氮气保护中低温压敏电阻器铜浆的研发
2024-04-16 15:03:50
来源：半导体器件应用网
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压敏电阻器是一类电阻值随电压变化而具有的非线性特性[1]的电子元器件，在临界电压以上，该类元件能在瞬间通过大电流而避免电压的快速升高，其主要用途电源供应器、通信设备、电力线智能通讯设备、防雷设备等。氧化锌压敏电阻器是使用最广泛的压敏电阻器。它以氧化锌为主材料，在原料中加入多种金属氧化物在空气气氛中经过高温烧结而成的陶瓷半导体元器件。决定压敏电阻器的可靠性因素：主要有压敏电阻器基体、电极材料及外层包封树脂，当压敏电阻器基体及外层包封树脂确定后，影响压敏电阻器的可靠性最关键的因素就是压敏电阻器的电极。
目前常用氧化锌压敏电阻器的电极材料是贵金属银电极[2]，而银电极浆料烧结温度在600～650℃之间，在此温度上压敏电阻器性能易劣化，工艺条件苛刻，且整个银电极成本约占压敏电阻器总成本的30%以上，因而开发低成本电极材料是压敏电阻器研发的一个十分重要的方向。铜作为仅次于银的导电材料，在诸多领域已经用于制备电子元器件的电极，如MLCC多层陶瓷电容器用端头电极和片式陶瓷电容器面电极、氧化铝陶瓷导体布线、环形钛酸锶压敏电阻电极等。在氧化锌压敏电阻领域也有不少企业开始制备铜电极，但是由于铜相比于银材质熔点更高，烧结温度普遍在600℃以上，且需要氮气气氛。在这种条件下，多数氧化锌压敏电阻直流三参数出现不良：漏电流增加、压敏电压下降、ɑ系数下降，严重的则失去压敏特性，严重阻碍了铜电极在该领域的应用。
笔者通过分析氮气气氛下不同烧结温度对氧化锌压敏电阻器直流三参数的影响，确定最佳烧铜温度区间。通过大量实验研究铜浆中的铜粉粒径、玻璃粉配方对铜浆烧结活性的影响，及铜浆在99.999%的氮气保护下工艺研究，获得氮气保护下稳定低温铜浆，可应用于性能优良的铜电极氧化锌压敏电阻器芯片。
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