[发明专利]可用于制备厚膜电阻器的莫来石复合材料绝缘基片、厚膜电阻器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝缘基片材料、厚膜电阻器及其制备方法，尤其涉及一种莫来石复合材料绝缘基片、负电阻温度系数厚膜电阻器及其制备方法。

背景技术

作为厚膜电子元件和混合电路的重要组成部分，厚膜电阻器在电子设备中占有相当大的比重。通常使用的厚膜电阻器，是将电阻浆料通过丝网印刷工艺，以预定的图案印刷在形成有电极的绝缘基片上，待干燥后，再在800℃～1000℃的加热峰值温度下烧结而成。此后根据需要可在厚膜电阻层上再烧结一层罩面层玻璃作为保护膜。因此，厚膜电阻器主要包括绝缘基片、端头电极层、厚膜电阻层以及玻璃罩面保护层。

其中，作为厚膜电阻器的重要组成部分，不同的绝缘基片材料对厚膜电阻器的性能有着很大的影响。用于厚膜电阻器的绝缘基片通常需要满足以下要求：1）具有良好的介电性能，如很高的体积电阻率和很低的介电损耗；2）能够承受1000℃以上的烧成温度，使厚膜电阻器制造得以顺利进行；3）抗热震性能优良；涂覆在绝缘基片上的电阻浆料烧结过程中，其升温和降温速率都很快，并且在制备多层厚膜电阻或电路块时，还需要承受多次烧成过程，这就要求基片具有优异的抗热震性能，此外，在厚膜电子元件实际使用过程中，还要经历反复的多次高低温交变过程，基片的抗热震性能直接决定了元件的寿命与可靠性；4）有一定的机械强度，以保证在繁复的制造过程中不致损坏；5）绝缘基片表面应平坦和光滑，并且具有一定的粗糙度，以使厚膜电阻层具有良好的附着力；6）绝缘基片与厚膜电阻层和端头电极层之间应有元素相互扩散，形成高强度的结合。根据对厚膜电阻器不同电性能的需要可以选取相应合适的绝缘基片，常用的厚膜电阻器基片有氧化铝、钛酸盐、云母、氧化铍等陶瓷。现有常用的单体陶瓷基片（氧化铝、钛酸盐、云母、氧化铍等）存在的固有缺陷主要是脆性大、抗热震性能不佳，因此，在多次烧结过程中，容易发生开裂，从而导致厚膜电阻器制备过程中的成品率较低。此外，在实际使用过程中，还要经历反复的多次高低温度交变过程，因此，现有的单体陶瓷基片的抗热震性能很难满足厚膜电阻器对使用寿命和使用可靠性的要求。

表征厚膜电阻器特性的参数主要有方阻（Rs）、电阻温度系数（TCR）、电阻电压系数（Ku）、电阻的噪声（D）等。其中，厚膜电阻器的方阻（Rs）和电阻温度系数（TCR）是人们最为关注的两个评价参数。根据电阻温度系数特性的不同，厚膜电阻器大致可以划分为两种：正电阻温度系数厚膜电阻器和负电阻温度系数厚膜电阻器。

现有技术中，要获得负电阻温度系数的厚膜电阻器，采用的方法主要有两种，一种是提高厚膜电阻浆料中玻璃成分的含量；另一种是在厚膜电阻浆料中添加负电阻温度系数的激励剂，诸如CdO、Nb₂O₅、TiO₂、Mn₂O₃、V₂O₅、NiO、Sb₂O₃、Sb₂O₅等。这两种方法虽然都可以降低厚膜电阻器的电阻温度系数，获得负电阻温度系数的厚膜电阻器，但同时也使得厚膜电阻器的方阻值呈数量级增加，限制了其实际应用。如果能通过一种制备工艺或材料产品，使得在基本不改变厚膜电阻器方阻值的前提下制备得到负电阻温度系数的厚膜电阻器，这对于本领域技术人员而言，将具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种自身方阻值基本保持不变、成品率高、性能可靠、使用寿命长的负电阻温度系数厚膜电阻器，还提供一种力学性能好、附着力强、可显著提高厚膜电阻器使用寿命和可靠性的用于制备前述负电阻温度系数厚膜电阻器的莫来石复合材料绝缘基片，并相应提供前述莫来石复合材料绝缘基片和负电阻温度系数厚膜电阻器的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种负电阻温度系数厚膜电阻器，其主要由绝缘基片、端头电极和厚膜电阻层组成，所述绝缘基片是采用莫来石纤维增强莫来石复合材料（Mu_f/Mu）制作。负电阻温度系数厚膜电阻器的方阻值（Rs）可基本保持不变或改变不大（小于50%）。

上述的负电阻温度系数厚膜电阻器中，优选的，制作所述端头电极的导体浆料是以银钯为导电相、以玻璃相为粘结剂的导体浆料。

上述的负电阻温度系数厚膜电阻器中，优选的，制作所述厚膜电阻层的电阻浆料为钌系玻璃釉电阻浆料。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述负电阻温度系数厚膜电阻器的制备方法，包括以下步骤：