一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料及其制备方法

一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料及其制备方法，该大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料包括功能相、无机粘接相、烧结促进剂、有机载体，功能相由纳米银粉、二氧化钌粉组成，无机粘接相由SiO2、CaO、B2O3、A12O3、Bi2O3、稀土氧化物、晶核剂组成，有机载体由有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂组成；该大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料方阻低且可调、电阻温度系数较低且可调、印刷特性及烧成特性优良，且能够与绝缘化不锈钢基板相匹配。
【专利说明】
一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及电子材料技术领域，尤其涉及一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料及其制备方法，该大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料基于不锈钢基板。
【背景技术】
[0002]在电热领域中，新型加热元件要求体积小、功率大、热惰性小、表面热负荷大、耗电低、热效率高、热启动快、功率稳定、稳定场均匀、工艺性好、本体自控温、运行安全可靠、寿命长、适用范围广，因此需要使用厚膜加热元件，目前厚膜发热电阻通常是以金、银、铂、二氧化钌等贵金属粉末或其氧化物为基体，加入作为无机粘结剂的玻璃相，并同有机载体混合形成发热电阻浆料，然后丝网漏印到陶瓷基片上，在空气气氛、300°C-120(TC温度范围内烧结制备而成。在厚膜电路技术领域，传统的基板有聚合物基板和陶瓷基板，然而二者均有其局限性，而绝缘化不锈钢基板优良的机械性能、热性能、大尺寸及可制成复杂形状等不可多得的特性，使人们特别关注其在大功率厚膜器件上应用的可能性，目前，大功率电阻(>100 W -1000W)、大功率电热元件(>100 W -1000W)等应用量大面广的元器件一般均用绕线电阻丝制作，其具有尺寸大、寿命较短、热设计困难等特点，且越来越难以满足各类电器小型化、高可靠性、长寿命等苛刻要求。厚膜电路元件制备及应用技术的日益成熟急需开发与绝缘化不锈钢基板性能相匹配的厚膜电阻浆料及厚膜导电浆料，以设计制备小尺寸、平面化、高可靠性、长寿命、低成本的大功率厚膜元件，以满足日益增长的市场需求，大功率厚膜电阻元件及电热元件的电阻轨迹和电极轨迹分别由电阻浆料和导电浆料经丝网印刷及烘干烧成获得。大功率特性要求元件电阻轨迹面积较大、阻值较低且应具有尽可能低的电阻温度系数，因此对电阻浆料的要求除了必须的电阻及电阻温度系数外，其烧成工艺性能的要求也比小功率的陶瓷基板厚膜电路元件高。由于不锈钢基板的膨胀系数远大于陶瓷基板，因此基于不锈钢基板的厚膜电阻浆料烧成后的电阻轨迹膜层应具有更大的膨胀系数以与不锈钢相匹配，同时浆料中的玻璃相亦应与基于不锈钢基板的介质浆料及导电浆料中的固相成分化学相容。

【发明内容】

[0003]本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料，该大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料方阻低且可调、电阻温度系数较低且可调、印刷特性及烧成特性优良，且能够与绝缘化不锈钢基板相匹配。
[0004]本发明的另一目的在于提供一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，该大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法能够有效地制备上述大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料，且所制备而成的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料方阻低且可调、电阻温度系数较低且可调、印刷特性及烧成特性优良，并能够与绝缘化不锈钢基板相匹配。
[0005]为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
[0006]—种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料，包括有以下重量份的物料，具体为:
功能相60%-70%
无机粘接相 10%-15%
烧结促进剂 0.5%-5%
有机载体 10%-29.5%;
功能相为由纳米银粉、二氧化钌粉所组成的复合粉，功能相中纳米银粉、二氧化钌粉两种物料的重量份依次为80%-90%、10%-20%;
无机粘接相为无铅微晶玻璃粉，无铅微晶玻璃粉由Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、稀土氧化物、晶核剂所组成的混合物，无机粘接相中S i O2、CaO、B2O3、A1203、B i 203、稀土氧化物、晶核剂七种物料的重量份依次为 20%-70%、10%-50%、1%-15%、5%-30%、10%-30%、1%_10%、1%-10%；所述晶核剂为Ti02、Zr02、Mo03、Fe203、CaF2、P205、Zn0中的一种或者至少两种所组成的混合物；
所述稀土氧化物为Ce02、Sm203、Gd203、Nd203、Dy203、Eu203中的一种或者至少两种所组成的混合物；
所述烧结促进剂为锌、锡、铝、钴、锑、锌化合物、锡化合物、铝化合物、钴化合物、锑化合物中的一种或者至少两种所组成的混合物；
有机载体为有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂所组成的混合物，有机载体中有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂五种物料的重量份依次为70%-80%、I5%-20%、I%-5%、I%-5%、I%-5%；
所述有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、I，4_丁内酯、混合二元酸酯、N-甲基吡咯烷酮中的一种或者至少两种所组成的混合物；
所述高分子增稠剂为乙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、硝基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者至少两种所组成的混合物；
所述分散剂为柠檬酸三胺、聚甲基丙烯酸胺、1，4- 二羟基磺酸胺中的一种或者至少两种所组成的混合物；
所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅中的一种；
所述触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡中的一种；
所述无铅微晶玻璃粉的粒径值为3μηι -5μηι，纳米银粉的粒径值为20 nm -30 nm，二氧化^!了粉的粒径值为Iym -2 pm ο
[0007]前述大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料的制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为:
a、制备无机粘接相:将Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、稀土氧化物、晶核剂于三维混料机中混合均匀，混合均匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1200°C_1600 °C，保温时间为3-6小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔液进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨4-6小时，即得到粒径值为3μπι-5μπι的无铅微晶玻璃粉；
b、制备功能相:将纳米银粉、二氧化钌粉混合均匀以制备银-二氧化钌复合粉；
c、制备有机载体:将有机溶剂，高分子增稠剂，分散剂，消泡剂、触变剂于800C水浴中溶解以得到有机载体，并通过调整高分子增稠剂的含量，以使有机载体的粘度控制在200mPa.s -300 mPa.s范围内；
d、电阻浆料制备:将功能相、无机粘接相、烧结促进剂、有机载体于容器中搅拌分散，而后再进行三辊乳制，以获得粘度范围为200 Pa.s±20 Pa.s的电阻浆料。
[0008]本发明的有益效果为:本发明所述的一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料，其包括有以下重量份的物料，具体为:功能相60%-70%、无机粘接相10%-15%、烧结促进剂
0.5%-5%、有机载体10%-29.5%;功能相为由纳米银粉、二氧化钌粉所组成的复合粉，功能相中纳米银粉、二氧化钌粉两种物料的重量份依次为80%-90%、5%-20%;无机粘接相为无铅微晶玻璃粉，无铅微晶玻璃粉由S i O2、CaO、B2O3、Al 203、B i 203、稀土氧化物、晶核剂所组成的混合物，无机粘接相中S12、Ca0、B203、A1203、Bi203、稀土氧化物、晶核剂七种物料的重量份依次为 20%-70%、10%-50%、1%-15%、5%-30%、10%-30%、1%_10%、1%_10%;有机载体为有机溶齐U、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂所组成的混合物，有机载体中有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂五种物料的重量份依次为70%-80%、15%-20%、1%-5%、1%_5%、1%-5%。通过上述物料配比，本发明的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料方阻低且可调、电阻温度系数较低且可调、印刷特性及烧成特性优良，且能够与绝缘化不锈钢基板相匹配。
[0009]本发明的另一有益效果为:本发明所述的一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，其包括有以下工艺步骤，具体为:a、制备无机粘接相:将S12、CaO、B2O3、Al2O3、Bi2O3、稀土氧化物、晶核剂于三维混料机中混合均匀，混合物中S12、CaO、B2O3、Al2O3、Bi2O3、稀土氧化物、晶核剂中七种物料的重量份依次为20%-70%、10%-50%、1%_15%、5%_30%、10%-30%、1%-10%、1%-10%，混合均匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1200°C-1600 °C，保温时间为3-6小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔液进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨4-6小时，即得到粒径值为3μηι-5μηι的无铅微晶玻璃粉;b、制备功能相:将纳米银粉、二氧化钌粉混合均匀以制备银-二氧化钌复合粉，银-二氧化钌复合粉中纳米银粉、二氧化钌粉两种物料的重量份依次为80%-90%、5%-20%，纳米银粉的粒径值为20 nm -30 nm，二氧化钌粉的粒径值为Uim -2 tuiuc、制备有机载体:将有机溶剂，高分子增稠剂，分散剂，消泡剂、触变剂于80°C水浴中溶解以得到有机载体，并通过调整高分子增稠剂的含量，以使有机载体的粘度控制在200 mPa.s -300 mPa.s范围内，其中，有机载体中有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂五种物料的重量份依次为70%-80%、15%-20%、1%-5%、1%-5%、1%-5%; d、电阻浆料制备:将功能相、无机粘接相、烧结促进剂、有机载体于容器中搅拌分散，而后再进行三辊乳制，以获得粘度范围为200 Pa?s±20 Pa.s的电阻浆料，其中，电阻浆料中功能相、无机粘接相、烧结促进剂、有机载体四种物料的重量份依次为60%-70%、10%-15%、0.5%-5%、10%-29.5%。通过上述工艺步骤设计，本发明的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法能够有效地生产制备上述大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料。
【具体实施方式】
[0010]下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。
[0011]实施例一，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料，包括有以下重量份的物料，具体为:
功能相70% 无机粘接相 15%
锌粉2.5%
有机载体 12.5%;
功能相为由纳米银粉、二氧化钌粉所组成的复合粉，纳米银粉的粒径值为20 nm -30nm，二氧化舒粉的粒径值为Iym -2 μπι，功能相中纳米银粉、二氧化舒粉两种物料的重量份依次为90%、10%;
无机粘接相为无铅微晶玻璃粉，无铅微晶玻璃粉由S12、CaO、B2O3、Al2O3、Bi2O3、CeO2、T12所组成的混合物，无机粘接相中Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Ce02、Ti02七种物料的重量份依次为 40%、15%、15%、12%、13%、2.5%、2.5% ；
有机载体为松油醇、乙基纤维素、柠檬酸三胺、聚二甲基硅氧烷、氢化蓖麻油所组成的混合物，有机载体中松油醇、乙基纤维素、柠檬酸三胺、聚二甲基硅氧烷、氢化蓖麻油五种物料的重量份依次为80%、17%、1%、1%、1%。
[0012]通过上述物料配比，本实施例一的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料具有以下优点，具体为:
1、选用3丨02工30、8203^1203』丨203、0602、1102来制备无铅微晶玻璃粉体系，进而避免铅在研发、使用及废弃后对环境、人体造成的伤害，可以解决大功率电阻或电热元件制造行业急需解决的问题，符合欧盟RoHS指令(2002/95/EC)要求；2、稀土氧化物CeO2可以极大的改变微晶玻璃材料及功能相的烧结性能、微观结构、致密度、相组成及物理和机械性能，使得浆料的相容性、湿润性、热性能、电性能、工艺性、适应性有显著改进提高，在调节电阻浆料烧结温度的同时，有效调节电阻层的方阻范围和电阻温度系数;3、将无铅微晶玻璃粉体系与适当比例的银-二氧化钌复合粉及有机载体复合，同时添加烧结促进剂，制备中低阻段、电阻轨迹层的膨胀系数与不锈钢基板匹配及良好结合的厚膜电路稀土电阻浆料;4、基于不锈钢基板中低阻段厚膜电路稀土电阻浆料的印刷特性及烧成特性优良，重烧变化率小于5%，由该电阻浆料制备具有方阻低且可调、电阻温度系数低且可调、且与基于不锈钢基板厚膜电路用介质浆料、导电浆料具有好的兼容性等优点。
[0013]其中，本实施例一的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为:
a、制备无机粘接相:将Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Ce02、Ti02于三维混料机中混合均匀，混合物中3丨02』30』203)1203』丨203、0602、1^02中七种物料的重量份依次为40%、15%、15%、12%、13%、2.5%、2.5%，混合均匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1200°C，保温时间为3小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔液进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨6小时，即得到粒径值为3μπι-5μπι的无铅微晶玻璃粉；
b、制备功能相:将纳米银粉、二氧化钌粉混合均匀以制备银-二氧化钌复合粉，银-二氧化钌复合粉中纳米银粉、二氧化钌粉两种物料的重量份依次为95%、5%，纳米银粉的粒径值为20 nm -30 nm，二氧化^!了粉的粒径值为Ιμπι -2 μπι；
c、制备有机载体:将松油醇、乙基纤维素、柠檬酸三胺、聚二甲基硅氧烷、氢化蓖麻油于80°C水浴中溶解以得到有机载体，并通过调整乙基纤维素的含量，以使有机载体的粘度控制在200 mPa.s -300 mPa.s范围内，其中，有机载体中松油醇、乙基纤维素、柠檬酸三胺、聚二甲基硅氧烷、氢化蓖麻油五种物料的重量份依次为80%、17%、1%、1%、1%；
d、电阻浆料制备:将功能相、无机粘接相、锌粉、有机载体于容器中搅拌分散，而后再进行三辊乳制，以获得粘度范围为150Pa.s-200 Pa.s的电阻浆料，其中，电阻浆料中功能相、无机粘接相、锌粉、有机载体四种物料的重量份依次为70%、15%、2.5%、12.5%。
[0014]通过上述工艺步骤设计，该大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法能够有效地生产制备本实施例一的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料。
[0015]
实施例二，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料，包括有以下重量份的物料，具体为:
功能相70%
无机粘接相 15%
锌粉1%
有机载体 14%;
功能相为由纳米银粉、二氧化钌粉所组成的复合粉，纳米银粉的粒径值为20 nm -30nm，二氧化舒粉的粒径值为Iym -2 μπι，功能相中纳米银粉、二氧化舒粉两种物料的重量份依次为90%、10%;
无机粘接相为无铅微晶玻璃粉，无铅微晶玻璃粉由Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Sm203、ZrO2所组成的混合物，无机粘接相中S12、Ca0、B203、A1203、Bi203、Sm2O3、ZrO2七种物料的重量份依次为45%、12%、13%、14%、11 %、3%、2% ；
有机载体为N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸胺、聚二甲基硅氧烷、氢化蓖麻油所组成的混合物，有机载体中N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸胺、聚二甲基硅氧烷、氢化蓖麻油五种物料的重量份依次为80%、16%、2%、1%、1%。
[0016]通过上述物料配比，本实施例二的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料具有以下优点，具体为:
1、选用3丨02、030、8203^1203』丨203、5111203、2抑2来制备无铅微晶玻璃粉体系，进而避免铅在研发、使用及废弃后对环境、人体造成的伤害，可以解决大功率电阻或电热元件制造行业急需解决的问题，符合欧盟RoHS指令(2002/95/EC)要求;2、稀土氧化物Sm2O3可以极大的改变微晶玻璃材料及功能相的烧结性能、微观结构、致密度、相组成及物理和机械性能，使得浆料的相容性、湿润性、热性能、电性能、工艺性、适应性有显著改进提高，在调节电阻浆料烧结温度的同时，有效调节电阻层的方阻范围和电阻温度系数;3、将无铅微晶玻璃粉体系与适当比例的银-二氧化钌复合粉及有机载体复合，同时添加烧结促进剂，制备中低阻段、电阻轨迹层的膨胀系数与不锈钢基板匹配及良好结合的厚膜电路稀土电阻浆料;4、基于不锈钢基板中低阻段厚膜电路稀土电阻浆料的印刷特性及烧成特性优良，重烧变化率小于5%，由该电阻浆料制备具有方阻低且可调、电阻温度系数低且可调、且与基于不锈钢基板厚膜电路用介质浆料、导电浆料具有好的兼容性等优点。
[0017]其中，本实施例二的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为:
a、制备无机粘接相:将Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Sm203、Zr02于三维混料机中混合均匀，混合物中3丨02、030、8203^1203』丨203、5111203、2抑2中七种物料的重量份依次为45%、12%、13%、14%、11%、3%、2%，混合均匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1400°C，保温时间为4小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔液进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨6小时，即得到粒径值为3μπι-5μπι的无铅微晶玻璃粉；
b、制备功能相:将纳米银粉、二氧化钌粉混合均匀以制备银-二氧化钌复合粉，银-二氧化钌复合粉中纳米银粉、二氧化钌粉两种物料的重量份依次为96%、4%，纳米银粉的粒径值为20 nm -30 nm，二氧化^!了粉的粒径值为Ιμπι -2 μπι；
c、制备有机载体:将N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸胺、聚二甲基硅氧烷、氢化蓖麻油于80°C水浴中溶解以得到有机载体，并通过调整聚乙烯吡咯烷酮的含量，以使有机载体的粘度控制在200 mPa.s -300 mPa.s范围内，其中，有机载体中N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸胺、聚二甲基硅氧烷、氢化蓖麻油五种物料的重量份依次为 80%、16%、2%、1%、1%；
d、电阻浆料制备:将功能相、无机粘接相、锌粉、有机载体于容器中搅拌分散，而后再进行三辊乳制，以获得粘度范围为150Pa.s-200 Pa.s的电阻浆料，其中，电阻浆料中功能相、无机粘接相、锌粉、有机载体四种物料的重量份依次为70%、15%、1%、14%。
[0018]通过上述工艺步骤设计，该大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法能够有效地生产制备本实施例二的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料。
[0019]
实施例三，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料，包括有以下重量份的物料，具体为:
功能相70%
无机粘接相 15%
铝粉2.5%
有机载体 12.5%;
功能相为由纳米银粉、二氧化钌粉所组成的复合粉，纳米银粉的粒径值为20 nm -30nm，二氧化舒粉的粒径值为Iym -2 μπι，功能相中纳米银粉、二氧化舒粉两种物料的重量份依次为80%、20%;
无机粘接相为无铅微晶玻璃粉，无铅微晶玻璃粉由Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Gd203、卩205所组成的混合物，无机粘接相中Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Gd203、P205七种物料的重量份依次为 55%、10%、10%、10%、10%、2.5%、2.5%；
有机载体为N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、1，4- 二羟基磺酸胺、聚二甲基硅氧烷、氢化蓖麻油所组成的混合物，有机载体中N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、I，4- 二羟基磺酸胺、聚二甲基硅氧烷、氢化蓖麻油五种物料的重量份依次为80%、17%、1%、1%、1%。
[0020]通过上述物料配比，本实施例三的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料具有以下优点，具体为:
1、选用3丨02丄30、8203^1203』丨203、6(1203、？205来制备无铅微晶玻璃粉体系，进而避免铅在研发、使用及废弃后对环境、人体造成的伤害，可以解决大功率电阻或电热元件制造行业急需解决的问题，符合欧盟RoHS指令(2002/95/EC)要求；
2、稀土氧化物Gd2O3可以极大的改变微晶玻璃材料及功能相的烧结性能、微观结构、致密度、相组成及物理和机械性能，使得浆料的相容性、湿润性、热性能、电性能、工艺性、适应性有显著改进提高，在调节电阻浆料烧结温度的同时，有效调节电阻层的方阻范围和电阻温度系数；
3、将无铅微晶玻璃粉体系与适当比例的银-二氧化钌复合粉及有机载体复合，同时添加烧结促进剂，制备中低阻段、电阻轨迹层的膨胀系数与不锈钢基板匹配及良好结合的厚膜电路稀土电阻浆料；
4、基于不锈钢基板中低阻段厚膜电路稀土电阻浆料的印刷特性及烧成特性优良，重烧变化率小于5%，由该电阻浆料制备具有方阻低且可调、电阻温度系数低且可调、且与基于不锈钢基板厚膜电路用介质浆料、导电浆料具有好的兼容性等优点。
[0021]其中，本实施例三的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为:
a、制备无机粘接相:将Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Gd203、P205于三维混料机中混合均匀，混合物中3丨02工30』203、六1203』丨203、6(1203、？205中七种物料的重量份依次为55%、10%、10%、10%、10%、2.5%、2.5%，混合均匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1400°C，保温时间为4小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔液进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨6小时，即得到粒径值为3μπι-5μπι的无铅微晶玻璃粉；
b、制备功能相:将纳米银粉、二氧化钌粉混合均匀以制备银-二氧化钌复合粉，银-二氧化钌复合粉中纳米银粉、二氧化钌粉两种物料的重量份依次为97%、3%，纳米银粉的粒径值为20 nm -30 nm，二氧化^!了粉的粒径值为Ιμπι -2 μπι；
c、制备有机载体:将N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、I，4-二羟基磺酸胺、聚二甲基硅氧烷、氢化蓖麻油于80°C水浴中溶解以得到有机载体，并通过调整聚乙烯吡咯烷酮的含量，以使有机载体的粘度控制在200 mPa.s -300 mPa.s范围内，其中，有机载体中N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、I，4- 二羟基磺酸胺、聚二甲基硅氧烷、氢化蓖麻油五种物料的重量份依次为80%、17%、1%、1%、1%；
d、电阻浆料制备:将功能相、无机粘接相、铝粉、有机载体于容器中搅拌分散，而后再进行三辊乳制，以获得粘度范围为150Pa.s-200 Pa.s的电阻浆料，其中，电阻浆料中功能相、无机粘接相、铝粉、有机载体四种物料的重量份依次为70%、15%、2.5%、12.5%。
[0022]通过上述工艺步骤设计，该大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法能够有效地生产制备本实施例三的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料。
[0023]实施例四，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料，包括有以下重量份的物料，具体为:
功能相70%
无机粘接相 15%
锌粉2.5%
有机载体 12.5%;
功能相为由纳米银粉、二氧化钌粉所组成的复合粉，纳米银粉的粒径值为20 nm -30nm，二氧化舒粉的粒径值为Iym -2 μπι，功能相中纳米银粉、二氧化舒粉两种物料的重量份依次为80%、20%; 无机粘接相为无铅微晶玻璃粉，无铅微晶玻璃粉由Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Nd203、CAF2所组成的混合物，无机粘接相中Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Nd203、CAF2七种物料的重量份依次为 55%、10%、10%、10%、10%、2.5%、2.5%；
有机载体为N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、氢化蓖麻油所组成的混合物，有机载体中N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、氢化蓖麻油五种物料的重量份依次为80%、17%、1%、1%、1%。
[0024]通过上述物料配比，本实施例四的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料具有以下优点，具体为:
1、选用3丨02、030』203^1203、8丨203、制203、0六?2来制备无铅微晶玻璃粉体系，进而避免铅在研发、使用及废弃后对环境、人体造成的伤害，可以解决大功率电阻或电热元件制造行业急需解决的问题，符合欧盟RoHS指令(2002/95/EC)要求；
2、稀土氧化物Nd2O3可以极大的改变微晶玻璃材料及功能相的烧结性能、微观结构、致密度、相组成及物理和机械性能，使得浆料的相容性、湿润性、热性能、电性能、工艺性、适应性有显著改进提高，在调节电阻浆料烧结温度的同时，有效调节电阻层的方阻范围和电阻温度系数；
3、将无铅微晶玻璃粉体系与适当比例的银-二氧化钌复合粉及有机载体复合，同时添加烧结促进剂，制备中低阻段、电阻轨迹层的膨胀系数与不锈钢基板匹配及良好结合的厚膜电路稀土电阻浆料；
4、基于不锈钢基板中低阻段厚膜电路稀土电阻浆料的印刷特性及烧成特性优良，重烧变化率小于5%，由该电阻浆料制备具有方阻低且可调、电阻温度系数低且可调、且与基于不锈钢基板厚膜电路用介质浆料、导电浆料具有好的兼容性等优点。
[0025]其中，本实施例四的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为:
a、制备无机粘接相:将Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Nd203、CAF2于三维混料机中混合均匀，混合物中3丨02丄30』203^1203、8丨203、制203、0六?2中七种物料的重量份依次为55%、10%、10%、10%、10%、2.5%、2.5%，混合均匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1600°C，保温时间为4小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔液进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨6小时，即得到粒径值为3μπι-5μπι的无铅微晶玻璃粉；
b、制备功能相:将纳米银粉、二氧化钌粉混合均匀以制备银-二氧化钌复合粉，银-二氧化钌复合粉中纳米银粉、二氧化钌粉两种物料的重量份依次为95%、5%，纳米银粉的粒径值为20 nm -30 nm，二氧化^!了粉的粒径值为Ιμπι -2 μπι；
c、制备有机载体:将N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、氢化蓖麻油于80°C水浴中溶解以得到有机载体，并通过调整聚乙烯吡咯烷酮的含量，以使有机载体的粘度控制在200 mPa.s -300 mPa.s范围内，其中，有机载体中N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、氢化蓖麻油五种物料的重量份依次为 80%、17%、1%、1%、1%；
d、电阻浆料制备:将功能相、无机粘接相、锌粉、有机载体于容器中搅拌分散，而后再进行三辊乳制，以获得粘度范围为150Pa.s-200 Pa.s的电阻浆料，其中，电阻浆料中功能相、无机粘接相、锌粉、有机载体四种物料的重量份依次为70%、15%、2.5%、12.5%。
[0026]通过上述工艺步骤设计，该大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法能够有效地生产制备本实施例四的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料。
[0027]实施例五，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料，包括有以下重量份的物料，具体为:
功能相70%
无机粘接相 15%
铝粉2.5%
有机载体 12.5%;
功能相为由纳米银粉、二氧化钌粉所组成的复合粉，纳米银粉的粒径值为20 nm -30nm，二氧化舒粉的粒径值为Iym -2 μπι，功能相中纳米银粉、二氧化舒粉两种物料的重量份依次为85%、15%;
无机粘接相为无铅微晶玻璃粉，无铅微晶玻璃粉由Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Dy203、ZnO所组成的混合物，无机粘接相中Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Dy203、Zn0七种物料的重量份依次为 55%、10%、10%、10%、10%、2.5%、2.5%；
有机载体为N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、聚酰胺蜡所组成的混合物，有机载体中N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、聚酰胺蜡五种物料的重量份依次为75%、22%、1.5%、1%、0.5%。
[0028]通过上述物料配比，本实施例五的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料具有以下优点，具体为:
1、选用3丨02工30、8203^1203』丨203、07203、2110来制备无铅微晶玻璃粉体系，进而避免铅在研发、使用及废弃后对环境、人体造成的伤害，可以解决大功率电阻或电热元件制造行业急需解决的问题，符合欧盟RoHS指令(2002/95/EC)要求；
2、稀土氧化物Dy203可以极大的改变微晶玻璃材料及功能相的烧结性能、微观结构、致密度、相组成及物理和机械性能，使得浆料的相容性、湿润性、热性能、电性能、工艺性、适应性有显著改进提高，在调节电阻浆料烧结温度的同时，有效调节电阻层的方阻范围和电阻温度系数；
3、将无铅微晶玻璃粉体系与适当比例的银-二氧化钌复合粉及有机载体复合，同时添加烧结促进剂，制备中低阻段、电阻轨迹层的膨胀系数与不锈钢基板匹配及良好结合的厚膜电路稀土电阻浆料；
4、基于不锈钢基板中低阻段厚膜电路稀土电阻浆料的印刷特性及烧成特性优良，重烧变化率小于5%，由该电阻浆料制备具有方阻低且可调、电阻温度系数低且可调、且与基于不锈钢基板厚膜电路用介质浆料、导电浆料具有好的兼容性等优点。
[0029]其中，本实施例五的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为:
a、制备无机粘接相:将Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Dy203、Zn0于三维混料机中混合均匀，混合物中3丨02工30』203、六1203』丨203、07203、2110中七种物料的重量份依次为55%、10%、10%、10%、10%、2.5%、2.5%，混合均匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1600°C，保温时间为5小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔液进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨6小时，即得到粒径值为3μπι-5μπι的无铅微晶玻璃粉；
b、制备功能相:将纳米银粉、二氧化钌粉混合均匀以制备银-二氧化钌复合粉，银-二氧化钌复合粉中纳米银粉、二氧化钌粉两种物料的重量份依次为96%、4%，纳米银粉的粒径值为20 nm -30 nm，二氧化^!了粉的粒径值为Ιμπι -2 μπι；
c、制备有机载体:将N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、聚酰胺蜡于80°C水浴中溶解以得到有机载体，并通过调整聚乙烯吡咯烷酮的含量，以使有机载体的粘度控制在200 mPa.s -300 mPa.s范围内，其中，有机载体中N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、聚酰胺蜡五种物料的重量份依次为75%、22%、I.5%、1%、0.5%；
d、电阻浆料制备:将功能相、无机粘接相、铝粉、有机载体于容器中搅拌分散，而后再进行三辊乳制，以获得粘度范围为150Pa.s-200 Pa.s的电阻浆料，其中，电阻浆料中功能相、无机粘接相、铝粉、有机载体四种物料的重量份依次为70%、15%、2.5%、12.5%。
[0030]通过上述工艺步骤设计，该大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法能够有效地生产制备本实施例五的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料。
[0031]实施例六，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料，包括有以下重量份的物料，具体为:
功能相70%
无机粘接相 15%
锌粉2.5%
有机载体 12.5%;
功能相为由纳米银粉、二氧化钌粉所组成的复合粉，纳米银粉的粒径值为20 nm -30nm，二氧化舒粉的粒径值为Iym -2 μπι，功能相中纳米银粉、二氧化舒粉两种物料的重量份依次为85%、15%;
无机粘接相为无铅微晶玻璃粉，无铅微晶玻璃粉由Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Eu203、ZnO所组成的混合物，无机粘接相中Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Eu203、Zn0七种物料的重量份依次为 55%、10%、10%、10%、10%、2.5%、2.5%；
有机载体为N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、聚酰胺蜡所组成的混合物，有机载体中N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、聚酰胺蜡五种物料的重量份依次为75%、22%、1%、1%、1%。
[0032]通过上述物料配比，本实施例六的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料具有以下优点，具体为:
1、选用3丨02工30、8203^1203』丨203』11203、2110来制备无铅微晶玻璃粉体系，进而避免铅在研发、使用及废弃后对环境、人体造成的伤害，可以解决大功率电阻或电热元件制造行业急需解决的问题，符合欧盟RoHS指令(2002/95/EC)要求；
2、稀土氧化物E112O3可以极大的改变微晶玻璃材料及功能相的烧结性能、微观结构、致密度、相组成及物理和机械性能，使得浆料的相容性、湿润性、热性能、电性能、工艺性、适应性有显著改进提高，在调节电阻浆料烧结温度的同时，有效调节电阻层的方阻范围和电阻温度系数； 3、将无铅微晶玻璃粉体系与适当比例的银-二氧化钌复合粉及有机载体复合，同时添加烧结促进剂，制备中低阻段、电阻轨迹层的膨胀系数与不锈钢基板匹配及良好结合的厚膜电路稀土电阻浆料；
4、基于不锈钢基板中低阻段厚膜电路稀土电阻浆料的印刷特性及烧成特性优良，重烧变化率小于5%，由该电阻浆料制备具有方阻低且可调、电阻温度系数低且可调、且与基于不锈钢基板厚膜电路用介质浆料、导电浆料具有好的兼容性等优点。
[0033]其中，本实施例六的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为:
a、制备无机粘接相:将Si02、Ca0、B203、Al203、Bi203、Eu203、Zn0于三维混料机中混合均匀，混合物中3丨02工30』203、六1203』丨203』11203、2110中七种物料的重量份依次为55%、10%、10%、10%、10%、2.5%、2.5%，混合均匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1600°C，保温时间为5小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔液进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨6小时，即得到粒径值为3μπι-5μπι的无铅微晶玻璃粉；
b、制备功能相:将纳米银粉、二氧化钌粉混合均匀以制备银-二氧化钌复合粉，银-二氧化钌复合粉中纳米银粉、二氧化钌粉两种物料的重量份依次为98%、2%，纳米银粉的粒径值为20 nm -30 nm，二氧化^!了粉的粒径值为Ιμπι -2 μπι；
c、制备有机载体:将N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、聚酰胺蜡于80°C水浴中溶解以得到有机载体，并通过调整聚乙烯醇缩丁醛的含量，以使有机载体的粘度控制在200 mPa.s -300 mPa.s范围内，其中，有机载体中N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸胺、聚醚改性有机硅、聚酰胺蜡五种物料的重量份依次为 75%、22%、1%、1%、1%；
d、电阻浆料制备:将功能相、无机粘接相、锌粉、有机载体于容器中搅拌分散，而后再进行三辊乳制，以获得粘度范围为150Pa.s-200 Pa.s的电阻浆料，其中，电阻浆料中功能相、无机粘接相、锌粉、有机载体四种物料的重量份依次为70%、15%、2.5%、12.5%。
[0034]通过上述工艺步骤设计，该大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料制备方法能够有效地生产制备本实施例六的大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料。
[0035]以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料，其特征在于，包括有以下重量份的物料，具体为: 功能相60%-70% 无机粘接相 10%-15% 烧结促进剂 0.5%-5% 有机载体 10%-29.5%; 功能相为由纳米银粉、二氧化钌粉所组成的复合粉，功能相中纳米银粉、二氧化钌粉两种物料的重量份依次为80%-90%、10%-20%;无机粘接相为无铅微晶玻璃粉，无铅微晶玻璃粉由S i O2、CaO、B2O3、A1203、B i 203、稀土氧化物、晶核剂所组成的混合物，无机粘接相中S i O2、CaO、B2O3、A1203、B i 203、稀土氧化物、晶核剂七种物料的重量份依次为 20%-70%、10%-50%、1%-15%、5%-30%、10%-30%、1%_10%、1%-10%；所述晶核剂为Ti02、Zr02、Mo03、Fe203、CaF2、P205、Zn0中的一种或者至少两种所组成的混合物； 所述稀土氧化物为0602、5111203、6(1203、制203、07203』11203中的一种或者至少两种所组成的混合物； 所述烧结促进剂为锌、锡、铝、钴、锑、锌化合物、锡化合物、铝化合物、钴化合物、锑化合物中的一种或者至少两种所组成的混合物； 有机载体为有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂所组成的混合物，有机载体中有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂五种物料的重量份依次为70%-80%、I5%-20%、I%-5%、I%-5%、I%-5%； 所述有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、I，4_丁内酯、混合二元酸酯、N-甲基吡咯烷酮中的一种或者至少两种所组成的混合物； 所述高分子增稠剂为乙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、硝基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者至少两种所组成的混合物； 所述分散剂为柠檬酸三胺、聚甲基丙烯酸胺、I，4- 二羟基磺酸胺中的一种或者至少两种所组成的混合物； 所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅中的一种； 所述触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡中的一种； 所述无铅微晶玻璃粉的粒径值为3μηι -5μηι，纳米银粉的粒径值为20 nm -30 nm，二氧化^!了粉的粒径值为Iym -2 pm ο2.—种如权利要求1所述大功率低温度系数厚膜加热元件电阻浆料的制备方法，其特征在于，包括有以下工艺步骤，具体为: a、制备无机粘接相:将Si O2、CaO、B2O3、A1203、Bi 203、稀土氧化物、晶核剂于三维混料机中混合均匀，混合均匀后再于熔炉熔炼，熔炼温度为1200°C-1600 °C，保温时间为3-6小时即得到玻璃熔液，而后将玻璃熔液进行水淬并得到玻璃，最后以蒸镏水为介质对玻璃球磨4-6小时，即得到粒径值为3μπι-5μπι的无铅微晶玻璃粉； b、制备功能相:将纳米银粉、二氧化钌粉混合均匀以制备银-二氧化钌复合粉； c、制备有机载体:将有机溶剂，高分子增稠剂，分散剂，消泡剂、触变剂于800C水浴中溶解以得到有机载体，并通过调整高分子增稠剂的含量，以使有机载体的粘度控制在200mPa.s -300 mPa.s范围内； d、电阻浆料制备:将功能相、无机粘接相、烧结促进剂、有机载体于容器中搅拌分散，而后再进行三辊乳制，以获得粘度范围为200 Pa.s±20 Pa.s的电阻浆料。
【文档编号】H01B1/22GK105825910SQ201610212565
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】王亚莉
【申请人】王亚莉