一种多层结构V₂O₃限流元件的制作方法

专利名称：一种多层结构V₂O₃限流元件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种V2O3限流元件，尤其是ー种多层结构V2O3限流元件。
背景技术：
长期以来，掺杂BaTiO3陶瓷一直是人们所熟悉的典型PTC材料，施主掺杂BaTiO3陶瓷在居里点附近电阻增加IO3-IO7倍，显示出显著的PTC特性。BaTiO3PTC热敏陶瓷元件在电子设备、家用电器等方面获得了极为广泛的应用，但由于其PTC待性来源于陶瓷晶界效应，不可避免地受电压和频率的影响，同时在掺杂BaTiO3陶瓷中难以获得很低的常温电阻率(〈3 Q _)和较大的通流能力(> 3A )，因而材料在大电流条件下的应用受到限制。让设计人员无法做出更多更好的选择，阻碍了电子エ业的进步。因 此，急需提供高电压和大电流的ー种多层结构V2O3限流元件。
发明内容本实用新型的目的是提供高电压和大电流的ー种多层结构V2O3限流元件。本实用新型的ー种多层结构V2O3限流元件基本构思是掺杂V2O3陶瓷是ー种新型PTC材料，同BaTiO3陶瓷相比，其PTC效应来源于体内温度诱发的M-I相变，这种体效应不受电压和频率的影响，而且该材料具有低的常温电阻率(10_2_10_4 Q _)和大的通流能力，与BaTiO3等PTC材料比较，它们具有如下几个优点I、临界温度(CTR )范围窄小，开关性能特好；2、室温电阻率为10_2-10_4Q cm,比BaTiO3低2_3个数量级，特别适用于大电流強度场合应用；3、材料电压/频率没有相关性，应用范围广；4、材料热敏性由体效应引起，而BaTiO3系PTC材料由边晶界引起，V2O3系PTC材材料的特殊性质可使元件微型化。因此，可利用材料相变时电阻率、磁化率的突变而广泛应用于无接触点热电开关，热动继电器，温度探測器，智能加热器，大电流限流元件等。但是V2O3陶瓷与BaTiO3陶瓷热敏机理不同，V2O3材料属于体效应材料，M-I相变等热过程中各晶粒产生非均匀性形变，而陶瓷材料本身又缺乏足够的塑性形变机制补偿这种非均匀形变.相变时晶胞体积变化达1-1. 3 %。因此使用和制备过程中产生的应カ十分巨大，微米晶粒级陶瓷材料容易产生微裂缝，造成电性能稳定性差，使用寿命短的致命缺陷，细化陶瓷晶粒、増加晶界减少应力、提高材料韧性是解决问题的有效途径。本实用新型需要解决的技术问题是克服PTC陶瓷限流元件存在不易低阻化，易分层；v203限流元件存在易碎裂，寿命短。在本实用新型中，其将介质陶瓷粉末、V2O3导电陶瓷粉末分别与粘合剂混合而配制成介质陶瓷浆料及导电陶瓷浆料，这些浆料可用涂布或印刷的方式成型，然后干燥固化。交替采用涂布或印刷与固化步骤，可制成高精度的生坯。再经排胶烧结，即可制成多层的电子陶瓷元器件。本实用新型的ー种多层结构V2O3限流元件为各种规格的超小型，大电流的限流元件。可以满足下述技术指标1、尺寸0402/0603 ;2、常温电阻0. 2-100 Q ;3、使用寿命>1000 次。具体说来，本实用新型的ー种多层结构V2O3限流元件，具有陶瓷芯片，所述陶瓷芯片的一端导电连接第一外电极和所述陶瓷芯片的另一端导电连接第二外电极，其特征是所述陶瓷芯片为，导电陶瓷层(V2O3功能层或称为功能膜)和介质陶瓷层(陶瓷涂层或称为介质膜)交替叠片构成，所述导电陶瓷层和介质陶瓷层的一端导电连接第一外电极，所述导电陶瓷层和介质陶瓷层的另一端导电连接第二外电极，所述导电陶瓷层至少ー层。也即在陶瓷芯片总厚度不增加的前提下，改变导电陶瓷层和介质陶瓷层厚度，达到所需要的交替叠片叠层数，进而改变參数，以满足技术指标。本实用新型中所述陶瓷芯片最外层为介质陶瓷层。也就是说，所述陶瓷芯片为导电陶瓷层和介质陶瓷层交替叠片构成，无论导电陶瓷层和介质陶瓷层交替叠片多少层，陶瓷芯片上下两面最外层均为介质陶瓷层。所述导电陶瓷层至少ー层，是指所述导电陶瓷层可以是ー层、两层或两层以上，只要让导电陶瓷层和介质陶瓷层交替 叠片构成陶瓷芯片，并符合技术指标即可。