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防雷芯片幾何形狀、尺寸大小與工藝熱過程的關系
點擊次數(shù)：997 發(fā)布時間：2012-12-15
揚州中恒---防雷產(chǎn)品專業(yè)制造企業(yè)
防雷芯片幾何形狀、尺寸大小與工藝熱過程的關系
SPD用MOV芯片的制造工藝也與通用型壓敏電阻有著區(qū)別。MOV芯片制造工藝有如下幾道關鍵工藝：按配方配料、混料→噴霧造粒→壓制成型→排膠、燒結(jié)→熱處理燒銀電極。芯片的性能優(yōu)劣與其生產(chǎn)制造工藝密不可分，目前在zui后一道燒銀工藝之前，各制造廠的工藝差別較小，各有所長。zui后一道工藝目前有兩種做法：一種是參考目前高壓避雷器閥片的退火工藝，采用慢速升降溫將燒銀與退火工藝合并成一道工藝完成以充分消除或降低芯片的內(nèi)應力，整個過程約25h左右完成，這樣出來的芯片通常泄漏電流較大，34×34mm芯片約為5～15μA；α系數(shù)較低，約18～35。另一種是直接采用小壓敏電阻的快速燒銀生產(chǎn)工藝，約數(shù)十分鐘完成，有的在此之前做退火熱處理，有的不做。這樣出來的34×34mm芯片通常泄漏電流≤2μA；α系數(shù)≥40。由于目前大部分SPD芯片的生產(chǎn)廠均以生產(chǎn)小壓敏電阻為主，該工藝被廣泛使用。
在前面的工藝得到保證的前提下，zui后一道熱處理燒銀過程將極大地影響芯片的性能，對大尺寸的方形芯片尤其如此。簡單分析如下：對于Φ20以下的小圓片而言，由于是圓形、且尺寸小，由熱過程引起的熱脹冷縮較均勻且幅度小，芯片的內(nèi)應力大部集中在圓心附近，故可以使用快速燒銀工藝。而對34×34mm芯片而言，由于各向不等徑且尺寸較大，熱過程引起的熱脹冷縮幅度大、且不均勻，快速升降溫將在芯片內(nèi)部引起很大的內(nèi)應力，加上在燒成過程中熱形變應力。由材料學可知，過大的內(nèi)應力將影響材料內(nèi)部的相變、抑制載流子運動從而提高晶粒、晶界的電阻。對MOV芯片來說，其外在表現(xiàn)是U1mA電壓升高、泄漏電流IL減小，α系數(shù)增大，似乎小電流性能得到了改善。但這只是一種非穩(wěn)態(tài)的假象，伴隨內(nèi)應力的釋放，電性能會較快劣化；并且由于內(nèi)阻的升高，會降低8/20μS通流能力，壽命曲線有明顯的性能陡變（U1mA值在承受一定次數(shù)的沖擊后出現(xiàn)急劇的下跌），小電流特性明顯變差（IL上升，α系數(shù)下降很快）；在進行2mS方波能量測試時較容易擊穿，在進行8/20極限沖擊時容易發(fā)生炸裂現(xiàn)象（電涌能量與內(nèi)應力同時對陶瓷結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞）。若在內(nèi)應力釋放過程中伴有工頻外電場的作用，其影響機理更為復雜，但結(jié)果是芯片性能加速劣化。故不可將通用型壓敏電阻片的快速燒銀工藝照搬到大方形MOV芯片的生產(chǎn)上。
在工藝實踐中發(fā)現(xiàn)，若將經(jīng)過充分退火熱處理的芯片（U1mA=600～620V、IL=8μA±、α=23±）回爐模擬600℃的快速燒銀，其性能將發(fā)生明顯改變：V1mA≥660V、IL≤2、α≥40，但是8/20μS極限通流能力和2mS方波能量耐受能力明顯下降，故*行熱處理再快速燒銀的工藝沒有實際意義。此方面應當借鑒高壓避雷器芯片的退火工藝及控制指標，從提高銀漿質(zhì)量入手，將燒銀與熱處理合并成一道工序，以消除或降低芯片內(nèi)應力。