CN101183578A - 低阻值高b值的片式ntc热敏电阻及其制造方法 - Google Patents

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李金琢
张子川
杨彬
钱朝勇
沈十林
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Abstract

一种低阻值高B值的片式NTC热敏电阻，由芯片基材、基材表面釉料，以及在基材两端引出金属电极构成，通过印制线路板工艺制成表面贴装型结构，其中，所述芯片基材的原料为锰－钴二元系氧化物热敏材料，并掺入掺杂剂硅、钙、镁、锆、锌的化合物中的一种或其组合。制造方法包括将原料、水、球按质量比1∶2∶2～4装入球磨设备湿法球磨、烧结、磨片、划粒、封端，制成成品，其中，原料为先加入锰－钴二元系氧化物，再加入掺杂剂，然后再次加入锰－钴二元系氧化物。优点是：本发明的片式NTC热敏电阻元件型号0603 5k可以做到B值3950以上，型号0805 6.8k可以做到B值4250左右，实现热敏电阻元件低阻值、高B值的特性。

Description

低阻值高B值的片式NTC热敏电阻及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种片式NTC热敏电阻，尤其是一种具有低阻值高B值的片式NTC热敏电阻及其制造方法。
背景技术
片式NTC热敏电阻包括各种型号0402、0603、0805、1206，由于其尺寸的局限性，在制备的过程中通常都选用三元系或者四元系材料配方。
专利号ZL01124430.5公开了一种NTC热敏陶瓷，采用二元系热敏材料：锰-镍；三元系氧化物热敏材料：钴-锰-镍或锰-镍-铁或钴-锰-铜或锰-镍-镁或锰-镍-铝；四元系热敏材料：锰-镍-镁-铝或钴-锰-铜-铁或钴-锰-镍-铝。在制成生坯后加入氧化铝纤维保温体、氧化铝刚玉保温体等与生坯烧结，其中二元系热敏陶瓷的B值在3560±0.3％，三元系热敏陶瓷的B值在3250～3650±0.3％，四元系热敏陶瓷的B值在3450～3850±0.3％。
另以普通的0603 5k热敏电阻为例，其电阻率范围为165～200Ω·cm，在这一电阻率范围内，常规配方的B值都只能做到3380～3600左右，很难实现片式元件的低阻值、高B值化；
而工艺方面，NTC热敏电阻的成瓷温度比较高，达1100～1400℃，因此，业内通常采用叠层内电极结构，内电极材料多选用高熔点的贵金属Pt、Pd、Au等。但是在实际生产中，贵金属含量越高，材料在工艺生产前后电性能越稳定，但是相应的生产成本也随之大幅度提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种新配方的低阻值高B值的片式NTC热敏电阻，以锰-钴两元系氧化物热敏材料为主料，制得的热敏电阻具有低阻值、高B值的特性。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种低阻值高B值的片式NTC热敏电阻，由芯片基材、基材表面釉料，以及在基材两端引出金属电极构成，通过印制线路板工艺制成表面贴装型结构，其中，所述芯片基材原料为锰-钴二元系氧化物热敏材料，并掺入掺杂剂为硅、钙、镁、锆、锌的化合物中的一种或其组合。
所述的锰-钴二元系氧化物热敏材料中，锰和钴元素的摩尔比为，Mn∶Co＝0.4～0.9∶1。
具体可以是，Mn∶Co＝0.4，0.45，0.48，0.5，0.51，0.52，0.53，0.54，0.55，0.56，0.57，0.58，0.59，0.6，0.61，0.62，0.63，0.64，0.65，0.66，0.67，0.68，0.69，0.7，0.71，0.72，0.73，0.74，0.75，0.76，0.77，0.78，0.79，0.8，0.82，0.85，0.9∶1。
优选锰和钴元素的摩尔比为，Mn∶Co＝0.5～0.75∶1。
在上述方案的基础上，所述的掺杂剂为氧化锌，其掺杂量为原料总质量的0.3～10％，具体可以是：0.3，0.5，0.8，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0，10.0％。
在上述方案的基础上，所述的掺杂剂为二氧化硅，其掺杂量为原料总质量的1～10％，具体可以是1，2，3，4，5，6，7，8，9，10％。
在上述方案的基础上，所述的掺杂剂为氟化钙，其掺杂量为原料总质量的1～10％，具体可以是1，2，3，4，5，6，7，8，9，10％。
在上述方案的基础上，所述的掺杂剂为氧化铝，其掺杂量为总质量的0.5～7％，具体可以是0.5，0.8，1.0，1.5，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0％。
针对上述的低阻值高B值的片式NTC热敏电阻的制造方法，包括湿法球磨、烧结、磨片、划粒、封端，制成成品，其中，所述的湿法球磨包括将原料、水、球按质量比1∶2∶2～4装入球磨设备中球磨，其中，原料为锰-钴二元系氧化物热敏材料及掺杂剂。
