專利名稱：一種多層片式熱敏陶瓷電阻用端電極及其制備方法
一種多層片式熱敏陶瓷電阻用端電極及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于無源器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多層片式熱敏陶瓷電阻用端電極及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著表面貼裝技術(shù)的進(jìn)步，電子元器件的微型化和片式化等技術(shù)得到了飛速發(fā)展。其中，多層片式熱敏陶瓷電阻是通過交替層疊由BaTiO3基構(gòu)成的半導(dǎo)體陶瓷生片和包含M導(dǎo)電粉末的導(dǎo)電性膜，然后將該疊層體在還原氣氛下進(jìn)行一體共燒，再將其在氧化氣氛下熱處理，得到多層片式熱敏陶瓷素體，最后在多層片式熱敏陶瓷素體的端面上燒結(jié)Ag 端電極而制成。
由于多層片式熱敏陶瓷電阻在表面安裝時，需經(jīng)過焊接才能牢固地貼裝在電路板上，這就對電阻的耐焊接熱和可焊性提出了很高的要求。由于Ag端電極抗高溫焊料侵蝕性較差，在焊接過程中，常因^Vg端電極遭破壞而使產(chǎn)品失效。因此，表面貼裝用片式元件的端電極通常采用三層結(jié)構(gòu)，即用燒結(jié)工藝先形成底層的Ag端電極再用電鍍的方法在Ag端電極上形成Ni中間電極和Sn外部電極。其中的Ni中間電極是一個阻擋層，它把底層的Ag 端電極包住起保護(hù)作用，使端電極可以承受高溫焊料的侵蝕，外層的Sn層則是為了提高端電極的可焊性，使其適合于表面組裝技術(shù)。由此可見，端電極的三層結(jié)構(gòu)能很好地解決端電極的可焊性問題。
但電鍍M中間電極和Sn外部電極時，電鍍液往往會對片式元件的性能產(chǎn)生不利的影響，特別是在多層片式熱敏陶瓷素體的燒結(jié)密度低的情況下，鍍液浸入到多層片式熱敏陶瓷素體的內(nèi)部，導(dǎo)致多層片式熱敏陶瓷電阻的特性劣化，比如元件的耐壓下降。為解決該問題，有文獻(xiàn)報道了通過在多層片式熱敏陶瓷素體的表面上形成玻璃包覆層，可防止鍍液浸入，抑制元件耐壓的降低。但是，由于存在于多層片式熱敏陶瓷素體和端電極之間的玻璃包覆層為絕緣層，影響Ag端電極與Ni內(nèi)電極的接觸，造成電阻器阻值的大幅度波動。該端電極的制造方法包括端電極漿料的制備、包覆體的制備、端電極的燒結(jié)等。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種多層片式熱敏陶瓷電阻用端電極及其制備方法，該端電極既有高的導(dǎo)電性，又可與前期形成的抗鍍液侵蝕用的玻璃包覆層形成良好的融合，消除玻璃包覆層對于片式元件阻值的大幅度波動的不利影響。
一種多層片式熱敏陶瓷電阻用端電極，其成分及質(zhì)量百分比為銀粉40 70%、 硼化鎳5 35%、無機(jī)粘結(jié)劑2 5%、有機(jī)粘結(jié)劑25 觀％，其中，
所述無機(jī)粘結(jié)劑的成分及質(zhì)量百分比為二氧化硅5 15%、氧化硼5 15%、氧化鉍30 60%、氧化鋇1. 5 15%、二氧化鈦1. 5 15%、氧化鋁0 15%、氧化鋅0 15% ；
所述有機(jī)粘結(jié)劑的成分及質(zhì)量百分比為有機(jī)樹脂10 30%、有機(jī)溶劑70 90%。
所述有機(jī)樹脂選用松香、乙基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛中的一種或混合，所述有機(jī)溶劑選用松油醇、蓖麻油、鄰苯二甲酸二丁酯中的一種或混合。
