本發(fā)明涉及zno壓敏電阻器及其制造方法，特別涉及一種適合表面貼裝技術的貼片式zno壓敏電阻及其制造方法。

背景技術：

zno壓敏電阻器已大量用于電力電子線路中吸收或抑制異常過電壓，保護電力電子設備免遭破壞。

隨著電子產(chǎn)品向小型化、低成本、高性能、高可靠發(fā)展，表面安裝技術(smt--surfacemounttechnology)已在電子產(chǎn)品制造業(yè)迅速普及。zno壓敏電阻是電子產(chǎn)品必備元件，但是目前zno壓敏電阻的片式化率很低，現(xiàn)有貼片式壓敏電阻采用類似多層陶瓷電容器(mlcc)疊層工藝技術制造，這種技術的優(yōu)勢在于制造低壓敏電壓的壓敏電阻。

zno壓敏電阻更多用于較高電壓回路，例如220vac和110vac工頻電源回路通常采用壓敏電壓為390～680v和200～270v的壓敏電阻進行防雷過壓保護。

由于中高壓zno壓敏電阻采用的壓敏陶瓷材料的壓敏電壓梯度介于100～300v/mm，如果采用疊層工藝制造較高電壓壓敏電阻，每個有效層厚度超過0.5mm，甚至超過1mm，有效層厚度越大，多層結構中每層有效面積就相應縮小，材料利用率低，造成單位體積吸收能量密度降低。

對于中高電壓范圍的壓敏電阻器，普通單層壓敏電阻比疊層工藝制備的多層貼片式壓敏電阻具有電性能優(yōu)勢，但是現(xiàn)有單層壓敏電阻普遍采用焊接引線、環(huán)氧樹脂包封工藝，制造的壓敏電阻器需要在電路板上插件安裝。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術所存在的問題，本發(fā)明提供一種貼片式zno壓敏電阻制備方法，該方法不同于現(xiàn)有疊層工藝貼片式壓敏電阻制造方法，采用單層壓敏陶瓷片，制造的貼片式壓敏電阻器吸收能量密度大，制造成本低。

本發(fā)明還提供一種貼片式zno壓敏電阻，采用單層壓敏陶瓷片，吸收能量密度大，可用于中高電壓回路，生產(chǎn)成本低。

本發(fā)明貼片式zno壓敏電阻制備方法，包括以下步驟：

s1、制作zno壓敏陶瓷片；

s2、在zno壓敏陶瓷片兩面印刷銀電極漿料，然后進行燒結形成銀電極，獲得兩面有銀電極的zno壓敏銀片；

s3、在zno壓敏銀片的兩面銀電極的邊緣制備一層絕緣材料，制成覆蓋絕緣材料的zno壓敏電阻片；

s4、制作金屬電極片，包括焊接面、從焊接面一端垂直延伸而成的側面，以及設置在側面末端的引出端，焊接面與銀電極焊接；

s5、在覆蓋絕緣材料的zno壓敏電阻片的一面銀電極的中央印刷焊錫膏，將金屬電極片的焊接面對應放置在zno壓敏電阻片之上，加熱使焊錫膏融化形成焊錫層，金屬電極片通過焊錫層與zno壓敏電阻片焊接在一起。

優(yōu)選地，步驟s3采用無機玻璃材料制備絕緣材料時，在zno壓敏銀片的兩面銀電極邊緣印刷無機玻璃漿料，烤干后，燒結玻璃材料，獲得覆蓋無機玻璃材料的zno壓敏電阻片；無機玻璃材料的燒結溫度比步驟s2中銀電極的燒結溫度至少低20度。

優(yōu)選地，步驟s3采用有機高分子材料制備絕緣材料時，在zno壓敏銀片的兩面銀電極邊緣印刷有機高分子油墨，印刷一面后經(jīng)紫外光固化，然后印刷第二面再經(jīng)紫外光固化，獲得覆蓋有機高分子材料的zno壓敏電阻片。

本發(fā)明貼片式zno壓敏電阻，包括單層壓敏陶瓷片、印制在壓敏陶瓷片兩面的銀電極、印制在銀電極邊緣的環(huán)形絕緣材料以及金屬電極片；所述金屬電極片包括焊接面、從焊接面一端垂直延伸而成的側面，以及設置在側面末端的引出端，焊接面與銀電極焊接；環(huán)形絕緣材料的寬度覆蓋銀電極邊緣線內(nèi)外各不少于0.5mm。環(huán)形絕緣材料的外環(huán)最大可以達到壓敏陶瓷片的邊緣。

現(xiàn)有技術制備的zno壓敏電阻片，焊接引線后如果不采用有機材料包封，對其施加脈沖電流時，由于銀電極邊緣電場強度大于內(nèi)部，并且暴露在空氣中的半導性zno陶瓷表面容易在高電場下發(fā)生電離，因此承受大電流脈沖時，zno壓敏電阻片邊緣和側面會發(fā)生飛弧閃絡現(xiàn)象。采用本發(fā)明方法，銀電極邊緣覆蓋一層緊密結合的絕緣材料，使得在承受脈沖時電場強度較為集中的銀電極邊緣與空氣隔絕，銀電極邊緣到容易發(fā)生表面電離的半導性zno陶瓷表面至少有0.5mm的距離，覆蓋有絕緣材料的zno陶瓷表面電擊穿強度比暴露在空氣中的zno陶瓷表面電擊穿強度大得多。

