專利名稱：一種疊層片式鈦酸鋇ptc陶瓷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子陶瓷元件制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種疊層片式鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法，該方法可以控制多孔鈦酸鋇PTC陶瓷的密度，所制備的陶瓷材料尤其適用于疊層PTC熱敏電阻器。
背景技術(shù)：
目前，隨著電子元件向微型化發(fā)展，疊層片式PTC熱敏電阻器得到了廣泛的研究。 在制作疊層器件的過程中，如何保持材料的低電阻率和高升阻比成了重點要研究的問題。 在配方固定的情況下，密度對材料的電性能起著決定性的影響，密度不僅影響著再氧化過程中PTC效應(yīng)的產(chǎn)生和大小，而且在疊層片式元件的制備過程中對內(nèi)電極在瓷體中的擴散起著決定性的作用，由此可見，找到一種控制瓷體密度的方法在多層片式PTC熱敏電阻器的制備過程中是一項很有意義的工作。1994年，In-Chyuan Ho通過在施主摻雜的BaTiO3 粉末中加入BN，在1160°C的燒結(jié)溫度下得到相對密度為91%以上的瓷片，其PTC效應(yīng)可以達到4個數(shù)量級，但由于在空氣中燒結(jié)，晶粒較大，在7um以上。專利文獻US6984355B2通過固相法制備出結(jié)構(gòu)為8層的多層片式PTC器件，并指出當BaTiO3基半導瓷的瓷體密度為 85% 90%時，器件的性能較佳，室溫電阻值為0. 15Ω 0. 11Ω，Ρ 效應(yīng)為3. 0 3. 5個數(shù)量級，但其對密度和電性能之間的關(guān)系以及如何控制瓷體密度，沒有給出相關(guān)介紹。本發(fā)明從燒結(jié)工藝對材料的電性能影響的角度出發(fā)，目的在于通過改進工藝過程找到一種控制 BaTiO3基半導瓷瓷體密度的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種疊層片式鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法，該方法制備的 PTC陶瓷和片式疊層器件具有再氧化溫度低、晶粒均勻細小、室溫電阻率小和PTC效應(yīng)大的特點。本發(fā)明提供的一種疊層片式鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將碳酸鋇、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅按下述化合物摩爾組分比混合；BaCO3 99 101，TiO2 :100，Y2O3 0. 1 0. 5，SiO2 0 0. 02 ；(2)球磨混合3 5小時后，將所得漿料進行烘干、預燒處理，合成得到摻雜改性的鈦酸鋇粉體；(3)將獲得的鈦酸鋇粉體進行高能超細球磨，獲得粒徑大小為500nm以下的鈦酸鋇基PTC粉體；(4)將鈦酸鋇基PTC粉體配成流延漿料，流延出厚度為45um 70um的生坯膜片；(5)用層壓并印刷Ni內(nèi)電極，制作成疊層片式結(jié)構(gòu)；(6)切割成含有內(nèi)電極的生坯片；(7)在還原氣氛中以1180 1240°C燒結(jié)，然后在空氣中以650°C 850°C進行再氧化，獲得所需的疊層片式陶瓷電阻。作為上述技術(shù)方案的改進，步驟(3)中，高能超細球磨采用直徑為1 6mm的小球，球磨時間為1 3小時。本發(fā)明方法通過改進制備材料的工藝過程來實現(xiàn)對BaTiO3基半導瓷瓷體密度的控制。具體而言，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)采用傳統(tǒng)的固相燒結(jié)方法，與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝兼容，并結(jié)合了流延工藝制作片式PTCR元件。(2)相比于在空氣中燒結(jié)，在還原氣氛中燒結(jié)，在較低的溫度下就可以實現(xiàn)材料的半導化。采用還原氣氛下燒結(jié)和空氣中再氧化的工藝，不僅能有效地控制晶粒的大小，更適用于含有內(nèi)電極的疊層PTCR元件的制備，保證器件的電性能。(3)本發(fā)明的材料配方中沒有加入淀粉之類的生孔劑，通過改變燒結(jié)溫度控制和燒結(jié)添加劑的含量控制材料的密度，制備出晶粒細小、空隙均勻的PTC材料。總之，本發(fā)明方法所制備的鈦酸鋇基半導體陶瓷的瓷體晶粒大小可以達到2. Ομπι 以下，密度可以控制在65% -98%之間，室溫電阻率在20-200 Ω . cm之間，疊層器件升阻比達3X102以上。


圖1為含有單對Ni電極的元件結(jié)構(gòu)示意圖(1為燒滲的Ag-Zn電極，2為Ni內(nèi)電極)。
