CN104143401B - 超微型环形压敏电阻烧结装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超微型环形压敏电阻烧结装置。超微型环形压敏电阻烧结装置包括底壳、盖体及多个烧结棒，所述底壳包括底壁和环绕所述底壁的多个侧壁，所述底壳还具有与所述底壁相对的开口端，所述侧壁上设有多个通气孔；所述盖体可拆卸地盖设于所述开口端，所述壳体及所述盖体共同形成收容腔；所述多个烧结棒，收容于所述收容腔中，并水平挂设于所述底壳的两个相对侧壁之间，所述烧结棒用于穿设于多个超微型环形压敏电阻器的坯环中部的通孔，以将多个坯环间隔挂设于所述烧结棒上。上述超微型环形压敏电阻烧结装置可以使得坯环在烧结过程中不易产生形变，进而使产品的机械强度、电性能得到满足。

Description

超微型环形压敏电阻烧结装置

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别是涉及一种超微型环形压敏电阻烧结装置。

背景技术

环形压敏电阻是一种伏安特性呈非线性的敏感元件。在正常电压条件下，这相当于一只小电容器，而当电路出现过电压时，它的电阻阻急剧下降并迅速导通，其工作电流增加几个数量级，压敏电阻器的电阻值对外加电压的变化从而有效地保护了并联电路中的其它元器件不致过压而损坏和抑制回路电压的峰值在一定的范围。

目前我们把外径尺寸在2.4mm以下的环形压敏电阻器称谓为“超微型环形压敏电阻器”。这是一种目前尺寸最小的环形压敏电阻器，其尺寸为(外形尺寸外径*内径*厚度)2.4mm*1.75mm*0.35mm。

超微型环形压敏电阻器的制作过程采用典型的电子陶瓷工艺，其中关键的工序是半导体化工艺，半导化是在高温还原气氛中实现的。是在氢气与氮气混合气体保护下的高温烧结生产工艺完成钛酸锶环形电子陶瓷的制备。

超微型环形压敏电阻器的材料对烧结气氛非常敏感，因其特殊的微观结构，必须在还原性气氛下烧结，实现晶粒的半导化，从而得到了收缩性、密度等性能均良好的半导化电子陶瓷元件。生产过程中，还原气氛由氢气和氮气比例混合提供供，其中氢气成分在烧结过程要与超微型环形压敏电阻器的坯环参加反应，对烧结过程的要求特别苛刻。

在传统的烧结过程中，将坯环采用堆叠或排列平放方式进入气氛保护炉烧结，坯环会产生变形，其原因是由于超微型环形压敏电阻器的坯环的环形结构，烧结成陶瓷环时环形外环收缩应力大于陶瓷内环收缩应力，由此产生瓷件向中心方向弯曲。其机理是超微型环形压敏电阻器的坯环是一种粉末颗粒压制的薄片环，烧结时是颗粒择优取向排列，使垂直于坯环平面方向的收缩大，而平行于坯环薄片方向的收缩小。例如：假设压制出来的超微型环形压敏电阻器的坯环直径尺寸是2.40mm，而厚度尺寸只有0.35mm，为一个薄环片，那么其沿轴向的收缩小于沿径向的收缩。当制品各部分薄片坯环取向不一致时，制品发生不均匀的收缩而导致变形。材料与氢气烧结时会发生还原反应形成金属物质，其反应是由坯环表面逐步向坯环中心进行的；堆放和平叠一起的烧结会使每个坯环有大部分叠合面，不能同时和充分接触到炉体内的氢气同步作用还原反应，每个坯环和同一个坯环的不同部位的金属化程度都出现差异，导致超微型环形压敏电阻器的坯环半导化成电子陶瓷不良，出现变形，使得机械强度、电性能不能满足要求。

发明内容

基于此，有必要提供一种使得坯环在烧结过程中不易产生形变的超微型环形压敏电阻烧结装置。

超微型环形压敏电阻烧结装置，包括：

底壳，包括底壁和环绕所述底壁的多个侧壁，所述底壳还具有与所述底壁相对的开口端，所述侧壁上设有多个通气孔；

盖体，可拆卸地盖设于所述开口端，所述底壳及所述盖体共同形成收容腔；及

多个烧结棒，收容于所述收容腔中，并水平挂设于所述底壳的两个相对侧壁之间，所述烧结棒用于穿设于多个超微型环形压敏电阻器的坯环中部的通孔，以将多个坯环间隔挂设于所述烧结棒上。

在其中一个实施例中，所述底壳为长方体形盒状结构，所述多个侧壁包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁及第四侧壁，所述第一侧壁与所述第二侧壁相对设置，所述第三侧壁与所述第四侧壁相对设置，所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁及第四侧壁上均可设有通气孔。

在其中一个实施例中，所述烧结棒的两端分别穿设于所述第一侧壁及所述第二侧壁上的通气孔，以使所述烧结棒固定于所述收容腔中。

在其中一个实施例中，所述烧结棒包括用于挂设所述多个坯环的挂设部及分别设置于所述挂设部两端的两个固定部，所述两个固定部分别穿设于所述第一侧壁及所述第二侧壁上的通气孔中。

在其中一个实施例中，所述固定部的直径小于所述挂设部的直径。

在其中一个实施例中，所述挂设部的直径为1.5mm。

在其中一个实施例中，所述多个通气孔在所述侧壁上成阵列设置。

在其中一个实施例中，所述通气孔的直径为1.88mm，所述多个通气孔的面积占所述侧壁的面积的80％。

在其中一个实施例中，所述底壳、所述盖体及所述多个烧结棒均由钼材料制成。

在其中一个实施例中，所述底壳的底壁和/或侧壁的厚度为2～3mm。

上述超微型环形压敏电阻烧结装置中，其可通过烧结棒将多个坯环串联起来，由于多个坯环间隔挂设于烧结棒上，坯环与坯环之间不存在重叠面，解决了传统的将坯环采用堆叠或排列平放方式烧结而产生的形变的问题。坯环挂设于水平设置的烧结棒上，使得坯环在水平面上得到受力支撑，可以顺利完成整个热胀冷缩的过程，不易产生形变。

并且，采用上述超微型环形压敏电阻烧结装置，可使得坯环在还原性气氛下充分烧结，实现晶粒的半导化，得到了收缩性、密度等性能均良好的电子陶瓷环。

此外，上述超微型环形压敏电阻烧结装置的质量较轻，可以减小外部烧结炉膛的负担。同时，上述超微型环形压敏电阻烧结装置由钼材料制成，其具备较低的蓄热性能，使装置底部和上部同时有效散热，防止零件自身散热不一致而变形。整个装置无活性游离物质存在，不与零件发生粘连。使用寿命也较长。

附图说明

图1为一实施例中的超微型环形压敏电阻烧结装置的立体分解图；

图2为图1所示超微型环形压敏电阻烧结装置中底壳及盖体的结构示意图；

图3为图1所示超微型环形压敏电阻烧结装置的局部结构图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一实施例中的超微型环形压敏电阻烧结装置100，用于对超微型环形压敏电阻器的坯环200进行烧结，以使坯环200半导体化。坯环200中部设有通孔(图未标)。坯环200的尺寸为外径2.4mm、内径1.7mm。超微型环形压敏电阻烧结装置100包括底壳110、盖体130及烧结棒150。

底壳110大致为盒状结构。底壳110上设有开口端111，底壳110还包括多个侧壁113及与开口端111相对的底壁(图未示)，多个侧壁113环绕底壁。侧壁113上设有多个通气孔115。

盖体130可拆卸地盖设于开口端111。盖体130可将开口端111遮盖。底壳110及盖体130共同形成收容腔(图未标)。

多个烧结棒150收容于收容腔中，并水平挂设于底壳110的侧壁113上。烧结棒150用于穿设多个坯环200中部的通孔，以将多个坯环200间隔挂设于烧结棒150上。多个坯环200间彼此间隔，坯环200与坯环200之间不存在重叠面。

具体的，烧结棒150的两端穿设于侧壁113上的通气孔115，以使烧结棒150固定于收容腔中。

工作时，将串好的坯环200一排排地放置于收容腔中，并将上述超微型环形压敏电阻烧结装置100放置于密闭的烧结炉膛(图未示)中。在氢气和氮气的混合气氛下，加热至1300摄氏度以上，加热时间超过2小时。由于多个坯环200间隔挂设于烧结棒150上，坯环200与坯环200之间不存在重叠面，解决了传统的将坯环200采用堆叠或排列平放方式烧结而产生的形变的问题。坯环200挂设于水平设置的烧结棒150上，使得坯环200在水平面上得到受力支撑，可以顺利完成整个热胀冷缩的过程。并且，采用上述超微型环形压敏电阻烧结装置100，可使得坯环200在还原性气氛下充分烧结，实现晶粒的半导化，得到了收缩性、密度等性能均良好的电子陶瓷环。

具体在本实施例中，底壳110、盖体130及多个烧结棒150均由钼材料制成。金属钼具有强度大、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等多种优点，具有熔点高、密度低和热胀系数小等特性。底壳110、盖体130及多个烧结棒150均由钼材料制成，能够完全满足到在氢气与氮气混合气氛1300℃以上的烧结要求。采用纯金属钼制造的上述超微型环形压敏电阻烧结装置100不易产生变形，可以确保足够的平整度和承重性能，重复使用寿命长达10年以上。并且，上述超微型环形压敏电阻烧结装置100的材料可以完全回收再利用制造，十分环保，作为长期批量生产来说具有较高的性价比。

