一種具有歐姆特性的壓敏電阻器電極的製備方法
2023-05-20 14:11:21
專利名稱：一種具有歐姆特性的壓敏電阻器電極的製備方法
技術領域：
本發明涉及電極領域，特別涉及一種具有歐姆特性的壓敏電阻器電極的製備方法。
背景技術：
鈦酸鍶壓敏電阻器是以SrTiO3為主材料，添加Nb2O5等多種金屬氧化物和稀土化合物，經配料，球磨，噴霧造粒，幹壓成型，在還原氣氛中高溫燒結使晶粒半導化，在空氣中低溫熱處理使晶界絕緣化，再印刷電極漿料，經燒滲銀電極，測量等工藝而製成的，用於過電壓保護的園片引線型壓敏電阻器和用於微電機滅弧消噪的環形壓敏電阻器。
SrTiO3壓敏電阻器是一種新型的電容-壓敏複合功能陶瓷，它不僅具有可與晶界層電容器相比擬的大的介電常數，又有與ZnO壓敏電阻相比擬的良好的非線性特性，因此可廣泛用於低壓電子線路保護和高頻噪聲吸收。
SrTiO3壓敏陶瓷由於其獨特的配方系統和特殊的工藝過程，使其具有表面效應，導電機理完全不同與ZnO壓敏電阻，其壓敏電壓與瓷體的厚度無關，對於環形壓敏電阻來說，也即壓敏電壓與電極間的距離大小無關。由此，SrTiO3壓敏陶瓷的電性能與其所使用的電極材料的性能有密切的關係。
國際上從八十年代起，首先由日本松下，TDK，太陽誘電公司和村田公司相繼推出SrTiO3壓敏電阻器，並商品化。國內從八十年代後期開始研究，於九十年代初期推出商品，但是由於電極材料一般採用的是非歐姆特性的銀漿，產品的電性能不穩定，表現在產品的電壓間差大，正反極性大，焊接和脈衝試驗後電壓變化率大，有時甚至表現在生產過程中或者在庫存中產品的電壓下降導致產品失效。在用戶使用過程中也出現早期失效，波形不良，吸收噪音的效果差等，不能起到保護作用。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的不足之處而提供一種穩定、可靠的具有歐姆特性的壓敏電阻器電極的製備方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種具有歐姆特性的壓敏電阻器電極的製備方法，其特徵在於，該電極由底層電極和表層電極構成，表層電極主要成分是銀，底層電極除了含有銀外，還含有大量的鋅及其它微量成分，經乾燥、燒滲即得具有歐姆特性的壓敏電阻器電極。
所述的表層電極銀含量為50％重量～80％重量，該表層電極進行燒滲處理，增強電極的導電性。
所述的底層電極銀含量為30％重量～60％重量，鋅含量為10％重量～30％重量，鋅是強還原金屬，它會奪取陶瓷表面的化學吸附氧，中和空間電荷層，從而消除高阻層，形成歐姆接觸。
所述的乾燥溫度為100℃～200℃。
所述的燒滲溫度為500℃～600℃。
與現有技術相比，本發明的特點是是選擇一種具有歐姆特性的電極漿料，從根本上改善產品的穩定性和可靠性，以滿足市場需求。
圖1為本發明側面三電極SrTiO3環形壓敏電阻器的示意圖； 圖2為本發明平面三電極SrTiO3環形壓敏電阻器的示意圖； 圖3為本發明平面五電極SrTiO3環形壓敏電阻器的示意圖。
具體實施例方式 實施例1 選擇國內外多種不同的電極漿料，其特性如表1所示 表1.不同電極漿料的特性(按照試驗的先後順序排序) 表1中歐姆性電極都是由底層電極和表層電極構成的，表層電極主要成分是銀，底層電極除了含有銀外，還含有大量的鋅及其它微量成分。鋅是強還原金屬，它會奪取陶瓷表面的化學吸附氧，中和空間電荷層，從而消除高阻層，形成歐姆接觸。同時為了增強電極的導電性，還必須燒滲銀含量較高的表層電極，因此歐姆電極是由兩層電極組成的。
非歐姆特性的電極只有單層電極，主要成分為銀。由於銀為穩定的金屬元素，不能奪取陶瓷表面的氧和消除表層空間電荷區，相當於在銀電極和瓷體之間存在電子勢壘，形成非歐姆接觸。
不同電極漿料的燒銀溫度不同，歐姆電極漿料的燒銀溫度較低，範圍較窄，當溫度高於600℃時歐姆接觸會被破壞。非歐姆電極漿料的燒銀溫度較高，通常在600～800℃範圍內燒銀都可。當使用非歐姆電極時可通過提高燒銀溫度適當提高壓敏電壓。
樣品的瓷體材料配方相同，工藝相同，採用不同的電極漿料，樣品常規電性能測量數據如表2所示。
表2不同電極漿料樣品常規電性能 表2顯示歐姆電極的樣品電壓較低，α低，電容低，而非歐姆電極的樣品電壓高，α高，電容也高。這些結果是由於歐姆接觸和非歐姆接觸決定的。
實施例2 選擇具有歐姆特性的Ag1和具有非歐姆特性的Ag2兩種不同電極樣品，樣品瓷體配方組成及製備工藝完全相同，使用同一臺測量儀表，由同一個操作人員測量，每隻樣品連續測量三次，每次間隔時間10秒，記錄測量數據。不同電極樣品的測量穩定性比較如表3所示。
表3不同電極樣品的測量穩定性比較 表3的數據表明，歐姆電極的樣品穩定性良好，測量時基本不會發生變化，而非歐姆電極樣品在測量過程中變化比較大，穩定性明顯差很多。因此在生產過程中常常會出現已經測量合格的產品，抽撿時由於電性能變化而不合格。非歐姆電極樣品的不穩定性是由於電極和瓷體之間的非歐姆接觸造成的。
實施例3 過去經常出現庫存失效的問題，也即測量合格的成品在庫存過程中發現產品性能變壞。
選擇Ag1和Ag2兩種不同電極樣品，樣品瓷體配方組成及製備工藝完全相同，使用同一臺測量儀表，由同一個操作人員測量，試驗不同樣品的存放穩定性，每10天測量一次，數據如表4所示，歐姆電極樣品性能基本不變，非歐姆電極樣品變化明顯。
表4不同電極樣品存放性能比較 在表4中，歐姆電極樣品組，電壓變化最大的4號樣品，電壓變化率為+0.3％，而非歐姆電極樣品組，電壓變化最大的5號樣品，電壓變化率為-6.9％。
實施例4 選擇Ag1和Ag2兩種不同電極樣品，樣品瓷體配方組成及製備工藝完全相同，測量電壓的間差和極性差，計算變化率如表5所示 表5不同電極樣品的最大電壓間差和最大電壓極性差比較 實施例5 選擇Ag1和Ag2兩種不同電極樣品，樣品瓷體配方組成及製備工藝完全相同，測量焊接和脈衝前後的電壓及α值，計算變化率如表5所示 表6不同電極樣品的焊接脈衝性能 表5的數據顯示，歐姆電極樣品的試驗後變化率很小，而非歐姆電極樣品的試驗後變化率明顯大的多。
權利要求
1.一種具有歐姆特性的壓敏電阻器電極的製備方法，其特徵在於，該電極由底層電極和表層電極構成，表層電極主要成分是銀，底層電極除了含有銀外，還含有大量的鋅及其它微量成分，經乾燥、燒滲即得具有歐姆特性的壓敏電阻器電極。
2.根據權利要求1所述的一種具有歐姆特性的壓敏電阻器電極的製備方法，其特徵在於，所述的表層電極銀含量為50％重量～80％重量，該表層電極進行燒滲處理，增強電極的導電性。
3.根據權利要求1所述的一種具有歐姆特性的壓敏電阻器電極的製備方法，其特徵在於，所述的底層電極銀含量為30％重量～60％重量，鋅含量為10％重量～30％重量，鋅是強還原金屬，它會奪取陶瓷表面的化學吸附氧，中和空間電荷層，從而消除高阻層，形成歐姆接觸。
4.根據權利要求1所述的一種具有歐姆特性的壓敏電阻器電極的製備方法，其特徵在於，所述的乾燥溫度為100℃～200℃。
5.根據權利要求1所述的一種具有歐姆特性的壓敏電阻器電極的製備方法，其特徵在於，所述的燒滲溫度為500℃～600℃。
全文摘要
本發明涉及一種具有歐姆特性的壓敏電阻器電極的製備方法，該電極由底層電極和表層電極構成，表層電極主要成分是銀，底層電極除了含有銀外，還含有大量的鋅及其它微量成分，經乾燥、燒滲即得具有歐姆特性的壓敏電阻器電極。與現有技術相比，本發明選擇一種具有歐姆特性的電極漿料，從根本上改善產品的穩定性和可靠性，以滿足市場需求。
文檔編號H01C17/00GK101101810SQ20061002860
公開日2008年1月9日 申請日期2006年7月4日 優先權日2006年7月4日
發明者堯巍華, 李紅耘, 熊西周, 張中太 申請人:上海易力禾電子有限公司, 李紅耘