。
优选地，单分散球形银粉的平均粒径为0.8～1.0μm，比表面积为0.4～0.7m2/g；
单分散球形铂粉的平均粒径为0.5～0.8μm，比表面积为0.6～2.8m2/g；
单分散球形钨粉的平均粒径为0.6～1.2μm，比表面积为0.4～0.6m2/g。
优选地，单分散球形银粉的松装密度为2～3g/mL，振实密度为4～6.5g/mL；
单分散球形铂粉的松装密度为1.2～1.8g/mL，振实密度为2.8～4g/mL；
单分散球形钨粉的松装密度为3～4g/mL，振实密度为5.5～7.5g/mL。
本发明还提供了一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料的烧制方法，包括以下步骤：
S1、制备银铂钨电阻浆料和包封浆料；
S2、采用丝网将步骤S1所得的银铂钨电阻浆料印刷、烘干、烧结在不锈钢基板上，得到银铂钨电阻烧结膜。
优选地，步骤S2中，烘干的温度为150～220℃，保温时间为5～10min；
烧结的峰值温度为850℃，峰值保温时间为5～6min，烧结设备为网带烧结炉，烧结周期为30～42min。采用快速烧结的工艺，可以减少钨粉在烧结过程中氧化的程度。
优选地，步骤S2中，丝网采用250目的不锈钢复合网，线径为30μm，感光胶厚度为15～20μm。
本发明还提供了一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料的应用，银铂钨电阻浆料用于不锈钢基板厚膜电阻元件。
首先提供下述实施例中电阻浆料的测试条件：
①基片为444不锈钢基板，该444不锈钢基板上印刷、烧结有湖南特发新材料公司生产的绝缘介质浆料DY0002-蓝，膜厚为90～100μm；之后在绝缘基片上印刷了导体浆料，导体浆料为湖南特发新材料公司生产的高温导体浆料HC8500G。这些基板采用相同的制作工艺制作而成。基片的大小为70mm*70mm，厚度为1mm。介质浆料的印刷图形为67mm*67mm。电极尺寸为4mm*4mm。
②电阻浆料的印刷丝网采用250目不锈钢复合网、线径为30μm、感光胶厚度为15～20μm，印刷图形为10方(长度为40mm，线宽为4mm)。峰值烧结温度为850度，峰值保温时间为5分钟。网带烧结炉为11温区的，每个温度的长度为30mm，推荐的工艺曲线为150-180-180-150-420-550-670-850-850-850-780，带速为200mm/min；
烧结后测阻值，除以方数得到相应的方阻值。一般每个配方印刷2片，每片上有三个方阻值，表中的数据取平均值。
③采用湖南特发新材料有限公司的DY0002-蓝(与绝缘介质浆料型号相同)进行包封，采用165目的不锈钢复合网，线径为50μm，感光胶厚度为15～20μm。包封浆料烧结曲线与电阻浆料相同。包封后测量包封后的阻值，除以方数得到相应的方阻值，计算包封变化率。
④抗电流冲击测试。给测试的标准块上的厚膜电阻，通100W的额定功率，时间10秒，再冷却5秒；保持如此测试方式，反复30个周期后，测量通电的厚膜电阻的阻值，计算厚膜电阻的电阻变化率。在通电过程中，厚膜电阻会产生热量并升温，本多周期测试可以较好地衡量用以衡量厚膜电阻抗电流冲击及耐高温的能力。电阻值变化率越小，说明其抗电流冲击能力更好。
实施例中采用金属粉体规格如下：
超细银粉的平均粒径为0.9μm，松装密度为2.4g/ml,振实密度为5.6g/ml,比表面积为0.6m/g；
超细铂粉的平均粒径为0.5μm，松装密度为1.25g/ml,振实密度为3g/ml,比表面积为1.2m/g；
超细钨粉的平均粒径为1.0μm，松装密度为3.5g/ml,振实密度为7.2g/ml,比表面积为0.5m/g。
表1为三种玻璃粉的组分及其比例，表2为三种有机载体的组分及其比例。
表1三种玻璃粉的组分及其比例
玻璃粉1号 玻璃粉2号 玻璃粉3号
氧化钙 35 40 42
氧化硅 25 20 22
氧化铝 15 15 10
氧化硼 10 8 8
氧化铋 10 6 6
氧化锌 5 5 3
氧化镁 0 3 0
氧化锶 0 3 0
氧化锆 0 0 3
表2三种有机载体的组分及其比例
实施例1
实施例1中应用于不锈钢基板的银铂钨电阻浆料，含超细银粉60wt％；超细铂粉3wt％；超细钨粉2wt％；玻璃粉17wt％；有机载体18wt％。
玻璃粉为1号玻璃粉；有机载体采用3号有机载体。
将上述成分按重量配比精确称量，将粉体和有机载体预搅拌均匀后，用三辊轧机轧制均匀，细度为10μm，粘度为160pa·s。
按固定工艺，印刷烧结后测得烧结膜膜厚为15μm。
方阻为102毫欧/方，包封变化率为1.4％，电阻温度系数为1350ppm/℃，在抗电流冲击测试中电阻变化率为0.22％。
实施例2
实施例2中应用于不锈钢基板的银铂钨电阻浆料，含超细银粉58wt％；超细铂粉：5wt％；超细钨粉2wt％；玻璃粉17wt％；有机载体18wt％。
玻璃粉为1号；有机载体采用3号。
将上述成分按重量配比精确称量，将粉体和有机载体预搅拌均匀后，用三辊轧机轧制均匀，细度为10μm，粘度为162pa·s。
按固定工艺，印刷烧结后测得烧结膜膜厚为15μm。
方阻为127毫欧/方，包封变化率为1.4％，电阻温度系数为957ppm/℃，在抗电流冲击测试中电阻变化率为0.18％。
相对于实施例1，实施例2中钨粉、玻璃粉、有机载体相同。实施例2中的银粉含量低2％，但铂粉的含量高2％。从测试结果来看，铂粉含量的增加，使方阻加大，约为24.5％(每增加1％的铂粉，方阻平均提升12.25％)；但同时电阻温度系数降低，约为29.1％(每增加1％的铂粉，电阻温度系数平均下降14.55％)；其他性能参数基本接近。
实施例3
实施例3中应用于不锈钢基板的银铂钨电阻浆料，含超细银粉57wt％；超细铂粉：3wt％；超细钨粉5wt％；玻璃粉17wt％；有机载体18wt％。
玻璃粉为1号玻璃粉；载体采用3号。
将上述成分按重量配比精确称量，将粉体和有机载体预搅拌均匀后，用三辊轧机轧制均匀，细度为10μm，粘度为157pa·s。
按固定工艺，印刷烧结后测得烧结膜膜厚为15μm。
方阻为136毫欧/方，包封变化率为2.6％，电阻温度系数为1164ppm/℃，在抗电流冲击测试中电阻变化率为0.08％。
与实施1相比，实施例3中铂粉、玻璃粉和有机载体相同。实施例3中银粉含量低3％，钨粉含量高3％。从结果中发现，随着钨粉含量的提高，方阻增加，约为33.3％(每增加1％的钨粉，方阻平均增加11.1％)；同时电阻温度系数减小，约为13.7％(每增加1％的钨粉，电阻温度系数减少4.57％)。结合实施例2来看，钨粉对方阻影响的幅度比铂粉略小，对电阻温度系数影响的幅度比铂粉要小得多。同时，由于其影响因素复杂，本专利采用的统计方法并不具有普适性。
此外，值得注意的是，相比于实施例1，实施例3中的抗电流冲击后的阻值变化率更小，说明钨粉的含量越多，厚膜电阻的结构稳定性更强，在经受电流冲击及耐受反复高温的能力更强。
实施例4
实施例4中应用于不锈钢基板的银铂钨电阻浆料，含超细银粉55wt％；超细铂粉：5wt％；超细钨粉5wt％；玻璃粉17wt％；有机载体18wt％。
玻璃粉为1号玻璃粉；载体采用3号。
将上述成分按重量配比精确称量，将粉体和有机载体预搅拌均匀后，用三辊轧机轧制均匀，细度为10μm，粘度为157pa·s。
按固定工艺，印刷烧结后测得烧结膜膜厚为15μm。
方阻为179毫欧/方，包封变化率为1.8％，电阻温度系数为785ppm/℃，在抗电流冲击测试中电阻变化率为0.08％。
相对于实施例3，实施例4中钨粉、玻璃和有机载体相同；实施例4中的银粉含量低2％，铂粉高2％。从结果中发现，铂粉的含量越高，方阻越大，电阻温度系数越小，这与实施例2与实施1对比的结果所得到的结论是一致的。
相对于实施例2，实施例4中铂粉、玻璃粉和有机载体相同；实施例4中的银粉含量低3％，钨粉高3％。从结果中发现，钨粉含量越高，方阻越大，电阻温度系数越小，这与实施例3与实施例1对比的结果所得到的结论是一致的。
实施例5
实施例5中应用于不锈钢基板的银铂钨电阻浆料，含超细银粉50wt％；超细铂粉：5wt％；超细钨粉10wt％；玻璃粉17wt％；有机载体18wt％。
玻璃粉为1号玻璃粉；载体采用3号。
将上述成分按重量配比精确称量，将粉体和有机载体预搅拌均匀后，用三辊轧机轧制均匀，细度为10μm，粘度为152pa·s。
按固定工艺，印刷烧结后测得烧结膜膜厚为16μm。
