環(huán)形壓敏電阻器及其制備方法
【專利摘要】一種環(huán)形壓敏電阻器，包括環(huán)形的壓敏陶瓷基體及固定設置于壓敏陶瓷基體上的電極組件，電極組件包括表層銀電極和歐姆接觸電極，表層銀電極固定設置于壓敏陶瓷基體上，并與壓敏陶瓷基體共同形成一封閉的容置腔，歐姆接觸電極固定于壓敏陶瓷基體上，并收容于容置腔內(nèi)，且歐姆接觸電極的表面與容置腔的側壁緊密貼合。上述環(huán)形壓敏電阻器具有較高的機械強度和較好的電性能。此外，還提供一種環(huán)形壓敏電阻器的制備方法。
【專利說明】
環(huán)形壓敏電阻器及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子材料與元器件領域，尤其涉及一種環(huán)形壓敏電阻器及其制備方法。

【背景技術】
[0002]環(huán)形壓敏電阻是一種伏安特性呈非線性的敏感元件，在正常電壓條件下，這相當于一只小電容器，而當電路出現(xiàn)過電壓時，它的電阻急劇下降，并迅速導通，其工作電流增加幾個數(shù)量級。通過壓敏電阻器的電阻值對外加電壓的變化，從而有效地保護了并聯(lián)電路中的其它元器件不致過壓而損壞和抑制回路電壓的峰值在一定的范圍。
[0003]隨著手機市場的發(fā)展迅速，手機作為一個生活中的必備品，推動著手機設計與制造技術方面的快速創(chuàng)新發(fā)展，一代代新型的大屏超薄智能機的出現(xiàn)，于是設計上要求微型震動馬達更是占用更少的PCB面積，并需要馬達采用較薄的設計，更強的震動力度。那么，對于微型震動馬達配套的電子元件微型環(huán)形壓敏電阻要更小更精密的尺寸才能滿足應用于新一代的軸向設計有刷手機震動馬達上。而現(xiàn)有的Φ3.0mm尺寸的微型環(huán)形壓敏電阻器已經(jīng)不能滿足新一代的軸向設計有刷手機震動馬達縮減40%體積的要求，且僅將現(xiàn)有的微型環(huán)形壓敏電阻器在尺寸上縮小，其機械強度和電性能都無法達到有刷手機震動馬達的性能要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于此，有必要提供一種具有較高的機械強度和較好的電性能的環(huán)形壓敏電阻器。
[0005]此外，還提供一種環(huán)形壓敏電阻器的制備方法，該方法制備的環(huán)形壓敏電阻器的機械強度較高且電性能較好。
[0006]一種環(huán)形壓敏電阻器，包括環(huán)形的壓敏陶瓷基體及固定設置于所述壓敏陶瓷基體上的電極組件，所述電極組件包括表層銀電極和歐姆接觸電極，所述表層銀電極固定設置于所述壓敏陶瓷基體上，并與所述壓敏陶瓷基體共同形成一封閉的容置腔，所述歐姆接觸電極固定于所述壓敏陶瓷基體上，并收容于所述容置腔內(nèi)，且所述歐姆接觸電極的表面與所述容置腔的側壁緊密貼合；
[0007]其中，所述壓敏陶瓷基體由混合粉末燒結形成，按照質(zhì)量百分比，所述混合粉末包括如下組分:30%?50%的氧化鍶、20%?32%的氧化鈦、13%?20%的氧化鋇、16%?20%的氧化鋯、0.3%?0.5%的氧化鑭、0.1%?0.5%的氧化鈮、0.1%?0.2%的氧化硅及0.3%?1.0%的硝酸錳。
[0008]在其中一個實施例中，所述歐姆接觸電極由混合材料燒制形成，按照質(zhì)量百分比，所述混合材料包括如下組分:40%?60%的銀粉、5%?11%的鋅粉、2%?6%的鎵粉、8 %?13 %的玻璃粉、5 %?12 %的乙基纖維素樹脂及16 %?22 %的溶劑；所述表層銀電極由混合物料燒制形成，按照質(zhì)量百分比，所述混合物料包括如下組分:25%?35%的銀片、45 %?55 %的銀粉、2 %?6 %的玻璃粉、2 %?8 %的乙基纖維素樹脂及6 %?16 %的溶劑。
[0009]在其中一個實施例中，所述表層銀電極的截面為弓形，所述表層銀電極的截面為弓形，所述表層銀電極遠離所述壓敏陶瓷基體的一側表面為弧形面，所述表層銀電極靠近所述壓敏陶瓷基體的一個表面的中部凹陷形成一收容槽，所述容置腔由所述收容槽的邊緣與所述壓敏陶瓷基體固定連接后形成。
[0010]在其中一個實施例中，所述壓敏陶瓷基體的外徑為2.35毫米?2.45毫米，內(nèi)徑為1.63毫米?1.77毫米；所述壓敏陶瓷基體為片狀，所述壓敏陶瓷基體具有第一平面及與所述第一平面相對的第二平面，所述電極組件固定于所述第一平面上，所述表層銀電極的弧形面到所述第二平面的最大距離為0.3毫米?0.4毫米。
[0011]在其中一個實施例中，所述表層銀電極的弧形面到所述第一平面的最大距離為90微米?100微米。
[0012]在其中一個實施例中，所述歐姆接觸電極與所述壓敏陶瓷基體的接觸面積占所述電極組件與所述壓敏陶瓷基體的接觸面積的60%?80%。
[0013]在其中一個實施例中，所述電極組件為多個，且多個所述電極組件沿所述壓敏陶瓷基體的周緣間隔設置。
[0014]一種環(huán)形壓敏電阻器的制備方法，包括如下步驟:
[0015]提供混合粉末，并將所述混合粉末壓制成環(huán)形的生坯，其中，按照質(zhì)量百分比，所述混合粉末包括如下組分:30%?50%的氧化鍶、20%?32%的氧化鈦、13%?20%的氧化鋇、16%?20%的氧化鋯、0.3%?0.5%的氧化鑭、0.1%?0.5%的氧化鈮、0.1%?
