專利名稱：Mfc系高介質(zhì)壓敏電阻/電容復(fù)合元件的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種制造電子元件的方法，特別涉及MFC系高介質(zhì)壓敏電阻/電容復(fù)合元件(以下簡稱MFC)的生產(chǎn)方法。
近年來，在通訊機(jī)等電子設(shè)備領(lǐng)域中，小型化與集成化的進(jìn)展非常顯著，因此對元件的超小型化和適于表面安裝技術(shù)(SMT)的元件片狀化的要求極為強(qiáng)烈，作為浪涌吸收和穩(wěn)壓作用及旁路降噪，防止電源污染的要求越來越高。國內(nèi)普遍采用的ZnO壓敏電阻其低電壓特性不穩(wěn)定，難以滿足微電子電路中對保護(hù)元件的性能要求。MFC多功能電子元件具有非線性系數(shù)大，耐浪涌能力強(qiáng)，在U＜U1MA時(shí)，由于其電容量比較大，可以吸收寬頻率噪聲。在國外僅有日本的太陽誘電公司和村田公司可以成批生產(chǎn)MFC元件。主要生產(chǎn)工藝為燒結(jié)爐采用適合連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)的隧道窯。前道工序以坯料即原料粉末的加工制備、噴霧造粒、壓模成型；后道工序從電極印刷、焊接、包封、測試均系自動(dòng)化生產(chǎn)線。在國內(nèi)MFC的制造還是一項(xiàng)空白，日本的MFC制造技術(shù)是保密的，生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備不會(huì)輕易出賣，另外主要原料是從美國進(jìn)口的，工藝復(fù)雜、設(shè)備昂貴，生產(chǎn)成本高。
基于這些情況，本發(fā)明提供一種利用國產(chǎn)原料、工藝相對簡單、設(shè)備成本較低的生產(chǎn)方法。
生產(chǎn)MFC的主要原料是鈦酸鍶(SrTiO3)，屬多晶半導(dǎo)體陶瓷，在半導(dǎo)體陶瓷中，除主晶相外還有晶粒與晶粒之間所形成的晶界，這一部分常常是具有一種或幾種不同的化學(xué)成份，在制造過程中，通過加入摻雜物可以控制材料的微觀結(jié)構(gòu)，達(dá)到所要求的電性能。在鈦酸鍶(SrTiO3)為基的鐵電相陶瓷中，它先被燒結(jié)成為一個(gè)致密體，然后用三氧化二鉍和三氧化三鉍及氧化鉛(PbO)埋起再進(jìn)行熱處理，鉍和鉛沿晶界迅速擴(kuò)散并成為一個(gè)第二相的氧化物，因此可以產(chǎn)生一個(gè)載流子阻擋層，人為控制阻擋層寬窄，可產(chǎn)生不同的壓敏電壓值。
生產(chǎn)工藝如下(1)配料以SrTiO3為主材料，La2O3為主施雜質(zhì)，加入Ni2O5、Mn2O3、SiC、BaTiO3、TiO2、ZnO、In、Ga、Ba等；(2)球磨；(3)造粒；(4)打片；(5)排膠將壓成的MFC片送入鏈?zhǔn)綘t中進(jìn)行排膠；(6)燒結(jié)燒結(jié)工藝是本工藝的一個(gè)關(guān)鍵，從基礎(chǔ)溫度30℃～550℃要求升溫的速度慢一些，便于排膠。之后升溫的速度可以加快，原則上升溫速度最快每分鐘不超過5℃。為使SrTiO3形成半導(dǎo)體化，在不同成片電壓條件約束下其造成氧空位的溫度是不一樣的，一般可在1100～1400℃度范圍內(nèi)設(shè)定，同時(shí)爐內(nèi)的氣氛也是根據(jù)產(chǎn)品的電壓值、電容值不同其通人量可在3～50升/分速度通入氫氣體及1～25升/分速度通入氮?dú)怏w，其通氣的壓力一般在0.01MPa～0.05Mpa之間，而產(chǎn)品的保溫溫度一般在1380℃～1480℃之間。保溫時(shí)間最短約3小時(shí)，最長可達(dá)8小時(shí)。如果出爐后成片的電壓值不夠，曲線不夠陡峭，可用壓縮空氣加入1～5％的硝酸錳水溶液進(jìn)行二次氧化。氧化溫度在700℃～1150℃之間，氧化時(shí)間一般約10分鐘～1小時(shí)，可在原電壓基礎(chǔ)上提高成片電壓3V～300V之間。(7)清洗用超聲波清洗機(jī)；(8)打彎；(9)檢測；(10)中試；(11)電極印刷；(12)焊接；(13)分選；(14)鏈?zhǔn)綗桑?15)包封；(16)打印標(biāo)志；(17)包裝；(18)水處理。其中(2)、(3)、(4)、(5)、(7)、(8)、(9)～(18)等工藝環(huán)節(jié)與ZnO壓敏電阻及瓷片電容器的制作工藝基本相同。