方阻为647毫欧/方，包封变化率为3.7％，电阻温度系数为423ppm/℃，在抗电流冲击测试中电阻变化率为0.01％。
相对于实施例4，实施例5中铂粉、玻璃粉和有机载体的含量完全相同，银粉和钨粉的总含量相同。实施例5中钨粉含量高达10％，是实施例4中钨粉含量的2倍，但其银粉含量要低5％。测试结果表明，随着钨粉的增加，电阻浆料的方阻上升较快，电阻温度系数也有明显的降低。在抗电流冲击测试中，电阻值几乎没有变化。
但在测试实施例5测试片的阻值时，发现电阻的离散率太大。其中第一片上的三个电阻的方阻值分别为606毫欧/方、678毫欧/方、772毫欧/方，第一片的平均方阻为685毫欧/方；第二片的三个电阻的方阻值分别为559毫欧/方、623毫欧/方、644毫欧/方，第二片的平均方阻为609毫欧/方。可能是因为随着钨粉含量增加，电阻浆料中的玻璃粉不足以良好的“熔蚀”氧化钨，使得电阻的一致性较差。这样的一致性无法满足产品在应用端的要求。因此，通常认为钨粉的添加量不宜大于10％。
实施例6
实施例6中应用于不锈钢基板的银铂钨电阻浆料，含超细银粉30wt％；超细铂粉：25wt％；超细钨粉5wt％；玻璃粉17wt％；有机载体18wt％。
玻璃粉为1号玻璃粉；载体采用2号。
将上述成分按重量配比精确称量，将粉体和有机载体预搅拌均匀后，用三辊轧机轧制均匀，细度为10μm，粘度为165pa·s。
按固定工艺，印刷烧结后测得烧结膜膜厚为15μm。
方阻为1321毫欧/方，包封变化率为1.2％，电阻温度系数为102ppm/℃，在抗电流冲击测试中电阻变化率为0.07％。
与实施例4相比，实施例6中的钨粉、玻璃粉完全相同，有机载体因为实施例6中超细铂粉的量更大，需要粘度相对更低的2号载体，但有机载体主要提供印刷特性，在烧结膜相同的情况下，对方阻和电阻温度系数几乎没有影响。实施例6和实施例4中的银粉和铂粉的总含量相同，实施例6中铂粉含量更高，银粉含量更低。从结果中可知，方阻随着铂粉含量的增加上升较多，且电阻温度系数降低至102ppm/℃。
实施例7
实施例7中应用于不锈钢基板的银铂钨电阻浆料，含超细银粉44.7wt％；超细铂粉：2.3wt％；超细钨粉5wt％；玻璃粉30wt％；有机载体18wt％。
玻璃粉为2号玻璃粉；载体采用1号。
将上述成分按重量配比精确称量，将粉体和有机载体预搅拌均匀后，用三辊轧机轧制均匀，细度为10μm，粘度为172pa·s。
按固定工艺，印刷烧结后测得烧结膜膜厚为14μm。
方阻为352毫欧/方，包封变化率为2.4％，电阻温度系数为1265ppm/℃，在抗电流冲击测试中电阻变化率为0.18％。
实施例7中，由于玻璃粉含量增加，电阻浆料中粉体的比表面积增加，所以需要采用粘度更低的1号有机载体才能得到粘度相近的电阻浆料。结果表明，与实施例1相比，虽然银粉相对于铂粉的比例是非常相近的，由于钨粉含量相对更高，因此其电阻温度系数相对于实施例1略微降低。方阻增加较多的原因是由于玻璃粉的含量更多。由于玻璃粉的热膨胀系数相对于粉体来说更小，为了避免由于玻璃粉含量增加，而带来与不锈钢绝缘基板之间的存在的热应力差，实施例7中采用了热膨胀系数更高的2号玻璃粉。
实施例8
实施例8中应用于不锈钢基板的银铂钨电阻浆料，含超细银粉35.2wt％；超细铂粉：1.8wt％；超细钨粉5wt％；玻璃粉40wt％；有机载体18wt％。
玻璃粉为3号玻璃粉；载体采用1号。
将上述成分按重量配比精确称量，将粉体和有机载体预搅拌均匀后，用三辊轧机轧制均匀，细度为10μm，粘度为172pa·s。
按固定工艺，印刷烧结后测得烧结膜膜厚为14μm。
平均方阻为956毫欧/方，包封变化率为3.9％，电阻温度系数为1196ppm/℃，在抗电流冲击测试中电阻变化率为0.35％。
与实施例7相比，实施例8中银粉与铂粉的相对比例几乎是相同的，只是玻璃粉的含量高达40％。测试结果表明，当玻璃粉含量超过一定量时，随着玻璃粉含量的增加，方阻增加的幅度越来越急剧，这是因为随着玻璃粉体积分数的增多，厚膜电阻的导电链网络被作为绝缘体的玻璃“阻断”的几率增大。此外，相对于实施例7，实施例8中的电阻温度系数略为降低，但比较接近，说明影响电阻温度系数最大的因素是金属粉体的相对比例，玻璃粉影响相对不大，总的趋势是玻璃粉含量越多，电阻温度系数会略微降低。这是因为玻璃粉在烧结后的厚膜电阻中，较多的以非常薄的片的方式存在于电阻功能相粉体的烧结颈之间，随着温度的升高，载流子突破能量“势垒”而导通，呈现是电阻温度系数降低的作用。
