CN1694187A - 纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器及其制造方法 - Google Patents

纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1694187A
CN1694187A CN200510017658.4A CN200510017658A CN1694187A CN 1694187 A CN1694187 A CN 1694187A CN 200510017658 A CN200510017658 A CN 200510017658A CN 1694187 A CN1694187 A CN 1694187A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zno
nano
palladium
inner electrode
nano material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200510017658.4A
Other languages
English (en)
Inventor
吕呈祥
王兰义
景志刚
杜辉
张金秀
王雅林
魏书周
郑慎飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HENAN JINGUAN WANGMA INFORMATION INDUSTRIAL Co Ltd
Original Assignee
HENAN JINGUAN WANGMA INFORMATION INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HENAN JINGUAN WANGMA INFORMATION INDUSTRIAL Co Ltd filed Critical HENAN JINGUAN WANGMA INFORMATION INDUSTRIAL Co Ltd
Priority to CN200510017658.4A priority Critical patent/CN1694187A/zh
Publication of CN1694187A publication Critical patent/CN1694187A/zh
Priority to PCT/CN2006/000300 priority patent/WO2006128341A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/105Varistor cores
    • H01C7/108Metal oxide
    • H01C7/112ZnO type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B18/00Layered products essentially comprising ceramics, e.g. refractory products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/453Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C17/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/30Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for baking
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3241Chromium oxides, chromates, or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3262Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
    • C04B2235/3263Mn3O4
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3275Cobalt oxides, cobaltates or cobaltites or oxide forming salts thereof, e.g. bismuth cobaltate, zinc cobaltite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3279Nickel oxides, nickalates, or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3284Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3294Antimony