專利名稱：納米銀－氧化銀漿料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電漿料，具體是涉及一種納米銀-氧化銀漿料及該漿料的制備方法。
背景技術(shù)：
采用銀基漿料厚膜印刷技術(shù)制造熔斷器是電子元器件業(yè)重要生產(chǎn)工藝之一。傳統(tǒng)的銀基漿料中顆粒是微米以上粒徑大小。使用傳統(tǒng)的銀基漿料通過厚膜印刷技術(shù)生產(chǎn)的熔斷器類元器件，在抗脈沖能力方面比較弱，在額定電流下不能準(zhǔn)確可靠熔斷。一直以來，提高熔斷絲的抗脈沖能力和在額定電流下準(zhǔn)確可靠熔斷的能力是業(yè)內(nèi)技術(shù)攻關(guān)的熱點；此前研發(fā)工作主要方向為改變?nèi)蹟嘟z的形狀，或者改善散熱條件等；但這些方法改善效果不明顯。
納米技術(shù)在全球范圍內(nèi)高速發(fā)展，近年來，其應(yīng)用已經(jīng)滲透到各行各業(yè)。納米銀、納米氧化銀以及各種納米金屬氧化物的制備技術(shù)已經(jīng)非常成熟。在不改變成分條件下，通過制備工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)得到具有不同粒徑、分布形態(tài)和表面形貌的納米材料，即可實現(xiàn)材料各項物理、化學(xué)性能的極大改善。納米材料的摻雜由于其比表面大，在摻雜體系中擴(kuò)散滲透能力強(qiáng)，摻雜成分能充分發(fā)揮效用，從而提供了“納米材料微量摻雜”這一有力的納米改性技術(shù)手段。中國專利03113552.8公開了一種低含量納米銀導(dǎo)電漿料，但是該漿料并不是用來解決抗脈沖及準(zhǔn)確熔斷的的問題，因此，具有抗脈沖并進(jìn)一步能在額定電流下準(zhǔn)確可靠熔斷漿料有待開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米銀-氧化銀漿料，該漿料能有效地提高抗脈沖能力，并改善熔斷性能。
本發(fā)明的所說的納米銀-氧化銀漿料，通過以下方法制得在銀基漿料中摻雜0-10％(重量)納米金屬氧化物，然后，利用常規(guī)的納米細(xì)化方法，制成20-500nm的納米銀-氧化銀漿料。
本說明書中的比例除有特別說明外，均為重量比。
本發(fā)明中所述的銀基漿料，是指以銀-氧化銀、溶劑膠為主要成分的導(dǎo)電漿料?？梢圆捎檬袌霈F(xiàn)有的，如住友礦山公司的的厚膜導(dǎo)體漿料C-4425、C-4420、C4101S、S-8200B，以及杜邦、昭榮、田中貴金屬公司的同類產(chǎn)品；也可以用銀-氧化銀和溶劑膠按現(xiàn)有方法制備。
基于對納米銀-氧化銀的導(dǎo)電與熔斷特性研究即納米銀-氧化銀的粒徑、分布與表面形貌對其導(dǎo)電與熔斷性能的影響，本技術(shù)可以通過制備不同微結(jié)構(gòu)的，或摻雜微量納米金屬氧化物的納米銀-氧化銀，得到不同熔斷特性和抗脈沖能力的漿料。在本發(fā)明中，當(dāng)摻雜納米金屬氧化物的比例為0％時，制得的漿料，就能提高抗脈沖能力，并改善熔斷性能。
進(jìn)一步地，摻雜了納米金屬氧化物的漿料，能相應(yīng)更好地提高抗脈沖能力，改善熔斷性能。本發(fā)明中所述的納米金屬氧化物，推薦但不限于是納米氧化鉀、氧化鈉、氧化鉍、氧化錫、氧化鋅、氧化鎳和氧化錳中的一種或幾種；其中納米氧化鉀、氧化鈉和氧化鉍的粒徑優(yōu)選10-100nm，最好是50nm，摻雜納米氧化鉀、氧化鈉或氧化鉍可以進(jìn)一步提高熔斷的準(zhǔn)確可靠性能；其中納米氧化錫、氧化鋅、氧化錳及氧化鎳的粒徑優(yōu)選10-100nm，最好是40nm，摻雜納米氧化錫、氧化鋅或氧化鎳則可以更好地抗脈沖性能。本發(fā)明中納米金屬氧化物摻雜比例優(yōu)選1％-10％，最好是5-7％。
