銅電極氧化鋅壓敏電阻器及其製備方法
2023-10-17 15:54:39 3
專利名稱：銅電極氧化鋅壓敏電阻器及其製備方法
技術領域：
本發明涉及以銅作為電極的氧化鋅壓敏電阻器的技術領域。
背景技術：
氧化鋅壓敏電阻器是一種以氧化鋅為主材料，通過半導化摻雜後，在正常大氣環境下高溫燒結而成的半導體陶瓷元件。行業中廣泛使用的氧化鋅壓敏器仍是銀電極元件。 該元件具有優異的電壓非線性特性以及高能量衝擊的承受能力，主要應用於家電、通訊、工業電源、照明、汽車等領域，起防雷和過壓保護作用。由於銀是一種貴金屬材料，用它作為電極材料必然會增加產品的成本，因此考慮其它的金屬材料替代銀作為電極，例如銅。用銀漿料製作壓敏電阻器的電極，其燒滲的氣氛環境是正常大氣環境，與壓敏陶瓷基體的燒結環境一樣，因此銀電極燒滲工藝對壓敏電阻的電性能影響較小。而採用銅漿料製作壓敏電阻器的電極，其燒滲的氣氛環境不能採用正常大氣環境，另一方面燒滲溫度的控制也可關鍵， 過高將會破壞壓敏半導體元件的晶界勢壘，從而導致壓敏電阻器電性能的嚴重劣化。國內外對該技術處於研發狀態，希望開發出可替代銀電極的氧化鋅壓敏電阻器技術。申請號為200310117432. 2，發明名稱為「銅電極鈦酸鍶環形壓敏電阻器及其製備方法」的中國發明專利申請公開了一種環形壓敏電阻器及其製備方法。該環形壓敏電阻器包括一個環形的電阻器陶瓷基片和三個或三個以上的電極，基片由鈦酸鍶製成，電極為銅電極，且位於基片的上端面、下端面或者外側面上。其製備方法包括瓷坯的製造、銅漿料的印刷與烘乾、銅電極的還原。該申請介紹了製造銅電極鈦酸鍶環形壓敏電阻器的工藝，銅漿料印刷到陶瓷基片上後乾燥形成銅電極，在氮氣氛或氮氫混合氣氛環境下，700 900°C下對銅電極進行還原。
發明內容
本發明的目的在於提供一種以銅作為電極的氧化鋅壓敏電阻器及其製備方法。為了實現上述發明目的，本發明採用了以下技術方案一種銅電極氧化鋅壓敏電阻器的製備方法，其特徵在於包括以下步驟製作壓敏陶瓷體、印刷銅電極漿料、銅電極烘乾、銅電極燒滲，其中銅電極燒滲採用鏈帶式隧道電爐作為生產設備，在無氧氣氛環境下進行。所述無氧氣氛是通過向爐膛通入高純氮氣或含有極微量空氣的高純氮氣來實現的。所述鏈帶式隧道爐的進口和出口設置有密布的氣孔，向所述氣孔通入高純氮氣， 形成氣簾，隔絕外部空氣的進入。所述氣簾的氣流量為10 200L/min。所述鏈帶式隧道電爐的爐膛依次設置有進口氣簾區、若干段升溫區、高溫區、降溫區及出口氣簾區，在升溫區內通入混有微量空氣的高純度氮氣，其中氧氣的混合比例控制在50 500ppm，溫度越高的區間，氧的比例越小。
所述高溫段的溫度為500 600°C，恆溫時間為1 10分鐘，該高溫區通入 99. 999%純度的高純氮，氧含量控制在< 20ppm。所述降溫區通入99. 999%純度的高純氮，氧含量控制在< 20ppm，並採用水冷設備進行降溫，出爐產品的溫度低於60°C。所述印刷銅電極漿料是採用200 250目的尼龍絲網印刷電極，獲得膜厚為 5-10 μ m的銅電極層。所述銅電極烘乾在普通大氣環境下進行，烘乾的溫度為100-200°C，時間周期為 5 15分鐘。一種根據上述製備方法製得的銅電極氧化鋅壓敏電阻器。本發明用賤金屬銅替代貴金屬銀作為電極材料，使用特殊的電極燒滲工藝，製作出性能合格的銅電極氧化鋅壓敏電阻器，大大的節約了生產成本。本發明具有以下優點1、 該工藝技術適合銅電極氧化鋅壓敏電阻器的大批量生產。2、該工藝技術生產的產品，各項電性能(包括電壓非線性係數、漏電流、通流容量、能量耐量等)均能達到與銀電極產品相當的水平，滿足客戶需求。2、產品成本比相同規格的銀電極產品低很多。
圖1是銅電極壓敏陶瓷體的結構示意圖。其中，1壓敏陶瓷體，2銅電極
