[发明专利]氧化锌压敏陶瓷电阻器的制造方法及所制成的电阻器

说明书

本发明涉及一种氧化锌压敏陶瓷电阻器的制造方法，特别涉及一种用ZnO颗粒悬浮于水中制成的ZnO悬浮液，直接用掺杂元素处理，制成氧化锌压敏陶瓷电阻器的方法，及用该方法制的电阻器。用于处理ZnO悬浮液的掺杂元素选自Co、Mn、Cr、Ni、Ba、Bi、Sb、稀土、Al、B、Si、Ga、Ti的氧化物。

用主要含ZnO的陶瓷烧结体制造的压敏电阻器（电阻值随电压变化的非线性电阻器）已知种类众多，其电特性主要是一般以氧化物形式存在的掺杂元素所决定。在掺杂元素中以金属氧化物为主。掺杂元素的含量从千分之一到几个摩尔百分数，它们必须均匀地分布在ZnO基体中。

目前，通常的制造方法一般都使用粉末状金属氧化物为原料。从粉末混合物，经过压制片最后到成品烧结体的制造过程中，物料分布的均匀性起着决定性作用。这些制造方法都要求在辅助液体载体中均匀混合和碾磨，一般制备成水悬浮液（例如见欧洲专利EP-A-O    115    149;EP-A-O    115    050;EP-B-O    029    749）。

将粉末混合和碾磨，然后压片和烧结制成的ZnO压敏电阻的方法，普遍存在烧结体缺乏均匀性的问题。要使含量极少的掺杂物质均匀地分布在ZnO晶粒中及晶粒界面处，实际上是不可能的。此外，制造过程各步骤中发生的析离作用，及碾磨期间由于机件磨蚀物的污染而产生的非正常相区等，都会损害以这种方式制造的压敏电阻器的物理特性。因此，应用这类常规方法要获得准确的重现性实际上几乎是不可能的。

已有人提出更换所需成分的氧化物粉末为起始原料，而建议采用所需元素的无机盐制成水溶液，然后通过沉淀使它们同时生成氢氧化物沉淀，得到全部成分均匀的混合物（例如与欧洲专利EP-A-O 097 923相比）。而后，将氢氧化物沉淀转化成相应的氧化物。但所生成的粉末同样必须碾磨和过筛。然而，这类试验的十分微细的晶粒组分及其晶粒界面并没有达到所需要的最大均匀度。此外，还存在由于无机残余物造成污染的缺点，所说无机酸残余物，例如难除去的Cl^-、SO^2-₄、PO^3-₄等。

因此，非常需要有新的，完美的ZnO压敏电阻器制造方法，以使其特有的优越的电特性更好地为工业所利用。

本发明的任务是，提供一种使用ZnO及掺杂氧化物制造压敏陶瓷电阻器的方法及用该方法生产的电阻器。这种制造方法可制成最均匀的，各个成分的组成及浓度都具重现性的烧结体，特别适合于按不同要求进行控制的大批生产。

本发明的的方法包括以下步骤：

（a）将ZnO粉末悬浮于水中，制成ZnO悬浮液;

（b）用掺杂成分直接处理步骤（a）制成的ZnO悬浮液而生成含特定元素的ZnO悬浮液，所说的掺杂成分，如果是Co、Mn、Cr、Ni、Al、Ba、Bi、Sb、Ti和稀土元素则用其有机酸盐或络合盐的水溶液;如果是Cr、Si和B元素，则用其酸的铵盐;

（c）用喷雾干燥器在空气流中喷雾干燥悬浮液至生成粉末或颗粒;

（d）将步骤（c）生成的粉末或颗粒进行同轴、二维径向或等压冷压制，并将压片逐级升温到650℃，900℃，然后到1100至1300℃进行烧结;

（e）将步骤（d）所得到的炼结体冷却到室温。所制成的压敏电阻器，其掺杂元素在ZnO基体中及ZnO晶粒界面处，在宏观和微观上都是均匀分布的，其均匀性达到含掺杂元素的各相区的直径小于2微米。

以下将依据实施例对本发明进行描述，并用附图说明。

附图是表示工艺流程的方框图。附图本身不需要作进一步说明。