oxides, antimonates, antimonites or oxide forming salts thereof, indium antimonate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3298Bismuth oxides, bismuthates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc bismuthate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/443Nitrates or nitrites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/528Spheres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74Physical characteristics
    • C04B2235/78Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/781Nanograined materials, i.e. having grain sizes below 100 nm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32Ceramic
    • C04B2237/34Oxidic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/68Forming laminates or joining articles wherein at least one substrate contains at least two different parts of macro-size, e.g. one ceramic substrate layer containing an embedded conductor or electrode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器,一种纳米材料制备的ZnO瓷料和内电极层交错排布共同烧结而成,其主要特点是ZnO瓷料的主体材料的颗粒形貌为球形或近似球形,平均粒径为1~99nm的ZnO纳米粉体,加入3~8%(摩尔百分比)的颗粒形貌为球形或近似球形的纳米粉体添加剂,所述的内电极层是钯/银内电极层,其中钯的比例占钯/银内电极重量的11~25%,银的比例占钯/银内电极重量的75~89%,该ZnO瓷料和钯/银内电级层交错排布,并在950~1100℃的温度范围内烧结而成。本发明还公开了一种上述纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器的制造方法。本发明制备的1005规格的多层片式ZnO压敏电阻器的非线性系数α大于20,漏电流IL小于2.0微安。

Description

纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种多层片式压敏电阻器,特别是涉及一种纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器;本发明还涉及这种纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器的制造方法。
背景技术
在现有的技术中,压敏电阻器按烧结温度可分为高温烧成和低温烧成:高温烧成为1150℃~1250℃;低温烧成为900℃左右的低温段。传统的多层片式ZnO压敏电阻器瓷料的烧成温度超过1150℃,因此必须用银钯、银铂等贵金属含量较高的昂贵电极浆料,成本较高。高温烧结所用的内电极是70%银/30%钯内电极,甚至用纯钯或者纯铂内电极,贵金属韵含量比较高,内电极的成本高,因而生产成本高。国外比较多专利报道高温烧成的压敏电阻器。低温烧成使用钯/银或纯银内电极,成本比较低。降低压敏电阻器瓷体的烧结温度的途径主要有两种:一种为使用纳米材料;国内外尚未发现有关纳米材料制备多层片式ZnO压敏电阻器的专利报道。另一种为调整配方,添加降低烧结温度的元素添加剂,但这势必使压敏电阻的性能变差,而且大多低温烧成的瓷料中均需要添加一定量的有毒元素铅,来达到降温烧成的目的。如美国专利US5973589“可低温烧结的ZnO压敏电阻器”,主要通过在配方中添加V2O5,使多层片式压敏电阻器可在900~950℃的温度范围内烧结,从而降低多层压敏电阻瓷体中钯/银内电极中贵金属钯的含量,降低生产成本高,但配方中需添加有毒元素铅。日本专利(特开平9-320814)报道的是低温与纯银电极共烧。该“氧化锌压敏电阻器的制造”专利提出把三氧化二铋与三氧化二锑等微量添加剂预先在350℃~730℃预烧,可实现与纯银内电极共烧。中国专利CN1564270A“低温烧结ZnO多层片式压敏电阻器及其制造方法”,公开了一种低温烧结添加剂(主要由Bi2O3、Sb2O3、B2O3、TiO2组成)来降低压敏电阻陶瓷烧结温度的方法,但B2O3与水起反应,使球磨混料工艺中的材料处理困难,TiO2会减小压敏电阻的非线性系数及增加压敏电阻的漏流,使压敏电阻的性能变差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产成本低,且可靠性高的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器。
