CN102288320A - 基于金属片的ntc热敏电阻温度传感器及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于温度传感器技术领域。具体公开一种基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器，该温度传感器包括金属基片，所述金属基片上通过玻璃绝缘介质层贴覆至少一个NTC热敏电阻芯片，所述NTC热敏电阻芯片的金属电极对应连接有引线，所述NTC热敏电阻芯片与引线的连接处以及NTC热敏电阻芯片外围包覆有玻璃封装层。此外，本发明还公开了上述温度传感器的制作方法。本发明所述的温度传感器高导热性能高，其在测温过程中热传导所需的时间非常短，热时间常数一般为0.5-3-秒，能满足对温度探测的高灵敏度的要求，是传统技术的十分之一，其能较好地满足对温度探测的高灵敏度的要求。

Description

基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器及其制作方法
技术领域
本发明属于温度传感器技术领域，特别涉及一种基于金属片的NTC热敏电阻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，各种电子进一步多功能化和智能化，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快的要求，这便要求NTC温度传感器的热时间常数尽量小，响应速度要快。
目前NTC温度传感器一般采取由NTC热敏芯片1’、引线2’和外层绝缘包封层3’组成，其制作方法是：
(1)制备NTC热敏芯片1’；
(2)在NTC热敏芯片上引线2’；
(3)将NTC热敏芯片由外层绝缘层包封形成NTC热敏电阻；
(4)对NTC热敏电阻进行电气性能测试。
制成后的NTC温度传感器的内部NTC热敏芯片为圆片型和方片型。现有技术制造的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。即该NTC温度传感器在感温过程中热量要经过几层传递，在感温过程中热量首先传递到绝缘包封层，再逐步传递到NTC热敏芯片，到NTC热敏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现有技术的不足，提供了一种基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器，该温度传感器高导热性能高，其在测温过程中热传导所需的时间非常短，热时间常数一般为0.5-3-秒，能满足对温度探测的高灵敏度的要求，是传统技术的十分之一。
为了克服上述技术目的，本发明是按以下技术方案实现的：
本发明所述的一种基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器，包括金属基片，所述金属基片上通过玻璃绝缘介质层贴覆至少一个NTC热敏电阻芯片，所述NTC热敏电阻芯片的金属电极对应连接有引线，所述NTC热敏电阻芯片与引线的连接处以及NTC热敏电阻芯片外围包覆有玻璃封装层。
作为上述技术的进一步改进，所述金属基片的厚度范围是0.05-0.2mm。
作为上述技术的更进一步改进，所述NTC热敏电阻芯片的厚度范围是0.2-2毫米。
此外，本发明还公开了基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器的制作方法，其制作步骤是：
(1)制备NTC热敏电阻芯片；
(2)将金属基片通过玻璃绝缘介质层与NTC热敏电阻芯片结合；
(3)在NTC热敏电阻芯片上上引线；
(4)采用玻璃封装层封装并烧结。
具体来说：上述步骤(1)NTC热敏电阻芯片制备过程包括：
a.成型：热敏半导体陶瓷粉体制备并制成NTC热敏陶瓷锭；
b.高温烧结：将上述制成的NTC热敏陶瓷锭高温烧结；
c.划切：将烧结后的NTC热敏陶瓷锭划切成NTC热敏陶瓷基片；
d.在NTC热敏陶瓷基片的表面印刷烧渗电极；
e.划片：按照电阻率所计算的尺寸将NTC热敏陶瓷基片划切成片状的NTC热敏电阻芯片。
