一种氧化锌压敏电阻器用铜导体浆料的制备工艺及应用的制作方法

本发明属于材料电子领域，具体涉及一种氧化锌压敏电阻器用铜导体浆料的制备技术及应用。

背景技术：

氧化锌电阻片(简称电阻片)是将zno粉体与诸如bi、sb、co、mn、ni、cr．si等的氧化物粉体相混合，经传统的电子陶瓷工艺烧结而成的。

氧化锌压敏电阻器很早就由于其优良的非线性、通容量大、漏电性小及性价比高等优点，广泛应用于电子设备及其他电力保护系统。目前，应用于氧化锌压敏电阻的导体浆料基本为银浆。但是，随着银粉价格及加工成本的逐年增加，给压敏电阻器生产厂家带来巨大压力，使得压敏电阻器的出厂价格始终处于一个较高的价格区间。因此，寻找一种可以替代银粉的金属粉体在制备导电浆料过程中显得尤为重要，铜由于其优异的导电性，使得铜浆成为代替银导体浆料的最佳选择。

技术实现要素：

本发明的主要目的是制备出一种应用于氧化锌压敏电阻器上可替代银浆的低电阻率的导电浆料，从而降低厂家的生产成本，提高生产效率。

铜由于其优异的导电性，使得铜浆成为代替银导体浆料的最佳选择。但是铜熔点为1083℃，烧结温度在0.7t-0.8t，即758℃到866℃之间，氧化锌压敏电阻的烧结温度在600℃，远远达不到铜导体浆料的烧结温度，因此，需要在在铜粉中加入另外一种低熔点金属粉，降低浆料烧结温度。而银的烧结活性远远大于铜，且银包铜粉中的银粒径远小于铜粉，活性更大。但考虑到添加含量及其均匀性问题，在浆料中掺杂银含量为8-10%的银包铜粉。这样即可以保证在相同银含量的前提下银粉与铜粉的接触均匀性，又可以有效降低浆料所需的烧结温度。这是由于在烧结过程中，银包铜粉融化时自身的银铜两相产生了有限固溶，在高温烧结时形成了cu-ag固溶相组织，降低了熔化温度，同时银在铜粉烧结过程中起到了桥接的作用，有利于烧结的进行。同时，固溶体的强度也往往比一般的单相高，提高了浆料表面的附着力。浆料经过印刷烧结后电阻约为8-12mω，与银浆电阻较为接近，降低了生产成本，具有很高的经济效益。

本发明的具体技术方案如下：

一种氧化锌压敏电阻用掺杂银包铜粉的铜导体浆料制备方法，包括以下步骤：

步骤a：按质量份取1-10份溶剂和0.1-5份增稠剂，一边搅拌一边加热，当温度达到90-100℃即得淡黄色透明粘稠状的液体有机载体；

步骤b：按质量份取粒度为1-2μm的铜粉5-8份、低温玻璃粉0.3-1.0份、氧化铋0-0.5份和银包铜粉1-5份，混合均匀后研磨15-25分钟，得到粉末混合料；

步骤c：按质量份往步骤b制得的粉末混合料中加入步骤a制得的有机载体1-3份，研磨25-35分钟，无颗粒团聚后即可成为导体浆料。

优选的，步骤a制备的有机载体包括溶剂与增稠剂，其中溶剂为松油醇，增稠剂为乙基纤维素、丁醛树脂。

优选的，步骤a中溶剂松油醇3-7质量份，增稠剂乙基纤维素1-3质量份、丁醛树脂1-3质量份。

优选的，步骤b中银包铜粉中银含量为8-10%。

本发明所述的铜导体浆料在氧化锌压敏电阻器的应用，其采用丝网印刷将铜导体浆料印刷在氧化锌压敏电阻器的电极表面，印刷好铜导体浆料的氧化锌压敏电阻器水平放置，流平10分钟，在烘干温度为100℃-150℃的烘干箱中烘干10分钟，然后在温度为600℃的惰性气体气氛炉中烧结。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1氧化锌压敏电阻器用铜导体浆料的制备工艺流程图；

图2实施例一中掺杂3质量份银包铜粉的铜导体浆料二次电子图；

图3实施例一中掺杂3质量份银包铜粉的铜导体浆料背散射电子图；

图4实施例一中掺杂3质量份银包铜粉的铜导体浆料烧结后的sem图；

图5实施例一中掺杂3质量份银包铜粉的铜导体浆料烧结后的eds图；

图6实施例二中掺杂0.45质量份纯银粉的铜导体浆料二次电子图；

图7实施例二中掺杂0.45质量份纯银粉的铜导体浆料背散射电子图；

图8实施例三中未掺杂银包铜粉的铜导体浆料烧结后的sem图片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

步骤a：取乙基纤维素1质量份、丁醛树脂1质量份和8质量份松油醇，混合后经过搅拌加热到90-100℃，粉体融化为淡黄色透明粘稠状的液体作为有机载体；

步骤b：取粒度为1-2μm的铜粉6质量份、低温玻璃粉0.8质量份、氧化铋0.2质量份和银含量10%的银包铜粉3质量份，混合并研磨20分钟，得到粉末混合料；

步骤c：粉末混合料中加入2.8质量份的有机载体，研磨30分钟后无颗粒团聚即成为导体浆料，使用丝网印刷将铜导体浆料印刷在电阻器的电极表面；

步骤d：将印刷好铜导体浆料的电阻器水平放置，流平10分钟，在130℃的烘干箱中烘干10分钟，然后在600℃的惰性气体气氛炉中烧结。

从图2和图3中可以看出，经过烧结后银包铜粉中的银填充在铜粉周围，在铜粉中起到桥接和助熔的作用。经过测试后发现，加入银包铜粉的铜浆烧结后，电阻有所降低，铜膜的可焊性大大增加，附着力也得到很大提升。结合图4的sem图片与图5同一位置的eds能谱仪可以清楚的表明，在此位置银峰最高，说明此位置的银元素含量最大，其次是铜，银包铜粉中的银在烧结过程中融化在铜粉周围，在铜粉周围起到桥接的作用。

实施例二

步骤a：取乙基纤维素1质量份、丁醛树脂1质量份、8质量份松油醇，经过搅拌加热到90-100℃，粉体融化为淡黄色透明粘稠状液体作为有机载体；

步骤b：取粒度为1-2μm的铜粉8.55质量份、低温玻璃粉0.8质量份、氧化铋0.2质量份和银粉0.45质量份研磨20分钟；

步骤c：加入2.8质量份的有机载体研磨30分钟，无颗粒团聚后即可成为导体浆料，使用丝网印刷在电阻器的电极表面；

步骤d：将印刷好的铜导体浆料水平放置，流平10分钟，在烘干箱中烘干10分钟，然后在600℃气氛炉中烧结。

从图6和图7中可以看出，单纯添加银粉时，仍可以改变铜粉的融化效果，但银粉的分布并不均匀，导致铜导体浆料的导电效果参差不齐。

实施例三

步骤a：取乙基纤维素1质量份、丁醛树脂1质量份、8质量份松油醇经过搅拌加热到90-100℃，粉体融化为淡黄色透明粘稠状液体作为有机载体；

步骤b：取粒度为1-2μm的铜粉9质量份、低温玻璃粉0.8质量份、氧化铋0.2质量份研磨20分钟；

步骤c：加入2.8质量份的有机载体研磨30分钟，无颗粒团聚后即可成为导体浆料，使用丝网印刷在电阻器的电极表面；

步骤d：将印刷好的铜导体浆料水平放置，流平10分钟，在烘干箱中烘干10分钟，然后在600℃气氛炉中烧结。

通过图8可以看出，纯铜粉烧结后融化效果并不理想，大部分铜粉颗粒并未完全融化，因此铜膜的可焊性与附着力较差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。