專利名稱：具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料合成工藝和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一種具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料及其在壓敏元件 制作中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前用于電子線路過電壓保護的元器件主要有以下三類陶瓷壓敏電阻，硅 基半導(dǎo)體瞬態(tài)過電壓保護元件和高分子ESD保護元件陶瓷壓敏電阻通過對陶 瓷摻雜，在高溫下燒結(jié)半導(dǎo)化，兩端焙燒電極制成，它的主要缺點是產(chǎn)品制成能 耗高，壽命短，耐沖擊次數(shù)少，壓敏特性較差；硅基半導(dǎo)體瞬態(tài)過電壓保護元件 采用半導(dǎo)體工藝制成，它的主要特點是產(chǎn)品投資大，制作成本高，對環(huán)境污染大， 產(chǎn)品附加電容高；高分子ESD保護元件采用高分子材料和導(dǎo)電顆粒形成一種帶 壓敏特性的材料制成，該材料的壓敏特性不好，重復(fù)性很差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材 料，可用于制備高性能、高精度的壓敏元件。
為達到上述目的，采用的技術(shù)方案是采用金屬納米材料和半導(dǎo)體陶瓷納米 材料與高分子基體材料均勻共混，制成勻質(zhì)的高分子納米復(fù)合材料，各組分的重
量百分數(shù)°/。為
金屬納米材料 20% 40% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料 10% 30% 高分子基體材料 40% 70% 再加入少量的固化劑，攪拌5小時以上，待其粘度逐漸變大以后停止攪拌， 放入容器待用。
所述的金屬納米材料可以是鎳，銅，鐵，鋁，金，銀等材料中的任意一種或 二種的混合物。
所述的半導(dǎo)體陶瓷納米材料可以是氧化鋅，碳化硅，二氧化鈦中的任意一種 或二種的混合物。所述的高分子基體材料可以是環(huán)氧樹脂，有機硅樹脂，丙烯酸樹脂中的任意 一種。
所述的金屬納米材料和所述的半導(dǎo)體陶瓷納米材料的粒徑為10nm至 500nm。
所述固化劑為T31，用量約為勻質(zhì)的高分子納米復(fù)合材料總重量的5%。 本發(fā)明的積極效果是在高分子ESD保護元件的基礎(chǔ)上，將金屬納米材料 和納米半導(dǎo)化的陶瓷粉充分與高分子材料形成均一的勻質(zhì)相，利用納米材料的表
面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，形成宏觀的壓敏效應(yīng)。將上述高分子納米復(fù)合材料結(jié)合 線路板和半導(dǎo)體技術(shù)，可以非常高效的生產(chǎn)各種壓敏器件，產(chǎn)品性能高度可靠， 并且生產(chǎn)成本僅為傳統(tǒng)方法的幾分之一。


下面結(jié)合附圖與具體實施方法對本發(fā)明作進一步詳細的描述。 圖1是高分子納米復(fù)合材料工作原理示意圖。
圖中，1、 1' 一電極；2 —金屬納米材料；3 —高分子基體材料；4一半導(dǎo)體
陶瓷納米材料。
具體實施方式
實施例1
采用金屬納米材料和半導(dǎo)體陶瓷納米材料與高分子基體材料均勻共混，制成 勻質(zhì)的高分子納米復(fù)合材料，各組分的重量百分數(shù)％為
金屬納米材料鎳(粒徑為150nm) 23% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料氧化鋅(粒徑為120nm) 12% 高分子基體材料環(huán)氧樹脂 65% 上述制作復(fù)合材料漿料中加入約為總重量的5%的固化劑T31，攪拌5小時 以上，待其粘度逐漸變大以后停止攪拌，放入容器待用，用于制作高分子納米復(fù) 合材料壓敏元件。用中國專利申請?zhí)?00810032677.8公開的方法將其印刷在蝕 刻好圖形的PCB板上，加熱使其固化。將印刷好的線路板再壓上一層蝕刻好圖 形的PCB板，復(fù)合以后在整張板上制作圖形，通過打孔將PCB的內(nèi)層圖形的電 極引到外面的電極，印刷好阻焊油墨，就形成了整張的元件。再利用高精度劃片 機將大的圖形分別切割成單個的元件，就制成了高分子納米復(fù)合材料壓敏元件。圖1是高分子納米復(fù)合材料工作原理示意圖，由圖可見在兩個電極l和 1'之間填充高分子納米復(fù)合材料，當電壓V加在兩端電極1和1'上時，復(fù)合
材料中的n個金屬納米材料2，半導(dǎo)體陶瓷納米材料4以及高分子基體填充材料 3分別承擔(dān)著一定的電壓(V/n)。隨著電壓V的逐步升高，半導(dǎo)體陶瓷納米材 料4首先被擊穿，當材料中有一個納米顆粒被電壓擊穿的同時，加在其他納米顆 粒上的電壓升高至V/(n-l)，這時又有第二個納米顆粒被擊穿，加在其他納米顆 粒上的電壓又升高至V/ (n-2)。這樣，在極短的時間內(nèi)(<lns)，伴隨著金屬納 米材料的表面效應(yīng)，電子流順著納米顆粒的表面快速流動，整個材料被電壓迅速 擊穿。
用本實施例制作納米高分子復(fù)合漿料，用中國專利申請?zhí)?00810032677.8 公開的方法制成的高分子納米復(fù)合材料壓敏元件，電極間距離為0.1mm，壓敏擊 穿電壓Vbrl200V，壓敏箝位電壓Vcl50V。
實施例2
按實施例1相同的方法操作，各組分及其重量百分數(shù)％改為 金屬納米材料鎳+銅(粒徑均為120nm) 25% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料氧化鋅+碳化硅(粒徑為100nm) 20% 高分子基體材料環(huán)氧樹脂 55% 制作的納米高分子復(fù)合漿料用于制作高分子納米復(fù)合材料壓敏元件，電極間 距離為0.1mm，壓敏擊穿電壓Vbr200V，壓敏箝位電壓Vc45V。 實施例3
按實施例1相同的方法操作，各組分及其重量百分數(shù)％改為 金屬納米材料鎳(粒徑為120 nm) 35% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料氧化鋅(粒徑為100nm) 20% 高分子基體材料有機硅樹脂 45% 制作的納米高分子復(fù)合漿料用于制作高分子納米復(fù)合材料壓敏元件，電極間 距離為0.05mm，壓敏擊穿電壓Vbr 300V，壓敏箝位電壓Vc80V。 實施例4
按實施例1相同的方法操作，各組分及其重量百分數(shù)％改為 金屬納米材料鎳+銅(粒徑均為120nm) 25%半導(dǎo)體陶瓷納米材料氧化鋅+碳化硅(粒徑為lOOnm) 20% 高分子基體材料丙烯酸樹脂 55% 制作的納米高分子復(fù)合漿料用于制作高分子納米復(fù)合材料壓敏元件，電極間 距離為0.05mm，壓敏擊穿電壓Vbr 380V，壓敏箝位電壓Vc75V。 實施例5
按實施例l相同的方法操作，各組分及其重量百分數(shù)％改為 金屬納米材料鋁(粒徑為150 nm) 25% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料氧化鋅(粒徑為120nm) 25% 高分子基體材料環(huán)氧樹脂 50% 制作的納米高分子復(fù)合漿料用于制作高分子納米復(fù)合材料壓敏元件，電極間 距離為O.lmm，壓敏擊穿電壓Vbrl200V，壓敏箝位電壓Vc 200V。 實施例6
按實施例1相同的方法操作，各組分及其重量百分數(shù)％改為 金屬納米材料金(粒徑為150 nm) 25% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料氧化鋅(粒徑為120nm) 25% 高分子基體材料環(huán)氧樹脂 50% 制作的納米高分子復(fù)合漿料用于制作高分子納米復(fù)合材料壓敏元件，電極間 距離為O.lmm，壓敏擊穿電壓Vbr 150V,壓敏箝位電壓Vc40V。
由以上實施例可見，可通過納米高分子復(fù)合漿料各組分及其重量百分數(shù)％的 調(diào)節(jié)，電極間距離的改變，制成不同特性的壓敏元件。
權(quán)利要求
1. 具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料的合成工藝，其特征是采用金屬納米材料和半導(dǎo)體陶瓷納米材料與高分子基體材料均勻共混，制成勻質(zhì)的高分子納米復(fù)合材料，各組分的重量百分數(shù)％為金屬納米材料 20% 40% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料 10% 30% 高分子基體材料 40% 70%
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料的合成工藝，其特征是所述金屬納米材料可以是鎳，銅，鐵，鋁，金，銀等材料中的任意一 種或二種的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料的合成工藝，其特 征是所述所述的半導(dǎo)體陶瓷納米材料可以是氧化鋅，碳化硅，二氧化鈦中 的任意一種或二種的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料的合成工藝，其特征是所述高分子基體材料可以是環(huán)氧樹脂，有機硅樹脂，丙烯酸樹脂中的任意一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料的合成工藝，其特征是所述金屬納米材料和所述半導(dǎo)體陶瓷納米材料的粒徑為10nm至 500謡。
6. 權(quán)利要求1所述合成工藝合成的具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料，用于制作對電壓敏感的壓敏元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可用于制備高性能、高精度的壓敏元件、具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料合成工藝。將重量百分數(shù)％為20％～40％金屬納米材料、10％～30％半導(dǎo)體陶瓷納米材料與40％～70％高分子基體材料均勻共混，制成勻質(zhì)的高分子納米復(fù)合材料。所述金屬納米材料和半導(dǎo)體陶瓷納米材料的粒徑為10nm至500nm。本發(fā)明的積極效果是將金屬納米粉和半導(dǎo)化的陶瓷納米粉充分與高分子材料形成均一的勻質(zhì)相，利用納米材料的表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，形成宏觀的壓敏效應(yīng)。將上述高分子納米復(fù)合材料結(jié)合線路板和半導(dǎo)體技術(shù)，可以非常高效的生產(chǎn)各種壓敏器件，產(chǎn)品性能高度可靠，并且生產(chǎn)成本僅為傳統(tǒng)方法的幾分之一。
文檔編號C08L83/00GK101311217SQ200810036709
公開日2008年11月26日 申請日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
發(fā)明者建 張 申請人:上海思麥電子有限公司