上述步骤(2)的玻璃绝缘介质层与NTC热敏电阻芯片结合过程包括：
a.在金属基片表面印刷玻璃玻璃绝缘介质浆料；
b.贴敷NTC热敏电阻芯片；
c.烧结：在600-880℃将金属基片表面、玻璃玻璃绝缘介质浆料及NTC热敏电阻芯片一起烧结。
上述步骤(3)的上引线的过程具体包括：
a.将金属导线采用银浆粘结于NTC热敏电阻芯片上；
b.烧结：在银浆烧结温度下烧结。
上述步骤(4)具体包括：
a.采用和金属基片与NTC陶瓷匹配的玻璃材料制备成浆料，采用点胶机将浆料点于NTC热敏电阻芯片上，完全覆盖NTC热敏电阻芯片和引线的根部。
b.烧结：在封装玻璃烧结温度下进行烧结。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明是在薄型(厚度0.05-0.2mm)高导热性金属基片上通过玻璃介质贴覆一个或多个NTC热敏电阻芯片，然后对NTC热敏电阻芯片的金属电极进行金属导线引出，最后进行芯片后金属基片的玻璃封装。由于金属基片和玻璃封装材料的导热性都非常高，NTC热敏电阻温度传感器在测温过程中热传导所需的时间非常短，热时间常数一般为0.5-3-秒，是传统技术的十分之一，因此其能较好地满足对温度探测的高灵敏度的要求。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的说明：
图1是现有NTC温度传感器结构示意图；
图2是本发明所述的基于金属基片的NTC热敏电阻温度传感器结构示意图；
图3是本发明中NTC热敏陶瓷基片制作过程结构示意图；
图4是本发明中由NTC热敏陶瓷基片制成NTC热敏电阻芯片过程结构示意图；
图5是本发明中金属基片与NTC热敏电阻芯片结合过程结构示意图；
图6是本发明中NTC热敏电阻芯片上引线结构示意图；
图7是本发明中玻璃封装层封装并烧结结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明所述的基于金属基片的NTC热敏电阻温度传感器，包括金属基片1，所述金属基片1上通过玻璃绝缘介质层2贴覆至少一个NTC热敏电阻芯片3，所述NTC热敏电阻芯片3的金属电极对应连接有引线4，所述NTC热敏电阻芯片3与引线4的连接处以及NTC热敏电阻芯片3外围包覆有玻璃封装层5。
在本发明中，所述金属基片1的厚度范围是0.05-0.2mm，金属基片1的厚度较薄，确保其有较好的导热性及较短的热传导时间。
此外，在本发明中所述NTC热敏电阻芯片2的厚度范围是0.2-2毫米。
本发明还公开了基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器的制作方法，其制作步骤是：第一、NTC热敏电阻芯片3制备过程，如图3、图4所示，该过程具体是：
a.成型：热敏半导体陶瓷粉体制备并制成NTC热敏陶瓷锭10，具体是将制备好的NTC热敏陶瓷粉料至于橡胶模具中，松装，振实；然后置于等静压机中，采用300-400Mpa的压强压30分钟，释压，从模具中取出制得陶瓷锭。
b.高温烧结：即将压好的生胚陶瓷锭采用高温烧结炉缓慢(1℃/min)升温至1200±50℃，保温5-10-小时，然后缓慢(1℃/min)降温。
c.切片：将烧结后的NTC热敏陶瓷锭10划切成NTC热敏陶瓷基片20，具体是根据NTC热敏电阻器设计的需要，采用内圆切割机切割烧结后的压敏电阻陶瓷锭至所需厚度200-2000μm为NTC热敏陶瓷基片20。
d.在NTC热敏陶瓷基片20的表面印刷烧渗电极30，具体是将热敏陶瓷基片20采用印刷法(适用于圆片型)或浸渍(适用于方片型)的方法，在NTC热敏陶瓷基片20的两端均匀涂上端电极浆料并采用电阻炉将银电极和半导体陶瓷紧密烧渗；
e.划片：按照电阻率测试所计算的尺寸将NTC热敏陶瓷基片划切成片状的NTC热敏电阻芯片3。
第二、将金属基片1通过玻璃绝缘介质层2与NTC热敏电阻芯片3结合；如图5所示，该制作过程具体包括：
a.金属基片1表面印刷玻璃介质浆料层40，即在金属基片表面，采用流延法、刮涂法、印刷法均匀涂敷一种和金属基片1与NTC热敏材料结合的玻璃介质浆料层40，该玻璃介质浆料层40的厚度为5-50微米。
