本發(fā)明涉及的是一種高能型SPD閥片陶瓷涂層材料及涂層方法，屬于電子元器件制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電涌保護(hù)器（SPD）作為防雷器件目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通訊系統(tǒng)、建筑、工業(yè)以及民用防雷等。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對電壓的穩(wěn)定性要求和安全性要求越來越高。目前的SPD增加通流量的兩種方法，一種提高瓷體的配方材料，一種從工藝角度增加電極的面積。第一種方法研發(fā)周期長，第二種方法又可以分為兩種途徑迅速提高目前產(chǎn)品的通流量，一種途徑是增加瓷體的直徑，加大瓷體表面的銀面積，但是這種方法使得產(chǎn)品直徑變大不符合客戶規(guī)范；另一種途徑就是在固有的瓷體上下兩端面表面，增大銀電極面積，但是自由邊小于0.3毫米以下時，大電流通過時容易閃火，導(dǎo)致產(chǎn)品失效，嚴(yán)重時可以引發(fā)火災(zāi)。因此從產(chǎn)品本征結(jié)構(gòu)出發(fā)，在工藝改進(jìn)方面還有很大的技術(shù)突破空間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，通過研發(fā)一種高能型SPD閥片陶瓷涂層材料均勻涂覆在干壓成型后的SPD閥片生坯體側(cè)面四周，與陶瓷生胚體實現(xiàn)共燒，并且在SPD閥片瓷片兩端面表面制作無自由邊的銀電極，實現(xiàn)大的通流能力的同時，保證產(chǎn)品不閃火。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：一種高能型SPD閥片陶瓷涂層材料，它是由下述質(zhì)量百分比的原料組成：ZnO：Co₃O₄：Sb₂O₃： MnCO₃：Bi₂O₃：Ni₂O₃：ZrO₂：SiO₂：Y₂O₃：Al(NO₃)₃ ?9H₂O：H₃BO₃等于82%~87%：0.3%~0.8%：5%~10%：0.4%~0.85%：2%~5%：0.43%~1%：0.05%~0.3%：0.05%~0.3%：0.05%~0.3%：0.1%~0.5%：0.02%~0.05%，各組分含量之和為100%；

所述高能型SPD閥片陶瓷涂層材料的制備方法：

（1） 首先將純度≥99%的分析純原料ZnO、Co₃O₄、Sb₂O₃、MnCO₃、Bi₂O₃、Ni₂O₃、ZrO₂、SiO₂、Y₂O₃、Al(NO₃)₃ ?9H₂O、H₃BO₃按質(zhì)量百分比ZnO：Co₃O₄：Sb₂O₃： MnCO₃：Bi₂O₃：Ni₂O₃：ZrO₂：SiO₂：Y₂O₃：Al(NO₃)₃ ?9H₂O：H₃BO₃等于82%~87%：0.3%~0.8%：5%~10%：0.4%~0.85%：2%~5%：0.43%~1%：0.05%~0.3%：0.05%~0.3%：0.05%~0.3%：0.1%~0.5%：0.02%~0.05%準(zhǔn)確稱量，加入鋯球、去離子水和分散劑，濕式球磨混合4～8小時, 轉(zhuǎn)速100~150轉(zhuǎn)/分鐘，然后在120^oC~160^oC烘箱內(nèi)快速干燥，直至完全烘干；其中，鋯球、去離子水、分散劑、原料重量比為3～4 ∶1～2 ∶0.01～0.03 ∶ 1；所述分散劑指的是銨鹽類陽離子表面活性劑；

（2） 將步驟（1）中烘干的粉料碾碎，置入氧化鋁匣缽中，然后在750^oC~850 ^oC溫度下煅燒2小時，將煅燒后的粉料全部置入球磨罐中，加入鋯球、去離子水，濕式球磨粉碎4～8小時，然后將球磨后的漿料過350目篩后，在120^oC~160^oC烘箱內(nèi)快速干燥，直至完全烘干，然后將烘干的粉料碾碎，即可得到一種高能型SPD閥片陶瓷涂層粉料。