本实用新型中所述第一外电极和第二外电极最好为将陶瓷芯片两端头涂银后引出内电极再经过烧银及电镀沉积法分别镀上镍金属层和锡层而形成的第一外电极和第二外电极。本实用新型中，导电陶瓷层电阻率很小，多层结构中无需另外制备内电扱。与前述现有同类产品相比，本实用新型的ー种多层结构V2O3限流元件解决了己有PTC陶瓷限流元件存在不易低阻化，易分层；V203限流元件存在易碎裂，寿命短等问题。能制备出各种规格的超小型，大电流的限流元件。本实用新型的内容结合以下实施例作更进ー步的说明，但本实用新型的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

图I是实施例I中多层叠片エ艺原理示意图。图2是实施例I中共烧后ー种多层结构V2O3限流元件的叠层体剖面图。图3是实施例2中ー种多层结构V2O3限流元件结构示意图。
具体实施方式
实施例I :如图I 2所示，本实施例中ー种多层结构V2O3限流元件，具有陶瓷芯片，所述陶瓷芯片的一端导电连接第一外电极I和所述陶瓷芯片的另一端导电连接第二外电极2，其特征是所述陶瓷芯片为导电陶瓷层3和介质陶瓷层4交替叠片构成，所述导电陶瓷层3和介质陶瓷层4的一端导电连接第一外电极I，所述导电陶瓷层3和介质陶瓷层4的另一端导电连接第二外电极2，所述导电陶瓷层为ー层。在本实施例中介质陶瓷层4和导电陶瓷层3交替叠片，最外层为介质陶瓷层4，导电陶瓷层3叠夹在介质陶瓷层4中，导电陶瓷层3为ー层。介质陶瓷层4和导电陶瓷层3交替叠夹过程參见附图I，叠层数为3。也就是介质陶瓷层4 ニ层，导电陶瓷层3—层。本实施例中所述第一外电极I和第二外电极2为将陶瓷芯片两端头涂银后引出内电极再经过烧银及电镀沉积法分别镀上镍金属层和锡层而形成的第一外电极和第二外电扱。在本实施例中导电陶瓷层电阻率很小，多层结构中无需另外制备内电极。本实施例采用精密流延、切割エ艺，其切割尺寸为0603或0402标准尺寸，推算出电阻公式为R=PX (L/HXW) =2 P/H，H为导电陶瓷层膜片总厚度。本实施例中介质陶瓷层厚度为0. 05毫米，导电陶瓷层厚度为0. 4毫米。也就是在介质陶瓷层2层、导电陶瓷层I层时，陶瓷芯片总厚度为0. 5毫米。实施例2 :如图3所示，本实施例与实施例I相似，所不同的是介质陶瓷层4厚度为0. 05毫米，导电陶瓷层3厚度为0. I毫米。介质陶瓷层4和导电陶瓷层3交替叠夹，叠层数为7。也就是在介质陶瓷层4四层、导电陶瓷层3三层时，陶瓷芯片总厚 度为0. 5毫米。
权利要求1.一种多层结构V2O3限流元件，具有陶瓷芯片，所述陶瓷芯片的一端导电连接第一外电极和所述陶瓷芯片的另一端导电连接第二外电极，其特征是所述陶瓷芯片为导电陶瓷层和介质陶瓷层交替叠片构成，所述导电陶瓷层和介质陶瓷层的一端导电连接第一外电极，所述导电陶瓷层和介质陶瓷层的另一端导电连接第二外电极，所述导电陶瓷层至少一层。
2.如权利要求I所述的一种多层结构V2O3限流元件，其特征是所述陶瓷芯片最外层为介质陶瓷层。
3.如权利要求I所述的一种多层结构V2O3限流元件，其特征是所述第一外电极和第二外电极为将陶瓷芯片两端头涂银后引出内电极再经过烧银及电镀沉积法分别镀上镍金属层和锡层而形成的第一外电极和第二外电极。
专利摘要本实用新型涉及一种多层结构V2O3限流元件。该限流元件具有陶瓷芯片，所述陶瓷芯片的一端导电连接第一外电极和所述陶瓷芯片的另一端导电连接第二外电极，其特征是所述陶瓷芯片为导电陶瓷层和介质陶瓷层交替叠片构成，所述导电陶瓷层和介质陶瓷层的一端导电连接第一外电极，所述导电陶瓷层和介质陶瓷层的另一端导电连接第二外电极，所述导电陶瓷层至少一层。本产品解决了己有PTC陶瓷限流元件存在不易低阻化，易分层；V2O3限流元件存在易碎裂，寿命短等问题。能制备出各种规格的超小型，大电流的限流元件。
文档编号H01C7/02GK202584969SQ20122023632
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者杨敬义 申请人:成都顺康电子有限责任公司, 成都安康科技有限公司