一种氧化锌压敏电阻介质材料及片式电阻器制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开了属于化合物半导体氧化锌压敏电阻介质新材料应用技术领域，涉及 一种氧化锌压敏电阻介质材料及片式电阻器制备方法。氧化锌压敏电阻介质材料是以氧化 锌（ZnO)为主体材料，添加多种其他微量元素，适用于陶瓷烧结工艺制成的氧化锌压敏电 阻介质材料。采用陶瓷工艺制成的化合物半导体氧化锌压敏电阻器元件的关键结构材料。
【背景技术】
[0002] 随着电子设备向集成化、微型化和低压化的方向发展，迎来了敏电阻器片式化和 微型化和与其密切相连的关键结构材料的发展机遇。如何将实现高性能关键结构材料国产 化和片式氧化锌压敏电阻器制造技术自主化发展模式的研究工作任务作为我们的研究目 标。紧跟国际ROHS标准要求，从材料组成配方设计时，首先，考虑采用无铅、无镉绿色环保 的氧化锌压敏电阻介质主体材料体系，因此在氧化锌压敏电阻器生产制造过程和使用中都 不会危害人体健康和对环境造成污染，制得的氧化锌压敏电阻介质材料性能优良是我们追 求的目标。以研究氧化锌压敏电阻介质新材料技术成果作为推动片式氧化锌压敏电阻器产 业升级的关键技术支撑，在200810046263. 0专利基础上拓展工作电压范围，提高非线性系 数研究开发出了多电压系列的氧化锌压敏电阻介质材料，规定电流下的电压分别为200V/ mm、280V/mm、380V/mm、480V/mm、540V/mm、610V/mm、750V/mm、900V/mm、1200V/mm。非线性系 数为48~80,漏电流为0. 2~I. 0yA，为片式氧化锌压敏电阻器制造业的发展创造了有利 条件。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种氧化锌压敏电阻介质材料及片式电阻器制备方法。所属氧化锌压 敏电阻介质材料以氧化锌为主原料，采用无铅、无镉配方添加Bi203、C〇0、MnO、Sb203、Cr203、 Ti02、SrO、In2O3两种以上氧化物所组成材料配方，该氧化锌压敏电阻介质材料系列适合制 作片式氧化锌压敏电阻器，采用该介质材料系列所制备的片式氧化锌压敏电阻器具有规定 电流下的电压范围宽（200V/mm~1200V/mm)、非线性系数高（48~80)和漏电流小0. 2~ I.OuA的优良电性能特征。烧结温度范围850~1160°C，制备工艺采用多层片式电容器生 产制造技术，工艺简单易控，便于实现低成本的工业化生产。
[0004] 本发明技术方案如下：
[0005] -种氧化锌压敏电阻介质材料。其组分包括78~96%的ZnO、所添加的氧化物含 量为 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，上述氧化物组分含量均为质量百分比含量。添加两种以 上的氧化物配制而成。
[0006] 氧化锌压敏电阻介质材料配方组成：
[0007] -种片式氧化锌压敏电阻器制备方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤1.配料：配制氧化锌压敏电阻介质材料，称取主成分78~96%的ZnO、所添 加的氧化物含量为〇? 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，上述氧化物组分含量均为质量百分比含 量。添加两种以上的氧化物配制而成。
[0009] 步骤2.混料：按表一：称取，实施例1~9配方原料进行搅拌磨混料（时间为1~ 2小时），烘干（温度为100~140°C)和预收缩烧结（温度为750~850°C、保温时间为 1~3小时）。
[0010] 步骤3.磨料：将步骤2所得混料搅拌磨超细加工，搅拌磨时间1~3小时、烘干 (温度为100~140°C)、过100目筛网获得氧化锌压敏电阻介质材料备用。
[0011] 步骤4.流延浆料配制：将步骤3所得的磨料中加入，粘合剂、甲苯、无水乙醇、分散 剂和增塑剂，粉料球磨24~48小时，使其成为介质流延浆料。
[0012] 步骤5.流延：将步骤4所得的介质流延浆料通过陶瓷介质膜片流延机制备成介质 膜片备用。
[0013] 步骤6.内电极印刷：将步骤5.所得的介质膜片按照工艺要求制作上下护片，将下 护片粘贴在印刷巴块上，将巴块放置在丝网印刷机基座上进行内电极浆料印刷，然后烘干。
[0014] 步骤7.叠片：在步骤6印刷内电极的膜片上面叠合一张空白介质膜片，印刷第二 层电极（按照工艺要求移位一个产品切割图形尺寸，在进行双数层2、4、6--层印刷时必须 移位，在印刷单数层1、3、5--层内电极时不产生移位印刷），按照生产流转卡要求的印刷 的内电极层数后，叠合上护片（完成印刷叠片后的产品加工过程）获得印刷巴块。
[0015] 步骤8.烘巴：将步骤7制作好的巴块在50~85°C条件下烘巴4~12小时。
[0016] 步骤9.温等静压：将步骤8所得巴块放入不锈钢衬底的塑料薄膜上，然后装入真 空封装袋内，进行真空封装后进行温等静压成型。
[0017] 步骤10.切割：将温等静压成型的巴块，按照工艺流转卡产品型号规定的生坯芯 片切割尺寸进行切割成为生坯芯片。
[0018] 步骤11.排胶：将切割后的生坯芯片放置在承烧板上在排胶炉中进行排胶，去除 有机物质。
[0019] 步骤12.烧结：将排胶后的芯片连同承烧板一起放置在烧结炉内进行烧结。烧结 工艺条件为：升温速率4~6°C/分，烧结温度850~1160°C，保温时间1~4小时
[0020] 步骤13.制备端电极：将烧结后的芯片进行端电极浆料涂覆和烧银，最终获得片 式氧化锌压敏电阻器。
[0021] 使用表一 ：1~9实施例制作的片式氧化锌压敏电阻器0805尺寸规定电流下的 电压（VlmA(V)) =8,最大允许工作电压AC(V) =4、DC(V) =5. 5,最大限制电压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，最大静态功率（W) = 0.05,静态电容量（pf) = 800。4045尺寸压敏电 压（VlmA(V)) = 910,最大允许工作电压AC(V) = 550、DC(V) = 755,最大限制电压VC(V) =1500、IP(A) = 100,通流容量ITime(A) = 3