可变电阻陶瓷和含该可变电阻陶瓷的多层构件以及该可变电阻陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可变电阻陶瓷，其包含Ｚｎ作为主组分和含量达０．１—３原子％的Ｐｒ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可变电阻陶瓷和含该可变电阻陶瓷的多层构件以及该可变电阻陶瓷的制备方法 描述了一种权利要求1的可变电阻陶瓷。可变电阻是与电压有关的电阻，并用作过电压保护。可变电阻陶瓷的广泛关注的问题是提高在高电流范围(ESD，8/20)的开关强度， 同时达到足够陡的特性曲线和同时小的和稳定的漏电流。该目的是通过权利要求1的可变电阻陶瓷实现的。该可变电阻陶瓷的其它实施方案列于其它权利要求，以及含该可变电阻陶瓷的多层构件和该可变电阻陶瓷的制备方法。本专利技术的一个实施方案涉及一种可变电阻陶瓷，其包含下列材料 “Zn，作为主组分，-Pr，含量达0. 1—3原子％。在一种实施方案中，该Zn作为Zn2+存在，Pr作为Pr3+/Pr4+存在。在一种实施方案中，Co的含量为0. 1 —10原子％，其中该Co优选以Co2YCo3+存在。在一种实施方案中，Ca的含量为0. 001—5原子％，其中该Ca优选以Ca2+存在。在一种实施方案中，Si的含量为0. 001—0. 5原子％，其中该Si优选以Si4+存在。在一种实施方案中，Al的含量为0. 001—0. 01原子％，其中该Al优选以Al3+存在。在一种实施方案中，Cr的含量为0. 001—5原子％，其中该Cr优选以Cr3+存在。在一种实施方案中，B的含量为0. 001—5原子％，其中该B优选以B3+存在。一种实施方案基于适合于多层可变电阻的材料组合物解决了该技术问题，在该组合物中使用氧化锌作为主成分，其中添加镨(O. 1— 3原子％)的氧化物以及钴(0. 1— 10原子％)的氧化物作为掺杂物，并且此外还以氧化物形式加有钙(0.001—5原子％)、硅 (0. 001—1原子％)、铝(0. 001—0. 1原子％)、铬(0. 001—5原子％)以及以结合形式加有硼 (0. 001—5 原子 ％)。这里0. 001—0. 01原子％的铝是优选的。与至今的现有技术相比，以此方法实现了在高电流范围(ESD，8/20)中的改进的非线性、可重复性和稳定性，同时有条件地通过高晶界电阻降低了漏电流。所述优点的细节在实施部分描述。可变电阻陶瓷以一种合适的程序可加工成多层构件，该构件在非线性、可重复性、 ESD-稳定性、冲击电流稳定性和漏电流方面均优于至今的解决方案。在一种实施方案中，该可变电阻陶瓷包含材料体系ZnO作为基础，以及包含镨 (0. 1—3原子％)的氧化物以及钴(0. 1—10原子％)的氧化物作为掺杂物，此外还包含氧化物形式的钙(0. 001—5原子％)、硅(0. 001—0. 5原子％)、铝(0. 001—0. 1原子％)、铬 (0. 001—5原子％)以及结合形式的硼(0. 001—5原子％)。这里0. 001—0. 01原子％的铝是优选的。在一种实施方案中，该可变电阻陶瓷包含ZnO作为主组分，还包含含量达0. 1—3 原子％的Pr3+/Pr4+、含量达0. 1—10原子％的C02+/C03+、含量达0. 001—5原子％的Ca2+、含量达0. 001—0. 5原子％的Si4+、含量达0. 001—0. 1原子％的Al3+、含量达0. 001—5原子％的Cr3+和含量为0. 001—5原子％的 B3+。附图说明图1示出多层可变电阻的制备过程流程图，其包括下列步骤A1称重、A2预研磨、 A3干燥、A4筛分、A5煅烧、A6后研磨、A7干燥、A8筛分、Bl形成浆料、B2坯膜、Cl印制导电膏、C2叠置、C3剪切、Dl脱碳、D2烧结、El施加外接线端、E2烘烤。图2示出多层可变电阻的结构，其包含内电极(1)、可变电阻陶瓷材料(2)和外接线端⑶。在一种实施方案中，该多层可变电阻的陶瓷体呈整块陶瓷体存在。图3左方示出ESD-脉冲的特性曲线，右方示出8Λ0-脉冲的特性曲线。多层可变电阻的制备可按图1进行。在一种实施方案中，该可变电阻材料的元素比例为97. 8原子％的Zn、l. 5原子％ 的钴、0. 1原子％的Cr、0. 02原子％的Si、0. 02原子％的Ca、0. 002原子％的B和0. 006原子％的々1。这些组分以氧化物形式或结合的形式按上述比例称重(Al)、预研磨(A2)、干燥 (A3)、筛分(A4)和接着在400— 1000°C下煅烧(A5)、后研磨(A6)、喷雾干燥(A7)和筛分 (A8)。由以此方法制备的粉末通过加入粘合剂、分散剂以及溶剂来制备浆料(Bi)，由该浆料压延层厚底为5—60 ym的膜(B2)，之后按类似图1的工艺图加工成多层可变电阻 在此坯膜经印制导电膏(Cl)、经叠置和接着经剪切(C2，C3)。在后面的脱碳步骤(Dl)中，该粘合剂在180—500°C下从坯件中烧尽，并在1100— 1400°C下烧结该构件(D2)。接着涂敷外接线端层(El)，并在600—1000°C下烘烤该层(E2)。图2以侧视图示出一种多层构件。其中该内电极⑴和该可变电阻陶瓷材料(2) 的层交替叠置。该内电极(1)各交替地与一个或另一个外接线端(3)连接。在中间范围内电极(1)搭接。图2示出一种0402型多层可变电阻(尺寸为1. 0 mm χ 0. 5 mm χ 0. 5 mm) 的典型结构其中该内电极(2)的搭接面积以及内电极的数目可与所希望的电构件特性相适配。该构件的电特性通过测定漏电流、可变电阻电压、非线性系数、8/20-脉冲稳定性、 ESD-脉冲稳定性、在1 A下的8/20-端电压(Uk)来表征。图3的左方和右方各示出脉冲曲线。图中均为电流I与时间t的关系曲线。该可变电阻电压队在1 mA下测定，漏电流込在3. 5 V电压下测量。该ESD-稳定性用图3的脉冲测定为此对构件加载+/- 10 ESD-脉冲(见图3右方)。脉冲前和后的 Uv的百分比变化以及脉冲前和后的漏电流的百分比变化以百分数计算，并且允许有不大于 10 %的百分比变化。此外，曾进行了 8/20的耐用性实验(脉冲形状见图3右方)。在此对构件加载在1 A，5 A，10 A，15 A，20 A和25 A下的8/20脉冲(见图3右方)，并测定加载后的可变电阻电压及漏电流的百分比变化。非线性系数按下列方程确定Q1 (10 μ A / 1 mA) = log (1*10_3 / 10*10_6) / log (V10mA / V10 μ A)α 2 (1 mA / ΙΑ) = log (1 / 1*10_3) / log (V1A / VlmA)α 3 (1 mA / 20 A) = log (20 / 1*10_3) / log (V20A / V1J稳定性实验于125°C的80 % AVR下进行，在此条件下的漏电流L不应具有升高特性。表1电的结果。权利要求1.可变电阻陶瓷，其包含下列材料 -Zn，作为主组分，-Pr，含量达0. 1—3原子％。2.权利要求1的可变电阻陶瓷，其还包含 -Co，含量达0. 1 —10原子％。3.前述权利要求之一的可变电阻陶瓷，其还包含 -Ca,含量达0. 001—5原子％。4.前述权利要求之一的可变电阻陶瓷，其还包含 -Si，含量达0.001—0.5原子％。5.前述权利要求之一的可变电阻陶瓷，其还包含 -Al，含量达 0. 001—0. 01 原子 ％。6.前述权利要求之一的可变电阻陶瓷，其还包含 -Cr,含本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．可变电阻陶瓷，其包含下列材料：－　Ｚｎ，作为主组分，－　Ｐｒ，含量达０．１—３原子％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M皮伯，
申请(专利权)人：埃普科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE