[发明专利]低阻型BaMIIxBi1-xO3负温度系数热敏厚膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子信息功能材料领域，具体是一种低阻型BaM^II_xBi_1-xO₃负温度系数热敏厚膜材料及其制备方法。

背景技术

负温度系数热敏电阻(简写“NTCR”)是指其电阻随温度的升高而呈现指数级降低的一类电子信息材料器件。现在处于工业应用的NTC热敏器件的组成一般为基于尖晶石、钙钛矿结构的体相材料。然而，随着世界各国电子工业的迅速发展，大规模集成电路要求电子器件具有微型化、集成化特点，再加上高性能丝网印刷机的广泛使用，使得各种体状电阻器件有被淘汰出市场的趋势，热敏厚膜电阻作为高技术电子器件的一种，现已处于大规模市场应用的前沿。

当前研究的各类膜式NTC热敏元件，普遍存在的问题是室温电阻率过高且难于降低，两个关键点为：（1）过高的室温电阻率（通常在100kΩ·cm以上）；（2）热敏常数低（在100kΩ·cm之上热敏常数却通常低于3000K，对于体状陶瓷材料如此高的室温电阻率对应热敏常数一般都在4000K以上）。此外，膜式电阻器件制备通常遇到的两个重要问题：（1）需加入粘合助剂实现与基板粘结，如Pb、Bi、Sb等低熔点氧化物助剂；（2）需加入降低厚膜室温电阻率的导电助剂如Ru的化合物等。然而，粘合助剂的存在不可避免的恶化了热敏厚膜的基本性能如升高了室温电阻率和降低了热敏常数等；导电助剂的存在一方面升高了成本，另一方面恶化了电阻-温度的对数线性关系。因而，开发一种无粘合助剂、无导电助剂的材料用于制备热敏厚膜，则是研究NTC热敏厚膜的一种新趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种室温电阻率较低、成膜温度较低、热敏常数适中、性能稳定的新型单一物相钙钛矿结构负温度系数热敏厚膜材料及其制备方法。

实现本发明目的的技术方案是：

一种低阻型负温度系数热敏厚膜材料，其组成通式为：BaM^II_xBi_1-xO₃，其中0.01≤x≤0.05；符号M^II为Co、Mn、Ni、Cu、Zn的正二价氧化物中的一种。

一种低阻型负温度系数热敏厚膜材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）合成BaM^II_xBi_1-xO₃热敏相粉体：先按BaM^II_xBi_1-xO₃化学计量比以BaCO₃：M^IIO：Bi₂O₃=1：x：(1-x)/2摩尔比例混合；

（2）球磨过筛，烘干，在700～800℃保温6小时进行预烧合成，把所得预烧粉体进行二次球磨过筛并烘干，获得BaM^II_xBi_1-xO₃热敏相粉体；

（3）制备厚膜电阻浆料：把步骤（2）获得的BaM^II_xBi_1-xO₃热敏相粉体与有机载体，按质量比74：26混合均匀，形成热敏厚膜电阻浆料；所述的有机载体的组成原料及用料重量比为：松油醇︰邻苯二甲酸二丁酯︰蓖麻油︰乙基纤维素：卵磷脂=64：12.5：15：8：0.5；

（4）把步骤（3）获得的热敏厚膜电阻浆料通过丝网印刷工艺印刷到氧化铝含量为96%的氧化铝基片上，经过60分钟放平，然后在80℃下烘烤30分钟，再放入快速热处理炉中600℃预烧去除有机物；

（5）基于不同的膜厚度要求，可多次重复步骤（4），制得不同厚度的印刷厚膜素坯；

（6）将厚膜素坯以升温速率为8℃/min加热至700～900℃烧结，保温120分钟，冷却，即可得到所需的低阻型BaM^II_xBi_1-xO₃负温度系数热敏厚膜材料。

本制备方法可通过调整Co、Mn、Ni、Cu、Zn元素氧化物的含量、对应成分和烧结工艺来调控本低阻型BaM^II_xBi_1-xO₃负温度系数热敏厚膜材料的电学性能。