CN102052972B

CN102052972B - 快速反应ntc温度传感器及其制作方法

Info

Publication number: CN102052972B
Application number: CN 201010529399
Authority: CN
Inventors: 段兆祥; 杨俊�; 柏琪星; 唐黎明; 叶建开; 黄亚桃
Original assignee: EXSENSE ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHUHAI EXENSE MEDICAL TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2030-11-02
Also published as: CN102052972A

Abstract

本发明属于电子元器件技术领域。具体公开一种快速反应NTC温度传感器及其制作方法。该NTC温度传感器包括薄型陶瓷基片、依次涂覆在陶瓷基片表面上的NTC热敏介质浆料层、印刷并烧渗在NTC热敏介质浆料层上的表面电极、印刷并烧结在表面电极上的玻璃保护层，以及安装在两端部的端电极。该NTC温度传感器测温过程中热传导所需时间短，热时间常数小，灵敏度高，能有效地满足对温度探测的高灵敏度的要求；所述NTC温度传感器制作方法简单，易于实现，能确保NTC温度传感器热时间常数小、高灵敏度的需求。

Description

快速反应NTC温度传感器及其制作方法

技术领域

本发明属于电子元器件技术领域。具体公开一种快速反应NTC温度传感器及其制作方法。

背景技术

由NTC热敏芯片作为核心部件，采取不同封装形式构成的热敏电阻和温度传感器广泛应用于各种温度探测、温度补偿、温度控制电路，其在电路中起到将温度的变量转化成所需的电子信号的核心作用。

随着电子技术的发展，各种电子产品进一步实现多功能化和智能化，NTC热敏芯片在各种需要对温度进行探测、控制、补偿等场合的应用日益增加。

由于探测温度的灵敏性要求，对NTC温度传感器的反应速度提出了越来越高的要求，这便要求NTC温度传感器的热时间常数尽量小。

现有技术中，NTC温度传感器制作方法是：NTC热敏电阻芯片制备-上引线-绝缘包封-测试，如图1所示，制成后的NTC温度传感器由内部的NTC热敏电阻芯片10、连接在NTC热敏电阻芯片10上的引线20和包封在芯片外层的绝缘包封层30组成。该现有技术中制成的NTC温度传感器由于芯片厚度较厚(0.3～3mm)，且外层绝缘包封物质(一般为环氧树脂、酚醛树脂、硅树脂)厚度也较厚且导热性差。在感温过程中热量首先传递到绝缘包封层，再逐步传递到芯片，芯片的核心也完全达到外界温度时需要较长的时间，热时间常数一般为5～15～秒，这种反应速度不能满足对温度探测的高灵敏度的要求。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种快速反应NTC温度传感器及其制作方法，该NTC温度传感器测温过程中热传导所需时间短，热时间常数小，灵敏度高，能有效地满足对温度探测的高灵敏度的要求；所述NTC温度传感器制作方法简单，易于实现，能确保NTC温度传感器热时间常数小，高灵敏度的需求。

为了达到上述技术目的，本发明的技术方案是：

本发明的第一个技术目的是：本发明所述的快速反应NTC温度传感器，包括薄型陶瓷基片、依次涂覆在陶瓷基片表面上的NTC热敏介质浆料层、印刷并烧渗在NTC热敏介质浆料层上的表面电极、印刷并烧结在表面电极上的玻璃保护层，以及安装在两端部的端电极。

作为上述技术的进一步，所述薄型陶瓷基片为氧化铝基片，其厚度范围是0.1～02毫米。

在本发明中，所述NTC热敏介质浆料层厚度范围是10～50微米；所述玻璃保护层厚度范围是20～100微米。

本发明的第二个技术目的是指：所述的快速反应NTC温度传感器的制作方法，其具体步骤是：(1)选取薄型陶瓷基片；(2)NTC热敏介质浆料配制；(3)涂覆NTC热敏介质浆料层并烧结；(4)印刷-烧渗表面电极；(5)印刷-烧结玻璃保护层；(6)划切；(7)上端电极。

作为上述技术的进一步改进，所述NTC热敏介质浆料各成份的重量配比是：NTC陶瓷粉料30～60％；PVB B-76树脂10～30％；DOP增塑剂0.5～5％；AK-3501分散剂0.1～3％；醋酸正丙酯溶剂30～50％。

作为上述技术的更进一步改进，在上述步骤(3)中，涂覆NTC热敏介质浆料层的涂覆方法为湿法流延法或印刷法或刮涂法，所述涂覆NTC热敏介质浆料层的烧结过程是：将涂敷好NTC热敏材料介质的陶瓷基片在烧结炉中采取以下烧结曲线烧结：由1℃/min的升温速度缓慢升温至1200±50℃，保温5～10～小时，然后以1℃/min的降温速度缓慢降温至100℃。

