[其他]厚膜电阻组合物

说明书

本发明所涉及的是可以用来制造厚膜电阻的组合物，特别是那些导电相以钌为基的组合物。

厚膜材料是金属粉末、玻璃粉末及（或）陶瓷粉末分散于有机赋形剂（vehicie）中所组成的混合物。把这些材料施用于不导电的基体上，形成导电膜，电阻膜或者绝缘膜。厚膜材料被广泛地应用于电子元件和光电元件上。

每种组合物的性能取决于构成该组合物的各特定组分。所有的组合物均含有三种主要组分。导电相决定着电性能并影响最终膜层的机械性能。在导体组合物中，导电相一般是一种贵金属或者贵金属混合物。在电阻组合物中，导电相一般是金属氧化物。在介电组合物中，功能相一般是一种玻璃或陶瓷。

粘合剂通常是玻璃、结晶态氧化物或者是二者的结合。粘合剂使膜层成为一体并且使膜层粘着在基体上。粘合剂也影响最终膜层的机械性能。

赋形剂是一些聚合物溶于有机溶剂中所形成的一种溶液。赋形剂决定组合物的施用特性。

在组合物中，功能相和粘合剂一般以粉末状态存在，并且完全分散于赋形剂中。

厚膜材料施用于某种基体上。该基体是最终的膜层的载体并且也可以具有电的功能，例如电容电介质。基体材料一般是不导电的。

最常用的基体材料是陶瓷。高纯度（一般为96%）的氧化铝使用得最为广泛。对于特殊的用途，可以使用各种钛酸盐陶瓷、云母、氧化铍以及其它基体材料，这些基体材料之所以被普通地使用是因为它们具有使用时所需的特定电性能或者机械性能。

在某些用途中，基体必须是透明的，例如显示，此时要用玻璃。

用方法来解释厚膜工艺和用材料或应用来解释厚膜工艺都差不多。厚膜工艺的基本步骤是丝网印刷（Screen    Prinling）、干燥以及焙烧（firing）。厚膜组合物一般是使用丝网印刷法涂到基体上去的。不规则形状的基体偶然也使用浸涂、镶边（banding），刷涂或喷涂。

丝网印刷法包括用涂刷器强使厚膜组合物通过型板筛网涂到基体上去。在该型板筛网上的清晰的图形规定将印到基体上去的图形。

印刷后，将膜干燥并焙烧-通常在空气中，在500～1000℃的加热峰值温度下进行。该工艺形成了一层具有所需电性能和机械性能的坚硬而粘着牢固的膜层。

重复进行丝网印刷、干燥和焙烧操作可以在同一基体上涂以更多的厚膜组合物。这样，可制成复杂的互连导电膜、电阻膜和绝缘膜。

厚膜电阻组合物通常按十进位电阻值来制造，而且仅当材料能够提供广范围的表面电阻（0.5Ω/口到1×10⁹Ω/口）时材料才是合用的。改变电阻的长度对宽度的纵横比可以达到小于0.5Ω/口的电阻值和大于1×10⁹Ω/口的电阻值以及任何中间电阻值。

组合物的掺和（blending）是广泛使用的技术，用它来获得在标准十进位值之间的电阻值。可以把相邻十进位的二种组合物以任何比例混合来产生表面电阻的中间值。这种混合操作虽则简单却需要仔细进行并需要有适当的设备。通常，掺和操作对电阻温度系数的影响最小。

对用于微型电路的厚膜电阻组合物来说，高稳定性和低工艺敏感性是十分关键的必要条件。特别是膜层的电阻系数（R）在宽广的温度条件范围内必须稳定。因此，电阻温度系数（TCR）在任何厚膜电阻组合物中都是一个关键的变量。因为厚膜电阻组合物是由一个功能相或导电相和一个永久粘合剂相组成的，所以导电相和粘合剂相的性能和它们彼此之间相互作用以及它们同基体的作用使电阻系数和电阻温度系数都受影响。

基于钌的化学性质，功能相构成了惯用厚膜电阻组合物的核心。

以烧绿石族为主的钌化合物具有立方结构，其中每一个钌原子被六个氧原子所包围，形成一个八面体。每一个氧原子被另外一个八面体所分享，形成一个化学计量学上的Ru₂O₆三维网络。此骨架内的开口面积由大的阳离子和附加的阴离子所占据。在这些二次晶格（secondary Lattice）内的广泛的取代是可能的，这种取代造成大量的化学挠性。具有一般式A₂B₂O_6-7的烧绿石结构就是一种这样的挠性的结构，具有金属、半导体或绝缘体特性的烧绿石类可通过在有效的结晶结点上的控制取代而获得。许多以烧绿石为主要材料的通行厚膜电阻都含有作为功能相的Bi₂Ru₂O₇。