CN102682943A - 医用高精度ntc热敏电阻器的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医疗高精度NTC热敏电阻的生产方法，该方法按照下列顺序依次制备而成：配料、球磨、薄带均压成型、生胚烧结、瓷片被银、烧银、划片、焊接、包封、固化、老练、测试分选。本发明可广泛用于医疗行业测温控温用，其一致性、重复性、稳定性优良，测量范围可在0～+70℃范围内每点测量精度可控制在±0.2℃以内，确保每个测温点之准确性，同时具有体积小、响应快、耐振动、使用寿命长等优点外，还有阻值高、温度特性曲线的斜率大等特点。在很多高精密电子设备中，采用温控高精度NTC热敏电阻器，可以更准确、更有效的起到测温、控温之效果，使电子设备更加稳定，测温更加精准，以减少测试误差。
Description
技术领域
本发明涉及热敏电阻领域，具体说是一种医用高精度NTC热敏电阻器的生产方法。
背景技术
目前NTC（Negative Temperature Coefficient的缩写，意思是负的温度系数）热敏电阻，他是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似鍺、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10Ω~1000000Ω，温度系数-2%~-6.5%，目前NTC热敏电阻被广泛用于温度测量与控制、温度补偿、突破电流抑制、环境检测等。近几年来，我国的NTC生产厂家在NTC热敏电阻的品种及生产规模等方面都取得了新的进展，等静压工艺技术，厚膜工艺技术，在NTC元件生产应用得到完善和推广，这些成果改造推出的NTC热敏电阻器及温度传感。
但是现有的生产方法中控温精度普遍达到0.3℃~1.5℃，有些产品控温精度虽能控制在0.2℃内，但只局限于单点或较窄的温度范围内。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能生产出高精度、测量范围广、能实现多点测量精度达到±0.2℃以内的医用高精度NTC热敏电阻器的生产方法。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种医用高精度NTC热敏电阻器的生产方法，该方法包括如下步骤：
1）粉料配制：根据目标B值，按一定比例配制粉料，粉料的主要成分是CoO、NiO、MnO、CuO、ZnO、MgO、Fe2O3、Cr2O3、ZrO2、TiO2等；
2）球磨：将配制好的粉料装入滚料罐加入锆球，并分两次加入一定配比的溶剂；溶剂主要包括：乙醇、甲苯、分散剂、CK24、塑化剂；球磨的主要目的是使粉料混合均匀并研磨成纳米粉体；
3）薄带均压成型：将球磨好的浆料通过流延法制成薄带，薄带厚度为70μm±2μm；再将成型的薄带通过剥带、叠层、切片，最后用热水均压成生胚陶瓷；
4）生胚烧结：将压好的生胚陶瓷采用高温烧结炉以1℃/min速率缓慢升至1120~1350℃，保温2~3小时；再以1℃/min速率缓慢降至100℃后自然冷却；经过高温烧结以后得到尖晶石结构的半导体材料，即NTC瓷片；
5）瓷片被银：将调配好的银浆通过印银设备在NTC瓷片两端印刷银层，在NTC瓷片的两端形成电极层；即得到NTC银片；
6）烧银：将印银好的NTC银片通过烧银炉烧结，使银层与瓷片充分粘合，形成固定结构；
7）划片：根据目标阻值将烧银好的NTC银片通过划片机精密划片，便可得到长方体或正方体的NTC芯片；测量范围可在0～70℃范围内每点测量精度可控制在±0.2℃以内，确保每个测温点之准确性；
8）焊接：再将导线和NTC芯片根据产品特性焊接成二线电阻或者三线电阻；
9）包封：二线电阻和三线电阻均可采用环保胶包封；
10）固化、老练：通过高温恒温烘箱固化使包封胶固定成型，再通过高温恒温烘箱老练以得到稳定的阻值；
11）测试分选：采用热敏电阻测试仪分选，最终得到所述医用高精度NTC热敏电阻器。
为了进一步提高本发明电阻器的测试精度，步骤3）中，叠层的厚度为0.2mm~2.2mm。将叠层后的薄片切成43mm*43mm的生胚片。
为了能使银层与瓷片充分粘合，形成固定结构，步骤6）中，烧结分成八个温度依次进行，具体为：以100mm/min速度经过360℃→500℃→700℃→796℃→796℃→796℃→720℃→620℃八个温度段。