在上述方案的基础上，原料的装料顺序为：先加入锰-钴二元系氧化物热敏材料，再加入掺杂剂，然后再次加入锰-钴二元系氧化物热敏材料。
在上述方案的基础上，所述的湿法球磨时间为：一次球磨6～12小时，二次球磨10～24小时。
在上述方案的基础上，所述的烧结，烧结温度为1100～1400℃。
本发明的有益效果是：
本发明的芯材采用了以锰-钴二元系氧化物热敏材料为主要原料，并掺入掺杂剂为硅、钙、镁、锆、锌的化合物中的一种或其组合，制得的片式NTC热敏电阻元件型号0603 5k可以做到B值3950以上，型号0805 6.8k可以做到B值4250左右，实现热敏电阻元件低阻值、高B值的特性。
具体实施方式
实施例1
一种低阻值高B值的片式NTC热敏电阻，由芯片基材、基材表面釉料，以及在基材两端引出金属电极构成，通过印制线路板工艺制成表面贴装型结构，其中，所述芯片基材的原料为锰-钴二元系氧化物热敏材料，锰和钴元素的摩尔比为Mn∶Co＝2.3∶3.7，即＝0.622∶1，并掺入掺杂量为原料总重量1％的掺杂剂氧化锌。
低阻值高B值的片式NTC热敏电阻的制造方法，包括下述步骤：第一步：将原料、水、球按质量比1∶2∶2～4装入球磨设备中，其
中，原料为锰-钴二元系氧化物热敏材料及掺杂剂，装料顺
序为：先加入锰-钴二元系氧化物热敏材料，再加入掺杂剂，
然后再次加入锰-钴二元系氧化物热敏材料；
第二步：进行湿法球磨，球磨时间为：-次球磨6～12小时，二次球磨10～24小时；
第三步：烧结，烧结温度为1200～1240℃；
第四步：磨片、划粒；
第五步：封端，制成成品，检测。
成品取10件进行芯片电性能测试，测试结果如表1所示。
表1
    序号 1  2  3  4  5  6  7  8   9  10
    电阻率(Φ·cm) 343 358 349 340 357 345 355 360 357 353
    B值(K) 4250  4252  4255  4260  4249  4249  4233  4257  4258  4255
实施例2
制造方法均与实施例1相同，只是配方不同，所述芯片基材的原料为锰-钴二元系氧化物热敏材料，锰和铬元素的摩尔比为2.3∶3.7，即＝1∶0.622；并掺入掺杂量为原料总重量2％的掺杂剂氟化钙。
成品取10件进行芯片电性能测试，测试结果如表2所示。
表2
    序号     1     2     3     4     5     6     7     8     9     10
    电阻率(Φ·cm) 277 297 288 267 278 285 286 283 279 283
    B值(K) 4320  4326  4325  4326  4339  4329  4323  4327  4328  4325
实施例3
制造方法均与实施例1相同，只是配方不同，所述芯片基材的原料为锰-钴二元系氧化物热敏材料，锰和钴元素的摩尔比为2.3∶3.7，即＝0.622∶1；并掺入掺杂量为原料总重量1％的掺杂剂氧化铝。
成品取10件进行芯片电性能测试，测试结果如表3所示。
表3
    序号 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10
  电阻率(Φ·cm) 436 427 428 429 438 427 426 423 429 438
  B值(K) 4351  4366  4363  4352  4359  4350  4363  4352  4354  4365
实施例4
制造方法均与实施例1相同，只是配方不同，所述芯片基材的原料为锰-钴二元系氧化物热敏材料，锰和钴元素的摩尔比为0.5∶1；并掺入掺杂量为原料总重量1％的掺杂剂二氧化硅。
实施例5
制造方法均与实施例1相同，只是配方不同，所述芯片基材的原料为锰-钴二元系氧化物材料，锰和钴元素的摩尔比为0.75∶1；并掺入掺杂量为原料总重量8％的掺杂剂氧化锌构成。
实施例6
制造方法均与实施例1相同，只是配方不同，所述芯片基材的原料为锰-钴二元系氧化物材料，锰和铬元素的摩尔比为0.8∶1；并掺入掺杂量为原料总重量1％的掺杂剂氟化钙构成。
实施例7
制造方法均与实施例1相同，只是配方不同，所述芯片基材的原料为锰-钴二元系氧化物材料，锰和钴元素的摩尔比为0.4∶1；并掺入掺杂量为原料总重量5％的掺杂剂氧化铝构成。
实施例8
制造方法均与实施例1相同，只是配方不同，所述芯片基材的原料为锰-钴二元系氧化物材料，锰和钴元素的摩尔比为0.9∶1；并掺入掺杂量为原料总重量5％的掺杂剂氧化锌构成。
实施例9
制造方法均与实施例1相同，只是配方不同，所述芯片基材的原料为锰-钴二元系氧化物材料，锰和钴元素的摩尔比为0.55∶1；并掺入掺杂量为原料总重量7.5％的掺杂剂二氧化硅构成。
实施例10
制造方法均与实施例1相同，只是配方不同，所述芯片基材的原料为锰-钴二元系氧化物材料，锰和钴元素的摩尔比为0.6∶1；并掺入掺杂量为原料总重量8.5％的掺杂剂氟化钙构成。

