[发明专利]厚膜电阻组合物

说明书

本发明涉及用于生产厚膜电阻的组合物，并特别涉及用氧化钌作为导电组分的组合物。

在厚膜电阻电气元件、厚膜混合电路等方面广泛使用的厚膜电阻组合物是用于制备厚膜电阻的组合物：先将该组合物印在绝缘基片表面形成的电路图形或电极上，然后烘焙印痕。

厚膜电阻组合物是通过将一种导电组分和无机粘合剂分散到一种有机介质中（载体）制备的。导电组分在决定厚膜电阻的电学性质方面起主要作用，在此，氧化钌或其它同类物质用作导电组分。无机粘合剂包括玻璃，并主要起保持厚膜完整和将厚膜与基片粘接到一起的作用。有机介质是一种分散介质，它影响组合物的使用性能，尤其是流变性。

当以氧化钌为导电组分的厚膜电阻组合物用于混合微电子学电路或片式电阻器时，很重要的一点就是电阻的电学稳定性要高，尤其是静电放电（ESD）要小。当该组合物被用于汽车方面，即汽车的点火装置时，这一点尤其重要。

例如在火花塞中的控制放电装置中，一个相当高的电压，例如10-20KV，可能作用到汽车点火装置的电路上。ESD作为电阻耐高电压性能的标志。该参数以在一定电压的静电作用前后其电阻值的变化百分率表示。目前，汽车用厚膜电阻的ESD是在5KV电压的作用下测得的。然而，近年来需要在更高的电压负荷（如25KV）下的耐压性能。因此要求不仅在5KV，而且在25KV的情况下也有小的ESD值。

厚膜电阻的耐压性能在一定的范围内可以通过改变电阻中氧化钌的比例来控制。然而，这样可能得不到预期的电阻，或烘焙后产品的表面状况恶化。为了弥补这一缺点，或在不改变厚膜电阻中氧化钌比例的情况下控制其耐压性能，可以改变电阻中作为无机粘合剂的玻璃的配方。然而，改变玻璃配方可能使电阻温度系数（TCR）的长度效应（Length  effect）恶化，或由于与保护层玻璃的烧结而加大电阻和TRC的变化。

曾经试图通过改变氧化钌的种类来改善厚膜电阻的耐压性能和表面状况。氧化钌可以根据其平均比表面积的大小来分类，比表面积越大，得到的ESD越好。因此，用大比表面积的氧化钌将改善ESD。然而，尽管这样可以改善ESD，但仍存在不能得到所需的电阻值，或TCR超过了允许的范围的问题。因此，需要一种具有优良的ESD和可控的电阻值以及TCR的厚膜电阻组合物。

此外，在汽车用厚膜电阻中，很重要的一点是烘焙后的表面（外观）要光滑。烘焙后厚膜电阻的表面状况不单影响其外观，粗糙的表面有使整体的各种电学特性恶化的趋势，并能导致出现较大的变化。

本发明的第一个目的是提供具有高耐压性能（由ESD表示）和可控的电阻值及TCR的厚膜电阻组合物。本发明的第二个目的是提供除了具有上述特征外还能够产生光滑表面的厚膜电阻的厚膜电阻组合物。

本发明的厚膜电阻组合物含有5-25wt%的氧化钌分散固体作为导电组分和30-70wt%的玻璃作为无机粘合剂，本发明的目的即以这种组合物实现，其中，氧化钌分散固体具有等于或大于30m²/g的平均比表面积且平均晶粒度等于或大于160，或平均比表面积等于或大于18m²/g但小于30m²/g且平均晶粒度等于或大于220，或其中氧化钌分散固体的平均比表面积等于或大于30m²/g且平均晶粒度等于或大于250。

下面将更详细地描述本发明。

图1表明了在实施例1-11中制备的氧化钌的平均比表面积与平均晶粒度之间的关系。

本发明者发现，含有氧化钌作为导电组分的厚膜电阻组合物的电学特性，如耐压性能，以及其表面状况不仅受氧化钌比表面积的影响，也受氧化钌晶粒度的影响，正是这些发现使我们完成了本发明。

本发明的特征是注意到了目前仅依据平均比表面积分类的氧化钌的平均晶粒度，并且使用具有特殊的平均比表面积值和平均晶粒度值的氧化钌。本发明者发现，当比表面积不变时，厚膜电阻的电阻值和TCR与平均晶粒度的变化关系近似于线性关系，并且当晶粒度不变时，这些参数与比表面积的变化关系也近似于线性关系。在这些关系的提示下，本发明者在本发明的范围内选择了合适的平均比表面积和平均晶粒度，从而得到一种具有满意的ESD和所需的电阻值以及TCR的厚膜电阻。

本发明者还发现，即使当氧化钌的比表面积相同时，产生的厚膜电阻的表面状况将随着氧化钌的平均晶粒度的不同而变化，据此可以得到具有满意的ESD和光滑表面的厚膜电阻。