在上述步骤(5)中印刷-烧结玻璃保护层：在印刷-烧渗表面电极完成后，在电极的表面通过丝网印刷的方法在介质和电极的表面再形成一层玻璃浆料，通过玻璃烧结工艺形成结构致密厚度为20～100微米的玻璃保护层。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明由于在薄型陶瓷基片上依次涂覆薄的NTC介质浆料层、表面电极、玻璃保护层，使得整个NTC温度传感器的较薄，测温过程中热传导所需的时间非常短，热时间常数τ一般为0.5～2秒，是现有技术的十分之一(现有技术中τ一般为5～15秒)。

附图说明

图1是现有技术中NTC温度传感器结构示意图；

图2是本发明所述的快速反应NTC温度传感器结构立体图；

图3是本发明所述的快速反应NTC温度传感器侧面剖视图；

图4是本发明中快速反应NTC温度传感器的制作方法流程图；

图5是本发明中湿法流延法涂覆NTC热敏介质浆料的结构示意图；

图6是本发明中刮涂法涂覆NTC热敏介质浆料的结构示意图。

图7A～图7O为一组不同形状的NTC热敏电阻结构示意图。

具体实施方式

如图2、图3所示，本发明所述的快速反应NTC温度传感器，包括薄型氧化铝基片1、依次涂覆在氧化铝基片1表面上的NTC热敏介质浆料层2、印刷并烧渗在NTC热敏介质浆料层2上的表面电极3、印刷并烧结在表面电极3上的玻璃保护层4，以及安装在NTC温度传感器两端部的端电极5，该薄型氧化铝基片1的厚度范围是0.1～02毫米，比较薄。此外，所述NTC热敏介质浆料层2厚度范围是10～50微米，所述玻璃保护层4厚度范围是20～100微米。由于NTC热敏介质浆料层2和玻璃保护层4。

本发明所述的快速反应NTC温度传感器的制作方法，其具体步骤是(如图4所示)：

一、选取厚度为0.1～02毫米的薄型氧化铝基片1；

二、NTC热敏介质浆料配制，NTC热敏介质浆料各成份的重量配比是：NTC陶瓷粉料30～60％；B-76PVB树脂10～30％；DOP增塑剂0.5～5％；AK-3501分散剂0.1～3％；醋酸正丙酯溶剂30～50％。

三、涂覆NTC热敏介质浆料层并烧结：

(1)涂覆NTC热敏介质浆料层的涂覆方法有以下几种：

A.湿法流延法：

如图5所示，采用湿法流延设备将NTC热敏介质浆料从料斗6中连续流出，氧化铝基片1以1-100cm/s的速度匀速通过流延瀑布下方，流延浆料在氧化铝基片1形成一层均匀的NTC热敏介质浆料层2。通过调节NTC热敏介质浆料瀑布的流量和流速以及基片通过的速度可以获得不同的介质层厚度(厚度以10～50微米为宜)。

B.印刷法：采取丝网印刷的方法将NTC热敏介质浆料印刷在氧化铝基片1上。

C.刮涂法：如图6所示，在氧化铝基片1两边贴上相应厚度的导条7(材质为胶带)，将NTC热敏介质浆料导流在氧化铝基片1的一端部，用刮刀8将NTC热敏介质浆料刮平，调节浆料的黏度和导条的厚度可以获得不通厚度的膜片。

(2)涂覆NTC热敏介质浆料层的烧结过程是：将涂敷好NTC热敏材料介质的氧化铝基片1在烧结炉中采取以下烧结曲线烧结：由1℃/min的升温速度缓慢升温至1200±50℃，保温5～10～小时，然后以1℃/min的降温速度缓慢降温至100℃。

下表是低温烧结后NTC热敏电阻介质材料配方：

(表一：表中各比例为重量配比)

四、印刷-烧渗表面电极：在烧结好的NTC热敏介质表面印刷上表面电极3，并采取相应烧银工艺烧渗电极。不同的表面电极3设计可以获得不同的阻值。在NTC热敏介质浆料层2已烧结完成的状态下，通过调整不同的表面电极图形可以较轻易的调整NTC热敏电阻的电阻值以满足设计要求。

五、印刷-烧结玻璃保护层：在表面电极3完成后，在电极的表面通过丝网印刷的方法在NTC热敏介质层2和表面3电极的表面再形成一层玻璃浆料，通过玻璃烧结工艺形成结构致密厚度为20～100微米的玻璃保护层4。这样不仅可以增加元件的机械强度也可以大大提高其稳定性和可靠性。