一種多層片式熱敏陶瓷電阻用端電極制備方法，包括
(1)端電極漿料的制備步驟
無機(jī)粘結(jié)劑的配制步驟稱料無機(jī)粘結(jié)劑組分，經(jīng)研磨混合均勻后加熱、保溫、淬火得到玻璃顆粒，對玻璃顆粒進(jìn)行球磨粉碎；所述無機(jī)粘結(jié)劑的成分及質(zhì)量百分比為二氧化硅5 15%、氧化硼5 15%、氧化鉍30 60%、氧化鋇1. 5 15%、二氧化鈦1. 5 15%、氧化鋁0 15%、氧化鋅0 15% ；
有機(jī)粘結(jié)劑的配制步驟稱料有機(jī)粘結(jié)劑組分，經(jīng)攪拌混合均勻進(jìn)行加熱、過濾； 所述有機(jī)粘結(jié)劑的成分及質(zhì)量百分比為有機(jī)樹脂10 30%、有機(jī)溶劑70 90% ；
端電極漿料的配制步驟稱料銀粉40 70%、硼化鎳5 35%、無機(jī)粘結(jié)劑2 5%和有機(jī)粘結(jié)劑25 觀％，將其球磨混合均勻；
(2)包覆體的制備步驟在無機(jī)粘結(jié)劑中添加有機(jī)粘結(jié)劑制成懸浮液，將多層片式熱敏陶瓷素體在懸浮液中浸漬后，經(jīng)過干燥、燒結(jié)得到在其表面形成玻璃包覆層的包覆體；；
(3)端電極的燒結(jié)步驟在包覆體的兩端面上涂敷端電極漿料，對其燒結(jié)形成Ag 端電極。
所述無機(jī)粘結(jié)劑的配制步驟中加熱溫度1100 1250°C，保溫時間30 60min。
所述有機(jī)粘結(jié)劑的配制步驟中加熱溫度80 90°C，在400 800目的濾網(wǎng)上過濾ο
所述包覆體的制備步驟中的燒結(jié)溫度600 650°C，燒結(jié)時間30 60min。
所述端電極的燒結(jié)步驟的燒結(jié)溫度650 800°C，燒結(jié)時間10 20min。
為了確保多層片式熱敏陶瓷素體端頭露出的內(nèi)電極和Ag電極間的良好導(dǎo)通狀態(tài)、使玻璃包覆層在Ag端電極的燒結(jié)過程中熔解并擴(kuò)散到端電極中，本發(fā)明提供一種多層片式熱敏陶瓷電阻用端電極及其制備方法，使多層片式元件端電極與內(nèi)電極具有良好的電導(dǎo)通性和結(jié)合強(qiáng)度。為對比本發(fā)明的效果，選取同一批多層片式熱敏陶瓷素體若干，直接在其兩個端面上涂敷端電極漿料，在相同的燒結(jié)工藝下燒結(jié)Ag端電極，測試所得樣品的室溫阻值。本發(fā)明具有如下技術(shù)效果
1)原材料易得、操作方便、工藝簡單；
2)通過在空氣中燒結(jié)端電極的同時，使存在于多層片式熱敏陶瓷素體和端電極之間的玻璃包覆層擴(kuò)散到端電極中，從而確保多層片式熱敏陶瓷素體端頭露出的內(nèi)電極和Ag 端電極間的導(dǎo)通。
3)端電極的燒結(jié)工序還兼有再氧化多層片式熱敏陶瓷素體的作用。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
1)端電極漿料的制備
(1. 1)無機(jī)粘結(jié)劑的配制，其配比為
按質(zhì)量百分比計，二氧化硅5%、氧化硼10%、氧化鉍60%、氧化鋇10%、二氧化鈦 1.5%、氧化鋁8.5%、氧化鋅5% ；將上述原料按質(zhì)量比進(jìn)行稱料，經(jīng)研磨混合均勻后放置于氧化鋁坩堝中，在馬弗爐中加熱至1100°C，保溫時間60min，將熔化的玻璃淬火得到細(xì)小的玻璃顆粒，對玻璃顆粒進(jìn)行球磨粉碎；(1. 