本发明专利技术涉及可配制成适用于制备厚膜电阻器材料的浆料的表面改性ＲｕＯ２导电材料和无铅粉状玻璃材料。最适于本发明专利技术的电阻范围为具有１０千欧／平方至１０兆欧／平方的薄层电阻的电阻器。所得的电阻器具有±１００ｐｐｍ／℃的ＴＣＲ。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可配制成适用于制备厚膜电阻器材料的浆料的表面改性RuO2导电材 料和基本上无铅的粉状玻璃材料，以及由其制备的电阻器。最适于本专利技术的电阻范围为具 有10千欧/平方至10兆欧/平方的薄层电阻的电阻器。本专利技术还涉及用于制备此类表面 改性RuO2导电材料的方法。专利技术
技术介绍
制备电阻范围介于100千欧与10兆欧之间的无铅电阻器是非常困难的。困难并 不仅限于电阻，还需要将电阻的温度系数(TCR)保持在士 100ppm/°C内。在电阻器配方的 一般操作中，已知的是多种添加剂会将TCR推至较大的负值。如果从电阻器中去除铅含量， TCR趋于显著偏向负值一侧。然而，如果TCR是过大的负值，那么增大TCR会更为困难。本 专利技术满足了这些需求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种组合物，所述组合物包含(a) —种或多种涂覆的含钌组分，其 中含钌组分包含一种或多种选自下列的组分氧化钌和氧化钌水合物，并且其中涂层包含 一种或多种酸性组分、一种或多种碱性组分、或它们的组合；(b) —种或多种玻璃料；以及 (c)有机载体。在本专利技术的一个实施方案中，一种或多种酸性组分包含一种或多种选自下列 的组分B、F、P和Se。在本专利技术的另一个实施方案中，一种或多种碱性组分包含一种或多 种选自下列的组分Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr和Ba。在本专利技术的一个实施方案中，含钌 组分包含RuO2。在本专利技术的实施方案中，组合物中的玻璃料基本上不含铅。根据本专利技术的玻璃料 可包含碱土金属氧化物。碱土金属氧化物的含量可为12-54重量％。玻璃料还可包含一 种或多种选自下列的组分SiO2 3-37重量％，Al2033-13重量％，和B2O3 11-38重量％。玻 璃料还可包含一种或多种选自下列的组分&02 0-6重量％，和P2O5 0-13重量％。在本发 明的另一个实施方案中，氧化钡的含量可为0-54重量％。氧化锶的含量可为0-38重量％。 玻璃料还可包含一种或多种选自下列的组分SiO2 18-29重量％，Al2O3 5-9重量％，和B2O3 14-27重量％。玻璃料还可包含一种或多种选自下列的组分0-3重量％，K2O 0-2重 量％。本段中给出的所有范围的重量百分比都是按玻璃料的重量计的。在本专利技术的一个实施方案中，玻璃料包含碱土金属硼硅酸盐玻璃。碱土金属硼硅 酸盐玻璃可包含碱土金属硼-铝-硅酸盐玻璃。玻璃料可基本上不含选自碱金属和ZnO的 一种或多种组分。玻璃料可从表1中选择。在本专利技术的一个实施方案中，组合物还可包含 一种或多种选自下列的组分CuO、TiO2, SiO2, ZrSiO4, Ta2O5, Nb2O5, MnO2 和 Ag20。本专利技术的一个实施方案涉及包含上述组合物的电阻器。电阻器的薄层电阻可介于 10千欧/平方至10兆欧/平方之间。电阻器的TCR可介于-IOOppm/°C至+100ppm/°C之 间。本专利技术的另一个实施方案涉及制备电阻器的方法，所述方法包括a)用酸性或碱性元素涂覆氧化钌或氧化钌水合化合物；b)煅烧所述涂覆的钌化合物；C)将煅烧的化合物 与玻璃料和有机载体混合以形成浆料；以及d)印刷并焙烧浆料以形成厚膜电阻器。酸性元 素可包含B、F、P、Se、或它们的组合。碱性元素可包含Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、或 它们的组合。此外，可以将非酸性或非碱性元素添加到涂层中，例如Ag、Al、Cu、Nb、Si、Ta、 Ti、Zn、&、或它们的组合。在一个方面，涂覆方法可以是喷雾干燥、初湿含浸法或在钌化合 物表面上沉淀所需元素。制备涂覆的氧化钌时，在热处理过程中要按照温度和保留时间调 节一种或多种涂层元素的浓度以影响对氧化钌材料的晶粒生长的抑制。这通常通过将煅烧 后的表面积测量值保持在由煅烧前的较高初始值改变5-25m2/g来测量。在本专利技术的一个 实施方案中，可将该涂层含量从2000调节为15000ppm。在另一个实施方案中，该涂层范围 为3000-10000ppm。根据本专利技术，也可使用4000-8000ppm的涂层范围。在本专利技术的一个实施方案中，玻璃料可基本上不含铅。玻璃料可包含碱土金属硼 硅酸盐玻璃。玻璃料可包含碱土金属硼-铝-硅酸盐玻璃。玻璃料可基本上不含碱金属。 玻璃料选自表1提供的列表。在本专利技术的一个实施方案中，煅烧后，涂覆的氧化钌或氧化钌水合物的所得表面 积可介于5-25m2/g之间。涂覆的钌化合物可在800至1100°C的温度下煅烧15分钟与12 小时之间的一段时间。在本专利技术的一个实施方案中，氧化钌化合物可以是Ru02。在本专利技术 的另一个实施方案中，RuO2可具有>25m2/g的表面积。在一个实施方案中，氧化钌水合化 合物可以是通过过滤沉淀的氧化钌水合物或氢氧化钌获得的湿滤饼形式。本专利技术的一个实施方案涉及用本文所述的方法制备的电阻器。成品电阻器可具有 10千欧/平方至10兆欧/平方的薄层电阻。成品电阻器可具有-100ppm/°c至+100ppm/°C 范围内的TCR。在本专利技术的一个实施方案中，电阻器可以在820至950°C的峰值温度下进行焙烧； 或者在850°C至900°C的峰值温度下进行煅烧。专利技术详述陶瓷厚膜电阻器系统通常包括范围介于10欧/平方与1兆欧/平方的单独的十进制构件。目前，大部分商用厚膜电阻器系统包含铅玻璃料或铅玻璃料加铅导电相。移除 铅材料时伴随的正TCR位的损失使得非常难以获得具有100千欧/平方或更大的薄层电阻 的电阻器。本专利技术满足了适于制备100千欧/平方至10兆欧/平方范围内、具有士 100ppm/°C 的TCR的厚膜电阻器组合物的导电氧化物/玻璃料组合物(无铅)的需要。该新系列中的 电阻器必须对热过程条件中的变化足够不灵敏以便在高速生产线上使用。本专利技术满足了开 发合适的高欧姆电阻器的需要。用常规公认的导电材料(如RuO2)获得高电阻构件的难题是，在焙烧过程中由玻 璃粉、导电粉和氧化物粉末添加剂组成的典型电阻器配方的粒度容易增大。我们惊奇地发 现，用多种酸性或碱性材料涂覆高表面积RuO2粉末的表面，然后在合适的容器中对该材料 进行热处理，或者称为“煅烧”该材料，当在850至1100°C的温度范围内焙烧该材料时，可抑 制通常观察到的粒度增大。这种导电材料增长的减弱继而可带来具体的性能优点，而当用 于配制的电阻器时是得不到这些优点的。涂覆和煅烧的RuO2在煅烧和后续的电阻器焙烧过程中可保持其细小的粒度和高 表面积。如果玻璃组合物中存在几个百分比以上的碱金属含量，导电材料可有效地返回 RuO2电阻器(未涂覆)通常具有的性能，从而使它们不适于高欧姆应用。电阻器TCR也会 移出期望的范围。因此，本文所述的包含用于配制厚膜电阻器的所述导电材料和玻璃材料 的组合物能够获得一组可接受的电阻器性能。RuO2在600°C以上焙烧时通常会经历颗粒生长，并伴随表面积损失。当基于RuO2 的电阻器在800°C至900°C的温度范围内焙烧时，该烧结会导致较大的R和TCR变化。较大 的热过程变化会降低大容量片式电阻器制造的产量。如本文所述，涂覆的RuO2可大大降低 这些基于RuO2的电阻器的热过程灵敏度。如本文所述，高表面积的RuO2或Ru(OH) · 4ηΗ20可最低限本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种组合物，所述组合物包含：（ａ）一种或多种涂覆的含钌组分，其中所述含钌组分包含一种或多种选自下列的组分：氧化钌和氧化钌水合物，并且其中所述涂层包含一种或多种酸性组分、一种或多种碱性组分、或它们的组合；（ｂ）一种或多种玻璃料；和（ｃ）有机载体。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：KW杭，MH拉布兰切，BE泰勒，PD韦努伊，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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