專利名稱：一種用于疊層片式熱敏電阻的陶瓷材料密度調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子陶瓷元件制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法， 具體為ー種用于疊層片式PTC熱敏電阻的陶瓷材料密度調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子元器件的小型化、微型化、多功能化及片式化已成為當(dāng)今電子技術(shù)發(fā)展的主流，高性能的疊層片式PTCR(Positive Temperature Coefficient of Resistance)的制備成為國內(nèi)外研究的熱點。為避免內(nèi)電極與坯體共燒時被氧化，疊層片式PTC熱敏電阻器需要采用還原再氧化工藝制備，即在還原氣氛中共燒，然后再在空氣中較低溫度下氧化以產(chǎn)生PTC效應(yīng)。如何保持材料的低電阻率和高升阻比成了重點要研究的問題。在配方固定的情況下，密度對材料的電性能起著決定性的影響，密度不僅影響著再氧化過程中PTC效應(yīng)的產(chǎn)生和大小，而且在疊層片式元件的制備過程中對內(nèi)電極在瓷體中的擴(kuò)散起著決定性的作用，由此可見，找到ー種控制瓷體密度的方法在疊層片式PTC 熱敏電阻器的制備過程中是ー項很有意義的工作。1994年，In-Chyuan Ho通過在施主摻雜的BaTiO3粉末中加入BN，在1160°C的燒結(jié)溫度下得到相對密度為91 %以上的瓷片，其 PTC效應(yīng)可以達(dá)到4個數(shù)量級，但由于在空氣中燒結(jié)，晶粒較大，在7um以上。專利文獻(xiàn) US6984355B2采用固相法制備出結(jié)構(gòu)為8層的多層片式PTC器件，井指出當(dāng)BaTiO3基半導(dǎo)瓷的瓷體密度為85% 90%吋，器件的性能較佳，室溫電阻值為0. 15Ω 0. 11Ω，PTC效應(yīng)為3. 0 3. 5個數(shù)量級，但其對密度和電性能之間的關(guān)系以及如何控制瓷體密度，沒有給出相關(guān)介紹，他們可能是采用改變エ藝條件的方法控制密度。流延成型法是ー種獲得坯片結(jié)構(gòu)均勻、柔韌性好、強度高的重要成型方法，也是制備疊層片式PTC熱敏電阻的重要エ藝。本發(fā)明通過改變流延配方中粘合劑的含量，從而改變了坯體中的粉體含量，最終找到一種控制BaTiO3基半導(dǎo)瓷瓷體密度的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于疊層片式熱敏電阻的陶瓷材料密度調(diào)節(jié)方法，該方法可以制備出綜合參數(shù)比較好的鈦酸鋇基半導(dǎo)體陶瓷，具有升阻比大，室溫電阻率低，晶粒大小合適的特性。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的一種調(diào)節(jié)疊層片式PTC熱敏電阻器的密度的制備方法，依次包括以下步驟(1)將疊層片式用碳酸鋇基PTC粉料、有機(jī)溶劑、分散劑和消泡劑按下述質(zhì)量比混合后進(jìn)行球磨，制備得到有機(jī)流延漿料前驅(qū)體；粉料100，有機(jī)溶劑35-65，分散劑0. 3-0. 8，消泡劑0. 5-1. 0 ；(2)在上述漿料中加入粘合剤，其中，粘合劑與粉料的質(zhì)量比為6 100-15 100， 混合后的漿料再次球磨混合，過篩，得到有機(jī)流延漿料；
(3)將所得有機(jī)流延漿料通過流延機(jī)進(jìn)行流延處理，制備得到陶瓷生坯膜片；(4)將陶瓷生坯疊在一起進(jìn)行壓片，然后切片；(5)在還原氣氛中燒結(jié)，然后在空氣中進(jìn)行再氧化，獲得所需的陶瓷材料。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)采用傳統(tǒng)的固相燒結(jié)方法，與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝兼容，并結(jié)合了流延工藝制作片式PTCR元件。(2)本發(fā)明通過調(diào)節(jié)粘合劑含量，以獲得不同密度的陶瓷坯片，在相同的燒結(jié)溫度下實現(xiàn)對陶瓷密度的調(diào)節(jié)，從而選出最佳的密度范圍以獲得高性能的PTCR?？傊?，本發(fā)明方法所制備出的鈦酸鋇基半導(dǎo)體陶瓷材料可獲得相對密度在65% 85%，升阻比3. 0 4. 0個數(shù)量級，室溫電阻率在20 300 Ω . cm。
具體實施例方式下面通過借助實施例更加詳細(xì)地說明本發(fā)明，但以下實施例僅是說明性的，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受這些實施例的限制。實施例1(1)將疊層片式用施主摻雜碳酸鋇基PTC粉料、有機(jī)溶劑、分散劑、消泡劑按下述化合物質(zhì)量組分比混合；粉料BaYTiO3IOOg,乙醇10g，甲苯40g，磷酸三丁酯0. 5g，正辛醇0. 7g ；
將以上混合物進(jìn)行球磨8小時；(2)在上述漿料中加入粘合劑聚乙烯醇縮丁醛(PVB)的單位質(zhì)量為6g，混合后的漿料再次球磨混合10小時，過篩，得到有機(jī)流延漿料；(3)將所得有機(jī)流延漿料通過流延機(jī)進(jìn)行流延處理，調(diào)節(jié)流延機(jī)參數(shù)，使不同單位質(zhì)量粘合劑的漿料均流延出質(zhì)量合格的陶瓷生坯膜片；(4)將陶瓷生坯裁成方形，疊在一起用壓片機(jī)進(jìn)行壓片，然后切成3. 55X 1. 85mm2 大小方形樣品；(5)將切割好的陶瓷小方塊樣品，在1200°C下還原氣氛中燒結(jié)lh，得到片式PTCR 陶瓷，然后在空氣中700°C下氧化lh。在氧化后的PTCR陶瓷樣品兩面涂覆Ag-Zn電極，得到片式PTCR熱敏電阻。測得樣品的的室溫電阻率為200 Ω. cm。樣品的升阻比為3. 8個數(shù)量級，相對密度為80%。實施例2(1)將疊層片式用碳酸鋇基PTC粉料、有機(jī)溶劑、分散劑、消泡劑按下述化合物質(zhì)量組分比混合；粉料BaYTiO3IOOg,乙醇15g，甲苯!35g，磷酸三丁酯0. 5g，二乙基己醇0. 9g ；將以上混合物進(jìn)行球磨8小時(2)在上述漿料中加入粘合劑PVB的單位質(zhì)量為12g，混合后的漿料再次球磨混合 10小時，過篩，得到有機(jī)流延漿料；(3)將所得有機(jī)流延漿料通過流延機(jī)進(jìn)行流延處理，調(diào)節(jié)流延機(jī)參數(shù)，使不同單位質(zhì)量粘合劑的漿料均流延出質(zhì)量合格的陶瓷生坯膜片；(4)將陶瓷生坯裁成方形，疊在一起用壓片機(jī)進(jìn)行壓片，然后切成3. 55X 1. 85mm2大小方形樣品；(5)將切割好的陶瓷小方塊樣品，在1200°C下還原氣氛中燒結(jié)lh，得到片式PTCR 陶瓷，然后在空氣中700°C下氧化lh。在氧化后的PTCR陶瓷樣品兩面涂覆Ag-Zn電極，得到片式PTCR熱敏電阻。測得樣品的的室溫電阻率為100. cm。樣品的升阻比為3. 4個數(shù)量級，相對密度為73%。實施例3(1)將疊層片式用碳酸鋇基PTC粉料、有機(jī)溶劑、分散劑、消泡劑按下述化合物質(zhì)量組分比混合；粉料BaYTiO3IOOg,乙醇IOg,甲苯40g,磷酸三丁酯0. 5g，正辛醇0. 7g ；將以上混合物進(jìn)行球磨8小時(2)在上述漿料中加入粘合劑聚甲基丙烯酸甲酯的單位質(zhì)量為15g，混合后的漿料再次球磨混合10小吋，過篩，得到有機(jī)流延漿料；(3)將所得有機(jī)流延漿料通過流延機(jī)進(jìn)行流延處理，調(diào)節(jié)流延機(jī)參數(shù)，使不同単位質(zhì)量粘合劑的漿料均流延出質(zhì)量合格的陶瓷生坯膜片；(4)將陶瓷生坯裁成方形，疊在一起用壓片機(jī)進(jìn)行壓片，然后切成3. 55X 1. 85mm2 大小方形樣品；(5)將切割好的陶瓷小方塊樣品，在1200°C下還原氣氛中燒結(jié)lh，得到片式PTCR 陶瓷，然后在空氣中700°C下氧化lh。在氧化后的PTCR陶瓷樣品兩面涂覆Ag-Zn電極，得到片式PTCR熱敏電阻。測得樣品的的室溫電阻率為40Ω. cm。樣品的升阻比為3. 0個數(shù)量級，相對密度為70%。本發(fā)明中粉料與有機(jī)溶劑的比例是常規(guī)有機(jī)流延所用比例，可根據(jù)成膜質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整。PTC粉料一般為施主摻雜的BaTiO3基陶瓷粉料，粘合劑一般為PVB、聚甲基丙烯酸甲酯等有機(jī)粘合剤，有機(jī)溶劑一般為乙醇、甲苯等，分散劑可以是磷酸三丁酯等常用有機(jī)分散劑，消泡劑可以是正辛醇、異辛醇、ニ乙基己醇等。以上所述為本發(fā)明的部分實施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于上述實施例所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于疊層片式熱敏電阻的陶瓷材料密度調(diào)節(jié)方法，依次包括以下步驟(1)將疊層片式用碳酸鋇基PTC粉料、有機(jī)溶劑、分散劑和消泡劑按下述質(zhì)量比混合后進(jìn)行球磨，制備得到有機(jī)流延漿料前驅(qū)體；粉料100，有機(jī)溶劑35-65，分散劑0. 3-0. 8，消泡劑0. 5-1. 0 ；(2)在上述漿料中加入有機(jī)粘合劑，其中，粘合劑與粉料的質(zhì)量比為 6 100-15 100，混合后的漿料再次球磨混合，過篩，得到有機(jī)流延漿料；(3)將所得有機(jī)流延漿料通過流延機(jī)進(jìn)行流延處理，制備得到陶瓷生坯膜片；(4)將陶瓷生坯疊在一起進(jìn)行壓片，然后切片；(5)在還原氣氛中燒結(jié)，然后在空氣中進(jìn)行再氧化，獲得所需的陶瓷材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于疊層片式熱敏電阻的陶瓷材料密度調(diào)節(jié)方法，其特征在于，調(diào)整有機(jī)粘合劑的含量，制備得到相對密度65% 85%，升阻比3. 0 4. 0個數(shù)量級， 室溫電阻率在20 300 Ω . cm的陶瓷材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于疊層片式熱敏電阻的陶瓷材料密度調(diào)節(jié)方法，其特征在于，有機(jī)粘合劑為PVB或聚甲基丙烯酸甲酯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于疊層片式熱敏電阻的陶瓷材料密度調(diào)節(jié)方法，步驟①將疊層片式用碳酸鋇基PTC粉料、有機(jī)溶劑、分散劑和消泡劑按下述質(zhì)量比混合后進(jìn)行球磨，制備得到有機(jī)流延漿料前驅(qū)體；②粉料100，有機(jī)溶劑35-65，分散劑0.3-0.8，消泡劑0.5-1.0；③在上述漿料中加入粘合劑，其中，粘合劑與粉料的質(zhì)量比為6∶100-15∶100，混合后的漿料再次球磨混合，過篩，得到有機(jī)流延漿料；④將所得有機(jī)流延漿料通過流延機(jī)進(jìn)行流延處理，制備得到陶瓷生坯膜片；⑤將陶瓷生坯疊在一起進(jìn)行壓片，然后切片；⑥在還原氣氛中燒結(jié)，然后在空氣中進(jìn)行再氧化，獲得所需的陶瓷材料。本發(fā)明所制備陶瓷材料綜合參數(shù)比較好，具有升阻比大，室溫電阻率低，晶粒大小合適的特性。
文檔編號C04B35/468GK102531574SQ201110415948
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者傅邱云, 周東祥, 秦于翔, 胡云香, 龔樹萍 申請人:華中科技大學(xué)