2)有機(jī)粘結(jié)劑的配制按質(zhì)量百分比計，松香10%、松油醇80%、鄰苯二甲酸二丁酯10% ；將上述原料按質(zhì)量比進(jìn)行稱料，攪拌混合均勻后，將混合物加熱至80°C，攪拌直至樹脂溶解，然后在400目的濾網(wǎng)上過濾除雜，得到有機(jī)粘結(jié)劑；(1.3)端電極漿料的配制按以下質(zhì)量百分比進(jìn)行稱料銀粉40%、硼化鎳35%、無機(jī)粘結(jié)劑2%、有機(jī)粘結(jié)劑，經(jīng)球磨混合均勻后，得到均勻分散的漿料。2)包覆體的制備在無機(jī)粘結(jié)劑中添加有機(jī)粘結(jié)劑制成懸浮液。選取同一批次的多層片式熱敏陶瓷素體10只，其尺寸為1206。將上述多層片式熱敏陶瓷素體在該懸浮液中浸漬，干燥后，在空氣中在620°C下燒結(jié)40min，從而得到在多層片式熱敏陶瓷素體的表面形成玻璃包覆層的包覆體。3)端電極的燒結(jié)在步驟2、中所得包覆體的兩個端面上涂敷端電極漿料，將其在空氣中在700°C下燒結(jié)15min形成Ag端電極。測試所得樣品的平均室溫阻值為0. 60 Ω。另選取同一批的多層片式熱敏陶瓷素體10只，直接在其兩個端面上涂敷端電極漿料，在相同的燒結(jié)工藝下燒結(jié)Ag端電極，測試所得樣品的平均室溫阻值為0. ΜΩ。實(shí)施例21)端電極漿料的制備(1. 1)無機(jī)粘結(jié)劑的配制，其配比為按質(zhì)量百分比計，二氧化硅10%、氧化硼5%、氧化鉍30%、氧化鋇15%、二氧化鈦 15%、氧化鋁15%、氧化鋅10%。將上述原料按質(zhì)量比進(jìn)行稱料，經(jīng)研磨混合均勻后放置于氧化鋁坩堝中，在馬弗爐中加熱至1150°C，保溫時間40min，將熔化的玻璃淬火得到細(xì)小的玻璃顆粒，對玻璃顆粒進(jìn)行球磨粉碎；(1. 2)有機(jī)粘結(jié)劑的配制按質(zhì)量百分比計，乙基纖維素20%、松油醇70%、蓖麻油5%、鄰苯二甲酸二丁酯 5% ；將上述原料按質(zhì)量比進(jìn)行稱料，攪拌混合均勻后，將混合物加熱至80°C，攪拌直至樹脂溶解，然后在600目的濾網(wǎng)上過濾除雜，得到有機(jī)粘結(jié)劑；(1.3)端電極漿料的配制按以下質(zhì)量百分比進(jìn)行稱料銀粉70%、硼化鎳5%、無機(jī)粘結(jié)劑5%、有機(jī)粘結(jié)劑 25%，經(jīng)球磨混合均勻后，得到均勻分散的漿料。2)包覆體的制備
在無機(jī)粘結(jié)劑中添加有機(jī)粘結(jié)劑制成懸浮液。選取同一批次的多層片式熱敏陶瓷素體10只，其尺寸為1206。將上述多層片式熱敏陶瓷素體在該懸浮液中浸漬，干燥后，在空氣中在600°C下燒結(jié)60min，從而得到在多層片式熱敏陶瓷素體的表面形成玻璃包覆層的包覆體。3)端電極的燒結(jié)在步驟2、中所得包覆體的兩個端面上涂敷端電極漿料，將其在空氣中在650°C下燒結(jié)20min形成Ag端電極。測試所得樣品的平均室溫阻值為0. 64 Ω。另選取同一批的多層片式熱敏陶瓷素體10只，直接在其兩個端面上涂敷端電極漿料，在相同的燒結(jié)工藝下燒結(jié)Ag端電極，測試所得樣品的平均室溫阻值為0. 58Ω。實(shí)施例31)端電極漿料的制備(1. 1)無機(jī)粘結(jié)劑的配制，其配比為按質(zhì)量百分比計，二氧化硅15%、氧化硼15%、氧化鉍43. 5%、氧化鋇1. 5%、二氧化鈦10%、氧化鋅15% ；將上述原料按質(zhì)量比進(jìn)行稱料，經(jīng)研磨混合均勻后放置于氧化鋁坩堝中，在馬弗爐中加熱至1250°C，保溫時間30min，將熔化的玻璃淬火得到細(xì)小的玻璃顆粒，對玻璃顆粒進(jìn)行球磨粉碎；(1. 