0.2%的氧化硅及0.3 %?1.0 %的硝酸錳；
[0016]將所述生坯于1100°C?1200°C燒結6小時?8小時，得到半成瓷體；
[0017]在還原氣體中，將所述半成瓷體于1300°C?1400°C燒結2小時?3小時，得到半導化陶瓷體；
[0018]在含氧氣體中，將所述半導化陶瓷體于880°C?920°C熱處理2小時?3小時，得到所述壓敏陶瓷基體 '及
[0019]在所述壓敏陶瓷基體上制備電極組件，得到環(huán)形壓敏電阻器，且所述電極組件包括表層銀電極和歐姆接觸電極，所述表層銀電極固定于所述壓敏陶瓷基體上，并與所述壓敏陶瓷基體共同形成一封閉的容置腔，所述歐姆接觸電極固定于所述壓敏陶瓷基體上，并收容于所述容置腔內(nèi)，且所述歐姆接觸電極的表面與所述容置腔的側壁緊密貼合。
[0020]在其中一個實施例中，在所述壓敏陶瓷基體上制備所述電極組件的方法為:
[0021 ] 在所述壓敏陶瓷基體上絲網(wǎng)印刷混合材料，形成歐姆接觸電極坯體，其中，按照質(zhì)量百分比，所述混合材料包括如下組分:40%?60%的銀粉、5%?11%的鋅粉、2%?6%的鎵粉、8%?13%的玻璃粉、5%?12%的乙基纖維素樹脂及16%?22%的溶劑；
[0022]在所述壓敏陶瓷基體形成有所述歐姆接觸電極坯體處絲網(wǎng)印刷混合物料，且使所述混合物料將所述歐姆接觸電極坯體全部覆蓋，形成表層銀電極坯體，得到形成有電極組件坯體的壓敏陶瓷基體，其中，按照質(zhì)量百分比，所述混合物料包括如下組分:25%?35%的銀片、45 %?55 %的銀粉、2 %?6 %的玻璃粉、2 %?8 %的乙基纖維素樹脂及6 %?16 %的溶劑；及
[0023]將所述形成有電極組件坯體的壓敏陶瓷基體進行燒制，得到環(huán)形壓敏電阻器。
[0024]在其中一個實施例中，將所述半成瓷體燒結之前，還包括將所述半成瓷體進行水磨處理的步驟:將所述半成瓷體和水按照質(zhì)量比為1:1?1.5混合，于星型磨機中水磨處理0.2小時?0.8小時，然后于120°C?160°C干燥2小時?5小時。
[0025]上述環(huán)形壓敏電阻器包括環(huán)形的壓敏陶瓷基體及固定設置于壓敏陶瓷基體上的電極組件，其中，壓敏陶瓷基體由混合粉末燒結形成，而上述配方的混合粉末具有較好的燒結性能，能夠使燒結出的壓敏陶瓷基體具有較高的密度，從而提高壓敏陶瓷基體的機械強度，且上述配方的混合粉末為五元系列的鈦酸鍶配方體系，又具有較好的燒結性能，使得燒結得到的壓敏陶瓷基體具有較好的壓敏特性和較高的介電常數(shù)；而電極組件包括歐姆接觸電極和表層銀電極，歐姆接觸電極固定在壓敏陶瓷基體上，并收容于表層銀電極與壓敏陶瓷基體共同形成的容置腔內(nèi)，且歐姆接觸電極的表面與容置腔的側壁緊密貼合，即歐姆接觸電極與壓敏陶瓷基體直接接觸，且由于歐姆接觸電極收容于表層銀電極與壓敏陶瓷基體共同形成的容置腔內(nèi)，從而能夠有效地避免歐姆接觸電極與空氣接觸，防止歐姆接觸電極被氧化，而歐姆接觸電極與壓敏陶瓷基體能夠形成歐姆接觸，使得環(huán)形壓敏電阻器具有較好的電性能；且表層銀電極具有較好的導電性和優(yōu)良的焊接性能，提高了整個電極組件的導電性和提高了裝配的可靠性，因此，上述環(huán)形壓敏電阻器具有較高的機械強度和較好的電性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為一實施方式的環(huán)形壓敏電阻器的立體結構示意圖；
[0027]圖2為圖1所示的環(huán)形壓敏電阻器的平面結構示意圖；
[0028]圖3為圖2所示的環(huán)形壓敏電阻器沿A-A線的剖視圖；
[0029]圖4為一實施方式的環(huán)形壓敏電阻器的制備方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0030]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳的實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0031]需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。
[0032]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發(fā)明的【技術領域】的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0033]如圖1及圖2所示，一實施方式的環(huán)形壓敏電阻器100，包括壓敏陶瓷基體110及電極組件120。
[0034]請一并參閱圖3，具體在圖示的實施例中，壓敏陶瓷基體110大致為片狀。壓敏陶瓷基體110具有第一平面112及與第一平面112相對的第二平面114?？梢岳斫?，在其它實施例中，壓敏陶瓷基體110的截面也可以為圓形。
[0035]進一步的，壓敏陶瓷基體110的外環(huán)形面116和第一平面112的連接處、外環(huán)形面116與第二平面114的連接處、壓敏陶瓷基體110的內(nèi)環(huán)形面118與第一平面112的連接處、及內(nèi)環(huán)形面118與第二平面114的連接處均形成有圓角119。且圓角119為C0.1的圓角(即邊長為0.1毫米，弧對應的圓心角的角度為45° )。設置圓角119使得壓敏陶瓷基體110的耐焊接溫度提高了 20%以上，從而能夠有效降低壓敏陶瓷基體110在焊接過程中出現(xiàn)的焊接破裂現(xiàn)象。
[0036]其中，壓敏陶瓷基體110由混合粉末燒結形成，按照質(zhì)量百分比，混合粉末包括如下組分:30%?50%的氧化鍶、20%?32%的氧化鈦、13%?20%的氧化鋇、16%?20%的氧化鋯、0.3%?0.5%的氧化鑭、0.1 %?0.5%的氧化鈮、0.1 %?0.2%的氧化硅及
0.3%?1.0%的硝酸錳。該配方的混合粉末主要按照主成分和添加物兩方面作用來設計，其中，氧化鍶、氧化鈦、氧化鋇為主成分，是構成壓敏陶瓷基體晶粒的材料；部分的氧化鈦和氧化鋯、氧化鑭、氧化鈮、氧化硅及硝酸錳作為添加劑，這些添加劑有三個作用，第一個作用是:由氧化鋯、氧化鑭組成施主摻雜，目的是降低壓敏陶瓷基體晶粒的電阻率，使其充分半導化，半導化程度地提高有利于降低材料的介電損耗，同時，壓敏陶瓷基體晶粒的電阻率降低有利于壓敏陶瓷由高阻態(tài)向低阻態(tài)的非線性突變，可增強伏安特性的非線性效應；第二個作用是:由氧化硅、硝酸錳組成的受主摻雜，目的是增加壓敏陶瓷基體晶粒的界面受主態(tài)，提高晶界勢壘和非線性特性，明顯改善壓敏陶瓷基體的耐沖擊能力穩(wěn)定性；第三個作用是:由氧化鈦、氧化硅、氧化鋯組成的燒結助劑，在燒結過程形成燒結液相能夠促進壓敏陶瓷的燒結，改善微觀結構，降低燒結溫度，抑制壓敏陶瓷基體晶粒過分長大，使此粉料具有較好的燒結性能，能夠使燒結出的壓敏陶瓷基體110具有較高的密度，從而提高壓敏陶瓷基體110的機械強度；且上述配方的混合粉末為五元系列的鈦酸鍶配方體系，經(jīng)過適當選取的添加材料成分的種類含量，得到了具有較好的燒結性能，又使得燒結得到的壓敏陶瓷基體110具有較好的壓敏特性和較高的介電常數(shù)。
[0037]電極組件120固定設置于壓敏陶瓷基體110上。具體的，電極組件120固定設置于壓敏陶瓷基體110的第一平面112上。其中，電極組件120包括表層銀電極122和歐姆接觸電極124。
[0038]表層銀電極122固定設置于壓敏陶瓷基體110上，并與壓敏陶瓷基體共同形成一封閉的容置腔130。具體的，表層銀電極122設置于壓敏陶瓷基體110的第一平面112上。
[0039]具體在圖示的實施例中，表層銀電極122的截面為弓形，表層銀電極122遠離壓敏陶瓷基體I1的一側表面為弧形面1226，表層銀電極122靠近壓敏陶瓷基體110的一側表面的中部凹陷形成一收容槽，容置腔130由收容槽的邊緣與壓敏陶瓷基體110固定連接后形成。由于環(huán)形壓敏電阻器100只靠焊接點連接裝配在震動馬達上，所以抗跌沖擊性是震動馬達上的薄弱環(huán)節(jié)，那么就得保證焊點具有足夠的牢固性，而將表層銀電極122設計成截面為弓形的結構能夠改善表層銀電極122的耐受焊接和焊點的牢固程度。
[0040]進一步的，壓敏陶瓷基體110的外徑為2.35毫米?2.45毫米，內(nèi)徑為1.63毫米?
