[发明专利]一种制备厚膜SnO2气敏元件的方法

说明书

技术领域

    本发明属于电气元件制备领域，尤其涉及一种制备厚膜SnO₂气敏元件的方法。

背景技术

    气敏元件的使用已很广泛，随着电子产品质量工艺的不断提升，对于气敏元件的质量要求也在提高，现有的生产工艺已无法满足较高质量的要求。SnO₂气敏元件能方便地将还原性气体浓度转变为电信号，具有响应速度快，灵敏度高的特点。SnO₂烧结体型气敏元件已得到广泛应用，但工艺过程中的某些人为因素会影响元件性能及其一致性。

发明内容

    本发明旨在解决上述问题，提供一种制备厚膜SnO₂气敏元件的方法。

一种制备厚膜SnO₂气敏元件的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将分析纯SCl₄·5H₂O用去离子水配制成一定浓度的溶液；在室温下，剧烈搅拌的同时向溶液中缓慢滴入w(NH₃)约为25%的分析纯氨水，开始形成白色胶状沉淀时，加入有机分散剂，pH值接近3时停止滴加氨水，继续搅拌后静置；

（2）随后用去离子水充分洗涤，直至滤液中无Cl^—为止；用无水乙醇洗涤沉淀物2~3次，经超声分散后，置于烘箱中，加热处理后即制得SnO₂纳米粉体；

（3）在SnO₂粉体中加入适量添加剂和少量无机粘结剂；充分球磨混合后，用有机粘结剂和粉料调制成丝网印刷厚膜浆料；用手动精密丝网印刷机在已制备好铂电极的氧化铝基片上印制SnO₂膜；

（4）待浆料充分干燥后，在烧结炉中，对其进行热处理进行电老化。

本发明所述的一种制备厚膜SnO₂气敏元件的方法，其特征在于所述步骤（3）中的粘结剂包括乙基纤维素。

本发明所述的一种制备厚膜SnO₂气敏元件的方法，其特征在于所述步骤（3）中的SnO₂膜的厚度为65μm。

本发明所述的一种制备厚膜SnO₂气敏元件的方法，其特征在于所述步骤（4）中进行热处理的温度为550℃。

本发明所述的一种制备厚膜SnO₂气敏元件的方法，通过对其工艺过程的改进，将其膜的厚度设定为65μm，再热处理时温度设置为550℃，使得所得的气敏元件的灵敏度大幅提高，适用的范围也得到扩大，本发明所述制备气敏元件的方法操作简单且易于推广使用。

具体实施方式

一种制备厚膜SnO₂气敏元件的方法，包括如下步骤：（1）将分析纯SCl₄·5H₂O用去离子水配制成一定浓度的溶液；在室温下，剧烈搅拌的同时向溶液中缓慢滴入w(NH₃)约为25%的分析纯氨水，开始形成白色胶状沉淀时，加入有机分散剂，pH值接近3时停止滴加氨水，继续搅拌后静置；

（2）随后用去离子水充分洗涤，直至滤液中无Cl^—为止；用无水乙醇洗涤沉淀物2~3次，经超声分散后，置于烘箱中，加热处理后即制得SnO₂纳米粉体；

（3）在SnO₂粉体中加入适量添加剂和少量无机粘结剂；充分球磨混合后，用有机粘结剂和粉料调制成丝网印刷厚膜浆料；用手动精密丝网印刷机在已制备好铂电极的氧化铝基片上印制SnO₂膜；

（4）待浆料充分干燥后，在烧结炉中，对其进行热处理进行电老化。

本发明所述的一种制备厚膜SnO₂气敏元件的方法，所述步骤（3）中的粘结剂包括乙基纤维素。所述步骤（3）中的SnO₂膜的厚度为65μm，65μm膜厚具有较大的气体灵敏度的原因应与该膜厚时SnO₂的晶粒接触部分在微观上表现的具有较佳结构和适度开口气孔率的分布有关，因此具有较强的表面氧吸附能力和较大的晶界电阻变化率。而膜太薄或太厚时，都可能使敏感膜的微结构偏离这种最佳分布，使试样灵敏度降低。灵敏度随膜厚变化与膜层的晶粒接触状态如接触面积、气孔率、气孔宽度和深度等发生变化有关。所述步骤（4）中进行热处理的温度为550℃，该温区也是试样电阻值随热处理温度变化最大的区域。这可用SnO₂气敏元件表面控制型气敏机理解释:晶粒比表面积大，则试样灵敏度高。经550℃热处理后，SnO₂的晶粒尺寸较小，而试样灵敏度则最高。当热处理温度过高时，由于晶粒快速增长，导致灵敏度下降幅度较大。并非热处理温度越低，试样灵敏度越大。灵敏度与SnO₂晶粒尺寸之间的关系并非简单的反比关系，它还与晶粒接触形状和接触表面状态等因素有关。