一种用于生产熔断器熔丝的纳米银－氧化银浆料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米银－氧化银浆料及该浆料的制备方法。所说的纳米银－氧化银浆料是通过以下方法制得：在银基浆料中掺杂０－１０％纳米金属氧化物，再利用常规的纳米细化方法，制成２０－５００ｎｍ的纳米银－氧化银浆料。本发明专利技术以现有的银基浆料为原料，制备的纳米银－氧化银浆料能有效地提高抗脉冲能力，并改善熔断性能。特别是掺杂了纳米金属氧化物的本发明专利技术浆料，更能进一步提高抗脉冲和准确可靠熔断的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导电浆料，具体是涉及一种纳米银-氧化银浆料及该浆料的制备方法。
技术介绍
采用银基浆料厚膜印刷技术制造熔断器是电子元器件业重要生产工艺之一。传统的银基浆料中颗粒是微米以上粒径大小。使用传统的银基浆料通过厚膜印刷技术生产的熔断器类元器件，在抗脉冲能力方面比较弱，在额定电流下不能准确可靠熔断。一直以来，提高熔断丝的抗脉冲能力和在额定电流下准确可靠熔断的能力是业内技术攻关的热点；此前研发工作主要方向为改变熔断丝的形状，或者改善散热条件等；但这些方法改善效果不明显。纳米技术在全球范围内高速发展，近年来，其应用已经渗透到各行各业。纳米银、纳米氧化银以及各种纳米金属氧化物的制备技术已经非常成熟。在不改变成分条件下，通过制备工艺参数的调节得到具有不同粒径、分布形态和表面形貌的纳米材料，即可实现材料各项物理、化学性能的极大改善。纳米材料的掺杂由于其比表面大，在掺杂体系中扩散渗透能力强，掺杂成分能充分发挥效用，从而提供了“纳米材料微量掺杂”这一有力的纳米改性技术手段。中国专利03113552.8公开了一种低含量纳米银导电浆料，但是该浆料并不是用来解决抗脉冲及准确熔断的的问题，因此，具有抗脉冲并进一步能在额定电流下准确可靠熔断浆料有待开发。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纳米银-氧化银浆料，该浆料能有效地提高抗脉冲能力，并改善熔断性能。本专利技术的所说的纳米银-氧化银浆料，通过以下方法制得在银基浆料中掺杂0-10％(重量)纳米金属氧化物，然后，利用常规的纳米细化方法，制成20-500nm的纳米银-氧化银浆料。本说明书中的比例除有特别说明外，均为重量比。本专利技术中所述的银基浆料，是指以银-氧化银、溶剂胶为主要成分的导电浆料。可以采用市场现有的，如住友矿山公司的的厚膜导体浆料C-4425、C-4420、C4101S、S-8200B，以及杜邦、昭荣、田中贵金属公司的同类产品；也可以用银-氧化银和溶剂胶按现有方法制备。基于对纳米银-氧化银的导电与熔断特性研究即纳米银-氧化银的粒径、分布与表面形貌对其导电与熔断性能的影响，本技术可以通过制备不同微结构的，或掺杂微量纳米金属氧化物的纳米银-氧化银，得到不同熔断特性和抗脉冲能力的浆料。在本专利技术中，当掺杂纳米金属氧化物的比例为0％时，制得的浆料，就能提高抗脉冲能力，并改善熔断性能。进一步地，掺杂了纳米金属氧化物的浆料，能相应更好地提高抗脉冲能力，改善熔断性能。本专利技术中所述的纳米金属氧化物，推荐但不限于是纳米氧化钾、氧化钠、氧化铋、氧化锡、氧化锌、氧化镍和氧化锰中的一种或几种；其中纳米氧化钾、氧化钠和氧化铋的粒径优选10-100nm，最好是50nm，掺杂纳米氧化钾、氧化钠或氧化铋可以进一步提高熔断的准确可靠性能；其中纳米氧化锡、氧化锌、氧化锰及氧化镍的粒径优选10-100nm，最好是40nm，掺杂纳米氧化锡、氧化锌或氧化镍则可以更好地抗脉冲性能。本专利技术中纳米金属氧化物掺杂比例优选1％-10％，最好是5-7％。现有常规的纳米细化方法均可用于本专利技术，具体可以是但不限于发下方法湿法球磨法、超声粉碎法、微波法。本专利技术优选湿法球磨法。具体是，在高速球磨机中研磨0.5-50小时，制得本专利技术浆料。更具体的是，高速球磨机间歇式工作以避免温度过高，优选工作15分钟停10分钟，转速500-1200转每分钟，优选800转每分钟。为了防止高速球磨时高温条件下发生反应导致浆料变质，球磨罐工作前抽真空并充入保护气体，优选氩气。还可以根据需要添加分散稳定剂，如聚酯类，聚酯盐类，聚氨酯类，如BYK104S等防止团聚，优选分散稳定剂需根据具体原材料选择；添加表面活性剂如NP9，NP10，OP15等调制纳米粒子的表面形貌并促进胶体环境下的纳米粒子自组装，优选活性剂也需根据具体原材料选择。分散稳定剂和活性剂的用量及种类，是本领域技术人员所熟知或能依据现有现术确定的。经过球磨可以得到粒径20-500nm的纳米银-氧化银浆料，在其他条件不改变的情况下，随颗粒减小，熔断器电阻率变大，抗脉冲能力增强。浆料内纳米银-氧化银颗粒单分散性越大，表面形貌越一致，浆料中银-氧化银纳米粒子自组装状况越完善，在环氧树脂类胶体系统中构成三维导电网络致密均匀，在其他条件不改变的情况下，自组装状况越完善熔断器电阻率越小，抗脉冲能力也得到增强。本专利技术的另一个目的是提供所述纳米银-氧化银浆料的制备方法。所述纳米银-氧化银浆料的制备方法是在银基浆料中掺杂0-10％纳米金属氧化物，然后，利用常规的纳米细化方法，制成20-500nm的纳米银-氧化银浆料。在上述制备过程中，纳米金属氧化物可以在银基浆料经纳米细化后再掺杂混合，同样能制得本专利技术所说的纳米银-氧化银浆料。使用纳米金、纳米铂代替纳米银-氧化银也可以实现浆料的抗脉冲和准确可靠熔断特性，但成本较高。本专利技术以现有的银基浆料为原料，制备的纳米银-氧化银浆料能有效地提高抗脉冲能力，并改善熔断性能。特别是掺杂了纳米金属氧化物的本专利技术浆料，由于作为微量掺杂材料的上述纳米金属氧化物，粒径为10m-100nm，尺寸小于其掺杂系统的平均粒径，其表面效应和量子效应增加的活性可以有效影响高温、脉冲电流条件下原系统的能量转化过程，从而进一步提高抗脉冲和准确可靠熔断的性能。附图说明图1为在乙醇溶剂中经超声分散后的纳米银-氧化银浆料TEM照片。透射电镜型号为JEM-200CX，加速电压200KV。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。在本专利技术中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细地描述本专利技术。应理解，这些实施例只是为了举例说明本专利技术，而非以任何方式限制本专利技术的范围。在以下的实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明，其后所用相同试剂如无特殊说明，均以首次标明的内容相同。实施例1以住友矿山厚膜导体浆料C-4420为原材料，球磨机转速1200转每分钟，工作15分钟庭10分钟，球磨罐工作前抽真空并充入氩气。添加高分子分散剂BYK104S，添加表面活性剂OP15。玛瑙球，球料比6∶1，研磨5小时，该浆料平均粒径120nm，经厚膜印刷技术制成熔断器。抗脉冲测试在实验温度23摄氏度；正常工作电流2A；脉冲电压15V的条件下作抗脉冲测试，结果如表1、表2所示，在2倍、4倍于正常电流的脉冲电流下，其正常工作时间比原浆料提高10倍以上。表1.在2倍于正常电流的脉冲电流下的抗脉冲测试 表2.在4倍于正常电流的脉冲电流下的抗脉冲测试 熔断性能测试熔断电流条件下(20A，～ns)熔断情况，(加32V熔断电压)。原浆料C-4420不熔断比例15.0％～20.0％，本专利技术浆料不熔断比例小于10.0％。实施例2以住友矿山厚膜导体浆料C-4425为原材料，掺杂5％平均粒径50nm的Na20，球磨机转速800转每分钟，工作15分钟停10分钟，球磨罐工作前抽真空并充入氩气。添加高分子分散剂BYK104S，添加表面活性剂NP10。玛瑙球，球料比6∶1，研磨2小时，即得到平均粒径280nm纳米银-氧化银浆料。测试条件同实施例1，结果本专利技术浆料在2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米银－氧化银浆料，其特征在于，是在银基浆料中掺杂０－１０％（重量）纳米金属氧化物，然后，利用常规的纳米细化方法，制成２０－５００ｎｍ的纳米银－氧化银浆料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓昱，韩小兵，
申请(专利权)人：南京萨特科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]