一种汽车传感器用导电银浆及其制备方法

文献发布时间：2023-06-19 11:42:32

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域，尤其是涉及一种汽车传感器用导电银浆及其制备方法。

背景技术

上世纪90年代，汽车排放污染已日渐成为人们关注的热门话题。随着我国汽车排放法规的逐步规范和社会对汽车排放污染物控制的重视，电喷发动机在我国开始普及。经过近二十多年的发展，电喷发动机技术已日益成熟，而汽车排放污染也得到了逐步控制，这都和发动机上一个重要的部件—氧传感器密不可分。

国内从2000年开始强制使用发动机电子控制汽油喷射装置，它与三元催化器组成了空燃比控制和排放控制系统，成为一种控制排放的有效途径。氧传感器用于电子控制燃油喷射装置的反馈系统中，可以使喷射装置实现闭环控制，精确控制燃油喷射时间和喷射量，使燃油充分燃烧，这样不仅可以降低油耗、提升功率，而且还有效的降低了排放污染。

氧传感器的组成件比较多，但其中最为关键的部件就是氧敏感元件，其好坏关系到传感器的优劣和寿命。通常氧敏感元件指氧化锆敏感件和银电极的共烧体，外面再涂覆一层多孔陶瓷保护层，防止电极受废气残余物腐蚀。

当氧化锆使用在功能陶瓷方面时，其优异的耐高温性能作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用。氧化锆陶瓷具有敏感的电性能参数，主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池和高温发热体等领域。平板式汽车氧传感器的制备工艺采用的是多层陶瓷共烧技术，即主要包括流延成型工艺、厚膜丝网印刷工艺、叠层工艺与共烧结工艺。

平板式氧化传感器的电极对传感器的工作性能、灵敏度有极大的影响。电极浆料的制备工艺、烧结工艺及表面形貌与传感器的性能关系十分密切，因此电极性能良好是氧传感器性能良好的关键。之前的氧传感器中使用铂作为电极较多，本发明用银来代铂作为电极，银和铂相比较具有更高的导电性和价格更低。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种汽车传感器用导电银浆及其制备方法。该导电银浆用于汽车传感器陶瓷芯片，能够使氧传感器附着力强，平整度好，结构致密性优越，在300～900℃的使用条件下具有高电导率、高密度和高的抗热冲击性

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供一种汽车传感器用导电银浆，该银浆包括以下重量百分比含量的组分：

金属银粉60～85％、玻璃粉3～8％、有机载体1～8％、有机添加剂1～3％及有机溶剂10～30％。

优选地，该银浆包括以下重量百分比含量的组分：金属银粉65～80％、玻璃粉3～5％、有机载体5～8％、有机添加剂1～3％及有机溶剂11～28％。

优选地，所述的金属银粉为球状银粉，粒径为1.5～2.5μm，振实密度为2.5～4.0g/ml。

优选地，所述的玻璃粉为无铅玻璃粉，热膨胀系数为110～120×10

优选地，所述的有机载体由高分子树脂与有机溶剂混合而成，高分子树脂与有机溶剂的质量比为10～30％:90～70％，制备方法包括：

将高分子树脂加入到有机溶剂中，加热升温至70～80℃，恒温搅拌，直至高分子树脂完全溶解，用400目的不锈钢网布进行过滤除杂，即制得有机载体。

优选地，所述的高分子树脂包括乙基纤维素、硝基纤维素和松香中的一种或多种，所述的有机溶剂为萜品醇、松节油和醚类一种或多种。这几种树脂为传统的有机载体，它们具有烧结时银层不起泡、不龟裂，烧结后无残留等优点。但在烘干成膜、流平性、触变性等方面存在不足。该银浆新研制的不仅完全具备了上述的优点，同时还具备了成膜强度较高的特点。所述的有机溶剂萜品醇、松节油、醚类一种或多种，高分子树脂在这几种溶剂中都具有较高的溶解度，当使用单一溶剂时树脂溶解度有限，多种混合的溶剂在短时间内溶解高分子树脂。

优选地，所述的高分子树脂为乙基纤维素和松香中的一种或两者混合物。

优选地，所述的有机添加剂包括增塑剂、流平剂及消泡剂，优选所述的有机添加剂中增塑剂、流平剂及消泡剂三者之间的质量比为1:1:1；

所述的增塑剂包括邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二辛酯和己二酸二辛酯中的一种或多种；

所述的流平剂包括有聚甲基苯基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和烷基改性有机硅氧烷中的一种或多种；

所述的消泡剂包括有机硅消泡剂、KMT-2023和聚醚消泡剂中的一种或多种。

优选地，所述的增塑剂选择邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异癸酯中的一种；所述的流平剂选择聚甲基苯基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷中的一种。增塑剂和流平剂在单组分少量添加时，产生的效果较明显，当添加量增加时效果减弱，采用多种混合使用时可以有效避免这一问题。