同时，为了避免玻璃粉含量增大而与不锈钢绝缘基片之间产生的更大的热应力，选用了热膨胀系数更大的3号玻璃粉。随着玻璃粉含量的增大，抗电流冲击的能力相对变差。
但在测试实施例8中的电阻值时，发现电阻值的离散率大。其中第一片上的三个电阻的方阻值分别为1106毫欧/方、878毫欧/方、972毫欧/方，第一片的平均方阻为985毫欧/方；第二片的三个电阻的方阻值分别为859毫欧/方、1023毫欧/方、毫欧899/方，第二片的平均方阻为927毫欧/方。可能是因为当玻璃粉体积分数增加到一定量时，厚膜电阻的导电链形成受玻璃粉的影响较大。厚膜电阻在烧结时形成的导电链，受印刷和烧结工艺的影响较大，工艺敏感性差，电阻的一致性较差。这样的一致性无法满足产品在应用端的要求。并且，随着玻璃粉含量进一步提高，厚膜电阻出现不导通的概率明显增大。因此，通常认为玻璃粉的添加量不宜大于40％。
实施例9
实施例9中应用于不锈钢基板的银铂钨电阻浆料，含超细银粉60wt％；超细铂粉：3wt％；超细钨粉7wt％；玻璃粉12wt％；有机载体18wt％。
玻璃粉为1号玻璃粉；载体采用3号。
将上述成分按重量配比精确称量，将粉体和有机载体预搅拌均匀后，用三辊轧机轧制均匀，细度为10μm，粘度为154pa·s。
按固定工艺，印刷烧结后测得烧结膜膜厚为15μm。
方阻为77毫欧/方，包封变化率为2.3％，电阻温度系数为1112ppm/℃，在抗电流冲击测试中电阻变化率为0.06％。
与实施例1相比，实施例9中银粉、铂粉和有机载体的含量完全一致，钨粉和玻璃粉的总量相同；实施例9中钨粉含量高5％，玻璃粉含量低5％。测试结果表明，实施例9中由于玻璃粉的含量更低，因此方阻更低；同时由于钨粉的加入，电阻温度系数有一定的降低，但降低的幅度不大。同时，实施例9中由于钨粉的含量更高，其抗电流冲击的能力更好。
实施例10
实施例10中应用于不锈钢基板的银铂钨电阻浆料，含超细银粉55wt％；超细铂粉：3wt％；超细钨粉7wt％；玻璃粉17wt％；有机载体18wt％。
玻璃粉为1号玻璃粉；载体采用3号。
将上述成分按重量配比精确称量，将粉体和有机载体预搅拌均匀后，用三辊轧机轧制均匀，细度为10μm，粘度为151pa·s。
按固定工艺，印刷烧结后测得烧结膜膜厚为15μm。
方阻为158毫欧/方，包封变化率为1.9％，电阻温度系数为997ppm/℃，在抗电流冲击测试中电阻变化率为0.07％。
相对于实施例1和实施例3，实施例10中铂粉、玻璃粉和有机载体含量完全相同，银粉和钨粉的总量是相同的。实施例1、实施例3、实施例10中银粉含量分别为60％、57％、55％；钨粉含量分别为3％、5％、7％；测试结果表明，实施例1、实施例3、实施例10中方阻依次为102毫欧/方、136毫欧/方、158毫欧/方；电阻温度系数依次为1350ppm/℃、1164ppm/℃、997ppm/℃。在其他因素不变的前提下，银粉的含量越低，钨粉的含量越高，方阻越高，电阻温度系数越低。
实施例11
实施例11中应用于不锈钢基板的银铂钨电阻浆料，含超细银粉55wt％；超细铂粉：3wt％；超细钨粉0.1wt％；玻璃粉23.9wt％；有机载体18wt％。
玻璃粉为1号玻璃粉；载体采用3号。
将上述成分按重量配比精确称量，将粉体和有机载体预搅拌均匀后，用三辊轧机轧制均匀，细度为10μm，粘度为176pa·s。
按固定工艺，印刷烧结后测得烧结膜膜厚为15μm。
方阻为168毫欧/方，包封变化率为0.9％，电阻温度系数为1110ppm/℃，在抗电流冲击测试中电阻变化率为1.97％。
相对于实施例10，实施例11中的银粉和铂粉含量相同，只是钨粉含量低至0.1％，钨粉减少的比例由玻璃粉的含量代替。从实施例10和11对比结果发现，方阻相对增加10毫欧/方，约为6.3％；电阻温度系数相对也增加了135ppm/℃，约增加了13.8％。值得关注的是，抗电流冲击测试的电阻变化率增加了约28倍，这说明钨粉含量的减少，耐高温冲击的能力下滑较快。
实施例12