2)有機(jī)粘結(jié)劑的配制按質(zhì)量百分比計，聚乙烯醇縮丁醛30%、松油醇70% ；將上述原料按質(zhì)量比進(jìn)行稱料，攪拌混合均勻后，將混合物加熱至85°C，攪拌直至樹脂溶解，然后在800目的濾網(wǎng)上過濾除雜，得到有機(jī)粘結(jié)劑；(1.3)端電極漿料的配制按以下質(zhì)量百分比進(jìn)行稱料銀粉46%、硼化鎳對％、無機(jī)粘結(jié)劑3%、有機(jī)粘結(jié)劑27%，經(jīng)球磨混合均勻后，得到均勻分散的漿料。2)包覆體的制備在無機(jī)粘結(jié)劑中添加有機(jī)粘結(jié)劑制成懸浮液。選取同一批次的多層片式熱敏陶瓷素體10只，其尺寸為1206。將上述多層片式熱敏陶瓷素體在該懸浮液中浸漬，干燥后，在空氣中在650°C下燒結(jié)30min，從而得到在多層片式熱敏陶瓷素體的表面形成玻璃包覆層的包覆體。3)端電極的燒結(jié)在步驟2、中所得包覆體的兩個端面上涂敷端電極漿料，將其在空氣中在800°C下燒結(jié)IOmin形成Ag端電極。測試所得樣品的平均室溫阻值為0. 67 Ω。另選取同一批的多層片式熱敏陶瓷素體10只，直接在其兩個端面上涂敷端電極漿料，在相同的燒結(jié)工藝下燒結(jié)Ag端電極，測試所得樣品的平均室溫阻值為0. 61 Ω。實(shí)施例41)端電極漿料的制備(1. 1)無機(jī)粘結(jié)劑的配制，其配比為按質(zhì)量百分比計，二氧化硅8%、氧化硼10%、氧化鉍55%、氧化鋇7%、二氧化鈦 10%、氧化鋁10% ；
將上述原料按質(zhì)量比進(jìn)行稱料，經(jīng)研磨混合均勻后放置于氧化鋁坩堝中，在馬弗爐中加熱至1170°C，保溫時間35min，將熔化的玻璃淬火得到細(xì)小的玻璃顆粒，對玻璃顆粒進(jìn)行球磨粉碎；(1. 2)有機(jī)粘結(jié)劑的配制按質(zhì)量百分比計，聚乙烯醇縮丁醛25%、松油醇65%、蓖麻油7%、鄰苯二甲酸二丁酯 3% ；將上述原料按質(zhì)量比進(jìn)行稱料，攪拌混合均勻后，將混合物加熱至85°C，攪拌直至樹脂溶解，然后在400目的濾網(wǎng)上過濾除雜，得到有機(jī)粘結(jié)劑；(1.3)端電極漿料的配制按以下質(zhì)量百分比進(jìn)行稱料銀粉50%、硼化鎳20%、無機(jī)粘結(jié)劑4%、有機(jī)粘結(jié)劑，經(jīng)球磨混合均勻后，得到均勻分散的漿料。2)包覆體的制備在無機(jī)粘結(jié)劑中添加有機(jī)粘結(jié)劑制成懸浮液。選取同一批次的多層片式熱敏陶瓷素體10只，其尺寸為1206。將上述多層片式熱敏陶瓷素體在該懸浮液中浸漬，干燥后，在空氣中在640°C下燒結(jié)50min，從而得到在多層片式熱敏陶瓷素體的表面形成玻璃包覆層的包覆體。3)端電極的燒結(jié)在步驟2、中所得包覆體的兩個端面上涂敷端電極漿料，將其在空氣中在750°C下燒結(jié)IOmin形成Ag端電極。測試所得樣品的平均室溫阻值為0. 56 Ω。另選取同一批的多層片式熱敏陶瓷素體10只，直接在其兩個端面上涂敷端電極漿料，在相同的燒結(jié)工藝下燒結(jié)Ag端電極，測試所得樣品的平均室溫阻值為0. 52Ω。
權(quán)利要求
1.一種多層片式熱敏陶瓷電阻用端電極，其組分及質(zhì)量百分比為銀粉40 70%、硼化鎳5 35%、無機(jī)粘結(jié)劑2 5%、有機(jī)粘結(jié)劑25 觀％，其中，所述無機(jī)粘結(jié)劑的成分及質(zhì)量百分比為二氧化硅5 15%、氧化硼5 15%、氧化鉍 30 60%、氧化鋇1. 5 15%、二氧化鈦1. 5 15%、氧化鋁0 15%、氧化鋅0 15%;所述有機(jī)粘結(jié)劑的成分及質(zhì)量百分比為有機(jī)樹脂10 30%、有機(jī)溶劑70 90%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端電極，其特征在于，所述有機(jī)樹脂選用松香、乙基纖維素、 聚乙烯醇縮丁醛中的一種或混合，所述有機(jī)溶劑選用松油醇、蓖麻油、鄰苯二甲酸二丁酯中的一種或混合。
