[發明專利]一種低壓/高非線性系數ZnO壓敏元件及其制造方法

無效

• 申請號: 201210571396.6
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103021606A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 劉倩;朱金鴻;李本文
• 申請（專利權）人: 山東中廈電子科技有限公司
• 主分類號: H01C7/112
• 分類號: H01C7/112;H01C17/00;C04B35/453;C04B35/622
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

（一）????????技術領域

????本發明屬于電子陶瓷材料及器件領域，特別涉及一種低壓/高非線性系數ZnO壓敏元件及其制造方法。

（二）????????背景技術

隨著通訊技術的發展，低壓壓敏元件的需求日益增加，為解決低壓/高α值的壓敏元件，人們從材料配方和元件結構方面做了大量工作。多層結構的ZnO壓敏電阻0805的梯度電壓為5.5V，α=15~20，0402的梯度電壓為50V，?α=18~20，（SIDV，Data?Book?2004?EPCOS）；電壓更低，α更高的小型壓敏元件SrTiO₃和TiO₂基的壓敏元件正在研制中。

ZnO壓敏電阻，制造工藝簡單，成本低，如將ZnO壓敏元件的梯度電壓降低，α值提高，體積縮小，具有潛在應用前景。然而，由于ZnO壓敏元件的梯度電壓與α值是相互依賴的，即耐壓越高，α值越大，反之亦然。因為預擊穿區中流過元件的電阻的電流為熱離子發射電流I=Ioe^{-（ФB-βE1/2）/KT}，式中，ФB為晶界勢壘高度，E為熱電子發射能量，B為發射系數玻爾滋蔓常數；勢壘越低，電阻越低，漏電流越大。

根據ZnO壓敏電阻的特性，???????????????????????????????????????????????，，則有，，所以在相同電阻下電壓越低，α值越小。

片式ZnO壓敏電阻是利用多層結構減薄厚度的方法來實現低電壓的。然，多層結構存在內電極滲透致使α值下降，端電極延生導致元件一致性變差以及材料多孔引響芯片的機械強度和穩定性等問題。

（三）????????發明內容

????本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種機械降度大、穩定性好的一種低壓/高非線性系數ZnO壓敏元件及其制造方法。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種低壓/高非線性系數ZnO壓敏元件，包括導電膜片和壓敏膜片，其特征在于：兩導電膜片中間夾設一壓敏膜片疊合成復合膜片，經壓制減薄后，在950~1100℃下保溫2.5~3小時燒成具有低壓/高α值的復合膜片，在復合膜片兩面焙銀并切成元件要求的尺寸，附上引線并通過包封料包封成壓敏元件，壓敏元件性能為V1mA/mm=0.8~3.0V，α=40~60，Ir=0.5~1.0μA；其中，導電膜片由ZnO中摻入Bi、Ti、Mn、Co、Ni、Zr、W、Al的氧化物中的至少3種氧化物制成，壓敏膜片為在ZnO-Bi₂O₃—Sb₂O₃?系或ZnO-Bi₂O₃-SnO₂系氧化物中摻入?Co、Mn、Ni、W、Si、Zr、Al的氧化物至少4種制成的高α值的非線性指數壓敏膜片。

本發明所述的低壓/高非線性系數ZnO壓敏元件的制備方法，包括如下步驟：

（1）導電膜片的制備：低阻導電膜片以ZnO為基加入bi、Ti、Mn、CO、Ni、Zr、W、Al的氧化物中選出的至少3種氧化物，混合研磨制成0.5~1.0μA的粉料，并在粉料加入占其重量份數40%的濃度為10%的聚乙烯溶液，配成漿料，軋膜成所要求的厚度的導電膜片；

（2）壓敏膜片的制備：在ZnO-Bi₂O₃-Sb₂O₃或ZnO-Bi₂O₃-SnO₂系氧化物中加入Co、Mn、Ni、Si、W、Zr、Al的氧化物中選出的至少4種氧化物，研磨混合，制成粒度為0.5~1.0μA的粉料；在粉料中加入占其重量份數40%的濃度為10%的聚乙烯溶液制成漿料，軋膜成所需要的壓敏膜片；

（3）將兩層導電膜片中間夾一層壓敏膜片疊成復合膜片，然后用油壓方法將其減薄；

（4）復合膜片的燒結曲線為室溫～500℃，升溫速率為0.5℃/min，500℃～燒結溫度950~1100℃的升溫速率為0.2℃/min，燒結溫度恒溫時間2.5~3.0小時，采用隨爐降溫冷卻，隨爐降溫至200℃以下，取出；燒成的復合膜片兩面焙銀，最后切成元件要求的尺寸，并按常規的方法做成帶引線的小型壓敏元件或表面安裝型壓敏元件。

本發明的更優方案為：