本发明的另一目的在于提供一种上述纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器的制造方法。
本发明的第一个目的通过以下技术方案予以实现。
本发明的一种纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器,它是由ZnO瓷料和内电极层交错排布烧结而成,其特征在于:所述的ZnO瓷料的主体材料为平均粒径为1~99nm的ZnO纳米粉体,加入3~8%(摩尔百分比)的纳米粉体添加剂,所述的内电极层是钯/银内电极层,其中钯的比例占钯/银内电极重量的11~25%,银的比例占钯/银内电极重量的75~89%,该ZnO瓷料和钯/银内电级层交错排布,并在950~1100℃的温度范围内烧结而成。由于采用了ZnO纳米粉体,使产品的微观结构均匀性大大改善,对提高压敏电阻器通流容量重要指标特别有利;由于在钯/银内电极中大大降低了贵重金属钯的使用量,使得本发明可以在实现纳米材料制备和降低成本的同时,克服了因纯银内电极中的银离子容易迁移而造成压敏电阻可靠性较差的缺陷。较好地兼容解决了瓷料与电极的低温共烧以及提高产品性能两个相互制约的问题,并且在瓷料中不添加任何形式的有毒元素-铅。
为进一步提高本发明的性能,可在上述ZnO瓷料中加入3~8%(摩尔百分比)的纳米粉体添加剂,所述的纳米粉体添加剂的颗粒形貌为球形或近似球形,平均粒径为1~99nm,最佳为30~50nm,纳米粉体添加剂主要由Bi2O3、Sb2O3、MnCO3、SiO2、Cr2O3、Co3O4、Ni2O3中的任意五种或五种以上组合而成。所述的纳米粉体添加剂在ZnO瓷料中所占比例为3~8%(摩尔百分比),其中纳米Bi2O30.1~2%、Sb2O30.5~2%、MnCO30.1~1%、SiO20.01~2%、Cr2O30.01~1%、Co3O40.1~1.5%、Ni2O30.1~1.5%(摩尔百分比)。
本发明的第二个目的通过以下技术方案予以实现:
一种上述纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器的制造方法,它包括以下步骤:
(1)配料;
(2)将配好的物料添加溶剂(二甲苯或乙醇)、粘合剂、分散剂球磨混合,使其成为为流延浆料;
(3)将流延浆料流延制得陶瓷膜带;
(4)对陶瓷膜带稍稍施压,制成陶瓷膜带保护层;
(5)在陶瓷膜带保护层的内端面上印刷内电极;
(6)在内电极上再覆盖一层陶瓷膜带形成有效层;
(7)在有效层上印刷与前次印刷的内电极错位的内电极;
(8)重复步骤(6)和步骤(7),直到有效层的数目达到设计要求的巴块;
(9)重复步骤(4),制成陶瓷膜带上保护层;
(10)将巴块等静压,切割巴块成为生坯片;
(11)将生坯片加热排胶;
(12)将排胶后的生坯在950~1100℃的温度范围内烧成。
(13)将烧成后的片式压敏电阻瓷片在球磨机中加磨料球磨,消除压敏电阻瓷片锐角,进行倒角工艺。
(14)将倒角后的压敏电阻瓷片涂端电极(钯/银)。
(15)将涂过端电极的压敏电阻瓷片进行烧银处理。
所述的步骤(1)配料,是在92-97%(摩尔百分比)的ZnO粉体中添加3-8%(摩尔百分比)的其它由金属组成的纳米粉体添加剂,所述的纳米材料的颗粒形貌为球形或近似球形,可为下列三种组成的任一种情况:(1)由单一的ZnO纳米粉体和单一的纳米粉体添加剂Bi2O3、Sb2O3、MnCO3、SiO2、Cr2O3、Co3O4、Ni2O3氧化物中的任意五种或五种以上组合的纳米粉体组成;(2)由通过化学法合成或其它方法合成的按配方规定的主要含Zn和Bi、Sb、Mn、Si、Cr、Co、Ni元素中的任意五种或五种以上组合的复合纳米氧化物粉体组成;(3)由单一的ZnO纳米粉体和由通过化学法合成或其它方法合成的按配方规定的含Bi、Sb、Mn、Si、Cr、Co、Ni元素中的任意五种或五种以上组合的复合纳米氧化物添加剂粉体组成。
所述的纳米粉体添加剂的颗粒形貌为球形或近似球形,平均粒径为1~99nm,最佳为30~50nm,纳米粉体添加剂主要由Bi2O3、Sb2O3、MnCO3、SiO2、Cr2O3、Co3O4、Ni2O3中的任意五种或五种以上组合而成。所述的纳米粉体添加剂在ZnO瓷料中所占比例为3~8%(摩尔百分比),其中纳米Bi2O30.1~2%、Sb2O30.5~2%、MnCO30.1~1%、SiO20.01~2%、Cr2O30.01~1%、Co3O40.1~1.5%、Ni2O30.1~1.5%(摩尔百分比)。