3.一種多層片式熱敏陶瓷電阻用端電極制備方法，包括以下步驟(1)端電極漿料的制備步驟無機(jī)粘結(jié)劑的配制步驟稱料無機(jī)粘結(jié)劑組分，經(jīng)研磨混合均勻后加熱、保溫、淬火得到玻璃顆粒，對玻璃顆粒進(jìn)行球磨粉碎；所述無機(jī)粘結(jié)劑的成分及質(zhì)量百分比為二氧化硅5 15%、氧化硼5 15%、氧化鉍30 60%、氧化鋇1. 5 15%、二氧化鈦1. 5 15%、氧化鋁0 15%、氧化鋅0 15% ；有機(jī)粘結(jié)劑的配制步驟稱料有機(jī)粘結(jié)劑組分，經(jīng)攪拌混合均勻進(jìn)行加熱、過濾；所述有機(jī)粘結(jié)劑的成分及質(zhì)量百分比為有機(jī)樹脂10 30%、有機(jī)溶劑70 90% ；端電極漿料的配制步驟稱料銀粉40 70%、硼化鎳5 35%、無機(jī)粘結(jié)劑2 5% 和有機(jī)粘結(jié)劑25 觀％，將其球磨混合均勻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的端電極制備方法，其特征在于，所述無機(jī)粘結(jié)劑的配制步驟中加熱溫度1100 1250°C，保溫時間30 60min。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的端電極制備方法，其特征在于，所述有機(jī)粘結(jié)劑的配制步驟中加熱溫度80 90°C，在400 800目的濾網(wǎng)上過濾。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的端電極制備方法，其特征在于，所述包覆體的制備步驟中的燒結(jié)溫度600 650°C，燒結(jié)時間30 60min。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的端電極制備方法，其特征在于，所述端電極的燒結(jié)步驟的燒結(jié)溫度650 800°C，燒結(jié)時間10 20min。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多層片式熱敏陶瓷電阻用端電極及其制備方法,端電極成份及質(zhì)量百分比為銀粉40～70%、硼化鎳5～35%、無機(jī)粘結(jié)劑2～5%、有機(jī)粘結(jié)劑25～28%，制備過程為:在無機(jī)粘結(jié)劑中添加有機(jī)粘結(jié)劑制成懸浮液，將多層片式熱敏陶瓷素體在懸浮液中浸漬，經(jīng)過干燥、燒結(jié)后得到在其表面形成玻璃包覆層的包覆體,在包覆體的兩端面上涂敷端電極漿料，對其燒結(jié)形成Ag端電極。本發(fā)明端電極既有高導(dǎo)電性，又可與前期形成的抗鍍液侵蝕用的玻璃包覆層形成良好的融合，消除了玻璃包覆層對于片式元件阻值的大幅度波動的不利影響。
文檔編號H01C7/04GK102522169SQ20111040247
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者傅邱云, 劉歡, 吳興文, 周東祥, 胡云香, 趙俊, 鄭志平, 龔樹萍 申請人:華中科技大學(xué)