（3） 將步驟2中高能型SPD閥片陶瓷涂層粉料置入燒杯中，加入質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液、分散劑、去離子水，用攪拌槳300~700轉(zhuǎn)/分鐘不停攪拌4~8個小時，直至液體漿料混合均勻，即得到一種高能型SPD閥片陶瓷涂層材料；其中，5%的聚乙烯醇溶液、去離子水、分散劑、陶瓷涂層粉料重量比為0.3～0.5 ∶0.02～0.1 ∶0.01～0.1 ∶ 1；所述分散劑指的是銨鹽類陽離子表面活性劑。

所述高能型SPD閥片陶瓷涂層材料的涂層方法是：

（1） 將干壓成型后的SPD閥片生坯體側(cè)面四周均勻涂覆一層厚度為200微米~1000微米的上述的陶瓷涂層材料，然后與SPD閥片生坯體一同在550^oC~650 ^oC條件下排膠，升溫速率1^oC ~2^oC/分鐘，保溫3~8小時；

（2） 將步驟（1）中排膠好的生坯體放入電阻爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度1050 ^oC~1250 ^oC，保溫4~6小時，即可得到一種高能型SPD閥片瓷片；

（3）在步驟（2）中的高能型SPD閥片瓷片兩端面表面絲網(wǎng)印刷無自由邊的銀電極漿料C1、C2，然后在140 ^oC~180 ^oC烘箱內(nèi)烘干、在550 ^oC~650 ^oC條件下燒銀10分鐘~30分鐘，得到一種高能型SPD閥片芯片；

（4） 在步驟3中高能型SPD閥片芯片上印刷錫膏、烘干、合上電極片，回流焊接、三氯乙烯超聲波清洗、再次烘干、環(huán)氧樹脂包封、固化，即可得到一種高能型SPD閥片。

采取上述措施的本發(fā)明具有以下特點：

1. 本發(fā)明通過材料配方的設(shè)計和優(yōu)化，以及通過煅燒高能型SPD閥片陶瓷涂層粉料，實現(xiàn)粉料的預(yù)合成，增加陶瓷涂層粉料的有效活性以及涂覆材料分布的均一性；

2. 本發(fā)明通過研制出一種高殘壓、高電阻陶瓷涂層材料均勻涂覆在干壓成型后的SPD閥片生坯體側(cè)面四周，并能夠與陶瓷生胚體實現(xiàn)共燒，并且在SPD閥片瓷片兩端面表面制作無自由邊的銀電極，實現(xiàn)大的通流能力的同時，保證產(chǎn)品不閃火。

3. 本發(fā)明制備工藝簡單，可以實現(xiàn)大批量工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種高能型SPD閥片芯片主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種高能型SPD閥片芯片左視結(jié)構(gòu)示意圖。

上述附圖中的元件序號是：SPD閥片生坯體A，陶瓷涂層材料B，銀電極漿料C1、C2。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。需要指出的是，按照本發(fā)明的技術(shù)方案，下述實施例還可以舉出許多，根據(jù)申請人大量的實驗結(jié)果證明，在本發(fā)明的權(quán)利要求書所提出的范圍，均可以達(dá)到本發(fā)明的目的。

實施例1

如圖1、圖2所示，一種高能型SPD閥片陶瓷涂層材料及涂層方法的具體步驟是：

1. 首先準(zhǔn)確稱取純度≥99%的分析純原料1704克ZnO、13.2克Co₃O₄、157.2克Sb₂O₃、11.4克MnCO₃、87.2克Bi₂O₃、14.6克Ni₂O₃、2.8克ZrO₂、3.4克SiO₂、4克Y₂O₃、2克Al(NO₃)₃ ?9H₂O、0.2克H₃BO₃置入球磨罐中，加入8千克鋯球、3千克去離子水和40克銨鹽類陽離子表面活性劑作為分散劑，濕式球磨混合8小時, 轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分鐘，然后在160^oC烘箱內(nèi)快速干燥，直至完全烘干；

