[发明专利]一种表面安装ZnO压敏电阻及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及ZnO压敏电阻器及其制造方法，特别涉及一种适合表面贴装技术的贴片式ZnO压敏电阻及其制造方法。

背景技术

ZnO压敏电阻器已大量用于电力电子线路中吸收或抑制异常过电压，保护电力电子设备免遭破坏。

随着电子产品向小型化、低成本、高性能、高可靠发展，表面安装技术(SMT--Surface Mount Technology)已在电子产品制造业迅速普及。ZnO压敏电阻是电子产品必备元件，但是目前ZnO压敏电阻的片式化率很低，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，这种技术的优势在于制造低压敏电压的压敏电阻。

ZnO压敏电阻更多用于较高电压回路，例如220VAC和110VAC工频电源回路通常采用压敏电压为390～680V和200～270V的压敏电阻进行防雷过压保护。

由于中高压ZnO压敏电阻采用的压敏陶瓷材料的压敏电压梯度介于100～300V/mm，如果采用叠层工艺制造较高电压压敏电阻，每个有效层厚度超过0.5mm，甚至超过1mm，有效层厚度越大，多层结构中每层有效面积就相应缩小，材料利用率低，造成单位体积吸收能量密度降低。

对于中高电压范围的压敏电阻器，普通单层压敏电阻比叠层工艺制备的多层贴片式压敏电阻具有电性能优势，但是现有单层压敏电阻普遍采用焊接引线、环氧树脂包封工艺，制造的压敏电阻器需要在电路板上插件安装。

发明内容

为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供一种表面安装ZnO压敏电阻制备方法，该方法不同于现有叠层工艺贴片式压敏电阻制造方法，采用单层压敏陶瓷片，制造的贴片式压敏电阻器吸收能量密度大，制造成本低。

本发明还提供一种表面安装ZnO压敏电阻，采用单层压敏陶瓷片，吸收能量密度大，可用于中高电压回路，生产成本低。

本发明表面安装ZnO压敏电阻制备方法，包括以下步骤：

S1、制作ZnO压敏陶瓷片；

S2、在ZnO压敏陶瓷片两面印刷银电极浆料，然后进行烧结形成银电极，获得两面有银电极的ZnO压敏银片；

S3、在ZnO压敏银片的两面银电极的边缘制备一层绝缘材料，制成覆盖绝缘材料的ZnO压敏电阻片；

S4、制作金属电极片，金属电极片具有一凹陷位和位于凹陷位两侧的平底部分，凹陷位的底面与银电极焊接；

S5、在覆盖绝缘材料的ZnO压敏电阻片的一面银电极的中央印刷焊锡膏，将金属电极片凹陷位的中心对准焊锡膏印刷图案的中心位置，加热使焊锡膏融化形成焊锡层，金属电极片通过焊锡层与ZnO压敏电阻片焊接在一起。

优选地，步骤S3采用无机玻璃材料制备绝缘材料时，在ZnO压敏银片的两面银电极边缘印刷无机玻璃浆料，烤干后，烧结玻璃材料，获得覆盖无机玻璃材料的ZnO压敏电阻片；无机玻璃材料的烧结温度比步骤S2中银电极的烧结温度至少低20度。

优选地，步骤S3采用有机高分子材料制备绝缘材料时，在ZnO压敏银片的两面银电极边缘印刷有机高分子油墨，印刷一面后经紫外光固化，然后印刷第二面再经紫外光固化，获得覆盖有机高分子材料的ZnO压敏电阻片。

本发明表面安装ZnO压敏电阻，包括单层压敏陶瓷片、印制在压敏陶瓷片两面的银电极、印制在银电极边缘的环形绝缘材料以及金属电极片；所述金属电极片具有一凹陷位和位于凹陷位两侧的平底部分，凹陷位的底面与银电极焊接，凹陷位两侧的平底部分等效，单独或共同作为ZnO压敏电阻的一极焊接端；环形绝缘材料的宽度覆盖银电极边缘线内外各不少于0.5mm。环形绝缘材料的外环线最大可达到压敏陶瓷片的边缘。

现有技术制备的ZnO压敏电阻片，焊接引线后如果不采用有机材料包封，对其施加脉冲电流时，由于银电极边缘电场强度大于内部，并且暴露在空气中的半导性ZnO陶瓷表面容易在高电场下发生电离，因此承受大电流脉冲时，ZnO压敏电阻片边缘和侧面会发生飞弧闪络现象。采用本发明方法，银电极边缘覆盖一层紧密结合的绝缘材料，使得在承受脉冲时电场强度较为集中的银电极边缘与空气隔绝，银电极边缘到容易发生表面电离的半导性ZnO陶瓷表面至少有0.5mm的距离，覆盖有绝缘材料的ZnO陶瓷表面电击穿强度比暴露在空气中的ZnO陶瓷表面电击穿强度大得多。