CN101425351B - 提高热敏电阻器合格率的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高热敏电阻器合格率的工艺方法，属于电子元件制作工艺技术领域。该方法的工艺步骤为：涂覆电极、干燥处理、第一次烧结、第二次烧结以及抛光处理。第一次烧结时的阶梯升温使得银离子可以在逐步软化的过程中较为充分的渗透到陶瓷片表面的微小坑洼内，而第二次烧结，则完成了机械渗透银离子的流涎渗透，最终使得银分子充分渗透到陶瓷片表面，与陶瓷体形成附着牢固的结合层，抛光处理则不仅可以去除氧化成分，而且可以借助机械作用，促使银离子的渗透，结果热敏电阻不仅具有良好的导电性能、欧姆接触性能，而且电阻值的一致性提高，从而显著提高了合格率。

Description

提高热敏电阻器合格率的工艺方法 

技术领域

本发明涉及一种电子元件电极的制作方法，尤其是一种提高热敏电阻器合格率的工艺方法，属于电子元件制作工艺技术领域。 

背景技术

在NTC热敏电阻器中，电极起着极为重要的作用。对电极的要求是具有良好的导电性能、欧姆接触性能、附着牢固、耐高温、耐腐蚀、耐氧化等。目前，随着对可持续发展要求的不断提高，欧盟等发达国家或地区对电子元件产品中所含有害物质的含量确立了明确的限定法规。顺应此要求，以往在NTC热敏电阻器芯片电极制备过程中广泛使用的有铅银浆，已被无铅银浆所替代。但随之带来的问题是，NTC热敏电阻器芯片的合格率的大幅降低，甚至有些配方体系的合格率下降到完全不能批量生产的程度。有人采用无铅银钯浆电极来解决这一问题，但银钯浆的成本要比普通的无铅银浆高得多。 

检索发现，申请号为200410048540.3、名称为《可变电阻器及其制造方法》的中国专利申请提供一种可以合格率高的可变电阻器制造方法。然而该技术的出发点在于从结构上进行改进，从而减少崩刃和裂缝，因此并不能解决由于使用无铅银浆带来的合格率下降问题。据申请人了解，传统工艺方法制造采用无铅银浆的热敏电阻精度为1％合格率只有30％左右。如何提高高精度产品的合格率已成为该行业的难题之一。 

发明内容

本发明的目的在于：针对使用无铅银浆导致的问题，在不改变原有工艺设备的情况下，通过工艺改进，提出一种可以显著提高热敏电阻器合格率的工艺方法。

为了解决以上技术问题，申请人在对合格率下降的原因进行研究分析后认识到：陶瓷芯片和金属电极是两类性质不同的材料，相互结合时在界面上存在着化学及物理性能的差异，金属电极与陶瓷表面结合的附着力是影响热敏电阻合格率的关键因素。使用有铅银浆作为电阻电极时，银浆中含有的氧化铅成分可以在较低温度下软化，具有很好的流涎性与渗透性，有助于银分子渗透到作为热敏电阻基材的陶瓷片表面的微小坑洼中，在高温烧结的作用下可以与陶瓷体形成较好的结合层。而使用无铅银浆作为电阻电极时，由于铅成分被禁用，银浆的软化温度提高很多，因此在相同的温度下流涎性与渗透性下降，银分子就不易渗透到陶瓷表面的微小坑洼中，结果导致在高温烧结过程中银分子与陶瓷体的附着力下降，从而使电阻的阻值离散，合格率下降。在采取切割工艺把NTC热敏电阻芯片加工成极小尺寸时，这种影响更为明显。 

经过反复摸索，申请人提出的提高热敏电阻器合格率的工艺方法采用以下步骤： 

第一步、涂覆电极 

将无铅银浆均匀涂覆在作为基材的陶瓷片表面； 

第二步、干燥处理 

使涂好银浆的陶瓷片干燥； 

第三步、第一次烧结 

将干燥后的电阻芯片由室温加热到300±10℃，第一次保温后，加热到500±10℃，第二次保温后，加热到700±10℃，第三次保温后，加热到850±10℃，第四次保温后，冷却至室温； 

第四步、第二次烧结 

将第一次烧结后的电阻芯片由室温加热到850±5℃，第五次保温后，冷却至室温。 

本发明进一步的完善是：所述第一次烧结和第二次烧结之后至少进行一次抛光处理：取出冷却后的电阻芯片，对烧结形成的表面银电极进行抛光。 

以上工艺步骤中第一次烧结时的阶梯升温使得银离子可以在逐步软化的过程中较为充分的渗透到陶瓷片表面的微小坑洼内，而第二次烧结，则完成了机械渗透银离子的流涎渗透，最终使得银分子充分渗透到陶瓷片表面，与陶瓷体形成附着牢固的结合层，抛光处理则不仅可以去除氧化成分，而且可以借助机械作用，促使银离子的渗透，结果热敏电阻不仅具有良好的导电性能、欧姆接触性能，而且电阻值的一致性提高，从而显著提高了合格率。 