2. 將步驟1中烘干的粉料碾碎，置入氧化鋁匣缽中，然后在750^oC溫度下煅燒2小時，將煅燒后的粉料全部置入球磨罐中，加入鋯球、去離子水，濕式球磨粉碎4小時，然后將球磨后的漿料過350目篩后，在160^oC烘箱內(nèi)快速干燥，直至完全烘干，然后將烘干的粉料碾碎，即可得到一種高能型SPD閥片陶瓷涂層粉料，備用；

3. 將步驟2中高能型SPD閥片陶瓷涂層粉料置入燒杯中，加入800克質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液、40克銨鹽類陽離子表面活性劑作為分散劑、100克去離子水，用攪拌槳500轉(zhuǎn)/分鐘不停攪拌6個小時，直至液體漿料混合均勻，即可得到一種高能型SPD閥片陶瓷涂層材料B，備用；

4. 將干壓成型后的34S431型號SPD閥片生坯體A側(cè)面四周均勻涂覆一層厚度為200微米~1000微米的步驟3中的陶瓷涂層材料B，然后與SPD閥片生坯體一同在550^oC條件下排膠，升溫速率1 ^oC/分鐘，保溫4小時；

5. 將步驟4中排膠好的生坯體放入電阻爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度1090 ^oC，保溫4小時，即可得到一種高能型SPD閥片瓷片；

6. 在步驟5中的高能型SPD閥片瓷片兩端面表面絲網(wǎng)印刷無自由邊的銀電極漿料C1、C2，然后在180 ^oC烘箱內(nèi)烘干、在590 ^oC條件下燒銀30分鐘，得到一種高能型SPD閥片芯片；

7. 在步驟6中高能型SPD閥片芯片上印刷錫膏、烘干、合上電極片，回流焊接、三氯乙烯超聲波清洗、再次烘干、環(huán)氧樹脂包封、固化，即可得到一種高能型SPD閥片。

實施例2

如圖1、圖2所示，一種高能型SPD閥片陶瓷涂層材料及涂層方法的具體步驟是：

1. 首先準(zhǔn)確稱取純度≥99%的分析純原料1643.6克ZnO、10.8克Co₃O₄、106.4克Sb₂O₃、150.6克MnCO₃、67.2克Bi₂O₃、8.6克Ni₂O₃、5克ZrO₂、1克SiO₂、4.6克Y₂O₃、2克Al(NO₃)₃ ?9H₂O、0.2克H₃BO₃置入球磨罐中，加入7千克鋯球、3.6千克去離子水和40克銨鹽類陽離子表面活性劑作為分散劑，濕式球磨混合4小時, 轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分鐘，然后在140^oC烘箱內(nèi)快速干燥，直至完全烘干；

2. 將步驟1中烘干的粉料碾碎，置入氧化鋁匣缽中，然后在800^oC溫度下煅燒2小時，將煅燒后的粉料全部置入球磨罐中，加入鋯球、去離子水，濕式球磨粉碎6小時，然后將球磨后的漿料過350目篩后，在120^oC烘箱內(nèi)快速干燥，直至完全烘干，然后將烘干的粉料碾碎，即可得到一種高能型SPD閥片陶瓷涂層粉料，備用；

3. 將步驟2中高能型SPD閥片陶瓷涂層粉料置入燒杯中，加入900克質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液、60克銨鹽類陽離子表面活性劑作為分散劑、75克去離子水，用攪拌槳600轉(zhuǎn)/分鐘不停攪拌8個小時，直至液體漿料混合均勻，即可得到一種高能型SPD閥片陶瓷涂層材料B，備用；