現(xiàn)有常規(guī)的納米細(xì)化方法均可用于本發(fā)明，具體可以是但不限于發(fā)下方法濕法球磨法、超聲粉碎法、微波法。本發(fā)明優(yōu)選濕法球磨法。具體是，在高速球磨機(jī)中研磨0.5-50小時，制得本發(fā)明漿料。更具體的是，高速球磨機(jī)間歇式工作以避免溫度過高，優(yōu)選工作15分鐘停10分鐘，轉(zhuǎn)速500-1200轉(zhuǎn)每分鐘，優(yōu)選800轉(zhuǎn)每分鐘。為了防止高速球磨時高溫條件下發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致漿料變質(zhì)，球磨罐工作前抽真空并充入保護(hù)氣體，優(yōu)選氬氣。還可以根據(jù)需要添加分散穩(wěn)定劑，如聚酯類，聚酯鹽類，聚氨酯類，如BYK104S等防止團(tuán)聚，優(yōu)選分散穩(wěn)定劑需根據(jù)具體原材料選擇；添加表面活性劑如NP9，NP10，OP15等調(diào)制納米粒子的表面形貌并促進(jìn)膠體環(huán)境下的納米粒子自組裝，優(yōu)選活性劑也需根據(jù)具體原材料選擇。分散穩(wěn)定劑和活性劑的用量及種類，是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知或能依據(jù)現(xiàn)有現(xiàn)術(shù)確定的。
經(jīng)過球磨可以得到粒徑20-500nm的納米銀-氧化銀漿料，在其他條件不改變的情況下，隨顆粒減小，熔斷器電阻率變大，抗脈沖能力增強(qiáng)。漿料內(nèi)納米銀-氧化銀顆粒單分散性越大，表面形貌越一致，漿料中銀-氧化銀納米粒子自組裝狀況越完善，在環(huán)氧樹脂類膠體系統(tǒng)中構(gòu)成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)致密均勻，在其他條件不改變的情況下，自組裝狀況越完善熔斷器電阻率越小，抗脈沖能力也得到增強(qiáng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供所述納米銀-氧化銀漿料的制備方法。
所述納米銀-氧化銀漿料的制備方法是在銀基漿料中摻雜0-10％納米金屬氧化物，然后，利用常規(guī)的納米細(xì)化方法，制成20-500nm的納米銀-氧化銀漿料。
在上述制備過程中，納米金屬氧化物可以在銀基漿料經(jīng)納米細(xì)化后再摻雜混合，同樣能制得本發(fā)明所說的納米銀-氧化銀漿料。
使用納米金、納米鉑代替納米銀-氧化銀也可以實現(xiàn)漿料的抗脈沖和準(zhǔn)確可靠熔斷特性，但成本較高。
本發(fā)明以現(xiàn)有的銀基漿料為原料，制備的納米銀-氧化銀漿料能有效地提高抗脈沖能力，并改善熔斷性能。特別是摻雜了納米金屬氧化物的本發(fā)明漿料，由于作為微量摻雜材料的上述納米金屬氧化物，粒徑為10m-100nm，尺寸小于其摻雜系統(tǒng)的平均粒徑，其表面效應(yīng)和量子效應(yīng)增加的活性可以有效影響高溫、脈沖電流條件下原系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化過程，從而進(jìn)一步提高抗脈沖和準(zhǔn)確可靠熔斷的性能。


圖1為在乙醇溶劑中經(jīng)超聲分散后的納米銀-氧化銀漿料TEM照片。透射電鏡型號為JEM-200CX，加速電壓200KV。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
在本發(fā)明中所使用的術(shù)語，除非有另外說明，一般具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義。
下面結(jié)合具體的實施例，并參照數(shù)據(jù)進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
在以下的實施例中，未詳細(xì)描述的各種過程和方法是本領(lǐng)域中公知的常規(guī)方法。所用試劑的來源、商品名以及有必要列出其組成成分者，均在首次出現(xiàn)時標(biāo)明，其后所用相同試劑如無特殊說明，均以首次標(biāo)明的內(nèi)容相同。
實施例1以住友礦山厚膜導(dǎo)體漿料C-4420為原材料，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)每分鐘，工作15分鐘庭10分鐘，球磨罐工作前抽真空并充入氬氣。添加高分子分散劑BYK104S，添加表面活性劑OP15?，旇颍蛄媳?∶1，研磨5小時，該漿料平均粒徑120nm，經(jīng)厚膜印刷技術(shù)制成熔斷器。
抗脈沖測試在實驗溫度23攝氏度；正常工作電流2A；脈沖電壓15V的條件下作抗脈沖測試，結(jié)果如表1、表2所示，在2倍、4倍于正常電流的脈沖電流下，其正常工作時間比原漿料提高10倍以上。
表1.在2倍于正常電流的脈沖電流下的抗脈沖測試

表2.在4倍于正常電流的脈沖電流下的抗脈沖測試

