一種具有電阻負溫度係數鐵漿的製備方法

2023-05-19 07:25:31 1

一種具有電阻負溫度係數鐵漿的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有電阻負溫度係數(NTC)鐵漿的製備方法，包括以下步驟：①按配方將Pb3O4∶SiO2∶ZnO∶B2O3按質量比48～55∶10∶20∶15～22配料，通過球磨充分混合，並烘乾過篩後在1000℃保溫30min，得到的反應物經淬火、粉碎、球磨後得到玻璃粉備用；②將一種超細鐵粉與上一步驟中製備的玻璃粉按質量比1∶0.15～0.45配料，混合後加入一定量的有機載體用三輥研磨機軋漿得到鐵漿；③應用該鐵漿時，在空氣爐中燒結。本發明研製出的厚膜鐵漿，具有明顯的線性NTC效應，電阻溫度係數(TCR)較高，TCR可達-5000～-10000ppm/℃，同時方阻較低，Rs＜2KΩ/□。
【專利說明】-種具有電阻負溫度係數鐵漿的製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於線性負溫度係數（NTC)電子漿料的應用領域，特別是涉及高電阻溫度 係數（TCR)鐵漿的製備方法。

【背景技術】
[0002] NTC熱敏電阻材料是指一類電阻率隨溫度的升高而下降的材料【1】PARK K.StructuralandelectricalpropertiesofFeMg〇 7Cr〇 6Co〇 7_XA1X04 (0 ^x^ 0. 3)thick filmNTCthermistorsIJ.JEurCeramSoc,2006,26(6) ：909-914. [2]BASUA.BRINKMAN AW,HASHIMITNTCcharacteristicsofbismuthbasedceramicathightemperature, JIntJlnorgMaten2001，3:1219-1221.，其中熱敏電阻又分為線性和非線性NTC兩種， 非線性NTC阻值隨溫度降低呈指數下降，用於測溫、控溫和溫度補償很不方便，而線性NTC 與溫度關係接近於直線，能有效解決這些問題。
[0003] 目前，線性敏感陶瓷的製備方法主要採用Cd0-Sn02-W03及Cd0-Sn02-W03系列 材料，燒結溫度在ll〇〇°C以上，而厚膜工藝平臺燒結溫度一般在850°C以下，因此這兩種 體系材料難以做成線性NTC漿料。美國的Hormadaly等人以二氧化釕為主要原料，添加 少量的氧化鈷等過渡金屬氧化物研製了厚膜NTC漿料；國內的西京宏星電子漿料公司採 用釕酸鉍與焦（正）鈮酸鎘形成固溶體結構，可得到方阻100Q/□?10MQ/ 口、TCR 為：-1000ppm/°C?-6000ppm/°C的NTC電子漿料；另外還有賀永寧等人採用MnCo204和 COM%. 5Nia504為熱敏基相，加入適量的導電料Ru02與玻璃料，也得到了線性NTC漿料，方阻 在3KQ/□?10KQ/口、TCR為：-6000ppm/°C?.8100ppm/t：。但以上方法所製備的NTC 漿料都需用到釕這種貴金屬材料，使得線性NTC漿料成本較高，使得漿料實際應用受限。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的在於克服現有製備線性NTC漿料技術的不足，從基本原材料體系著 手，提供一種低成本厚膜線性NTC漿料的製備方法。
[0005] 本發明的目的是按如下技術實現的：首先，結合理論基礎，掌握線性一系列具備 NTC效應材料的導電機制以及不同材料體系下各組分對其熱敏性以及電阻率的影響；其 次，對比以往線性NTC材料成本較高的缺點，選取不含貴金屬的NTC材料；最後，根據所選取 的材料體系進行設計、製備、乳漿、測試等試驗。
[0006] 本發明所製備的線性NTC鐵漿，除去為了適合厚膜工藝平臺加入的有機載體，主 體功能成分包含兩種，超細鐵粉和玻璃粉：鐵粉是電阻率極低的材料，具有正的TCR，但是 超細鐵粉在空氣中燒結時表面容易形成Fe的氧化物，Fe的氧化物是製備非線性NTC的一 類材料，具備NTC效用，此時Fe與Fe的氧化物形成的體表結構，綜合起來呈現一種近似於 線性的NTC效應；但由於Fe及其氧化物熔點都較高，直接分散在有機載體中在空氣氣氛 850°C燒結時很難形成緻密結構，反而會導致大量的Fe被氧化，從而電阻率大大升高，因此 我們需要製備一種較低溫度下軟化，且熱膨脹係數很小的玻璃粉，玻璃粉起到促進燒結、提 高厚膜緻密度及增強膜層與基板間附著力的作用，使得Fe和Fe之間形成良好的歐姆接觸， 起到降低方阻的作用，同時熱膨脹係數較小避免了溫度升高時體積膨脹導致的電阻正溫度 係數（PTC)效應。因而採用此兩種材料按不同質量比配料，再加入一定量有機載體經三輥 研磨機軋漿後可得到電阻率較低，TCR較大的線性NTC漿料。
[0007] 本發明提供的技術方案的有益效果為：厚膜工藝平臺有著許多傳統陶瓷製備工藝 平臺所不具備的優勢，製備低成本高性能的線性NTC漿料可大幅度降低熱敏電阻等元器件 的成本，可帶來巨大經濟效益。

