一种防止铝电极层湿热老化失效的压敏电阻及其制备方法与流程

技术领域

本发明涉及压敏电阻生产技术领域，具体涉及一种防止铝电极层湿热老化失效的压敏电阻及其制备方法。

背景技术：

压敏电阻是一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。由于压敏电阻上述特性，其广泛用于电子仪器设备、家用电器、电力电子等领域。要使压敏电阻的功能得以实现，必须在压敏电阻瓷片的两面制作一层可焊接的电极层，以便焊接引线，最终通过该引线将压敏电阻接入电子线路中。

压敏电阻的电极层普遍采用银材料制作。由于银材料的价格昂贵，人们不断探索使用贱金属材料制作压敏电阻的电极层。申请号201510158484.7专利申请，公开了一种电子元器件多层合金电极及其制备方法，具体做法是在元件表面丝网印刷一层铝浆制备铝电极层，再在其上采用热喷涂工艺覆盖一层铜合金层。发明专利授权公告号CN 103247362 B 公开了一种电子陶瓷元件的卑金属复合电极及其制备方法，其做法是使用热喷涂装置在电子陶瓷元件表面制备一层铝电极层，再在铝电极层表面热喷涂一层可焊接层。这些做法都是在电子陶瓷元件表面使用不同方法制备一层铝电极层，再在铝电极层表面覆盖一层可焊的贱金属。

然而，使用上述方法制作压敏贱金属电极以取代银电极，存在产品湿热老化失效的缺陷。这是因为铝电极层在湿热老化过程中，与水或水蒸汽产生反应，产生导电性很强的反应生成物，由于压敏电阻表面存在很多微孔，在这些微孔的毛细管效应的驱使下，上述可导电的反应生成物，将沿着压敏电阻表面迁移到侧面，从而导致压敏电阻在侧面形成导电通路，最终导致压敏电阻失效。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种防止铝电极层湿热老化失效的压敏电阻，通过在压敏电阻两个铝电极面间（电极面边缘或压敏电阻侧面）制作环形玻璃阻隔带，玻璃在一定的温度下熔融后，有效填充压敏电阻表面微孔，阻断导电反应物迁移到侧面，从而达到防止湿热老化失效的目的。具体技术方案如下：

一种防止铝电极层湿热老化失效的压敏电阻，包括压敏电阻瓷体以及内设在压敏电阻瓷体正反面上的铝电极层，所述压敏电阻瓷体正反面的边缘和/或压敏电阻瓷体侧面上设置有一圈玻璃涂层。

进一步地，所述铝电极层与玻璃涂层部分重叠。所述铝电极层与玻璃涂层的重叠部处，该玻璃涂层置于上层，铝电极层置于下层，也可以设计成铝电极层置于上层，玻璃涂层置于下层。

进一步地，所述铝电极层与玻璃涂层不重叠，可以设计成紧贴，也可以在铝电极层与玻璃涂层之间设置有一定的间隙。

所述压敏电阻瓷体为圆形结构或方形结构，无论压敏电阻瓷片的形状如何，只要在两面铝电极层边缘都涂覆一圈玻璃涂层，或者在压敏电阻瓷片的侧面都涂覆一圈玻璃涂层，都能取得同样的效果。玻璃涂层的形状是根据压敏电阻瓷片的形状而定的闭环，并不局限于任何形状。

本发明还提供一种防止压敏电阻铝电极层湿热老化失效的方法，通过将玻璃浆料涂布于压敏电阻两个电极面边缘，或者将玻璃浆料涂布于压敏电阻侧面，烘干后，再在500-650℃的温度下烧结，以在压敏电阻两个电极面边缘各形成一个封闭的环形玻璃涂层，或者在压敏电阻侧面形成一个封闭的环形玻璃涂层。

制作压敏电阻电极面边缘玻璃涂层，可以在压敏铝电极层制作完成后进行，也可以在铝电极层制作之前进行：

采用丝网印刷，涂覆铝浆，烘干后，边缘涂覆一圈玻璃浆，烘干，再在另一面重复上述步骤涂覆铝浆和玻璃浆并烘干，再经过500-650℃的温度烧结，铝电极层与环形玻璃涂层同时完成烧结。

或者，先完成两面铝浆的涂覆，再完成玻璃浆的涂覆：

采用丝网印刷的方法，涂覆铝浆，烘干后，在另一面涂覆铝浆，烘干；在一面边缘涂覆一圈玻璃浆，烘干，在另一面边缘涂覆一圈玻璃浆，烘干；完成铝浆和玻璃浆涂覆后，经过500-650℃的温度烧结，铝电极层与环形玻璃涂层同时完成烧结。

上述铝浆和玻璃浆涂覆的次序也可反过来进行，即先涂覆玻璃浆，后涂覆铝浆。

若制作压敏电阻侧面玻璃涂层时，可以在铝电极层制作完成之后进行，也可以在铝电极层制作之前进行，具体步骤如下：

采用丝网印刷或其他能够实现均匀涂覆的方法，在压敏电阻瓷片侧面涂覆一圈玻璃浆，烘干后，再经过500-650℃的温度烧结，这样便在压敏电阻侧面形成一个封闭的环形玻璃涂层。

所用玻璃浆是由玻璃粉与有机载体混合制成，其玻璃粉的软化点低于500℃。

由以上技术方案可知，本发明通过环形玻璃涂层，有效地填充压敏电阻表面的微孔，形成一个环形阻隔带，以阻挡铝电极层与水或水蒸汽反应后产生的可导电的生成物沿着压敏电阻表面迁移到侧面，从而达到防止因该导电生成物迁移到侧面导致压敏电阻失效。

附图说明

图1 为圆形压敏电阻铝电极面边缘制作玻璃涂层的示意图；

图2 为圆形压敏电阻侧面制作玻璃涂层的示意图；

图3 为方形压敏电阻铝电极面边缘制作玻璃涂层的示意图；

图4 为方形压敏电阻侧面边缘制作玻璃涂层的示意图；

图5 为铝电极层与玻璃涂层部分重叠剖视图，其中铝电极层在下，玻璃涂层在上；

图6 为铝电极层与玻璃涂层部分重叠剖视图，其中铝电极层在上，玻璃涂层在下；

图7 为铝电极层与玻璃涂层不重叠剖视图；

图8 为铝电极层与玻璃涂层之间留有间的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明，在详细说明本发明各实施例的技术方案前，对所涉及的名词和术语进行解释说明，在本说明书中，名称相同或标号相同的部件代表相似或相同的结构，且仅限于示意的目的。

如图1至4所示，所述压敏电阻包括压敏电阻瓷体1以及内设在压敏电阻瓷体正反面上的铝电极层2，压敏电阻瓷体正反面就形成了电极面，所述压敏电阻瓷体正反面的边缘或压敏电阻瓷体侧面上设置有一圈玻璃涂层3，也可以在压敏电阻瓷体正反面的边缘和压敏电阻瓷体侧面上均设置有一圈玻璃涂层3。

所述铝电极层2与玻璃涂层3在压敏电阻瓷体1的正反面的边缘部分可以设计成重叠，也可以紧贴，或者留有一定的间隙。

如图5所示，所述铝电极层2与玻璃涂层3的重叠部处，该玻璃涂层置于上层，铝电极层置于下层，也可以设计成铝电极层置于上层，玻璃涂层置于下层，参照图6。

所述铝电极层与玻璃涂层在压敏电阻瓷体的正反面的边缘部分不重叠时，可以设计成紧贴，参照图7，也可以在铝电极层与玻璃涂层之间设置有一定的间隙4，参照图8。

本发明还提供一种防止压敏电阻铝电极层湿热老化失效的方法，通过将玻璃浆料涂布于压敏电阻两个电极面边缘，或者将玻璃浆料涂布于压敏电阻侧面，烘干后，再在500-650℃的温度下烧结，以在压敏电阻两个电极面边缘各形成一个封闭的环形玻璃涂层，或者在压敏电阻侧面形成一个封闭的环形玻璃涂层。

实施例1：

工艺流程：印刷铝浆→烘干→另一面印刷铝浆→烘干→印刷玻璃浆→烘干→另一面印刷玻璃浆→烘干→烧结。

步骤如下：

先用丝网印刷铝浆：

1. 采用丝网印刷工艺将铝浆印刷到压敏瓷片的一面，印刷的铝浆图案形状如同压敏瓷片的表面，面积略小于瓷片表面面积，铝浆图案边缘与瓷片表面边缘留有适当距离（一般不小于1mm），即在四周留下一环形区域用以印刷玻璃浆。在100-300℃下烘干。

