一種具有電阻負(fù)溫度系數(shù)鐵漿的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有電阻負(fù)溫度系數(shù)(NTC)鐵漿的制備方法，包括以下步驟：①按配方將Pb3O4∶SiO2∶ZnO∶B2O3按質(zhì)量比48～55∶10∶20∶15～22配料，通過球磨充分混合，并烘干過篩后在1000℃保溫30min，得到的反應(yīng)物經(jīng)淬火、粉碎、球磨后得到玻璃粉備用；②將一種超細(xì)鐵粉與上一步驟中制備的玻璃粉按質(zhì)量比1∶0.15～0.45配料，混合后加入一定量的有機(jī)載體用三輥研磨機(jī)軋漿得到鐵漿；③應(yīng)用該鐵漿時(shí)，在空氣爐中燒結(jié)。本發(fā)明研制出的厚膜鐵漿，具有明顯的線性NTC效應(yīng)，電阻溫度系數(shù)(TCR)較高，TCR可達(dá)-5000～-10000ppm/℃，同時(shí)方阻較低，Rs＜2KΩ/□。
【專利說明】-種具有電阻負(fù)溫度系數(shù)鐵漿的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于線性負(fù)溫度系數(shù)（NTC)電子漿料的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及高電阻溫度 系數(shù)（TCR)鐵漿的制備方法。

【背景技術(shù)】
[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(shù)下降，用于測溫、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，能有效解決這些問題。
[0003] 目前，線性敏感陶瓷的制備方法主要采用Cd0-Sn02-W03及Cd0-Sn02-W03系列 材料，燒結(jié)溫度在ll〇〇°C以上，而厚膜工藝平臺燒結(jié)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制了厚膜NTC漿料；國內(nèi)的西京宏星電子漿料公司采 用釕酸鉍與焦（正）鈮酸鎘形成固溶體結(jié)構(gòu)，可得到方阻100Q/□?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MnCo204和 COM%. 5Nia504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/□?10KQ/口、TCR為：-6000ppm/°C?.8100ppm/t：。但以上方法所制備的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(shí)際應(yīng)用受限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 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，提供一種低成本厚膜線性NTC漿料的制備方法。
[0005] 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)，掌握線性一系列具備 NTC效應(yīng)材料的導(dǎo)電機(jī)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(diǎn)，選取不含貴金屬的NTC材料；最后，根據(jù)所選取 的材料體系進(jìn)行設(shè)計(jì)、制備、乳漿、測試等試驗(yàn)。
[0006] 本發(fā)明所制備的線性NTC鐵漿，除去為了適合厚膜工藝平臺加入的有機(jī)載體，主 體功能成分包含兩種，超細(xì)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(xì)鐵粉在空氣中燒結(jié)時(shí)表面容易形成Fe的氧化物，F(xiàn)e的氧化物是制備非線性NTC的一 類材料，具備NTC效用，此時(shí)Fe與Fe的氧化物形成的體表結(jié)構(gòu)，綜合起來呈現(xiàn)一種近似于 線性的NTC效應(yīng)；但由于Fe及其氧化物熔點(diǎn)都較高，直接分散在有機(jī)載體中在空氣氣氛 850°C燒結(jié)時(shí)很難形成致密結(jié)構(gòu)，反而會導(dǎo)致大量的Fe被氧化，從而電阻率大大升高，因此 我們需要制備一種較低溫度下軟化，且熱膨脹系數(shù)很小的玻璃粉，玻璃粉起到促進(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，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(shí)熱膨脹系數(shù)較小避免了溫度升高時(shí)體積膨脹導(dǎo)致的電阻正溫度 系數(shù)（PTC)效應(yīng)。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較大的線性NTC漿料。
[0007] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果為：厚膜工藝平臺有著許多傳統(tǒng)陶瓷制備工藝 平臺所不具備的優(yōu)勢，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，可帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益。

【具體實(shí)施方式】
[0008] 本發(fā)明涉及一種具有電阻負(fù)溫度系數(shù)效應(yīng)鐵漿的制備方法，該漿料包括 兩種固體材料和一種有機(jī)載體，具體實(shí)施時(shí)按以下步驟：①按配方將四類氧化物 Pb304 :Si02 :ZnO:B203按質(zhì)量比48?55 : 10 : 20 : 15?22配料，初始混合均 勻后，加去離子水，用瑪瑙罐球磨進(jìn)行充分磨料及混合（料、球磨介質(zhì)與球的質(zhì)量比為，物 料：去離子水：瑪瑙球=1 : 1 : 3)，球磨轉(zhuǎn)速為451rpm，得到的球磨物料在100°C烘干 后，用剛玉坩堝盛放，在馬弗爐中升溫至l〇〇〇°C并保溫30min，得到的反應(yīng)物經(jīng)在去離子水 中迅速淬火、粉碎、球磨（387rpm瑪瑙球磨2h)后得到玻璃粉備用，該玻璃粉的粒度約1? 5ym;②將一種超細(xì)鐵粉（粒度最好小于10ym)與上一步驟中所制備的玻璃粉按質(zhì)量比 1 : 0. 15?0. 45配料，混合均勻后加入一定量的有機(jī)載體用三輥研磨機(jī)軋漿得到鐵漿；③ 應(yīng)用該鐵漿時(shí)，可通過絲網(wǎng)印刷等厚膜工藝平臺，120°C烘干后，在空氣爐中燒結(jié)，通常采用 鏈條爐燒結(jié)，燒結(jié)總時(shí)間約50min，燒結(jié)最高溫度550?650°C。
[0009] 實(shí)施例1 :制備TCR值約-7000ppm/°c的鐵楽，所用物料的質(zhì)量比如下表（總質(zhì)量 為100份），其中玻璃粉是按上述步驟①所制備的，屬于一類硼硅酸鉛玻璃粉，有機(jī)載體是 預(yù)先調(diào)配，各項(xiàng)參數(shù)符合厚膜工藝要求：
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種具有電阻負(fù)溫度系數(shù)（NTC)鐵漿的制備方法，其特征在于，包括以下的步驟： 步驟1，制備鉛酸鋇材料體系，按配方將四類氧化物Pb304 : Si02 : ZnO : B203按質(zhì)量 比48?55 : 10 : 20 : 15?22配料，初始混合均勻后，加去離子水，用瑪瑙罐球磨進(jìn)行 充分磨料及混合（料、球磨介質(zhì)與球的質(zhì)量比為，物料：去離子水：瑪瑙球=1 : 1 : 3)， 球磨轉(zhuǎn)速為451rpm，得到的球磨物料在100°C烘干后，用剛玉坩堝盛放，在馬弗爐中升溫至 1000°C并保溫30min，得到的反應(yīng)物經(jīng)在去離子水中迅速淬火、粉碎、球磨（387rpm瑪瑙球 磨2h)后得到粒度約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(xì)鐵粉（粒度最好小于10 y m)與上一步驟中所制 備的玻璃粉按質(zhì)量比1 : 〇. 15?0. 45配料，混合均勻后加入一定量的有機(jī)載體用三棍研 磨機(jī)軋漿得到鐵漿。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電阻負(fù)溫度系數(shù)鐵漿的制備方法，其特征在于：所述的 NTC漿料的主體功能材料為超細(xì)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、二氧化硅、氧化鋅及三氧化二硼幾種氧化物混合后 球磨、烘干、燒結(jié)、淬火、粉碎、球磨，得到玻璃粉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電阻負(fù)溫度系數(shù)鐵漿的制備方法，其特征在于：執(zhí)行步 驟1后，將步驟1得到的玻璃粉和超細(xì)鐵粉按質(zhì)量比〇. 25?0. 5 : 1混合均勻，然后加入 玻璃粉和超細(xì)鐵粉總質(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所述的具有電阻負(fù)溫度系數(shù)鐵漿的制備方法，其特征在于：步驟2 中所用的超細(xì)鐵粉粒度較小，可能小于10 U m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的具有電阻負(fù)溫度系數(shù)鐵漿的制備方法，其特征在于： 應(yīng)用該鐵漿時(shí)，可通過絲網(wǎng)印刷等厚膜工藝平臺，120°C烘干后，在空氣爐中燒結(jié)，通常采用 鏈條爐燒結(jié)，燒結(jié)總時(shí)間約50min，燒結(jié)最高溫度550?650°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的具有電阻負(fù)溫度系數(shù)鐵漿的制備方法，其特征在于： 該鐵漿具有線性NTC效應(yīng)，電阻溫度系數(shù)（TCR)較高，TCR可達(dá)-5000?-10000ppm/°C，同 時(shí)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(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】龐錦標(biāo), 吳丹菁, 韓玉成 申請人:中國振華集團(tuán)云科電子有限公司