CN114300208A - 一种压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法，属于材料制备领域，它解决了现有导热胶容易脱落的问题，一种压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法。一种压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法，包括如下步骤：步骤S01：将无机材料加入高分子胶中，搅拌均匀后得到复合材料，将复合材料涂覆在压敏电阻氧化锌陶瓷体的表面；步骤S02：在真空或氮气环境下，对涂覆有复合材料的压敏电阻氧化锌陶瓷体进行烧结，烧结温度为300‑900℃，烧结时间为30‑240min；步骤S03：烧结完成后，冷却至室温，得到具有散热绝缘保护层的压敏电阻氧化锌陶瓷体。本发明能大幅提升压敏电阻的耐通流能力，散热效果好，且散热绝缘保护层和压敏电阻氧化锌陶瓷体结合牢固，不易脱落。
Description
技术领域
本发明属于材料制备领域，特别涉及一种压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法。
背景技术
ZnO压敏电阻是电子产品必备元件，现有贴片式压敏电阻采用类似多层陶瓷电容器(MLCC)叠层工艺技术制造，制备得到氧化锌陶瓷体，并在氧化锌陶瓷体的表面覆盖保护层，起到保护作用。
现有的贴片式压敏电阻的保护层是用磷酸锌浸润后，烧结形成保护层，虽然能和氧化锌陶瓷体结合，但存在散热不好的缺点，影响到氧化锌压敏电阻的耐通流能力。
现有也有采用高分子材料制成的导热胶作为保护层来进行散热。但存在导热胶容易脱落的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法，包括如下步骤：
步骤S01：将无机材料加入高分子胶中，搅拌均匀后得到复合材料，将复合材料涂覆在压敏电阻氧化锌陶瓷体的表面；
步骤S02：在真空或氮气环境下，对涂覆有复合材料的压敏电阻氧化锌陶瓷体进行烧结，烧结温度为300-900℃，烧结时间为30-240min；
步骤S03：烧结完成后，冷却至室温，得到具有散热绝缘保护层的压敏电阻氧化锌陶瓷体。
在上述压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法中，所述无机材料为石墨烯、氮化铝、氮化硼、氧化铝、远红外线辐射氧化物散热材料、玻璃散热材料中的一种或任意组合。
在上述压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法中，所述高分子胶为PEO胶、PVA胶、亚克力胶、环氧胶、PVB胶中的一种或任意组合。
在上述压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法中，所述步骤S03中，烧结完成后，冷却至室温前，压敏电阻氧化锌陶瓷体均处在真空或氮气环境下。
在上述压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法中，所述步骤S03中，所述散热绝缘保护层的厚度在1nm到1000nm之间。
在上述压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法中，所述步骤S03中，所述散热绝缘保护层的膨胀系数和压敏电阻氧化锌陶瓷体的膨胀系数一致。
与现有技术相比，本发明能大幅提升压敏电阻的耐通流能力，散热效果好，且散热绝缘保护层和压敏电阻氧化锌陶瓷体结合牢固，不易脱落。
附图说明
图1是本发明带有散热绝缘保护层的压敏电阻的结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
将复合材料涂覆在压敏电阻氧化锌陶瓷体的表面，涂覆的方式有很多种，包括但不限于浸润、喷涂、刷涂等方式。
如图1所示，绝缘散热保护层除了电极层没有包覆外，其余本体外部区域都包覆有此绝缘散热保护层，以取得最大的散热效果。
实施例1
将1g石墨烯加入1000gPEO胶中，混合搅拌均匀后，使得石墨烯在PEO胶中均匀分散，得到复合材料A，将复合材料A涂覆在压敏电阻氧化锌陶瓷体的表面；
采用真空烧结炉或者往烧结炉内充氮气，使得烧结炉内部为真空环境或者氮气环境，然后将该涂覆有复合材料A的压敏电阻氧化锌陶瓷体进行烧结，在800℃下，烧结120min。
烧结完成后，在烧结炉内冷却至室温，其间保持真空环境或者氮气环境，最后取出得到具有散热绝缘保护层的压敏电阻氧化锌陶瓷体。测得保护层的厚度为200nm。
实施例2
将1g氮化铝加入1000gPVA胶中，混合搅拌均匀后，使得氮化铝在PVA胶中均匀分散，得到复合材料B，将复合材料B涂覆在压敏电阻氧化锌陶瓷体的表面；