实施例12中应用于不锈钢基板的银铂钨电阻浆料，含超细银粉55wt％；超细铂粉：3wt％；玻璃粉24wt％；有机载体18wt％。
玻璃粉为1号玻璃粉；载体采用3号。
将上述成分按重量配比精确称量，将粉体和有机载体预搅拌均匀后，用三辊轧机轧制均匀，细度为10μm，粘度为170pa·s。
按固定工艺，印刷烧结后测得烧结膜膜厚为15μm。
方阻为171毫欧/方，包封变化率为1.1％，电阻温度系数为1123ppm/℃，在抗电流冲击测试中电阻变化率为2.46％。
相对于实施例11，实施12中银粉和铂粉的含量相同，钨粉减少的部分由玻璃粉代替。从结果看，方阻及电阻温度系数相近，差异较大的是抗电流冲击变化率，增长了24.8％。这说明即使加很少量的钨粉，也有利于提高电阻的结构稳定性，从而在反复热冲击下表现的更稳定。
综上，通过超细银粉、超细铂粉、超细钨粉、玻璃粉和有机载体的组合，可以实现银铂电阻浆料的系列化，其方阻范围可从10毫欧/方到20欧/方，电阻温度系数范围可从100ppm/℃到3300ppm/℃。。
通过调配银、铂、钨三种超细金属粉体的比例，制作不同方阻和电阻温度系数的大功率厚膜电阻浆料，不仅可以应用于不锈钢基板，也可以应用于其他相类似的应用场合，如氧化铝陶瓷基板、氮化铝陶瓷基板、微晶玻璃基板、石英玻璃基板等。针对不同的热膨胀系数的基板材料，通过调整玻璃粘接相的软化温度和热膨胀系数，搭配不同的有机载体进行相应的调整，可以分别制得适应于不同基片的大功率银铂钨厚膜电阻浆料，同样具有更好的性价比及抗电流冲击特性。所有与本专利设计思路相关的应用领域，均在本专利的保护之列。

Claims (10)

1.一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料，其特征在于，包括按质量百分比计的下述组分：单分散球形银粉40～70％、单分散球形铂粉0.1～40％、单分散球形钨粉0.1～10％、玻璃粉0.1～40％、有机载体18～25％；
所述银铂钨电阻浆料的电阻温度系数为100～3200ppm/℃。
2.根据权利要求1所述的银铂钨电阻浆料，其特征在于，所述玻璃粉包括按照质量百分数计的下述组分：CaO：32～45％、SiO2：20～35％、Al2O3：10～20％、B2O3：10～18％、Bi2O3：5～15％、ZnO：0～10％、MgO：0～6％、SrO：0～6％、ZrO2：0～4％。
3.根据权利要求2所述的银铂钨电阻浆料，其特征在于，所述玻璃粉的加工工艺如下：
按比例称量玻璃粉各组分，采用三维动力混料机将各组分混合均匀；
在钟罩炉中，用铂金坩埚对混合均匀后的玻璃粉组分进行融制；其中，融制温度为1400～1450℃，保温时间为30～40min；
将融制后的玻璃粉组分倒入常温的去离子水中冷却形成玻璃渣；
在150℃下将玻璃渣烘干后，用行星球磨机将玻璃渣磨成平均粒径为1.0～3.0μm的玻璃粉，烘干后备用；
所得玻璃粉的软化温度为746～755℃，热膨胀系数为(9.1～9.4)*10-6/K。
4.根据权利要求1所述的银铂钨电阻浆料，其特征在于，有机载体包括按照质量百分数计的下述组分：松油醇：40～60％、丁基卡必醇醋酸酯：15～35％、醇酯十六：10～15％、柠檬酸三丁酯：5～10％、乙基纤维素：6～10％、酚醛树脂：0.5～2％。
5.根据权利要求1所述的银铂钨电阻浆料，其特征在于，所述单分散球形银粉的平均粒径为0.8～1.0μm，比表面积为0.4～0.7m2/g；
所述单分散球形铂粉的平均粒径为0.5～0.8μm，比表面积为0.6～2.8m2/g；
所述单分散球形钨粉的平均粒径为0.6～1.2μm，比表面积为0.4～0.6m2/g。
6.根据权利要求1所述的银铂钨电阻浆料，其特征在于，其特征在于，所述单分散球形银粉的松装密度为2～3g/mL，振实密度为4～6.5g/mL；
所述单分散球形铂粉的松装密度为1.2～1.8g/mL，振实密度为2.8～4g/mL；
所述单分散球形钨粉的松装密度为3～4g/mL，振实密度为5.5～7.5g/mL。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料的烧制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备银铂钨电阻浆料；
