用于制做碳阻元件的碳油及其制备方法以及碳阻元件技术

本发明专利技术属于电阻器技术领域，涉及一种制做碳阻元件的碳油及其制备方法以及使用该碳油制作的碳阻元件。本发明专利技术提供的用于制做碳阻元件的碳油其包含导电填料、树脂连接料、交联剂和溶剂，其特征在于所述导电填料为碳黑与体积电阻率为１．０×１０↑［－６］Ω.ｃｍ至１０００Ω.ｃｍ的金属粉末或导电性金属化合物粉末的混合物，所述的金属粉末可以为镍、银、金、铝、锌、锡或不锈钢的粉末，所述的导电性金属化合物粉末可以为氧化镍、氧化锡、氧化铟、氧化铌或磷化铁的粉末。本发明专利技术制备碳油的工艺简单，制作的碳阻元件的方阻值分布范围窄，克服了碳阻元件最终产品中针孔、裂纹等缺陷，提高了碳阻元件的性能以及产品阻值的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电阻器
，涉及一种用于制做碳阻元件的碳油及其制备方法以及使用该碳油制做的碳阻元件。
技术介绍
传统的碳阻元件的制备方法包括将一定量的导电碳黑分散于热固性树脂的溶液中调制成糊状物即碳油，随后将碳油通过丝网印刷手段等在FR1、FR2、FR4等刚性印刷线路板基体的表面形成一定形状和尺寸的图样，最后加热将溶剂蒸发以及进一步加热到100-180℃下对树脂进行固化，从而形成碳阻元件。一般而言，随着碳油中碳黑含量的增加，体系的导电性增加，电阻值下降，但是在起始阶段电阻的变化比较平缓，当碳黑的含量增加到一定值时，即达到所谓的“渝渗阀值”时，由于碳黑在体系中的渝渗形成导电网络，体系的电阻显著下降，也就是说在渝渗阀值附近，体系的阻值将因体系中碳黑含量的微小变化而发生显著的变化；进一步增加碳黑的含量，电阻值的下降又将趋于平缓。因此对于单一导电填料(比如说碳黑)的体系而言，由于在“渝渗阀值”附近电阻值变化太快，因此电阻值很难调整，也就是说很难获取碳黑渝渗阀值范围内所对应的方阻值的碳油产品。为了获取具有一定阻值范围的碳油产品，传统的方法是通过选择导电碳黑的种类和控制导电碳黑的添加量来调制出一系列不同方阻值的碳油产品，比如说40欧姆/平方/25μm±10％；400欧姆/平方/25μm±10％；4000欧姆/平方/25μm±10％；40000欧姆/平方/25μm±10％；400000欧姆/平方/25μm±10％；＞2×109欧姆/平方/25μm±10％(即＞2millionKΩ)。根据碳阻元件的尺寸和阻值要求计算出所需碳油产品的方阻值，随后根据该方阻值以碳油系列产品中方阻值与其接近的那一款为主要成分，然后用它来和上下最接近的那一款进行一定比例的混合，从而调制出达到所需方阻值要求的碳油。比如说需要调制出方阻值为300欧姆/平方/25μm±10％的碳油，则选择方阻值为400欧姆/平方/25μm±10％的碳油为主要成分，通过其与方阻值为40欧姆/平方/25μm±10％的碳油产品以一定比例进行混合从而调制出所需方阻值的碳油，这样一方面需要对两种碳油的比例进行附加实验加以确定，工艺相对繁琐，另一方面由于混合的均匀性问题，混合后碳油的阻值范围变宽，比如说由原来的±10％变为±20％或者更宽，此外在混合过程中引入的气泡将在最终碳阻元件中形成针孔、裂纹等缺陷，从而破坏产品的性能以及产品阻值的稳定性。也就是说现有技术存在的问题是制备工艺比较繁琐，由于混合的均匀性导致所形成的碳阻元件的阻值分布范围较宽以及在混合过程中引入的气泡将在最终产品中引入针孔、裂纹等缺陷，破坏碳阻元件的性能以及产品阻值的稳定性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种含有两种导电性不同的导电填料分散于热塑性树脂溶液中的碳油及其制备方法以及使用该碳油制做的碳阻元件，根据本专利技术，碳油的阻值易于调整，不需要将两种碳油进行混合来调整碳油的阻值，并且使得所生产的碳阻元件具有与基体良好的结合力、阻值范围窄、表观形貌完整、阻值稳定等优点。本专利技术人发现，当主要组分的导电填料的含量在其“渝渗阀值”范围附近时，通过添加电导率不同的导电填料，可以实现对体系中所形成的导电网络进行“修饰”，即对导电网络数和导电网络的电导率进行有目的的控制，因而即使导电填料的含量在其“渝渗阀值”范围内，碳油的方阻值随导电填料含量的变化要比使用单一导电填料时的方阻值的变化缓慢得多，这样便能方便有效地实现对碳油的方阻值的控制。另一方面，由于碳黑电阻率的限制，由单一碳黑制备的碳油产品的方阻值有限，通过添加一定量的高导电性的导电填料可以进一步降低体系的电阻率，从而获得较低方阻值的碳油产品。基于上述发现，本专利技术得以完成。根据本专利技术的第一方面，提供一种用于制做碳阻元件的碳油，其包含导电填料、树脂连接料、交联剂和溶剂，其特征在于所述导电填料为碳黑与体积电阻率为1.0×10-6Ω·cm至1000Ω·cm的金属粉末或导电性金属化合物粉末的混合物(双组分导电填料)。对于所述的碳黑，本专利技术对其没有特别的限制，可以是乙炔碳黑、炉法碳黑、热裂解碳黑、槽法碳黑或它们的混合物。