本發(fā)明與日本的MFC制造方法相比，可采用國產(chǎn)原料，價(jià)格低廉，設(shè)備可全部國產(chǎn)化，工藝簡單，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品性能達(dá)到日本產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，成品率為88％。
實(shí)施例1制備MFC 10D271K元件(以12KG生產(chǎn)10D271K元件為基本單位)(1)配料原料配方為SrTiO3復(fù)配基料1#、2#、3#；
主要摻雜物Ni2O5、ZrO、Ta及鑭系一些元素。
(2)球磨；(3)造粒；(4)打片；(5)排膠；(6)燒結(jié)工藝流程(井式爐φ150×500有效溫區(qū))
500℃后可出爐，燒成的顏色發(fā)黑即可。
(7)清洗；(8)打彎；(9)檢測毛片基測的步驟是從爐內(nèi)取出的毛片冷卻(自然冷卻)24小時(shí)后，可用銦、鎵(1∶1)配成流態(tài)電極涂覆在毛片上，用全自動(dòng)壓敏電阻測試儀檢測，一般應(yīng)在230V～300V之間，對電壓低的基片可采用二次氧化辦法提高電壓。
(10)中試；(11)電極印刷；(12)焊接；(13)分選；(14)鏈?zhǔn)綗桑?15)包封；(16)打印標(biāo)志；(17)包裝；(18)水處理。
權(quán)利要求
1.一種制造MFC系高介質(zhì)壓敏電阻/電容復(fù)合元件的生產(chǎn)方法，由配料、球磨、造粒、打片、排膠、燒結(jié)、清洗、打彎、檢測、中試、電極印刷、焊接、分選、鏈?zhǔn)綗伞?、打印?biāo)志、包裝、水處理等步驟組成，其特征在于該生產(chǎn)方法的配料和燒結(jié)的工藝過程如下(a)配料以SrTiO3為主材料，La2O3為主施雜質(zhì)，加入Ni2O5、Mn2O3、SiC、BaTiO3、TiO2、ZnO、In、Ga、Ba等；(b)燒結(jié)從基礎(chǔ)溫度30℃～550℃要求升溫的速度在1.5～1.8℃/分，之后升溫的速度可以加快，原則上升溫速度最快每分鐘不超過5℃，為使SrTiO3形成半導(dǎo)體化，在不同成片電壓條件約束下其造成氧空位的溫度是不一樣的，一般可在1100～1400℃度范圍內(nèi)設(shè)定，同時(shí)爐內(nèi)的氣氛也是根據(jù)產(chǎn)品的電壓值、電容值不同其通入量可在3～50升/分速度通入氫氣體及1～25升/分速度通入氮?dú)怏w，其通氣的壓力一般在0.01MPa～0.05Mpa之間，而產(chǎn)品的保溫溫度一般在1380℃～1480℃之間，保溫時(shí)間最短約3小時(shí)，最長可達(dá)8小時(shí)，如果出爐后成片的電壓值不夠，曲線不夠陡峭，可用壓縮空氣加入1～5％的硝酸錳水溶液進(jìn)行二次氧化，氧化溫度在700℃～1150℃之間，氧化時(shí)間一般約10分鐘～1小時(shí)，可在原電壓基礎(chǔ)上提高成片電壓3V～300V之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造MFC系高介質(zhì)壓敏電阻/電容復(fù)合元件的生產(chǎn)方法,由配料、球磨、造粒、打片、排膠、燒結(jié)、清洗、打彎、檢測、中試、電極印刷、焊結(jié)、分選、鏈?zhǔn)綗伞?、打印?biāo)志、包裝、水處理等工藝組成。該制造方法可采用國產(chǎn)原料,國產(chǎn)設(shè)備、工藝相對簡單、生產(chǎn)成本低、成品率達(dá)88%。產(chǎn)品性能符合國際標(biāo)準(zhǔn)可替代進(jìn)口元件。
文檔編號H01C7/105GK1297233SQ99122540
公開日2001年5月30日 申請日期1999年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月18日
發(fā)明者原培新, 楊懷光 申請人:原培新, 楊懷光