一种低压/高α值的ZnO压敏元件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种低压／高α值的ＺｎＯ压敏元件及其制造方法，属于化学材料及制备领域。该低压／高α值的ＺｎＯ压敏元件，是通过如下方式制成的：用ＺｎＯ掺入ｂｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃ０、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ａｌ的氧化物至少３种制成导电膜片；用Ｚｎ－ｂｉ－Ｓｂ系或Ｚｎ－ｂｉ－Ｓｎ系掺入Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ的氧化物至少４种制成高α值的压敏膜片，将两种膜片叠合成复合膜片，烧成具有低压／高α值的压敏膜片。本发明专利技术用复合膜片技术制造低压／高α值ＺｎＯ压敏元件，解决了低压／高α值压敏元件存在的困难。该技术可将电压梯度降到０．８－３Ｖ，非线性系数α保持在４０－６０，漏电流为０．５－１．０ｕＡ。

Low pressure / high alpha ZnO pressure sensitive element and manufacturing method thereof

The invention discloses a low pressure / high alpha ZnO pressure sensitive element and a manufacturing method thereof, belonging to the field of chemical materials and preparation. ZnO varistors of the low voltage / high value, is made through the following ways: ZnO, Ti, Bi doped Mn, C0, Ni, Zr, W and Al oxides at least 3 made of conductive film; Zn - bi - Zn - bi - Sb or Sn doped Co, Mn, Ni, W, Si, Al, Zr oxide at least 4 pressure-sensitive film made of high value, the two kinds of membrane laminated composite membrane, sintering with pressure sensitive diaphragm pressure / Gao value. The invention makes a low voltage / high alpha ZnO pressure sensitive element by using composite diaphragm technology, and solves the difficulty of the low voltage / high alpha value pressure sensitive element. This technique can be reduced to 0.83V voltage gradient, nonlinear coefficient in leakage current is 0.51.0uA 40-60.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低压/高a值的ZnO压敏元件及其制造方法， 属电子陶瓷材料及器件领域。(二)
技术介绍
随着通讯技术的发展，低压压敏元件的需求日益增加。为解决 低压/高a值的压敏元件，人们从材料配方和元件结构方面做了大量 工作。日本采用特殊配方将电压梯度降到11.6V， a =15. 4 ;多层结构的ZnO压敏电阻0805的梯度电压为 5.5V， a =15-20， 0402的梯度电压为50V， a =18-20， (SIDV， Data Book 2004 EPC0S)。电压更低，a更高的小型压敏元件SrTi03 和Ti02基的压敏元件正在研制中。Zn0压敏电阻，制造工艺简单，成本低，如将Zn0压敏元件的梯度 电压降低，a值提高，体积縮小，具有潜在应用前景。然而，由于ZnO 压敏元件的梯度电压与a值是相互依赖的，即耐压越高，ci值越大， 反之亦然。因为予击穿区中流过元件的电阻的电流为热离子发射电流式中OB为晶界势垒高度，E为热电子发射能量，B为发射系数玻尔 滋蔓常数。势垒越低，电阻越低，漏电流越大。根据Zn0压敏电阻的 特性I二KV" R=l/K V(a—') 则有 a =l + log(KR)/logV。所以在相同电压下电阻越低，a值越小。片式ZnO压敏电阻是利用多 层结构减薄厚度的方法来实现低电压的。然，多层结构存在内电极渗 透致使a值下降，端电极延生导致元件一致性变差以及材料多孔引响芯片的机械强度和稳定性等问题。
技术实现思路
本专利技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种低压/高Ct值的Zn0压敏元件及其制造方法，克服了单片和多层结构Zn0压敏元件的 弱点，确保在极低电压下仍有较大的a系数。 本专利技术是通过如下技术方案实现的一种低压/高a值的ZnO压敏元件，其特殊之处在于是通过如 下方式制成的用ZnO掺入bi、 Ti、 Mn、 C0、 Ni、 Zr、 W、 Al的氧化 物至少3种制成导电膜片；用Zn--bi—Sb系或Zn--bi--Sn系掺入 Co、 Mn、 Ni、 W、 Si、 Al的氧化物至少4种制成高a值的非线性指数 面性压敏膜片，将两种膜片叠合成复合膜片，经压制减薄后，在950 °C_1100 °C，2.5-3.0小时保温烧成具有低压/高a值的压敏膜片；膜片两面焙银并切成元件要求的尺寸，附上引线包封成元件；元件性 能VlmA/mm=0. 8-3. 0V， a =40-60， lr=0. 