一種氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)材料及片式電阻器制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了屬于化合物半導(dǎo)體氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)新材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及 一種氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)材料及片式電阻器制備方法。氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)材料是以氧化 鋅（ZnO)為主體材料，添加多種其他微量元素，適用于陶瓷燒結(jié)工藝制成的氧化鋅壓敏電 阻介質(zhì)材料。采用陶瓷工藝制成的化合物半導(dǎo)體氧化鋅壓敏電阻器元件的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子設(shè)備向集成化、微型化和低壓化的方向發(fā)展，迎來了敏電阻器片式化和 微型化和與其密切相連的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展機(jī)遇。如何將實(shí)現(xiàn)高性能關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料國產(chǎn) 化和片式氧化鋅壓敏電阻器制造技術(shù)自主化發(fā)展模式的研究工作任務(wù)作為我們的研究目 標(biāo)。緊跟國際ROHS標(biāo)準(zhǔn)要求，從材料組成配方設(shè)計(jì)時(shí)，首先，考慮采用無鉛、無鎘綠色環(huán)保 的氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)主體材料體系，因此在氧化鋅壓敏電阻器生產(chǎn)制造過程和使用中都 不會(huì)危害人體健康和對環(huán)境造成污染，制得的氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)材料性能優(yōu)良是我們追 求的目標(biāo)。以研究氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)新材料技術(shù)成果作為推動(dòng)片式氧化鋅壓敏電阻器產(chǎn) 業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)支撐，在200810046263. 0專利基礎(chǔ)上拓展工作電壓范圍，提高非線性系 數(shù)研究開發(fā)出了多電壓系列的氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)材料，規(guī)定電流下的電壓分別為200V/ mm、280V/mm、380V/mm、480V/mm、540V/mm、610V/mm、750V/mm、900V/mm、1200V/mm。非線性系 數(shù)為48~80,漏電流為0. 2~I. 0yA，為片式氧化鋅壓敏電阻器制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了有利 條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)材料及片式電阻器制備方法。所屬氧化鋅壓 敏電阻介質(zhì)材料以氧化鋅為主原料，采用無鉛、無鎘配方添加Bi203、C〇0、MnO、Sb203、Cr203、 Ti02、SrO、In2O3兩種以上氧化物所組成材料配方，該氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)材料系列適合制 作片式氧化鋅壓敏電阻器，采用該介質(zhì)材料系列所制備的片式氧化鋅壓敏電阻器具有規(guī)定 電流下的電壓范圍寬（200V/mm~1200V/mm)、非線性系數(shù)高（48~80)和漏電流小0. 2~ I.OuA的優(yōu)良電性能特征。燒結(jié)溫度范圍850~1160°C，制備工藝采用多層片式電容器生 產(chǎn)制造技術(shù)，工藝簡單易控，便于實(shí)現(xiàn)低成本的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004] 本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0005] -種氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)材料。其組分包括78~96%的ZnO、所添加的氧化物含 量為 0? 1 ~6. 2% 的Bi203、0. 1 ~2. 0% 的C〇0、0. 3 ~2. 5% 的Mn0、0. 1 ~1. 5% 的Sb203、 0? 1 ~1. 5% 的Cr203、0. 5 ~5. 6% 的Ti02、0. 1 ~1. 0% 的In203、0. 5 ~3. 8% 的Ni203、0. 1 ~ 1. 5%的Zr02、0. 2~2. 0%的SiO2，上述氧化物組分含量均為質(zhì)量百分比含量。添加兩種以 上的氧化物配制而成。
[0006] 氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)材料配方組成：
[0007] -種片式氧化鋅壓敏電阻器制備方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1.配料：配制氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)材料，稱取主成分78~96%的ZnO、所添 加的氧化物含量為〇? 1~6. 2 %的Bi203、0. 1~2. 0 %的C〇0、0. 3~2. 5 %的Mn0、0. 1~ 1. 5% 的Sb203、0. 1 ~1. 5% 的Cr203、0. 5 ~5. 6% 的Ti02、0. 1 ~1. 0% 的In203、0. 5 ~3. 8% 的Ni203、0. 1~1. 5%的Zr02、0. 2~2. 0%的SiO2，上述氧化物組分含量均為質(zhì)量百分比含 量。添加兩種以上的氧化物配制而成。
[0009] 步驟2.混料：按表一：稱取，實(shí)施例1~9配方原料進(jìn)行攪拌磨混料（時(shí)間為1~ 2小時(shí)），烘干（溫度為100~140°C)和預(yù)收縮燒結(jié)（溫度為750~850°C、保溫時(shí)間為 1~3小時(shí)）。
[0010] 步驟3.磨料：將步驟2所得混料攪拌磨超細(xì)加工，攪拌磨時(shí)間1~3小時(shí)、烘干 (溫度為100~140°C)、過100目篩網(wǎng)獲得氧化鋅壓敏電阻介質(zhì)材料備用。
[0011] 步驟4.流延漿料配制：將步驟3所得的磨料中加入，粘合劑、甲苯、無水乙醇、分散 劑和增塑劑，粉料球磨24~48小時(shí)，使其成為介質(zhì)流延漿料。
[0012] 步驟5.流延：將步驟4所得的介質(zhì)流延漿料通過陶瓷介質(zhì)膜片流延機(jī)制備成介質(zhì) 膜片備用。
[0013] 步驟6.內(nèi)電極印刷：將步驟5.所得的介質(zhì)膜片按照工藝要求制作上下護(hù)片，將下 護(hù)片粘貼在印刷巴塊上，將巴塊放置在絲網(wǎng)印刷機(jī)基座上進(jìn)行內(nèi)電極漿料印刷，然后烘干。
[0014] 步驟7.疊片：在步驟6印刷內(nèi)電極的膜片上面疊合一張空白介質(zhì)膜片，印刷第二 層電極（按照工藝要求移位一個(gè)產(chǎn)品切割圖形尺寸，在進(jìn)行雙數(shù)層2、4、6--層印刷時(shí)必須 移位，在印刷單數(shù)層1、3、5--層內(nèi)電極時(shí)不產(chǎn)生移位印刷），按照生產(chǎn)流轉(zhuǎn)卡要求的印刷 的內(nèi)電極層數(shù)后，疊合上護(hù)片（完成印刷疊片后的產(chǎn)品加工過程）獲得印刷巴塊。
[0015] 步驟8.烘巴：將步驟7制作好的巴塊在50~85°C條件下烘巴4~12小時(shí)。
[0016] 步驟9.溫等靜壓：將步驟8所得巴塊放入不銹鋼襯底的塑料薄膜上，然后裝入真 空封裝袋內(nèi)，進(jìn)行真空封裝后進(jìn)行溫等靜壓成型。
[0017] 步驟10.切割：將溫等靜壓成型的巴塊，按照工藝流轉(zhuǎn)卡產(chǎn)品型號(hào)規(guī)定的生坯芯 片切割尺寸進(jìn)行切割成為生坯芯片。
[0018] 步驟11.排膠：將切割后的生坯芯片放置在承燒板上在排膠爐中進(jìn)行排膠，去除 有機(jī)物質(zhì)。
[0019] 步驟12.燒結(jié)：將排膠后的芯片連同承燒板一起放置在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié) 工藝條件為：升溫速率4~6°C/分，燒結(jié)溫度850~1160°C，保溫時(shí)間1~4小時(shí)
[0020] 步驟13.制備端電極：將燒結(jié)后的芯片進(jìn)行端電極漿料涂覆和燒銀，最終獲得片 式氧化鋅壓敏電阻器。
[0021] 使用表一 ：1~9實(shí)施例制作的片式氧化鋅壓敏電阻器0805尺寸規(guī)定電流下的 電壓（VlmA(V)) =8,最大允許工作電壓AC(V) =4、DC(V) =5. 5,最大限制電壓VC(V) =17、1卩(厶）=2，通流容量11';[1116(厶）=120、21';[1116(厶）=60，能量耐量21118(了）=0.05、 10/1000 (J) = 0. 1，最大靜態(tài)功率（W) = 0.05,靜態(tài)電容量（pf) = 800。4045尺寸壓敏電 壓（VlmA(V)) = 910,最大允許工作電壓AC(V) = 550、DC(V) = 755,最大限制電壓VC(V) =1500、IP(A) = 100,通流容量ITime(A) = 3