所述的步骤(3)是消泡流延出5-50μm的厚度均匀的陶瓷膜带。
所述的步骤(4)是将步骤(3)中的部分陶瓷膜带预压成3-20倍单层陶瓷膜带厚度的保护层。
所述的步骤(5)中的内电极是钯/银内电极,其中钯的比例占钯/银内电极重量的11~25%,银的比例占钯/银内电极重量的75~89%。
所述的步骤(6)是在步骤(5)中的钯/银内电极上覆盖一层陶瓷膜带,并稍微加压而形成。
所述的步骤(12)优选在960-1060℃的温度范围内烧结而成。
纳米材料是一种高性能新材料,通常认为纳米是指三维中任意一维的长度小于100nm,由于其纳米尺寸效应表现出许多优异的性能,如纳米磁性材料具有很大的磁化率等,用纳米材料制备电子元器件,可使电子元器件的性能大幅提高。如用纳米材料制备出的敏感元件,其灵敏度比用普通材料高许多;纳米材料还具有降低陶瓷的烧结温度、改善陶瓷产品的脆性等优点。对于多层片式ZnO压敏电阻,使用纳米材料可以大大降低烧结温度,可采用低温电极材料,极大地度降低产品的成本费用。同时,随着片式元件尺寸的缩小,瓷体厚度越来越小(<10um),就要求ZnO压敏电阻薄膜更加均匀一致,粉粒更加细小均匀。应用纳米材料,有利于获得均匀的ZnO压敏电阻薄膜。因此,用纳米材料制备片式元件,是一种获得高性能、低成本器件的有效途径。
本发明的优点是:(1)由于采用了ZnO纳米粉体,使产品的微观结构均匀性大大改善,对提高压敏电阻器通流容量重要指标特别有利。(2)采用颗粒粒径较小的纳米粉体,从而实现了不改变传统配方和不添加有毒元素铅而达到较低温度制备的目的。(3)在制造过程中,ZnO瓷料不需经过预烧处理,节省了生产步骤,提高了效率,最重要的是确保了配比的准确性。(4)由于在钯/银内电极中大大降低了的贵重金属钯的使用量,在降低成本的同时,并且克服了因纯银内电极中的银离子容易迁移而造成压敏电阻器可靠性较差的缺陷,较好地兼容解决了瓷料与电极的低温共烧以及提高产品性能两个相互制约的问题。(5)制成的多层片式ZnO压敏电阻器的V1mA在3-120V之间可任意调整,非线性系数α大于20,漏电流IL小于2微安。该多层片式ZnO压敏电阻器具有体积小,温度特性好,非线性系数高,成本低,适用于表面安装等优点。
附图说明
图1是本发明的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器的结构示意图;
图2本发明的制造方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一
如图1所示结构、图2所示的制造方法流程,以及按照配方表一,准确称取平均粒径为99nm的纳米ZnO粉料和平均粒径为99nm的各种纳米粉体添加剂的氧化物,将称好的物料放入球磨机里并加入适量的二甲苯、粘合剂、分散剂和锆球,球磨12个小时得到流延浆料,然后流延出厚度为25微米的陶瓷膜带,十层陶瓷膜带稍微加压制得厚度约为250微米的膜带保护层a,在膜带保护层a上印刷重量比为75%银、25%钯的合金内电极b,叠层后再错位印刷另一层内电极,直至有效层c为8层,经过等静水压后切割出烧结后尺寸为1.0×0.5mm的生坯,把这些生坯放在专用的承烧板上放入炉内,缓慢升温(30℃/hr)至350℃保温3个小时,后再缓慢升温(30℃/hr)至550℃保温5个小时,排完胶后在1100℃保温2个小时,然后涂上端电极d,得到V1mA为10V,非线性系数为25,漏电流为1.5微安的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器。
表一、实施例一配方表
 物料名称   ZnO   Bi2O3   Sb2O3   Ni2O3   SiO2   Co3O4   Cr2O3   MnCO3   Al2O3
 比例(摩尔%)   94.99   0.5   1.0   1.0   0.5   1.0   0.5   0.5   0.01
实施例二
如图1所示结构、图2所示的制造方法流程,以及按照配方表二,准确称取平均粒径为1nm的纳米ZnO粉料和平均粒径为1nm的各种纳米粉体添加剂的氧化物,将称好的物料放入球磨机里并加入适量的二甲苯、粘合剂、分散剂和锆球,球磨12个小时得到流延浆料,然后流延出厚度为25微米的陶瓷膜带,十层陶瓷膜带稍微加压制得厚度约为250微米的膜带保护层a,在膜带保护层a上印刷重量比为89%银、11%钯的合金内电极b,叠层后再错位印刷另一层内电极,直至有效层c为8层,经过等静水压后切割出烧结后尺寸为1.0×0.5mm的生坯,把这些生坯放在专用的承烧板上放入炉内,缓慢升温(30℃/hr)至350℃保温3个小时,后再缓慢升温(30℃/hr)至550℃保温5个小时,排完胶后在950℃保温2个小时,然后涂上端电极d,得到V1mA为10V,非线性系数为23,漏电流为0.7微安的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器。
