CN101492290B - 一种大容量功率型热敏电阻及其制备方法 - Google Patents

一种大容量功率型热敏电阻及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101492290B
CN101492290B CN2009100136068A CN200910013606A CN101492290B CN 101492290 B CN101492290 B CN 101492290B CN 2009100136068 A CN2009100136068 A CN 2009100136068A CN 200910013606 A CN200910013606 A CN 200910013606A CN 101492290 B CN101492290 B CN 101492290B
Authority
CN
China
Prior art keywords
type thermal
power type
capacity power
thermal resistance
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2009100136068A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101492290A (zh
Inventor
朱金鸿
刘倩
陶明德
赵治海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANDONG ZHONGXIA ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
SHANDONG ZHONGXIA ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANDONG ZHONGXIA ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SHANDONG ZHONGXIA ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN2009100136068A priority Critical patent/CN101492290B/zh
Publication of CN101492290A publication Critical patent/CN101492290A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101492290B publication Critical patent/CN101492290B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

一种大容量功率型热敏电阻,采用Mn-Zn-Cu低成本原料配方,并加入CaO、Al2O3和Nb2O5作为掺杂剂,Mn-Zn-Cu的原子比为(2.5-3.5)∶(1.5-0.5)∶(2.0-2.5),掺杂剂的量,CaO为(2.0-3.0)%,Al2O3为(0.2-0.5)%,Nb2O5为(0.1-0.3)%。元件为——环形结构,外直径D与内直径d之比,d/D≥0.3。材料制备和元件制作采用陶瓷工艺。这种环形功率型热敏电阻较常规的圆片式元件的电流容量提高20%。元件温升降低20-30℃,节省原材料10%以上,元件制造成本降低20%以上,且工艺简单,适合规模生产。

Description

一种大容量功率型热敏电阻及其制备方法
(一)技术领域
本发明涉及负温度系数热敏电阻及其制备技术,尤其涉及一种大容量功率型热敏电阻及其制备方法。
(二)背景技术
功率型负温度系数热敏电阻是电路、电气设备、电力系统的保护元件,用以吸收电路中的浪涌电流,保护电路元器件免遭浪涌电流冲击而损坏。提高功率型热敏电阻的额定电流容量,减小元件的体积和降低元件的制造成本是目前功率型热敏电阻设计和制造的重要课题。
功率型热敏电阻的电流承载能力决定于热敏电阻的体温。热敏电阻的温升取决于热敏电阻的热能量大小和散热情况。通常的方法是以增大热敏电阻的体积来减小温升,进而提高电流容量。所以热敏芯片越大,通过的电流越大,如额定电流为10A的芯片直径30mm。芯片体积增大,用料增加,元件的制造成本亦增加。降低热敏电阻体的温升的有效途径是提高材料配方中的Ni或Co的比例,提高材料的B值,减小残留电阻,但增大Ni和Co的比例会大大提高了材料成本。迄今为止,还没有更有效方法来提高圆片式功率型热敏电阻的额定电流和降低元件的成本。
(三)发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足,提供了一种额定电流容量高、体积小、制造成本低的大容量功率型热敏电阻及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的:
本发明的大容量功率型热敏电阻,其特殊之处在于:热敏材料的主配方为Mn-Zn-Cu对应的氧化物,其中加入CaO,Al2O3和Nb2O5作为掺杂物,并用陶瓷工艺做成热敏电阻。
本发明的大容量功率型热敏电阻,主配方内原子摩尔比为Mn∶Zn∶Cu=2.5-3.5∶0.5-1.5∶2.0-2.5,对应的氧化物为Mn3O4、ZnO、CuO。
本发明的大容量功率型热敏电阻,掺杂物中每种占主配方氧化物的重量百分比为:CaO 2-3%,Al2O3 0.2-0.5%,Nb2O5 0.1-0.3%,掺杂物粉体粒度小于300目,加入主配方的氧化物中一起球磨。
本发明的大容量功率型热敏电阻,结构为圆环形结构,外圆直径D与内圆直径d之比为d/D≥0.3。
本发明的大容量功率型热敏电阻的制备方法,由以下步骤依次组成:称料、球磨、造粒、成型、烧结、电极印刷、引线焊接和包封,其特殊之处在于:烧结步骤的烧结成瓷温度为1080-1100℃,具体烧结条件是:
室温-500℃          升温速率0.6℃/min
     500℃          恒温度60min
500℃-800℃         升温速率1.2℃/min
     800℃          保温度60min
800℃-成瓷温度      升温速率1.2-1.5℃/min
成瓷温度            保温120-210min
成瓷温度-800℃      降温速率1.5℃/min
800℃-200℃         随炉降温后取出。
本发明的大容量功率型热敏电阻的制备方法,成型步骤中,将造粒料用环型模具压成圆环型的坯片,成型的密度为3.2-3.6g/cm3,圆片厚度为4mm,圆环的外直D和内直径d之比,即d/D≥0.3。
本发明的大容量功率型热敏电阻的制备方法,球磨步骤中,将主配方氧化物和掺杂物混合,按照重量比料∶水∶磨球=1.0∶1.1∶1.5,磨球为锆球,球磨8小时,然后在90℃温度烘干至每千克料含水量为0.4克。
本发明的大容量功率型热敏电阻的制备方法,造粒步骤中,在球磨烘干后的主配方氧化物与掺杂物的混合粉料中加入占粉料总重量20-25%的重量浓度为10%的聚乙烯醇溶液作为粘合剂进行造粒,粒度为60-200目。
本发明的大容量功率型热敏电阻的制备方法,芯片双面印刷银电极,用镀锡铜线或铜片焊在芯片两面,并包封环氧树脂。
本发明的有益效果是,该元件具较大的电流承受能力,与常规用型号产品相比,提高电流容量20%,节约原材料10%以上,降低元件温升20-30℃,元件制造成本减小三分之一,而且元件体积小、工艺简单,适合大规模生产。
(四)具体实施方式
实施例1:
采用下表的材料配方:
Figure G2009100136068D00031
按下述工艺制备材料及芯片:
(1)以料∶水∶磨球=1.0∶1.1∶1.5放入球磨机中研磨8小时,取出后在90℃烘箱烘干.
(2)在粉料中加入浓度为10%的聚乙烯醇溶液25%(以粉料重量为准),搅合并烘干,用手工造粒,其粒度为80-180目,含水率为2.0%。
(3)用环型模具将造粒料压成外径为34mm,内径为10.23mm,厚度为4mm的环坯,压制密度为3.2g/cm3
(4)将坯片竖排在瓷钵中,放入箱式炉中烧结,烧结曲线是:
室温-500℃        升温速率0.6℃/min
     500℃        恒温度60min
500℃-800℃       升温速率1.2℃/min
      800℃       保温度60min
800℃-1080℃      升温速率1.5℃/min
      1080℃      保温180min
1080℃-800℃      降温速率1.5℃/min
       800℃      关电源,随炉降至200℃取出
(5)用250目丝网印双面银电极,烘烤温度210℃/15min,还原温度820℃/25min.
(6)将芯片夹入电极内,在锡锅(230℃)浸焊,时间为3-4sec。元件测试结果与同规格的常规元件比较如下表(100支元件统计结果)
  元件   尺寸  Imax(A)   温升(℃)   R25(Ω)   制造成本元/支
  环形元件   Φ30  12   170℃   0.72±10%   1.2
  常规圆片元件   Φ30  10   195℃   0.75±10%   1.5
实施例2、
采下表的材料配方
材料与元件制作工艺与实施例1相同,芯片尺寸取为Φ30,厚度为4mm。
Figure G2009100136068D00041
元件测试结果与常规的圆片形元件进行比较如下表(100支元件统计结果)。
  元件   尺寸   Imax(A)   温升(℃)   R25(Ω)   制造成本元/支
  环形元件   Φ30   13A   181℃   0.5±10%   1.2
  常规圆片元件   Φ30   11A   200℃   0.5±10%   1.5
实施例3、
采用下表材料配方,做Φ25规格元件
Figure G2009100136068D00051
按实施例1的工艺制作Φ25的环形元件,成型模具,Φ外=28.40mm,Φ内=8.52mm。
元件测试结果与同规格的常规圆片元件比较(以100支元件统计)如下表:
  元件   尺寸   Imax(A)   温升(℃)   R25(Ω)   制造成本元/支
  环形元件   Φ25   7.3   172   5Ω±20%   0.71
  常规圆片元件   Φ25   6.0   197   5Ω±20%   0.92
上述各实施例表明采用本发明的材料配方和元件设计以及制作工艺制造的大功率NTC热敏电阻元件额定电流大、温升小、制造成本低,且制作工艺简单适合大批量生产。

Claims (7)

1.一种大容量功率型热敏电阻,其特征在于:热敏材料的主配方为Mn-Zn-Cu对应的氧化物,其中加入CaO,Al2O3和Nb2O5作为掺杂物,并用陶瓷工艺做成热敏电阻;主配方内原子摩尔比为Mn∶Zn∶Cu=2.5-3.5∶0.5-1.5∶2.0-2.5,对应的氧化物为Mn3O4、ZnO、CuO;掺杂物中每种占主配方氧化物的重量百分比为:CaO 2-3%,Al2O30.2-0.5%,Nb2O5 0.1-0.3%,掺杂物粉体粒度小于300目,加入主配方的氧化物中一起球磨。
2.根据权利要求1所述的大容量功率型热敏电阻,其特征在于:结构为圆环形结构,外圆直径D与内圆直径d之比为d/D≥0.3。
3.一种权利要求1所述的大容量功率型热敏电阻的制备方法,由以下步骤依次组成:称料、球磨、造粒、成型、烧结、电极印刷、引线焊接和包封,其特征在于:烧结步骤的烧结成瓷温度为1080-1100℃,具体烧结条件是:
Figure FSB00000612641600011
4.根据权利要求3所述的大容量功率型热敏电阻的制备方法,其特征在于:成型步骤中,将造粒料用环型模具压成圆环型的坯片,成型的密度为3.2-3.6g/cm3,圆片厚度为4mm,圆环的外直径D和内直径d之比,即d/D≥0.3。
5.根据权利要求3或4所述的大容量功率型热敏电阻的制备方法,其特征在于:造粒步骤中,在球磨烘干后的主配方氧化物与掺杂物的混合粉料中加入占粉料总重量20-25%的重量浓度为10%的聚乙烯醇溶液作为粘合剂进行造粒,粒度为60-200目。
6.根据权利要求3或4所述的大容量功率型热敏电阻的制备方法,其特征在于:球磨步骤中,将主配方氧化物和掺杂物混合,按照重量比料∶水∶磨球=1.0∶1.1∶1.5,磨球为锆球,球磨8小时,然后在90℃温度烘干至每千克料含水量为0.4克。
7.根据权利要求3或4所述的大容量功率型热敏电阻的制备方法,其特征在于:芯片双面印刷银电极,用镀锡铜线或铜片焊在芯片两面,并包封环氧树脂。
CN2009100136068A 2009-01-04 2009-01-04 一种大容量功率型热敏电阻及其制备方法 Active CN101492290B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100136068A CN101492290B (zh) 2009-01-04 2009-01-04 一种大容量功率型热敏电阻及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100136068A CN101492290B (zh) 2009-01-04 2009-01-04 一种大容量功率型热敏电阻及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101492290A CN101492290A (zh) 2009-07-29
CN101492290B true CN101492290B (zh) 2011-12-28

