一種SrTiO₃壓敏電阻器用歐姆銀漿及其制備方法

專利名稱：一種SrTiO₃壓敏電阻器用歐姆銀漿及其制備方法
技術領域：
本發明屬于電子材料技術領域，尤其是涉及一種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿及其制備方法。
背景技術：
SrTiO3S敏電阻器是國際上八十年代末九十年代初發展起來的一種新型多功能復合電子元件，是以SrTiO3為主要成分，添加少量稀土元素和金屬氧化物，經球磨，噴霧造粒，干壓成型，在還原氣氛下高溫燒結使晶粒半導體化，在空氣中低溫熱處理使晶界絕緣化，在印刷電極漿料，經燒滲電極，測量等工藝制成的。SrTiO3壓敏電阻器同時具有電容和壓敏的復合功能。敏感電壓低；非線性系數優良；電容量大；同時具有焊接后變化率小，耐脈沖性能好，可靠性，穩定性好，上機合格率高等多種優良性能，被廣泛用于小型馬達的火花消除和噪聲吸收以及各種電器中微型直流電機的保護。國際上從八十年代起，首先由日本松下，TDK，太陽誘電公司和村田公司相繼推出SrTiO3壓敏電阻器，并商業化。國內從八十年代后期開始研究，九十年代推出產品，但電極材料一般不能很好歐姆做到歐姆接觸，從而使產品的性能不穩定，表現在電壓間差大，正反極性大，焊接和脈沖變化率大，有時甚至表現在生產過程中或者在庫存中產品的電壓下降導致產品失效。從而不能起到保護作用。因而，需要一種能夠得到良好地歐姆接觸的歐姆漿料。

發明內容
本發明的目的就是提供一種克服了目前國內漿料的歐姆接觸差，燒結性能不好等問題的SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿及其制備方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現—種SrTiO3S敏電阻器用歐姆銀漿，其原料包括以下組分及重量份含量銀粉40 80，鋁粉或鋅粉15 40，玻璃粉3 20，有機粘結劑3 20、稀釋劑5 30。所述的玻璃粉由Na20、Bi203、TiO2, B203、BaO、Al2O3, Li2O, ZnO 和 SiO2 粉末混合后在900 1300°C燒結而成的，其混合質量比為Na2O Bi2O3 TiO2 B2O3 BaO Al2O3 Li2
O ZnO SiO2 = (I 20) (O 20) (I 15) (20 60) (10 40) (O 10) (2 15) (10 35) (5 35)。所述的有機粘結劑以有機溶劑為溶劑，以質量百分比計，溶質選自5 30被％的乙基纖維素、氫化蓖麻油、硝酸纖維素或酚醛樹脂中的一種或幾種所述的有機溶劑選自丁基卡必醇、乙二醇單丁醚醋酸酯、松節油、石油醚或松油醇中的一種或幾種。所述的稀釋劑選自丁基卡必醇、環己酮、乙二醇單丁醚醋酸酯、松節油、石油醚、松油醇或蓖麻油中的一種或幾種。一種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿的制備方法，包括以下步驟
(I)將 Na2O, Bi2O3' TiO2, B2O3> BaO、Al2O3' Li2O' ZnO、SiO2 按質量比為(I 20) (O 20) (I 15) (20 60) (10 40) (O 10) (2 15) (10 35) (5 35)稱取并混合均勻，裝入坩堝中，放入馬弗爐中，升溫至900 1300°C，保溫，淬火，放入球磨罐中球磨，得到玻璃粉；(2)按重量份計，將40 80份的銀粉、15 40份的鋁粉或鋅粉、3 20份的玻璃粉、3 20份的有機粘結劑混合研磨，再加入5 30份的稀釋劑，攪拌均勻，得到SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿。所述的玻璃粉在球磨之后過200 400目網篩并烘干。所述的有機粘結劑通過以下方法制備將乙基纖維素、氫化蓖麻油、硝酸纖維素或酚醛樹脂中的一種或幾種加入到有機溶劑中，加熱到70 120°C并充分攪拌溶解，得到均 勻透亮，無渾濁的粘結劑。所述的有機溶劑選自丁基卡必醇、乙二醇單丁醚醋酸酯、松節油、石油醚或松油醇中的一種或幾種。所述的銀粉選自微米銀粉、亞微米銀粉或納米銀粉中的一種或幾種。所述的招粉或鋅粉的平均粒徑為O. 5 5 μ m。燒滲銀電極時因為SrTiO3陶瓷表面態的影響，電極與瓷體見存在阻擋層，不能實現歐姆接觸銀電極與瓷體形成歐姆接觸的關鍵在于消除陶瓷表面存在的吸附氧層。而銀是穩定的貴金屬，氧在銀中的溶解度很低，氧分子和η型半導體陶瓷表面的導電載流子產生極化作用，電子被俘獲，使載流子溶度減少而產生正空間電荷，在界面形成高阻層，如在銀漿中引入還原性強的金屬，其會奪取氧而是半導體表面的空間電荷得到中和因而降低接觸電阻，從而達到良好地歐姆接觸。與現有技術相比，本發明引入還原性強的金屬Zn或Al，調節合適的配比，從而克服了目前國內漿料的歐姆接觸差，燒結性能不好等問題。該樣品印刷燒結后，可以得到良好地歐姆接觸電阻值。