因此，采用上述本發(fā)明方法制作的zno壓敏電阻片制造zno壓敏電阻器，即使不采用有機材料包封，對所制造的壓敏電阻器施加脈沖電流或脈沖電壓，本發(fā)明zno壓敏電阻片的邊緣和側面也不會發(fā)生飛弧或閃絡，并且經(jīng)過多次脈沖后，附著在zno壓敏電阻片邊緣的絕緣覆蓋材料與壓敏陶瓷片仍然結合緊密。采用本發(fā)明技術制造zno壓敏電阻可以免包封，既可降低產(chǎn)品制造成本，又可縮小產(chǎn)品體積。當然，采用本發(fā)明技術制造zno壓敏電阻也可以采用樹脂包封，當產(chǎn)品承受多次脈沖后，包封材料整體膨脹導致包封層與zno壓敏電阻片之間形成間隙，而采用本發(fā)明制備的環(huán)形絕緣覆蓋材料與陶瓷體和銀電極面接觸緊密，不易發(fā)生剝離現(xiàn)象，可以避免發(fā)生電阻片邊緣飛弧閃絡，從而提高產(chǎn)品可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明zno壓敏電阻器一種實施例的結構示意圖；

圖2為圖1的a-a剖切圖；

圖3為本發(fā)明zno壓敏電阻器另一實施例的結構示意圖；

圖4為圖3的b-b剖切圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明作進一步具體的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

參見圖1、2，本發(fā)明貼片式zno壓敏電阻，包括單層壓敏陶瓷片1、印制在壓敏陶瓷片1兩面的銀電極2、印制在銀電極2邊緣的絕緣覆蓋材料3以及金屬電極片4，所述金屬電極片4通過焊錫層5與銀電極2焊接。

其中，金屬電極片4由一金屬片制成，包括焊接面、從焊接面一端垂直延伸而成的側面，以及設置在側面末端的引出端，引出端與未焊接金屬電極片的zno壓敏電阻片的另一面處于同一平面。金屬電極片4的引出端作為本發(fā)明貼片式zno壓敏電阻器的一極焊接端，沒有焊接金屬電極片的zno壓敏電阻片的另一面中央作為本發(fā)明貼片式zno壓敏電阻器的另一極焊接端。

而壓敏陶瓷片1可以為圓片形，也可以為方片形，方片形的壓敏電阻結構如圖3、4所示。絕緣覆蓋材料3可采用無機玻璃材料或者有機高分子材料。

在本發(fā)明zno壓敏電阻片的最優(yōu)實施例中，無論壓敏陶瓷片1為圓片形還是方片形，印制在其兩面的銀電極2的邊緣均與壓敏陶瓷片1的邊緣存在一定的距離，即銀電極的印制面積小于壓敏陶瓷片的面積，銀電極的邊緣與壓敏陶瓷片的邊緣之間存在空隙。絕緣材料3印制在銀電極邊緣上，向內(nèi)延伸至銀電極上，向外延伸至銀電極邊緣與壓敏陶瓷片邊緣之間的空隙。絕緣材料3的寬度覆蓋銀電極邊緣線內(nèi)外各不少于0.5mm，即覆蓋在銀電極上的寬度不少于0.5mm，覆蓋在壓敏陶瓷片上的寬度也不少于0.5mm，外環(huán)最大可達到zno壓敏陶瓷片的邊緣，即外環(huán)最大可覆蓋前述銀電極邊緣與壓敏陶瓷片邊緣之間的空隙的全部。

下面舉例詳細描述本發(fā)明壓敏電阻的制備方法。

實施例1

在本實施例中，zno壓敏銀片的外形采用圓片形，絕緣覆蓋材料采用無機玻璃，制備方法具體包括如下步驟：

s11、采用現(xiàn)有技術制作圓片形zno壓敏陶瓷片1，直徑為7mm，厚度為2.4mm。

s12、采用絲網(wǎng)印刷工藝在上述制作的zno壓敏陶瓷片兩面印刷銀電極漿料，兩面印刷圖案同為直徑5.5mm的圓形，印刷一面后烤干，印刷第二面再烤干，烘烤溫度為150℃；兩面都印刷銀電極漿料后，將之放入網(wǎng)帶式隧道爐燒結銀電極，網(wǎng)帶式隧道爐內(nèi)最高溫度可選580℃，由此獲得兩面有銀電極2的zno壓敏銀片。

s13、在所述zno壓敏銀片的兩面銀電極2邊緣印刷無機玻璃漿料，印刷圖案為圓環(huán)形，圓環(huán)內(nèi)徑4.0mm，圓環(huán)外徑6.5mm，印刷一面后烤干，印刷第二面再烤干，烘烤溫度為150℃；兩面都印刷環(huán)形玻璃漿料、烤干后，將之放入網(wǎng)帶式隧道爐燒結玻璃絕緣覆蓋材料，網(wǎng)帶式隧道爐內(nèi)最高溫度可選530℃，由此獲得覆蓋環(huán)形絕緣材料3的zno壓敏電阻片。

印刷無機玻璃漿料時，應當使環(huán)形玻璃絕緣覆蓋材料覆蓋zno壓敏銀片的銀電極邊緣，并且環(huán)形玻璃絕緣覆蓋材料的寬度至少保證覆蓋銀電極邊緣線內(nèi)外各不少于0.5mm，面積最大的環(huán)形絕緣材料其外環(huán)可達到壓敏陶瓷片的邊緣。

本步驟采用無機玻璃材料制作環(huán)形絕緣覆蓋材料可采用絲網(wǎng)印刷工藝；當無機玻璃漿料經(jīng)高溫燒結制備成環(huán)形絕緣覆蓋材料時，所采用玻璃材料的燒結溫度應比銀電極燒結溫度至少低20度，以防止銀電極與無機玻璃材料擴散互溶。

s14、制作金屬電極片4，金屬電極片4包括焊接面、從焊接面一端垂直延伸而成的側面，以及設置在側面末端的引出端，引出端與未焊接金屬電極片的zno壓敏電阻片的另一面處于同一平面。金屬電極片4需具有可焊性，可以采用金屬銅片沖壓成形，也可以采用其他金屬材料沖壓成形后進行可焊性處理，金屬電極片4外形見圖1。

s15、在覆蓋環(huán)形絕緣材料3的zno壓敏電阻片的一面銀電極2中央印刷焊錫膏，焊錫膏的印刷圖案為直徑4.0mm的圓形，將金屬電極片4對應放置在zno壓敏電阻片之上，加熱使焊錫膏融化形成焊錫層5，金屬電極片4通過焊錫層5與zno壓敏電阻片焊接在一起，至此制成貼片式zno壓敏電阻器。

金屬電極片4的引出端作為本發(fā)明貼片式zno壓敏電阻器的一極焊接端，沒有焊接金屬電極片的zno壓敏電阻片的另一面中央作為本發(fā)明貼片式zno壓敏電阻器的另一極焊接端。

測試小電流特性：用頂針夾持夾具測試本發(fā)明貼片式zno壓敏電阻器的壓敏三參數(shù)：壓敏電壓、漏電流、非線性系數(shù)。

將本發(fā)明貼片式zno壓敏電阻器焊接在對應尺寸線路板焊盤上，在電路板上對應焊接兩條引出導線用于脈沖測試。

采用組合波脈沖發(fā)生設備(開路電壓波為1.2/50μs波形，短路電流波為8/20μs波形，源阻抗為2歐姆)測試本發(fā)明貼片式zno壓敏電阻器樣品脈沖性能，設定開路電壓波峰值/短路電流波峰值為2kv/1ka，脈沖施加次數(shù)設定為25次，兩次脈沖之間的時間間隔為60秒。經(jīng)過25次脈沖試驗后，本實施例貼片式zno壓敏電阻器樣品外觀完好，測試脈沖試驗后壓敏三參數(shù)，與脈沖試驗前對比，壓敏電壓變化率在±5％以內(nèi)。

實施例2

本實施例制作的zno壓敏銀片為圓片形，采用有機高分子材料制作覆蓋環(huán)形絕緣材料3，具體采用紫外光固化環(huán)氧丙烯酸樹脂，采用絲網(wǎng)印刷法，印刷圖案為圓環(huán)形，圓環(huán)內(nèi)徑4.0mm，圓環(huán)外徑6.5mm，印刷一面后經(jīng)紫外光固化5分鐘，印刷第二面再經(jīng)紫外光固化5分鐘，由此獲得覆蓋環(huán)形絕緣材料3的zno壓敏電阻片。

本實施例其他制作步驟及測試方法與實施例1相同。

經(jīng)過25次脈沖試驗后，本實施例貼片式zno壓敏電阻器樣品外觀完好，測試脈沖試驗后壓敏三參數(shù)，與脈沖試驗前對比，壓敏電壓變化率在±5％以內(nèi)。

實施例3

本實施例制作的zno壓敏銀片為方片形，尺寸為6.5*6.5*2.0mm，方形銀電極2的尺寸為5.2*5.2mm。

本實施例采用無機玻璃材料制作覆蓋環(huán)形絕緣材料3，玻璃漿料印刷圖案為方環(huán)形，內(nèi)環(huán)尺寸為4.0*4.0mm，外環(huán)尺寸為6.2*6.2mm。

本實施例其他制作步驟及測試方法與實施例1相同。

經(jīng)過25次脈沖試驗后，本實施例貼片式zno壓敏電阻器樣品外觀完好，測試脈沖試驗后壓敏三參數(shù)，與脈沖試驗前對比，壓敏電壓變化率在±5％以內(nèi)。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。