具體實施例方式本發(fā)明提供的一種疊層片式鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法，具體包括以下步驟(1)將碳酸鋇、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅按下述化合物摩爾組分比混合；BaCO3 99 101，11 100, Y2O3 0. 1 0. 5，0 0. 02 ；(2)球磨混合后，將所得漿料進行烘干、預燒處理，合成摻雜改性的鈦酸鋇粉體；(3)將獲得的鈦酸鋇粉體進行高能超細球磨，高能超細球磨采用直徑為1 6mm的小球，最終獲得粒徑大小為500nm以下的鈦酸鋇基PTC粉體；(4)將粉體配成流延漿料，用流延機流延出生坯膜片；(5)用熱壓機層壓并印刷Ni內(nèi)電極，制作成疊層片式結(jié)構(gòu)。(6)切割成固定尺寸的不含內(nèi)電極的生坯片和含有多對內(nèi)電極的器件。(7)在還原氣氛中以1180 1240°C燒結(jié)，然后在空氣中以650°C 850°C進行再氧化，獲得所需的疊層片式陶瓷電阻樣品。下面通過借助實施例更加詳細地說明本發(fā)明，但以下實施例僅是說明性的，本發(fā)明的保護范圍并不受這些實施例的限制。實施例(1)將碳酸鋇、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅按化合物摩爾組分比混合，樣品1中 BaCO3 99, TiO2 IOOjY2O3 0. 5, SiO2 0. 01 ；樣品 2 中 BaCO3 IOLTiO2 IOOjY2O3 0.1， SiO2 0. 02 ；樣品 3 中 BaCO3 100，TiO2 100，Y2O3 0. 3 ；(2)將配得的粉料在行星式球磨機上球磨3 5小時，將球磨后的粉料烘干，并在
4空氣中1100°C 1200°C預燒1 3小時。(3)將獲得的鈦酸鋇粉體進行高能超細球磨，高能超細球磨采用直徑為1 6mm的 ZrO2小球、球磨時間為1 3小時，然后烘干；(4)將制得的陶瓷粉配成流延漿料。并將漿料用流延機流出膜片，厚度調(diào)為50 75um ；(5)用熱壓機將兩層厚度為70 90um的生粉膜壓在載板上，然后壓5層介質(zhì)膜片作為保護層。采用片式元件絲網(wǎng)印刷機在膜片上印刷一層M電極，然后再壓10層介質(zhì)膜， 再印刷一層電極，此時必須有一定的錯位，最后再壓5層介質(zhì)膜作為保護層。切割得到尺寸 4. 72mmX2. 36mmX Imm的分立的含有單對Ni電極的小器件(如圖1所示)。，(6)在還原氣氛中以1180 1240°C燒結(jié)，然后分別在空氣中以650°C 850°C進行再氧化，獲得所需的陶瓷電阻樣品。其密度和電性能見表一。表一含有單對Ni電極的電阻元件的密度和電性能
權(quán)利要求
1.一種疊層片式鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將碳酸鋇、二氧化鈦、氧化釔、二氧化硅按下述化合物摩爾組分比混合； BaCO3 99 101，TiA 100, Y2O3 0. 1 0. 5，SiO2 0 0. 02 ；(2)球磨混合后，將所得漿料進行烘干、預燒處理，合成得到摻雜改性的鈦酸鋇粉體；(3)將獲得的鈦酸鋇粉體進行高能超細球磨，獲得粒徑大小為500nm以下的鈦酸鋇基 PTC粉體；(4)將鈦酸鋇基PTC粉體配成流延漿料，流延出生坯膜片；(5)層壓并印刷Ni內(nèi)電極，制作成疊層片式結(jié)構(gòu)；(6)切割成含有內(nèi)電極的生坯片；(7)在還原氣氛中以1180 1240°C燒結(jié)，然后在空氣中以650°C 850°C進行再氧化， 獲得所需的疊層片式陶瓷電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊層片式鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟(3) 中，高能超細球磨采用直徑為1 6mm的小球，球磨時間為1 3小時。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種疊層片式鈦酸鋇PTC陶瓷的制備方法，①將下述化合物按摩爾組分比混合；BaCO3 99～101，TiO2 100，Y2O3 0.1～0.5，SiO2 0～0.02；②球磨混合3～5小時后，將所得漿料進行烘干、預燒處理，得到鈦酸鋇粉體；③進行高能超細球磨，獲得粒徑500nm以下的粉體；④將粉體配成流延漿料，流延出45um～70um的生坯膜片；⑤層壓并印刷Ni內(nèi)電極，制作成疊層片式結(jié)構(gòu)；⑥切割成含有內(nèi)電極的生坯片；⑦在還原氣氛中以1180～1240℃燒結(jié)，然后在空氣中以650℃～850℃進行再氧化，獲得所需的疊層片式陶瓷電阻。本發(fā)明所制備的半導體陶瓷的瓷體晶粒大小可以達到2.0μm以下，密度可以控制在65％-98％之間，室溫電阻率在20-200Ω.cm之間，疊層器件升阻比達3×102以上，居里溫度在80℃～120℃。
文檔編號B32B18/00GK102503408SQ2011103082
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者傅邱云, 周東祥, 胡云香, 鄭志平, 龔樹萍 申請人:華中科技大學