具體實施例方式為使本發明的目的，技術方案和優點更加清楚，下面將結合發明實施例，對本發明實施例中的方案進行清楚，完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部實施例。基于本發明中實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。實施例I一種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿的制備方法，包括以下步驟(I)玻璃粉的制備稱取 15wt% 的 Na2OUOwt % Bi203、5wt % TiO2JOwt % B2O3'15wt% Ba0,5wt% Li20,20wt% ZnO 和 IOwt% SiO2 混合均勻后，在 1150°C下保溫 2 小時，將玻璃液水淬后干燥，先用20mm的大球，干磨O. 5小時，然后去Imm的小球濕磨24小時以上，經過干燥后，可以得到D50為2. 6um左右的玻璃粉。(2)有機粘結劑的制備稱取20wt%的的乙基纖維素，60wt%的丁基卡必醇，20wt%的松油醇，在80°C的恒溫水槽中充分溶解，保溫4小時，然后通過300目的不銹鋼絲篩網過濾，陳化3天后使用(3)漿料的制備稱取75被％的銀粉，5被％的鋅粉，3wt%的玻璃粉，12wt%的有機粘結劑，3wt%的稀釋劑，在三輥機上進行充分的分散，通過加入剩余的2wt%的有機溶劑或者粘結劑調節漿料粘度值用BR00KFILED粘度劑，10RPM，4分鐘測試在lOOKcps。該樣品印刷燒結后，可以得到良好地歐姆接觸電阻值，其歐姆電阻值為O. 165ΜΩ，正反電阻相差百分比小于1%，符合產品要求。實施例2一種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿的制備方法，包括以下步驟(I)玻璃粉的制備稱取 10wt% 的 Na20、15wt% Bi203、5wt% TiO2JOwt % B2O3' 15wt% Ba0,2wt% Al203、5wt% Li20U5wt% ZnO 和 13wt% SiO2 混合均勻后，在 1150°C下保溫2小時，將玻璃液水淬后干燥，先用20_的大球，干磨O. 5小時，然后去1_的小球濕磨24小時以上，經過干燥后，可以得到D50為2. 5um左右的玻璃粉。(2)有機粘結劑的制備稱取15wt%的的乙基纖維素，75wt%的丁基卡必醇，IOwt %的松油醇，在80°C的恒溫水槽中充分溶解，保溫4小時，然后通過300目的不銹鋼絲篩網過濾，陳化3天后使用。(3)漿料的制備稱取68被％的銀粉，5被％的鋅粉，5被％的鋁粉，5wt%的玻璃粉，13被％的有機粘結劑，2被％的稀釋劑，在三輥機上進行充分的分散，通過加入剩余的2wt%的有機溶劑或者粘結劑調節漿料粘度值用BR00KFILED粘度劑，10RPM，4分鐘測試在80Kcpso該樣品印刷燒結后，可以得到良好地歐姆接觸電阻值，其歐姆電阻值為O. 160ΜΩ，正反電阻相差百分比小于1%，符合產品要求。實施例3一種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿的制備方法，包括以下步驟(I)玻璃粉的制備稱取 15wt% 的 Na20,20wt% Bi2O3Jwt % TiO2JOwt % B2O3'12wt% Ba0,5wt% Li20U5wt% ZnO 和 IOwt % SiO2 混合均勻后，在 1150°C下保溫 2 小時，將玻璃液水淬后干燥，先用20mm的大球，干磨O. 5小時，然后去Imm的小球濕磨24小時以上，經過干燥后，可以得到D50為2. 3um左右的玻璃粉。(2)有機粘結劑的制備稱取20wt%的的乙基纖維素，60wt%的丁基卡必醇，20wt%的松油醇，在80°C的恒溫水槽中充分溶解，保溫4小時，然后通過300目的不銹鋼絲篩網過濾，陳化3天后使用(3)漿料的制備稱取65被％的銀粉，10被％的鋁粉，5wt%的玻璃粉，15wt%的有機粘結劑，3wt%的稀釋劑，在三輥機上進行充分的分散，通過加入剩余的2wt%的有機溶劑或者粘結劑調節漿料粘度值用BR00KFILED粘度劑，10RPM，4分鐘測試在75Kcps。該樣品印刷燒結后，可以得到良好地歐姆接觸電性能，其歐姆電阻值為O. 165ΜΩ，正反電阻相差百分比小于1%，符合產品要求。實施例4一種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿的制備方法，包括以下步驟(I)玻璃粉的制備稱取 15wt % 的 Na20、5wt % Bi2O3Jwt % TiO2JOwt % B2O3'IOwt % BaOUOwt % Al203、5wt% Li2OUOwt % ZnO 和 20wt% SiO2 混合均勻后，在 1150O下保溫2小時，將玻璃液水淬后干燥，先用20mm的大球，干磨O. 5小時，然后去Imm的小球濕磨24小時以上，經過干燥后，可以得到D50為2. 6um左右的玻璃粉。(2)有機粘結劑的制備稱取20wt%的的乙基纖維素，60wt%的丁基卡必醇，20wt%的松油醇，在80°C的恒溫水槽中充分溶解，保溫4小時，然后通過300目的不銹鋼絲篩網過濾，陳化3天后使用 (3)漿料的制備稱取60被％的銀粉，12被％的鋁粉，5被％的鋅粉，3wt%的玻璃粉，15被％的有機粘結劑，3被％的稀釋劑，在三輥機上進行充分的分散，通過加入剩余的2wt%的有機溶劑或者粘結劑調節漿料粘度值用BR00KFILED粘度劑，10RPM，4分鐘測試在70Kcps。該樣品印刷燒結后，可以得到良好地歐姆接觸電阻值，其歐姆電阻值為O. 155ΜΩ，正反電阻相差百分比小于1%，符合產品要求。實施例5一種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿的制備方法，包括以下步驟(I)將 Na20、TiO2, B203、BaO、Li20、ZnO、SiO2 按質量比為
I I 20 10 2 10 5稱取并混合均勻，裝入坩堝中，放入馬弗爐中，升溫至900°C，保溫，淬火，放入球磨罐中球磨，得到玻璃粉，過200目網篩并烘干；(2)按重量份計，將40份的微米銀粉、15份平均粒徑為O. 5 5tm的鋁粉、3份的玻璃粉、3份的有機粘結劑混合研磨，再加入5份的稀釋劑環己酮，攪拌均勻，得到SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿。其中，有機粘結劑通過以下方法制備將乙基纖維素加入到丁基卡必醇，乙基纖維素的濃度為30wt%，加熱到70°C并充分攪拌溶解，得到均勻透亮，無渾濁的粘結劑。實施例6一種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿的制備方法，包括以下步驟(I)將 Na20、Bi203、TiO2, B2O3> BaO、A1203、Li2O, ZnO、SiO2 按質量比為20 : 20 : 15 : 60 : 40 : 10 : 15 : 35 : 35稱取并混合均勻，裝入坩堝中，放入馬弗爐中，升溫至1300°C，保溫，淬火，放入球磨罐中球磨，得到玻璃粉，過400目網篩并烘干；(2)按重量份計，將80份的納米銀粉、40份平均粒徑為O. 5 5 μ m的鋅粉、20份的玻璃粉、20份的有機粘結劑混合研磨，再加入30份的稀釋劑松節油，攪拌均勻，得到SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿。其中，有機粘結劑通過以下方法制備將硝酸纖維素加入到石油醚中，乙硝酸纖維素的濃度為5wt%，加熱到120°C并充分攪拌溶解，得到均勻透亮，無渾濁的粘結劑。
權利要求
1.ー種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿，其特征在于，其原料包括以下組分及重量份含量銀粉40 80，鋁粉或鋅粉15 40，玻璃粉3 20，有機粘結劑3 20、稀釋劑5 30。
2.根據權利要求I所述的ー種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿，其特征在于，所述的玻璃粉由 Na20、Bi203、Ti02、B203、Ba0、Al203、Li20、Zn0 和 SiO2 粉末混合后在 900 1300°C燒結而成的，其混合質量比為 Na2O Bi2O3 TiO2 B2O3 BaO Al2O3 Li2O ZnO SiO2=(I 20) (0 20) (I 15) (20 60) (10 40) (0 10) (2 15) (10 35) (5 35)。
3.根據權利要求I所述的ー種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿，其特征在于，所述的有機粘結劑以有機溶劑為溶剤，以質量百分比計，溶質選自5 30wt%的こ基纖維素、氫化蓖麻油、硝酸纖維素或酚醛樹脂中的ー種或幾種；所述的有機溶劑選自丁基卡必醇、こニ醇單丁醚醋酸酷、松節油、石油醚或松油醇中的ー種或幾種。
4.根據權利要求I所述的ー種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿，其特征在于，所述的稀釋劑選自丁基卡必醇、環己酮、こニ醇單丁醚醋酸酷、松節油、石油醚、松油醇或蓖麻油中的ー種或幾種。
5.根據權利要求I 4中任一項所述的ー種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)將似20、8“03、1102、8203、8&0、八1203、1^20、2110、5102按質量比為(I 20) (0 20) (I 15) (20 60) (10 40) (0 10) (2 15) (10 35) (5 35)稱取并混合均勻，裝入坩堝中，放入馬弗爐中，升溫至900 1300°C，保溫，淬火，放入球磨罐中球磨，得到玻璃粉； (2)按重量份計，將40 80份的銀粉、15 40份的鋁粉或鋅粉、3 20份的玻璃粉、3 20份的有機粘結劑混合研磨，再加入5 30份的稀釋劑，攪拌均勻，得到SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿。
6.根據權利要求5所述的ー種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿的制備方法，其特征在于，所述的玻璃粉在球磨之后過200 400目網篩并烘干。
7.根據權利要求5所述的ー種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿的制備方法，其特征在于，所述的有機粘結劑通過以下方法制備將こ基纖維素、氫化蓖麻油、硝酸纖維素或酚醛樹脂中的ー種或幾種加入到有機溶劑中，加熱到70 120°C并充分攪拌溶解，得到均勻透売，無渾池的粘結劑。
8.根據權利要求7所述的ー種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿的制備方法，其特征在于，所述的有機溶劑選自丁基卡必醇、こニ醇單丁醚醋酸酷、松節油、石油醚或松油醇中的ー種或幾種。
9.根據權利要求5所述的ー種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿的制備方法，其特征在于，所述的銀粉選自微米銀粉、亞微米銀粉或納米銀粉中的ー種或幾種。
10.根據權利要求5所述的ー種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿的制備方法，其特征在于，所述的鋁粉或鋅粉的平均粒徑為0. 5 5pm。
全文摘要
本發明涉及一種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿及其制備方法，其原料包括以下組分及重量份含量銀粉40～80，鋁粉或鋅粉15～40，玻璃粉3～20，有機粘結劑3～20、稀釋劑5～30，將銀粉、鋁粉或鋅粉、玻璃粉、有機粘結劑混合研磨，再加入稀釋劑，攪拌均勻，得到SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿。與現有技術相比，本發明提供一種SrTiO3壓敏電阻器用歐姆銀漿，應用于環形壓敏電阻器，克服了目前國內漿料的歐姆接觸差，燒結性能不好等問題，綜合性能與國外同類產品相當。
文檔編號H01B1/22GK102855960SQ20121033873
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月13日 優先權日2012年9月13日
發明者胡曉斌, 焦偉雄 申請人:上海交通大學