一種厚膜電阻漿料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子材料技術，具體涉及一種厚膜電阻漿料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]在電熱領域中，新型的加熱元件要求體積小，功率大，熱惰性小，表面熱負荷大，耗電低，熱效率高，熱啟動快，功率穩定，穩定場均勻，工藝性好，本體自控溫，運行安全可靠，壽命長，適用范圍廣，因此需要使用厚膜加熱元件，而不是電熱管或PTC加熱器。目前厚膜發熱電阻通常是以金、銀、鉑、鈀等貴金屬粉末或其氧化物為基體，加入作為無機粘結劑的玻璃相，并同有機載體混合形成發熱電阻漿料，然后絲網漏印到陶瓷基片上，在空氣氣氛、300?1200°C溫度范圍內燒結制備而成。
[0003]國防科學技術大學提出了以銀、鈀為導電填料的電阻漿料(中國發明專利，專利號ZL 02139894.1);湖南利德電子漿料有限公司推出的用于不銹鋼基板的厚膜電阻漿料DZ430XXXX，導體漿料DT4306，DT4306A都是以貴金屬為導電填料。雖然采用貴金屬作為導電填料具有加熱溫度高、不易氧化、工藝成熟等優點；但貴金屬成本高昂，且添加作為無機粘結劑的玻璃相會對電性能造成較大影響，使得貴金屬厚膜電阻漿料及其導體的廣泛應用受到很大限制。
[0004]為了克服貴金屬厚膜電阻漿料成本高昂的缺陷，陜西科技大學提出了一種以石墨為導電填料，無機玻璃粉作為粘結相的環保型石墨電阻漿料(中國發明專利申請號201010204512.1);西安宏星電子漿料科技有限責任公司則提出了以納米碳系為導電填料的發熱器用電致熱有機功率電阻漿料(中國發明專利申請號200810232431.5)。雖然以石墨、碳纖維為代表的有機電阻漿料能有效降低漿料的生產成本，但卻存在工作溫度低、易被氧化、工藝復雜等缺陷，限制了這類電阻漿料在較高工作溫度下的應用，仍無法取代貴金屬電阻漿料用于電阻發熱元件。
[0005]桂林電子科技大學提出一種以鈦酸鋇為功能相的賤金屬厚膜電阻漿料(中國發明專利，申請號201010137147.7);銀銳明等(中國發明專利申請號200810143397.4)研發出一種以釔鋇銅氧(YBCO)系材料為導電填料混合無機粘結劑的厚膜電阻漿料；電子科技大學提出基于不銹鋼基板的YBCO厚膜電阻漿料及其制備方法(中國發明專利，申請號201010158934.X)，平均方阻達到10?15ΜΩ/ 口 ；電子科技大學唐高峰等在《LSC0厚膜電阻漿料的研宄》碩士論文中提出了以LSCO系材料為功能相復合無機粘結相的厚膜電阻漿料，其最優平均方阻達到37ΚΩ/ 口。上述以賤金屬氧化物作為導電填料的厚膜電阻漿料中都添加了無機粘結相，會造成電性能下降、難以控制方阻、工藝難度增加、成本增加等缺陷；且上述以賤金屬氧化物作為導電填料的厚膜電阻漿料的方阻較大，無法替代貴金屬厚膜電阻漿料。因此，急需尋找一種無需添加無機粘結相且方阻值較低的賤金屬厚膜電阻漿料。
【發明內容】
[0006]本發明針對【背景技術】存在的缺陷，提出了一種厚膜電阻漿料及其制備方法。本發明厚膜電阻漿料成本低廉、方阻低、無需添加無機粘結相、制備工藝簡單，是一種性能優良的新型厚膜電阻漿料。
[0007]本發明的技術方案如下:
[0008]一種厚膜電阻漿料，包括功能相和有機載體，功能相和有機載體的重量比為(60?90): (40?10)，其中功能相為LSMO陶瓷粉或LSCO陶瓷粉，所述LSMO陶瓷粉的組分包括 La203、SrCO3和 MnO 2，按摩爾比，La2O3-S rC03:Mn02= 1: (0.5 ?2): (I ?4)，所述 LSCO陶瓷粉的組分包括 La203、SrC03 和 Co2O3,按摩爾比，La203:SrC03:Co 203= 1: (0.5 ?3):(1 ?
4);所述有機載體各組分質量百分比為:40被％彡松油醇彡80wt%，5wt%<鄰苯二甲酸二乙酯彡20wt%，5wt%彡檸檬酸三丁酯彡1wt%，5wt%<乙基纖維素彡1wt%，Owt%彡氫化蓖麻油< 5wt%，0wt% <聚山梨醋-80 ^ 5wt%, 0wt%<卵磷脂< 5wt%。
[0009]進一步地，功能相和有機載體的重量比為70:30o
[0010]進一步地，LSMO陶瓷粉功能相各組分摩爾比為La203:SrC03:Mn02= 1: (I?2):(I?3) ；LSC0陶瓷粉功能相各組分摩爾比為La203:S rC03:Co 203= 1: (I?3): (I?3)。
[0011]進一步地，LSMO陶瓷粉功能相各組分摩爾比為La203:SrC03:Mn02= 1:0.85:2.85 ；LSCO陶瓷粉功能相各組分摩爾比為La2O3-S rC03:Co 203= I:2.66:1.66
[0012]進一步地，所述厚膜電阻漿料中還可以添加玻璃相，所述玻璃各組分重量比為NaNO3JO ?15%，H3B03:10 ?25%，Si02:15 ?35%，CaC03:15 ?30%，A1 203:10 ?25%，Bi2O3-1O ?15%。
[0013]本發明還提供了一種厚膜電阻漿料的制備方法，包括以下步驟:
[0014]I)陶瓷粉制備:以La203、SrCO3和MnO 2為原料，原料摩爾比為La 203:S rC03:Mn0 2 =
1: (0.5 ?2): (I ?4)，或者以 La2O3、SrCO3和 Co 203為原料，原料摩爾比為 La2O3:S rC03:Co 203=1:(0.5?3):(1?4);將原料置入球磨機中球磨6?30小時，干燥，置入燒結爐中預燒，預燒溫度為650?850°C，保溫2?4小時；將預燒后的粉料置入球磨機中球磨6?30小時，干燥，得到LSMO陶瓷粉或LSCO陶瓷粉；
[0015]2)有機載體制備:按質量百分比配比稱取下列原料:40wt%彡松油醇彡SOwt5wt%<鄰苯二甲酸二乙醋< 2(^1:%，5￥1:%<朽1檬酸三丁醋< 1wt%，5wt%<乙基纖維素< 10wt%，0wt%<氫化蓖麻油< 5wt%，0wt% <聚山梨醋-80 ^ 5wt%, 0wt%<卵磷脂< 5wt%，在60?90°C水浴溶解數小時，調整乙基纖維素的含量，使有機載體的粘度控制在100 ?200PaS ；
[0016]3)將陶瓷粉和有機載體按(60?90): (40?10)的重量比混合，置入混料機中混合，得到所述厚膜電阻漿料。
[0017]進一步地，步驟I)中以La203、SrCO3和MnO2為原料時，各原料摩爾比為La203:S rC03:MnO2= 1:(1 ?2):(1 ?3);以 La203、SrC03 和 Co 203 為原料時，各原料摩爾比為 La 203:S rC03:
Co2O3= 1:(1 ?3):(1 ?3)。
[0018]進一步地，步驟I)中以La203、SrCO3和MnO2為原料時，各原料摩爾比為La203:S rC03:MnO2= I:0.85:2.85 ;以 La 203、SrCO3和 Co 203為原料時，各原料摩爾比為 La 203:S rC03:Co 203
=1:2.66:1.66ο
[0019]進一步地，步驟3)中陶瓷粉和有機載體的重量比為70:30ο
[0020]進一步地，將步驟3)制備得到的厚膜電阻漿料通過絲網印刷漏印到基片上，干燥，置入燒結爐中燒結，燒結溫度為750?1200°C，保溫2?4h，即可得到電阻厚膜。
[0021]本發明的有益效果為:
[0022]1、本發明提供的厚膜電阻漿料與傳統貴金屬厚膜電阻漿料相比，成本低廉；而相對于石墨、碳纖維等厚膜電阻漿料，其工作溫度更高，不易被氧化，穩定性更好，并且可以在空氣氣氛中燒結獲得厚膜電阻。
[0023]2、本發明提供的厚膜電阻漿料無需添加無機粘結相便可實現燒結，制備工藝簡單，方阻值大大降低，具有更優良的電性能。
[0024]3、本發明電阻漿料制備得到的厚膜電阻阻值可達到50?400(Ω / □)，電導率與銀類似，可替代傳統貴金屬厚膜發熱電阻漿料，大大降低了工業成本。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明實施例2得到的LSMO厚膜電阻的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0026]實施例1
[0027]一種LSMO厚膜電阻漿料，包括功能相和有機載體，功能相和有機載體的重量比為70:30，其中功能相為LSMO陶瓷粉，LSMO陶瓷粉的組分包括La203、S/^和MnO 2，按摩爾比，La203:SrC03:Mn02= 1:1.7:2.85 ;所述有機載體各組分質量百分比為:松油醇60wt%、鄰苯二甲酸二乙酯1wt%、檸檬酸三丁酯1wt%、乙基纖維素1wt%、氫化蓖麻油4wt%、聚山梨醋_804wt%、卵磷脂2wt%。
[0028]上述LSMO厚膜電阻漿料的制備方法，包括以下步驟:
[0029]1)LSM0陶瓷粉制備:按摩爾比配比稱取下列原料:La203:S,C03:Mn02= 1:1.7:2.85，將La203、S,C0# MnO 2混合均勻，濕法球磨24h，干燥；置于燒結爐中預燒，預燒溫度為800°C，保溫2小時；預燒后的粉料再次濕法球磨24h，干燥；粉碎、磨細、超聲過300目篩網；
[0030]2)有機載體制備:按質量百分比配比稱取下列原料:松油醇60wt%、鄰苯二甲酸二乙酯10wt%、檸檬酸三丁酯10wt%、乙基纖維素10wt%、氫化蓖麻油4wt%、聚山梨酯-804wt%、卵磷脂2wt% ;在80°C水浴條件下混合攪拌12h，冷卻；
[0031]3)將LSMO陶瓷粉和有機載體按70:30的重量比混合，置入球磨機中球磨24h，得到所述LSMO厚膜電阻漿料。
[0032]4)將步驟3)得到的LSMO厚膜電阻漿料通過絲網印刷漏印到基板上，置入燒結爐中燒結，燒結溫度為1200°C，保溫時間2h，得到LSMO厚膜電阻。
[0033]對上述得到的LSMO厚膜電阻樣品測試，性能如下:
[0034]方阻:>200Ω/口
[0035]粘度:125?200PaS
[0036]線分辨率:200 μ m
[0037]燒結膜厚:10?16 μ m
[0038]初始附著力:多20.3N。
[0039]實施例2
[0040]一種LSMO厚膜電阻漿料，包括功能相和有機載體，功能相和有機載體的重量比為70:30，其中功能相為LSMO陶瓷粉，LSMO陶瓷粉的組分包括La203、S/^和MnO 2，按摩爾比，La203:SrC03:Mn02= 1:0.