电阻材质

厚膜片式电阻器中的铅

摘要:

厚膜片式电阻器产品使用的电子浆料包括有：背电极浆料、面电极浆料、电阻浆料、一次玻璃浆料、二次保护浆料、标记浆料、端电极浆料。厚膜片式电阻器产品中的铅全部含在电子浆料中，而在所有膜层中，铅又主要含在电阻体的玻璃粉中。因此，厚膜电阻器产品中的铅适用欧盟豁免条款。

本文从材料成分及产品结构的角度浅析了厚膜电阻器产品中的铅及如

何降低产品中铅的含量。

关键字:欧盟指令铅结构含量

一、无铅制造的定义

所谓“无铅”，并非绝对的百分百禁绝铅的存在，而是要求铅含量必须低于1000ppm(<0.1%)的水平，而且所含有的“铅”是在制造的过程中非刻意添加的。

欧盟指令的附加条款中规定了一系列产品可获得豁免。原因是尚无技术上可行的解决方案。厚膜片式电阻器产品就属于此类范畴（Lead in glass of cathode ray tubes, electronic com ponents and fluorescent tubes）。

二、厚膜片式电阻器产品结构及组成

三、电子浆料

厚膜片式电阻器产品使用的电子浆料包括有：背电极浆料、面电极浆料、电阻浆料、一次玻璃浆料、二次保护浆料、标记浆料、端电极浆料。高温烧结型电子浆料主要由三部分组成：①功能性材料、②玻璃粘结剂及③有机载体。

其中，功能性材料和玻璃粘结剂都是无机固体，它们的粉末构成浆料的分散相。有机粘结剂是浆料的分散介质，功能性材料决定厚膜元件的电性能，玻璃粘结剂将功能性材料的粒子拉紧，使之能相互靠近、相互接触，并使膜层固定在基片上。有机粘结剂则赋予浆料印刷特性。

1、玻璃粘结剂：

生产中常用的玻璃和玻璃釉介质大致有四个系列：①、硅(Si)－铅(Pb)系②、硅(Si)－钛(Ti)系③、硅(Si)－铅(Pb)－钛(Ti)系④、硅(Si)

－铅(Pb)－硼(B)系

在浆料中常用的玻璃相组成是硅（如SiO2）、硼(如B2O3)、铅(如PbO)的氧化物。

玻璃粉的制备过程：

原材料准备→称量配制→混料→熔制玻璃（一般在1000℃～1500℃熔融）→淬火→球磨→干燥→震动球磨（粒度为1um左右）→检验等。

现在，有一种无铅和无隔的玻璃组合物，基本上由重量百分比（60～80）%Bi2O3、（6～14）%SiO2、（5～12）²O3、(5～10)%Al2O3和(0～4）%ZnO 组成。（摘自：纳幕尔杜邦公司专利98105654.7无铅无镉的密封剂组合物）。

2、有机粘结剂：

形成浆料流体的粘结剂主要有三种以上的成分。一是树脂或聚合物粘结剂，提供基本的流变性，如乙基纤维素等。二是溶剂，用来稀释树脂，它们有很强的挥发性，在干燥后能大量挥发。三是，如表面活性剂，使固体粒子易被载体所润湿，并能较好的分散在玻璃料中。四是流动性控制剂。

3、功能性材料：

电阻中最常用的导电相主要是金、银、铂、钌、钯、铱等金属、金属氧化物、合金或复合物，目前用的最多的是钯基电阻系列，钌基系列，钽

基系列以及铜基系列。

导体中主要是银、金、铂、铜、铝等金属或金属氧化物。

4、电子浆料的制造过程：

称量一定数量的有机载体、玻璃粉和功能性材料→手工或机器搅拌混合→锟轧→过滤→抽真空→放置、检验等。

5、在浆料系列中“电阻浆料”的组成：

（1）、含铅电阻浆料（以下引用杜邦等公司的专利进行说明）

例1：专利号93106557.7 E·I·内穆尔杜邦公司

本发明专利保护的是一种电阻浆料，它的成分包含（5~30）Ｗｔ％的氧化钌烧绿石和（10~90）Ｗｔ％的玻璃粘合剂，其中（1）氧化钌烧绿石是PbRuO3，（2）玻璃粘合剂是这样一种玻璃，它包含的第一玻璃含有（61~ 85)Ｗt％的PbO、（10~36）Wt％的SIO2和（0~2）Wt％的B２O ３，PbO、SiO２和B２O３的总含量占第一玻璃的95Wt％或更多，并且在整个玻璃粘合剂中包含（2~20）Wt％的B２O３，和（3）第一玻璃占该厚膜电阻器成分的（5~30）Wt％，而氧化钌烧绿石对第一玻璃的重量比是5∶30~60∶40。

例2：专利号：92115157.8 E· I·内穆尔杜邦公司

该发明提供了一种具有较小的ＴＣＲ值和在烧结其外层保护玻璃时电

阻值和ＴＣＲ的变化也较小的厚膜电阻浆料。此厚膜电阻浆料包括导电组分氧化钌和／或作为玻璃结合剂的两种玻璃的混合物，其中第一种玻璃含有（30~60）Wtｔ%SiO２，（5~30）Wt％CaO，（1~40）Wt％B２O３，（O~ 50）Wt％PbＯ和（0~20）Wt％A1２0３，其中SiO２，CaO，B２O ３，PbO和A12O３总量至少为95Wt％，第二种玻璃则是一种PbO至少占50Wt％的PbO/SiO２型玻璃。在这种厚膜电阻浆料中，导电组分为

(10~50)Wt％，第一种玻璃为(5~35) Wt％，第二种玻璃为(5~40) Wt％。（2）、无铅电阻浆料

例1：专利号：200380109085.7 TDK株式会社

本发明所介绍的电阻浆料由如下物质与有机载体混合而成：含有10摩尔％以上的ZnO、不足10摩尔％(包括0)的选自 CaO、SrO、BaO中的至少一种物质，并基本上不含铅的第1玻璃组合物；含有5摩尔％以上的MnO、10摩尔％以上的选自CaO、SrO、BaO中的至少一种物质，及不含铅的第2玻璃组合物；和不含铅的导电性材料；还含有CuO添加剂。上述第1玻璃组合物和第2玻璃组合物的合计体积比例，当以浆料全体的体积为100时，为（65～89）体积％，上述导电性材料的体积比例为（8～33）体积％。

6、其他添加剂：

四、厚膜片式电阻器常用陶瓷基片

薄膜电路和厚膜电路广泛使用的基片是氧化铝陶瓷。其次，也使用氧化铍和氮化铝陶瓷基片，氧化铍和氮化铝陶瓷基片仅限用于要求大约十倍或更高热导率基片的大功率电路。现在在厚膜片式电阻器行业中通用的基片为96％的AL2O3陶瓷，属于无铅材料。

这种基片中除96％的AL2O3之外，还有4％的所谓矿化剂SiO2、MgO、CaO等，此外还有0.5％的杂质，如LiO、Na2CO3、K2CO3等。