一種氧化鋅壓敏電阻介質材料及片式電阻器制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明公開了屬于化合物半導體氧化鋅壓敏電阻介質新材料應用技術領域，涉及 一種氧化鋅壓敏電阻介質材料及片式電阻器制備方法。氧化鋅壓敏電阻介質材料是以氧化 鋅（ZnO)為主體材料，添加多種其他微量元素，適用于陶瓷燒結工藝制成的氧化鋅壓敏電 阻介質材料。采用陶瓷工藝制成的化合物半導體氧化鋅壓敏電阻器元件的關鍵結構材料。
【背景技術】
[0002] 隨著電子設備向集成化、微型化和低壓化的方向發展，迎來了敏電阻器片式化和 微型化和與其密切相連的關鍵結構材料的發展機遇。如何將實現高性能關鍵結構材料國產 化和片式氧化鋅壓敏電阻器制造技術自主化發展模式的研究工作任務作為我們的研究目 標。緊跟國際ROHS標準要求，從材料組成配方設計時，首先，考慮采用無鉛、無鎘綠色環保 的氧化鋅壓敏電阻介質主體材料體系，因此在氧化鋅壓敏電阻器生產制造過程和使用中都 不會危害人體健康和對環境造成污染，制得的氧化鋅壓敏電阻介質材料性能優良是我們追 求的目標。以研究氧化鋅壓敏電阻介質新材料技術成果作為推動片式氧化鋅壓敏電阻器產 業升級的關鍵技術支撐，在200810046263. 0專利基礎上拓展工作電壓范圍，提高非線性系 數研究開發出了多電壓系列的氧化鋅壓敏電阻介質材料，規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的發展創造了有利 條件。
【發明內容】
[0003] 本發明提供一種氧化鋅壓敏電阻介質材料及片式電阻器制備方法。所屬氧化鋅壓 敏電阻介質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材料系列適合制 作片式氧化鋅壓敏電阻器，采用該介質材料系列所制備的片式氧化鋅壓敏電阻器具有規定 電流下的電壓范圍寬（200V/mm~1200V/mm)、非線性系數高（48~80)和漏電流小0. 2~ I.OuA的優良電性能特征。燒結溫度范圍850~1160°C，制備工藝采用多層片式電容器生 產制造技術，工藝簡單易控，便于實現低成本的工業化生產。
[0004] 本發明技術方案如下：
[0005] -種氧化鋅壓敏電阻介質材料。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，實施例1~9配方原料進行攪拌磨混料（時間為1~ 2小時），烘干（溫度為100~140°C)和預收縮燒結（溫度為750~850°C、保溫時間為 1~3小時）。
[0010] 步驟3.磨料：將步驟2所得混料攪拌磨超細加工，攪拌磨時間1~3小時、烘干 (溫度為100~140°C)、過100目篩網獲得氧化鋅壓敏電阻介質材料備用。
[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，使其成為介質流延漿料。
[0012] 步驟5.流延：將步驟4所得的介質流延漿料通過陶瓷介質膜片流延機制備成介質 膜片備用。
[0013] 步驟6.內電極印刷：將步驟5.所得的介質膜片按照工藝要求制作上下護片，將下 護片粘貼在印刷巴塊上，將巴塊放置在絲網印刷機基座上進行內電極漿料印刷，然后烘干。
[0014] 步驟7.疊片：在步驟6印刷內電極的膜片上面疊合一張空白介質膜片，印刷第二 層電極（按照工藝要求移位一個產品切割圖形尺寸，在進行雙數層2、4、6--層印刷時必須 移位，在印刷單數層1、3、5--層內電極時不產生移位印刷），按照生產流轉卡要求的印刷 的內電極層數后，疊合上護片（完成印刷疊片后的產品加工過程）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。
[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，進行真空封裝后進行溫等靜壓成型。
[0017] 步驟10.切割：將溫等靜壓成型的巴塊，按照工藝流轉卡產品型號規定的生坯芯 片切割尺寸進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行排膠，去除 有機物質。
[0019] 步驟12.燒結：將排膠后的芯片連同承燒板一起放置在燒結爐內進行燒結。燒結 工藝條件為：升溫速率4~6°C/分，燒結溫度850~1160°C，保溫時間1~4小時
[0020] 步驟13.制備端電極：將燒結后的芯片進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實施例制作的片式氧化鋅壓敏電阻器0805尺寸規定電流下的 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，最大靜態功率（W) = 0.05,靜態電容量（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