专利名称：Mfc系高介质压敏电阻/电容复合元件的生产方法
技术领域：
本发明是一种制造电子元件的方法，特别涉及MFC系高介质压敏电阻/电容复合元件(以下简称MFC)的生产方法。
近年来，在通讯机等电子设备领域中，小型化与集成化的进展非常显著，因此对元件的超小型化和适于表面安装技术(SMT)的元件片状化的要求极为强烈，作为浪涌吸收和稳压作用及旁路降噪，防止电源污染的要求越来越高。国内普遍采用的ZnO压敏电阻其低电压特性不稳定，难以满足微电子电路中对保护元件的性能要求。MFC多功能电子元件具有非线性系数大，耐浪涌能力强，在U＜U1MA时，由于其电容量比较大，可以吸收宽频率噪声。在国外仅有日本的太阳诱电公司和村田公司可以成批生产MFC元件。主要生产工艺为烧结炉采用适合连续大规模生产的隧道窑。前道工序以坯料即原料粉末的加工制备、喷雾造粒、压模成型；后道工序从电极印刷、焊接、包封、测试均系自动化生产线。在国内MFC的制造还是一项空白，日本的MFC制造技术是保密的，生产的关键设备不会轻易出卖，另外主要原料是从美国进口的，工艺复杂、设备昂贵，生产成本高。
基于这些情况，本发明提供一种利用国产原料、工艺相对简单、设备成本较低的生产方法。
生产MFC的主要原料是钛酸锶(SrTiO3)，属多晶半导体陶瓷，在半导体陶瓷中，除主晶相外还有晶粒与晶粒之间所形成的晶界，这一部分常常是具有一种或几种不同的化学成份，在制造过程中，通过加入掺杂物可以控制材料的微观结构，达到所要求的电性能。在钛酸锶(SrTiO3)为基的铁电相陶瓷中，它先被烧结成为一个致密体，然后用三氧化二铋和三氧化三铋及氧化铅(PbO)埋起再进行热处理，铋和铅沿晶界迅速扩散并成为一个第二相的氧化物，因此可以产生一个载流子阻挡层，人为控制阻挡层宽窄，可产生不同的压敏电压值。
生产工艺如下(1)配料以SrTiO3为主材料，La2O3为主施杂质，加入Ni2O5、Mn2O3、SiC、BaTiO3、TiO2、ZnO、In、Ga、Ba等；(2)球磨；(3)造粒；(4)打片；(5)排胶将压成的MFC片送入链式炉中进行排胶；(6)烧结烧结工艺是本工艺的一个关键，从基础温度30℃～550℃要求升温的速度慢一些，便于排胶。之后升温的速度可以加快，原则上升温速度最快每分钟不超过5℃。为使SrTiO3形成半导体化，在不同成片电压条件约束下其造成氧空位的温度是不一样的，一般可在1100～1400℃度范围内设定，同时炉内的气氛也是根据产品的电压值、电容值不同其通人量可在3～50升/分速度通入氢气体及1～25升/分速度通入氮气体，其通气的压力一般在0.01MPa～0.05Mpa之间，而产品的保温温度一般在1380℃～1480℃之间。保温时间最短约3小时，最长可达8小时。如果出炉后成片的电压值不够，曲线不够陡峭，可用压缩空气加入1～5％的硝酸锰水溶液进行二次氧化。氧化温度在700℃～1150℃之间，氧化时间一般约10分钟～1小时，可在原电压基础上提高成片电压3V～300V之间。(7)清洗用超声波清洗机；(8)打弯；(9)检测；(10)中试；(11)电极印刷；(12)焊接；(13)分选；(14)链式烧成；(15)包封；(16)打印标志；(17)包装；(18)水处理。其中(2)、(3)、(4)、(5)、(7)、(8)、(9)～(18)等工艺环节与ZnO压敏电阻及瓷片电容器的制作工艺基本相同。
本发明与日本的MFC制造方法相比，可采用国产原料，价格低廉，设备可全部国产化，工艺简单，生产成本低，产品性能达到日本产品的标准，成品率为88％。
实施例1制备MFC 10D271K元件(以12KG生产10D271K元件为基本单位)(1)配料原料配方为SrTiO3复配基料1#、2#、3#；
主要掺杂物Ni2O5、ZrO、Ta及镧系一些元素。
(2)球磨；(3)造粒；(4)打片；(5)排胶；(6)烧结工艺流程(井式炉φ150×500有效温区)
500℃后可出炉，烧成的颜色发黑即可。
(7)清洗；(8)打弯；(9)检测毛片基测的步骤是从炉内取出的毛片冷却(自然冷却)24小时后，可用铟、镓(1∶1)配成流态电极涂覆在毛片上，用全自动压敏电阻测试仪检测，一般应在230V～300V之间，对电压低的基片可采用二次氧化办法提高电压。
(10)中试；(11)电极印刷；(12)焊接；(13)分选；(14)链式烧成；(15)包封；(16)打印标志；(17)包装；(18)水处理。
权利要求
1.一种制造MFC系高介质压敏电阻/电容复合元件的生产方法，由配料、球磨、造粒、打片、排胶、烧结、清洗、打弯、检测、中试、电极印刷、焊接、分选、链式烧成、包封、打印标志、包装、水处理等步骤组成，其特征在于该生产方法的配料和烧结的工艺过程如下(a)配料以SrTiO3为主材料，La2O3为主施杂质，加入Ni2O5、Mn2O3、SiC、BaTiO3、TiO2、ZnO、In、Ga、Ba等；(b)烧结从基础温度30℃～550℃要求升温的速度在1.5～1.8℃/分，之后升温的速度可以加快，原则上升温速度最快每分钟不超过5℃，为使SrTiO3形成半导体化，在不同成片电压条件约束下其造成氧空位的温度是不一样的，一般可在1100～1400℃度范围内设定，同时炉内的气氛也是根据产品的电压值、电容值不同其通入量可在3～50升/分速度通入氢气体及1～25升/分速度通入氮气体，其通气的压力一般在0.01MPa～0.05Mpa之间，而产品的保温温度一般在1380℃～1480℃之间，保温时间最短约3小时，最长可达8小时，如果出炉后成片的电压值不够，曲线不够陡峭，可用压缩空气加入1～5％的硝酸锰水溶液进行二次氧化，氧化温度在700℃～1150℃之间，氧化时间一般约10分钟～1小时，可在原电压基础上提高成片电压3V～300V之间。
全文摘要
本发明公开了一种制造MFC系高介质压敏电阻/电容复合元件的生产方法,由配料、球磨、造粒、打片、排胶、烧结、清洗、打弯、检测、中试、电极印刷、焊结、分选、链式烧成、包封、打印标志、包装、水处理等工艺组成。该制造方法可采用国产原料,国产设备、工艺相对简单、生产成本低、成品率达88%。产品性能符合国际标准可替代进口元件。
文档编号H01C7/105GK1297233SQ99122540
公开日2001年5月30日 申请日期1999年11月18日 优先权日1999年11月18日
发明者原培新, 杨怀光 申请人:原培新, 杨怀光