專(zhuān)利名稱：具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料合成工藝和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一種具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料及其在壓敏元件 制作中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前用于電子線路過(guò)電壓保護(hù)的元器件主要有以下三類(lèi)陶瓷壓敏電阻，硅 基半導(dǎo)體瞬態(tài)過(guò)電壓保護(hù)元件和高分子ESD保護(hù)元件陶瓷壓敏電阻通過(guò)對(duì)陶 瓷摻雜，在高溫下燒結(jié)半導(dǎo)化，兩端焙燒電極制成，它的主要缺點(diǎn)是產(chǎn)品制成能 耗高，壽命短，耐沖擊次數(shù)少，壓敏特性較差；硅基半導(dǎo)體瞬態(tài)過(guò)電壓保護(hù)元件 采用半導(dǎo)體工藝制成，它的主要特點(diǎn)是產(chǎn)品投資大，制作成本高，對(duì)環(huán)境污染大， 產(chǎn)品附加電容高；高分子ESD保護(hù)元件采用高分子材料和導(dǎo)電顆粒形成一種帶 壓敏特性的材料制成，該材料的壓敏特性不好，重復(fù)性很差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材 料，可用于制備高性能、高精度的壓敏元件。
為達(dá)到上述目的，采用的技術(shù)方案是采用金屬納米材料和半導(dǎo)體陶瓷納米 材料與高分子基體材料均勻共混，制成勻質(zhì)的高分子納米復(fù)合材料，各組分的重
量百分?jǐn)?shù)°/。為
金屬納米材料 20% 40% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料 10% 30% 高分子基體材料 40% 70% 再加入少量的固化劑，攪拌5小時(shí)以上，待其粘度逐漸變大以后停止攪拌， 放入容器待用。
所述的金屬納米材料可以是鎳，銅，鐵，鋁，金，銀等材料中的任意一種或 二種的混合物。
所述的半導(dǎo)體陶瓷納米材料可以是氧化鋅，碳化硅，二氧化鈦中的任意一種 或二種的混合物。所述的高分子基體材料可以是環(huán)氧樹(shù)脂，有機(jī)硅樹(shù)脂，丙烯酸樹(shù)脂中的任意 一種。
所述的金屬納米材料和所述的半導(dǎo)體陶瓷納米材料的粒徑為10nm至 500nm。
所述固化劑為T(mén)31，用量約為勻質(zhì)的高分子納米復(fù)合材料總重量的5%。 本發(fā)明的積極效果是在高分子ESD保護(hù)元件的基礎(chǔ)上，將金屬納米材料 和納米半導(dǎo)化的陶瓷粉充分與高分子材料形成均一的勻質(zhì)相，利用納米材料的表
面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，形成宏觀的壓敏效應(yīng)。將上述高分子納米復(fù)合材料結(jié)合 線路板和半導(dǎo)體技術(shù)，可以非常高效的生產(chǎn)各種壓敏器件，產(chǎn)品性能高度可靠， 并且生產(chǎn)成本僅為傳統(tǒng)方法的幾分之一。
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方法對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。 圖1是高分子納米復(fù)合材料工作原理示意圖。
圖中，1、 1' 一電極；2 —金屬納米材料；3 —高分子基體材料；4一半導(dǎo)體
陶瓷納米材料。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
采用金屬納米材料和半導(dǎo)體陶瓷納米材料與高分子基體材料均勻共混，制成 勻質(zhì)的高分子納米復(fù)合材料，各組分的重量百分?jǐn)?shù)％為
金屬納米材料鎳(粒徑為150nm) 23% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料氧化鋅(粒徑為120nm) 12% 高分子基體材料環(huán)氧樹(shù)脂 65% 上述制作復(fù)合材料漿料中加入約為總重量的5%的固化劑T31，攪拌5小時(shí) 以上，待其粘度逐漸變大以后停止攪拌，放入容器待用，用于制作高分子納米復(fù) 合材料壓敏元件。用中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00810032677.8公開(kāi)的方法將其印刷在蝕 刻好圖形的PCB板上，加熱使其固化。將印刷好的線路板再壓上一層蝕刻好圖 形的PCB板，復(fù)合以后在整張板上制作圖形，通過(guò)打孔將PCB的內(nèi)層圖形的電 極引到外面的電極，印刷好阻焊油墨，就形成了整張的元件。再利用高精度劃片 機(jī)將大的圖形分別切割成單個(gè)的元件，就制成了高分子納米復(fù)合材料壓敏元件。圖1是高分子納米復(fù)合材料工作原理示意圖，由圖可見(jiàn)在兩個(gè)電極l和 1'之間填充高分子納米復(fù)合材料，當(dāng)電壓V加在兩端電極1和1'上時(shí)，復(fù)合
材料中的n個(gè)金屬納米材料2，半導(dǎo)體陶瓷納米材料4以及高分子基體填充材料 3分別承擔(dān)著一定的電壓(V/n)。隨著電壓V的逐步升高，半導(dǎo)體陶瓷納米材 料4首先被擊穿，當(dāng)材料中有一個(gè)納米顆粒被電壓擊穿的同時(shí)，加在其他納米顆 粒上的電壓升高至V/(n-l)，這時(shí)又有第二個(gè)納米顆粒被擊穿，加在其他納米顆 粒上的電壓又升高至V/ (n-2)。這樣，在極短的時(shí)間內(nèi)(<lns)，伴隨著金屬納 米材料的表面效應(yīng)，電子流順著納米顆粒的表面快速流動(dòng)，整個(gè)材料被電壓迅速 擊穿。
用本實(shí)施例制作納米高分子復(fù)合漿料，用中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00810032677.8 公開(kāi)的方法制成的高分子納米復(fù)合材料壓敏元件，電極間距離為0.1mm，壓敏擊 穿電壓Vbrl200V，壓敏箝位電壓Vcl50V。
實(shí)施例2
按實(shí)施例1相同的方法操作，各組分及其重量百分?jǐn)?shù)％改為 金屬納米材料鎳+銅(粒徑均為120nm) 25% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料氧化鋅+碳化硅(粒徑為100nm) 20% 高分子基體材料環(huán)氧樹(shù)脂 55% 制作的納米高分子復(fù)合漿料用于制作高分子納米復(fù)合材料壓敏元件，電極間 距離為0.1mm，壓敏擊穿電壓Vbr200V，壓敏箝位電壓Vc45V。 實(shí)施例3
按實(shí)施例1相同的方法操作，各組分及其重量百分?jǐn)?shù)％改為 金屬納米材料鎳(粒徑為120 nm) 35% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料氧化鋅(粒徑為100nm) 20% 高分子基體材料有機(jī)硅樹(shù)脂 45% 制作的納米高分子復(fù)合漿料用于制作高分子納米復(fù)合材料壓敏元件，電極間 距離為0.05mm，壓敏擊穿電壓Vbr 300V，壓敏箝位電壓Vc80V。 實(shí)施例4
按實(shí)施例1相同的方法操作，各組分及其重量百分?jǐn)?shù)％改為 金屬納米材料鎳+銅(粒徑均為120nm) 25%半導(dǎo)體陶瓷納米材料氧化鋅+碳化硅(粒徑為lOOnm) 20% 高分子基體材料丙烯酸樹(shù)脂 55% 制作的納米高分子復(fù)合漿料用于制作高分子納米復(fù)合材料壓敏元件，電極間 距離為0.05mm，壓敏擊穿電壓Vbr 380V，壓敏箝位電壓Vc75V。 實(shí)施例5
按實(shí)施例l相同的方法操作，各組分及其重量百分?jǐn)?shù)％改為 金屬納米材料鋁(粒徑為150 nm) 25% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料氧化鋅(粒徑為120nm) 25% 高分子基體材料環(huán)氧樹(shù)脂 50% 制作的納米高分子復(fù)合漿料用于制作高分子納米復(fù)合材料壓敏元件，電極間 距離為O.lmm，壓敏擊穿電壓Vbrl200V，壓敏箝位電壓Vc 200V。 實(shí)施例6
按實(shí)施例1相同的方法操作，各組分及其重量百分?jǐn)?shù)％改為 金屬納米材料金(粒徑為150 nm) 25% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料氧化鋅(粒徑為120nm) 25% 高分子基體材料環(huán)氧樹(shù)脂 50% 制作的納米高分子復(fù)合漿料用于制作高分子納米復(fù)合材料壓敏元件，電極間 距離為O.lmm，壓敏擊穿電壓Vbr 150V,壓敏箝位電壓Vc40V。
由以上實(shí)施例可見(jiàn)，可通過(guò)納米高分子復(fù)合漿料各組分及其重量百分?jǐn)?shù)％的 調(diào)節(jié)，電極間距離的改變，制成不同特性的壓敏元件。
權(quán)利要求
1. 具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料的合成工藝，其特征是采用金屬納米材料和半導(dǎo)體陶瓷納米材料與高分子基體材料均勻共混，制成勻質(zhì)的高分子納米復(fù)合材料，各組分的重量百分?jǐn)?shù)％為金屬納米材料 20% 40% 半導(dǎo)體陶瓷納米材料 10% 30% 高分子基體材料 40% 70%
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料的合成工藝，其特征是所述金屬納米材料可以是鎳，銅，鐵，鋁，金，銀等材料中的任意一 種或二種的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料的合成工藝，其特 征是所述所述的半導(dǎo)體陶瓷納米材料可以是氧化鋅，碳化硅，二氧化鈦中 的任意一種或二種的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料的合成工藝，其特征是所述高分子基體材料可以是環(huán)氧樹(shù)脂，有機(jī)硅樹(shù)脂，丙烯酸樹(shù)脂中的任意一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料的合成工藝，其特征是所述金屬納米材料和所述半導(dǎo)體陶瓷納米材料的粒徑為10nm至 500謡。
6. 權(quán)利要求1所述合成工藝合成的具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料，用于制作對(duì)電壓敏感的壓敏元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可用于制備高性能、高精度的壓敏元件、具有壓敏特性的高分子納米復(fù)合材料合成工藝。將重量百分?jǐn)?shù)％為20％～40％金屬納米材料、10％～30％半導(dǎo)體陶瓷納米材料與40％～70％高分子基體材料均勻共混，制成勻質(zhì)的高分子納米復(fù)合材料。所述金屬納米材料和半導(dǎo)體陶瓷納米材料的粒徑為10nm至500nm。本發(fā)明的積極效果是將金屬納米粉和半導(dǎo)化的陶瓷納米粉充分與高分子材料形成均一的勻質(zhì)相，利用納米材料的表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，形成宏觀的壓敏效應(yīng)。將上述高分子納米復(fù)合材料結(jié)合線路板和半導(dǎo)體技術(shù)，可以非常高效的生產(chǎn)各種壓敏器件，產(chǎn)品性能高度可靠，并且生產(chǎn)成本僅為傳統(tǒng)方法的幾分之一。
文檔編號(hào)C08L83/00GK101311217SQ200810036709
公開(kāi)日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
發(fā)明者建 張 申請(qǐng)人:上海思麥電子有限公司