2. 然后同样的方法在压敏瓷片另一面印刷铝浆，烘干。

再用丝网印刷玻璃浆，烧结：

3. 采用丝网印刷工艺将玻璃浆印刷到压敏瓷片一面的边缘，印刷的玻璃浆图案形状如同压敏瓷片表面未覆盖铝浆部分的形状，实际上是个封闭的环形带状区域，玻璃浆图案的外边缘可以与压敏瓷片表面的外边缘对齐，也可以略有空隙，玻璃图案与铝浆图案可以部分重叠（但要保证不重叠区域有足够的宽度，如图5），也可以不重叠（如图7），也可以留有一定的间隙（如图8）。印好玻璃浆后，在100-300℃下烘干。

4. 然后同样的方法在压敏瓷片另一面印刷玻璃浆，烘干，再经过500-650℃的温度烧结。

实施例2：

工艺流程：印刷铝浆→烘干→印刷玻璃浆→烘干→另一面印刷铝浆→烘干→印刷玻璃浆→烘干→烧结。

先用丝网印刷完一面的铝浆和玻璃浆：

1. 采用丝网印刷工艺将铝浆印刷到压敏瓷片的一面，印刷的铝浆图案形状如同压敏瓷片的表面，面积略小于瓷片表面面积，铝浆图案边缘与瓷片表面边缘留有适当距离（一般不小于1mm），即在四周留下一环形区域用以印刷玻璃浆。在100-300℃下烘干。

2. 采用丝网印刷工艺将玻璃浆印刷到压敏瓷片已经印有铝浆一面的边缘，印刷的玻璃浆图案形状如同压敏瓷片表面未覆盖铝浆部分的形状，实际上是个封闭的环形带状区域，玻璃浆图案的外边缘可以与压敏瓷片表面的外边缘对齐，也可以略有空隙，玻璃图案与铝浆图案可以部分重叠（但要保证不重叠区域有足够的宽度，如图5），也可以不重叠（如图7），也可以留有一定的间隙（如图8）。印好玻璃浆后，在100-300℃下烘干。

重复上述1、2步骤，用丝网印刷另一面的铝浆和玻璃浆，烘干后再经过500-650℃的温度烧结。

实施例3：

工艺流程：印刷玻璃浆→烘干→另一面印刷玻璃浆→烘干→烧结→热喷涂铝电极→另一面热喷涂铝电极。

步骤如下：

1. 采用丝网印刷工艺将玻璃浆印刷到压敏瓷片一面的边缘，印刷的玻璃浆图案形状依据压敏电阻瓷片形状，为沿着瓷片边缘封闭的环形带状区域，环形带宽度1.5mm左右。玻璃浆图案的外边缘可以与压敏瓷片表面的外边缘对齐，也可以略有空隙。印好玻璃浆后，在100-300℃下烘干。

2. 用同样的方法在另一面印刷玻璃浆并烘干，再经过500-650℃的温度烧结，形成玻璃阻隔带。

3. 使用电弧喷涂装置，在压敏电阻表面喷涂铝电极层，铝电极层的形状与压敏瓷片表面形状相似，铝电极层边缘与上述制作的玻璃阻隔带的内边缘可以留有一定间隙（如图8），也可以没有间隙（如图7），也可以部分重叠（如图6），但要保证玻璃阻隔带要有一定的宽度与铝电极层不重叠。

4. 使用上述方法在压敏陶瓷片另一面喷涂铝电极层。

实施例4：

工艺流程：侧面涂覆玻璃浆→烘干→烧结→热喷涂铝电极→另一面热喷涂铝电极。

步骤如下：

1. 采用专用的涂覆装置将玻璃浆均匀涂覆到压敏电阻瓷片的侧面，在100-300℃下烘干，再经过500-650℃的温度烧结，在侧面形成玻璃阻隔带。

2. 使用电弧喷涂装置，在压敏电阻表面喷涂铝电极层，铝电极层的形状与压敏瓷片表面形状相似，铝电极层边缘与压敏电阻边缘留有适当空隙。

3. 使用上述方法在压敏陶瓷片另一面喷涂铝电极层。

以上所揭示的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的推演，仍属本发明所涵盖的范围。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。