[发明专利]一种PTC热敏电阻铜电极阻挡层及其制备方法

说明书

本发明属于PTC热敏电阻铜电极领域，具体涉及一种PTC热敏电阻铜电极阻挡层及其制备方法；所述阻挡层材质为非晶态M‑Si‑C三元化合物,M代表金属；所述M为Mo、W或Ti中的一种；制备方法通过将陶瓷基体洗涤2‑3次并烘干处理，烘干处理时间为20‑30min，烘干后待用；将非晶态M‑Si‑C三元化合物溅射沉积于处理后的陶瓷基体两面，置于真空退火炉中，在氨气或者氮气回流气氛中热处理2‑3小时，冷却至室温，得到PTC热敏电阻铜电极阻挡层；本发明得到的阻挡层与陶瓷基体欧姆接触良好，稳定性高，可有效阻挡铜原子向陶瓷基体扩散。

技术领域

本发明属于热敏电阻铜电极领域，具体涉及一种热敏电阻铜电极阻挡层及其制备方法。

背景技术

铜元素是一种金属化学元素，也是人体所必须的一种微量元素，铜也是人类最早发现的金属，是人类广泛使用的一种金属，属于重金属。铜是人类最早使用的金属。早在史前时代，人们就开始采掘露天铜矿，并用获取的铜制造武器、式具和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。铜是一种存在于地壳和海洋中的金属。铜在地壳中的含量约为0.01％，在个别铜矿床中，铜的含量可以达到3％～5％。自然界中的铜，多数以化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石，开采出来的铜矿石，经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。是唯一的能大量天然产出的金属，也存在于各种矿石(例如黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、赤铜矿和孔雀石)中，能以单质金属状态及黄铜、青铜和其他合金的形态用于工业、工程技术和工艺上。由于铜导电能力强、制备工艺简单、成本低、环境污染小、在铜表面可直接焊接等优点，有望逐步取代贵金属银成为主要的电极材料。然而铜带来的问题不容忽视。铜有着极高的扩散速率，一旦流入器件便会成为深能级受主杂志，从而使提供产生复合中心致使载流子寿命降低，最终导致器件性能退化甚至失效。因此需要在铜电极和陶瓷基体之间制备阻挡层以阻止铜原子向陶瓷基体内扩散。

氮化钛是铝互连系统中沿用至今的扩散阻挡层，因为人们也将氮化钛对于铜的扩散阻挡特性做了大量的研究。反应溅射氮化钛由于其工艺简单而且薄膜中化学计量比较易于控制及优良的扩散阻挡特性，得到了广泛的运用。但是研究表明反应溅射氮化钛薄膜为一柱状晶粒结构，其晶粒间界为铜提供了快速扩散途径。

阻挡层的特性并不仅仅依靠于材料本身的性质，其生长方法和工艺条件对之也有着非常重要的影响。因此，阻挡层的制备方法也显得犹为重要。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种PTC热敏电阻铜电极阻挡层及其制备方法，得到的阻挡层与陶瓷基体欧姆接触良好，稳定性高，可有效阻挡铜原子向陶瓷基体扩散。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

一种PTC热敏电阻铜电极阻挡层，所述阻挡层材质为非晶态M-Si-C三元化合物,M代表金属。

优选地，所述M为Mo、W或Ti中的一种。

优选地，所述非晶态M-Si-C三元化合物的制备方法，包括以下步骤:

(1)将质量比为2:1:1-2的SiO2、CaC2和M金属装入反应釜中并搅拌均匀，封釜后，将反应釜在加热炉中加热至500-600℃，反应4-6小时，反应后对反应产物经过清洗、抽滤、烘干，得到产物A；

(2)将产物A放入球磨机，球磨气氛为真空或惰性气体，球磨时间5-6小时，得到非晶态M-Si-C三元化合物。

一种PTC热敏电阻铜电极阻挡层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将陶瓷基体洗涤2-3次并烘干，烘干时间为20-30min，烘干后待用；

(2)将非晶态M-Si-C三元化合物溅射沉积于处理后的陶瓷基体两面，置于真空退火炉中，在氨气或者氮气回流气氛中热处理2-3小时，冷却至室温，得到PTC热敏电阻铜电极阻挡层。