熔斷性能測試熔斷電流條件下(20A，～ns)熔斷情況，(加32V熔斷電壓)。原漿料C-4420不熔斷比例15.0％～20.0％，本發(fā)明漿料不熔斷比例小于10.0％。
實施例2以住友礦山厚膜導(dǎo)體漿料C-4425為原材料，摻雜5％平均粒徑50nm的Na20，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)每分鐘，工作15分鐘停10分鐘，球磨罐工作前抽真空并充入氬氣。添加高分子分散劑BYK104S，添加表面活性劑NP10。瑪瑙球，球料比6∶1，研磨2小時，即得到平均粒徑280nm納米銀-氧化銀漿料。
測試條件同實施例1，結(jié)果本發(fā)明漿料在2倍、4倍于正常電流的脈沖電流下，其脈沖條件下正常工作時間比原漿料C-4425提高5倍；額定電流完全熔斷。(原漿料C-4425印刷得到的熔斷器15.0％～20.0％在額定電流不能準(zhǔn)確熔斷)；實施例3以住友礦山厚膜導(dǎo)體漿料C-4420為原材料，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)每分鐘，工作15分鐘庭10分鐘，球磨罐工作前抽真空并充入氬氣。添加高分子分散劑BYK104S，添加表面活性劑OP15。瑪瑙球，球料比6∶1，研磨5小時。該漿料平均粒徑120nm，經(jīng)厚膜印刷技術(shù)制成熔斷器。
測試條件同實施例1，結(jié)果本發(fā)明漿料在2倍、4倍于正常電流的脈沖電流下，其脈沖條件下正常工作時間比原漿料C-4420提高5倍；額定瞬間大電流下不完全熔斷10％，優(yōu)于原漿料C-4420。
實施例4以住友礦山厚膜導(dǎo)體漿料C-4425為原材料，摻雜7％平均粒徑50nm的氧化鉍納米晶，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)每分鐘，工作15分鐘停10分鐘，球磨罐裝料后工作前抽真空并充入氬氣。添加高分子分散劑BYK104S(0.5％)，添加表面活性劑NP10(0.3％)。球磨使用瑪瑙球，球料比6∶1，研磨2小時。即得到平均粒徑280nm納米銀-氧化銀漿料。
測試條件同實施例1，結(jié)果本發(fā)明漿料在2倍、4倍于正常電流的脈沖電流下，其脈沖條件下正常工作時間比原漿料C-4425提高5倍。額定瞬間大電流下不完全熔斷2％，顯著優(yōu)于原漿料(C-4425不熔斷比例15.0％～20.0％)。
實施例5以住友礦山厚膜導(dǎo)體漿料C-4425為原材料，摻雜10％平均粒徑10nm的氧化鉍納米晶，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)每分鐘，工作10分鐘停10分鐘，球磨罐裝料后工作前抽真空并充入氬氣。未添加分散劑、表面活性劑。球磨使用瑪瑙球，球料比6∶1，研磨30分鐘。得到平均粒徑500nm納米銀-氧化銀漿料，。
測試條件同實施例1，結(jié)果本發(fā)明漿料在2倍、4倍于正常電流的脈沖電流下，其脈沖條件下正常工作時間比原漿料C-4425提高5倍，額定瞬間大電流下不完全熔斷3％，比原漿料也有較大提高。
實施例6以住友礦山厚膜導(dǎo)體漿料C-4425為原材料，摻雜1％平均粒徑100nm的氧化鉍納米晶，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)每分鐘，工作10分鐘停10分鐘，球磨罐裝料后工作前抽真空并充入氬氣。未添加分散劑、表面活性劑。球磨使用瑪瑙球，球料比6∶1，研磨30分鐘。得到平均粒徑500nm納米銀-氧化銀漿料。
測試條件同實施例1，結(jié)果本發(fā)明漿料在2倍、4倍于正常電流的脈沖電流下，其脈沖條件下正常工作時間比原漿料C-4425提高5倍，額定瞬間大電流下不完全熔斷5％，優(yōu)于原漿料C-4425。
實施例7以住友礦山厚膜導(dǎo)體漿料C-4420為原材料，添加40nm氧化錫(1％)，氧化鋅(5％)，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)每分鐘，工作15分鐘庭10分鐘，球磨罐工作前抽真空并充入氬氣。添加高分子分散劑BYK104S(0.5％)，添加表面活性劑OP15(0.5％)，NP9(0.5％)。球磨使用瑪瑙球，球料比6∶1，研磨50小時。該漿料平均粒徑20nm，其樣品的電鏡照片如圖1。經(jīng)厚膜印刷技術(shù)制成熔斷器。
測試條件同實施例1，結(jié)果本發(fā)明漿料在2倍、4倍于正常電流的脈沖電流下，其脈沖條件下正常工作時間比原漿料提高20倍以上；額定瞬間大電流下不完全熔斷10％。