表二、实施例二配方表
  物料名称 ZnO Bi2O3 Sb2O3 Co3O4 Cr2O3 MnCO3
  比例(摩尔%) 97.0 0.5 0.5 1.0 0.5 0.5
实施例三
如图1所示结构、图2所示的制造方法流程,准确称取按照配方表三所规定的已制备好的平均粒径为40nm的含Zn和Bi、Sb、Mn、Si、Cr、Co、Ni、Al等元素的复合纳米氧化物粉体,将称好的物料放入球磨机里并加入适量的二甲苯、粘合剂、分散剂和锆球,球磨12个小时得到流延浆料,然后流延出厚度为25微米的陶瓷膜带,十层陶瓷膜带稍微加压制得厚度约为250微米的膜带保护层a,在膜带保护层a上印刷重量比为85%银、15%钯的合金内电极b,叠层后再错位印刷另一层内电极,直至有效层c为8层,经过等静水压后切割出烧结后尺寸为1.0×0.5mm的生坯,把这些生坯放在专用的承烧板上放入炉内,缓慢升温(30℃/hr)至350℃保温3个小时,后再缓慢升温(30℃/hr)至550℃保温5个小时,排完胶后在1000℃保温2个小时,然后涂上端电极d,得到V1mA为10V,非线性系数为27,漏电流为1.7微安的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器。
表三、实施例三配方表
 物料名称   ZnO   Bi2O3   Sb2O3   Ni2O3   SiO2   Co3O4   Cr2O3   MnCO3   Al2O3
 比例(摩尔%) 92 2 2 1.29 0.01 1.5 1 0.1 0.1
实施例四
如图1所示结构、图2所示的制造方法流程,以及按照配方表四,准确称取平均粒径为40nm的纳米ZnO粉料和平均粒径为40nm的复合纳米氧化物添加剂粉体,将称好的物料放入球磨机里并加入适量的二甲苯、粘合剂、分散剂和锆球,球磨12个小时得到流延浆料,然后流延出厚度为25微米的陶瓷膜带,十层陶瓷膜带稍微加压制得厚度约为250微米的膜带保护层a,在膜带保护层a上印刷重量比为85%银、15%钯的合金内电极b,叠层后再错位印刷另一层内电极,直至有效层c为8层,经过等静水压后切割出烧结后尺寸为1.0×0.5mm的生坯,把这些生坯放在专用的承烧板上放入炉内,缓慢升温(30℃/hr)至350℃保温3个小时,后再缓慢升温(30℃/hr)至550℃保温5个小时,排完胶后在1000℃保温2个小时,然后涂上端电极d,得到V1mA为10V,非线性系数为26,漏电流为1.4微安的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器。
表四、实施例四配方表
 物料名称   ZnO   Bi2O3   Sb2O3   Ni2O3   SiO2   Co3O4   Cr2O3   MnCO3   Al2O3
 比例(摩尔%)   94.78   0.1   0.5   1.5   2.0   0.1   0.01   1   0.01
比较例
按照配方表五,准确称取各种物料,各种氧化物材料的平均粒度均在5微米以下。将称好的物料放入搅拌球磨机里,加入适量的去离子水和锆球,球磨6个小时可得到平均粒径为0.50微米的物料。将球磨好的物料放在不锈钢盘里于120℃左右烘干10个小时后,加入适量加入适量的二甲苯、粘合剂、分散剂和锆球,球磨24个小时制得均匀稳定的流延浆料。然后流延出厚度为25微米的陶瓷膜带,十层陶瓷膜带稍微加压制得厚度约为250微米的膜带保护层a,在膜带保护层a上印刷重量比为70%银、30%钯的合金内电极b,叠层后再错位印刷另一层内电极,直至有效层c为8层,经过等静水压后切割出烧结后尺寸为1.0×0.5mm的生坯,把这些生坯放在专用的承烧板上放入炉内,缓慢升温(30℃/hr)至350℃保温3个小时,后再缓慢升温(30℃/hr)至550℃保温5个小时,排完胶后在1150℃保温2个小时,然后涂上端电极d,得到V1mA为8V,非线性系数为22,漏电流为1.8微安的传统材料(非纳米材料)制备的多层片式ZnO压敏电阻器。
表五、比较例配方表
 物料名称 ZnO Bi2O3 Sb2O3 Ni2O3 SiO2 Co3O4 Cr2O3 MnCO3 Al2O3
 比例(摩尔%)   94.99   0.5   1.0   1.0   0.5   1.0   0.5   0.5   0.01

Claims (10)

1、一种纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器,它是由ZnO瓷料和内电极层交错排布共同烧结而成,其特征在于:所述的ZnO瓷料的主要材料为平均粒径为1~99nm的ZnO纳米粉体,加入3~8%(摩尔百分比)的纳米粉体添加剂,所述的内电极层是钯/银内电极层,其中钯的比例占钯/银内电极重量的11~25%,银的比例占钯/银内电极重量的75~89%,该ZnO瓷料和钯/银内电极层交错排布,并在950~1100℃的温度范围内烧结而成。
2、根据权利要求1所述的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器,其特征在于:所述的ZnO粉体的颗粒形貌为球形或近似球形,平均粒径为1~99nm,最佳为30~50nm,在ZnO瓷料中所占比例为92~97%(摩尔百分比)。
3、根据权利要求1所述的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器,其特征在于:所述的纳米粉体添加剂的颗粒形貌为球形或近似球形,平均粒径为1~99nm,最佳为30~50nm,纳米粉体添加剂主要由Bi2O3、Sb2O3、MnCO3、SiO2、Cr2O3、Co3O4、Ni2O3中的任意五种或五种以上组合而成。
4、根据权利要求1或3所述的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器,其特征在于:所述的纳米粉体添加剂在ZnO瓷料中所占比例为3~8%(摩尔百分比),其中纳米Bi2O30.1~2%、Sb2O30.5~2%、MnCO30.1~1%、SiO20.01~2%、Cr2O30.01~1%、Co3O40.1~1.5%、Ni2O30.1~1.5%(摩尔百分比)。
5、根据权利要求1或3所述的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器,其特征在于:所述的纳米材料由单一的ZnO纳米粉体和单一的纳米粉体添加剂Bi2O3、Sb2O3、MnCO3、SiO2、Cr2O3、Co3O4、Ni2O3等氧化物中的任意五种或五种以上组合的纳米粉体组成。
6、根据权利要求1或3所述的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器,其特征在于:所述的纳米材料由通过化学法合成或其它方法合成的按配方规定的主要含Zn和Bi、Sb、Mn、Si、Cr、Co、Ni元素中的任意五种或五种以上组合的复合纳米氧化物粉体组成。
7、根据权利要求1或3所述的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器,其特征在于:所述的纳米材料由单一的ZnO纳米粉体和由通过化学法合成或其它方法合成的按配方规定的含Bi、Sb、Mn、Si、Cr、Co、Ni元素中的任意五种或五种以上组合的复合纳米氧化物添加剂粉体组成。
8、一种权利要求1所述的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器的制造方法,它包括以下步骤:(1)配料;(2)将配好的物料添加溶剂(二甲苯或乙醇)、粘合剂、分散剂球磨混合,使其成为为流延浆料;(3)将流延浆料流延制得陶瓷膜带;(4)对陶瓷膜带稍稍施压,制成陶瓷膜带下保护层;(5)在陶瓷膜带保护层的内端面上印刷内电极;(6)在内电极上再覆盖一层陶瓷膜带形成有效层;(7)在有效层上印刷与前次印刷的内电极错位的内电极;(8)重复步骤(6)和步骤(7),直到有效层的数目达到设计要求的巴块;(9)重复步骤(4),制成陶瓷膜带上保护层;(10)将巴块等静压,把巴块切割成为生坯片;(11)将生坯片加热排胶;(12)将排胶后的生坯在950~1100℃的温度范围内烧成;(13)将烧成后的片式压敏电阻瓷片在球磨机中加磨料球磨,消除压敏电阻瓷片锐角,进行倒角工艺;(14)将倒角后的压敏电阻瓷片涂端电极(钯/银);(15)将涂过端电极的压敏电阻瓷片进行烧银处理。
9、根据权利要求6所述的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器的制造方法,其特征在于:所述的步骤(1)中可以添加占配料0.001~0.1%(摩尔百分比)的硝酸铝(或含等摩尔铝元素的Al2O3),所述的步骤(5)中的内电极是钯-银内电极,其中钯的比例占钯/银内电极重量的11~25%,银的比例占钯/银内电极重量的75~89%。
10、根据权利要求6所述的纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器的制造方法,其特征在于:所述的步骤(12)是在950~1100℃的温度范围内采用瓷体与内电极共烧工艺烧结而成。
CN200510017658.4A 2005-06-03 2005-06-03 纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器及其制造方法 Pending CN1694187A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200510017658.4A CN1694187A (zh) 2005-06-03 2005-06-03 纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器及其制造方法