Claims (10)

1.一种低阻值高B值的片式NTC热敏电阻，由芯片基材、基材表面釉料，以及在基材两端引出金属电极构成，通过印制线路板工艺制成表面贴装型结构，其特征在于：所述芯片基材的原料为锰-钴二元系氧化物热敏材料，并掺入掺杂剂硅、钙、镁、锆、锌的化合物中的一种或其组合。
2.根据权利要求1所述的低阻值高B值的片式NTC热敏电阻，其特征在于：所述的锰-钴二元系氧化物热敏材料中，锰和钴元素的摩尔比为：Mn∶Co＝0.4～0.9∶1。
3.据权利要求1或2所述的低阻值高B值的片式NTC热敏电阻，其特征在于：所述的掺杂剂为氧化锌，其掺杂量为原料总质量的0.3～10％。
4.根据权利要求1或2所述的低阻值高B值的片式NTC热敏电阻，其特征在于：所述的掺杂剂为二氧化硅，其掺杂量为原料总质量的1～10％。
5.根据权利要求1或2所述的低阻值高B值的片式NTC热敏电阻，其特征在于：所述的掺杂剂为氟化钙，其掺杂量为原料总质量的1～10％。
6.根据权利要求1或2所述的低阻值高B值的片式NTC热敏电阻，其特征在于：所述的掺杂剂为氧化铝，其掺杂量为总质量的0.5～7％。
7.针对权利要求1所述的低阻值高B值的片式NTC热敏电阻的制造方法，包括湿法球磨、烧结、磨片、划粒、封端，制成成品，其特征在于：所述的湿法球磨包括将原料、水、球按质量比1∶2∶2～4装入球磨设备中球磨，其中，原料为锰-钴二元系氧化物热敏材料及掺杂剂。
8.根据权利要求7所述的低阻值高B值的片式NTC热敏电阻的制造方法，其特征在于：原料的装料顺序为：先加入锰-钴二元系氧化物热敏材料，再掺入掺杂剂，然后再次加入锰-钴二元系氧化物热敏材料。
9.根据权利要求7所述的低阻值高B值的片式NTC热敏电阻的制造方法，其特征在于：所述球磨时间为：一次球磨6～12小时，二次球磨10～24小时。
10.根据权利要求7所述的低阻值高B值的片式NTC热敏电阻的制造方法，其特征在于：所述的烧结，烧结温度为1100～1400℃。
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