一种厚膜电路用电阻浆料及其制备方法和应用

本发明涉及厚膜电路，具体是涉及一种厚膜电路用电阻浆料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、不锈钢基体厚膜发热器件因其功率密度大、加热速度快，传热效率高成为近年来发展最迅速的一种新型发热元件。不锈钢厚膜发热器件采用丝网印刷方式把绝缘介质浆料、发热电阻浆料依次印刷到不锈钢基体表面，通过高温烧结制备成为加热元件，与传统加热方式相比，厚膜发热属于面发热，线路产生的热量通过基体直接传给被加热物体，因此，厚膜发热器件的热转换效率高，响应速度更快。

2、电阻浆料是制备厚膜发热器件的关键材料，目前常用的电阻浆料中的导电成分一般是银、银钯合金、银铂合金、氧化钌或钌酸铋等含钌的化合物。由于浆料中贵金属成分含量较高，因此，电阻浆料的成本随贵金属价格的上升而大幅度的增加，极大的增加了厚膜器件的制备成本，限制了厚膜器件的推广使用。此外，现有的电阻浆料中的玻璃粘结剂与导电相之间匹配性较差，烧结温区窄，对温度敏感度高，厚膜器件阻值一致性较差，导致厚膜器件对印刷、烧结等工艺要求较高，这就进一步限制了厚膜器件的应用。

3、公开号为cn111739675a公开了一种厚膜电阻浆料，包含ag粉末、pt粉末和ag-pt合金粉末中的至少两种；所述pt粉末或ag-pt合金粉末为蜂窝球状、絮状、球状和类球形中的至少一种；所述pt粉末或ag-pt合金粉末中，至少有90wt％的pt粉末或ag-pt合金粉末的长轴和短轴的长度之比为：长轴：短轴＝1-3。但本发明采用贵金属作为导电相，虽然能够制成低方阻的电阻浆料，但成本也大大提高，在工业生产中的应用被限制。

4、公开号为cn112700905a公开了一种多元导电相复合物、厚膜电路电阻浆料及其制备方法和应用，其中，多元导电相复合物为质量百分比为55-80％sreuvo4、5-25％nbo和5-20％nb组成的sreuvo4-nbo-nb多元导电相复合物，厚膜电阻浆料由多元导电相复合物与微晶玻璃粘结剂、有机载体制得，但本发明提供的厚膜电阻浆料的方阻仅为40-90ω/□，方阻范围过小。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种厚膜电路用电阻浆料，在现有高成本浆料体系中通过添加导电氧化物降低成本，提高了厚膜电路用电阻浆料的稳定性、大功率耐受能力，同时，拓宽了电阻浆料的方阻覆盖范围。

2、一种厚膜电路用电阻浆料，包括复合导电相、无机粘结剂和有机载体，所述复合导电相包括银粉、铂粉或钯粉、复合导电氧化物，所述复合导电氧化物为ato、ito、azo、lsco的至少两种。

3、本发明提供的复合导电氧化物为耐温特性优异的耐高温陶瓷粉体，通过在复合导电相中添加复合导电氧化物，提高电阻浆料的大功率耐受能力和高温稳定性。因为不同的复合导电氧化物的非线性系数不同，调节各个复合导电相氧化物的种类以及他们之间的比例，能够制得电阻温度系数低的厚膜电路用电阻浆料，较低的电阻温度系数能够使其在较大功率下稳定工作。此外，不同的复合导电氧化物的导电性不同，可以通过调整添加量可以获得不同方阻的厚膜电路用电阻浆料，其方阻范围几乎覆盖现有的银、钯以及钌系电阻浆料的方阻范围。

4、优选地，所述的其中一种复合导电相氧化物的质量百分比不少于10％。

5、优选地，所述的复合导电氧化物的粒径为0.1-10μm。

6、进一步优选地，所述的复合导电氧化物的粒径为0.5-5μm。

7、复合导电氧化物的粒径会对制得的厚膜电路用电阻浆料的方阻值和电阻温度系数等性能有较大影响。当复合导电氧化物的粒径过小，比表面积过大，容易产生团聚，团聚的复合导电氧化物不能完全润湿，导致烧结后的厚膜电路器件表面产生裂纹或孔洞，影响导电性能。当复合导电氧化物的粒径过大时，比表面积过小，加入等质量的复合导电相氧化物的体积占比越小，该体积占比会直接会影响制得的电阻浆料的导电性能。因此，复合导电氧化物的粒径在上述范围时，能够在制得的厚膜电路用电阻浆料中分布更加均匀，稳定性也会更好。

8、优选地，所述的银粉、铂粉或钯粉、复合导电氧化物的质量百分比分别为20-80％、1-10％、10-70％。

9、优选地，所述的无机粘结剂包括40-70％微晶玻璃粘结相、5-30％低温玻璃助溶相和10-40％微晶玻璃调节相。

10、优选地，所述的微晶玻璃粘结相按质量百分比计：为20-60％cao、5-30％al2o3、10-45％sio2和3-15％b2o3的cao-al2o3-sio2-b2o3系微晶玻璃粉，所述的低温玻璃助溶相按质量百分比计：为10-30％bi2o3、3-30％b2o3、5-30％zno和10-50％sio2的bi2o3-b2o3-zno-sio2系低熔点玻璃粉，所述的微晶玻璃调节相为添加zno、tio2、bao、zro2、la2o3、mgo、sr2o3中的至少一种氧化物进行改性后的cao-al2o3-sio2-b2o3系微晶玻璃粉，所述的微晶玻璃调节相中氧化物的添加量为3-25％。

11、无机粘结剂采用不同熔点、不同热膨胀系数的玻璃搭配使用，可以灵活调整无机粘结剂的烧结温度，以适应厚膜电路用电阻浆料不同组分、不同烧结工艺的要求。另外，氧化物的添加能够调节微晶玻璃的热膨胀系数，使无机粘结剂、复合导电相、基体三者的热膨胀系数相互匹配，使厚膜电路用电阻浆料具有较宽的烧结温度区间，降低了厚膜电路器件的工艺要求，提高了厚膜电路器件的一致性和稳定性，使之更易于批量化制备。

12、优选地，所述的有机载体包括90-95％有机溶剂和5-10％有机粘结剂，按质量百分比计，所述的有机溶剂包括5-50％松油醇、30-60％十二碳醇酯、1-20％丁基卡必醇、3-15％磷酸三丁酯、2-10％司班、0-20％1,4丁内酯、0-5％氢化蓖麻油和0-5％蛋黄卵磷脂；所述的有机粘结剂包括1-8％乙基纤维素、0-6％醋酸纤维素、0-3％聚乙烯吡咯烷酮和0-5％聚乙烯醇缩丁醛。

13、进一步优选地，所述的1,4丁内酯和氢化蓖麻油的质量百分比分别为1-10％和1-5％，所述的醋酸纤维素和聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比分别为1-6％和1-3％。

14、优选情况下，1,4丁内酯作为流变剂，能够使混合后的有机载体具有较好的流动性；氢化蓖麻油作为触变剂，能够使混合后的有机载体呈现良好的胶体结构，使得制得的厚膜电路用电阻浆料具有良好的触变性及防尘效果。聚乙烯吡咯烷酮和醋酸纤维素作为有机粘结剂，与乙基纤维素配合使用能够提高厚膜电路用电阻浆料的粘稠性。

15、优选地，所述的复合导电相、无机粘结剂和有机载体的质量百分比分别为30-70％、10-40％和20-40％。

16、本发明还提供了上述厚膜电路用电阻浆料的制备方法，该制备方法操作简单、易于控制、有利于实现规模化工业生产。

17、一种厚膜电路用电阻浆料的制备方法，包括以下步骤：

18、(1)将有机粘结剂与加热后的有机溶剂混合，持续加热至混合溶液呈透明溶液，冷却，得到有机载体；

19、(2)分别称取无机粘结剂和复合导电相后，与步骤(1)得到的有机载体混合均匀，进行三辊轧制，得到厚膜电路用电阻浆料。

20、本发明还提供了上述厚膜电路用电阻浆料在不锈钢基板厚膜发热器件中的应用。

21、本发明制得的厚膜电路用电阻浆料中加入稳定性耐温特性优异的复合导电氧化物，能够提高制得的厚膜电路用电阻浆料的大功率耐受能力和高温稳定性，而且制得的电阻浆料的电阻温度系数低，有利于满足大功率厚膜元件在升温后功率不衰减的应用需求，更加适合应用在不锈钢基板厚膜发热器件上。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

23、(1)本发明采用的复合导电氧化物属于耐高温陶瓷类材料，能够提高制得的厚膜电路用电阻浆料的大功率耐受能力和高温稳定性。通过不同类型的复合导电氧化物之间的配合，可以拓宽制得的厚膜电路用电阻浆料的方阻范围至几乎覆盖现有的银、钯或钌系电阻浆料的方阻范围。

24、(2)复合导电氧化物的添加降低了高成本的贵金属添加量，从而大大降低了厚膜电路用电阻浆料的成本。

25、(3)本发明提供的制备方法操作简单、易于控制、有利于实现规模化工业生产。

26、(4)本发明制得的电阻浆料的电阻温度系数低，有利于满足大功率厚膜元件在升温后功率不衰减的应用需求，适合应用在不锈钢基板厚膜发热器件上。