專利名稱：一種低介電常數壓敏電阻材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及壓敏電阻材料制造領域，尤其涉及一種低介電常數氧化鋅壓敏電阻粉體及其制備方法。
背景技術：
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)，經混合、成型后在高溫下燒結而成的多晶多相半導體陶瓷元件。自它的發明以來，ZnO壓敏電阻就以其造價低廉、制造方便、非線性系數大、響應時間快、通流容量大等優良性能，在電力系統和電子工業中得到了廣泛的應用。當前，隨著電子線路高頻化的發展，各種高速數據傳輸線路及接口如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與電壓梯度呈反增長關系，降低介電常數的同時會使得電壓梯度超出正常范圍，因此，現有壓敏電阻的介電常數一般都高于 300。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種具有良好綜合性能的低介電常數氧化鋅壓敏電阻粉體及其制備方法。本發明的技術問題通過以下技術方案予以解決 一種低介電常數壓敏電阻材料，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。優選地，還包括摩爾比為0. 的Si02。優選地，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。實驗證明，與現有技術相比，采用本發明的低介電常數壓敏電阻材料制備的壓敏電阻在電性能、機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介電常數控制在30-120以內，電位梯度也保持在正常的400-800v/mm之間，具有優良的綜合性能。
具體實施例方式下面結合優選的實施方式對本發明作進一步說明。本實施例的低介電常數壓敏電阻材料由 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。實驗證明，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， 介電常數能夠控制在30-120的范圍內。采用上述材料制備壓敏電阻原片的方法優選為
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，其中，氧化鋯球、添加劑粉、去離子水的質量比為80 1 :12，在行星式球磨機中濕磨5-12h，轉速為300-500rmp。2)在上述研磨完成后，在球罐中加入對應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)，繼續在行星式球磨機中混磨Mh，轉速為 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，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，時間為30分鐘，即制作完成。為說明本發明技術效果的客觀性，下文提供三個具體實驗的實驗數據
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，氧化鋯球、添加劑粉(除SiO 外的所有劑粉)、去離子水質量比為80 1 :12，在行星式球磨機中濕磨12h，轉速為350rmp。 然后加入對應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)，繼續在行星式球磨機中混磨Mh，轉速為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，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，時間為30分鐘，即制作完成。本實例所制作的氧化鋅壓敏電阻原片經測試，電壓梯度720V/mm，相對介電常數 120，非線性系數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，氧化鋯球、添加劑粉(除ZnO外的所有劑粉)、去離子水質量比為80 1 :12，在行星式球磨機中濕磨12h，轉速為350rmp。然后加入對應配比的氧化鋅粉以及15%的PVA水溶液(濃度為10%)，繼續在行星式球磨機中混磨Mh，轉速為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，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，時間為30分鐘，即制作完成。本實例所制作的氧化鋅壓敏電阻經測試，電壓梯度660V/mm，相對介電常數71非線性系數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，氧化鋯球、添加劑粉(除ZnO外的所有劑粉)、去離子水質量比為80 1 :12，在行星式球磨機中濕磨12h，轉速為350rmp。然后加入對應配比的氧化鋅粉以及15%的PVA水溶液(濃度為10%)，繼續在行星式球磨機中混磨Mh，轉速為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，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，時間為30分鐘，即制作完成。本實例所制作的氧化鋅壓敏電阻經測試，電壓梯度690V/mm，相對介電常數101 非線性系數29. 2，漏電流3. 7 μ A，耐沖擊電流1140Α。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，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，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種低介電常數壓敏電阻材料，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.根據權利要求1所述的低介電常數壓敏電阻材料，其特征在于，還包括摩爾比為 0. 1%"2% 的 SiO2。
3.根據權利要求1或2所述的低介電常數壓敏電阻材料，其特征在于，還包括摩爾比為 0. Γ1. 5% 的 MgO0
4.根據權利要求1所述的低介電常數壓敏電阻材料，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
本發明公開了一種低介電常數壓敏電阻材料，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。與現有技術相比，利用本發明的電阻材料制作的壓敏電阻的介電常數能夠控制在30-120之內。
文檔編號C04B35/453GK102557612SQ20121000730
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者馮志剛, 王小波, 賈廣平 申請人:深圳順絡電子股份有限公司