可以理解，底壳110、盖体130及多个烧结棒150还可采用其它与金属钼物理化学性质较为接近的材料制成，不限于钼材料。底壳110的底壁和/或侧壁113的厚度为2～3mm，以使整个装置满足一定的机械强度。

请一并参阅图2，底壳110为长方体形盒状结构，其长宽高比为1:0.68:0.68。底壳110的侧壁113包括第一侧壁113a、第二侧壁113b、第三侧壁113c及第四侧壁113d。第一侧壁113a与第二侧壁113b相对设置，第三侧壁113c与第四侧壁113d相对设置，第一侧壁113a、第二侧壁113b、第三侧壁113c及第四侧壁113d上均可设有通气孔115。

具体的，多个通气孔115在侧壁113上成阵列设置。通气孔115的直径为1.88mm，多个通气孔115的面积占侧壁113的面积的80％。上述设计，既能够保证了氢气的流通性，同时，又能保持超微型环形压敏电阻烧结装置100的收容腔内部小气候环境的局部稳定性。

请一并参阅图3，烧结棒150包括用于挂设多个坯环200的挂设部152及分别设置于挂设部152两端的两个固定部154，两个固定部154分别穿设于第一侧壁113a及第二侧壁113b上的通气孔115中。

挂设部152的直径为1.5mm，以满足挂设坯环200的需求。固定部154的直径小于挂设部152的直径，以使烧结棒150更容易进行拆卸。可以理解，烧结棒150也可以通过固定件安装于收容腔内。

上述超微型环形压敏电阻烧结装置100中，其可通过烧结棒150将多个坯环200串联起来，由于多个坯环200间隔挂设于烧结棒150上，坯环200与坯环200之间不存在重叠面，解决了传统的将坯环200采用堆叠或排列平放方式烧结而产生的形变的问题。坯环200挂设于水平设置的烧结棒150上，使得坯环200在水平面上得到受力支撑，可以顺利完成整个热胀冷缩的过程，不易产生形变。

并且，采用上述超微型环形压敏电阻烧结装置100，可使得坯环200在还原性气氛下充分烧结，实现晶粒的半导化，得到了收缩性、密度等性能均良好的电子陶瓷环。

此外，上述超微型环形压敏电阻烧结装置100的质量较轻，可以减小外部烧结炉膛的负担。同时，上述超微型环形压敏电阻烧结装置100由钼材料制成，其具备较低的蓄热性能，使装置底部和上部同时有效散热，防止零件自身散热不一致而变形。整个装置无活性游离物质存在，不与零件发生粘连。使用寿命也较长。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种超微型环形压敏电阻烧结装置，其特征在于，包括：

底壳，包括底壁和环绕所述底壁的多个侧壁，所述底壳还具有与所述底壁相对的开口端，所述侧壁上设有多个通气孔；

盖体，可拆卸地盖设于所述开口端，所述底壳及所述盖体共同形成收容腔；及

多个烧结棒，收容于所述收容腔中，并水平挂设于所述底壳的两个相对侧壁之间，所述烧结棒用于穿设于多个超微型环形压敏电阻器的坯环中部的通孔，以将多个坯环间隔挂设于所述烧结棒上；

所述底壳、所述盖体及所述多个烧结棒均由钼材料制成。

2.根据权利要求1所述的超微型环形压敏电阻烧结装置，其特征在于，所述底壳为长方体形盒状结构，所述多个侧壁包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁及第四侧壁，所述第一侧壁与所述第二侧壁相对设置，所述第三侧壁与所述第四侧壁相对设置，所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁及第四侧壁上均可设有通气孔。

3.根据权利要求2所述的超微型环形压敏电阻烧结装置，其特征在于，所述烧结棒的两端分别穿设于所述第一侧壁及所述第二侧壁上的通气孔，以使所述烧结棒固定于所述收容腔中。

4.根据权利要求3所述的超微型环形压敏电阻烧结装置，其特征在于，所述烧结棒包括用于挂设所述多个坯环的挂设部及分别设置于所述挂设部两端的两个固定部，所述两个固定部分别穿设于所述第一侧壁及所述第二侧壁上的通气孔中。

5.根据权利要求4所述的超微型环形压敏电阻烧结装置，其特征在于，所述固定部的直径小于所述挂设部的直径。

6.根据权利要求5所述的超微型环形压敏电阻烧结装置，其特征在于，所述挂设部的直径为1.5mm。

7.根据权利要求1所述的超微型环形压敏电阻烧结装置，其特征在于，所述多个通气孔在所述侧壁上成阵列设置。

8.根据权利要求1所述的超微型环形压敏电阻烧结装置，其特征在于，所述通气孔的直径为1.88mm，所述多个通气孔的面积占所述侧壁的面积的80％。

9.根据权利要求1所述的超微型环形压敏电阻烧结装置，其特征在于，所述底壳的底壁和/或侧壁的厚度为2～3mm。