本发明第二方面提供一种汽车传感器用导电银浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比备料：

(2)银浆的配制：按照步骤(1)中重量百分比先将有机载体、有机溶剂加入到混料机中，再依次加入玻璃粉、有机添加剂和金属银粉，充分混合后，再转移至高速分散机中，分散均匀即制得导电银浆；

(3)银浆的生产：将步骤(2)制得的导电银浆在三辊轧机中进行研磨，通过微调辊轮使导电银浆的细度小于8μm，粘度为35～45Pa·S，即制得汽车传感器用导电银浆。

本发明中，银浆的制备过程是先将有机载体和有机溶剂混合均匀，然后依次加入其他组分，经混料机混合、三辊研磨机研磨等工艺，即制备得到一种汽车传感器用导电银浆。

本发明制备所得的汽车传感器用导电银浆可以使氧传感器附着力强，平整度好，结构致密性优越，在300～900℃的使用条件下具有高电导率、高密度和高的抗热冲击性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明具有以下特点：

1)选用银粉粒径较小，振实密度相对较小，具有高效导电性能；

2)选用玻璃粉熔点较低，银浆和氧化锆陶瓷结合强度高；

3)选用的增塑剂、流平剂及消泡剂成分不同，只需添加少量即可对产品产生的效果，对电性能影响较小。

4)选用的有机载体、有机溶剂都为混合使用，比单一使用具有更高的溶解度，成膜强度较高，印刷饱满。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

本实施例中，一种汽车传感器用导电银浆，该银浆包括以下组分及重量百分比含量：金属银粉65％、玻璃粉3％、有机载体8％、有机添加剂3％及有机溶剂21％。

其中，金属银粉为球状银粉，粒径为2.0μm，振实密度为2.9g/ml。玻璃粉为无铅玻璃粉，热膨胀系数为115×10

有机载体由乙基纤维素与乙醚混合而成，具体制备方法为：按乙基纤维素与乙醚的质量比为3：7，将乙基纤维素加入到乙醚中，加热升温至80℃，恒温，直至乙基纤维素完全溶解，用400目的网布进行过滤除杂，即制得有机载体。

有机溶剂为乙醚。

有机添加剂为邻苯二甲酸二丁酯、聚甲基苯基硅氧烷及有机硅消泡剂按质量比为1:1:1混合制备而成。

本实施例中一种汽车传感器用导电银浆的制备方法具体包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比备料：

(2)电极银浆的配制：按照步骤(1)中重量百分比先将有机载体、有机溶剂加入到混料机中，再加入金属银粉、玻璃粉及有机添加剂，充分混合后，再转移至高速分散机中，高速分散均匀，即制得电极银浆；

(3)电极银浆的生产：将步骤(2)制得的电极银浆在三辊轧机中进行研磨，通过微调滚轮使电极银浆的细度小于8μm，粘度为35～45Pa·S，即制得一种汽车传感器用导电银浆。

本实施例制得的汽车传感器用导电银浆对氧传感器附着力强，平整度好，结构致密性优越，在300～900℃的使用条件下具有高电导率、高密度和高的抗热冲击性。

实施例2：

本实施例中，一种汽车传感器用导电银浆，该银浆包括以下组分及重量百分比含量：金属银粉70％、玻璃粉5％、有机载体7％、有机添加剂3％及有机溶剂15％。

其中，金属银粉为球状银粉，粒径为2.1μm，振实密度为3.2g/ml。玻璃粉为无铅玻璃粉，热膨胀系数为112×10

有机载体由乙基纤维素与松节油混合而成，具体制备方法为：按乙基纤维素与松节油的质量比为3：7，将乙基纤维素加入到松节油中，加热升温至80℃，恒温，直至乙基纤维素完全溶解，用400目的网布进行过滤除杂，即制得有机载体。

有机溶剂为松节油。

有机添加剂为邻苯二甲酸二异癸酯、聚二甲基硅氧烷及KMT-2023按质量比为1:1:1混合制备而成。

本实施例中一种汽车传感器用导电银浆的制备方法具体包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比备料：

实施例3：

本实施例中，一种汽车传感器用导电银浆，该银浆包括以下组分及重量百分比含量：金属银粉75％、玻璃粉6％、有机载体4％、有机添加剂3％及有机溶剂12％。

其中，金属银粉为球状银粉，粒径为2μm，振实密度为3.5g/ml。玻璃粉为无铅玻璃粉，热膨胀系数为116×10

有机载体由硝基纤维素与松香混合而成，具体制备方法为：按硝基纤维素与松香的质量比为3：7，将硝基纤维素加入到松香中，加热升温至80℃，恒温，直至硝基纤维素完全溶解，用400目的网布进行过滤除杂，即制得有机载体。

有机溶剂为松香。

有机添加剂为邻苯二甲酸二辛酯、烷基改性有机硅氧烷及聚醚消泡剂按质量比为1:1:1混合制备而成。

本实施例中一种汽车传感器用导电银浆的制备方法具体包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比备料：

实施例4：

本实施例中，一种汽车传感器用导电银浆，该银浆包括以下组分及重量百分比含量：金属银粉80％、玻璃粉3％、有机载体1％、有机添加剂3％及有机溶剂13％。

其中，金属银粉为球状银粉，粒径为1.9μm，振实密度为3.8g/ml。玻璃粉为无铅玻璃粉，热膨胀系数为118×10

有机载体由松香与萜品醇混合而成，具体制备方法为：按乙基纤维素与乙醚的质量比为3：7，将松香加入到萜品醇中，加热升温至80℃，恒温，直至松香完全溶解，用400目的网布进行过滤除杂，即制得有机载体。

有机溶剂为萜品醇。

有机添加剂为己二酸二辛酯、聚甲基苯基硅氧烷及有机硅消泡剂按质量比为1:1:1混合制备而成。

本实施例中一种汽车传感器用导电银浆的制备方法具体包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比备料：

实施例5：

本实施例中，一种汽车传感器用导电银浆，该银浆包括以下组分及重量百分比含量：金属银粉82％、玻璃粉3％、有机载体1％、有机添加剂1％及有机溶剂13％。

其中，金属银粉为球状银粉，粒径为2.0μm，振实密度为4.0g/ml。玻璃粉为无铅玻璃粉，热膨胀系数为120×10

有机载体由乙基纤维素与乙醚、萜品醇混合而成，具体制备方法为：按乙基纤维素、乙醚和萜品醇的质量比为3:3.5:3.5，将乙基纤维素加入到有机溶剂中，加热升温至80℃，恒温，直至乙基纤维素完全溶解，用400目的网布进行过滤除杂，即制得有机载体。

有机溶剂为乙醚和萜品醇。

有机添加剂为邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛酯、聚甲基苯基硅氧烷及有机硅消泡剂按质量比为0.5:0.5:1:1混合制备而成。

本实施例中一种汽车传感器用导电银浆的制备方法具体包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比备料：

实施例6：

本实施例中，一种汽车传感器用导电银浆，该银浆包括以下组分及重量百分比含量：金属银粉67％、玻璃粉4％、有机载体7％、有机添加剂3％及有机溶剂19％。

其中，金属银粉为球状银粉，粒径为1.6μm，振实密度为2.7g/ml。玻璃粉为无铅玻璃粉，热膨胀系数为112×10

有机载体由乙基纤维素与乙醚、松节油混合而成，具体制备方法为：按乙基纤维素、乙醚和松节油的质量比为3:3.5:3.5，将乙基纤维素加入到有机溶剂中，加热升温至80℃，恒温，直至乙基纤维素完全溶解，用400目的网布进行过滤除杂，即制得有机载体。

有机溶剂为乙醚和松节油。

有机添加剂为邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛酯、烷基改性有机硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷及有机硅消泡剂按质量比为0.5:0.5:0.5:0.5:1混合制备而成。

本实施例中一种汽车传感器用导电银浆的制备方法具体包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比备料：

实施例7：

本实施例中，一种汽车传感器用导电银浆，该银浆包括以下组分及重量百分比含量：金属银粉72％、玻璃粉3％、有机载体7％、有机添加剂3％及有机溶剂15％。

其中，金属银粉为球状银粉，粒径为2.3μm，振实密度为3.7g/ml。玻璃粉为无铅玻璃粉，热膨胀系数为112×10

有机载体由乙基纤维素、松香与乙醚、松节油混合而成，具体制备方法为：按乙基纤维素、松香、乙醚和松节油的质量比为1.5:1.5:3.5:3.5，将乙基纤维素加入到有机溶剂中，加热升温至80℃，恒温，直至乙基纤维素完全溶解，用400目的网布进行过滤除杂，即制得有机载体。

有机溶剂为乙醚和松节油。

有机添加剂为邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛酯、烷基改性有机硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷及KMT-2023按质量比为0.5:0.5:0.5:0.5:1制备而成。

本实施例中一种汽车传感器用导电银浆的制备方法具体包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比备料：

实施例8：

本实施例中，一种汽车传感器用导电银浆，该银浆包括以下组分及重量百分比含量：金属银粉75％、玻璃粉4％、有机载体6％、有机添加剂3％及有机溶剂12％。

其中，金属银粉为球状银粉，粒径为1.6μm，振实密度为2.6g/ml。玻璃粉为无铅玻璃粉，热膨胀系数为118×10

有机溶剂为乙醚和松节油。

有机添加剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷及聚醚消泡剂按质量比为0.5:0.5:0.5:0.5:1制备而成。

本实施例中一种汽车传感器用导电银浆的制备方法具体包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比备料：

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

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该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
专利发明人：刘佳禄;江海涵;朱庆明;王德龙;
专利申请人：上海宝银电子材料有限公司;