原膜电阻组合物和变阻器制造技术

提供一种适用于变阻器的厚膜电阻组合物，它具有优良的电特性，具有低接触电阻值，在滑动过程中，滑动件与电阻器滑动路径之间有稳定的导电连接。 １０至５０ｗｔ％的比表面积为７ｍ↑［２］／ｇ的导电焦绿石，２０至７０ｗｔ％的不含氧化镉的玻璃粘接剂，和０至５ｗｔ％选自氧化铝、氧化锌和氧化镉的氧化物添加剂，分散在有机溶媒中、制成厚膜电阻组合物，然后将其印刷到基体上，并焙烧，获得变阻器中用的电阻器。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于变阻器的厚膜焦绿石电阻器组合物，以及由其所制成的变阻器。在控制、传感器和定位操作中广泛使用的变阻器中，滑动接点执行滑动、同时与由欧姆电阻构成的滑动路径保持电气连接，该欧姆电阻是由焙烧丝网印刷、喷涂或其它方式加到基体上的电阻组合物而获得的。作为输出信号的所获得的电流大小与滑动路径上滑动接点的位置相对应的电阻值和电压大小有关。用这种变阻器将转动角和其它转动机械输入量变换成相应的电信号(例如，电压)，众所周知，这些电特性受其它因数的影响，如滑动路径的滑动表面的磨损，滑动接点与滑动路径之间的电连接，和/或滑动电阻值的变化的影响。结果，变阻器的输出平滑性波动。主要因数的实例是，有助于稳定变阻器的线性度，抑制包括滑动件与滑动表面之间的电连接稳定的滑动噪声，并降低和稳定接触电阻，而稳定整个时间内的总电阻值防止温度变化。因而，希望光滑用厚度电阻组合物构成的滑动路径表面，并开发具有真正导电率的导体组合物浆料、并保征稳定的导电连接。变阻器通常由厚膜电阻组合物构成，它大部分中包含导体组分，粘接剂和作为主要成分的有机溶媒。导体组分影响机械特性，并同时决定构成欧姆电阻滑动路径的厚膜导体的电特性。诸如玻璃和/或结晶氧化物的粘接剂将厚膜固定在一起，并将其粘接到基体上。有机溶媒，一方面是影响电阻组合物的使用特性的弥散介质，另一方面特别影响电阻组合物的流变学特性。主要因数的实例是，有助于稳定变阻器的线性度，抑制包括滑动件与滑动表面之间稳定导电连接的滑动噪声，并降低和稳定接触电阻，同时稳定整个时间内的总电阻，防止温度变化。因而，希望平滑用厚膜电阻组合物构成的滑动路径表面，并开发具有真正导电率的导体组合物浆料，以保证稳定的导电连接。变阻器通常由厚膜电阻组合物构成，它大部分包含导体组分，粘接剂，和作为主要组分的有机溶媒。导体组分影响机械特性。并同时决定构成由欧姆电阻所构成的滑动路径的厚膜导体的电特性。诸如玻璃和/或结晶氧化物的粘接剂将厚膜固定在一起，并将其粘接到基体上。有机溶媒，一方面是影响电阻组合物使用特性的弥散介质，另一方面特别影响组合物的流变学特性。本专利技术的目的是提供一种厚膜电阻组合物，它适用于变阻器，并具有优良的电特性，具有低接触电阻器，在滑动件与电阻器滑动路径之间的滑动过程中能提供稳定的导电连接。本专利技术的另一目的是提供一种由所述厚膜电阻组合物构成的变阻器。为实现上述目的，本专利技术提供一种适用于变阻器的厚膜电阻组合物，它包含(A)10至50wt％的比表面达7m2/g的导电焦绿石，它的一般分子式为(MxBi2－x)(M′yM″2－y)O7－z(式中M是从由钇，铊，铟，镉，铅，铜，和稀土金属组成的元素组中选出的元素；M′是从由铂，钛，铬，铑和锑组成的元素组中选出的；M″是钌，铱，或其混合物；X为0至2，(不过对单价铜而言，X≤1)；Y为0至0.5，(不过当M′是铑或从铂、钛、铬、铑和锑中选出一种以上的元素时，Y为0至1)；Z是0至1(不过当M是两价的铅或镉时它至少等于X/2))，(B)20至70wt％的不含氧化镉的玻璃粘接剂；(C)0至5wt％的从由氧化铝，氧化锌和氧化钆组成的氧化物组中选出的氧化物添加剂(上述的重量百分比是相对于A，B，和C组分的总重量表示的)；(D)一种有机溶媒。本专利技术还提供变阻器，在其上面的滑动路径是将所述厚膜电阻组合物加在基体上构成的。本专利技术的厚膜电阻组合物的无机固体包括焦绿石，玻璃粘接剂，和氧化物添加剂。现在详细说明组分。焦绿石是Ru+4，Ir+4或其混合物(M″)的多组分复合物，它的通式为(MxBi2－x)(M′yM″2－y)O7－z(式中，M是从由钇，铊，铟，镉，铅，铜和稀土金属组成的元素组中选出的；M′是从由铂，钛，铬，铑，和锑组成的元素组中选出的； M″是钌，铱或其混合物；X是0至2，(不过对单价铜而言X≤1)；Y为0至0.5(不过当M′是铑或以铂，钛，铬，铑和锑中选出的一种以上的元素时Y为0至1)；Z是0至1(不过当M是两价的铅或镉时，Z至少等于X/2))。这些焦绿石材料已在美国专利3,583,931中详细说明。这些焦绿石中，最好是钌酸铋(Bi2Ru2O7)和钌酸铅(Pb2Ru2O6)，因它们能容易获得纯型物，玻璃粘接剂不会对其造成有害影响，并其具有相当低的不受温度影响的电阻率，甚至当在空气中加热到1000℃时仍能保持稳定，并且在还原气氛下比较稳定。焦绿石和其它实例包括Pb1.5Bi0.5Ru2O6和GdBiRu2O6.5。所有这些实例，Y＝0。本专利技术中使用的焦绿石必须具有7m2/g的比表面积。实际上，是用比表面积为0.1至7m2/g的焦绿石，该比表面积范围以外的焦绿石不适用，因为它对变阻器的电特性有不利影响，接触电阻增大，滑动件与导体滑动路径之间的滑动过程中的导电连接变得不稳定。因而，考虑到有效性和其它因素，比表面积为0.5至5m2/g的焦绿石适用于本专利技术。本专利技术的电阻组合物中的焦绿石相提供了构成可变电阻器的电阻组合物所需的导电率、可烧结性和稳定性，并能获得稳定、低接触电阻值(Rc)和不产生任何有害影响的接触电阻值变量(CRV)，因为所用的玻璃粘接剂不会使引入浆料中的氧化镉进入玻璃粘接剂中，以便控制电阻器的温度系数(TCR)。必须控制玻璃粘接剂的组分，以使厚膜适合于不导电的基体。具体地说，玻璃粘接剂必须具有540至950℃的粘接温度，并同时具有与基体相同的膨胀/收缩特性。因此，满足这些要求的大范围的玻璃粘接剂可用于本专利技术。本专利技术的玻璃粘接剂的不同特征是没有氧化镉。它的例子包括硅酸铅玻璃，硼硅酸铅玻璃，和铝硼硅酸锌玻璃。玻璃粘接剂的典型组分列于表1中。这些玻璃粘接剂中，1、2、4、5和9号是优选的。表1No.1No.2No.3No.4No.5No.6No.7No.8No.9No.10SiO228.829.023.525.934.026.025.024.024.035.5ZrO24.0 4.0 4.0 2.0TiO24.0B2O325.410.010.010.010.010.0 3.1Al2O36.4 2.5 1.0 2.5 1.0 2.5 2.5 1.2PbO 71.269.061.665.059.057.553.558.562.2CdOBaO 1.0CaO 4.0ZnO27.2Li2O 2.0 2.0 2.0 2.0 3.0Na2O 8.5将所需组分(或这些组分的先质；如B2O3的先质H3BO3)按所需的比例混合，用通用的玻璃制造技术，并加热制成的混合物制成熔融体来制造玻璃粘接剂。正如所公知的，这些技术包括，加热至峰值温度，保持足够时间，使熔融体完全转变成液体，从而避免气体形成。在这类研究中，峰值温度是1100℃至1500℃，通常为1200至1400℃。典型地，熔融体随后冷却，冷却的方法是将熔融体灌铸在冷却带上或放入冷水流中，以实现淬冷。然后按需要研磨使颗粒尺寸减小。除玻璃粘接剂组分外，将少量的氧化物添加剂加入本专利技术的厚膜电阻组分中是有益的，该氧化物添加剂是从由氧化铝、氧化锌和氧化镉组成的材料组中选出的。这些添加剂可以用商业上通用的细颗粒形式。这些氧化物添加剂通过利用电阻器微观结构的形成进一步改善Rc和CRV。本专利技术的电阻组合物的无机固体分散在有机溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厚膜电阻组合物，它适用于变阻器，它包含：（Ａ）１０至５０ｗｔ％的比表面积为７ｍ↑［２］／ｇ的导电焦绿石，它的表示通式为：（Ｍ↓［ｘ］Ｂｉ↓［２－ｘ］）（Ｍ′↓［ｙ］Ｍ″↓［２－ｙ］）Ｏ↓［７－ｚ］式中，Ｍ是从由钇、铊、铟、镉 、铅、铜和稀土金属组成的元素中选出的；Ｍ′是从由铂、钛、铬、铑和锑组成的元素组中选出的；Ｍ″是钌、铱，或其混合物；Ｘ是０至２（不过对单价铜而含Ｘ≤１）；Ｙ是０至０．５（不过当Ｍ′是铑或从铂、钛、铬、铑和锑中选出的一种以上的元素时Ｙ是０至１）；Ｚ是０至１（不过当Ｍ是两价的铅或镉时，它至少等于Ｘ／２），（Ｂ）２０至７０ｗｔ％的不含氧化镉的玻璃粘接剂，（Ｃ）０至５ｗｔ％的从氧化铝，氧化锌和氧化钆组成的材料组中选出的氧化物添加剂（上述百分重量是相对于组分Ａ、Ｂ和Ｃ的总重量）， 和（Ｄ）有机溶媒。

【技术特征摘要】
JP 1994-8-31 2063831.一种厚膜电阻组合物，它适用于变阻器，它包含(A)10至50wt％的比表面积为7m2/g的导电焦绿石，它的表示通式为(MxBi2－x)(M′yM″2－y)O7－z式中，M是从由钇、铊、铟、镉、铅、铜和稀土金属组成的元素中选出的；M′是从由铂、钛、铬、铑和锑组成的元素组中选出的；M″是钌、铱，或其混合物；X是0至2(不过对单价铜而含X≤1)；Y是0至0.5(不过当M′是铑或从铂、钛、铬、铑和锑中选出的一种以上的元素时Y是0至1)；Z是0至1(不过当M是两价的铅或镉时，它至少等于X/2)，(B)20至70wt％的不含氧化镉的玻璃粘接剂，(C)0至5wt％的从氧化铝，氧化锌和氧化钆组成的材料组中选出的氧化物添加剂(上述百分重量是相对于组分A、B和C的总重量)，和(D)有机溶媒。2.按权利要求1的组合物，其特征是，导电焦绿石的比表面积为0.1至7m2/g。3.按权利要求1的组合物，其特征是，导电焦绿石的比表面积为0.5至5m2/g。4.按权利要求1的组合物，其特征是，无氧化物添加剂。5.按权利要求1的组合物，其特征是，有氧化物添加剂。6.按权利要求1的组合物，其特征是，包含在A、B和C组合中的有机溶媒与有机溶媒的重...

【专利技术属性】
技术研发人员：H神田，C冈部，M村上，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]