4. 將干壓成型后的34S431型號SPD閥片生坯體A側(cè)面四周均勻涂覆一層厚度為200微米~1000微米的步驟3中的陶瓷涂層材料B，然后與SPD閥片生坯體一同在550^oC條件下排膠，升溫速率1.5 ^oC/分鐘，保溫6小時；

5. 將步驟4中排膠好的生坯體放入電阻爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度1090 ^oC，保溫4小時，即可得到一種高能型SPD閥片瓷片；

6. 在步驟5中的高能型SPD閥片瓷片兩端面表面絲網(wǎng)印刷無自由邊的銀電極漿料C1、C2，然后在140 ^oC烘箱內(nèi)烘干、在600 ^oC條件下燒銀25分鐘，得到一種高能型SPD閥片芯片；

7. 在步驟6中高能型SPD閥片芯片上印刷錫膏、烘干、合上電極片，回流焊接、三氯乙烯超聲波清洗、再次烘干、環(huán)氧樹脂包封、固化，即可得到一種高能型SPD閥片。

實施例3

如圖1、圖2所示，一種高能型SPD閥片陶瓷涂層材料及涂層方法的具體步驟是：

1. 首先準(zhǔn)確稱取純度≥99%的分析純原料1679.2克ZnO、15.2克Co₃O₄、170克Sb₂O₃、11.4克MnCO₃、87.2克Bi₂O₃、14.6克Ni₂O₃、4.8克ZrO₂、3.4克SiO₂、5.2克Y₂O₃、8克Al(NO₃)₃ ?9H₂O、1克H₃BO₃置入球磨罐中，加入8千克鋯球、3千克去離子水和40克銨鹽類陽離子表面活性劑作為分散劑，濕式球磨混合6小時, 轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分鐘，然后在160^oC烘箱內(nèi)快速干燥，直至完全烘干；

2. 將步驟1中烘干的粉料碾碎，置入氧化鋁匣缽中，然后在750^oC溫度下煅燒2小時，將煅燒后的粉料全部置入球磨罐中，加入鋯球、去離子水，濕式球磨粉碎4小時，然后將球磨后的漿料過350目篩后，在160^oC烘箱內(nèi)快速干燥，直至完全烘干，然后將烘干的粉料碾碎，即可得到一種高能型SPD閥片陶瓷涂層粉料，備用；

3. 將步驟2中高能型SPD閥片陶瓷涂層粉料置入燒杯中，加入800克質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液、40克銨鹽類陽離子表面活性劑作為分散劑、100克去離子水，用攪拌槳500轉(zhuǎn)/分鐘不停攪拌6個小時，直至液體漿料混合均勻，即可得到一種高能型SPD閥片陶瓷涂層材料B，備用；

4. 將干壓成型后的34S431型號SPD閥片生坯體A側(cè)面四周均勻涂覆一層厚度為200微米~1000微米的步驟3中的陶瓷涂層材料B，然后與SPD閥片生坯體一同在550^oC條件下排膠，升溫速率1 ^oC/分鐘，保溫4小時；

5. 將步驟4中排膠好的生坯體放入電阻爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度1090 ^oC，保溫4小時，即可得到一種高能型SPD閥片瓷片；

6. 在步驟5中的高能型SPD閥片瓷片兩端面表面絲網(wǎng)印刷無自由邊的銀電極漿料C1、C2，然后在180 ^oC烘箱內(nèi)烘干、在610 ^oC條件下燒銀20分鐘，得到一種高能型SPD閥片芯片；

7. 在步驟6中高能型SPD閥片芯片上印刷錫膏、烘干、合上電極片，回流焊接、三氯乙烯超聲波清洗、再次烘干、環(huán)氧樹脂包封、固化，即可得到一種高能型SPD閥片。

為了檢測本發(fā)明的性能，對本發(fā)明進(jìn)行了性能測試，測試結(jié)果如下表所示：