專利名稱：一種低介電常數(shù)壓敏電阻材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓敏電阻材料制造領(lǐng)域，尤其涉及一種低介電常數(shù)氧化鋅壓敏電阻粉體及其制備方法。
背景技術(shù)：
ZnO壓敏電阻是以ZnO粉料為主體，添加多種微量的其他金屬化合物添加劑(如 Bi203、Sb2O3> MnCO3> Co203、Cr2O3等)，經(jīng)混合、成型后在高溫下燒結(jié)而成的多晶多相半導(dǎo)體陶瓷元件。自它的發(fā)明以來，ZnO壓敏電阻就以其造價(jià)低廉、制造方便、非線性系數(shù)大、響應(yīng)時(shí)間快、通流容量大等優(yōu)良性能，在電力系統(tǒng)和電子工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，隨著電子線路高頻化的發(fā)展，各種高速數(shù)據(jù)傳輸線路及接口如HDMI、 USB3.0等得到了越來越廣泛的使用。為了減少此類線路中傳輸信號(hào)的損耗，需要盡可能減小其中所使用壓敏電阻的電容量，因此必須用到低介電常數(shù)壓敏電阻材料來制造此類小電容量壓敏電阻以滿足需要，但是壓敏電阻的介電常數(shù)與電壓梯度呈反增長(zhǎng)關(guān)系，降低介電常數(shù)的同時(shí)會(huì)使得電壓梯度超出正常范圍，因此，現(xiàn)有壓敏電阻的介電常數(shù)一般都高于 300。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種具有良好綜合性能的低介電常數(shù)氧化鋅壓敏電阻粉體及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決 一種低介電常數(shù)壓敏電阻材料，其特征在于包括 90 97% 的 SiO ；
0. Γ3% 的 Bi2O3 ；
0. Γ3% 的 SID2O3 ；
0. Γ2% 的 Cr2O3 ；
0. Γ . 5% 的 MnA 或 MnCO3 ；
0. Γ . 5% 的 Co2O3 ；
0. Γ % 的 Ni2O3 或 NiO ；
0. Γ0. 8% 的 H3BO3 或 B2O3 ；
0. ΟΟΓΟ. 8% 的 AgNO3 ；
0. 001-0. 3% 的 Al2 (NO3) 3. 9Η20 ；
前述的百分比均為摩爾比。優(yōu)選地，還包括摩爾比為0. 的Si02。優(yōu)選地，還包括摩爾比為0. Γ1. 5%的MgO。其中所述的MnA是以含錳化合物的形式引入，所述含錳化合物包括Mn02、Mn3O4 或 MnCO3。
所述的Ni2O3是以含鎳氧化物的形式引入，所述含鎳氧化物包括NiO或Ni203。所述的H3BO3是以含硼化合物的形式引入，所述含硼化合物包括H3BO3或化03。
所述的AgN03、Al2 (NO3) 3. 9H20按配比先溶解于去離子水或乙醇中，然后以此溶液的方式加入剩余組分中。實(shí)驗(yàn)證明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的低介電常數(shù)壓敏電阻材料制備的壓敏電阻在電性能、機(jī)械性能及可靠性方面的性能均有明顯的提升，并可以將壓敏電阻瓷體的相對(duì)介電常數(shù)控制在30-120以內(nèi)，電位梯度也保持在正常的400-800v/mm之間，具有優(yōu)良的綜合性能。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本實(shí)施例的低介電常數(shù)壓敏電阻材料由 90 97% 的 SiO ；
0. Γ3% 的 Bi2O3 ；
0. Γ3% 的 SID2O3 ；
0. Γ2% 的 Cr2O3 ；
0. Γ . 5% 的 MnA 或 MnCO3 ；
0. Γ . 5% 的 Co2O3 ；
0. Γ % 的 Ni2O3 或 NiO ；
0. Γ0. 8% 的 H3BO3 或 B2O3 ；
0. ΟΟΓΟ. 8% 的 AgNO3 ；
0. 001-0. 3% 的 Al2 (NO3) 3. 9Η20 ；