采用真空烧结炉或者往烧结炉内充氮气，使得烧结炉内部为真空环境或者氮气环境，然后将该涂覆有复合材料B的压敏电阻氧化锌陶瓷体进行烧结，在800℃下，烧结120min。
烧结完成后，在烧结炉内冷却至室温，其间保持真空环境或者氮气环境，最后取出得到具有散热绝缘保护层的压敏电阻氧化锌陶瓷体。测得保护层的厚度为500nm。
实施例3
将1g氮化硼加入1000g环氧胶中，混合搅拌均匀后，使得氮化硼在环氧胶中均匀分散，得到复合材料C，将复合材料C涂覆在压敏电阻氧化锌陶瓷体的表面；
采用真空烧结炉或者往烧结炉内充氮气，使得烧结炉内部为真空环境或者氮气环境，然后将该涂覆有复合材料C的压敏电阻氧化锌陶瓷体进行烧结，在900℃下，烧结120min。
烧结完成后，在烧结炉内冷却至室温，其间保持真空环境或者氮气环境，最后取出得到具有散热绝缘保护层的压敏电阻氧化锌陶瓷体。测得保护层的厚度为50nm。
对照组
保护层采用磷酸锌的压敏电阻，为2220size的压敏电阻。
对比结果
耐通流能力
将实施例1-3和对照组进行耐通流能力测试，在电压(V1mA)为50V的情况下，对Max.Surge Current(8/20μs波形)和Max.Energy(10/1000μs波形)进行测试，如表1所示。Max.Surge Current意为最大浪涌电流，Max.Energy意为最大能量。
表1
本申请可以大幅提高压敏电阻的耐通流能力，至少提升30％以上。
散热和结合牢固度
将实施例1、实施例2、实施例3、对照组在1200A的8/20us的通流下进行每小时提供1次的8/20us的凸波(pulse wave)工作，在连续凸波工作30天后，实施例1、实施例2和实施例3均能正常工作，而对照组的失效。原因是，对照组的散热性能差，大通流流入时的热量累积所造成内层的导体层与压敏层，因膨胀系数的不同，导致结构破坏，造成产品失效，且对照组的保护层有出现脱落现象。
而实施例1-3，大通流流入时的热量，因为保护层的散热系数高，可以快速将热辐射或传导到基板或焊接脚，因散热效果好，且因为烧结工艺的优化，保护层和氧化锌陶瓷体的膨胀系数一致，故不会损坏。
经过测试，实施例1-3的散热绝缘保护层的膨胀系数和压敏电阻氧化锌陶瓷体的膨胀系数一致。
在高温烧结下，在散热绝缘保护层和氧化锌陶瓷体相接触的接触面上，散热绝缘保护层和氧化锌陶瓷体发生反应并牢牢地结合在一起，使得散热绝缘保护层不易脱落。
综上所示，本发明能大幅提升压敏电阻的耐通流能力，散热效果好，且散热绝缘保护层和压敏电阻氧化锌陶瓷体结合牢固，不易脱落。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了大量术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (6)
1.一种压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S01：将无机材料加入高分子胶中，搅拌均匀后得到复合材料，将复合材料涂覆在压敏电阻氧化锌陶瓷体的表面；
步骤S02：在真空或氮气环境下，对涂覆有复合材料的压敏电阻氧化锌陶瓷体进行烧结，烧结温度为300-900℃，烧结时间为30-240min；
步骤S03：烧结完成后，冷却至室温，得到具有散热绝缘保护层的压敏电阻氧化锌陶瓷体。
2.根据权利要求1所述的一种压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法，其特征在于，所述无机材料为石墨烯、氮化铝、氮化硼、氧化铝、远红外线辐射氧化物散热材料、玻璃散热材料中的一种或任意组合。
3.根据权利要求1所述的一种压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法，其特征在于，所述高分子胶为PEO胶、PVA胶、亚克力胶、环氧胶、PVB胶中的一种或任意组合。
4.根据权利要求1所述的一种压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法，其特征在于，所述步骤S03中，烧结完成后，冷却至室温前，压敏电阻氧化锌陶瓷体均处在真空或氮气环境下。
5.根据权利要求1所述的一种压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法，其特征在于，所述步骤S03中，所述散热绝缘保护层的厚度在1nm到1000nm之间。
6.根据权利要求1所述的一种压敏电阻的散热绝缘保护层的制备方法，其特征在于，所述步骤S03中，所述散热绝缘保护层的膨胀系数和压敏电阻氧化锌陶瓷体的膨胀系数一致。
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