PCT/CN2006/000300 WO2006128341A1 (fr) 2005-06-03 2006-03-01 Varistance zno stratifiee produite au moyen d'un materiau nanometrique et son procede de fabrication

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200510017658.4A CN1694187A (zh) 2005-06-03 2005-06-03 纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1694187A true CN1694187A (zh) 2005-11-09

Family

ID=35353110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200510017658.4A Pending CN1694187A (zh) 2005-06-03 2005-06-03 纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器及其制造方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN1694187A (zh)
WO (1) WO2006128341A1 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102148082A (zh) * 2010-11-26 2011-08-10 深圳顺络电子股份有限公司 制造层叠型陶瓷电子元器件和盖板层的方法及设备
CN103086710A (zh) * 2013-01-18 2013-05-08 西安恒翔电子科技新材料有限公司 一种宽梯度范围的氧化锌压敏电阻专用瓷粉及其制备方法
CN103310928A (zh) * 2013-06-14 2013-09-18 北京捷安通达科贸有限公司 Mov陶瓷片及其电极浆料的印刷方法
CN103345994A (zh) * 2013-07-09 2013-10-09 南京萨特科技发展有限公司 一种静电抑制元件及其制作方法
CN103496970A (zh) * 2013-09-29 2014-01-08 陈锐群 一种压敏陶瓷材料及其制备方法
CN104086170A (zh) * 2014-06-11 2014-10-08 广东风华高新科技股份有限公司 低压压敏电阻陶瓷片及其制备方法、低压压敏电阻器的制备方法
CN105198402A (zh) * 2015-09-15 2015-12-30 苏州亿馨源光电科技有限公司 一种纳米氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
CN106630998A (zh) * 2016-11-23 2017-05-10 华北科技学院 一种安全环保的非线性压敏电阻器及其应用
CN109727740A (zh) * 2018-12-29 2019-05-07 肇庆鼎晟电子科技有限公司 一种高精度高可靠性叠层热敏电阻芯片及其制作方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115073163B (zh) * 2022-07-01 2023-09-01 深圳振华富电子有限公司 片式压敏电阻器及其制备方法和应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3336198B2 (ja) * 1996-06-18 2002-10-21 マルコン電子株式会社 積層セラミックバリスタ
CN100481280C (zh) * 2004-04-05 2009-04-22 广州新日电子有限公司 低温烧结ZnO多层片式压敏电阻器及其制造方法
CN1571078B (zh) * 2004-05-13 2011-05-04 上海大学 高通流纳米复合材料避雷器阀片的制备方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102148082A (zh) * 2010-11-26 2011-08-10 深圳顺络电子股份有限公司 制造层叠型陶瓷电子元器件和盖板层的方法及设备
CN103086710A (zh) * 2013-01-18 2013-05-08 西安恒翔电子科技新材料有限公司 一种宽梯度范围的氧化锌压敏电阻专用瓷粉及其制备方法
CN103310928A (zh) * 2013-06-14 2013-09-18 北京捷安通达科贸有限公司 Mov陶瓷片及其电极浆料的印刷方法
CN103310928B (zh) * 2013-06-14 2016-03-30 北京捷安通达科贸有限公司 Mov陶瓷片及其电极浆料的印刷方法
CN103345994A (zh) * 2013-07-09 2013-10-09 南京萨特科技发展有限公司 一种静电抑制元件及其制作方法