b.在印刷有玻璃介质浆料层的金属基片1上贴敷NTC热敏电阻芯片3，即将NTC热敏电阻芯片3贴与金属基片1的表面，让玻璃介质浆料将NTC热敏电阻芯片3与金属基片1进行紧密结合，然后在相应的玻璃介质烧结温度下(600-880℃)烧结致密，此时，玻璃介质浆料层即形成玻璃绝缘介质层2。
第三、在NTC热敏电阻芯片1上上引线4：如图6所示，该上引线4的过程具体是：
a.将金属导线(例如：银导线)采用银浆粘结与NTC热敏芯片3的电极31上。
b.在合适的粘结银浆烧结温度下烧结。
第四、采用玻璃封装层5封装并烧结，如图7所示，该制作过程具体是：
a.采用和金属基片1与NTC陶瓷匹配的玻璃材料制备成浆料，采用点胶机将浆料点与NTC芯片上，完全覆盖热敏电阻芯片3和引线4的根部。
b.在适当的封装玻璃烧结温度下烧结，形成玻璃封装层5，使得其具有较好的防水性和热传导性能。
本发明并不局限于上述实施方式，凡是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，则本发明也意味着包含这些改动和变型。

Claims (8)

1.一种基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器，其特征在于：包括金属基片，所述金属基片上通过玻璃绝缘介质层贴覆至少一个NTC热敏电阻芯片，所述NTC热敏电阻芯片的金属电极对应连接有引线，所述NTC热敏电阻芯片与引线的连接处以及NTC热敏电阻芯片外围包覆有玻璃封装层。
2.根据权利要求1所述基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器，其特征在于：所述金属基片的厚度范围是0.05-0.2mm。
3.根据权利要求1所述基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器，其特征在于：所述NTC热敏电阻芯片的厚度范围是0.2-2毫米。
4.根据权利要求1所述基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器的制作方法，其制作步骤是：
(1)制备NTC热敏电阻芯片；
(2)将金属基片通过玻璃绝缘介质层与NTC热敏电阻芯片结合；
(3)在NTC热敏电阻芯片上上引线；
(4)采用玻璃封装层封装并烧结。
5.根据权利要求4所述基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器的制作方法，其特征在于：
上述步骤(1)NTC热敏电阻芯片制备过程包括：
a.成型：热敏半导体陶瓷粉体制备并制成NTC热敏陶瓷锭；
b.高温烧结：将上述制成的NTC热敏陶瓷锭高温烧结；
c.划切：将烧结后的NTC热敏陶瓷锭划切成NTC热敏陶瓷基片；
d.在NTC热敏陶瓷基片的表面印刷烧渗电极；
e.划片：按照电阻率测试所计算的尺寸将NTC热敏陶瓷基片划切成片状的NTC热敏电阻芯片。
6.根据权利要求4所述基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器的制作方法，其特征在于：上述步骤(2)的玻璃绝缘介质层与NTC热敏电阻芯片结合过程包括：
a.在金属基片表面印刷玻璃玻璃绝缘介质浆料；
b.贴敷NTC热敏电阻芯片；
c.烧结：在600-880℃将金属基片表面、玻璃玻璃绝缘介质浆料及NTC热敏电阻芯片一起烧结。
7.根据权利要求4所述基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器的制作方法，其特征在于：上述步骤(3)上引线过程包括：
a.将金属导线采用银浆粘结于NTC热敏电阻芯片上；
b.烧结：在银浆烧结温度下烧结。
8.根据权利要求4所述基于金属片的NTC热敏电阻温度传感器的制作方法，其特征在于：上述步骤(4)玻璃封装层封装并烧结过程包括：
a.采用和金属基片与NTC陶瓷匹配的玻璃材料制备成浆料，采用点胶机将浆料点于NTC热敏电阻芯片上，完全覆盖NTC热敏电阻芯片和引线的根部。
b.烧结：在封装玻璃烧结温度下进行烧结。
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