电子元器件多层复合金属电极及其制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子组件领域，尤其是一种电子元器件多层复合金属电极及其制备工 -H- 〇
【背景技术】
[0002] 压敏电阻是由在电子级ZnO粉末基料中掺入少量的电子级Bi203、C〇 203、Μη02、 513203、110 2、(>203、附203等多种添加剂，经混合、成型、烧结等工艺过程制成的精细电子陶瓷； 它具有电阻值对外加电压敏感变化的特性，主要用于感知、限制电路中可能出现的各种瞬 态过电压、吸收浪涌能量。
[0003] 为了降低压敏电阻的制造成本，提升压敏电阻制造工艺水准，目前在电极制造工 艺方面一直投入较多的人、财、物进行技术创新，取得了一系列创新成果，相关的过往成果 列举如下：
[0004] 1.申请号为201110140236. 1，发明名称为"铜电极氧化锌压敏电阻器及其制备方 法"，公开了无氧气氛下，采用隧道链式炉，烧渗贱金属电极的工艺；
[0005] 2.申请号为2015101584847,发明名称为"电子元器件多层合金电极及其制备方 法"，公开了采用双层复合电极制作电子元器件电极的一种制备方法，其中第一层采用贱金 属粉末制浆，印刷工艺涂覆，第二层采用热喷涂工艺直接喷涂Cu合金材料。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是：提出一种电子元器件多层复合金属电极及其制备工 艺，替代传统银浆印刷工艺，解决电子元器件电极成本问题。
[0007] 本发明所采用的技术方案为：一种电子元器件多层复合金属电极，包括第一复合 金属电极层和第二复合金属电极层，所述的第一复合金属电极层覆盖在陶瓷基体表面；第 一复合金属电极层采用铝浆通过丝网印刷制作；所述的第二复合金属电极层覆盖于第一复 合金属电极层上；所述的第二复合金属电极层采用纯铜通过热喷涂工艺覆盖于第一复合金 属电极层上或第二复合金属电极层采用磁控溅射工艺制作Cu或Ag为表层的多层复合电极 覆盖于第一复合金属电极层上。
[0008] 进一步的说，本发明所述的第二复合金属电极层采用磁控溅射工艺制作的多层复 合电极包括表层的可焊层和底层的连接层；所述的可焊层为Cu或Ag层；所述的连接层为 Ni、Cr、Cu、Zn、V中至少两种金属构成的复合层。
[0009] 再进一步的说，本发明所述的第二复合金属电极层采用纯铜制作时也可使用表面 镀有保护层（如Sn)的纯铜来制作。
[0010] 同时，本发明还提供了一种制备工艺，包括制备第一复合金属电极层和制备第二 复合金属电极层；所述的第二复合金属电极层覆盖于第一复合金属电极层上；
[0011] 所述的第一复合金属电极层的制备方法包括以下步骤：
[0012] 1)对陶瓷基体表面进行清洁处理；
[0013] 2)采用铝浆通过丝网印刷方式覆盖于陶瓷基体表面；
[0014] 3)放入烧结炉内进行烧渗，依据玻璃粉软化点状况，完成第一复合金属电极层的 制备；
[0015] 所述的第二复合金属电极层的制备方法包括以下步骤：
[0016] A)、采用热喷涂工艺：将已烧附好的第一复合金属层电极层嵌入热喷涂治具中； 采用Cu金属丝作为热喷涂丝，设定采用电弧或火焰热喷涂的喷涂参数在第一复合金属层 电极层上喷涂厚度为20 μ m以上的第二层复合金属电极层；
[0017] 或，
[0018] B)、采用磁控溅射工艺：
[0019] i)使用Ni、Cr、Cu、Zn、V金属中的至少两种金属构成的合金制作的祀材，在第一复 合金属层电极层上采用磁控溅射工艺制备连接层；
[0020] ii)在连接层表面采用Cu和磁控溅射工艺制备可焊层；第二复合金属电极层的膜 厚为0. 3~4μπι。
