一種防止鋁電極層濕熱老化失效的壓敏電阻及其制備方法與流程

技術領域

本發明涉及壓敏電阻生產技術領域，具體涉及一種防止鋁電極層濕熱老化失效的壓敏電阻及其制備方法。

背景技術：

壓敏電阻是一種限壓型保護器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當過電壓出現在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值，從而實現對后級電路的保護。由于壓敏電阻上述特性，其廣泛用于電子儀器設備、家用電器、電力電子等領域。要使壓敏電阻的功能得以實現，必須在壓敏電阻瓷片的兩面制作一層可焊接的電極層，以便焊接引線，最終通過該引線將壓敏電阻接入電子線路中。

壓敏電阻的電極層普遍采用銀材料制作。由于銀材料的價格昂貴，人們不斷探索使用賤金屬材料制作壓敏電阻的電極層。申請號201510158484.7專利申請，公開了一種電子元器件多層合金電極及其制備方法，具體做法是在元件表面絲網印刷一層鋁漿制備鋁電極層，再在其上采用熱噴涂工藝覆蓋一層銅合金層。發明專利授權公告號CN 103247362 B 公開了一種電子陶瓷元件的卑金屬復合電極及其制備方法，其做法是使用熱噴涂裝置在電子陶瓷元件表面制備一層鋁電極層，再在鋁電極層表面熱噴涂一層可焊接層。這些做法都是在電子陶瓷元件表面使用不同方法制備一層鋁電極層，再在鋁電極層表面覆蓋一層可焊的賤金屬。

然而，使用上述方法制作壓敏賤金屬電極以取代銀電極，存在產品濕熱老化失效的缺陷。這是因為鋁電極層在濕熱老化過程中，與水或水蒸汽產生反應，產生導電性很強的反應生成物，由于壓敏電阻表面存在很多微孔，在這些微孔的毛細管效應的驅使下，上述可導電的反應生成物，將沿著壓敏電阻表面遷移到側面，從而導致壓敏電阻在側面形成導電通路，最終導致壓敏電阻失效。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供一種防止鋁電極層濕熱老化失效的壓敏電阻，通過在壓敏電阻兩個鋁電極面間（電極面邊緣或壓敏電阻側面）制作環形玻璃阻隔帶，玻璃在一定的溫度下熔融后，有效填充壓敏電阻表面微孔，阻斷導電反應物遷移到側面，從而達到防止濕熱老化失效的目的。具體技術方案如下：

一種防止鋁電極層濕熱老化失效的壓敏電阻，包括壓敏電阻瓷體以及內設在壓敏電阻瓷體正反面上的鋁電極層，所述壓敏電阻瓷體正反面的邊緣和/或壓敏電阻瓷體側面上設置有一圈玻璃涂層。

進一步地，所述鋁電極層與玻璃涂層部分重疊。所述鋁電極層與玻璃涂層的重疊部處，該玻璃涂層置于上層，鋁電極層置于下層，也可以設計成鋁電極層置于上層，玻璃涂層置于下層。

進一步地，所述鋁電極層與玻璃涂層不重疊，可以設計成緊貼，也可以在鋁電極層與玻璃涂層之間設置有一定的間隙。

所述壓敏電阻瓷體為圓形結構或方形結構，無論壓敏電阻瓷片的形狀如何，只要在兩面鋁電極層邊緣都涂覆一圈玻璃涂層，或者在壓敏電阻瓷片的側面都涂覆一圈玻璃涂層，都能取得同樣的效果。玻璃涂層的形狀是根據壓敏電阻瓷片的形狀而定的閉環，并不局限于任何形狀。

本發明還提供一種防止壓敏電阻鋁電極層濕熱老化失效的方法，通過將玻璃漿料涂布于壓敏電阻兩個電極面邊緣，或者將玻璃漿料涂布于壓敏電阻側面，烘干后，再在500-650℃的溫度下燒結，以在壓敏電阻兩個電極面邊緣各形成一個封閉的環形玻璃涂層，或者在壓敏電阻側面形成一個封閉的環形玻璃涂層。

制作壓敏電阻電極面邊緣玻璃涂層，可以在壓敏鋁電極層制作完成后進行，也可以在鋁電極層制作之前進行：

采用絲網印刷，涂覆鋁漿，烘干后，邊緣涂覆一圈玻璃漿，烘干，再在另一面重復上述步驟涂覆鋁漿和玻璃漿并烘干，再經過500-650℃的溫度燒結，鋁電極層與環形玻璃涂層同時完成燒結。

