一種無(wú)鉛電阻漿料及其制造工藝和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無(wú)鉛電阻漿料的配方及其制造工藝，該電阻漿料能夠用于制造厚 膜電路加熱元件，適用于微晶玻璃加熱板，是傳統(tǒng)電阻絲加熱元件的良好替代品；屬于電子 材料和復(fù)合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的加熱家電產(chǎn)品：如電飯鍋、電高壓鍋、電湯鍋、電熱水壺、電暖器等大多采用 電阻絲加熱，具有價(jià)格低廉、制造和組裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，深得一般消費(fèi)者的喜愛(ài)，長(zhǎng)期以來(lái)占 據(jù)著大量的市場(chǎng)份額。但是，隨著市場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)間的增加，電阻絲加熱器的體積大、壽命短、電 熱利用效率低等缺點(diǎn)逐步顯現(xiàn)，眾多新一代產(chǎn)品中正逐步淘汰電阻絲加熱的方式，取而代 之的是厚膜電路加熱元件。
[0003] 厚膜電路加熱元件長(zhǎng)期以來(lái)因其制作成本高、制造工藝復(fù)雜的原因，僅用于較高 端的電子設(shè)備的加熱元件，如小型的加熱片或加熱條，較少應(yīng)用于日用大功率家電加熱產(chǎn) 品。隨著技術(shù)的發(fā)展和人們消費(fèi)水平的提高，厚膜電路的成本有所降低，市場(chǎng)需求也越來(lái)越 大，采用厚膜電路制造的加熱器件具有體積小巧、外形美觀的優(yōu)點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)達(dá)20000h， 電熱利用效率高達(dá)80%以上，相較于普通的電阻絲加熱器的50%有了大幅提高。
[0004] 我們知道，厚膜電路加熱元件是將電阻漿料印刷于一基板上，通過(guò)烘干、燒結(jié)等工 藝制得厚膜電阻，再與其他控溫、限流等保護(hù)設(shè)施和外部構(gòu)件，制造得到加熱產(chǎn)品。由此可 見(jiàn)，電阻漿料是厚膜電阻的核心技術(shù)，開發(fā)一種符合環(huán)保要求、適用范圍廣的電阻漿料是推 進(jìn)厚膜電阻加熱器件規(guī)?；l(fā)展的關(guān)鍵所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)鉛電阻漿料及其制造工藝 和應(yīng)用，該電阻漿料與微晶玻璃板良好匹配，可制成微晶玻璃加熱板（盤），是傳統(tǒng)電熱絲 加熱元件的良好替代品。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0007] -種無(wú)鉛電阻漿料，其特征在于，由以下組分按如下質(zhì)量比組成：Ag/Pd合金粉 25~60%、無(wú)機(jī)功能相20~55%、有機(jī)載體15~25%及有機(jī)添加劑0. 15~1. 0%。
[0008] 其中，前述Ag/Pd合金粉按質(zhì)量比組成為：金屬銀粉90~98 %、金屬鈕粉2~ 10%。通過(guò)調(diào)節(jié)Ag/Pd合金粉中金屬Pd的比例可對(duì)電阻涂層的溫度系數(shù)進(jìn)行微調(diào)，確保電 阻涂層的總電阻值不會(huì)隨著電熱器的溫度升高而導(dǎo)致阻值大幅度升高，保證加熱器穩(wěn)定工 作時(shí)足夠的發(fā)熱功率輸出，同時(shí)避免加熱器啟動(dòng)功率過(guò)大，導(dǎo)致電路燒壞。
[0009] 優(yōu)選地，前述有機(jī)載體按質(zhì)量比組成為：乙基纖維素5~10%、酚醛樹脂0. 5~ 4%、DBE45~75%、梓檬酸三丁醋5~15%、丁基卡必醇0~10%、丁基卡必醇醋酸醋5~ 20%，該有機(jī)載體的作用在于將粉體材料均勻分散，并賦予其一定的流變特性，便于精確印 刷，使粉體材料在印刷烘干之后更加良好成膜。
[0010] 更優(yōu)選地，前述有機(jī)添加劑是一類帶有特殊端基的高分子表面活性劑，包括：丙烯 酸樹脂分散劑、高級(jí)硫醇、帶巰基的長(zhǎng)鏈烷烴或帶巰胺基的長(zhǎng)鏈烷烴中的一種或多種。通過(guò) 添加0. 15~I. 0 %的有機(jī)添加劑，使電阻漿料獲得良好的分散性、印刷流平性、觸變性，進(jìn) 而獲得良好的印刷外觀。
[0011] 具體地，前述無(wú)機(jī)功能相按質(zhì)量比組成為：60~90 %復(fù)合微晶玻璃粉和10~ 40%助劑，通過(guò)改變組分及組分配比即能夠調(diào)整漿料燒結(jié)后的熱膨脹系數(shù)；其中，所述復(fù)合 微晶玻璃粉由：STSBB玻璃粉、BZBSB玻璃粉、BAB玻璃粉、LAS玻璃粉中一種或多種組成；所 述助劑由以下一種或多種物質(zhì)組成：氧化鋁、氧化鎢、二氧化錳、氧化鈷、氧化鐵、氧化鎳、氧 化銅、氧化鉍、氧化鋯、鉬酸鋇、碳化鎢、碳化硅、二氧化硅、鉬酸鋯、磷鎢酸鋁、二氧化錫、稀 土氧化物、氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠。
[0012] 前述STSBB玻璃粉按質(zhì)量比組成為：2~10% Sn02、l~5% TiO2UO~40% Si02、 10~50% Bi203、5~30% B2O3及2~5%堿金屬氧化物；所述BZBSB玻璃粉按質(zhì)量比組成 為：20 ~30% B203、10 ~30% Bi203、10 ~20Si02、20 ~55% Zn0、4 ~10% BaO 及 1 ~5% 堿金屬氧化物；所述BAB玻璃粉按質(zhì)量比組成為：25~50% BaO、20~35% B203、25~40% Al2O3U~4Ti02、0~4% P2O5及1~3%堿金屬氧化物；所述LAS玻璃粉按質(zhì)量比組成為： 3. 5 ~10% Li20、20 ~30% Al203、50 ~72% Si02、l ~3%堿金屬氧化物、1 ~3%堿土金 屬氧化物及〇~4% P2O5。
[0013] 在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可根據(jù)不同類型的微晶玻璃基板，選擇不同的玻璃粉和金屬 氧化物作為無(wú)機(jī)功能相，從而獲得最佳的性能匹配。比如：對(duì)于燒結(jié)溫度低、熱膨脹系數(shù) 較高的微晶玻璃（高硼硅玻璃），主要采用STSBB玻璃粉和BZBSB玻璃粉，因?yàn)樵摬ＡХ?熔融溫度相對(duì)較低、密度高，與氧化鋯、氧化鎢、二氧化錳、氧化鈷這些氧化物配合時(shí)，可與 熱膨脹系數(shù)在3. 0~5. OX 10_6/K的微晶玻璃良好匹配，在500~550°C內(nèi)燒結(jié)獲得較好 的附著強(qiáng)度，電阻溫度系數(shù)在1500ppm/K左右，耐熱沖擊性良好。而對(duì)于燒結(jié)溫度較高、熱 膨脹系數(shù)較低的微晶玻璃，主要采用LAS玻璃粉和BAB玻璃粉，該玻璃粉熱膨脹系數(shù)低、熔 融溫區(qū)較高，與氧化鉍、氧化鋯、氧化鎢、二氧化錳、氧化鈷配合，可與熱膨脹系數(shù)在-0. 5~ I. 5X 10_6/K的微晶玻璃匹配，在700~850°C燒結(jié)獲得良好的附著強(qiáng)度，電阻溫度系數(shù)在 1500ppm/K左右，耐熱沖擊性良好。
[0014] 本發(fā)明還公開了前述的無(wú)鉛電阻漿料的制造工藝，其特征在于，包括如下步驟：
[0015] S1、將組成各類玻璃粉的原料準(zhǔn)確稱量后混合均勻，盛放于剛玉坩堝內(nèi)，采用電阻 爐在1350~1450°C下熔煉，恒溫2h后，水淬、烘干、球磨后得到玻璃粉，備用；
[0016] S2、將無(wú)機(jī)功能相的復(fù)合微晶玻璃粉和金屬氧化物準(zhǔn)確稱量后混合均勻，裝入氧 化錯(cuò)球磨罐，采用φ 10的磨球行星球磨2h，球料比為2:1，轉(zhuǎn)速500r/min，采用酒精為球磨 工藝助劑，球磨完畢后，將所得混合物粉體過(guò)250目篩，得到無(wú)機(jī)功能相，備用；
[0017] S3、將有機(jī)載體各組分準(zhǔn)確稱量后置于玻璃燒瓶中，恒溫水浴90°C，攪拌2h，趁熱 過(guò)濾，得到有機(jī)載體，備用；
[0018] S4、按配方質(zhì)量比準(zhǔn)確稱量Ag/Pd合金粉、無(wú)機(jī)功能相、有機(jī)載體及有機(jī)添加劑， 先將有機(jī)載體和有機(jī)添加劑加入反應(yīng)釜中，然后加入無(wú)機(jī)功能相，攪拌30min后再加入Ag/ Pd合金粉，繼續(xù)攪拌30min，得到粘稠態(tài)流體；
[0019] S5、將步驟S4得到的粘稠態(tài)流體采用三輥研磨機(jī)進(jìn)行研磨分散，分散次數(shù)為6~ 8次，得到細(xì)度在12 μ m以下的成品電阻漿料。
[0020] 得到的該電阻漿料正是可用于印刷發(fā)熱電路圖形的無(wú)鉛電阻漿料，印刷于微晶玻 璃板上即