[发明专利]一种叠层片式热压敏复合电阻器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子陶瓷元件制备技术领域，具体涉及一种叠层片式热压敏复合电阻器及其制备方法。

背景技术

电子电器正在飞速向小型化、低成本、高密集成方向发展，促使半导体敏感陶瓷元器件也逐步走向叠层片式化和多功能化。三维集成是实现无源电子器件多功能、多器件集成的最佳解决方案，需要金属内电极和陶瓷材料共烧制备。金属内电极材料在高温下极易被氧化，因此需要在还原或惰性保护气氛下进行共烧，但由于多数半导体陶瓷在这种气氛中烧结将降低甚至失去电性能，为获得优良的电性能，必须再在低于烧结温度下于空气中或氧气中对共烧体进行再氧化处理，这种方法称之为还原再氧化方法。采用这种方法制备的片式元件可以采用贱金属作为内电极，为各种功能陶瓷元件的片式化、多功能复合和降低成本提供了有效途径。

钛酸钡基正温度系数（PTC）热敏陶瓷和氧化锌基电压敏陶瓷是半导体陶瓷中最为典型的晶粒半导化和晶界反常效应相结合的敏感陶瓷材料，也是应用最为广泛的两种半导体陶瓷材料。钛酸钡基PTC热敏陶瓷具有显著的热开关特性，利用该特性可用作对异常过热及异常过电流实现自动保护、自动恢复的过载保护元件。而ZnO压敏电阻具有优异的电压非线性特性，可对IC器件及其电子电路进行过电压保护，防止因静电释放、浪涌及其它瞬态电流（如雷击等）冲击而造成的损坏。可见，ZnO压敏电阻和BaTiO₃热敏电阻是两类功能互补的电路保护元件，若将它们制备成热/压敏复合元件即可同时实现过电压、过电流等综合保护，应用前景十分广阔。而且，PTC热敏电阻对压敏电阻器本身也具有保护作用，可避免压敏电阻因过负荷（例如电压波动过大、元件承受能量过大及性能退化等）导致失效甚至引发灾害，对提高电子设备的可靠性、安全性起到重要作用。

热敏／压敏多功能复合片式敏感元件，其研究最早可以追溯到1989年，但近20年来始终未取得突破。迄今热敏/压敏复合陶瓷元件的95项国际专利中，片式复合专利只有7项。1989年日本村田专利JP1152704、2005年韩国专利KR20060093628、2011年德国德恩及索恩两合股份有限公司在中国申请的专利CN102047353均是采用机械贴装的方式制备热/压敏复合元件，但是这种方法制备工艺复杂、成本昂贵、可靠性低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷和改进需求，本发明提供了一种叠层片式热压敏复合电阻器及其制备方法，本发明采用共烧技术，以贱金属镍为内电极制备片式热/压敏复合电阻。采用贱金属镍为内电极的共烧技术可以降低成本、简化制备工艺，实现热/压敏器件的真正复合，提高器件的可靠性，减少热传导路径，加强热敏器件对压敏电阻的保护作用，同时可以实现电路的过热过电流过电压等多重保护。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种叠层片式热压敏复合电阻器的制备方法，包括：

（1）利用压敏电阻及热敏电阻的配方粉料分别流延成型生成压敏电阻流延坯片和热敏电阻流延坯片，流延坯片的厚度为20μm-60μm，其中所述压敏电阻的配方粉料为，将氧化锌（ZnO）和氧化铋（Bi₂O₃）混合物中掺入锰（Mn）和钴（Co）的氧化物，加入去离子水进行球磨混合后，将所得浆料进行烘干、过筛得到粉体；其中，所述ZnO的摩尔分数为93%-98.7%，Bi₂O₃的摩尔分数为0.2%-5%，所述Mn和Co的氧化物摩尔分数均为0.01%-5%；所述热敏电阻配方粉料为,掺杂有三价稀土元素或五价金属元素的纳米或亚微米钛酸钡（BaTiO₃）热敏陶瓷粉体，其中掺杂的三价稀土元素与钡（Ba）元素原子比不超过1%，掺杂的五价金属元素与钛（Ti）元素原子比不超过1%，钡（Ba）元素加上三价稀土元素与钛（Ti）元素加上五价金属元素原子比在0.99-1.01范围内；；

（2）将上述热敏电阻及压敏电阻的配方粉料，按照质量比为1:2—2：1的比例混合，球磨使其混合均匀，将混合后的粉料流延成型生成流延坯片，以用作过渡层坯片，流延坯片厚度为20μm-60μm；

（3）将压敏电阻的流延坯片与镍（Ni）电极交叠层压，然后叠压一层过渡层坯片，再在过渡层坯片上面进行热敏电阻的流延坯片与Ni电极的交叠层压，再将其等静压，将压好的坯片根据电极图案切割成需要的尺寸；

（4）将切割后的电阻器生片在空气中用500℃以下的温度处理；