进一步反复实验表明，以上第一次烧结过程中，加热到300±10℃的升温速率控制在10±2℃/min，第一次保温2±0.5分钟；加热到500±10℃的升温速率控制在7±1.5℃/min，第二次保温5±1分钟；加热到700±10℃的升温速率5±1℃/min，第三次保温10±2分钟；加热到850±10℃的升温速率控制在4±1℃/min，第四次保温50±5分钟，冷却至室温的降温速率控制在降温速率13±2℃/min，效果更佳；第二次烧结过程中，加热到850±5℃的升温速率控制在15±2.5℃/min，第五次保温时间为180±10分钟为宜。 

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。 

图1为本发明一个实施例的第一次烧结温度曲线图。 

图2为本发明一个实施例的第二次烧结温度曲线图。 

具体实施方式

实施例一 

本实施例提高热敏电阻器合格率的工艺方法具体步骤如下： 

第一步、涂覆电极 

将无铅银浆(上海大洲电子材料有限公司型号：DSPF7180TI)均匀涂覆在作为基材的陶瓷片表面； 

第二步、烘干处理 

将涂好银浆的陶瓷片在130℃环境烘干10分钟； 

第三步、第一次烧结(参见图1) 

将烘干后的电阻芯片由室温以10℃/min的升温速率加热到300℃，第一次保温2分钟后，以7℃/min的升温速率加热到500℃，第二次保温5分钟后，以5℃/min的升温速率加热到700℃，第三次保温10分钟后，以4℃/min的升温速率加热到850℃，第四次保温50分钟后，以13℃/min的降温速率冷却至室温； 

第四步、第二次烧结(参见图2) 

将第一次烧结后的电阻芯片由室温以15℃/min的升温速率加热850℃，第五次保温180分钟后，冷却至室温；第五步、抛光处理 

取出冷却后的电阻芯片，对烧结形成的表面银电极进行抛光处理。 

实验表明，本实施例的二次烧结工艺方法妥善解决了以下问题： 

(1)银电极层的附着强度不好、易脱落，器件的废品率高； 

(2)电学特性下降，如电导率、电接触特性(欧姆性)； 

(3)温度老化特性下降，电极老化特性及对元件特性的影响。而采用对烧结好的银电极进行表面去氧化抛光处理工艺改善了：(1)芯片电极接触的显微结构；(2)芯片的表面粗糙度、材料的粒度以及形貌；(3)电极结构、电导率、导电类型、颗粒、形貌。 

总之，采用以上工艺方法解决了NTC热敏电阻器芯片合格率低的难题，使±1％精度的NTC热敏电阻器产品的合格率从20-40％提高到 60％以上，从而大大提高了工效，降低了制造成本，与现有技术相比，具有显著的实质性特点和突出的进步。 

实施例二 

本实施例与实施例一基本步骤相同，不同之处是在第一次烧结后也进行一次抛光处理。 

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种提高热敏电阻器合格率的工艺方法，包括以下步骤：

第一步、涂覆电极

将无铅银浆均匀涂覆在作为基材的陶瓷片表面；

第二步、干燥处理

使涂好银浆的陶瓷片干燥；

第三步、第一次烧结

将干燥后的电阻芯片由室温加热到300±10℃，第一次保温后，加热到500±10℃，第二次保温后，加热到700±10℃，第三次保温后，加热到850±10℃，第四次保温后，冷却至室温；

第四步、第二次烧结

将第一次烧结后的电阻芯片由室温加热到850±5℃，第五次保温后，冷却至室温。

2.根据权利要求1所述提高热敏电阻器合格率的工艺方法，其特征在于：所述第一次烧结和第二次烧结之后至少进行一次抛光处理，即取出冷却后的电阻芯片，对烧结形成的表面银电极进行抛光。

3.根据权利要求2所述提高热敏电阻器合格率的工艺方法，其特征在于：所述第一次烧结过程中，加热到300±10℃的升温速率控制在10±2℃/min，第一次保温2±0.5分钟；加热到500±10℃的升温速率控制在7±1.5℃/min，第二次保温5±1分钟；加热到700±10℃的升温速率为5±1℃/min，第三保次温10±2分钟；加热到850±10℃的升温速率控制在4±1℃/min，第四次保温50±5分钟。

4.根据权利要求3所述提高热敏电阻器合格率的工艺方法，其特征在于：所述第一次烧结后冷却至室温的降温速率控制在13±2℃/min。

5.根据权利要求4所述提高热敏电阻器合格率的工艺方法，其特征在于：所述第二次烧结过程中，加热到850±5℃的升温速率控制在15±2.5℃/min，第五次保温时间为180±10分钟。

6.根据权利要求5所述提高热敏电阻器合格率的工艺方法，其特征在于：所述第二步采用烘干处理，将涂好银浆的陶瓷片在130℃环境烘干10分钟。

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