一種線性負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻漿料的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種線性負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻漿料的制備方法，包括以下步驟：①將碳酸鋇與四氧化三鉛按摩爾組分1∶0.34～0.4配料，再進(jìn)行高速球磨混合，烘干過(guò)篩后在750～850℃保溫8～12h，得到的反應(yīng)物經(jīng)球磨后備用；②將碳酸鋇與三氧化二鉍按摩爾組分1∶0.5～0.53配料，再進(jìn)行高速球磨混合，烘干過(guò)篩后在700℃～800℃保溫8～12h，得到的反應(yīng)物經(jīng)球磨后備用；③將之前兩步得到的物料按質(zhì)量比1∶0.05～0.8混合均勻，再加入一定量的有機(jī)載體軋制成漿料。本發(fā)明不僅可研制出可用于絲網(wǎng)印刷的線性NTC厚膜漿料，而且還獲得了高電阻溫度系數(shù)(TCR)低方阻的漿料配方，TCR可達(dá)-1000～-7000ppm/℃，方阻范圍5Ω/口～4KΩ/口，同時(shí)本發(fā)明所提供的技術(shù)方案還具有良好的擴(kuò)展性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種線性負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻漿料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于線性負(fù)溫度系數(shù)（NTC)熱敏電阻的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及低方阻、高 電阻溫度系數(shù)（TCR)NTC電阻漿料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]NTC熱敏電阻材料是指電阻率隨溫度升高而下降的材料【1】PARKK.Structural andelectricalpropertiesofFeMg〇 7Cr〇 6Co〇 7_XA1X04 (0 ^x^ 0. 3)thickfilmNTC thermistorsIJ.JEurCeramSoc，2006,26(6) :909-914.【2】BASUA.BRINKMANAW， HASHIMITNTCcharacteristicsofbismuthbasedceramicathightemperature，J IntJlnorgMaten2001，3:1219-1221.，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(shù)下降，用于測(cè)溫、控溫和溫度補(bǔ)償很不方便，而線性NTC與 溫度關(guān)系接近于直線，能有效解決這些問(wèn)題，同時(shí)線性NTC漿料還用在溫補(bǔ)衰減器等新型 元器件領(lǐng)域。
[0003] 目前，線性敏感陶瓷的制備方法主要采用Cd0-Sn02-W0 3及Cd0-Sn02-W03系 列材料，燒結(jié)溫度在ll〇〇°C以上，由于厚膜工藝平臺(tái)燒結(jié)溫度一般在850°C以下，因 此這兩種體系難以做成線性NTC漿料。美國(guó)的Hormadaly等人以二氧化釕為主要原 料，添加少量的氧化鈷等過(guò)渡金屬氧化物研制了厚膜NTC楽料【3】Hormadaly，Jacob, thick Film NTC Thermistor.US.Patent:5122302,1992,6.【4】Hormadaly, Jacob. Themistor Composition, us. Patent :4961999,1990,10.;國(guó)內(nèi)的西京宏星電子楽料公司 采用釕酸鉍與焦（正）鈮酸鎘形成固溶體結(jié)構(gòu)，可得到方阻100 Q / 口?10MQ / 口、TCR 為：-1000ppm/°C?-6000ppm/°C的NTC電子漿料；另外還有賀永寧等人采用MnCo20 4和 COM%. 5Nia 504為熱敏基相，加入適量的導(dǎo)電料Ru02與玻璃料，也得到了線性NTC漿料，方阻 在 3KQ/ 口?10KQ/ 口、TCR 為：-6000ppm/°C?-8100ppm/°C。但是以上方法制備 NTC 漿 料都需用到貴金屬材料，使得線性NTC漿料成本較高，同時(shí)還普遍存在TCR范圍較窄或方阻 較大的問(wèn)題，使得漿料實(shí)際應(yīng)用受限。
[0004] 因而，尋求一類(lèi)低成本材料體系，制備一系列不同TCR、方阻的線性NTC漿料至關(guān) 重要，保證漿料方阻很低同時(shí)TCR較大，是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有制備線性NTC漿料技術(shù)的不足，從基本原材料體系著 手，提供一種厚膜線性NTC漿料的制備方法，本發(fā)明解決了兩個(gè)核心問(wèn)題：一是制備一種不 含貴金屬的線性NTC漿料；二是該漿料通過(guò)絲網(wǎng)印刷烘干后在850°C下燒結(jié)能形成致密的 陶瓷結(jié)構(gòu)，該陶瓷具有線性NTC效應(yīng)，同時(shí)具有高TCR和低阻值的特點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的目的是按如下技術(shù)實(shí)現(xiàn)的：首先，結(jié)合理論基礎(chǔ)，掌握線性一系列NTC陶 瓷的導(dǎo)電機(jī)制以及不同材料體系下各組分對(duì)其熱敏性以及電阻率的影響；其次，對(duì)比以往 線性NTC材料成本較高的缺點(diǎn)，選取不含貴金屬的NTC材料；再次，由于調(diào)配N(xiāo)TC電子漿料 中玻璃相對(duì)NTC阻值及TCR的影響是負(fù)面的，盡量選取一種能在850°C以下軟化且具備N(xiāo)TC效應(yīng)的陶瓷材料；最后，根據(jù)所選取的材料體系進(jìn)行制備、乳漿、測(cè)試等試驗(yàn)。
[0007] 本發(fā)明所制備的兩種中間物質(zhì)包含鉛酸鋇和鉍酸鋇：BaPb03是電阻率極低（室溫 電阻率約5?8X1(T4Q?cm)的新型材料，熔點(diǎn)約1060°C，TCR約-900ppm/°C;BiPb03也 是具備N(xiāo)TC效用的一類(lèi)型材料，電阻率約在104Q?cm數(shù)量級(jí)，同它的熔點(diǎn)較低可用作電子 漿料的玻璃相，在850°C是軟化，起到促進(jìn)燒結(jié)、提高厚膜致密度及增強(qiáng)膜層與基板間附著 力的作用。兩種材料都具備N(xiāo)TC效應(yīng)，且混合后能燒成致密結(jié)構(gòu)，比在一定程度上促進(jìn)了 BaPb03和BiPb03之間形成良好的歐姆接觸，起到降低方阻的作用。因而采用此兩種材料按 不同質(zhì)量比配料，再加入一定量有機(jī)載體經(jīng)三輥研磨機(jī)軋漿后可得到電阻率較低，TCR較大 的一系列線性NTC漿料。
[0008] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果為：厚膜工藝平臺(tái)有著許多傳統(tǒng)陶瓷制備工藝 平臺(tái)所不具備的優(yōu)勢(shì)，制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(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益。

【具體實(shí)施方式】
[0009] 本發(fā)明涉及一種線性負(fù)溫度系數(shù)（NTC)厚膜電子漿料的制備方法，它包括兩種燒 結(jié)材料和有機(jī)載體，實(shí)施時(shí)按以下步驟：①將碳酸鋇與四氧化三鉛按摩爾組分1 : 0.34? 0. 4配料，用瑪瑙罐高速球磨20h混合，轉(zhuǎn)速451rpm，在10(TC烘干粉碎并過(guò)100目篩后，在 750?850°C保溫8?12h，得到的反應(yīng)物BaPb03經(jīng)球磨4h(轉(zhuǎn)速451rpm)后備用；②將碳 酸鋇與三氧化二鉍按摩爾組分1 : 〇. 5?0. 53配料，再進(jìn)行高速球磨混合，烘干過(guò)篩后在 700?800°C保溫8?12h，得到反應(yīng)物BaBi03經(jīng)球磨4h(轉(zhuǎn)速451rpm)后備用；③將之前 兩步得到的鉛酸鋇和鉍酸鋇兩種物料按質(zhì)量比1 : 〇. 05?0. 8混合均勻，再加入一定量的 有機(jī)載體軋制成漿料，可的得到一系列不同TCR及方阻的線性NTC漿料。
[0010] 實(shí)施例1 :制備TCR值約-2800ppm/°c、方阻約15Q/ 口的厚膜線性NTC電阻漿料， 所用物料的質(zhì)量比為如下表（總質(zhì)量為100份），其中鉛酸鋇和鉍酸鋇是按上述步驟①和② 所制備的，可能含有其他形式的物質(zhì)，如PbO、Bi203等，有機(jī)載體是預(yù)先調(diào)配，符合厚膜工藝 要求：
[0011]

【權(quán)利要求】
1. 一種線性負(fù)溫度系數(shù)（NTC)熱敏電阻漿料的制備方法，其特征在于，包括以下的步 驟： 步驟1，制備鉛酸鋇材料體系，按配方BaiPb, % ~ , 2將碳酸鋇和四氧化三鉛混合物料中 加去離子水，用瑪瑙罐球磨20h (物料：去離子水：瑪瑙球=1 : 1 : 3)，轉(zhuǎn)速451rpm，得到 球磨物料在l〇〇°C烘干，再粉碎過(guò)100目篩后用剛玉坩堝裝起，將過(guò)篩的物料升溫至750? 850°C并保溫8?12h，升溫速率約15°C /min，自然冷卻后，將反應(yīng)得到的黑色物質(zhì)經(jīng)瑪瑙球 磨4h (轉(zhuǎn)速451rpm)后備用； 步驟2,制備鉍酸鋇材料體系，按配方Bafih , %將碳酸鋇和三氧化二鉍混合物料中加 去離子水，用瑪瑙罐球磨20h (物料：去離子水：瑪瑙球=1 : 1 : 3)，轉(zhuǎn)速451rpm，得到 球磨物料在l〇〇°C烘干，再粉碎過(guò)100目篩后用剛玉坩堝裝起，將過(guò)篩的物料升溫至700? 800°C并保溫8?12h，升溫速率約15°C /min，自然冷卻后，將反應(yīng)得到深黃色物質(zhì)經(jīng)瑪瑙球 磨4h (轉(zhuǎn)速451rpm)后備用； 步驟3,軋制線性NTC漿料，將步驟1與步驟2得到的鉛酸鋇和鉍酸鋇兩種物料按質(zhì)量 比1 : 0. 05?0. 8混合均勻，再加入鉛酸鋇和鉍酸鋇總質(zhì)量的25%?40%的預(yù)制有機(jī)載 體，利用三輥研磨機(jī)軋漿。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性NTC熱敏電阻漿料的制備方法，其特征在于：所述的NTC 漿料的主體功能材料為鉛酸鋇和鉍酸鋇兩類(lèi)材料，獲取方式如下， 步驟1中，通過(guò)配方將碳酸鋇和四氧化三鉛混合物球磨、烘干、過(guò)篩、燒結(jié)、粉碎、球磨， 得到鉍酸鋇材料； 步驟2中，通過(guò)配方將碳酸鋇和三氧化二鉍混合物球磨、烘干、過(guò)篩、燒結(jié)、粉碎、球磨， 得到鉍酸鋇材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性NTC熱敏電阻漿料的制備方法，其特征在于：執(zhí)行步 驟1和步驟2后，將步驟1得到的鉛酸鋇和與步驟2得到的鉍酸鋇兩種物料按質(zhì)量比 1 : 0. 05?0. 8混合均勻，然后加入鉛酸鋇和鉍酸鋇總質(zhì)量的25%?40%的有機(jī)載體，采 用三輥研磨的方式將球磨混合物與有機(jī)載體軋制成漿料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性NTC熱敏電阻漿料的制備方法，其特征在于：步驟1和 步驟2中制備的主體功能材料主要成分為鉛酸鋇，還可能含有氧化鉛，步驟2中制備的主體 功能材料主要成分為鉍酸鋇，還可能含有三氧化二鉍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的線性NTC熱敏電阻漿料的制備方法，其特征在于： 該線性NTC電阻漿料采用絲網(wǎng)印刷的應(yīng)用于厚膜工藝平臺(tái)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的線性NTC熱敏電阻漿料的制備方法，其特征在于： 將步驟1得到的鉛酸鋇和與步驟2得到的鉍酸鋇兩種物料按質(zhì)量比1 : 0.33?0.5混合 均勻，然后加入鉛酸鋇和鉍酸鋇總質(zhì)量的30%的有機(jī)載體，再采用三輥研磨的方式將鉛酸 鋇和鉍酸鋇混合物與有機(jī)載體軋制成的漿料，得到的線性NTC漿料具備TCR大且方阻較低 的特點(diǎn)，|TCR| > 2500ppm/°C、方阻< 100Q / 口。
【文檔編號(hào)】C04B35/453GK104370527SQ201310361491
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】龐錦標(biāo), 張洪英, 郭明亞, 韓玉成 申請(qǐng)人:中國(guó)振華集團(tuán)云科電子有限公司