Family

ID=40923102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009100136068A Active CN101492290B (zh) 2009-01-04 2009-01-04 一种大容量功率型热敏电阻及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101492290B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115925391B (zh) * 2023-01-04 2023-07-04 山东中厦电子科技有限公司 一种大电容量功率型热敏材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1405798A (zh) * 2002-11-06 2003-03-26 祝翌 片式负温度系数热敏电阻及其纯湿法制造方法
CN1594200A (zh) * 2004-07-07 2005-03-16 清华大学 一种Ni-Zn-O基热敏陶瓷材料及其制备方法
CN101183578A (zh) * 2007-12-13 2008-05-21 上海维安热电材料股份有限公司 低阻值高b值的片式ntc热敏电阻及其制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1405798A (zh) * 2002-11-06 2003-03-26 祝翌 片式负温度系数热敏电阻及其纯湿法制造方法
CN1594200A (zh) * 2004-07-07 2005-03-16 清华大学 一种Ni-Zn-O基热敏陶瓷材料及其制备方法
CN101183578A (zh) * 2007-12-13 2008-05-21 上海维安热电材料股份有限公司 低阻值高b值的片式ntc热敏电阻及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
方培生等.ZnO-TiO2-NiO系PTC热敏传感器的研究.《半导体杂志》.1994,第19卷(第2期),第9-11页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101492290A (zh) 2009-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101728439B (zh) 一种晶体硅太阳能电池铝浆组成及其制备方法
CN104795128B (zh) 一种无铅电阻浆料及其制造工艺和应用
CN103716924B (zh) 铝铜Cu+复合基稀土厚膜电路智能电热芯片的制备工艺
CN101700976B (zh) 一种高压避雷器用非线性电阻片的配方及其制造方法
CN102629496A (zh) 晶体硅太阳能电池正面电极无铅导电银浆料及其制备方法
CN102324266B (zh) 无玻璃粉晶体硅太阳能电池铝浆及其制备方法
CN104944935A (zh) 一种氧化锌压敏电阻陶瓷及其制备方法
CN105859279A (zh) 一种制备性能优良氧化锌压敏电阻陶瓷的新型工艺方法
CN110217992A (zh) 一种环保型玻璃浆料的制备方法
CN109903868A (zh) 一种uc燃料芯块的制备方法
CN113035410A (zh) 一种高焊接拉力低活性晶硅太阳能电池用perc背银浆料及其制备方法
CN108546089A (zh) 一种ntc热敏电阻器的制备工艺
CN106191511A (zh) 铜铬触头材料的制作方法
CN104176939A (zh) 一种太阳能电池电极浆料用超细无铅玻璃粉及其制备方法
CN101492290B (zh) 一种大容量功率型热敏电阻及其制备方法
CN101707156B (zh) 掺杂银氧化锌电接触材料的制备方法
CN104891803A (zh) 一种导电浆料用Bi系无铅低熔玻璃粉及其制备方法
CN109461514A (zh) 一种导电相复合物、厚膜电阻浆料及其制备方法
CN103121797B (zh) 低熔点玻璃粉及其制备方法
CN102432184A (zh) 一种太阳能电池银浆用低熔点磷酸盐玻璃粉及其制备方法
CN104575670A (zh) 一种基板厚膜电路电阻浆料及其制备方法
CN203632890U (zh) 铝铜Cu+复合基稀土厚膜电路智能电热芯片
CN106098808A (zh) 一种晶硅太阳电池贱金属正面电极及其制备方法
CN102938260A (zh) 一种太阳能导电浆料及其制备方法
CN217114005U (zh) 一种高性能大功率抗浪涌热敏电阻器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhu Jinhong

Inventor after: Liu Qian

Inventor after: Tao Mingde

Inventor after: Zhao Zhihai

Inventor before: Liu Qian

Inventor before: Tao Mingde

Inventor before: Zhao Zhihai

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LIU QIAN YAO MINGDE ZHAO ZHIHAI TO: ZHU JINHONG LIU QIAN YAO MINGDE ZHAO ZHIHAI

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: High-capacity power type thermal resistance and method of producing the same

Effective date of registration: 20130401

Granted publication date: 20111228

Pledgee: Heze Mudan District Rural Credit Cooperative Association

Pledgor: Shandong Zhongxia Electronics Technology Co., Ltd.

Registration number: 2013990000183

PLDC Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20170313

Granted publication date: 20111228

Pledgee: Heze Mudan District Rural Credit Cooperative Association

Pledgor: Shandong Zhongxia Electronics Technology Co., Ltd.

Registration number: 2013990000183

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: High-capacity power type thermal resistance and method of producing the same

Effective date of registration: 20170313

Granted publication date: 20111228

Pledgee: Heze rural commercial bank Limited by Share Ltd

Pledgor: Shandong Zhongxia Electronics Technology Co., Ltd.

Registration number: 2017990000154

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20180420

Granted publication date: 20111228

Pledgee: Heze rural commercial bank Limited by Share Ltd

Pledgor: Shandong Zhongxia Electronics Technology Co., Ltd.

Registration number: 2017990000154

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: High-capacity power type thermal resistance and method of producing the same

Effective date of registration: 20180420

Granted publication date: 20111228

Pledgee: Heze rural commercial bank Limited by Share Ltd

Pledgor: Shandong Zhongxia Electronics Technology Co., Ltd.

Registration number: 2018990000303

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right