【具體實施方式】
[0008] 本發明涉及一種具有電阻負溫度係數效應鐵漿的製備方法，該漿料包括 兩種固體材料和一種有機載體，具體實施時按以下步驟：①按配方將四類氧化物 Pb304 :Si02 :ZnO:B203按質量比48?55 : 10 : 20 : 15?22配料，初始混合均 勻後，加去離子水，用瑪瑙罐球磨進行充分磨料及混合（料、球磨介質與球的質量比為，物 料：去離子水：瑪瑙球=1 : 1 : 3)，球磨轉速為451rpm，得到的球磨物料在100°C烘乾 後，用剛玉坩堝盛放，在馬弗爐中升溫至l〇〇〇°C並保溫30min，得到的反應物經在去離子水 中迅速淬火、粉碎、球磨（387rpm瑪瑙球磨2h)後得到玻璃粉備用，該玻璃粉的粒度約1? 5ym;②將一種超細鐵粉（粒度最好小於10ym)與上一步驟中所製備的玻璃粉按質量比 1 : 0. 15?0. 45配料，混合均勻後加入一定量的有機載體用三輥研磨機軋漿得到鐵漿；③ 應用該鐵漿時，可通過絲網印刷等厚膜工藝平臺，120°C烘乾後，在空氣爐中燒結，通常採用 鏈條爐燒結，燒結總時間約50min，燒結最高溫度550?650°C。
[0009] 實施例1 :製備TCR值約-7000ppm/°c的鐵楽，所用物料的質量比如下表（總質量 為100份），其中玻璃粉是按上述步驟①所製備的，屬於一類硼矽酸鉛玻璃粉，有機載體是 預先調配，各項參數符合厚膜工藝要求：
[0010]

【權利要求】
1. 一種具有電阻負溫度係數（NTC)鐵漿的製備方法，其特徵在於，包括以下的步驟： 步驟1，製備鉛酸鋇材料體系，按配方將四類氧化物Pb304 : Si02 : ZnO : B203按質量 比48?55 : 10 : 20 : 15?22配料，初始混合均勻後，加去離子水，用瑪瑙罐球磨進行 充分磨料及混合（料、球磨介質與球的質量比為，物料：去離子水：瑪瑙球=1 : 1 : 3)， 球磨轉速為451rpm，得到的球磨物料在100°C烘乾後，用剛玉坩堝盛放，在馬弗爐中升溫至 1000°C並保溫30min，得到的反應物經在去離子水中迅速淬火、粉碎、球磨（387rpm瑪瑙球 磨2h)後得到粒度約1?5 y m的玻璃粉備用； 步驟2,軋制線性NTC漿料，將一種超細鐵粉（粒度最好小於10 y m)與上一步驟中所制 備的玻璃粉按質量比1 : 〇. 15?0. 45配料，混合均勻後加入一定量的有機載體用三棍研 磨機軋漿得到鐵漿。
2. 根據權利要求1所述的具有電阻負溫度係數鐵漿的製備方法，其特徵在於：所述的 NTC漿料的主體功能材料為超細鐵粉和玻璃粉兩類材料，玻璃粉的獲取方式如下， 步驟1中，通過配方將四氧化三鉛、二氧化矽、氧化鋅及三氧化二硼幾種氧化物混合後 球磨、烘乾、燒結、淬火、粉碎、球磨，得到玻璃粉。
3. 根據權利要求1所述的具有電阻負溫度係數鐵漿的製備方法，其特徵在於：執行步 驟1後，將步驟1得到的玻璃粉和超細鐵粉按質量比〇. 25?0. 5 : 1混合均勻，然後加入 玻璃粉和超細鐵粉總質量的25%?40%的有機載體，採用三輥研磨的方式將球磨混合物 與有機載體軋製成漿料。
4. 根據權利要求1所述的具有電阻負溫度係數鐵漿的製備方法，其特徵在於：步驟2 中所用的超細鐵粉粒度較小，可能小於10 U m。
5. 根據權利要求1或2或3所述的具有電阻負溫度係數鐵漿的製備方法，其特徵在於： 應用該鐵漿時，可通過絲網印刷等厚膜工藝平臺，120°C烘乾後，在空氣爐中燒結，通常採用 鏈條爐燒結，燒結總時間約50min，燒結最高溫度550?650°C。
6. 根據權利要求1或2或3所述的具有電阻負溫度係數鐵漿的製備方法，其特徵在於： 該鐵漿具有線性NTC效應，電阻溫度係數（TCR)較高，TCR可達-5000?-10000ppm/°C，同 時方阻較低，Rs < 2KQ / 口。
【文檔編號】C04B35/622GK104370526SQ201310360990
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月15日 優先權日:2013年8月15日
【發明者】龐錦標, 吳丹菁, 韓玉成 申請人:中國振華集團雲科電子有限公司