为了能得到更稳定的阻值，步骤10）中，固化老练的温度为100℃，时间为100h。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：（1）可广泛用于医疗行业测温控温用，其一致性、重复性、稳定性优良，测量范围可在0～+70℃范围内每点测量精度可控制在±0.2℃以内，确保每个测温点之准确性，同时具有体积小、响应快、耐振动、使用寿命长等优点外,还有阻值高、温度特性曲线的斜率大等特点。在很多高精密电子设备中，采用温控高精度NTC热敏电阻器，可以更准确、更有效的起到测温、控温之效果，使电子设备更加稳定，测温更加精准，以减少测试误差；
（2）薄带均压成型工艺采用微处理系统控制，操作简单，单层薄带厚度可控制在0.02mm～0.08mm范围内，厚度公差可控制在±0.002mm范围内，较传统的切片工艺精度还要高，其中传统切片工艺精度是±0.005mm，且效率是传统工艺的2～3倍；
（3）划片设备采用全自动微划片机切割加工芯片，其精度可以控制在±0.002mm范围内，能有效保证芯片质量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
实施例1：一种医用高精度NTC热敏电阻器的生产方法，该方法包括如下步骤：
1）粉料配制：根据目标B值，按一定比例配制粉料；其中电阻率ρ为10～20(kΩ.mm)，材料常数B为2800～2900K，粉料的配方为：Mn2O3 20%、Ni2O3 50%、Fe2O310%、CuO 15%、Al2O3 1.5%、MgO 3.5%；以上均为重量百分数。
2）球磨：将配制好的粉料装入滚料罐加入锆球，并分两次加入一定配比的溶剂配成浆料；溶剂为乙醇、粘合剂CK24、分散剂，其中粉料：乙醇：粘合剂：分散剂的重量比=1：0.35：0.57：0.06；粘合剂CK24为市售产品；分散剂是市售的型号为BYK110分散剂，球磨的主要目的是使粉料混合均匀并研磨成纳米粉体；
3）薄带均压成型：将球磨好的浆料通过流延法制成薄带，薄带厚度为70μm±2μm；再将成型的薄带通过剥带、叠层、切片，最后用热水均压成生胚陶瓷；其中叠层的厚度为0.2mm~2.2mm；将叠层后的薄片切成43mm*43mm的生胚片的坯片；
4）生胚烧结：将压好的生胚陶瓷采用高温烧结炉以1℃/min速率缓慢升至1120~1350℃，保温2~3小时；再以1℃/min速率缓慢降至100℃后自然冷却；经过高温烧结以后得到尖晶石结构的半导体材料，即NTC瓷片；
5）瓷片被银：将调配好的银浆通过印银设备在NTC瓷片两端印刷银层，在NTC瓷片的两端形成电极层；即得到NTC银片；
6）烧银：将印银好的NTC银片通过烧银炉在八个温度段进行烧结，使银层与瓷片充分粘合，形成固定结构；八个温度段具体为：以100mm/min速度经过360℃→500℃→700℃→796℃→796℃→796℃→720℃→620℃八个温度段。
7）划片：根据目标阻值将烧银好的NTC银片通过全自动微切割划片机精密划片，便可得到长方体或正方体的NTC芯片；测量范围可在0～70℃范围内每点测量精度可控制在±0.2℃以内，确保每个测温点之准确性；
8）焊接：再将导线和NTC芯片根据产品特性焊接成二线电阻或者三线电阻；
9）包封：二线电阻和三线电阻均可采用环保胶包封；
10）固化老练：通过高温恒温烘箱固化老练使包封胶固定成型和得到稳定的阻值；固化老练的温度为100℃，时间为100h；
11）测试分选：采用热敏电阻测试仪分选，最终得到医用高精度NTC热敏电阻器。
经检测，本发明能在较宽的温度0℃~+70℃范围进行测量，控温精度在±0.2℃以内，这样极大满足了医疗、高精密电子产品、军工产品等的技术要求。具体检测数据如下表所示：
Claims (5)
1.一种医用高精度NTC热敏电阻器的生产方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1）粉料配制：根据目标B值，按一定比例配制粉料，粉料的主要成分是CoO、NiO、MnO、CuO、ZnO、MgO、Fe2O3、Cr2O3、ZrO2、TiO2等；
2）球磨：将配制好的粉料装入滚料罐加入锆球，并分两次加入一定配比的溶剂；溶剂主要包括：乙醇、甲苯、分散剂、CK24、塑化剂；球磨的主要目的是使粉料混合均匀并研磨成纳米粉体；
3）薄带均压成型：将球磨好的浆料通过流延法制成薄带，薄带厚度为70μm±2μm；再将成型的薄带通过剥带、叠层、切片，最后用热水均压成生胚陶瓷；
4）生胚烧结：将压好的生胚陶瓷采用高温烧结炉以1℃/min速率缓慢升至1120~1350℃，保温2~3小时；再以1℃/min速率缓慢降至100℃后自然冷却；经过高温烧结以后得到尖晶石结构的半导体材料，即NTC瓷片；