1.77毫米，表層銀電極122的弧形面1226到第二平面114的最大距離為0.3毫米?0.4毫米。即環(huán)形壓敏電阻器100的最大厚度為0.3毫米?0.4毫米，使得整個環(huán)形壓敏電阻器100的體積在0.Smm3以下，而傳統(tǒng)的環(huán)形壓敏電阻器的體積至少為1.44mm3,即上述環(huán)形壓敏電阻器100的體積只有傳統(tǒng)的環(huán)形壓敏電阻器的體積的50.6%，也即上述環(huán)形壓敏電阻器100具有更小的尺寸，體積更小，這個是傳統(tǒng)的環(huán)形壓敏電阻器所不能達到。而該尺寸的環(huán)形壓敏電阻器100能夠應用于新一代的體積只有以前震動馬達的40%的軸向設計有刷手機震動馬達上。
[0041]進一步的，表層銀電極122的弧形面1226到第一平面112的最大距離為90微米?100微米。
[0042]其中，表層銀電極122由混合物料燒制形成，按照質(zhì)量百分比，混合物料包括如下組分:25 %?35 %的銀片、45 %?55 %的銀粉、2 %?6 %的玻璃粉、2 %?8 %的乙基纖維素樹脂及6 %?16 %的溶劑。其中，玻璃粉可以為本領域常用的玻璃粉，優(yōu)選為由質(zhì)量比為1:1:1的氧化鋅、二氧化硅和氧化硼混合組成的玻璃粉；溶劑可以為本領域常用的溶劑，優(yōu)選為由體積比為10:1的丁基二甘醇和萜烯油混合形成的溶劑。
[0043]上述混合物料其中的銀片和銀粉是起到導電和焊接作用，是形成電極的主成分；玻璃粉是起到粘合金屬銀材料與壓敏陶瓷基體作用，在燒銀過程，玻璃粉加熱被液化，將銀片、銀粉與壓敏陶瓷基體濕潤形成膠合一體的電極；乙基纖維素樹脂是為了形成能夠絲網(wǎng)印刷的漿料加入的輔助材料，起塑型作用，有流動性，能保持印刷的形狀；其中的溶劑作為形成能夠絲網(wǎng)印刷的漿料加入的輔助材料，使上述材料能夠混合成漿料狀。上述混合物料中使用金屬的銀片和銀粉，即得到的表層銀電極122含有大量的金屬銀，由于銀具有優(yōu)良的焊接性能、較低的電阻值、較優(yōu)的雜波吸收性及較好的導電性能，表層銀電極122的存在增強了整個電極組件120的導電性；加入的銀片是一種銀粉經(jīng)壓制成扁平狀的材料，能夠在表層銀電極122排列成盾牌陣列，從而增加了焊接強度，提高了裝配的可靠性。
[0044]歐姆接觸電極124固定于壓敏陶瓷基體110上，并收容于容置腔130內(nèi)，且歐姆接觸電極124的表面與容置腔130的側壁緊密貼合。
[0045]其中，歐姆接觸電極124由混合材料燒制形成，按照質(zhì)量百分比，混合材料包括如下組分:40%?60%的銀粉、5%?11%的鋅粉、2%?6%的鎵粉、8%?13%的玻璃粉、5%?12%的乙基纖維素樹脂及16%?22%的溶劑。其中，玻璃粉可以為本領域常用的玻璃粉，優(yōu)選為由質(zhì)量比為1:1:1的氧化鋅、二氧化硅和氧化硼混合組成的玻璃粉；溶劑可以為本領域常用的溶劑，優(yōu)選為由體積比為10:1的丁基二甘醇和萜烯油混合形成的溶劑。
[0046]其中，銀粉是構成電極的主體成分，銀粉會在電極中形成導電網(wǎng)絡，把壓敏陶瓷基體與金屬鋅、鎵導通在一體；鋅粉和鎵粉是由于在壓敏陶瓷基體110在制備過程中，氧分子不可避免地會吸附到壓敏陶瓷基體110的表面，與壓敏陶瓷基體110表面的電子產(chǎn)生極化作用，使得壓敏陶瓷基體110表面電子被束縛，表面載流子濃度減少，在壓敏陶瓷基體110表面就形成空間電荷區(qū)，而如果直接采用銀作為電極，由于銀為穩(wěn)定的金屬，氧在銀中的溶解度極低，不能奪取壓敏陶瓷基體110表面的氧和消除表層空間電荷區(qū)，相當于在銀電極和壓敏陶瓷基體110之間存在電子勢壘，形成了非歐姆接觸，也就是電極與壓敏陶瓷基體110之間會有一個接觸電阻的存在。而通過在壓敏陶瓷基體110上設置歐姆接觸電極124，且由于用于燒制歐姆接觸電極124的混合材料的配方中含有金屬鋅和金屬鎵，而鋅和鎵是強還原性金屬，它會奪取壓敏陶瓷基體110表面的化學吸附氧，中和空間電荷層，從而消除高阻層，使得環(huán)形壓敏電阻器100具有較好的電性能形成歐姆接觸。
[0047]進一步的，歐姆接觸電極124與壓敏陶瓷基體110的接觸面積占電極組件120與壓敏陶瓷基體110的接觸面積的60%?80%，從而使表層銀電極122的邊緣能夠與壓敏陶瓷基體110接觸，并將歐姆接觸電極124完全覆蓋，防止歐姆接觸電極124暴露出空氣中而被氧化；設置的接觸面積下限為60%是為了歐姆接觸性能得到保證，設置的接觸面積上限為80%是為了表層銀電極122能完全包裹住歐姆接觸電極124，在燒結電極過程中會由于溫度使兩個電極的液化，液化的電極由于表面張力作用表現(xiàn)出邊沿厚度薄些中心部位厚實的弓形結構，與壓敏陶瓷基體結合強度和耐焊接性增強。
[0048]進一步的，電極組件120為多個，且多個電極組件120沿壓敏陶瓷基體110的周緣間隔設置。
[0049]具體在圖示的實施例中，電極組件120為三個，且三個電極組件120沿壓敏陶瓷基體I1的周緣間隔設置。其中，三個電極組件120均設置在壓敏陶瓷基體110的第一平面112上。具體的，相鄰兩個電極組件120之間的距離相等，當將環(huán)形壓敏電阻器100與有刷手機震動馬達配合使用時，由于有刷手機震動馬達內(nèi)部轉子有三個線圈，壓敏陶瓷基體110上的三個間距相等的電極組件120就相當于三個等效壓敏電阻并聯(lián)連接在線圈上，三個電極組件120能有效地吸收有刷手機震動馬達內(nèi)部轉子的三個線圈因轉動而瞬時開路所產(chǎn)生的脈沖過電壓,避免火花放電的發(fā)生。
[0050]上述環(huán)形壓敏電阻器100包括環(huán)形的壓敏陶瓷基體110及固定設置于壓敏陶瓷基體110上的電極組件120，其中，壓敏陶瓷基體110由混合粉末燒結形成，而上述配方的混合粉末具有較好的燒結性能，能夠使燒結出的壓敏陶瓷基體110具有較高的密度，從而提高壓敏陶瓷基體110的機械強度，且上述配方的混合粉末為五元系列的鈦酸鍶配方體系，又具有較好的燒結性能，使得燒結得到的壓敏陶瓷基體110具有較好的壓敏特性和較高的介電常數(shù)；而電極組件120包括歐姆接觸電極124和表層銀電極122，歐姆接觸電極124固定在壓敏陶瓷基體110上，并收容于表層銀電極122與壓敏陶瓷基體110共同形成的容置腔130內(nèi)，且歐姆接觸電極124的表面與容置腔130的側壁緊密貼合，即歐姆接觸電極124與壓敏陶瓷基體110直接接觸，且由于歐姆接觸電極124收容于表層銀電極122與壓敏陶瓷基體110共同形成的容置腔130內(nèi)，從而能夠有效地避免歐姆接觸電極124與空氣接觸，防止歐姆接觸電極124被氧化，而歐姆接觸電極124與壓敏陶瓷基體110能夠形成歐姆接觸，使得環(huán)形壓敏電阻器100具有較好的電性能；且表層銀電極122具有較好的導電性和優(yōu)良的焊接性能，提高了整個電極組件的導電性和提高了裝配的可靠性，因此，上述環(huán)形壓敏電阻器100具有較高的機械強度和較好的電性能。
[0051]如圖4所示，一實施方式的環(huán)形壓敏電阻器的制備方法，可用于制備上述環(huán)形壓敏電阻器。該環(huán)形壓敏電阻器的制備方法包括如下步驟:
[0052]步驟S210:提供混合粉末，并將混合粉末壓制成環(huán)形的生坯。
[0053]其中，按照質(zhì)量百分比，混合粉末包括如下組分:30%?50%的氧化鍶、20%?32%的氧化鈦、13%?20%的氧化鋇、16%?20%的氧化鋯、0.3%?0.5%的氧化鑭、0.1 %?0.5%的氧化鈮、0.1 %?0.2%的氧化硅及0.3%?1.0%的硝酸錳。該配方的混合粉末主要按照主成分和添加物兩方面作用來設計，其中，氧化鍶、氧化鈦、氧化鋇為主成分，是構成壓敏陶瓷基體晶粒的材料；部分的氧化鈦和氧化鋯、氧化鑭、氧化鈮、氧化硅及硝酸錳作為添加劑，這些添加劑有三個作用，第一個作用是:由氧化鋯、氧化鑭組成施主摻雜，目的是降低壓敏陶瓷基體晶粒的電阻率，使其充分半導化，半導化程度地提高有利于降低材料的介電損耗，同時，壓敏陶瓷基體晶粒的電阻率降低有利于壓敏陶瓷由高阻態(tài)向低阻態(tài)的非線性突變，可增強伏安特性的非線性效應；第二個作用是:由氧化硅、硝酸錳組成的受主摻雜，目的是增加壓敏陶瓷基體晶粒的界面受主態(tài)，提高晶界勢壘和非線性特性，明顯改善壓敏陶瓷基體的耐沖擊能力穩(wěn)定性；第三個作用是:由氧化鈦、氧化硅、氧化鋯組成的燒結助劑，在燒結過程形成燒結液相能夠促進壓敏陶瓷的燒結，改善微觀結構，降低燒結溫度，抑制壓敏陶瓷基體晶粒過分長大，使此粉料具有較好的燒結性能，能夠使燒結出的壓敏陶瓷基體具有較高的密度，從而提高壓敏陶瓷基體的機械強度；且上述配方的混合粉末為五元系列的鈦酸鍶配方體系，經(jīng)過適當選取的添加材料成分的種類含量，得到了具有較好的燒結性能，又使得燒結得到的壓敏陶瓷基體具有較好的壓敏特性和較高的介電常數(shù)。
[0054]優(yōu)選的，混合粉末由質(zhì)量比為1:0.3?0.5的粒徑為125微米?500微米的粗顆粒和粒徑為20微米?60微米的細顆粒組成。采用離心干燥造粒設備通過調(diào)整離心速率干燥時間制備出粗顆粒和細顆粒兩類型粉末，再用125微米?500微米和20微米?60微米篩孔網(wǎng)篩分出該兩個符合尺寸的粗細顆粒。通過將質(zhì)量比為1:0.3?0.5的粗顆粒和細顆?；旌?，能夠提高混合粉末的流動性，從而能夠有效改善壓制的生坯脫模力較低，及脫膜后由于彈性內(nèi)應力松弛，產(chǎn)生了彈性后效，使得生坯的尺寸和體積增大的現(xiàn)象，若彈性后效過大時，會引起已經(jīng)壓制好的生坯分層和產(chǎn)生裂紋，而通過上述粗細顆?；旌夏軌虮苊獯爽F(xiàn)象；混合粉末的流動性提高，能夠保證在粉末填充到模具孔中過程及時到位，在高速壓制時的密度較均勻，其偏差小于0.01g/cm3。
[0055]或者，還可以采用以下方式提高混合粉末的流動性:在混合粉末壓制成生坯之前，在混合粉末中加入聚乙烯醇的水溶液和油酸，其中，加入聚乙烯醇的水溶液的質(zhì)量百分濃度為3%，加入的聚乙烯醇的水溶液的質(zhì)量和油酸的質(zhì)量分別為混合粉末的總質(zhì)量的5%和0.2%。由于聚乙烯醇能起到粘結劑作用，油酸作為潤滑劑，在混合粉末中加入上述質(zhì)量的聚乙烯醇的水溶液和油酸，使得混合粉末具有較高填充性和較好的流動性。
[0056]其中，將混合粉末壓制成環(huán)形的生坯的步驟中使用的裝置為旋轉壓機。旋轉壓機精度高，性能可靠，且壓片穩(wěn)定，成品率高，適合于批量生產(chǎn)。
[0057]步驟S220:將生坯于1100°C?1200°C燒結6小時?8小時，得到半成瓷體。
[0058]步驟S220將生坯于低于混合粉末的各組分的熔點的溫度下進行燒結，是單元系固相燒結，只是使顆粒之間發(fā)生冶金結合，即使粉末顆粒之間由機械嚙合轉變成原子之間的晶界結合，而無相組織和成分的變化，即步驟S220為半成瓷燒結。其中，生坯的強度為1MPa?20MPa，半成瓷體的強度為25MPa?30MPa，比生坯的強度提高了 2.5倍?4倍，從而能夠大大降低最終產(chǎn)品在轉移過程中出現(xiàn)的掉邊、掉角的現(xiàn)象，且有利于后續(xù)加工工藝的進行，減少了燒結后的加工工序，降低了加工的難度，從而有效地降低了生產(chǎn)成本。
[0059]進一步的，將生坯燒結的步驟中，將生坯裝載在氧化鋁陶瓷缽中，并于隧道式高溫爐中進行燒結。
[0060]步驟S230:在還原氣體中，將半成瓷體于1300°C?1400°C燒結2小時?3小時，得到半導化陶瓷體。
[0061]其中，將半成瓷體燒結的步驟中，將半成瓷體套設于鑰棒上，并將套設有半成瓷體的鑰棒安裝于封閉的、且缽壁上開設有多個規(guī)律排列的通孔的鑰匣缽中，然后于燒結爐中進行燒結。由于燒結會使半成瓷體發(fā)生先膨脹后收縮的變化，且由于受熱溫度存在不均勻的問題，容易使半成瓷體在燒結過程中變形，因此，燒結條件是需要嚴格控制，才能保證燒結出的半導化陶瓷體的尺寸和形狀精度要求，避免了外部加熱造成的內(nèi)外溫度梯度而導致半導化陶瓷體上形成裂痕或大幅度變形等缺陷，而將半成瓷體裝于上述鑰匣缽中，然后在燒結爐中加熱，能夠有效地改善上述問題。
[0062]具體的，使用振盤將半成瓷體套設于鑰棒上。
[0063]更具體的，在燒結的過程中，將鑰棒水平放置，從而減小燒結時半成瓷體的重力影響，能夠有效地改善半成瓷體燒結變形的現(xiàn)象。
[0064]優(yōu)選的，還原氣體為體積比為0.5?0.8:8?10的氫氣與氮氣組成的混合氣體。該燒結氣氛下進行燒結能夠燒結出性能較好的半導化陶瓷體。
[0065]優(yōu)選的，將半成瓷體燒結之前，還包括將半成瓷體進行水磨處理的步驟:將半成瓷體與水按照質(zhì)量比為1:1?1.5混合，于星型磨機中水磨處理0.2小時?0.8小時，然后于120°C?160°C干燥2小時?5小時。通過水磨處理使半成瓷體的邊角形成圓角，從而能夠有效地提高得到的壓敏陶瓷基體的耐受焊接溫度，提高20%以上，從而有效地避免壓敏陶瓷基體在焊接過程中造成的焊接破裂現(xiàn)象。
[0066]步驟S240:在含氧氣體中，將半導化陶瓷體于880°C?920°C熱處理2小時?3小時，得到壓敏陶瓷基體。
[0067]具體的，通過在含氧氣體中將半導化陶瓷體于880°C?920°C熱處理，含氧氣體中的氧會進入半導化陶瓷體的表面晶界，以使半導化陶瓷體的表面形成氧化層，實現(xiàn)晶界的絕緣化，使得到的壓敏陶瓷基體具有壓敏電阻的特性。
[0068]具體的，含氧氣體可以為空氣。
[0069]步驟S250:在壓敏陶瓷基體上制備電極組件，得到環(huán)形壓敏電阻器。且電極組件包括表層銀電極和歐姆接觸電極，表層銀電極固定于壓敏陶瓷基體上，并與壓敏陶瓷基體共同形成一封閉的容置腔，歐姆接觸電極固定于壓敏陶瓷基體上，并收容于容置腔內(nèi)，且歐姆接觸電極的表面與容置腔的側壁緊密貼合。
[0070]具體的，在壓敏陶瓷基體上制備電極組件的方法為:
[0071]首先，在壓敏陶瓷基體上絲網(wǎng)印刷混合材料，形成歐姆接觸電極坯體。其中，按照質(zhì)量百分比，所述混合材料包括如下組分:40%?60%的銀粉、5%?11%的鋅粉、2%?6%的鎵粉、8%?13%的玻璃粉、5%?12%的乙基纖維素樹脂及16%?22%的溶劑。其中，玻璃粉可以為本領域常用的玻璃粉，優(yōu)選為由質(zhì)量比為1:1:1的氧化鋅、二氧化硅和氧化硼混合組成的玻璃粉；溶劑可以為本領域常用的溶劑，優(yōu)選為由體積比為10:1的丁基二甘醇和萜烯油混合形成的溶劑。
[0072]然后，在壓敏陶瓷基體形成有歐姆接觸電極坯體處絲網(wǎng)印刷混合物料，且使混合物料將歐姆接觸電極坯體全部覆蓋，形成表層銀電極坯體，得到形成有電極組件坯體的壓敏陶瓷基體，其中，按照質(zhì)量百分比，所述混合物料包括如下組分:25%?35%的銀片、45 %?55 %的銀粉、2 %?6 %的玻璃粉、2 %?8 %的乙基纖維素樹脂及6 %?16 %的溶劑。其中，玻璃粉可以為本領域常用的玻璃粉，優(yōu)選為由質(zhì)量比為1:1:1的氧化鋅、二氧化硅和氧化硼混合組成的玻璃粉；溶劑可以為本領域常用的溶劑，優(yōu)選為由體積比為10:1的丁基二甘醇和萜烯油混合形成的溶劑。
[0073]最后，將形成有電極組件坯體的壓敏陶瓷基體進行燒制，得到環(huán)形壓敏電阻器。
[0074]優(yōu)選的，在壓敏陶瓷基體上絲網(wǎng)印刷混合材料之前，還包括將壓敏陶瓷基體粘貼于壓敏膠帶上。其中，在壓敏陶瓷基體上絲網(wǎng)印刷混合材料后，于80°C干燥0.2小時；在壓敏陶瓷基體形成有歐姆接觸電極坯體處絲網(wǎng)印刷混合物料后，于180°C干燥0.5小時。
[0075]壓敏膠帶為一種溫度轉變脫落型高溫壓敏不干膠，是一種環(huán)保型壓敏膠，該壓敏膠帶的弱粘層是一層熱敏感材料，例如，壓敏熱熔膠，其在溫度為O V?100°C的條件下，受壓力的作用能產(chǎn)生粘性足以將壓敏陶瓷基體和壓敏膠帶粘合，在受熱(150°C以上)熔融時產(chǎn)生流動性，那么壓敏膠帶的襯背紙就能將熔融的壓敏熱熔膠吸收，從而使其粘性失效，使得壓敏陶瓷基體可輕松從其表面移除，方便快捷，不再有液體膠殘留。
[0076]通過使用壓敏膠帶作為壓敏陶瓷基體的固定裝載載體，使壓敏陶瓷基體在印刷過程中不移動，從而保證了印刷精度，有效地提高了合格率。
[0077]具體的，將壓敏陶瓷基體粘貼于壓敏膠帶上使用的裝置為編程貼片機。
[0078]進一步的，將形成有電極組件坯體的壓敏陶瓷基體于570°C?605°C燒制0.1小時?0.15小時。
[0079]可以理解，在壓敏陶瓷基體上絲網(wǎng)印刷的電極組件坯體的個數(shù)可根據(jù)實際所需配合使用的元器件設置。以有刷手機震動馬達為例，由于有刷手機震動馬達內(nèi)部轉子有三個線圈，此時，在壓敏陶瓷基體的周緣的間隔三處分別絲網(wǎng)印刷混合材料，以形成三個沿壓敏陶瓷基體的周緣間隔設置的歐姆接觸電極坯體；對應的，在壓敏陶瓷基體形成有三個歐姆接觸電極坯體處分別通過絲網(wǎng)印刷混合物料，從而形成三個表層銀電極坯體，且每一個表層銀電極坯體與壓敏陶瓷基體共同形成一收容對應的歐姆接觸電極坯體的容置腔。
[0080]為了得到小體積的壓敏電阻器，與有刷手機震動馬達相匹配，壓敏陶瓷基體的外徑為2.35毫米?2.45毫米，內(nèi)徑為1.63毫米?1.77毫米。其中，電極組件與壓敏陶瓷基體的總厚度0.3毫米?0.4毫米。且電極組件的厚度為90微米?100微米。
[0081]具體的，在步驟S250之后，還包括對環(huán)形壓敏電阻器的電性能進行自動測試分選的步驟。更具體的，環(huán)形壓敏電阻器經(jīng)由振盤輸送進自動測試機，按設定的參數(shù)范圍把不符合的成品副除。
[0082]進一步的，對環(huán)形壓敏電阻器的電性能進行自動測試分選的步驟之后，還包括將環(huán)形壓敏電阻器由振盤輸送進光學外觀分選機，按設定的參數(shù)由電腦進行圖像數(shù)字化處理選別的步驟。
[0083]上述環(huán)形壓敏電阻器的制備方法工藝簡單，且通過使用上述配方和上述步驟，能夠得到具有較高的機械強度和較好的電性能的環(huán)形壓敏電阻器。
[0084]以下為具體實施例部分:
[0085]實施例1
[0086]本實施例的環(huán)形壓敏電阻器的制備方法如下:
[0087]將質(zhì)量百分比為30%的氧化鍶、32%的氧化鈦、16%的氧化鋇、20%氧化鋯、0.5%的氧化鑭、0.5%的氧化鈮、0.1 %的氧化硅及0.9%的硝酸錳的混合粉末進行造粒，將混合粉末制備成粒徑分別為125微米和20微米的兩種顆粒，將兩種粒徑的顆粒按照質(zhì)量比為1:0.3混合，按照最終的壓敏陶瓷基體的外徑為2.4毫米，內(nèi)徑為1.7毫米，厚度為0.3毫米，使用旋轉壓機將混合粉末壓制成環(huán)形的生坯，且生坯為片狀。
[0088]將生坯裝載在氧化鋁陶瓷缽中，并于隧道式高溫爐中1100°C燒結8小時，得到半成瓷體。
[0089]將半成瓷體與水按照質(zhì)量比為1:1混合，并于星型磨機中水磨處理0.5小時，半成瓷體的邊角形成C0.1的圓角，然后于網(wǎng)帶式連續(xù)烘干爐中120°C烘干處理5小時。然后使用振盤將烘干后的半成瓷體套設于鑰棒上，并將套設有半成瓷體的鑰棒安裝于封閉的、且缽壁上開設有多個規(guī)律排列的通孔的鑰匣缽中，然后使用推板將裝載有半成瓷體的鑰匣缽送入充有體積比為0.8:8的氫氣與氮氣組成的混合氣體的燒結爐中，并于1300°C燒結3小時，得到半導化陶瓷體。
[0090]將半導化陶瓷體于連續(xù)隧道爐中，于空氣氣氛下880°C熱處理3小時，得到壓敏陶瓷基體。
[0091]使用編程貼片機按照設計的圖案將壓敏陶瓷基體排列粘貼于壓敏膠帶上，然后使用絲印機將質(zhì)量百分比為50 %的銀粉、8 %的鋅粉、4 %的鎵粉、9 %的玻璃粉、9 %的乙基纖維素樹脂及20%的溶劑的混合材料絲網(wǎng)印刷在壓敏陶瓷基體上，于80°C干燥0.2小時后，得到形成有歐姆接觸電極坯體的壓敏陶瓷基體，其中，玻璃粉由質(zhì)量比為1:1:1的氧化鋅、二氧化硅和氧化硼混合組成；溶劑由體積比為10:1的丁基二甘醇和萜烯油混合形成；按照最終電極組件的厚度為0.1毫米，再次使用絲印機將質(zhì)量百分比為30%的銀片、50%的銀粉、5%的玻璃粉、5%的乙基纖維素樹脂及10%的溶劑的混合物料絲網(wǎng)印刷在壓敏陶瓷基體形成有歐姆接觸電極坯體處,且使混合物料將歐姆接觸電極坯體全部覆蓋,其中，玻璃粉由質(zhì)量比為1:1:1的氧化鋅、二氧化硅和氧化硼混合組成；溶劑由體積比為10:1的丁基二甘醇和萜烯油混合形成，從而形成表層銀電極坯體，且表層銀電極坯體與壓敏陶瓷基體共同形成一收容歐姆接觸電極坯體的容置腔，并于180°C干燥0.5小時，壓敏陶瓷基體與壓敏膠帶分離，得到形成有電極組件坯體的壓敏陶瓷基體。
[0092]最后，將形成有電極組件坯體的壓敏陶瓷基體轉載入不銹鋼網(wǎng)中，并于網(wǎng)帶式隧道爐中600°C燒制0.1小時，得到環(huán)形壓敏電阻器。將環(huán)形壓敏電阻器經(jīng)自動電性能測試機進行按設定的參數(shù)分選，剔除達不到指標值范圍的產(chǎn)品。將達標的環(huán)形壓敏電阻器經(jīng)光學外觀自動分選機進行有關外觀缺陷的剔除。接著將合格的環(huán)形壓敏電阻器經(jīng)點數(shù)機按一定數(shù)量裝入膠袋，再抽真空封口處理。
[0093]采用垂直壓斷方法測試本實施例得到的環(huán)形壓敏電阻器的抗折強度，具體測試方法為:把環(huán)形壓敏電阻器平放在垂直平行的兩條刀刃支撐臺上，兩支撐刀刃各對應環(huán)形壓敏電阻器的兩邊圓環(huán)體中間，環(huán)形壓敏電阻器上方垂直于圓心位置設置可垂直上下移動的鍘刀，測試出鍘刀以恒定速度100-200mm/min壓斷環(huán)形壓敏電阻器時的壓力。
[0094]采用恒流源回路方法測試本實施例得到的環(huán)形壓敏電阻器的壓敏電壓ElO值(即利用1mA恒流源分別對每兩對電極通過1mA電流同時測量出輸入的電壓就為壓敏電壓ElO值)、非線性系數(shù)(是指壓敏電阻的壓敏電壓變化與電流變化的程度系數(shù)，由恒流源回路儀器分別測量出每兩對電極通過1mA電流時的ElO值和通過ImA電流時的El值，再通過公式非線性系數(shù)=l/lg(E10/El)計算出來)、以及對比環(huán)形壓敏電阻器焊接前的ElO值與經(jīng)焊接后再測試的ElO值來計算其變化率，確認焊接性能的穩(wěn)定性，變化率在± 10%以內(nèi)為達到耐受焊接要求。
[0095]采用電橋測試儀，在1KHz\1V測試電壓條件下測試本實施例的環(huán)形壓敏電阻器的電容量。
[0096]采用壽命評估測試方法測試本實施例得到的環(huán)形壓敏電阻器的使用壽命，具體方法為:采用尖端放電回路電路，以環(huán)形壓敏電阻器工作電壓的4倍數(shù)值電壓充放電，以I秒/I回的周期對每兩對電極放電沖擊10次，沖擊10次后，進行對比環(huán)形壓敏電阻器沖擊前的ElO值與經(jīng)沖擊后再測試的ElO值來計算其變化率確認使用壽命，變化率在±10%以內(nèi)為達到使用壽命要求1000小時；后續(xù)再沖擊10次再確認變化率，直到變化率超出±10%范圍前一次累計來計算出使用壽命小時數(shù)。
[0097]本實施例的環(huán)形壓敏電阻器的抗折強度、非線性系數(shù)、電容量、焊接前后的ElO值、焊接變化率以及使用壽命的數(shù)值見表I。
[0098]實施例2
[0099]本實施例的環(huán)形壓敏電阻器的制備方法如下:
[0100]將質(zhì)量百分比為36%的氧化鍶、24.4%的氧化鈦、20%的氧化鋇、18%的氧化鋯、
0.3%的氧化鑭、0.1 %的氧化鈮、0.2%的氧化硅及I %的硝酸錳的混合粉末進行造粒，將混合粉末制備成粒徑分別為500微米和60微米的兩種顆粒，將兩種粒徑的顆粒按照質(zhì)量比為1:0.5混合，按照最終的壓敏陶瓷基體的外徑為2.35毫米，內(nèi)徑為1.77毫米，厚度為2.1毫米，使用旋轉壓機將混合粉末壓制成環(huán)形的生坯，且生坯為片狀。
[0101]將生坯裝載在氧化鋁陶瓷缽中，并于隧道式高溫爐中1200°C燒結6小時，得到半成瓷體。
[0102]將半成瓷體與水按照質(zhì)量比為1:1.5混合，并于星型磨機中水磨處理0.2小時，半成瓷體的邊角形成C0.1的圓角，然后于網(wǎng)帶式連續(xù)烘干爐中160°C烘干處理2小時。然后使用振盤將烘干后的半成瓷體套設于鑰棒上，并將套設有半成瓷體的鑰棒安裝于封閉的、且缽壁上開設有多個規(guī)律排列的通孔的鑰匣缽中，然后使用推板將裝載有半成瓷體的鑰匣缽送入充有體積比為0.5:10的氫氣與氮氣組成的混合氣體的燒結爐中，并于1400°C燒結2小時，得到半導化陶瓷體。
[0103]將半導化陶瓷體于連續(xù)隧道爐中，于空氣氣氛下920°C熱處理2小時，得到壓敏陶瓷基體。
[0104]使用編程貼片機按照設計的圖案將壓敏陶瓷基體排列粘貼于壓敏膠帶上，然后使用絲印機將質(zhì)量百分比為40 %的銀粉、11 %的鋅粉、2 %的鎵粉、13%的玻璃粉、12 %的乙基纖維素樹脂及22%的溶劑的混合材料絲網(wǎng)印刷在壓敏陶瓷基體上，于80°C干燥0.2小時后，得到形成有歐姆接觸電極坯體的壓敏陶瓷基體，其中，玻璃粉由質(zhì)量比為1:1:1的氧化鋅、二氧化硅和氧化硼混合組成；溶劑由體積比為10:1的丁基二甘醇和萜烯油混合形成；按照最終電極組件的厚度為0.9毫米，再次使用絲印機將質(zhì)量百分比為25%的銀片、55%的銀粉、6%的玻璃粉、8%的乙基纖維素樹脂及6%的溶劑的混合物料絲網(wǎng)印刷在壓敏陶瓷基體形成有歐姆接觸電極坯體處，且使混合物料將歐姆接觸電極坯體全部覆蓋，其中，玻璃粉由質(zhì)量比為1:1:1的氧化鋅、二氧化硅和氧化硼混合組成；溶劑由體積比為10:1的丁基二甘醇和萜烯油混合形成，從而形成表層銀電極坯體，且表層銀電極坯體與壓敏陶瓷基體共同形成一收容歐姆接觸電極坯體的容置腔，并于180°C干燥0.5小時，壓敏陶瓷基體與壓敏膠帶分離，得到形成有電極組件坯體的壓敏陶瓷基體。
[0105]最后，將形成有電極組件坯體的壓敏陶瓷基體轉載入不銹鋼網(wǎng)中，并于網(wǎng)帶式隧道爐中600°C燒制0.1小時，得到環(huán)形壓敏電阻器。將環(huán)形壓敏電阻器經(jīng)自動電性能測試機進行按設定的參數(shù)分選，剔除達不到指標值范圍的產(chǎn)品。將達標的環(huán)形壓敏電阻器經(jīng)光學外觀自動分選機進行有關外觀缺陷的剔除。接著將合格的環(huán)形壓敏電阻器經(jīng)點數(shù)機按一定數(shù)量裝入膠袋，再抽真空封口處理。
[0106]本實施例的環(huán)形壓敏電阻器的抗折強度、非線性系數(shù)、電容量、焊接前后的ElO值、焊接變化率以及使用壽命的數(shù)值見表I。
[0107]實施例3
[0108]本實施例的環(huán)形壓敏電阻器的制備方法如下:
[0109]在質(zhì)量百分比為50 %的氧化鍶、20 %的氧化鈦、13 %的氧化鋇、16 %的氧化鋯、
0.4%的氧化鑭、0.2%的氧化鈮、0.1 %的氧化硅及0.3%的硝酸錳的混合粉末中加入油酸和質(zhì)量百分濃度為3 %的聚乙烯醇的水溶液，其中，加入的聚乙烯醇的水溶液和油酸分別為混合粉末的總質(zhì)量的5%和0.2%，按照最終的壓敏陶瓷基體的外徑為2.45毫米，內(nèi)徑為
1.63毫米，厚度為0.25毫米，使用旋轉壓機將混合粉末壓制成環(huán)形的生坯，且生坯為片狀。
[0110]將生坯裝載在氧化鋁陶瓷缽中，并于隧道式高溫爐中1100°C燒結8小時，得到半成瓷體。
[0111]將半成瓷體與水按照質(zhì)量比為1:1混合，并于星型磨機中水磨處理0.5小時，半成瓷體的邊角形成C0.1的圓角，然后于網(wǎng)帶式連續(xù)烘干爐中120°C烘干處理2小時。然后使用振盤將烘干后的半成瓷體套設于鑰棒上，并將套設有半成瓷體的鑰棒安裝于封閉的、且缽壁上開設有多個規(guī)律排列的通孔的鑰匣缽中，然后使用推板將裝載有半成瓷體的鑰匣缽送入充有體積比為0.5:8的氫氣與氮氣組成的混合氣體的燒結爐中，并于1300°C燒結3小時，得到半導化陶瓷體。
[0112]將半導化陶瓷體于連續(xù)隧道爐中，于空氣氣氛下880°C熱處理3小時，得到壓敏陶瓷基體。
[0113]使用編程貼片機按照設計的圖案將壓敏陶瓷基體排列粘貼于壓敏膠帶上，然后使用絲印機將質(zhì)量百分比為60%的銀粉、5%的鋅粉、6%的鎵粉、8%的玻璃粉、5%的乙基纖維素樹脂及16%的溶劑的混合材料絲網(wǎng)印刷在壓敏陶瓷基體上，于80°C干燥0.2小時后，得到形成有歐姆接觸電極坯體的壓敏陶瓷基體，其中，玻璃粉由質(zhì)量比為1:1:1的氧化鋅、二氧化硅和氧化硼混合組成；溶劑由體積比為10:1的丁基二甘醇和萜烯油混合形成；按照最終電極組件的厚度為0.1毫米，再次使用絲印機將質(zhì)量百分比為35%的銀片、45%的銀粉、2%的玻璃粉、2%的乙基纖維素樹脂及16%的溶劑的混合物料絲網(wǎng)印刷在壓敏陶瓷基體形成有歐姆接觸電極坯體處，且使混合物料將歐姆接觸電極坯體全部覆蓋，其中，玻璃粉由質(zhì)量比為1:1:1的氧化鋅、二氧化硅和氧化硼混合組成；溶劑由體積比為10:1的丁基二甘醇和萜烯油混合形成，從而形成表層銀電極坯體，且表層銀電極坯體與壓敏陶瓷基體共同形成一收容歐姆接觸電極坯體的容置腔，并于180°C干燥0.5小時，壓敏陶瓷基體與壓敏膠帶分離，得到形成有電極組件坯體的壓敏陶瓷基體。
[0114]最后，將形成有電極組件坯體的壓敏陶瓷基體轉載入不銹鋼網(wǎng)中，并于網(wǎng)帶式隧道爐中600°C燒制0.1小時，得到環(huán)形壓敏電阻器。將環(huán)形壓敏電阻器經(jīng)自動電性能測試機進行按設定的參數(shù)分選，剔除達不到指標值范圍的產(chǎn)品。將達標的環(huán)形壓敏電阻器經(jīng)光學外觀自動分選機進行有關外觀缺陷的剔除。接著將合格的環(huán)形壓敏電阻器經(jīng)點數(shù)機按一定數(shù)量裝入膠袋，再抽真空封口處理。
[0115]本實施例的環(huán)形壓敏電阻器的抗折強度、非線性系數(shù)、電容量、焊接前后的ElO值、焊接變化率以及使用壽命的數(shù)值見表I。
[0116]對比例I
[0117]采用通常SrT13-Nb2O5-Gu-GeO2材料組成的壓敏電阻粉末(沒有經(jīng)過分級顆粒配比和添加輔助材料改型)，按照最終的壓敏陶瓷基體的外徑為2.45毫米，內(nèi)徑為1.63毫米，厚度為0.25毫米，使用旋轉壓機將該粉末壓制成環(huán)形的生坯，且生坯為片狀。
[0118]生坯采用600°C干燥處理I小時，然后(沒有經(jīng)過半成瓷、水磨工藝加工)用推板將堆放裝載在氧化鋁缽送入充有體積比為0.5:8的氫氣與氮氣組成的混合氣體的燒結爐中，并于1300°C燒結3小時，得到半導化陶瓷體。
[0119]將半導化陶瓷體于連續(xù)隧道爐中，于空氣氣氛下880°C熱處理3小時，得到壓敏陶瓷基體。
[0120]采用真空吸附方法把壓敏陶瓷基體固定在絲印機上絲印上一層銀電極，銀電極為商品銀漿，絲印后于180°C干燥0.5小時，最后，將形成有電極組件的壓敏陶瓷基體轉載入不銹鋼網(wǎng)中，并于網(wǎng)帶式隧道爐中600°C燒制0.1小時，得到環(huán)形壓敏電阻器。
[0121]對比例I的環(huán)形壓敏電阻器的抗折強度、非線性系數(shù)、電容量、焊接前后的ElO值、焊接變化率以及使用壽命的數(shù)值見表I。
[0122]表I表示的實施例1?3得到的環(huán)形壓敏電阻器與對比例I制備得到的環(huán)形壓敏電阻器的抗折強度、非線性系數(shù)、電容量、焊接前后的ElO值、焊接變化率以及使用壽命的數(shù)值。
[0123]表I
[0124]

ElO 值(V)
抗折強非線性電容量焊接變化使用壽命
焊接焊接
度(Kg)系數(shù) UF)率(小時)
前后
實施
0.29 5.7 7 5.25 5.42 3.2%29,000
例I
實施
0.38 5 3 7 5.32 5.39 1.3%28.000
例2
實施
、 0.28i 8 5.17 5.28 2.1%30,000
例3________
對比
0,08 3.7 2 5.29 4.65 -12.1%6000
例 I _____
[0125]從表I中可以看出，實施例1?實施例3的環(huán)形壓敏電阻器的抗折強度至少為0.28Kg，而對比例I的只有0.08Kg ;實施例1?3的環(huán)形壓敏電阻器的非線性系數(shù)至少為5.3，電容量在7nF，且焊接前ElO值為5.17V，且焊接后為5.28V，即焊接前后的ElO值的變化率為2.1%，在±10%以內(nèi)，而對比例I的環(huán)形壓敏電阻器的非線性系數(shù)為3.7，電容量在2nF，且焊接前ElO值為5.29V，且焊接后為4.65V，即焊接前后的ElO值的變化率為-12.1 %，超出了 ± 10 %以內(nèi)，顯然，實施例1?3的環(huán)形壓敏電阻器具更好的電性能；且實施例1?實施例3的環(huán)形壓敏電阻器的使用壽命至少為2.8萬小時以上，而對比例I的環(huán)形壓敏電阻器的使用壽命僅為6千小時，即實施例1?實施例3的環(huán)形壓敏電阻器具有更長的使用壽命。即實施例1?3的方法制備得到的環(huán)形壓敏電阻器不僅具有更好的機械性能和電性能，還具有更長的使用壽命。
[0126]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種環(huán)形壓敏電阻器，其特征在于，包括環(huán)形的壓敏陶瓷基體及固定設置于所述壓敏陶瓷基體上的電極組件，所述電極組件包括表層銀電極和歐姆接觸電極，所述表層銀電極固定設置于所述壓敏陶瓷基體上，并與所述壓敏陶瓷基體共同形成一封閉的容置腔，所述歐姆接觸電極固定于所述壓敏陶瓷基體上，并收容于所述容置腔內(nèi)，且所述歐姆接觸電極的表面與所述容置腔的側壁緊密貼合； 其中，所述壓敏陶瓷基體由混合粉末燒結形成，按照質(zhì)量百分比，所述混合粉末包括如下組分:30%?50%的氧化鍶、20%?32%的氧化鈦、13%?20%的氧化鋇、16%?20%的氧化鋯、0.3%?0.5%的氧化鑭、0.1 %?0.5%的氧化鈮、0.1 %?0.2%的氧化硅及0.3%?1.0%的硝酸錳。
2.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)形壓敏電阻器，其特征在于，所述歐姆接觸電極由混合材料燒制形成，按照質(zhì)量百分比，所述混合材料包括如下組分:40%?60%的銀粉、5%?11%的鋅粉、2%?6%的鎵粉、8%?13%的玻璃粉、5%?12%的乙基纖維素樹脂及16%?22%的溶劑；所述表層銀電極由混合物料燒制形成，按照質(zhì)量百分比，所述混合物料包括如下組分:25 %?35 %的銀片、45 %?55 %的銀粉、2 %?6 %的玻璃粉、2 %?8 %的乙基纖維素樹脂及6%?16%的溶劑。
3.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)形壓敏電阻器，其特征在于，所述表層銀電極的截面為弓形，所述表層銀電極遠離所述壓敏陶瓷基體的一側表面為弧形面，所述表層銀電極靠近所述壓敏陶瓷基體的一側表面的中部凹陷形成一收容槽，所述容置腔由所述收容槽的邊緣與所述壓敏陶瓷基體固定連接后形成。
4.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)形壓敏電阻器，其特征在于，所述壓敏陶瓷基體的外徑為2.35毫米?2.45毫米，內(nèi)徑為1.63毫米?1.77毫米；所述壓敏陶瓷基體為片狀，所述壓敏陶瓷基體具有第一平面及與所述第一平面相對的第二平面，所述電極組件固定于所述第一平面上，所述表層銀電極的弧形面到所述第二平面的最大距離為0.3毫米?0.4毫米。
5.根據(jù)權利要求4所述的環(huán)形壓敏電阻器，其特征在于，所述表層銀電極的弧形面到所述第一平面的最大距離為90微米?100微米。
6.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)形壓敏電阻器，其特征在于，所述歐姆接觸電極與所述壓敏陶瓷基體的接觸面積占所述電極組件與所述壓敏陶瓷基體的接觸面積的60%?80%。
7.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)形壓敏電阻器，其特征在于，所述電極組件為多個，且多個所述電極組件沿所述壓敏陶瓷基體的周緣間隔設置。
8.一種環(huán)形壓敏電阻器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 提供混合粉末，并將所述混合粉末壓制成環(huán)形的生坯，其中，按照質(zhì)量百分比，所述混合粉末包括如下組分:30 %?50 %的氧化鍶、20 %?32 %的氧化鈦、13 %?20 %的氧化鋇、16%?20%的氧化鋯、0.3%?0.5%的氧化鑭、0.1%?0.5%的氧化鈮、0.1 %?0.2%的氧化硅及0.3%?1.0 %的硝酸錳； 將所述生坯于1100°C?1200°C燒結6小時?8小時，得到半成瓷體； 在還原氣體中，將所述半成瓷體于1300°C?1400°C燒結2小時?3小時，得到半導化陶瓷體； 在含氧氣體中，將所述半導化陶瓷體于880°C?920°C熱處理2小時?3小時，得到所述壓敏陶瓷基體 '及 在所述壓敏陶瓷基體上制備電極組件，得到環(huán)形壓敏電阻器，且所述電極組件包括表層銀電極和歐姆接觸電極，所述表層銀電極固定于所述壓敏陶瓷基體上，并與所述壓敏陶瓷基體共同形成一封閉的容置腔，所述歐姆接觸電極固定于所述壓敏陶瓷基體上，并收容于所述容置腔內(nèi)，且所述歐姆接觸電極的表面與所述容置腔的側壁緊密貼合。
9.根據(jù)權利要求8所述的環(huán)形壓敏電阻器的制備方法，其特征在于，在所述壓敏陶瓷基體上制備所述電極組件的方法為: 在所述壓敏陶瓷基體上絲網(wǎng)印刷混合材料，形成歐姆接觸電極坯體，其中，按照質(zhì)量百分比，所述混合材料包括如下組分:40%?60%的銀粉、5%?11%的鋅粉、2%?6%的鎵粉、8%?13%的玻璃粉、5%?12%的乙基纖維素樹脂及16%?22%的溶劑； 在所述壓敏陶瓷基體形成有所述歐姆接觸電極坯體處絲網(wǎng)印刷混合物料，且使所述混合物料將所述歐姆接觸電極坯體全部覆蓋，形成表層銀電極還體，得到形成有電極組件坯體的壓敏陶瓷基體，其中，按照質(zhì)量百分比，所述混合物料包括如下組分:25%?35%的銀片、45 %?55 %的銀粉、2 %?6 %的玻璃粉、2 %?8 %的乙基纖維素樹脂及6 %?16 %的溶劑；及 將所述形成有電極組件坯體的壓敏陶瓷基體進行燒制，得到環(huán)形壓敏電阻器。
10.根據(jù)權利要求8所述的環(huán)形壓敏電阻器的制備方法，其特征在于，將所述半成瓷體燒結之前，還包括將所述半成瓷體進行水磨處理的步驟:將所述半成瓷體和水按照質(zhì)量比為1:1?1.5混合，于星型磨機中水磨處理0.2小時?0.8小時，然后于120°C?160°C干燥2小時?5小時。
【文檔編號】H01C7/10GK104134501SQ201410350035
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權日:2014年7月22日
【發(fā)明者】張振勇, 鄧佩佳, 夏穎梅 申請人:廣東風華高新科技股份有限公司