5-1.0uA。本专利技术的低压/高a值的ZnO压敏元件的制造方法，其特殊之处 在于包括如下步骤(1)导电膜片的制备低阻导电膜片以Zn0为基加入bi、 Ti、 Mn、 C0、 Ni、 Zr、 W、 Al的氧化物选出至少3种氧化物，混合研磨 制成0. 5-1. 0uA的粉料，并在粉料加入浓度10%的聚乙烯溶液40%， 配成浆料，扎膜成所要求的厚度的膜片；(2) Zn0压敏膜片的制备ZnO压敏膜片以Zn0-Bi203-Sb203或 Zn0-Bi203-Sn，加入Co、 Mn、 Ni、 Si、 W、 Zr、 Al的氧化物选出至 少4种氧化物，研磨混合，制成粒度为0.5-1. 0uA的粉料；在粉料 中加入浓度为10%的聚乙烯熔液40%制成粉料，扎膜成所需要的膜 片；(3) 将两层导电膜片中间夹一层压敏膜片叠成复合膜片，然后用 油压方法将其减薄到需要的厚度；(4)复合膜片的烧结采用准热平衡方法，升温速度为0. 5-1. 5'C/min， 升温至950°C-1100 °C，恒温时间2. 5-3.0小时，采用随炉降温冷却， 烧成的复合膜片两面焙银，最后切成元件要求的尺寸，并按常规的方法做成带引线的小型压敏元件或表面安装型压敏元件。本专利技术的低压/高a值的ZnO压敏元件的制造方法，其一种实现 方式在于在步骤(1)导电膜片的制备中ZnO与其它氧化物的重量 配比为ZnO 100份，Co304 0. 8-1.0份，Mn304 0.4-0.7份，W03 0. 1-0. 2份，Zr02 0. 03-0. 07份， Ti02 0. 2-0. 3份，AL203 0. OOl-O. 008份。本专利技术的低压/高a值的ZnO压敏元件的制造方法。a值的ZnO 压敏元件的制造方法，其一种实现方式在于在歩骤(2)压敏膜片 的制备中ZnO与其它氧化物的重量配比为ZnO 100份，Bi203 3.2-3.7份，Sb203 2. 7_3. 5份，Co304 0. 6-0.7份，Mn02 0.4-0.5 份，MO 0.05-0. 2份，A1203 0. 001-0. 002份。本专利技术的低压/高a值的ZnO压敏元件的制造方法，其另一种实现 方式在于在步骤(2)压敏膜片的制备中ZnO与其它氧化物的重量 配比为ZnO 100份，Bi203 3.2-3.7份，Sn02 1.4-1.8份，Co304 0. 6-0. 7份，Mn02 0. 4_0. 5份，Ni0 0. l-O. 2份，Si02 0. l-0.2份， A1203 0. 001-0. 002份。本专利技术的低压/高a值的Zn0压敏元件的制造方法，所述导电膜 片和ZnO压敏膜片用扎膜工艺制成，浆料中的粘合剂为10%浓度的聚 乙烯醇溶液40%,导电膜片的扎膜厚度为3-5mm，压敏膜片的厚度为 0.1-0. 2mm。在步骤(3)中，将导电膜片和压敏膜片切成40 X 40mm 的方片，然后两导电片中间夹一层压敏膜片，并用油压机压成总厚度 为0. 3mm的复合膜片，再把复合膜片切成40X40腿的方片。在步骤(4) 中，将复合膜片拌上Si02或A1203粉，放置在压敏膜片的粉料上，以 10片为一组叠合，上面压上压块，用1.5°C/min的升温速度，升温 至950。C-110(TC保温2. 5-3. 0小时成瓷。本专利技术用复合膜片技术制造低压/高a值Zn0压敏元件，解决了 低压/高a值压敏元件存在的困难。该技术可将电压梯度降到0. 8-3V， 非线性系数a保持在40-60，漏电流为0.5-1. 0uA。 附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。 图1为本专利技术中复合膜片的结构示意图； 图2为本专利技术低压/高a值的ZnO压敏元件的结构示意图； 图3为本专利技术中复合膜片的烧结结构示意图。图中，1导电膜片，2压敏膜片，3导电膜片，4芯片，5色封 料，6引线，7复合膜片，8压块，9盖板，IO匣钵，ll垫粉，12炉膛。具体实施方式 实施例1①导电膜片 材料配方(单位克)Zn0 bi203 Ti02 Mn02 Al203 100 0.20.50.2 0.005 按料水球(锆球)=1.0:1.4:1.5(重量比)球磨至0. 5-1. 0um，烘干过 320目筛后，加入浓度为10%的聚乙烯醇溶液40%配成浆料，置于扎膜机上， 扎成厚度为5腿的膜片。 ②ZnO压敏膜片材料配方(单位克)ZnO bi203 Sb203 Co304 Mn02 NiO Al203 100 3.5 3.0 0.6 0.40.1 0.001按料水料=1.0:1.4:1.5(重量比)球磨至0.5-1.OuA，烘干过320目筛后，加入浓度为10%的聚乙烯醇溶40%配成浆料，置于扎膜机上，扎 成厚度为0. lmm的膜片。如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压／高α值的ＺｎＯ压敏元件，其特征在于：是通过如下方式制成的：用ＺｎＯ掺入ｂｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、ＣＯ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ａｌ的氧化物至少３种制成导电膜片；用Ｚｎ－－ｂｉ－Ｓｂ系或Ｚｎ－－ｂｉ－－Ｓｎ系掺入Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌ的氧化物至少４种制成高α值的非线性指数面性压敏膜片，将两种膜片叠合成复合膜片，经压制减薄后，在９５０℃－１１００℃，２．５－３．０小时保温烧成具有低压／高α值的压敏膜片；膜片两面焙银并切成元件要求的尺寸，附上引线包封成元件；元件性能：Ｖ１ｍＡ／ｍｍ＝０．８－３．０Ｖ，α＝４０－６０，Ｉｒ＝０．５－１．０ｕＡ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶明德，刘倩，
申请(专利权)人：山东中厦电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]