組成，其中各組分的百分比均為摩爾比。上述材料中優(yōu)選可加入0. 的Si02和/或0. Γ1. 5%的MgO。其中，AgNO3和Al2 (NO3) 3. 9H20均按配比先溶解于去離子水或乙醇中，然后以此溶液的方式加入剩余組分中。實(shí)驗(yàn)證明，采用上述材料制作的壓敏電阻在電位梯度保持在正常范圍的前提下， 介電常數(shù)能夠控制在30-120的范圍內(nèi)。采用上述材料制備壓敏電阻原片的方法優(yōu)選為
1)按配比稱取除氧化鋅以外的所有粉體作為壓敏電阻添加劑混合粉，以聚乙烯罐為球磨罐，采用氧化鋯球、去離子水為球磨介質(zhì)，其中，氧化鋯球、添加劑粉、去離子水的質(zhì)量比為80 1 :12，在行星式球磨機(jī)中濕磨5-12h，轉(zhuǎn)速為300-500rmp。2)在上述研磨完成后，在球罐中加入對(duì)應(yīng)配比的氧化鋅粉以及所有粉體總重 I-^1WPVA (聚乙烯醇，以水溶液的方式使用)，繼續(xù)在行星式球磨機(jī)中混磨Mh，轉(zhuǎn)速為 300-500rmp,混磨完成后倒入瓷盤在烘箱中烘干，烘干溫度為100-120°C。3)將上述烘干后的壓敏粉過100目篩，在9MPa的壓力下成型為Φ12πιπι，厚度為 l.(T2. Omm的小圓片，在110(Tl35(TC空氣中燒結(jié)，自然冷卻到室溫，在打磨干凈的瓷片兩面涂銀，燒銀溫度為750-950°C，時(shí)間為30分鐘，即制作完成。為說明本發(fā)明技術(shù)效果的客觀性，下文提供三個(gè)具體實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
41)按摩爾百分比 SiO 95. 1%,Bi2O3 0. 5%, Sb2O3 1.25%、Cr2O3 0.5% ,SiO2 0. 25%、MnCO3 1%、Co2O3 0. 5%、Ni2O3 0. 3%、MgO 0. 5%、AgNO3 0. 01%、Al2 (NO3) 3. 9Η20 0. 015% 稱取各類粉體，以聚乙烯罐為球磨罐，采用氧化鋯球、去離子水為球磨介質(zhì)，氧化鋯球、添加劑粉(除SiO 外的所有劑粉)、去離子水質(zhì)量比為80 1 :12，在行星式球磨機(jī)中濕磨12h，轉(zhuǎn)速為350rmp。 然后加入對(duì)應(yīng)配比的氧化鋅粉以及所有粉體總重洲WPVA (以水溶液的方式使用)，繼續(xù)在行星式球磨機(jī)中混磨Mh，轉(zhuǎn)速為350rmp，混磨完成后倒入瓷盤在烘箱中烘干，烘干溫度為100°C。將上述烘干后的壓敏粉過100目篩，在9MPa的壓力下成型為Φ12πιπι，厚度為 1.4mm的小圓片，在1250°C空氣中燒結(jié)，自然冷卻到室溫，在打磨干凈的瓷片兩面涂銀，燒銀溫度為800°C，時(shí)間為30分鐘，即制作完成。本實(shí)例所制作的氧化鋅壓敏電阻原片經(jīng)測(cè)試，電壓梯度720V/mm，相對(duì)介電常數(shù) 120，非線性系數(shù)38. 1，漏電流1. 4 μ A，耐沖擊電流1200Α。2)按摩爾百分比 SiO 95%,Bi2O3 0. 7%,Sb2O3 1. 2%,Cr2O3 0. 5% ,MnCO3 0. 5%,Co2O3 1.3%、Ni2O3 0.2%、H3BO3 0. 57%、AgNO3 0.015%、Al2 (NO3) 3· 9Η20 0. 015% 稱取各類粉體，以聚乙烯罐為球磨罐，采用氧化鋯球、去離子水為球磨介質(zhì)，氧化鋯球、添加劑粉(除ZnO外的所有劑粉)、去離子水質(zhì)量比為80 1 :12，在行星式球磨機(jī)中濕磨12h，轉(zhuǎn)速為350rmp。然后加入對(duì)應(yīng)配比的氧化鋅粉以及15%的PVA水溶液(濃度為10%)，繼續(xù)在行星式球磨機(jī)中混磨Mh，轉(zhuǎn)速為350rmp，混磨完成后倒入瓷盤在烘箱中烘干，烘干溫度為100°C。將上述烘干后的壓敏粉過100目篩，在9MPa的壓力下成型為Φ12πιπι，厚度為1.4mm的小圓片，在 1250°C空氣中燒結(jié)，自然冷卻到室溫，在打磨干凈的瓷片兩面涂銀，燒銀溫度為800°C，時(shí)間為30分鐘，即制作完成。本實(shí)例所制作的氧化鋅壓敏電阻經(jīng)測(cè)試，電壓梯度660V/mm，相對(duì)介電常數(shù)71非線性系數(shù)23. 2，漏電流1. 7 μ A，耐沖擊電流1240Α。3)按摩爾百分比 ZnO 94. 1%、Bi2O3 0. 9%、Sb2O3 1. 3%、Cr2O3 0. 5%、MnCO3 0. 6%、 Co2O3 1.2%、Ni2O3 0.2%、H3BO3 0. 5%、MgO 0. 4%, AgNO3 0. 015%, Al2 (NO3) 3. 9Η20 0.015% 稱取各類粉體，以聚乙烯罐為球磨罐，采用氧化鋯球、去離子水為球磨介質(zhì)，氧化鋯球、添加劑粉(除ZnO外的所有劑粉)、去離子水質(zhì)量比為80 1 :12，在行星式球磨機(jī)中濕磨12h，轉(zhuǎn)速為350rmp。然后加入對(duì)應(yīng)配比的氧化鋅粉以及15%的PVA水溶液(濃度為10%)，繼續(xù)在行星式球磨機(jī)中混磨Mh，轉(zhuǎn)速為350rmp，混磨完成后倒入瓷盤在烘箱中烘干，烘干溫度為 100°C。將上述烘干后的壓敏粉過100目篩，在9ΜΙ^的壓力下成型為Φ 12mm，厚度為1.4mm 的小圓片，在1250°C空氣中燒結(jié)，自然冷卻到室溫，在打磨干凈的瓷片兩面涂銀，燒銀溫度為800°C，時(shí)間為30分鐘，即制作完成。本實(shí)例所制作的氧化鋅壓敏電阻經(jīng)測(cè)試，電壓梯度690V/mm，相對(duì)介電常數(shù)101 非線性系數(shù)29. 2，漏電流3. 7 μ A，耐沖擊電流1140Α。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種低介電常數(shù)壓敏電阻材料，其特征在于包括 90 97% 的 ZnO ；0. Γ3% 的 Bi2O3 ；0. Γ3% 的 Sb2O3 ；0. Γ2% 的 Cr2O3 ；0. Γ . 5% 的 MnA 或 MnCO3 ；0. Γ . 5% 的 Co2O3 ；0. Γ % 的 Ni2O3 或 NiO ；0. Γ0. 8% 的 H3BO3 或 B2O3 ；0. ΟΟΓΟ. 8% 的 AgNO3 ；0. 001-0. 3% 的 Al2 (NO3) 3. 9Η20 ；前述的百分比均為摩爾比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低介電常數(shù)壓敏電阻材料，其特征在于，還包括摩爾比為 0. 1%"2% 的 SiO2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低介電常數(shù)壓敏電阻材料，其特征在于，還包括摩爾比為 0. Γ1. 5% 的 MgO0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低介電常數(shù)壓敏電阻材料，其特征在于所述AgNO3* Al2 (NO3) 3. 9Η20均按配比先溶解于去離子水或乙醇中，然后以此溶液的方式加入剩余組分中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低介電常數(shù)壓敏電阻材料，包括90~97%的ZnO；0.1~3%的Bi2O3；0.1~3%的Sb2O3；0.1~2%的Cr2O3；0.1~1.5%的MnO2；0.1~1.5%的Co2O3；0.1~1%的Ni2O3；0.1~0.8%的H3BO3；0.1~0.8%的AgNO3；0.1-0.3%的Al2(NO3)3.9H2O；前述的百分比均為摩爾比。與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用本發(fā)明的電阻材料制作的壓敏電阻的介電常數(shù)能夠控制在30-120之內(nèi)。
文檔編號(hào)C04B35/453GK102557612SQ20121000730
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者馮志剛, 王小波, 賈廣平 申請(qǐng)人:深圳順絡(luò)電子股份有限公司