S2、采用丝网将步骤S1所得的银铂钨电阻浆料印刷、烘干、烧结在不锈钢基板上，得到银铂钨电阻烧结膜。
8.根据权利要求7所述的不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料的烧制方法，其特征在于，在步骤S2中：
烘干的温度为150～220℃，保温时间为5～10min；
烧结的峰值温度为850℃，峰值保温时间为5～6min，烧结设备为网带烧结炉，烧结周期为30～42min。
9.根据权利要求7所述的不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料的烧制方法，其特征在于，步骤S2中，丝网采用250目的不锈钢复合网，线径为30μm，感光胶厚度为15～20μm。
10.根据权利要求1～6任一项所述的一种银铂钨电阻浆料的应用，其特征在于，所述银铂钨电阻浆料用于不锈钢基板厚膜电阻元件。
CN202310517015.4A 2023-05-09 2023-05-09 一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料、烧制方法和应用 Active CN116525173B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310517015.4A CN116525173B (zh) 2023-05-09 2023-05-09 一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料、烧制方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310517015.4A CN116525173B (zh) 2023-05-09 2023-05-09 一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料、烧制方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116525173A true CN116525173A (zh) 2023-08-01
CN116525173B CN116525173B (zh) 2024-07-16

Family

ID=87395674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310517015.4A Active CN116525173B (zh) 2023-05-09 2023-05-09 一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料、烧制方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116525173B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1434669A (zh) * 2002-01-25 2003-08-06 株式会社半导体能源研究所 显示器件及其制造方法
EP1619731A1 (en) * 2004-07-21 2006-01-25 SII Micro Parts Ltd. Electrochemical cell
US20090004369A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Akira Inaba Conductor paste for ceramic substrate and electric circuit
US20140186596A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Dip-Tech Ltd. Ink
CN110931145A (zh) * 2019-12-18 2020-03-27 广东顺德弘暻电子有限公司 一种基于不锈钢基材的厚膜银铂电阻浆料及其制备方法