CN103496970A (zh) * 2013-09-29 2014-01-08 陈锐群 一种压敏陶瓷材料及其制备方法
CN104086170B (zh) * 2014-06-11 2015-10-28 广东风华高新科技股份有限公司 低压压敏电阻陶瓷片及其制备方法、低压压敏电阻器的制备方法
CN104086170A (zh) * 2014-06-11 2014-10-08 广东风华高新科技股份有限公司 低压压敏电阻陶瓷片及其制备方法、低压压敏电阻器的制备方法
CN105198402A (zh) * 2015-09-15 2015-12-30 苏州亿馨源光电科技有限公司 一种纳米氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
CN105198402B (zh) * 2015-09-15 2018-01-02 湖南双创部落信息咨询服务有限责任公司 一种纳米氧化锌压敏电阻材料及其制备方法
CN106630998A (zh) * 2016-11-23 2017-05-10 华北科技学院 一种安全环保的非线性压敏电阻器及其应用
CN109727740A (zh) * 2018-12-29 2019-05-07 肇庆鼎晟电子科技有限公司 一种高精度高可靠性叠层热敏电阻芯片及其制作方法
CN109727740B (zh) * 2018-12-29 2021-11-23 肇庆鼎晟电子科技有限公司 一种高精度高可靠性叠层热敏电阻芯片及其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006128341A1 (fr) 2006-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1694187A (zh) 纳米材料制备的多层片式ZnO压敏电阻器及其制造方法
CN1231925C (zh) 具有负电阻温度系数的半导体陶瓷和负温度系数热敏电阻
CN1118073C (zh) 片式电阻器及其制造方法
US3682840A (en) Electrical resistor containing lead ruthenate
CN100495594C (zh) 水基流延法制备多层片式ZnO压敏电阻器的方法
KR20090045234A (ko) 산화아연 소결체 및 그 제조방법, 스퍼터링 타겟
JP5376117B2 (ja) ZnOスパッタリングターゲットとその製造方法
CN101286394A (zh) 电压非线性电阻器陶瓷组成物和电压非线性电阻器元件
KR20140138614A (ko) 스퍼터링 타깃 및 고저항 투명막 그리고 그 제조 방법
CN1564270A (zh) 低温烧结ZnO多层片式压敏电阻器及其制造方法
CN1801408A (zh) 化学法合成氧化物粉体制备的多层片式ZnO压敏电阻器及其制造方法
EP0827161A1 (en) Lateral high-resistance additive for zinc oxide varistor, zinc oxide varistor produced using the same, and process for producing the varistor
US20060162381A1 (en) Method of manufacturing tin oxide-based ceramic resistors & resistors obtained thereby
EP2818451B1 (en) Voltage nonlinear resistor
JP5376116B2 (ja) ZnO蒸着材とその製造方法
EP3647296B1 (en) Alumina substrate and resistor using same
CN1106021C (zh) 非线性电压的电阻体与避雷器
CN1767084A (zh) 一种可降低材料成本的多层片式ZnO压敏电阻器
KR102218814B1 (ko) 소결체, 스퍼터링 타깃 및 소결체의 제조 방법
CN112335001B (zh) 陶瓷材料、压敏电阻以及制造该陶瓷材料和压敏电阻的方法
CN110655400A (zh) 大通流容量氧化锌压敏电阻陶瓷材料、其制备方法及其电阻器的制备方法
TWI605029B (zh) 不含銻的壓敏電阻組成物及積層式壓敏電阻器
CN113924631B (zh) 高附着性电阻器组合物
Wang et al. Fabrication of high performance multilayer ZnO varistors with chemically synthesized doped zinc oxide powder
CN1623955A (zh) 中低温烧结的温度稳定型多层陶瓷电容器陶瓷材料

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication