[发明专利]一种用于叠层片式热敏电阻的陶瓷材料密度调节方法

说明书

技术领域

本发明属于电子陶瓷元件制备技术领域，涉及一种钛酸钡PTC陶瓷的制备方法，具体为一种用于叠层片式PTC热敏电阻的陶瓷材料密度调节方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，电子元器件的小型化、微型化、多功能化及片式化已成为当今电子技术发展的主流，高性能的叠层片式PTCR(Positive Temperature Coefficient of Resistance)的制备成为国内外研究的热点。为避免内电极与坯体共烧时被氧化，叠层片式PTC热敏电阻器需要采用还原再氧化工艺制备，即在还原气氛中共烧，然后再在空气中较低温度下氧化以产生PTC效应。如何保持材料的低电阻率和高升阻比成了重点要研究的问题。

在配方固定的情况下，密度对材料的电性能起着决定性的影响，密度不仅影响着再氧化过程中PTC效应的产生和大小，而且在叠层片式元件的制备过程中对内电极在瓷体中的扩散起着决定性的作用，由此可见，找到一种控制瓷体密度的方法在叠层片式PTC热敏电阻器的制备过程中是一项很有意义的工作。1994年，In-Chyuan Ho通过在施主掺杂的BaTiO₃粉末中加入BN，在1160℃的烧结温度下得到相对密度为91％以上的瓷片，其PTC效应可以达到4个数量级，但由于在空气中烧结，晶粒较大，在7um以上。专利文献US6984355B2采用固相法制备出结构为8层的多层片式PTC器件，并指出当BaTiO₃基半导瓷的瓷体密度为85％～90％时，器件的性能较佳，室温电阻值为0.15Ω～0.11Ω，PTC效应为3.0～3.5个数量级，但其对密度和电性能之间的关系以及如何控制瓷体密度，没有给出相关介绍，他们可能是采用改变工艺条件的方法控制密度。

流延成型法是一种获得坯片结构均匀、柔韧性好、强度高的重要成型方法，也是制备叠层片式PTC热敏电阻的重要工艺。本发明通过改变流延配方中粘合剂的含量，从而改变了坯体中的粉体含量，最终找到一种控制BaTiO₃基半导瓷瓷体密度的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于叠层片式热敏电阻的陶瓷材料密度调节方法，该方法可以制备出综合参数比较好的钛酸钡基半导体陶瓷，具有升阻比大，室温电阻率低，晶粒大小合适的特性。

为实现上述发明目的，本发明提供的一种调节叠层片式PTC热敏电阻器的密度的制备方法，依次包括以下步骤：

(1)将叠层片式用碳酸钡基PTC粉料、有机溶剂、分散剂和消泡剂按下述质量比混合后进行球磨，制备得到有机流延浆料前驱体；

粉料100，有机溶剂35-65，分散剂0.3-0.8，消泡剂0.5-1.0；

(2)在上述浆料中加入粘合剂，其中，粘合剂与粉料的质量比为6∶100-15∶100，混合后的浆料再次球磨混合，过筛，得到有机流延浆料；

(3)将所得有机流延浆料通过流延机进行流延处理，制备得到陶瓷生坯膜片；

(4)将陶瓷生坯叠在一起进行压片，然后切片；

(5)在还原气氛中烧结，然后在空气中进行再氧化，获得所需的陶瓷材料。

本发明具有以下优点：

(1)采用传统的固相烧结方法，与传统的生产工艺兼容，并结合了流延工艺制作片式PTCR元件。

(2)本发明通过调节粘合剂含量，以获得不同密度的陶瓷坯片，在相同的烧结温度下实现对陶瓷密度的调节，从而选出最佳的密度范围以获得高性能的PTCR。

总之，本发明方法所制备出的钛酸钡基半导体陶瓷材料可获得相对密度在65％～85％，升阻比3.0～4.0个数量级，室温电阻率在20～300Ω.cm。

具体实施方式

下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。

实施例1

(1)将叠层片式用施主掺杂碳酸钡基PTC粉料、有机溶剂、分散剂、消泡剂按下述化合物质量组分比混合；

粉料BaYTiO₃100g，乙醇10g，甲苯40g，磷酸三丁酯0.5g，正辛醇0.7g；

将以上混合物进行球磨8小时；

(2)在上述浆料中加入粘合剂聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的单位质量为6g，混合后的浆料再次球磨混合10小时，过筛，得到有机流延浆料；

(3)将所得有机流延浆料通过流延机进行流延处理，调节流延机参数，使不同单位质量粘合剂的浆料均流延出质量合格的陶瓷生坯膜片；