六、划切：将已具有NTC热敏介质层2并完成表面电极3制作和玻璃保护层4的氧化铝基片1通过半导体划片工艺划切成单个NTC热敏元件个体。

七、上端电极：通过封端设备在薄膜NTC热敏电阻的两端涂上端电极浆料并采取烧银工艺烧渗端电极，完成后的产品便具备相应的电气性能。图7A～图70为采用多种设计方案配合简单的几种材料配方，在大批量生产工艺中应用非常灵活，可以方便调出任何一种所需要的阻值和B值。其中图7I是上下叠出印刷设计，其它皆为平面印刷设计。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也包含这些改动和变型。

Claims

1.快速反应NTC温度传感器，其特征在于：包括薄型陶瓷基片、依次涂覆在陶瓷基片表面上的NTC热敏介质浆料层、印刷并烧渗在NTC热敏介质浆料层上的表面电极、印刷并烧结在表面电极上的玻璃保护层，以及安装在NTC温度传感器两端部的端电极；

所述NTC热敏介质浆料层是由以下重量份配比的各原料组分组成：NTC陶瓷粉料30％；PVB树脂10～30％；邻苯二甲酸二辛酯增塑剂0.5～5％；AK-3501分散剂0.1～3％；醋酸正丙酯溶剂30～50％；

所述薄型陶瓷基片为氧化铝基片，其厚度范围是0.1～0.2毫米；所述NTC热敏介质浆料层厚度范围是10～50微米；所述玻璃保护层厚度范围是20～100微米。

2.根据权利要求1所述的快速反应NTC温度传感器的制作方法，其具体步骤是：

⑴选取厚度为0.1～0.2毫米的薄型氧化铝基片；

⑵NTC热敏介质浆料配制，所述NTC热敏介质浆料各成份的重量配比是：NTC陶瓷粉料30％；B-76PVB树脂10～30％；邻苯二甲酸二辛酯增塑剂0.5～5％；AK-3501分散剂0.1～3％；醋酸正丙酯溶剂30～50％；

⑶涂覆NTC热敏介质浆料层并烧结，所述涂覆NTC热敏介质浆料层的烧结过程是：将涂敷好NTC热敏材料介质的陶瓷基片在烧结炉中采取以下烧结曲线烧结：由1℃/min的升温速度缓慢升温至1200±50℃，保温5～10小时，然后以1℃/min的降温速度缓慢降温至100℃；

⑷印刷－烧渗表面电极，在烧结好的NTC热敏介质表面印刷上表面电极，并采取相应烧银工艺烧渗电极，在NTC热敏介质浆料层已烧结完成的状态下，通过调整不同的表面电极图形调整NTC热敏电阻的电阻值；

⑸印刷－烧结玻璃保护层，在表面电极完成后，在电极的表面通过丝网印刷的方法在NTC热敏介质层和表面电极的表面再形成一层玻璃浆料，通过玻璃烧结工艺形成结构致密厚度为20～100微米的玻璃保护层；

⑹划切，将已具有NTC热敏介质层并完成表面电极制作和玻璃保护层的氧化铝基片通过半导体划片工艺划切成单个NTC热敏元件个体；

⑺上端电极，通过封端设备在薄膜NTC热敏电阻的两端涂上端电极浆料并采取烧银工艺烧渗端电极。

3.根据权利要求2所述的快速反应NTC温度传感器的制作方法，其特征在于：所述NTC热敏介质浆料层厚度范围是10～50微米。

4.根据权利要求3所述的快速反应NTC温度传感器的制作方法，其特征在于：上述步骤⑶中，涂覆NTC热敏介质浆料层的涂覆方法为湿法流延法或印刷法或刮涂法。

5.根据权利要求4所述的快速反应NTC温度传感器的制作方法，其特征在于：采用湿法流延设备将NTC热敏介质浆料从料斗中连续流出，氧化铝基片以1－100cm/s的速度匀速通过流延瀑布下方，流延浆料在氧化铝基片形成一层均匀的NTC热敏介质浆料层。

6.根据权利要求4所述的快速反应NTC温度传感器的制作方法，其特征在于：所述刮涂法步骤为：在氧化铝基片两边贴上相应厚度的胶带导条，将NTC热敏介质浆料导流在氧化铝基片的一端部，用刮刀将NTC热敏介质浆料刮平，调节浆料的黏度和导条的厚度获得不通厚度的膜片。