KR20210008615A (ko) * 2019-07-15 2021-01-25 엘지전자 주식회사 면상 발열체, 패이스트 조성물 및 면상 발열체의 제조방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1434669A (zh) * 2002-01-25 2003-08-06 株式会社半导体能源研究所 显示器件及其制造方法
EP1619731A1 (en) * 2004-07-21 2006-01-25 SII Micro Parts Ltd. Electrochemical cell
US20090004369A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Akira Inaba Conductor paste for ceramic substrate and electric circuit
US20140186596A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Dip-Tech Ltd. Ink
KR20210008615A (ko) * 2019-07-15 2021-01-25 엘지전자 주식회사 면상 발열체, 패이스트 조성물 및 면상 발열체의 제조방법
CN110931145A (zh) * 2019-12-18 2020-03-27 广东顺德弘暻电子有限公司 一种基于不锈钢基材的厚膜银铂电阻浆料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116525173B (zh) 2024-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4600282B2 (ja) 導電性ペースト
CN102723142B (zh) 一种镍基银导电浆料的制备方法
KR900006510B1 (ko) 구리 도체 조성물 및 전도성 표면의 제조방법
JPH0334162B2 (zh)
CN113643869B (zh) 一种高稳定性厚膜电阻用电阻浆料
CN114334216B (zh) 一种厚膜导体浆料
CN111739675B (zh) 一种厚膜电阻浆料
KR100533579B1 (ko) 도전성 페이스트 및 전극 패턴의 형성방법
CN103413591B (zh) 一种贴片保险丝熔断体用电子浆料及其制作方法
CN109461514B (zh) 一种导电相复合物、厚膜电阻浆料及其制备方法
CN111028975A (zh) 一种低温度系数电阻膏体及其制备方法与应用
CN116525173B (zh) 一种不锈钢基板大功率厚膜银铂钨电阻浆料、烧制方法和应用
CN107610852B (zh) 一种厚膜电阻组合物及其制备方法
CN115461825A (zh) 厚膜电阻糊、厚膜电阻体和电子部件
CN115611521A (zh) 一种玻璃粉以及含该玻璃粉铜浆在ZnO压敏陶瓷基体上的应用
CN114550972B (zh) 在空气中烧结的铁铬铝厚膜电阻浆料及其制备方法和应用
JP5003250B2 (ja) 厚膜抵抗体ペースト、厚膜抵抗体及びその形成方法
JPH11120821A (ja) 厚膜銀終端組成物
CN115667169A (zh) 玻璃粉的制备方法、银浆以及制备方法
JP2009007199A (ja) 厚膜抵抗体組成物、抵抗ペースト及び厚膜抵抗体
JP2009026903A (ja) 厚膜抵抗体組成物、抵抗ペースト及び厚膜抵抗体
CN116435043A (zh) 一种可在空气中烧结的不锈钢基板大功率镍铬电阻浆料、烧制方法和应用
JP7245418B2 (ja) 厚膜抵抗体用組成物、厚膜抵抗体用ペースト、および厚膜抵抗体
CN113924631B (zh) 高附着性电阻器组合物
TWI342569B (en) Esd protective materials and method for making the same

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant