一种低成本片式电阻浆料

文档序号:1955376 发布日期:2021-12-10 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 一种低成本片式电阻浆料 (Low-cost chip resistor paste ) 是由 兰金鹏 汪冲 周宝荣 张帅 鹿宁 王要东 张豪 于 2021-11-12 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种片式电阻浆料,所述片式电阻浆料包含导电粉体、玻璃粉和有机载体,其中,所述导电粉体包含硫化铜氧化钌复合材料,以片式电阻浆料总重计,所述片式电阻浆料中,所述导电粉体的含量为10wt%~30wt%,所述玻璃粉的含量为30wt%~50wt%,所述有机载体的含量为20wt%~50wt%。本发明采用氧化钌-硫化铜替代氧化钌有效降低了导电相的用量,大幅度降低浆料成本。(The invention discloses a chip resistor paste which comprises conductive powder, glass powder and an organic carrier, wherein the conductive powder comprises a copper sulfide ruthenium oxide composite material, and the chip resistor paste comprises 10wt% -30 wt% of the conductive powder, 30wt% -50 wt% of the glass powder and 20wt% -50 wt% of the organic carrier based on the total weight of the chip resistor paste. The invention adopts ruthenium oxide-copper sulfide to replace ruthenium oxide, effectively reduces the dosage of the conductive phase and greatly reduces the cost of the slurry.)

一种低成本片式电阻浆料

技术领域

本发明属于电阻浆料技术领域,具体涉及一种低成本片式电阻浆料。

背景技术

随着电子产品深入人们日常生活的方方面面,电子市场也继续保持了高速增长态势。随着电子产品轻小薄化,作为其基本组成单位的电阻、电容、电感等元器件将持续向微型化、片式化、低成本化、集成化、智能化方向发展。

片式电阻浆料是片式电阻的核心原材料,它由导电相、玻璃相、添加剂和有机载体组成。片式电阻浆料的低阻值段(0.1Ω-10Ω)导电相主要是银粉、钯粉等,中阻值段(100Ω-10kΩ)导电相主要是氧化钌,高阻值段(100kΩ-10MΩ)导电相主要是钌酸铅等。导电相所含的贵金属或稀有金属很大程度上决定了片式电阻产品的成本。

因此,本领域需要一种能够节省贵金属或稀有金属用量的低成本片式电阻浆料。

发明内容

针对上述问题,本发明开发了一种低成本片式电阻浆料。本发明发现用硫化铜氧化钌复合材料替代作为中阻值段导电相的氧化钌,可以有效地降低导电相的用量,同时维持电阻性能基本不变,从而降低成生产成本,为企业创造利润。

具体而言,本发明提供一种片式电阻浆料,所述片式电阻浆料包含导电粉体、玻璃粉和有机载体,其中,所述导电粉体包含硫化铜氧化钌复合材料,以片式电阻浆料总重计,所述片式电阻浆料中,所述导电粉体的含量为10wt%~30wt%,所述玻璃粉的含量为30wt%~50wt%,所述有机载体的含量为20wt%~50wt%。

在一个或多个实施方案中,所述玻璃粉包含质量比为(2~4):1的玻璃粉A和玻璃粉B,其中,所述玻璃粉A的原料包括25wt%~35wt%的PbO、20wt%~40wt%的SiO2、10wt%~25wt%的CaO、5wt%~10wt%的Al2O3、5wt%~10wt%的B2O3、1.5wt%~2.5wt%的ZnO以及0.2wt%~0.5wt%的Na2O和/或K2O,所述玻璃粉B的原料包括30wt%~50wt%的PbO、20wt%~40wt%的SiO2、10wt%~20wt%的CaO和2wt%~10wt%的Al2O3。

在一个或多个实施方案中,所述玻璃粉A和所述玻璃粉B采用以下方法制备:将玻璃粉的原料混匀后,在1200~1500℃下熔炼,冷却后通过球磨得到玻璃粉。

在一个或多个实施方案中,所述硫化铜氧化钌复合材料中,硫化铜与氧化钌的质量比为(1-3):5。

在一个或多个实施方案中,所述硫化铜氧化钌复合材料采用以下方法制备:将硫化铜分散在三氯化钌水溶液中,在150~200℃下反应8~12h,经过过滤、洗涤、干燥,得到硫化铜氧化钌复合材料。

在一个或多个实施方案中,所述导电粉体为硫化铜氧化钌复合材料,或者由硫化铜氧化钌复合材料和氧化钌组成。

在一个或多个实施方案中,所述片式电阻浆料还包含添加剂,以片式电阻浆料总重计,所述片式电阻浆料中,所述添加剂的含量为0.1wt%~20wt%。

在一个或多个实施方案中,所述添加剂包括五氧化二铌和氧化锰。

本发明还提供一种片式电阻,所述片式电阻采用本文任一实施方案所述的片式电阻浆料制备得到。

本发明还提供一种电路板,所述电路板包含本文任一实施方案所述的片式电阻。

附图说明

图1为测试例中所用的片式电阻印刷图形。图1中,1为1mm×1mm的测试图形。

具体实施方式

为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果,以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明,否则文中使用的所有技术及科学上的字词,均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义,当有冲突情形时,应以本说明书的定义为准。

本文中,组合物的所有组分的百分含量之和等于100%。

本文中,若无特别说明,“包含”、“包括”、“含有”及类似用语涵盖了“基本上由……组成”和“由……组成”的意思,即“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”、“A基本上由a组成”和“A由a组成”的意思。本文中,若无特别说明,“基本上由……组成”可以理解为“80%以上、优选90%以上、更优选95%以上由……组成”。

本文中,所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此,数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。

本文中,为使描述简洁,未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合,所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。

本文描述和公开的理论或机制,无论是对或错,均不应以任何方式限制本发明的范围,即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。

片式电阻浆料是由固体粉料和有机载体经过轧制混合而成的膏状物,是用于制造片式电阻的基础材料。片式电阻浆料的组分通常包括导电相、玻璃粘结相和有机载体,任选或优选地还可包括添加剂。本发明发现硫化铜氧化钌复合材料可以用作中阻值段片式电阻浆料的导电相,用来替代或部分替代氧化钌,可以有效地降低导电相的用量,同时维持电阻性能基本不变,节省使用稀有金属钌的成本。

导电相

片式电阻浆料的导电相包括一种或多种导电粉体。导电粉体主要用于调控片式电阻的电阻值。本发明的片式电阻浆料可以包括常用于片式电阻浆料的各种导电粉体,包括但不限于铂族金属粉体、铂族金属化合物(例如铂族金属氧化物、铂族金属盐等)的粉体等。

以片式电阻浆料的总质量计,本发明的片式电阻浆料中,导电粉体的含量为10wt%~30wt%,例如12wt%、13wt%、14wt%、15wt%、16wt%、18wt%、20wt%、23wt%、25wt%。

片式电阻浆料对于导电相的要求比较高,主要是要求导电相跟玻璃粉和无机添加剂在850℃左右的烧结温度下能完成良好的化学物理变化,使得电阻满足阻值、正温度系数、负温度系数、静电放电和包封变化率的要求。850℃左右的高温烧结时与玻璃粉和添加剂发生的复杂的化学物理变化会使得硫化铜氧化钌复合材料的性能发生变化。现有技术中并不存在硫化铜或硫化铜氧化钌复合材料作为片式电阻浆料导电相的应用。本发明意外地发现硫化铜氧化钌复合材料可以用作中阻值段片式电阻浆料的导电相,能够跟玻璃粉和无机添加剂在850℃左右的烧结温度下能完成良好的化学物理变化,使得电阻满足阻值、正温度系数、负温度系数、静电放电和包封变化率的要求,并且能够有效地降低导电相的用量,节省使用稀有金属钌的成本。

本发明的片式电阻浆料的特点在于所含的导电粉体包括硫化铜氧化钌复合材料。硫化铜氧化钌复合材料可以采用水热法制备。在一些实施方案中,硫化铜氧化钌复合材料采用以下方法制备:将硫化铜分散在三氯化钌水溶液中,在150~200℃下反应8~12h,经过过滤、洗涤、干燥,得到硫化铜氧化钌复合材料。可以通过将硫化铜加到三氯化钌水溶液中搅拌0.5~1h,使得硫化铜分散在三氯化钌水溶液中。三氯化钌水溶液的浓度可以为10~20mg/ml。洗涤可以包括水洗和醇洗。干燥可以是在150~200℃下干燥20~30h。反应过程中,三氯化钌转变为氧化钌,因此硫化铜氧化钌复合材料中硫化铜和氧化钌的质量比由硫化铜和三氯化钌的投料比决定。用于制备硫化铜氧化钌复合材料的硫化铜可以采用以下方法制备:将氯化铜溶解在溶剂中,然后加入硫脲,搅拌0.5~1h,然后在150~200℃下反应8~12h,经过过滤、洗涤、干燥,得到硫化铜。氯化铜可以是水合氯化铜。溶剂可以是乙二醇。相对于1000ml溶剂,氯化铜的用量可以为20~100g、例如20~30g。硫脲的质量可以为氯化铜质量的1.5倍以上,例如1.5~2.5倍。洗涤可以包括水洗和醇洗。干燥可以是在150~200℃下干燥20~30h。通过该方法制备得到的硫化铜为纳米硫化铜。

本发明中,硫化铜氧化钌复合材料中硫化铜和氧化钌的质量比优选为1:5到3:5,将硫化铜和氧化钌的质量比控制在该范围内有利于硫化铜氧化钌复合材料作为导电相发挥维持片式电阻的性能同时有效地降低导电相的含量的作用。

在一些实施方案中,本发明的片式电阻浆料所含的导电粉体仅包括硫化铜氧化钌复合材料。在这些实施方案中,以片式电阻浆料的总质量计,本发明的片式电阻浆料中,导电粉体的含量优选为10wt%~20wt%,例如12wt%~16wt%、13wt%~15wt%、14wt%。相比使用氧化钌作为导电粉体,使用硫化铜氧化钌复合材料作为导电粉体可以大幅度降低导电粉体的含量。

在一些实施方案中,本发明的片式电阻浆料所含的导电粉体除包括硫化铜氧化钌复合材料以外,还包括其他已知可用于片式电阻浆料的导电粉体,例如铂族金属粉体、铂族金属化合物(例如铂族金属氧化物、铂族金属盐等)的粉体等。在这些实施方案中,本发明的片式电阻浆料中,硫化铜氧化钌复合材料占导电粉体的质量分数优选在50%以上,例如60%以上、70%以上、80%以上、90%以上、95%以上,以有效地降低片式电阻浆料中导电粉体的含量。

在一些实施方案中,本发明的片式电阻浆料所含的导电粉体包括硫化铜氧化钌复合材料和氧化钌。在这些实施方案中,本发明的片式电阻浆料中,硫化铜氧化钌复合材料和氧化钌之和占导电粉体的质量分数优选在50%以上,例如60%以上、70%以上、80%以上、90%以上、95%以上、100%,硫化铜氧化钌复合材料质量与氧化钌质量的比值优选≥1,例如≥2、≥5、≥10。例如,本发明的片式电阻浆料所含的导电粉体可以由硫化铜氧化钌复合材料和氧化钌组成,其中硫化铜氧化钌复合材料与氧化钌的质量之比可以≥1、≥2、≥5或≥10。

本发明的片式电阻浆料优选为中阻值段片式电阻浆料。在片式电阻浆料为中阻值段片式电阻浆料的实施方案中,本发明的片式电阻浆料所含的导电粉体主要为硫化铜氧化钌复合材料或硫化铜氧化钌复合材料和氧化钌,即硫化铜氧化钌复合材料占导电粉体的质量分数在80%以上,例如90%以上、95%以上、100%,或硫化铜氧化钌复合材料和氧化钌之和占导电粉体的质量分数在80%以上,例如90%以上、95%以上、100%。

本发明中,导电粉体(例如氧化钌、硫化铜氧化钌复合材料)的粒径优选分布于1~2μm之间。

玻璃粘结相

片式电阻浆料的玻璃粘结相包括一种或多种玻璃粉。玻璃粉通常由玻璃粉的原料经过熔炼、淬冷、球磨等工艺而制备得到,例如可以将玻璃粉的原料混合均匀后,将所得混合物置于熔炼炉中进行熔炼,得到玻璃液;将玻璃液进行淬冷、例如水淬后得到玻璃;将玻璃球磨成玻璃粉。片式电阻浆料中的玻璃粉的原料可以包括选自以下材料中的一种或多种:PbO、Pb3O4、B2O3、CaO、SiO2、BaO、Al2O3、Na2O、K2O和ZnO。熔炼的温度可以为1200℃~1500℃、例如1350±50℃。

可以使用两种或两种以上的玻璃粉作为片式电阻浆料的玻璃粘结相。在一些实施方案中,本发明的片式电阻浆料中的玻璃粘结相包含玻璃粉A和玻璃粉B,其中,玻璃粉A为Pb-Si-Ca-Al-B-Zn体系玻璃粉,玻璃粉B为Pb-Si-Ca-Al体系玻璃粉。玻璃粉A和玻璃粉B的质量比可以在2:1到4:1之间,例如3:1。玻璃粉A和玻璃粉B具有搭配的高低软化点,烧结时高软化点的玻璃粉形成骨架保持形状,低软化点的玻璃粉起到浸润及填充作用。玻璃粉A和玻璃粉B的总质量可以占到片式电阻浆料中的玻璃粘结相总质量的80%以上,例如90%以上、95%以上、100%。

本发明中,Pb-Si-Ca-Al-B-Zn体系玻璃粉是指所含正价元素主要为Pb、Si、Ca、Al、B、Zn的玻璃粉。Pb、Si、Ca、Al、B和Zn的总质量通常占到Pb-Si-Ca-Al-B-Zn体系玻璃粉的正价元素总质量的80%以上,例如90%以上、95%以上、98%以上、99%以上。Pb-Si-Ca-Al-B-Zn体系玻璃粉可能还含有少量的Na和/或K。本文中,含有Na和/或K是指含有Na和K中的一者或两者。在一些实施方案中,本发明所用的玻璃粉A的原料包括25wt%~35wt%的PbO、20wt%~40wt%的SiO2、10wt%~25wt%的CaO、5wt%~10wt%的Al2O3、5wt%~10wt%的B2O3、1.5wt%~2.5wt%的ZnO以及0.2wt%~0.5wt%的Na2O和/或K2O,例如玻璃粉A的原料可以包括35wt%的PbO、30wt%的SiO2、20wt%的CaO、5wt%的Al2O3、7wt%的B2O3、2.5wt%的ZnO和0.5wt%的Na2O。本文中,包括Na2O和/或K2O是指包括Na2O和K2O中的一者或两者。Na2O和/或K2O的质量分数是指当仅包括Na2O或K2O时,Na2O或K2O的质量分数,或者当包括Na2O和K2O,Na2O和K2O总的质量分数。

本发明中,Pb-Si-Ca-Al体系玻璃粉是指所含正价元素主要为Pb、Si、Ca和Al的玻璃粉。Pb、Si、Ca和Al的总质量通常占到Pb-Si-Ca-Al-B-Zn体系玻璃粉的正价元素总质量的80%以上,例如90%以上、95%以上、98%以上、99%以上、100%。在一些实施方案中,本发明所用的玻璃粉B的原料包括30wt%~50wt%的PbO、20wt%~40wt%的SiO2、10wt%~20wt%的CaO和2wt%~10wt%的Al2O3,例如玻璃粉B的原料可以包括50wt%的PbO、30wt%的SiO2、16wt%的CaO和4wt%的Al2O3

本发明中,玻璃粉(例如玻璃粉A、玻璃粉B)的粒径优选分布于1~2μm之间。

以片式电阻浆料的总质量计,本发明的片式电阻浆料中,玻璃粘结相的含量为30wt%~50wt%,例如35wt%、36wt%、40wt%、45wt%。

有机载体

片式电阻浆料中的有机载体通常包括树脂、溶剂和有机添加剂。

树脂用于使片式电阻浆料具有一定的粘度。树脂的用量通常为有机载体总重的8wt%~20wt%,例如9wt%、9.25wt%、9.5wt%、10wt%、15wt%。适用于本发明的树脂可以是选自纤维素和热固性树脂中的一种或多种。热固性树脂的实例包括环氧热固树脂。纤维素可以是改性纤维素。改性纤维素的实例包括聚阴离子纤维素。在一些实施方案中,本发明使用的树脂包含聚阴离子纤维素和环氧热固树脂,两者的质量比可以为1:1到2:1,例如1:1到3:2、5:4到5.5:4、5.25:4。聚阴离子纤维素和环氧热固树脂的总质量可以占到树脂总质量的80%以上,例如90%以上、95%以上、100%。

溶剂通常是比较粘稠的液态有机物,其分子中通常含有极性基团,从而能够溶解树脂,且通常具有较高的沸点,在常温下不易挥发。溶剂的用量通常为有机载体总重的80wt%~90wt%,例如85wt%、88wt%、89wt%、89.05wt%、89.1wt%、89.5wt%。适用于本发明的溶剂可以是选自酯类溶剂、醇类溶剂和醚类溶剂中的一种或多种。醇类溶剂的实例包括松油醇。在一些实施方案中,本发明使用的溶剂包括松油醇。松油醇的质量可以占到溶剂总质量的80%以上,例如90%以上、95%以上、100%。

根据需要可以在有机载体中加入分散剂、消泡剂、润滑剂、触变剂等有机添加剂。有机添加剂的总用量通常不超过有机载体总重的5wt%。当含有时,有机添加剂的总用量优选为有机载体总重的1wt%~5wt%,例如1.5wt%、1.6wt%、1.7wt%、1.8wt%、2wt%、2.5wt%。在一些实施方案中,本发明使用的有机添加剂包括卵磷脂、聚乙烯蜡和月桂酸,三者之间的质量比可以1:(0.5~1):(0.5~1),例如0.7:0.5:0.5。卵磷脂起到分散剂的作用。聚乙烯蜡起到触变剂的作用。月桂酸起到润滑剂的作用。卵磷脂、聚乙烯蜡和月桂酸的总质量可以占到有机添加剂总质量的80%以上,例如90%以上、95%以上、100%。

在一些实施方案中,以有机载体总重计,本发明的片式电阻浆料中的有机载体包括80wt%~90wt%的溶剂、8wt%~15wt%的树脂和1wt%~5wt%的有机添加剂,其中,溶剂包含松油醇,树脂包含聚阴离子纤维素和环氧热固树脂,有机添加剂包含卵磷脂、聚乙烯蜡和月桂酸。

可以通过将有机载体的各组分混合均匀而制得有机载体,如有需要,可在混合时进行加热(例如可加热至65~75℃进行混合)。在一些实施方案中,制备有机载体时,先将部分有机添加剂(例如卵磷脂)、部分树脂(例如聚阴离子纤维素)和部分有机溶剂(例如部分松油醇)混合均匀,得到一混合物;再将得到的混合物与剩余的树脂(例如环氧热固树脂)、剩余的添加剂(例如聚乙烯蜡、月桂酸)和剩余的溶剂(例如剩余的松油醇)混合均匀,得到有机载体。

以片式电阻浆料的总质量计,本发明的片式电阻浆料中,有机载体的含量为20wt%~50wt%,例如30wt%、35wt%、40wt%、45wt%、47wt%、48wt%、49wt%。

添加剂

本发明的片式电阻浆料可包含本领域常用于片式电阻浆料的添加剂。片式电阻浆料中的添加剂是指除导电相和玻璃粘结相以外的用来调节电阻性能的材料,包括用来控制阻值、温度系数、保持图形、调节烧结特性、改善温度敏感性、增强耐候性等的材料。不同于有机载体中的有机添加剂,添加剂通常是无机物,例如可以是选自金属单质、金属氧化物、非金属氧化物、金属氮化物、金属氟化物和硅酸盐中的一种或多种。

以片式电阻浆料的总质量计,当含有添加剂时,本发明的片式电阻浆料中,添加剂的总含量可以为0.1wt%~2wt%,例如0.2wt%、0.5wt%、0.8wt%、1wt%、1.2wt%、1.5wt%。

适用于本发明的厚膜电阻浆料的添加剂可以包括选自铜单质、含铜化合物、锰单质、含锰化合物、钽单质、含钽化合物、五氧化二铌(Nb2O5)和三氧化二锑(Sb2O3)中的一种或多种。在一些实施方案中,本发明的片式电阻浆料中的添加剂包括氧化锰和五氧化二铌。以片式电阻浆料的总质量计,本发明的片式电阻浆料中,氧化锰的含量可以为0.05wt%~1wt%,例如0.1wt%、0.2wt%、0.5wt%。

在一些实施方案中,本发明的片式电阻浆料中的添加剂包括氧化锰和五氧化二铌。氧化锰和五氧化二铌的总质量可以占到添加剂总质量的80%以上,例如90%以上、95%以上、100%。

片式电阻浆料、片式电阻和电路板

本发明的片式电阻浆料可采用以下方法制备:将导电粉体、玻璃粉、有机载体和添加剂混合均匀后,用三辊轧机辊轧,得到浆料。优选地,将导电粉体、玻璃粉、有机载体和添加剂混合均匀后静置一段时间(例如1h以上)以完成浸润。优选地,辊轧至细度≤5μm。片式电阻浆料中的各成分的组成和含量可以如本文任一实施方案所述。

本发明的片式电阻浆料由于含有硫化铜氧化钌复合材料作为导电相而能够在维持性能基本不变的前提下有效降低导电相的用量,从而显著降低片式电阻浆料的成本。

在一些实施方案中,本发明的片式电阻浆料包含10wt%~30wt%的导电粉体、30wt%~50wt%的玻璃粉、20wt%~50wt%的有机载体和任选的0.1wt%~2wt%的添加剂,或由上述成分组成,其中,导电粉体包括硫化铜氧化钌复合材料,玻璃粉优选包括本文所述的玻璃粉A和玻璃粉B,添加剂优选包括氧化锰和五氧化二铌。

本发明包括由本发明的片式电阻浆料制备得到片式电阻。本发明中,片膜电阻可通过对片式电阻浆料进行丝网印刷、流平、干燥、烧结而制备得到。干燥温度可以是150±10℃。干燥时间可以是10~11min。烧结的峰值温度可以为850±20℃、例如850±10℃、850±5℃、850±1℃。峰值温度下的持续时间可以为10±0.5min。升温时间可以为20~25min。降温时间可以为30~35min。用来烧结的装置可以是网带式烧结炉。

采用本发明的片式电阻浆料制备得到的片式电阻能够具有符合要求的温度系数性能、耐静电释放性能和包封变化率:25℃至125℃的正温度系数和25℃至-55℃的负温度系数的绝对值小于100ppm/℃,静电释放系数和包封变化率在±5%之间。

本发明包括含有本发明的片式电阻的电路板。本发明的电路板包括基板和形成在所述基板上的片式电阻。所述片式电阻由本发明的片式电阻浆料烧结而成。

下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明,其并不对本发明的保护范围起到限定作用。本发明的保护范围仅由权利要求限定,本领域技术人员在本发明公开的实施例的基础上所做的任何省略、替换或修改都将落入本发明的保护范围。

下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料,除非另作说明,都使用常规市售产品,其规格为本领域常用的规格。在本发明的说明书以及下述实施例中,如没有特别说明,“%”都表示重量百分比,“份”都表示重量份,比例都表示重量比。

制备例1:硫化铜氧化钌复合材料的制备

(1)将25g水合氯化铜溶解在1000ml乙二醇中,然后加入45g硫脲,搅拌0.8h,然后在160℃下水热反应10h,经过抽滤、水洗、醇洗、在180℃条件下干燥24h,得到硫化铜纳米材料;

(2)将步骤(1)制备得到的硫化铜纳米材料加入浓度为15mg/ml的三氯化钌水溶液中,搅拌0.8h,然后在170℃下水热反应10h,经过抽滤、水洗、醇洗、在180℃条件下干燥24h,得到硫化铜氧化钌复合材料。

通过调整步骤(2)中硫化铜和三氯化钌的配比制备了硫化铜与氧化钌质量比分别为1∶5、2∶5和3∶5的三种硫化铜氧化钌复合材料,经过粉碎、过筛使粒径分布于1~2μm,用作实施例浆料的导电相。

制备例2:玻璃粉A的制备

玻璃粉A的原料质量百分比组成为:35%PbO、30%SiO2、20%CaO、5%Al2O3、7%B2O3、0.5%Na2O和2.5%ZnO。将玻璃粉A的原料混匀后,在1350℃下熔炼,水冷后通过球磨,过筛使其粒径集中分布于1~2μm。

制备例3:玻璃粉B的制备

玻璃粉B的原料质量百分比组成为:50%PbO、30%SiO2、16%CaO和4%Al2O3。将玻璃粉B的原料混匀后,在1350℃下熔炼,水冷后通过球磨,过筛使其粒径集中分布于1~2μm。

制备例4:有机载体的制备

实施例和对比例中使用的有机载体采用如下配方和步骤制备得到:

(1)将83重量份的松油醇、15重量份的聚阴离子纤维素和2重量份的卵磷脂混在一起,水浴加热至70℃,不断搅拌直至溶解完全、呈现均一状态后,停止加热,室温冷却24h后贮存,待使用;

(2)将35重量份的步骤(1)制备得到的混合物、60重量份的松油醇、4重量份的环氧热固树脂、0.5重量份的聚乙烯蜡和0.5重量份的月桂酸混合均匀,得到有机载体。

实施例1

(1)取硫化铜氧化钌复合材料(硫化铜与氧化钌的质量比为1∶5)14g、玻璃粉(质量比为3:1的玻璃粉A与玻璃粉B的混合物)36g、氧化锰0.1g和五氧化二铌0.9g;

(2)将步骤(1)的粉料加入49g有机载体,用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润;

(3)用三辊机辊轧,使细度≦5μm,得到浆料。

对浆料进行丝网印刷,流平,150℃烘干10min,采用网带式烧结按照峰值温度850℃持续时间10min、升温时间25min、降温时间35min的电阻烧结曲线进行烧结,得到片式电阻。

实施例2

(1)取硫化铜氧化钌复合材料(硫化铜与氧化钌的质量比为2∶5)14g、玻璃粉(质量比为3:1的玻璃粉A与玻璃粉B的混合物)36g、氧化锰0.1g和五氧化二铌0.9g;

(2)将步骤(1)的粉料加入49g有机载体,用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润;

(3)用三辊机辊轧,使细度≦5μm,得到浆料。

对浆料进行丝网印刷,流平,150℃烘干10min,采用网带式烧结按照峰值温度850℃持续时间10min、升温时间25min、降温时间35min的电阻烧结曲线进行烧结,得到片式电阻。

实施例3

(1)取硫化铜氧化钌复合材料(硫化铜与氧化钌的质量比为3∶5)14g、玻璃粉(质量比为3:1的玻璃粉A与玻璃粉B的混合物)36g、氧化锰0.1g和五氧化二铌0.9g;

(2)将步骤(1)的粉料加入49g有机载体,用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润;

(3)用三辊机辊轧,使细度≦5μm,得到浆料。

对浆料进行丝网印刷,流平,150℃烘干10min,采用网带式烧结按照峰值温度850℃持续时间10min、升温时间25min、降温时间35min的电阻烧结曲线进行烧结,得到片式电阻。

实施例4

(1)取硫化铜氧化钌复合材料(硫化铜与氧化钌的质量比为1∶5)13g、玻璃粉(质量比为3:1的玻璃粉A与玻璃粉B的混合物)36g、氧化锰0.1g和五氧化二铌0.9g;

(2)将步骤(1)的粉料加入50g有机载体,用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润;

(3)用三辊机辊轧,使细度≦5μm,得到浆料。

对浆料进行丝网印刷,流平,150℃烘干10min,采用网带式烧结按照峰值温度850℃持续时间10min、升温时间25min、降温时间35min的电阻烧结曲线进行烧结,得到片式电阻。

实施例5

(1)取硫化铜氧化钌复合材料(硫化铜与氧化钌的质量比为3∶5)15g、玻璃粉(质量比为3:1的玻璃粉A与玻璃粉B的混合物)36g、氧化锰0.1g和五氧化二铌0.9g;

(2)将步骤(1)的粉料加入48g有机载体,用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润;

(3)用三辊机辊轧,使细度≦5μm,得到浆料。

对浆料进行丝网印刷,流平,150℃烘干10min,采用网带式烧结按照峰值温度850℃持续时间10min、升温时间25min、降温时间35min的电阻烧结曲线进行烧结,得到片式电阻。

对比例1

(1)取氧化钌(粒径1~2μm)23g、玻璃粉36g、氧化锰0.1g和五氧化二铌0.9g;

(2)将步骤(1)的粉料加入40g有机载体,用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润;

(3)用三辊机辊轧,使细度≦5μm,得到浆料。

对浆料进行丝网印刷,流平,150℃烘干10min,采用网带式烧结按照峰值温度850℃持续时间10min、升温时间25min、降温时间35min的电阻烧结曲线进行烧结,得到片式电阻。

实施例1-5和对比例1的浆料配方如表1所示。

表1:实施例1-5和对比例1的浆料配方(单位:重量份)

测试例

对实施例1-5和对比例1的片式电阻进行膜厚、阻值、静电放电(ESD)、温度系数(TCR)、包封变化率测试,每组测试三个样片取平均值,测试图形采用图1中的1mm×1mm图形,具体测试方法如下,测试结果如表2所示。

1、阻值(R)测试方法:选择合适量程的电阻计,两个测试表笔分别搭接在测定电阻两端的电极上,记录数值及单位。

2、正温度系数(HTCR)测试方法:设定测试设备温度25℃,待温度稳定后,测定阻值为R1,并记录。设定测试设备温度125℃,待温度稳定后,测定阻值为R2,并记录。正温度系数X(HTCR)计算公式如下:

3、负温度系数(CTCR)测试方法:设定测试设备温度25℃,待温度稳定后,测定阻值为R3,并记录。设定测试设备温度-55℃,待温度稳定后,测定阻值为R4,并记录。负温度系数X(CTCR)计算公式如下:

4、静电释放(ESD)测试方法:根据阻值(R)测试方法,测定阻值为R5,并记录。采用静电放电设备,设定参数:电压3kV、时间1s、次数5次,检查电阻两端电极与设备接触良好,开始运行,实验结束后样片放置20~30min,根据阻值(R)测试方法,测定阻值为R6,并记录。静电释放系数X(ESD)计算公式如下:

5、包封变化率测试方法:根据阻值(R)测试方法,测定阻值为R7,并记录。电阻上层印刷包封浆料(采用西安宏星电子浆料科技股份有限公司牌号为I-5311介质浆料,具体使用方法及烧结参数见该产品说明介绍),烘干烧结后的样片,根据阻值(R)测试方法,测定阻值为R8,并记录。包封变化率X(包封)计算公式如下:

表2:性能测试数据

从表2可以看到,采用硫化铜氧化钌复合材料替代氧化钌可以显著降低导电相的含量,并且膜厚、阻值、正温度系数、负温度系数、静电放电和包封变化率无明显变化,符合要求。氧化钌使用量的大幅度降低,可以使得浆料成本大幅度下降,为企业创造可观的利润。

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