[0021] 所述的步骤Α)中，Cu金属丝可以使用纯Cu金属丝也可以使用表面镀锡的Cu金 属丝。
[0022] 电极形状根据陶瓷组件形状，不局限于电极的任何形状；电子组件形状可方形，圆 形，椭圆型等；电子元器件为压敏，气敏，PTC热敏，NTC热敏，压电陶瓷，陶瓷电容等电子组 件。
[0023] 本发明的有益效果是：与传统Ag电极工艺相比，主要是可以通过增加电极膜层厚 度，来改变电极导电、导热性能，从而可以提升电子元器件耐大浪涌电流或多次大浪涌电流 冲击的能力；通过以Cu或Ag复合电极层来作为可焊层来增强电子元件对焊锡的抗熔蚀特 性，从而可使用价格便宜的低Ag或无 Ag焊锡；在保证产品电性能前提下，通过使用复合金 属电极替代Ag电极工艺从而降低电极制作成本。
【附图说明】
[0024] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0025] 图1是本发明的结构示意图；
[0026] 图2是本发明的工艺总流程图；
[0027] 图中：1、陶瓷基体；21、第一复合金属电极层；22、第二复合金属电极；3、引脚；4、 绝缘层。
【具体实施方式】
[0028] 现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的 示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0029] 如图1所示的一种电子元器件，以压敏电阻为例，工艺流程如图2所示，含有配料， 喷雾造粒，干压成型，烧成陶瓷，陶瓷表面丝网印刷，第二层复合金属电极制作，焊接，绝缘 材料包封、固化。
[0030] 以下实施例采用直径14mm，厚度I. 8mm，型号为14471的压敏电阻为例。
[0031] 实施例：
[0032] 第一层复合金属电极层制作步骤：
[0033] 1)对陶瓷基体表面进行清洁处理；
[0034] 2)使用铝浆通过丝网印刷方式将上述导电胶覆盖于陶瓷基体1上；
[0035] 3)将已印刷完成电极之芯片放入烧结炉内进行烧渗，依据玻璃粉软化点状况，一 般烧渗温度在500~750°C之间选择，从而完成第一复合金属电极层21制备。
[0036] 第二层合金电极层制作步骤：
[0037] 1.热喷涂工艺
[0038] 将已烧附好第一复合金属层电极的基片嵌入热喷涂治具中；
[0039] 采用Cu金属丝或镀锡Cu金属丝作为热喷涂丝，设定电弧热喷涂的喷涂参数，依据 产品规格要求喷涂厚度为20 μπι以上的第二层复合金属电极层。
[0040] 2.磁控溅射工艺
[0041] 采用已烧附好第一金属层材料的基片，使用Ni、Cr、Cu、Ζη、V金属中的至少两种 金属构成的合金制作的靶材，在第一复合金属层电极层上采用磁控溅射工艺制备连接层； 在连接层表面采用Cu或Ag通过磁控溅射工艺制备可焊层；依规格要求制作膜厚为0. 3~ 4 μπι之间的第二复合金属电极层22。
[0042] 将第二复合金属电极与引脚3焊接，焊接品经环氧树脂/有机硅树脂或酚醛等绝 缘层4材料进行包封，测试电气特性。
[0043] 如下表，从电极材料特性方面，比较传统Ag电极与此新型复合电极在电极导热、 导电效果方面的差异；
[0045] 如下表，比较传统印银电极工艺与此案实施例工艺制作之产品各项主要性能差异 如下表：
[0046]
[0047] 从实施例对比表中可以得出结论，与传统印刷银电极结构相比，此新工艺采用廉 价的Cu、Al为主的复合金属电极制作的产品，主要电性能可维持不变，且具有更优的大电 流冲击能力，组合波能力可以达到传统Ag电极的2倍以上。