或者，先完成兩面鋁漿的涂覆，再完成玻璃漿的涂覆：

采用絲網印刷的方法，涂覆鋁漿，烘干后，在另一面涂覆鋁漿，烘干；在一面邊緣涂覆一圈玻璃漿，烘干，在另一面邊緣涂覆一圈玻璃漿，烘干；完成鋁漿和玻璃漿涂覆后，經過500-650℃的溫度燒結，鋁電極層與環形玻璃涂層同時完成燒結。

上述鋁漿和玻璃漿涂覆的次序也可反過來進行，即先涂覆玻璃漿，后涂覆鋁漿。

若制作壓敏電阻側面玻璃涂層時，可以在鋁電極層制作完成之后進行，也可以在鋁電極層制作之前進行，具體步驟如下：

采用絲網印刷或其他能夠實現均勻涂覆的方法，在壓敏電阻瓷片側面涂覆一圈玻璃漿，烘干后，再經過500-650℃的溫度燒結，這樣便在壓敏電阻側面形成一個封閉的環形玻璃涂層。

所用玻璃漿是由玻璃粉與有機載體混合制成，其玻璃粉的軟化點低于500℃。

由以上技術方案可知，本發明通過環形玻璃涂層，有效地填充壓敏電阻表面的微孔，形成一個環形阻隔帶，以阻擋鋁電極層與水或水蒸汽反應后產生的可導電的生成物沿著壓敏電阻表面遷移到側面，從而達到防止因該導電生成物遷移到側面導致壓敏電阻失效。

附圖說明

圖1 為圓形壓敏電阻鋁電極面邊緣制作玻璃涂層的示意圖；

圖2 為圓形壓敏電阻側面制作玻璃涂層的示意圖；

圖3 為方形壓敏電阻鋁電極面邊緣制作玻璃涂層的示意圖；

圖4 為方形壓敏電阻側面邊緣制作玻璃涂層的示意圖；

圖5 為鋁電極層與玻璃涂層部分重疊剖視圖，其中鋁電極層在下，玻璃涂層在上；

圖6 為鋁電極層與玻璃涂層部分重疊剖視圖，其中鋁電極層在上，玻璃涂層在下；

圖7 為鋁電極層與玻璃涂層不重疊剖視圖；

圖8 為鋁電極層與玻璃涂層之間留有間的剖視圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例，對本發明進行詳細說明，在詳細說明本發明各實施例的技術方案前，對所涉及的名詞和術語進行解釋說明，在本說明書中，名稱相同或標號相同的部件代表相似或相同的結構，且僅限于示意的目的。

如圖1至4所示，所述壓敏電阻包括壓敏電阻瓷體1以及內設在壓敏電阻瓷體正反面上的鋁電極層2，壓敏電阻瓷體正反面就形成了電極面，所述壓敏電阻瓷體正反面的邊緣或壓敏電阻瓷體側面上設置有一圈玻璃涂層3，也可以在壓敏電阻瓷體正反面的邊緣和壓敏電阻瓷體側面上均設置有一圈玻璃涂層3。

所述鋁電極層2與玻璃涂層3在壓敏電阻瓷體1的正反面的邊緣部分可以設計成重疊，也可以緊貼，或者留有一定的間隙。

如圖5所示，所述鋁電極層2與玻璃涂層3的重疊部處，該玻璃涂層置于上層，鋁電極層置于下層，也可以設計成鋁電極層置于上層，玻璃涂層置于下層，參照圖6。

所述鋁電極層與玻璃涂層在壓敏電阻瓷體的正反面的邊緣部分不重疊時，可以設計成緊貼，參照圖7，也可以在鋁電極層與玻璃涂層之間設置有一定的間隙4，參照圖8。

本發明還提供一種防止壓敏電阻鋁電極層濕熱老化失效的方法，通過將玻璃漿料涂布于壓敏電阻兩個電極面邊緣，或者將玻璃漿料涂布于壓敏電阻側面，烘干后，再在500-650℃的溫度下燒結，以在壓敏電阻兩個電極面邊緣各形成一個封閉的環形玻璃涂層，或者在壓敏電阻側面形成一個封閉的環形玻璃涂層。

實施例1：

工藝流程：印刷鋁漿→烘干→另一面印刷鋁漿→烘干→印刷玻璃漿→烘干→另一面印刷玻璃漿→烘干→燒結。

步驟如下：

先用絲網印刷鋁漿：

1. 采用絲網印刷工藝將鋁漿印刷到壓敏瓷片的一面，印刷的鋁漿圖案形狀如同壓敏瓷片的表面，面積略小于瓷片表面面積，鋁漿圖案邊緣與瓷片表面邊緣留有適當距離（一般不小于1mm），即在四周留下一環形區域用以印刷玻璃漿。在100-300℃下烘干。

2. 然后同樣的方法在壓敏瓷片另一面印刷鋁漿，烘干。

再用絲網印刷玻璃漿，燒結：

3. 采用絲網印刷工藝將玻璃漿印刷到壓敏瓷片一面的邊緣，印刷的玻璃漿圖案形狀如同壓敏瓷片表面未覆蓋鋁漿部分的形狀，實際上是個封閉的環形帶狀區域，玻璃漿圖案的外邊緣可以與壓敏瓷片表面的外邊緣對齊，也可以略有空隙，玻璃圖案與鋁漿圖案可以部分重疊（但要保證不重疊區域有足夠的寬度，如圖5），也可以不重疊（如圖7），也可以留有一定的間隙（如圖8）。印好玻璃漿后，在100-300℃下烘干。

4. 然后同樣的方法在壓敏瓷片另一面印刷玻璃漿，烘干，再經過500-650℃的溫度燒結。

實施例2：

工藝流程：印刷鋁漿→烘干→印刷玻璃漿→烘干→另一面印刷鋁漿→烘干→印刷玻璃漿→烘干→燒結。

先用絲網印刷完一面的鋁漿和玻璃漿：

1. 采用絲網印刷工藝將鋁漿印刷到壓敏瓷片的一面，印刷的鋁漿圖案形狀如同壓敏瓷片的表面，面積略小于瓷片表面面積，鋁漿圖案邊緣與瓷片表面邊緣留有適當距離（一般不小于1mm），即在四周留下一環形區域用以印刷玻璃漿。在100-300℃下烘干。

2. 采用絲網印刷工藝將玻璃漿印刷到壓敏瓷片已經印有鋁漿一面的邊緣，印刷的玻璃漿圖案形狀如同壓敏瓷片表面未覆蓋鋁漿部分的形狀，實際上是個封閉的環形帶狀區域，玻璃漿圖案的外邊緣可以與壓敏瓷片表面的外邊緣對齊，也可以略有空隙，玻璃圖案與鋁漿圖案可以部分重疊（但要保證不重疊區域有足夠的寬度，如圖5），也可以不重疊（如圖7），也可以留有一定的間隙（如圖8）。印好玻璃漿后，在100-300℃下烘干。

重復上述1、2步驟，用絲網印刷另一面的鋁漿和玻璃漿，烘干后再經過500-650℃的溫度燒結。

實施例3：

工藝流程：印刷玻璃漿→烘干→另一面印刷玻璃漿→烘干→燒結→熱噴涂鋁電極→另一面熱噴涂鋁電極。

步驟如下：

1. 采用絲網印刷工藝將玻璃漿印刷到壓敏瓷片一面的邊緣，印刷的玻璃漿圖案形狀依據壓敏電阻瓷片形狀，為沿著瓷片邊緣封閉的環形帶狀區域，環形帶寬度1.5mm左右。玻璃漿圖案的外邊緣可以與壓敏瓷片表面的外邊緣對齊，也可以略有空隙。印好玻璃漿后，在100-300℃下烘干。

2. 用同樣的方法在另一面印刷玻璃漿并烘干，再經過500-650℃的溫度燒結，形成玻璃阻隔帶。

3. 使用電弧噴涂裝置，在壓敏電阻表面噴涂鋁電極層，鋁電極層的形狀與壓敏瓷片表面形狀相似，鋁電極層邊緣與上述制作的玻璃阻隔帶的內邊緣可以留有一定間隙（如圖8），也可以沒有間隙（如圖7），也可以部分重疊（如圖6），但要保證玻璃阻隔帶要有一定的寬度與鋁電極層不重疊。

4. 使用上述方法在壓敏陶瓷片另一面噴涂鋁電極層。

實施例4：

工藝流程：側面涂覆玻璃漿→烘干→燒結→熱噴涂鋁電極→另一面熱噴涂鋁電極。

步驟如下：

1. 采用專用的涂覆裝置將玻璃漿均勻涂覆到壓敏電阻瓷片的側面，在100-300℃下烘干，再經過500-650℃的溫度燒結，在側面形成玻璃阻隔帶。

2. 使用電弧噴涂裝置，在壓敏電阻表面噴涂鋁電極層，鋁電極層的形狀與壓敏瓷片表面形狀相似，鋁電極層邊緣與壓敏電阻邊緣留有適當空隙。

3. 使用上述方法在壓敏陶瓷片另一面噴涂鋁電極層。

以上所揭示的僅為本發明的較佳實施例，不能以此來限定本發明的權利保護范圍，因此依本發明申請專利范圍所作的推演，仍屬本發明所涵蓋的范圍。

以上所述實施方式僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。