所述碳黑的平均粒径可以在10nm-100nm的范围内分别调整，所述碳黑的DBP值可以在50-250cc/100g的范围内分别调整，对应的体积电阻率的范围为1-10-2Ω·cm。所述的DBP值即吸油值，是碳黑结构性的一种表征技术，其表征方法是向碳黑中滴加邻苯二甲酸二甲酯(DBP)，直至混合物的粘度突然发生变化为止，此时100克碳黑所滴加的DBP的体积，即为DBP值。碳黑的导电性与碳黑的粒径和结构性有关，粒径越小，导电性越高；结构性越高，导电性也越高。所述的金属粉末可以是，例如，镍(体积电阻率为1.18μΩ·cm)、银(体积电阻率为1.6μΩ·cm)、金(体积电阻率为2.4μΩ·cm)、铝(体积电阻率为2.7μΩ·cm)、锌(体积电阻率为6.0μΩ·cm)、锡(体积电阻率为12.6μΩ·cm)、不锈钢粉末(体积电阻率为9.7μΩ·cm)等。所述的导电性金属化合物粉末可以是，例如，氧化镍(体积电阻率为约10-5Ω·cm)、氧化锡(体积电阻率为约10-4Ω·cm)、氧化铟(体积电阻率为约10-3Ω·cm)、氧化铌(体积电阻率为约10-2Ω·cm)、磷化铁Fe2P(体积电阻率为10-102Ω·cm)等。所述金属粉末和导电性金属化合物粉末的颗粒的平均粒径范围可以为0.1-10μm；该颗粒的形状没有特别的限制，例如可以为球粒、树枝状、链珠状等。在根据本专利技术第一方面的碳油中，所述导电填料、树脂连接料、交联剂和溶剂的含量可以为导电填料20-100重量份，树脂连接料100重量份，交联剂5-25重量份，和溶剂200-1000重量份。在根据本专利技术的碳油中，在所述双组分导电填料中，选择电导率与所述碳油所要求的方阻值接近的导电填料作为主要组分，相应的用于调节碳油的方阻值的另一种导电填料作为次要组分，其中主要组分碳黑的含量占总导电填料用量的70-95重量％，优选80-90重量％；相应的次要组分的含量占总导电填料用量的5-30重量％，优选10-20重量％。在根据本专利技术第一方面的碳油中，优选使用碳黑作为导电填料的主要组分，相应地，金属粉末或导电性金属化合物粉末作为导电填料的次要组分。在本专利技术中，所述树脂连接料没有特别的限制，可以采用具有橡胶弹性的热塑性树脂，主要包括聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯基醚树脂、聚异丁基乙烯基醚，聚酯型聚氨酯以及聚醚型氨酯等，其中优选的是聚乙烯醇缩丁醛。聚乙烯醇缩丁醛为聚乙烯醇和丁醛化合物的缩合产品，其分子结构中含有醋酸乙烯酯、乙烯醇和乙烯醇缩丁醛等官能团。其性能特点是透明度高，柔软性、挠曲性优良，低温下的冲击强度高，对树脂、玻璃、金属具有良好的粘接性能以及与酚醛、脲醛、环氧等树脂良好的相容性，从而赋予相应的碳油产品与基体良好的结合力、相应的碳阻元件良好的柔顺性等优点，尤其是适合厚膜电阻元件的制作和柔性线路板上碳阻元件的制作。加入交联剂是为了进一步提高碳油的粘接性能和相应的碳阻元件的强度、硬度和耐磨性。在本专利技术中，所述交联剂的种类没有特别的限制，例如可以是环氧树脂、环氧—酚醛树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、蜜胺树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等。考虑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制做碳阻元件的碳油，其包含导电填料、树脂连接料、交联剂和溶剂，其特征在于所述导电填料为碳黑与体积电阻率为１．０×１０↑［－６］Ω.ｃｍ至１０００Ω.ｃｍ的金属粉末或导电性金属化合物粉末的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种用于制做碳阻元件的碳油，其包含导电填料、树脂连接料、交联剂和溶剂，其特征在于所述导电填料为碳黑与体积电阻率为1.0×10-6Ω·cm至1000Ω·cm的金属粉末或导电性金属化合物粉末的混合物。2.根据权利要求1的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述的碳黑为乙炔碳黑、炉法碳黑、热裂解碳黑或槽法碳黑，所述碳黑的平均粒径为10-100nm，所述碳黑的DBP值为50-250cc/100g。3.根据权利要求1的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述的金属粉末为镍、银、金、铝、锌、锡或不锈钢的粉末。4.根据权利要求1的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述的导电性金属化合物粉末为氧化镍、氧化锡、氧化铟、氧化铌或磷化铁的粉末。5.根据权利要求3或4的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述金属粉末或导电性金属化合物粉末的颗粒的平均粒径范围为0.1-10μm。6.根据权利要求1的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述导电填料、树脂连接料、交联剂和溶剂的含量为导电填料20-100重量份，树脂连接料100重量份，交联剂5-25重量份，和溶剂200-1000重量份。7.根据权利要求1的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于在所述导电填料中，其中电导率与所述碳油所要求的方阻值接近的导电填料为主要组分导电填料，相应的用于调节碳油的方阻值的另一种导电填料为次要组分导电填料，其中主要组分导电填料的含量占总导电填料用量的70-95重量％，相应的次要组分的含量占总导电填料用量的5-30重量％。8.根据权利要求7所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于主要组分导电填料的含量占总导电填料用量的80-90重量％，相应的次要组分导电填料的含量占总导电填料用量的10-20重量％。9.根据权利要求1所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述树脂连接料为具有橡胶弹性的热塑性树脂，包括聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯基醚、聚异丁基乙烯基醚，聚酯型聚氨酯和/或聚醚型氨酯。10.根据权利要求9所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述树脂连接料为聚乙烯醇缩丁醛。11.根据权利要求1所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述交联剂为环氧树脂、环氧-酚醛树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、蜜胺树脂、不饱和聚酯树脂和/或醇酸树脂。12.根据权利要求11所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述交联剂为环氧树脂、酚醛树脂和/或蜜胺树脂。13.根据权利要求1所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述溶剂为醇类、酮类和/或酯类有机溶剂。14.根据权利要求13所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述醇类为甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇；所述酮类为丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮；所述酯类为乙酸甲酯、乙酸乙酯或乙酸正丁基酯。15.根据权利要求1所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于还含有钛酸酯偶联剂或者硅烷偶联剂，该偶联剂的用量为1-40重量份。16.根据权利要求15所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型钛酸酯偶联剂、单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂或鳌合型钛酸酯偶联剂；所述硅烷偶联剂为氨基乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂或环氧基硅烷偶联剂。17.根据权利要求1所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于还含有包括增塑剂和/或石蜡类加工助剂的添加剂，该添加剂的用量为5-20重量份。18.根据权利要求17所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述增塑剂为乙二醇类、脂肪酸类、磷酸酯类或邻苯二甲酸酯类。19.根据权利要求17所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。20.根据权利要求1所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述碳油的粘度范围为5000-20000mPa.s。21.一种用于制做碳阻元件的碳油的制备方法，包括以下步骤(1)、准备碳黑，作为双组分...

【专利技术属性】
技术研发人员：章颂云，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]