一种厚膜电阻浆料用导电相材料

摘要

本发明公开了一种厚膜电阻浆料用导电相材料，包含钌酸铅；所述钌酸铅包含钌酸铅A、钌酸铅B和钌酸铅C中的至少两种；所述钌酸铅A的平均比表面积为3～10m2/g，平均粒径为30～100nm；所述钌酸铅B的平均比表面积为8～26m2/g，平均粒径为10～60nm；所述钌酸铅C的平均比表面积为30～80m2/g，平均粒径为3～40nm。本发明还公开了一种厚膜电阻浆料。本发明所述厚膜电阻浆料用导电相材料通过采用不同比表面积和不同粒径的钌酸铅混合来调节电阻/TCR，改善静电放电性能、减小温敏性和尺寸效应，特别适用于中高阻值的电阻。

权利要求

1.一种厚膜电阻浆料用导电相材料，其特征在于，包含钌酸铅；所述钌酸铅包含钌酸铅A、钌酸铅B和钌酸铅C中的至少两种；所述钌酸铅A的平均比表面积为3～10m2/g，平均粒径为30～100nm；所述钌酸铅B的平均比表面积为8～26m2/g，平均粒径为10～60nm；所述钌酸铅C的平均比表面积为30～80m2/g，平均粒径为3～40nm；

所述钌酸铅包含钌酸铅A和钌酸铅B的混合物；所述钌酸铅A和钌酸铅B的重量之比为：钌酸铅A：钌酸铅B＝1:0.05～10；

所述钌酸铅包含钌酸铅A和钌酸铅C的混合物；所述钌酸铅A和钌酸铅C的重量之比为：钌酸铅A：钌酸铅C＝1:0.01～5；

所述钌酸铅包含钌酸铅B和钌酸铅C的混合物；所述钌酸铅B和钌酸铅C的重量之比为：钌酸铅B：钌酸铅C＝1:0.01～10；

所述钌酸铅包含钌酸铅A、钌酸铅B和钌酸铅C的混合物；所述钌酸铅A、钌酸铅B和钌酸铅C的重量之比为：钌酸铅A：钌酸铅B：钌酸铅C＝0.1～10：1：0.05～10。

2.如权利要求1所述厚膜电阻浆料用导电相材料，其特征在于，所述钌酸铅的制备方法为：按摩尔比为1:1称取RuO2和PbO，将RuO2、PbO、乙醇与锆球混合，球磨12～24h，在85～95℃条件下烘干，研磨、过筛，在750～900℃条件下煅烧，得钌酸铅。

3.如权利要求2所述厚膜电阻浆料用导电相材料，其特征在于，所述RuO2和PbO、乙醇、锆球的重量之比为：RuO2和PbO：乙醇：锆球＝1：5：20。

4.一种含有权利要求1～3中任一项所述厚膜电阻浆料用导电相材料的厚膜电阻浆料。

5.如权利要求4所述厚膜电阻浆料，其特征在于，所述厚膜电阻浆料导电相材料在厚膜电阻浆料中的重量百分含量为5～70％。

说明书

一种厚膜电阻浆料用导电相材料

技术领域

[0001] 本发明涉及一种厚膜电阻浆料，具体涉及一种厚膜电阻浆料用导电相材料。

背景技术

[0002] 厚膜电阻浆料主要由导电相、玻璃和有机相构成，其中导电相是决定电阻浆料电阻性能重要部分，其主要功能是传导电流，其对制备的电阻的电性能参数、稳定性有直接影响。

[0003] 不同比表面积、不同平均晶粒度的混合二氧化钌(RuO2)可以对阻值/TCR进行调控。但是采用混合二氧化钌对阻值/TCR进行的调控只适用于阻值较低(100Ω～1kΩ)范围的浆料，对于阻值较高(≥1kΩ)阻值段的电阻浆料难以达到阻值/TCR可控的目的。这是因为对于中高阻值浆料(≥1kΩ)，其导电相的主要成分是以钌酸铅为主，而二氧化钌的含量较少(或不含)，故混合RuO2难以用于调控阻值/TCR的目的。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种厚膜电阻浆料用导电相材料。

[0005] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种厚膜电阻浆料用导电相材料，包含钌酸铅；所述钌酸铅包含钌酸铅A、钌酸铅B和钌酸铅C中的至少两种；所述钌酸铅A的平均比表面积为3～10m2/g，平均粒径为30～100nm；所述钌酸铅B的平均比表面积为8～26m2/g，平均粒径为10～60nm；所述钌酸铅C的平均比表面积为30-80m2/g，平均粒径为3～40nm。

[0006] 在导电相质量分数相同的条件下，1)导电相比表面积越小，粒径越大，单位体积内的颗粒数量变少，在形成导电网络时导电链的数目减少，表现为阻值(R)随着导电相比表面积减小而增大；2)温度系数表现为正值的导电相含量减少，导致温度系数(TCR)减小；3)当导电相粒径越大，越有利于其分散，故而可改善浆料的静电效应，同样良好的分散也能减小温敏性、尺寸效应。同理，导电相比表面积越大，粒径越小，单位体积内的颗粒数量变多，导电链的数目增加，表现为阻值减小，温度系数表现为正值的导电相含量增多，导致TCR增加；但粒径越小越不利于分散，静电等性能随之恶化。

[0007] 单一比表的钌酸铅虽然可以有效的调节阻值，但其他性能难以合格或最优，因此，本发明通过使用混合不同物理特性的钌酸铅实现调节R/TCR，改善静电、减小温敏性、尺寸效应的目的。

[0008] 优选地，所述钌酸铅包含钌酸铅A和钌酸铅B的混合物；所述钌酸铅A和钌酸铅B的重量之比为：钌酸铅A：钌酸铅B＝1:0.05～10。

[0009] 厚膜电阻浆料的导电相材料采用含有上述配比的钌酸铅制备而成的厚膜电阻的阻值范围为1kΩ～1GΩ；温敏性可达到±20％，尺寸效应引起的阻值变化可控制在±15％，尺寸效应引起的TCR变化可控制在±10ppm以内。

[0010] 优选地，所述钌酸铅包含钌酸铅A和钌酸铅C的混合物；所述钌酸铅A和钌酸铅C的重量之比为：钌酸铅A：钌酸铅C＝1:0.01～5。

[0011] 厚膜电阻浆料的导电相材料采用含有上述配比的钌酸铅制备而成的厚膜电阻的阻值范围为100Ω～100MΩ；温敏性可达到±20％，尺寸效应引起的阻值变化可控制在±15％，尺寸效应引起的TCR变化可控制在±10ppm以内。

[0012] 优选地，所述钌酸铅包含钌酸铅B和钌酸铅C的混合物；所述钌酸铅B和钌酸铅C的重量之比为：钌酸铅B：钌酸铅C＝1:0.01～10。

[0013] 厚膜电阻浆料的导电相材料采用含有上述配比的钌酸铅制备而成的厚膜电阻的阻值范围为100Ω～10MΩ；温敏性可达到±20％，尺寸效应引起的阻值变化可控制在±10％，尺寸效应引起的TCR变化可控制在±10ppm以内。

[0014] 优选地，所述钌酸铅包含钌酸铅A、钌酸铅B和钌酸铅C的混合物；所述钌酸铅A、钌酸铅B和钌酸铅C的重量之比为：钌酸铅A：钌酸铅B：钌酸铅C＝0.1～10：1：0.05～10。

[0015] 厚膜电阻浆料的导电相材料采用含有上述配比的钌酸铅制备而成的厚膜电阻的阻值范围为100Ω～1GΩ；温敏性可达到±20％，尺寸效应引起的阻值变化可控制在±10％，尺寸效应引起的TCR变化可控制在±10ppm以内。

[0016] 优选地，所述钌酸铅的制备方法为：按摩尔比为1:1称取RuO2和PbO，将RuO2、PbO、乙醇与锆球混合，球磨12～24h，在85～95℃条件下烘干，研磨、过筛，在750～900℃条件下煅烧，得钌酸铅。

[0017] 钌酸铅的制备方法有多种，本发明优选采用上述固相法来合成钌酸铅。固相法合成钌酸铅能够更好地控制钌酸铅的比表面积和粒径大小。具体地，当钌酸铅材料被加热时，随着钌酸铅的烧结的进行，晶粒逐渐增长，使平均晶粒度更大而平均比表面积更小，在这种情况下，如果对加热温度和加热时间进行选择，则可以从相同的钌酸铅材料生产出具有不同晶粒度和不同比表面积的各种钌酸铅固体。因此，可以通过控制不同的煅烧温度来控制钌酸铅的比表面积，本发明中所述钌酸铅A的烧结温度为850～950℃，钌酸铅B的烧结温度为700～900℃，钌酸铅C的烧结温度为500～700℃，从而获得比表面积为5～80m2/g，粒径为0.1～2μm的的钌酸铅。

[0018] 优选地，所述RuO2和PbO、乙醇、锆球的重量之比为：RuO2和PbO：乙醇：锆球＝1：5：20。

[0019] 本发明的另一目的还在于提供一种含有上述厚膜电阻浆料用导电相材料的厚膜电阻浆料。

[0020] 优选地，所述厚膜电阻浆料导电相材料在厚膜电阻浆料中的重量百分含量为5～70％。

[0021] 本发明的有益效果在于：本发明提供了一种厚膜电阻浆料用导电相材料，本发明所述厚膜电阻浆料用导电相材料通过采用不同比表面积和不同粒径的钌酸铅混合来调节R/TCR，改善静电放电性能、减小温敏性和尺寸效应。

具体实施方式

[0022] 为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

[0023] 实施例1

[0024] 本发明所述厚膜电阻浆料用导电相材料的一种实施例，所述厚膜电阻浆料的导电相材料包含以下重量百分含量的组分：钌酸铅95％和二氧化钌5％；

[0025] 其中，钌酸铅为钌酸铅A和钌酸铅B的混合物；钌酸铅A的平均比表面积为10m2/g，平均粒径为30nm；所述钌酸铅B的平均比表面积为25m2/g，平均粒径为10nm；钌酸铅A和钌酸铅B的重量之比为：钌酸铅A：钌酸铅B＝1:2；二氧化钌的平均比表面积为58m2/g。

[0026] 一种含有本实施例所述厚膜电阻浆料用导电相材料的厚膜电阻浆料，包含以下重量百分含量的组分：导电相25％、玻璃组合物35％和有机相40％；

[0027] 所述玻璃组合物包含玻璃A、玻璃B、玻璃C和玻璃D；在所述玻璃组合物中，所述玻璃A的重量百分含量为20％，所述玻璃B的重量百分含量为45％，所述玻璃C的重量百分含量为25％，所述玻璃D的重量百分含量为10％，所述玻璃A包含以下重量百分含量的组分：PbO 40％、SiO2 36％、CaO 10％、Al2O3 10％、B2O3 1％和ZnO 3％；

[0028] 所述玻璃B包含以下重量百分含量的组分：SiO2 40％、BaO 15％、SrO 5％、Na2O 5％、K2O 5％、Al2O3 13％、B2O3 12％和ZnO 5％；

[0029] 所述玻璃C包含以下重量百分含量的组分：PbO 50％、SiO230％、Al2O31％、B2O3 9％和ZnO 10％；

[0030] 所述玻璃D包含以下重量百分含量的组分：PbO 80％、SiO2 10％、Al2O3 9％和B2O3 1％。

[0031] 所述有机相包括树脂和溶剂，树脂为甲基纤维素；溶剂为邻苯二甲酸二辛酯。

[0032] 实施例2

[0033] 本发明所述厚膜电阻浆料用导电相材料的一种实施例，所述厚膜电阻浆料的导电相材料包含以下重量百分含量的组分：钌酸铅95％和二氧化钌5％；

[0034] 其中，钌酸铅为钌酸铅A和钌酸铅B的混合物；钌酸铅A的平均比表面积为3m2/g，平均粒径为95nm；所述钌酸铅B的平均比表面积为8m2/g，平均粒径为53nm；钌酸铅A和钌酸铅B的重量之比为：钌酸铅A：钌酸铅B＝1:10；二氧化钌的平均比表面积为58m2/g。一种含有本实施例所述厚膜电阻浆料用导电相材料的厚膜电阻浆料，所述厚膜电阻浆料的导电相的含量、玻璃的种类和含量、有机相的种类和含量与实施例1相同。

[0035] 实施例3

[0036] 本发明所述厚膜电阻浆料用导电相材料的一种实施例，所述厚膜电阻浆料的导电相材料包含以下重量百分含量的组分：钌酸铅95％和二氧化钌5％；

[0037] 其中，钌酸铅为钌酸铅A和钌酸铅C的混合物；钌酸铅A的平均比表面积为5m2/g，平均粒径为68nm；所述钌酸铅C的平均比表面积为76m2/g，平均粒径为4nm；钌酸铅A和钌酸铅C的重量之比为：钌酸铅A：钌酸铅C＝1:3；二氧化钌的平均比表面积为58m2/g。

[0038] 一种含有本实施例所述厚膜电阻浆料用导电相材料的厚膜电阻浆料，所述厚膜电阻浆料的导电相的含量、玻璃的种类和含量、有机相的种类和含量与实施例1相同。

[0039] 实施例4

[0040] 本发明所述厚膜电阻浆料用导电相材料的一种实施例，所述厚膜电阻浆料的导电相材料包含以下重量百分含量的组分：钌酸铅95％和二氧化钌5％；

[0041] 其中，钌酸铅为钌酸铅A和钌酸铅C的混合物；钌酸铅A的平均比表面积为7m2/g，平均粒径为88nm；所述钌酸铅C的平均比表面积为40m2/g，平均粒径为35nm；钌酸铅A和钌酸铅C的重量之比为：钌酸铅A：钌酸铅C＝1:0.02；二氧化钌的平均比表面积为58m2/g。

[0042] 一种含有本实施例所述厚膜电阻浆料用导电相材料的厚膜电阻浆料，所述厚膜电阻浆料的导电相的含量、玻璃的种类和含量、有机相的种类和含量与实施例1相同。

[0043] 实施例5

[0044] 本发明所述厚膜电阻浆料用导电相材料的一种实施例，所述厚膜电阻浆料的导电相材料包含以下重量百分含量的组分：钌酸铅95％和二氧化钌5％；

[0045] 其中，钌酸铅为钌酸铅B和钌酸铅C的混合物；钌酸铅B的平均比表面积为20m2/g，2
平均粒径为34nm；所述钌酸铅C的平均比表面积为62m/g，平均粒径为9nm；钌酸铅B和钌酸铅C的重量之比为：钌酸铅B：钌酸铅C＝1:8；二氧化钌的平均比表面积为58m2/g。

[0046] 一种含有本实施例所述厚膜电阻浆料用导电相材料的厚膜电阻浆料，所述厚膜电阻浆料的导电相的含量、玻璃的种类和含量、有机相的种类和含量与实施例1相同。

[0047] 实施例6

[0048] 本发明所述厚膜电阻浆料用导电相材料的一种实施例，所述厚膜电阻浆料的导电相材料包含以下重量百分含量的组分：钌酸铅95％和二氧化钌5％；

[0049] 其中，钌酸铅为钌酸铅B和钌酸铅C的混合物；钌酸铅B的平均比表面积为15m2/g，2
平均粒径为78nm；所述钌酸铅C的平均比表面积为55m /g，平均粒径为26nm；钌酸铅B和钌酸铅C的重量之比为：钌酸铅B：钌酸铅C＝1:1；二氧化钌的平均比表面积为58m2/g。

[0050] 一种含有本实施例所述厚膜电阻浆料用导电相材料的厚膜电阻浆料，所述厚膜电阻浆料的导电相的含量、玻璃的种类和含量、有机相的种类和含量与实施例1相同。

[0051] 实施例7

[0052] 本发明所述厚膜电阻浆料用导电相材料的一种实施例，所述厚膜电阻浆料的导电相材料包含以下重量百分含量的组分：钌酸铅95％和二氧化钌5％；

[0053] 其中，钌酸铅为钌酸铅A、钌酸铅B和钌酸铅C的混合物；钌酸铅A的平均比表面积为8m2/g，平均粒径为73nm；钌酸铅B的平均比表面积为23m2/g，平均粒径为43nm；所述钌酸铅C的平均比表面积为71m2/g，平均粒径为6nm；钌酸铅A、钌酸铅B和钌酸铅C的重量之比为：钌酸铅A：钌酸铅B：钌酸铅C＝8:1:0.2；二氧化钌的平均比表面积为58m2/g。。

[0054] 一种含有本实施例所述厚膜电阻浆料用导电相材料的厚膜电阻浆料，所述厚膜电阻浆料的导电相的含量、玻璃的种类和含量、有机相的种类和含量与实施例1相同。

[0055] 实施例8

[0056] 本发明所述厚膜电阻浆料用导电相材料的一种实施例，所述厚膜电阻浆料的导电相材料包含以下重量百分含量的组分：钌酸铅95％和二氧化钌5％；

[0057] 其中，钌酸铅为钌酸铅A、钌酸铅B和钌酸铅C的混合物；钌酸铅A的平均比表面积为2 2
5m/g，平均粒径为85nm；钌酸铅B的平均比表面积为14m/g，平均粒径为48nm；所述钌酸铅C的平均比表面积为32m2/g，平均粒径为38nm；钌酸铅A、钌酸铅B和钌酸铅C的重量之比为：钌酸铅A：钌酸铅B：钌酸铅C＝0.1:1:2；二氧化钌的平均比表面积为58m2/g。

[0058] 一种含有本实施例所述厚膜电阻浆料用导电相材料的厚膜电阻浆料，所述厚膜电阻浆料的导电相的含量、玻璃的种类和含量、有机相的种类和含量与实施例1相同。

[0059] 对比例1

[0060] 本发明所述厚膜电阻浆料用导电相材料的一种对比例，本对比例所述厚膜电阻浆料的导电相材料与实施例1的不同之处仅在于钌酸铅种类的不同；本对比例所述钌酸铅仅钌酸铅A。

[0061] 一种含有本对比例所述厚膜电阻浆料用导电相材料的厚膜电阻浆料，所述厚膜电阻浆料的导电相的含量、玻璃的种类和含量、有机相的种类和含量与实施例1相同。

[0062] 对比例2

[0063] 本发明所述厚膜电阻浆料用导电相材料的一种对比例，本对比例所述厚膜电阻浆料的导电相材料与实施例1的不同之处仅在于钌酸铅种类的不同；本对比例所述钌酸铅仅钌酸铅B。

[0064] 一种含有本对比例所述厚膜电阻浆料用导电相材料的厚膜电阻浆料，所述厚膜电阻浆料的导电相的含量、玻璃的种类和含量、有机相的种类和含量与实施例1相同。

[0065] 对比例3

[0066] 本发明所述厚膜电阻浆料用导电相材料的一种对比例，本对比例所述厚膜电阻浆料的导电相材料与实施例3的不同之处仅在于钌酸铅种类的不同；本对比例所述钌酸铅仅钌酸铅C。

[0067] 一种含有本对比例所述厚膜电阻浆料用导电相材料的厚膜电阻浆料，所述厚膜电阻浆料的导电相的含量、玻璃的种类和含量、有机相的种类和含量与实施例1相同。

[0068] 实施例9

[0069] 将实施例1～8和对比例1～3所述厚膜电阻浆料制备成电阻，并分别测试每个实施例中三十个电阻的在0.8*0.8cm2和0.5*0.5cm2下，印刷后的干膜厚度为9～11μm的平均电阻值、在-55℃的平均冷电阻温度系数值(CTCR)、在155℃的平均热电阻温度系数值(HTCR)、平均静电放电性能(ESD)、温敏性(测试烧结温度分别为830℃、850℃、870℃条件下的电阻变化)，其中，ESD的测试条件为：对电阻在±5kV条件下放电，分别为5kV放电3次，然后-5kV放电3次，每次的间隔时间是1s，记录测试前和测试后的电阻值。实施例1～8和对比例1～3所述厚膜电阻浆料制成的电阻的测试结果分别见表1和表2。

[0070] 表1实施例1～8所述厚膜电阻浆料制备而成的电阻的性能测试结果

[0071]

[0072]

[0073] 表2对比例1～3所述厚膜电阻浆料制备而成的电阻的性能测试结果

[0074]

[0075]

[0076] 从表1和表2的对比可以看出，与对比例1～3相比，实施例1～8所述厚膜电阻浆料制备而成的电阻TCR和温敏性较为稳定，ESD较小，说明可以通过使用本发明所述混合钌酸铅制备在1kΩ～20MΩ范围内的不同阻值大小的电阻浆料，以满足不同需求，所制备的电阻浆料制成的电阻的温敏性基本保持±20％以内，静电放电在±3以内，且不同规格之间的尺寸效应小。说明本发明所述厚膜电阻浆料用导电材料能有效改善厚膜电阻浆料的静电放电性能、减小温敏性和尺寸效应。

[0077] 最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。