[发明专利]一种铝电极的氧化锌压敏电阻器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝电极的氧化锌压敏电阻器及其制备方法。该氧化锌压敏电阻器包括ZnO陶瓷基体、电极及电极引出线，ZnO陶瓷基体为片状结构，在ZnO陶瓷基体的两面上都设有电极，电极与电极引出线连接；电极为铝电极；电极引线与电极应用焊接钎料，采用超声辅助焊接实现电气互连；焊接钎料为添加有活性Ti、Zr、V和稀土元素中的一种或多种的多元Sn基合金。本发明与只采用银浆或铜浆或多层复合贱金属电极相比，在电极制备成本上大大降低，具有更优的电气性能，生产效率更高，生产过程绿色环保，而且免清洗工艺。

技术领域

本发明涉及过电压保护半导体元件，特别是涉及采用低成本的Al制作铝电极的氧化锌压敏电阻器及其制备方法。

背景技术

氧化锌压敏电阻器因其优良的非线性特性和强耐浪涌能力而常常作为一种典型的电子陶瓷元器件而广泛用于各种电子线路和电力系统中。工业上压敏电阻器的制备工艺流程如下：压敏ZnO陶瓷基体制作→上电极→焊接、包封、固化→成品检测；表面金属化(上电极)是氧化锌压敏电阻器生产和制造过程中的必要环节。目前行业中普遍采用的是丝网印刷银浆，然后经高温烧渗制备银电极工艺，该工艺存在的显著缺陷是生产成本高。

据统计，上面所述传统的印刷银浆后再烧结(简称刷银)工序的生产成本大约占到生产一个完整压敏电阻器成本的45％。而现有的很多企业为了降低生产成本，往往采用的是减小银层厚度或刷银面积来实现，但这种做法却使得产品电性能明显变差。因此，在保证产品电性能的前提下，降低压敏电阻器电极生产成本的必然趋势是采用贱金属替代贵金属银。

如下表1所示，铝及其合金是电和热的良导体，其导电性和导热性虽然较金属银和铜差，但铝的比热容更大，尤其是价格上具有显著的优势，因此在电子电气产品制造业中，“以铝代银、以铝代铜”成为产业低成本化发展的必然趋势之一。

表1铝与银和铜物理性能和价格的比较

采用贱金属电极替代银电极来降低电子元器件生产成本的方案引起了生产商和科研工作者的广泛关注和大量研究，并取得了一些成果。中国发明专利申请CN103578607A公开了一种贱金属电极结构及其制备方法；该申请采用铜浆替代银浆，通过丝网印刷工艺将铜浆印刷在电子陶瓷表面，然后在N₂气氛下经高温还原形成铜电极。相比较传统丝印银电极，该技术的缺点是：①成本降低幅度很小，尤其是当小批量生产时，其平均成本甚至要比丝印银电极ZnO压敏电阻器的成本更高；②工艺流程复杂，丝印铜浆电极在烧结过程中需要维持高纯度的N₂气氛，以防止铜浆在烧结过程中的氧化；③与丝印银浆电极工艺一样也存在环境污染等问题。