具體實施例方式實施例1本例為直徑尺寸為Φ 20mm的20K821規格銅電極氧化鋅壓敏電阻生產工藝，其步驟如下先按傳統壓敏電阻燒結工藝製作壓敏陶瓷體，然後用200目絲網在壓敏陶瓷體印上8-10 μ m厚度的銅含量在70%-75%,燒滲溫度為520_600°C的氧化鋅壓敏電阻專用低溫銅漿(可從市場上購買)，然後用一般的鏈帶式烘乾爐，在普通大氣環境下，使用最高溫度為150-200°C，烘乾周期為5-10分鐘的工藝進行烘乾。接著，用篩網裝好後，放入氧化鋅壓敏電阻器專用的鏈帶式氮氣氛保護隧道電爐，例如採用新寶華電子設備公司設計的型號為 BHTDL-100的隧道爐，中燒滲銅電極。燒滲過程的工藝參數如下表1所示表權利要求
1.一種銅電極氧化鋅壓敏電阻器的製備方法，其特徵在於包括以下步驟製作壓敏陶瓷體、印刷銅電極漿料、銅電極烘乾、銅電極燒滲，其中銅電極燒滲採用鏈帶式隧道電爐作為生產設備，在無氧氣氛環境下進行。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述無氧氣氛是通過向爐膛通入高純氮氣或含有極微量空氣的高純氮氣來實現的。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述鏈帶式隧道爐的進口和出口設置有密布的氣孔，向所述氣孔通入高純氮氣，形成氣簾，隔絕外部空氣的進入。
4.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵在於所述氣簾的氣流量為10 200L/min、
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述鏈帶式隧道電爐的爐膛依次設置有進口氣簾區、若干段升溫區、高溫區、降溫區及出口氣簾區，在升溫區內通入混有微量空氣的高純度氮氣，其中氧氣的混合比例控制在50 500ppm，溫度越高的區間，氧的比例越小。
6.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於所述高溫段的溫度為500 600°C， 恆溫時間為1 10分鐘，該高溫區通入99. 999%純度的高純氮，氧含量控制在< 20ppm。
7.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於所述降溫區通入99.999%純度的高純氮，氧含量控制在< 20ppm，且採用水冷設備進行降溫，出爐產品的溫度低於60°C。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述印刷銅電極漿料是採用200 250目的尼龍絲網印刷電極，獲得膜厚為5-10 μ m的銅電極層。
9.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述銅電極烘乾在普通大氣環境下進行，烘乾的溫度為100-200°C，時間周期為5 15分鐘。
10.一種根據權利要求1 9所述的製備方法製得的銅電極氧化鋅壓敏電阻器。
全文摘要
本發明公開了一種銅電極氧化鋅壓敏電阻器的製備方法，包括以下步驟製作壓敏陶瓷體、印刷銅電極漿料、銅電極烘乾、銅電極燒滲，其中銅電極燒滲採用鏈帶式隧道電爐作為生產設備，在無氧氣氛環境下進行。本發明用賤金屬銅替代貴金屬銀作為電極材料，使用特殊的電極燒滲工藝，製作出性能合格的銅電極氧化鋅壓敏電阻器，大大的節約了生產成本。本發明具有以下優點1、該工藝技術適合銅電極氧化鋅壓敏電阻器的大批量生產。2、該工藝技術生產的產品，各項電性能(包括電壓非線性係數、漏電流、通流容量、能量耐量等)均能達到與銀電極產品相當的水平，滿足客戶需求。3、產品成本比相同規格的銀電極產品低很多。
文檔編號H01C7/10GK102324290SQ20111014023
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者梁戈仁, 袁冬梅, 鄧佩佳 申請人:廣東風華高新科技股份有限公司