[发明专利]用纯银作内电极制造氧化锌变阻器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用纯银作内电极制造氧化锌变阻器的方法，属于半导体材料技术。

背景技术

氧化锌变阻器(ZnO varisor)是以氧化锌为主体，并加入铋(Bi)、锑(Sb)、矽(Si)、钴(Co)、锰(Mn)及铬(Cr)等氧化物，再经过1000℃以上高温烧结而成。其中，在高温烧结的过程中，氧化锌晶粒会因为掺杂锑(Sb)、硅(Si)、钴(Co)、锰(Mn)及铬(Cr)等离子提高半导性，而且在氧化锌晶粒之间会形成具结晶相的高阻抗晶界层。所以，氧化锌变阻器的习知制法中，是在同一烧结过程中同时完成二个目的，其一是氧化锌晶粒的生长与离子掺杂以提高氧化锌晶粒的半导性，其二是形成包裹氧化锌晶粒的高阻抗晶间相，使得氧化锌变阻器具有非欧姆特性。

换言之，氧化锌变阻器主要是利用氧化锌晶粒的半导性以及晶间的高阻抗晶间相产生突波吸收特性，故具有较好的非欧姆特性和较大的耐电流冲击能力。

然而，已有技术的将氧化锌晶粒的掺杂与晶粒之间高阻抗晶间相的形成，均在同一烧结过程中完成的氧化锌变阻器的制法，其缺点是需要经过较高温烧结才能完成氧化锌的掺杂(半导化)及高阻抗晶间相的，另外，对于氧化锌变阻器的性能调控，却也带来种种局限。例如，在烧结过程中，氧化锌晶粒掺杂离子的条件受到限制，不能在更大范围内选择掺杂离子的种类和数量，故氧化锌变阻器的各项性能，包括崩溃电压、非线性系数、C值、漏电流、突波吸收能力和ESD吸收能力等，不能在更大的范围内调控。同理，在烧结过程中，氧化锌晶粒之间形成具结晶相的高阻抗晶界层的条件亦受到限制，除了不能创造更理想或更经济的工艺条件外，也不能在更大范围内选择高阻抗晶界层的成份和用量，故氧化锌变阻器的各项性能，同样不能在更大的范围内调控。

尤为重要的是采用上述制法，由于烧结温度高，必须采用钯金或者钯金和银的合金来制造内电极，成本高，而且烧结温度高，需要消耗更大量的能源，不利于节能减排。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现在低温下(850℃左右)完成氧化锌变阻器的烧结，再通过晶间相组分的选择，实现用纯银作内电极的氧化锌变阻器的制造方法。

为了达到上述目的，本发明的技术构想是：将氧化锌的掺杂与包裹氧化锌晶粒的高阻抗薄层材料分为二个独立工序来制备，即单独制备掺杂氧化锌晶粒，使其有足够的半导化程度；再单独制备高阻抗的烧结料(或玻璃粉)，最后按一定比例将二者混合均匀，再按常规工艺制成纯银内电极的多层片式氧化锌变阻器。

本发明实现其目的的技术方案是：

一种氧化锌变阻器的制造方法，包括氧化锌陶瓷粉的制备和按常规工艺制成纯银内电极的多层片式氧化锌变阻器，所述氧化锌陶瓷粉的制备是：

---制备掺杂一种或一种以上离子成分的氧化锌晶粒，其中所掺杂离子成分选自银(Ag)、锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铜(Cu)、铝(Al)、鈰(Ce)、钴(Co)、鉻(Cr)、镍(Ni)、锑(Sb)、锰(Mn)、钛(Ti)、铁(Fe)、钒(V)、钨(W)、铌(Nb)、锆(Zr)、硅(Si)、锡(Sn)、铟(In)、镓(Ga)、镧(La)、镨(Pr)、钇(Y)或硒(Se)等，且离子成分的总掺杂数量小于氧化锌的15％摩尔；

---制备高阻抗烧结料或玻璃粉，其中所述的烧结料或玻璃粉的原料为氧化物、氢氧化物、碳酸盐、醋酸盐、草酸盐、硝酸盐、钛酸盐等或其混合物，其中主要含有下述成分：Bi、Sb、Mn、Co、Cr、Ni、Ti、Si、Ba、B、Ce、La、Y、Se、Pr、In、Al、Sn等。

---按一定比例均匀混合所述掺杂氧化锌晶粒与所述高阻抗烧结料，再经一定温度下的初煅烧、磨细为氧化锌复合陶瓷粉。

本发明还主张，所述掺杂氧化锌晶粒可选用下述两种中之一种方法来制备：其一为将掺杂离子制成溶液，浸泡氧化锌，经烘干后煅烧磨细；其二为采用易溶的含锌盐与拟掺杂离子溶液采用沉淀法等纳米技术来制备。

本发明还主张，所述高阻抗烧结料或玻璃粉可选用下述三种中之一种方法来制备：其一是将各种原料经均匀混合磨细，煅烧再磨细；其二是将各种原料均匀混合磨细、高温熔融、淬冷、烘干后再磨细；其三是将各种原料制成溶液，应用共沉淀法等纳米制备技术，形成细粉。

本发明还主张，所述掺杂氧化锌晶粒与高阻抗烧结料或玻璃粉的重量配比范围是：

掺杂氧化锌晶粒∶高阻抗烧结料(或玻璃粉)＝45～95∶55～5

本发明上述氧化锌变阻器制造方法的实施，可以实现在低温下(850℃左右)完成氧化锌变阻器的烧结，再通过晶间相组分的选择，即可实现用纯银作内电极的目的，而且烧结温度降低，达到了节能减排的目的。