一种无铅厚膜电阻浆料的制作方法

1.本发明属于电阻浆料技术领域，具体涉及一种无铅厚膜电阻浆料。


背景技术：

2.电阻器作为电路中重要的功能性元器件，起到分流分压的重要作用，是整个电路正常运行的关键。电阻器由电阻浆料烧制而成，电阻浆料通常由导电相、玻璃相和有机载体构成，传统的电阻浆料玻璃相和导电相中含有大量的铅，通常含量在20%～60%之间，铅属于三大重金属污染物之一，是一种严重危害人体健康的重金属元素，人体中理想的含铅量为零。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种阻值和温度系数可调、包封变化率和静电放电性能满足要求的无铅厚膜电阻浆料。
4.针对上述目的，本发明提供的无铅厚膜电阻浆料的质量百分比组成为：导电相10%～20%、玻璃粉35%～50%、添加剂1%～3%、有机载体30%～50%。
5.所述导电相为钌酸钇或钌酸钇与氧化钇质量比为4～9∶1的混合物。
6.所述玻璃粉为玻璃粉a与玻璃粉b质量比为2～4∶1的混合物，其中，所述玻璃粉a由sio2、b2o3、cao、al2o3、na2o、zno、y2o3组成，所述玻璃粉b由zno、sio2、b2o3、al2o3、zno、iro2组成。
7.进一步优选所述玻璃粉a的质量百分比组成为：20%～30%sio2、25%～35%b2o3、15～25%cao、5%～15%al2o3、8%～10%na2o、2%～8%zno、0.5%～1.5%y2o3。
8.进一步优选所述玻璃粉b的质量百分比组成为：40%～50%zno、15%～25%sio2、15%～25%b2o3、5%～15%al2o3、3%～6%zno、0.3%～0.7%iro2。
9.所述玻璃粉a和玻璃粉b的制备方法为：按照玻璃粉的质量百分比组成将各原料混匀后，在1300～1600℃下熔炼至呈现透明均一状态，水冷后通过球磨，过筛使其粒径集中分布于1～2μm。
10.所述添加剂选自zrsio4、cuo、mno2、sio2、ta2o5、ni2o3、nb2o5中至少两种的混合物。
11.所述有机载体的质量百分比组成为：树脂5%～30%、溶剂70%～95%，其中，所述树脂选自聚甲基丙烯酸树脂、环氧热固树脂、月桂酸、聚乙烯蜡、聚阴离子纤维素中任意一种或多种的混合物，所述溶剂选自松油醇、碳酸乙烯酯、卵磷脂、混合二元酸酯中任意一种或多种的混合物。
12.本发明电阻浆料的制备方法为：将导电相、玻璃粉、添加剂和有机载体用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润，然后用三辊机辊轧至细度≦5μm，得到电阻浆料。
13.本发明的有益效果如下：本发明采用钌酸钇或钌酸钇与氧化钇的混合物作为导电相，并开发出与之匹配的玻璃粉，制备成电阻浆料阻值和温度系数可调、包封变化率和静电放电性能可满足要求的
厚膜电阻浆料，其突出的优点是不含铅，不会造成环境污染。
附图说明
14.图1是本发明电阻浆料性能测试图形。
具体实施方式
15.下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
16.下面实施例中1号玻璃粉为玻璃粉a与玻璃粉b质量比为3:1的混合物，玻璃粉a是将质量百分比组成为：25%sio2、30%b2o3、20%cao、10%al2o3、9%na2o、5%zno、1%y2o3的原料混匀后，在1500℃下熔炼1h，水冷后通过球磨，过筛使其粒径集中分布于1～2μm；玻璃粉b是将质量百分比组成为：45%zno、20%sio2、20%b2o3、10%al2o3、4.5%zno、0.5%iro2的原料混匀后，在1500℃下熔炼1h，水冷后通过球磨，过筛使其粒径集中分布于1～2μm。2号玻璃粉为电阻浆料常规铅玻璃粉，其为玻璃粉c与玻璃粉d质量比为3:1的混合物，玻璃粉c是将质量百分比组成为：35%pbo、30%sio2、20%cao、5%al2o3、7%b2o3、0.5%na2o、2.5%zno的原料混匀后，在1350℃下熔炼1h，水冷后通过球磨，过筛使其粒径集中分布于1～2μm；玻璃粉d是将质量百分比组成为：50%pbo、30%sio2、16%cao、4%al2o3的原料混匀后，在1500℃下熔炼1h，水冷后通过球磨，过筛使其粒径集中分布于1～2μm。
17.下面实施例中添加剂为cuo和zrsio4质量比为1:4的混合物。
18.下列实施例中有机载体的制备方法为：将83g松油醇、15g聚阴离子纤维素和2g卵磷脂混合，水浴加热至65～75℃，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，得到混合物；将35g混合物、60g松油醇、4g环氧热固树脂、0.5g聚乙烯蜡和0.5g月桂酸混合均匀，得到有机载体。所述有机载体中溶剂的质量百分比为89.05%，树脂的质量百分比为10.95%。
19.实施例1取粒径小于1μm的钌酸钇10g、1号玻璃粉40g、添加剂2.5g、有机载体47.5g，用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润，然后采用三辊机辊轧，使细度≦5μm，得到电阻浆料。
20.实施例2取粒径小于1μm的钌酸钇12.5g、1号玻璃粉40g、添加剂2.5g、有机载体45g，用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润，然后采用三辊机辊轧，使细度≦5μm，得到电阻浆料。
21.实施例3取粒径小于1μm的钌酸钇15g、1号玻璃粉40g、添加剂2.5g、有机载体42.5g，用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润，然后采用三辊机辊轧，使细度≦5μm，得到电阻浆料。
22.实施例4取粒径小于1μm的钌酸钇17.5g、1号玻璃粉40g、添加剂2.5g、有机载体40g，用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润，然后采用三辊机辊轧，使细度≦5μm，得到电阻浆料。
23.实施例5取粒径小于1μm的钌酸钇20g、1号玻璃粉40g、添加剂2.5g、有机载体37.5g，用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润，然后采用三辊机辊轧，使细度≦5μm，得到电阻浆料。
24.实施例6取粒径小于1μm的钌酸钇12g、氧化钇3g、1号玻璃粉40g、添加剂2.5g、有机载体42.5g，用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润，然后采用三辊机辊轧，使细度≦5μm，得到电阻浆料。
25.实施例7取粒径小于1μm的钌酸钇13.5g、氧化钇1.5g、1号玻璃粉40g、添加剂2.5g、有机载体42.5g，用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润，然后采用三辊机辊轧，使细度≦5μm，得到电阻浆料。
26.对比例1取粒径小于1μm的钌酸钇15g、2号玻璃粉40g、添加剂2.5g、有机载体42.5g，用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润，然后采用三辊机辊轧，使细度≦5μm，得到电阻浆料。
27.对比例2取粒径小于1μm的钌酸钇12g、氧化钇3g、2号玻璃粉40g、添加剂2.5g、有机载体42.5g，用玻璃棒搅拌均匀并放置1h以上完成浸润，然后采用三辊机辊轧，使细度≦5μm，得到电阻浆料。
28.对上述实施例1～7以及对比例1～2的电阻浆料分别进行丝网印刷，流平，150℃烘干10min，采用隧道炉、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，得到片式电阻样片。对所有样片进行膜厚、阻值、静电放电（esd）、温度系数（tcr）等测试，每组测试三个样片取平均值，测试图形采用如图1所示的1mm
×
1mm的图形，具体测试方法如下：1、阻值（r）测试方法：电阻计选择合适量程，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。计算公式如下：x
(htcr)
= 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。计算公式如下：x
(ctcr)
=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（本实验参数：电压4kv、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。计算公式如下：x
(esd)
=
5、包封变化率测试方法：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。计算公式如下：x
(包封)
=测试结果如表1所示。
29.表1 电阻浆料性能测试数据
电阻浆料实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7对比例1对比例2烧结膜厚(μm)9.779.899.9310.0810.139.649.889.949.87阻值(mω)1.511.441.270.910.520.881.5715.214.6htcr(ppm/℃)-300-256-192-1108-70-122-452-409ctcr(ppm/℃)-390-344-281-203-80-149-201-774-711esd(%)-1.2-1.31-1.21-1.28-1.24-1.46-1.248.567.78包封变化率(%)1.351.421.321.411.311.361.289.2110.34
通过表1中的测试结果发现，实施例1～7采用钌酸钇或钌酸钇与氧化钇混合物作为导电相，并采用本发明开发的a、b两款玻璃粉，由其制备的电阻浆料阻值和温度系数可调、htcr与ctcr差值小，保持在100ppm以内，包封变化率和静电放电性能可满足要求，突出的优点是不含铅，不会造成环境污染。对比例1～2采用钌酸钇或钌酸钇与氧化钇混合物作为导电相，但采用常规的c、d两款玻璃粉， htcr与ctcr差值大于300ppm，esd和包封性能均大于
±
5%，表现出来的电气性能差，说明采用钌酸钇或钌酸钇与氧化钇混合物作为导电相，需配合本发明开发的a、b两款玻璃粉，才能获得性能优异的电阻浆料。
30.上述实施例中，所述电阻浆料的质量百分比组成在：导电相10%～20%、玻璃粉35%～50%、添加剂1%～3%、有机载体30%～50%范围内均可；上述实施例中，所述玻璃粉为玻璃粉a与玻璃粉b质量比为2～4∶1的混合物均可，其中，所述玻璃粉a由sio2、b2o3、cao、al2o3、na2o、zno、y2o3组成，玻璃粉a的质量百分比组成为：20%～30%sio2、25%～35%b2o3、15～25%cao、5%～15%al2o3、8%～10%na2o、2%～8%zno、0.5%～1.5%y2o3；所述玻璃粉b由zno、sio2、b2o3、al2o3、zno、iro2组成，玻璃粉b的质量百分比组成为：40%～50%zno、15%～25%sio2、15%～25%b2o3、5%～15%al2o3、3%～6%zno、0.3%～0.7%iro2。玻璃粉a和玻璃粉b的制备方法为：按照玻璃粉的质量百分比组成将各原料混匀后，在1300～1600℃下熔炼至呈现透明均一状态，水冷后通过球磨，过筛使其粒径集中分布于1～2μm。
31.上述实施例中，所述添加剂选自zrsio4、cuo、mno2、sio2、ta2o5、ni2o3、nb2o5中至少两种的混合物。
32.上述实施例中，所述有机载体的质量百分比组成在：树脂5%～30%、溶剂70%～95%范围均可，其中，所述树脂选自聚甲基丙烯酸树脂、环氧热固树脂、月桂酸、聚乙烯蜡、聚阴离子纤维素中任意一种或多种的混合物，所述溶剂选自松油醇、碳酸乙烯酯、卵磷脂、混合二元酸酯中任意一种或多种的混合物。