實施例8以住友礦山導(dǎo)體漿料C-4420為原材料，添加40nm氧化錫(1％)，氧化鋅(2％)，氧化鉍(3％)，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)每分鐘，工作15分鐘停10分鐘，球磨罐工作前抽真空并充入氬氣。添加高分子分散劑BYK104S(0.5％)，添加表面活性劑OP15(0.5％)，NP9(0.5％)。球磨使用瑪瑙球，球料比6∶1，研磨10小時。得平均粒徑100nm的本發(fā)明漿料，經(jīng)厚膜印刷技術(shù)制成熔斷器。
測試條件同實施例1，結(jié)果本發(fā)明漿料在脈沖條件下正常工作時間比原漿料提高10倍以上，額定瞬間大電流下不完全熔斷2％。
實施例9以杜邦厚膜導(dǎo)體漿料為原材料，添加40nm氧化錫(1％)，氧化錳(2％)，氧化鉍(3％)，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)每分鐘，工作15分鐘停15分鐘，球磨罐工作前抽真空并充入氬氣。球磨使用瑪瑙球，球料比3∶1，研磨2小時。該漿料平均粒徑400nm，經(jīng)厚膜印刷技術(shù)制成熔斷器。
測試條件同實施例1，結(jié)果本發(fā)明漿料在脈沖條件下正常工作時間比杜邦厚膜導(dǎo)體漿料提高5倍以上，額定瞬間大電流下不完全熔斷10％，優(yōu)于杜邦厚膜導(dǎo)體漿料。
實施例10以杜邦厚膜導(dǎo)體漿料為原材料，添加40nm氧化錫(1％)和氧化鋅(2％)，50nm氧化鉍(1％)、氧化鈉(1％)，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)每分鐘，工作15分鐘停10分鐘，直接加入球磨罐研磨，球磨使用瑪瑙球，球料比4∶1，研磨1小時。該漿料平均粒徑500nm，經(jīng)厚膜印刷技術(shù)制成熔斷器。
測試條件同實施例1，結(jié)果本發(fā)明漿料在脈沖條件下正常工作時間比杜邦厚膜導(dǎo)體漿料提高5倍以上，額定瞬間大電流下不完全熔斷10％，優(yōu)于杜邦厚膜導(dǎo)體漿料。
權(quán)利要求
1.一種納米銀—氧化銀漿料，其特征在于，是在銀基漿料中摻雜0-10％(重量)納米金屬氧化物，然后，利用常規(guī)的納米細(xì)化方法，制成20-500nm的納米銀—氧化銀漿料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀—氧化銀漿料，其特征在于所說的納米金屬氧化物是納米氧化鉀、氧化鈉、氧化鉍、氧化錫、氧化鋅、氧化鎳和氧化錳中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米銀—氧化銀漿料，其特征在于所說的納米金屬氧化物摻雜比是1-10％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀—氧化銀漿料，其特征在于所說的納米金屬氧化物的粒徑是10-100nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀—氧化銀漿料，其特征在于所說的納米細(xì)化方法是濕法球磨法。
6.一種權(quán)利要求1所述的納米銀—氧化銀漿料的制備方法，其特征在于在銀基漿料中摻雜0-10％納米金屬氧化物，然后，利用常規(guī)的納米細(xì)化方法，制成20-500nm的納米銀—氧化銀漿料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所說的納米細(xì)化方法是濕法球磨法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米銀－氧化銀漿料及該漿料的制備方法。所說的納米銀－氧化銀漿料是通過以下方法制得在銀基漿料中摻雜0－10％納米金屬氧化物，再利用常規(guī)的納米細(xì)化方法，制成20－500nm的納米銀－氧化銀漿料。本發(fā)明以現(xiàn)有的銀基漿料為原料，制備的納米銀－氧化銀漿料能有效地提高抗脈沖能力，并改善熔斷性能。特別是摻雜了納米金屬氧化物的本發(fā)明漿料，更能進(jìn)一步提高抗脈沖和準(zhǔn)確可靠熔斷的性能。
文檔編號B22F9/04GK101088665SQ20061008544
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月16日
發(fā)明者鄧昱, 韓小兵 申請人:鄧昱, 韓小兵