5）瓷片被银：将调配好的银浆通过印银设备在NTC瓷片两端印刷银层，在NTC瓷片的两端形成电极层；即得到NTC银片；
6）烧银：将印银好的NTC银片通过烧银炉烧结，使银层与瓷片充分粘合，形成固定结构；
7）划片：根据目标阻值将烧银好的NTC银片通过划片机精密划片，便可得到长方体或正方体的NTC芯片；测量范围可在0～70℃范围内每点测量精度可控制在±0.2℃以内，确保每个测温点之准确性；
8）焊接：再将导线和NTC芯片根据产品特性焊接成二线电阻或者三线电阻；
9）包封：二线电阻和三线电阻均可采用环保胶包封；
10）固化、老练：通过高温恒温烘箱固化老练使包封胶固定成型和得到稳定的阻值；
11）测试分选：采用热敏电阻测试仪分选，最终得到所述医用高精度NTC热敏电阻器。
2.根据权利要求1所述的医用高精度NTC热敏电阻器的生产方法，其特征在于，步骤3）中，叠层的厚度为0.2mm~2.2mm。
3.根据权利要求1所述的医用高精度NTC热敏电阻器的生产方法，其特征在于，步骤3）中，将叠层后的薄片切成43mm*43mm的生胚片。
4.根据权利要求1所述的医用高精度NTC热敏电阻器的生产方法，其特征在于，步骤6）中，烧结分成八个温度依次进行，具体为：以100mm/min速度经过360℃→500℃→700℃→796℃→796℃→796℃→720℃→620℃八个温度段。
5.根据权利要求1所述的医用高精度NTC热敏电阻器的生产方法，其特征在于，步骤10）中，固化老练的温度为100℃，时间为100h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 212400 Zhenjiang City, Jiangsu province Jurong City Zhang Miao Jurong Industrial Zone Boyuan Electronic Co. Ltd. Applicant after: Jurongshi BOYUAN Electronics CO., Ltd. Address before: 212400 Zhenjiang City, Jiangsu province Jurong Boyuan Electronic Co. Ltd. Applicant before: Jurongshi BOYUAN Electronics CO., Ltd. |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Gang Inventor after: Wang Meifeng Inventor after: Tang Chengping Inventor after: Xue Yunfeng Inventor after: Tang Min Inventor before: Wang Meifeng |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG MEIFENG TO: LIU GANG WANG MEIFENG TANG CHENGPING XUE YUNFENG TANG MIN |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Gang Inventor after: Chen Xiaoyue Inventor after: Dai Shu Inventor after: Du Weijun Inventor after: Zhang Jing Inventor after: Wang Meifeng Inventor after: Tang Chengping Inventor after: Xue Yunfeng Inventor after: Tang Min Inventor after: Zhu Yingying Inventor after: Tai Yueran Inventor before: Liu Gang Inventor before: Wang Meifeng Inventor before: Tang Chengping Inventor before: Xue Yunfeng Inventor before: Tang Min |
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| CB03 | Change of inventor or designer information |