CN104835606B - 电子元器件多层合金电极及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子元器件的多层合金电极及其制备方法，包括依次覆盖在陶瓷基体上的第一金属层以及第二合金层；所述的第一金属层为金属电极；所述的第二合金层为合金电极；第二合金层采用热喷涂工艺覆盖在第一金属层上；所述的第一金属层为采用丝网印刷工艺制成的铝浆；所述的第二合金层为铜与磷、硅、铝中任意一种组成的合金丝或铜与磷、锡组成的合金丝。本发明第二合金层选用铜合金喷涂丝喷涂相比铜浆印刷或纯紫铜丝喷涂而言，不仅替代了铜浆印刷工艺，还在解决电子元器件电极成本问题的同时，提升贱金属铜电极在高温使用条件下的可靠性。

Description

电子元器件多层合金电极及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子组件领域，尤其是一种电子元器件多层合金电极及其制备方法。
背景技术
压敏电阻是由在电子级ZnO粉末基料中掺入少量的电子级Bi2O3、Co2O3、MnO2、Sb2O3、TiO2、Cr2O3、Ni2O3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。
为了降低压敏电阻的制造成本，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，此工艺制作的压敏电阻铜电极在高温使用条件下，纯铜易发生氧化，对家用、工业电子设备的长期使用可靠性带来隐患，且工艺需消耗大量惰性气体，压敏陶瓷喜氧，批量化的合格率难以保证，虽贱金属材料成本下降，但辅助成本叠加，整体成本降低有限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种新型电子组件多层合金电极及其制备方法，替代铜浆印刷工艺，解决电子元器件电极成本问题的同时，提升贱金属铜电极在高温使用条件下的可靠性。
本发明所采用的技术方案为：一种电子元器件的多层合金电极，包括依次覆盖在陶瓷基体上的第一金属层以及第二合金层；所述的第一金属层为金属电极；所述的第二合金层为合金电极；第二合金层采用热喷涂工艺覆盖在第一金属层上；所述的第一金属层为采用丝网印刷工艺制成的铝浆；所述的第二合金层为铜与磷、硅、铝中任意一种组成的合金丝或铜与磷、锡组成的合金丝。
本发明所述的铝浆中包含铝金属粉、玻璃粉以及粘结剂；所述的铝金属粉的重量百分比为65％～70％；所述的玻璃粉包括SiO2、BiO2以及B2O3；玻璃粉的重量百分比为10％～15％；所述的粘结剂的重量百分比为10％～25％，成分为乙基纤维素与松油醇。
本发明所述的第二合金层为磷青铜或硅青铜或铝青铜或铜磷锡的合金；所述的磷青铜中磷的重量百分比为7.5％～8.5％，余量为铜；所述的硅青铜中硅的重量百分比为2.8％～4.0％，余量为铜；所述的铝青铜中铝的重量百分比为7.5％～8.5％，余量为铜；所述的铜磷锡的合金中磷的重量百分比为6.80％～7.50％，锡的重量百分比为5.0％～6.0％，余量为铜。
本发明提供的电子元器件多层合金电极的制备方法，包括以下步骤：
1)第一层金属电极制作步骤：
a)对陶瓷基体表面进行清洁处理；
b)纯铝金属粉加入玻璃粉及粘结剂中调和制成金属含量为75％的金属膏；通过丝网印刷方式将上述铝金属膏覆盖于陶瓷基体上；
c)将已印刷金属膏的瓷片放入100℃的烘箱进行烘干60分钟；将已烘干完成之瓷片取下，反面进行同样的丝网印刷程序并放入100℃的烘箱进行烘干60分钟；
d)两面已印刷完成的芯片放入温度为600℃～750℃的隧道炉内进行烧附，完成第一金属层的制备；
2)第二层合金电极层制作步骤：
a)将已烧附好第一金属层材料的基片嵌入热喷涂治具中；
b)喷涂丝材采用铜与磷、硅、铝中任意一种组成的合金丝或铜与磷、锡组成的合金丝，设定电弧或火焰热喷涂的喷涂参数，喷涂电压为20～35V，喷涂电流为100～200A，喷涂气压为0.5～0.6Mpa；送丝电压为10～14V，喷涂厚度为20～30μm；
c)将合金电极与引脚焊接，焊接品经环氧树脂进行绝缘包封，测试电气特性。
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，管型，柱型，锥型等；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。
本发明的有益效果是：第二合金层选用铜合金喷涂丝喷涂相比铜浆印刷或纯紫铜丝喷涂而言，不仅替代了铜浆印刷工艺，还在解决电子元器件电极成本问题的同时，提升贱金属铜电极在高温使用条件下的可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的工艺总流程图；
图3是真空磁控溅射工艺原理图；
图4是电弧喷涂工艺原理图；
图中：1、陶瓷基体；3、引脚；4、绝缘层；22、第二合金层；21、第一金属层。
具体实施方式
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。
如图1-4所示的一种电子元器件，以压敏电阻为例，工艺流程如图2，含有配料，喷雾造粒，干压成型，烧成陶瓷，陶瓷表面丝网印刷，电极电弧喷涂，焊接，绝缘材料包封、固化。
以下实施例均采用直径14mm,厚度1.8mm，型号为14471的压敏电阻为例
实施例1
第一层金属电极制作步骤：
1)对陶瓷基体表面进行清洁处理；
2)纯铝金属粉加入玻璃粉及黏结剂调和成金属含量为75％之金属膏。通过丝网印刷方式将上述铝金属膏覆盖于陶瓷芯片1上；
3)将已印刷金属膏的瓷片放入100℃的烘箱进行烘干60分钟。将已烘干完成之瓷片取下，反面进行同样的丝网印刷程序并放入100℃的烘箱进行烘干60分钟。
4)两面已印刷完成之芯片放入温度为600℃～750℃的隧道炉内进行烧附，完成第一金属层21制备。
第二层合金电极层制作步骤：
将已烧附好第一金属层材料的基片嵌入热喷涂治具中；
喷涂丝材采用铝青铜丝，设定电弧热喷涂的喷涂参数，喷涂电压为20～35V，喷涂电流为100～200A，喷涂气压为0.5～0.6Mpa；送丝电压10～14V，喷涂厚度为20～30μm。
将合金电极与引脚焊接，焊接品经环氧树脂进行绝缘包封，测试电气特性。
实施例2-5是在实施例1基础上将喷涂丝材分别更换为不同成分配比的硅青铜，磷青铜，锡青铜，锡磷铜，工艺步骤在此不再熬述。
比较各实施例在耐高温环境下的老化特性，高温老化测试条件为125±2℃,1000±24小时,施加VDC＝385V，测试老化前后压敏电压变化率，及耐组合波(6KV/3KA)能力次数比较。
从实施例对比表中可以得出结论，采用印刷铝与合金铜丝喷涂的复合电极结构比传统印刷银电极结构老化后电压变化率更低，且耐组合波能力次数可以提升40％。
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，而不背离发明的实质和范围。

Claims (5)

1.一种电子元器件的多层合金电极，其特征在于：包括依次覆盖在陶瓷基体上的第一金属层以及第二合金层；所述的第一金属层为金属电极；所述的第二合金层为合金电极；第二合金层采用热喷涂工艺覆盖在第一金属层上；所述的第一金属层为采用丝网印刷工艺制成的铝浆；所述的第二合金层为铜与磷、硅、铝中任意一种组成的合金丝或铜与磷、锡组成的合金丝；
所述的铝浆中包含铝金属粉、玻璃粉以及粘结剂；所述的铝金属粉的重量百分比为65％～70％；所述的玻璃粉包括SiO2、BiO2以及B2O3；玻璃粉的重量百分比为10％～15％；所述的粘结剂的重量百分比为10％～25％，成分为乙基纤维素与松油醇。
2.如权利要求1所述的电子元器件的多层合金电极，其特征在于：所述的第二合金层为磷青铜或硅青铜或铝青铜或铜磷锡的合金；所述的磷青铜中磷的重量百分比为7.5％～8.5％，余量为铜；所述的硅青铜中硅的重量百分比为2.8％～4.0％，余量为铜；所述的铝青铜中铝的重量百分比为7.5％～8.5％，余量为铜；所述的铜磷锡的合金中磷的重量百分比为6.80％～7.50％，锡的重量百分比为5.0％～6.0％，余量为铜。
3.一种如权利要求1所述的电子元器件多层合金电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)第一层金属电极制作步骤：
a)对陶瓷基体表面进行清洁处理；
b)纯铝金属粉加入玻璃粉及粘结剂中调和制成金属含量为75％的金属膏；通过丝网印刷方式将上述含铝的金属膏覆盖于陶瓷基体上；
c)将已印刷金属膏的瓷片放入100℃的烘箱进行烘干60分钟；将已烘干完成之瓷片取下，反面进行同样的丝网印刷程序并放入100℃的烘箱进行烘干60分钟；
d)两面已印刷完成的芯片放入温度为600℃～750℃的隧道炉内进行烧附，完成第一金属层的制备；
2)第二层合金电极层制作步骤：
a)将已烧附好第一金属层材料的基片嵌入热喷涂治具中；
b)喷涂丝材采用铜与磷、硅、铝中任意一种组成的合金丝或铜与磷、锡组成的合金丝，设定电弧或火焰热喷涂的喷涂参数，喷涂电压为20～35V，喷涂电流为100～200A，喷涂气压为0.5～0.6Mpa；送丝电压为10～14V，喷涂厚度为20～30μm；
c)将合金电极与引脚焊接，焊接品经环氧树脂进行绝缘包封，测试电气特性。
4.如权利要求3所述的电子元器件多层合金电极的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)的步骤b)中，铝金属粉的重量百分比为65％～70％；所述的玻璃粉包括SiO2、BiO2以及B2O3；玻璃粉的重量百分比为10％～15％；所述的粘结剂的重量百分比为10％～25％，成分为乙基纤维素与松油醇。
5.如权利要求3所述的电子元器件多层合金电极的制备方法，其特征在于：所述的步骤2)的步骤b)中，合金丝为磷青铜或硅青铜或铝青铜或铜磷锡的合金；所述的磷青铜中磷的重量百分比为7.5％～8.5％，余量为铜；所述的硅青铜中硅的重量百分比为2.8％～4.0％，余量为铜；所述的铝青铜中铝的重量百分比为7.5％～8.5％，余量为铜；所述的铜磷锡的合金中磷的重量百分比为6.80％～7.50％，锡的重量百分比为5.0％～6.0％，余量为铜。
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