[0048] 以上说明书中描述的只是本发明的【具体实施方式】，各种举例说明不对本发明的实 质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体 实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。
【主权项】
1. 一种电子元器件多层复合金属电极，包括第一复合金属电极层和第二复合金属电极 层，其特征在于：所述的第一复合金属电极层覆盖在陶瓷基体表面；第一复合金属电极层 采用铝浆通过丝网印刷制作；所述的第二复合金属电极层覆盖于第一复合金属电极层上； 所述的第二复合金属电极层采用纯铜通过热喷涂工艺覆盖于第一复合金属电极层上或第 二复合金属电极层采用磁控溅射工艺制作Cu或Ag为表层的多层复合电极覆盖于第一复合 金属电极层上。2. 如权利要求1所述的电子元器件多层复合金属电极，其特征在于：所述的第二复合 金属电极层采用磁控溅射工艺制作的多层复合电极包括表层的可焊层和底层的连接层；所 述的可焊层为Cu或Ag层；所述的连接层为Ni、Cr、Cu、Zn、V中至少两种金属构成的复合 层。3. 如权利要求1所述的电子元器件多层复合金属电极，其特征在于：所述的第二复合 金属电极层通过热喷涂工艺覆盖于第一复合金属电极层上时采用Cu金属丝或表面镀有保 护层的Cu金属丝。4. 一种如权利要求1所述的电子元器件多层复合金属电极制备工艺，其特征在于：包 括制备第一复合金属电极层和制备第二复合金属电极层；所述的第二复合金属电极层覆盖 于第一复合金属电极层上； 所述的第一复合金属电极层的制备方法包括以下步骤： 1) 对陶瓷基体表面进行清洁处理； 2) 采用铝浆通过丝网印刷方式覆盖于陶瓷基体表面； 3) 放入烧结炉内进行烧渗，依据玻璃粉软化点状况，完成第一复合金属电极层的制 备； 所述的第二复合金属电极层的制备方法包括以下步骤： A) 、采用热喷涂工艺：将已烧附好的第一复合金属层电极层嵌入热喷涂治具中；采用 Cu金属丝作为热喷涂丝，设定采用电弧或火焰热喷涂的喷涂参数在第一复合金属层电极层 上喷涂厚度为20μm以上的第二层复合金属电极层； 或， B) 、采用磁控溅射工艺： i) 使用Ni、Cr、Cu、Zn、V金属中的至少两种金属构成的合金制作的祀材，在第一复合金 属层电极层上采用磁控溅射工艺制备连接层； ii) 在连接层表面采用Cu或Ag制作靶材，通过磁控溅射工艺制备可焊层；第二复合金 属电极层的膜厚为〇. 3~4μπι。5. -种如权利要求4所述的制备工艺，其特征在于：所述的步骤Α)中，Cu金属丝为纯 Cu金属丝或表面镀有保护层的Cu金属丝。
【专利摘要】本发明涉及一种电子元器件多层复合金属电极及其制备工艺，包括第一复合金属电极层与第二复合金属电极层，第一复合金属电极层采用铝浆丝网印刷工艺制作，作为陶瓷与电极结合层和导电导热层；第二复合金属电极层采用Cu金属丝通过热喷涂工艺制作或采用Cu或Ag为表层的多层复合电极通过磁控溅射工艺制作。本发明在保证产品电性能前提下，通过使用复合金属电极替代Ag电极工艺，提升了电子元器件耐大浪涌电流或多次大浪涌电流冲击的能力，通过以Cu或Ag复合电极层作为可焊层来增强电子元件对焊锡的抗熔蚀特性，从而可使用价格便宜的低Ag或无Ag焊锡，降低了电极制作成本。
【IPC分类】H01C1/14, H01C17/28, H01C7/10, H01C1/142
【公开号】CN105355348
【申请号】CN201510852675
【发明人】黃任亨, 李晓乐, 张世开
【申请人】兴勤（常州）电子有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月30日