CN103050204B - 片式线性正温度系数热敏电阻器制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开了一种线性正温度系数热敏电阻器制作方法，其包括表背电极制作、电阻体制作、包封、激光调阻、裂片、烧结、端涂、电镀，具体方法为，选择基片并打磨清洗处理，印刷表电极，印刷背电极，表背电极烧结，印刷二次玻璃，靶材磁控溅射形成电阻体，热处理，清除阻挡层使电阻体显形，激光调阻，印刷包封，包封层固化，一次裂片，涂刷端电极，端电极烧结，二次裂片，镀镍、镀锡铅合金。本发明制造的产品体积小，重量轻，制造成本低，稳定性和质量可靠性高。

Description

片式线性正温度系数热敏电阻器制作方法

技术领域

本发明属于电阻制造技术领域，具体涉及一种片式线性正温度系数热敏电阻器的制作方法。

背景技术

PTC热敏电阻在工业上可用作温度的测量与控制。线性正温度系数热敏电阻器(Linear Positive Temperatrue Coefficient,简称LPTC),LPTC热敏电阻的阻值随温度升高而增大，呈直线变化，与PTC高分子陶瓷合成的热敏电阻相比，线性好，无需采取线性补偿措施使电路设计简化。关于温度系数方面，温度系数是指线性热敏电阻随温度的升，降相应的阻值高，低变化率。例:常温(25度)1K-3000PPM的热敏电阻，每温度变化1度，阻值变化0.3％,当温度由25度升至105度时，阻值由lK变为lK X(l+0.3％X(l05-25))＝1.240K。温度系数越大，阻值变化率也大。阻值变化率除了由厂家生产时由温度系数决定，用户在电路设计时也可以增大集成放大器的增益，增大变化率(PPM)；用普通电阻与热敏电阻串、并联，可降底变化率(PPM)。

普遍热敏电阻都存在阻、温的非线性变化，需要设计线性补偿电路。本项发明专利能在-40度125度区域内保持阻、温的线性变化，从而简化电路。目前，普遍的PTC正温度热敏电阻的阻温特性是突变性的，线性区域很窄，通常用于电路的过流保护，不用于温度检测，温度补偿电路。

目前，国内的线性正温度系数热敏电阻器都是插件式，在科技日益进步的时代，元器件都向小型化发展，因此，需要开发全新的制作方法制作出小型化线性正温度系数热敏电阻器来满足用户的需求。

发明内容

针对上述现有技术中的特点，本发明旨在提供一种片式线性正温度系数热敏电阻器的制作方法，利用该方法可以制作出体积小、重量轻的线性正温度系数热敏电阻器，稳定性和质量可靠性高，投入成本低。

为了达到上述目的，本发明的技术方案：一种片式线性正温度系数热敏电阻器的制作方法，包括表背电极制作、电阻体制作、包封、激光调阻、裂片、烧结、端涂、电镀，其特征在于：具体制作方法如下，

1)、选取陶瓷基片，待用；

2)、按常规方法将陶瓷基片表面印刷表电极，保证印刷厚度干燥后达到13微米～22微米，电极浆料为常规银浆料；

3)、按常规方法将陶瓷基片背面印刷背电极，保证印刷厚度干燥后达到13微米～22微米，电极浆料为常规银浆料；

4)、将印刷有表、背电极膜的陶瓷基片在850±2℃温度下烧结8～12分钟；

5)、在烧结后的陶瓷基片表面印刷阻挡层，保证表电极露出长度为0.1～0.5毫米，干燥；

6)、以纯镍为靶材，采用常规磁控溅射的方法对印刷有阻挡层的陶瓷基片表面进行溅射形成电阻体，其中磁控溅射中通过热处理方式，保证薄膜沉积厚度为0.1～1微米；

7)、采用浓度为95％的酒精清除附在陶瓷基片上的阻挡膜层，使电阻体图形显露；

8)、将前述陶瓷基片在260～400℃条件下热处理，在阻值为100Ω～50KΩ范围内以及温度系数为1000～4500PPM/℃范围内进行调整，时间3～8小时；

9)、前述阻值和特性稳定的前提下，利用多刀精调的方式对电阻体阻值进行修正，并采用激光对电阻体进行S形切割，将其阻值调整至所需目标阻值和精度；

10)、在电阻体表面印刷低温环氧树脂，干燥，然后在200～220℃条件下固化烧结35～55分钟；

11)、将固化烧结后的陶瓷基片按常规方法一次裂片，并在裂片条的端面涂刷端电极；

12)、将涂刷有端电极膜的裂片条在200±2℃条件下烧结30～45分钟；

13)、按常规方法二次裂片，然后镀镍、镀锡铅合金，保证镍层厚度2～7微米，锡铅合金厚度3～18微米。

进一步的，所述陶瓷基片在印刷表、背电极前，先打磨陶瓷基片，控制其表面粗糙度在0.08～0.1微米，并清洗打磨后的陶瓷基片，干燥。更优的是，采用去离子水清洗所述打磨后的陶瓷基片。

此外，所述9)步骤中的激光规格为功率0.5～3W、Q开关频率10～20KHz、调阻速度20～100mm/s。

本发明的有益效果：本制作方法所生产的产品外观和使用都与普通薄膜片式固定电阻器一样，体积小、重量轻，适合再流焊和波峰焊，并与自动贴装机匹配，能方便的应用到各种温度补偿电路及温度测量。并且热敏电阻器的功能层通过溅射的方式附着于陶瓷基板上，使用性能优异的保护材料，使其机械性能和耐腐蚀性能领先于传统PTC热敏电阻器。并且具有独特的内部结构，其功能层厚度只有几十微米，使其具有卓越的响应速度、极低的热容量，优异的自恢复性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步详细说明本发明。

所述片式线性正温度系数热敏电阻器的制作方法，包括表背电极制作、电阻体制作、包封、激光调阻、裂片、烧结、端涂、电镀，其具体制作方法如下，

1)、选取标准陶瓷基片，打磨该陶瓷基片，控制其表面粗糙度在0.08～0.1微米，并清洗打磨后的陶瓷基片，优先选用去离子水进行清洗，去除该陶瓷基片上的杂质，然后干燥待用，对陶瓷基片进行前期处理，有利于后期的印刷工艺质量；

2)、按常规厚膜电阻工艺方法将陶瓷基片表面印刷表电极，保证印刷厚度干燥后达到13微米～22微米，电极浆料为常规银浆料；

3)、按常规厚膜电阻工艺方法将陶瓷基片背面印刷背电极，保证印刷厚度干燥后达到13微米～22微米，电极浆料为常规银浆料；

4)、将印刷有表、背电极膜的陶瓷基片在850±2℃温度下烧结8～12分钟；

5)、在烧结后的陶瓷基片表面印刷阻挡层，保证表电极露出长度为0.1～0.5毫米，干燥；

6)、以纯镍为靶材，采用常规磁控溅射的方法对印刷有阻挡层的陶瓷基片表面进行溅射形成电阻体，其中磁控溅射中通过热处理方式，保证薄膜沉积厚度为0.1～1微米；

7)、采用浓度为95％的酒精清除附在陶瓷基片上的阻挡膜层，使电阻体图形显露；

8)、将前述陶瓷基片在260～400℃条件下热处理，在阻值为100Ω～50KΩ范围内以及温度系数为1000～4500PPM/℃范围内进行调整，时间3～8小时，通过热处理温度的高低以及时间的长短，对溅射好的功能层进行热处理加工，通过温度以及时间的配合来制作出不同温度特性、直线性的片式LPTC。目的就是稳定阻值，调整和控制其温度特性。由于本发明是将插件式的LPTC移植到片式上，所以选用薄膜溅射的方式来制作，利用薄膜工艺制作，通过磁控溅射机，溅射相应的靶材，使三氧化二铝的基板上溅射上热敏电阻功能层，并且通过热处理的方式，在阻值为100Ω-50KΩ范围内以及温度系数为1000-4500PPM/℃范围内进行调整，达到制作片式LPTC的目的。

9)、前述阻值和特性稳定的前提下，通过激光修阻设备，利用多刀精调的方式对电阻体阻值进行修正，并采用激光对电阻体进行S形切割，将其阻值调整至所需目标阻值和精度，既能保证阻值的调整又不影响电阻的基本特性；所述多刀精调的方式在于采用绿光冷光源、调阻刀数放大倍数最大为500倍，根据放大倍数确定调阻刀数，刀与刀之间的间距低至20微米；而所述激光的规格为功率0.5～3W、Q开关频率10～20KHz、调阻速度20～100mm/s

10)、在电阻体表面印刷低温环氧树脂，干燥，然后在200～220℃条件下固化烧结35～55分钟；

11)、将固化烧结后的陶瓷基片按常规方法一次裂片，并在裂片条的端面涂刷端电极；

12)、将涂刷有端电极膜的裂片条在200±2℃条件下烧结30～45分钟；

13)、按常规方法二次裂片，然后镀镍、镀锡铅合金，保证镍层厚度2～7微米，锡铅合金厚度3～18微米。

本发明在传统的薄膜电阻制造方法的基础之上依据材料特性对各步骤工艺参数进行修改，对于利用薄膜工艺制作的LPTC，最为关键的技术在于解决磁控溅射电阻层和高温热处理技术，由于溅射靶材的特殊性，磁控溅射过程中，靶材起辉的条件，以及起辉后产品的高温热处理是否能满足工艺的要求，是制作线性正温度系数热敏电阻器的关键所在。借鉴传统的薄膜溅射工艺和要求，在原基础上分析现有的工艺能力，调整靶材的材料以及对溅射设备的相应改造，使之满足并适应线性正温度系数热敏电阻器工艺的制作。同时，针对其特性还要不断的调整高温热处理工艺，高温热处理工艺对于线性正温度系数热敏电阻器的温度系数和阻值的稳定性具有关键性作用，可以说热处理是制作线性正温度系数热敏电阻器的核心技术。

传统的PTC都是插件式，目前国内没有类似的LPTC片式产品。本发明填补了国内无片式线性正温度系数热敏电阻器的空白。

LPTC热敏电阻与PTC高分子陶瓷合成的热敏电阻相比，线性好，无需采取线性补偿措施使电路设计简化。

普遍热敏电阻都存在阻、温的非线性变化，需要设计线性补偿电路。本产品能在-40度～125度区域内保持阻、温的线性变化，从而简化电路。目前，普遍的PTC正温度热敏电阻的阻温特性是突变性的，线性区域很窄，通常用于电路的过流保护，不用于温度检测，温度补偿电路。LPTC产品正好补充了这方面的应用领域。

LPTC热敏电阻器采用薄膜溅射工艺，其外观和使用都与普通薄膜片式固定电阻器一样，体积小、重量轻，适合再流焊和波峰焊，并与自动贴装机匹配，能方便的应用到各种温度补偿电路及温度测量。并且热敏电阻器的功能层通过溅射的方式附着于陶瓷基板上，使用性能优异的保护材料，使其机械性能和耐腐蚀性能领先于传统PTC热敏电阻器。并且具有独特的内部结构，其功能层厚度只有几十微米，使其具有卓越的响应速度、极低的热容量，优异的自恢复性能。

本发明以表面粗糙度0.08～0.1μm的陶瓷基片作为基板进行印刷，通过控制印刷膜厚度、激光调阻参数、烧结环境参数来实现线性正温度系数热敏电阻器的制作。

通过选用纯镍金属浆料为靶材，通过磁控溅射的方式制作电阻体及通过绿光源激光修阻来满足每个阻值段的阻值精度。

由于线性正温度系数热敏电阻器其中一个重要功能是阻值随温度的升高呈线性的变化，普遍的PTC正温度热敏电阻的阻温特性是突变性的，线性区域很窄，通常用于电路的过流保护，不用于温度检测，温度补偿电路。本发明专利正好补充了这方面的应用领域。

同时该方法适合于自动化批量稳定生产

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种片式线性正温度系数热敏电阻器制作方法，包括表背电极制作、电阻体制作、包封、激光调阻、裂片、烧结、端涂、电镀，其特征在于：具体制作方法如下，

1)、选取陶瓷基片，待用；

2)、按常规方法将陶瓷基片表面印刷表电极，保证印刷厚度干燥后达到13微米～22微米，电极浆料为常规银浆料；

3)、按常规方法将陶瓷基片背面印刷背电极，保证印刷厚度干燥后达到13微米～22微米，电极浆料为常规银浆料；

4)、将印刷有表、背电极膜的陶瓷基片在850±2℃温度下烧结8～12分钟；

5)、在烧结后的陶瓷基片表面印刷阻挡层，保证表电极露出长度为0.1～0.5毫米，干燥；

6)、以纯镍为靶材，采用常规磁控溅射的方法对印刷有阻挡层的陶瓷基片表面进行溅射形成电阻体，其中磁控溅射中通过热处理方式，保证薄膜沉积厚度为0.1～1微米；

7)、采用浓度为95％的酒精清除附在陶瓷基片上的阻挡膜层，使电阻体图形显露；

8)、将前述陶瓷基片在260～400℃条件下热处理，在阻值为100Ω～50KΩ范围内以及温度系数为1000～4500PPM/℃范围内进行调整，时间3～8小时；

9)、前述阻值和特性稳定的前提下，利用多刀精调的方式对电阻体阻值进行修正，并采用激光对电阻体进行S形切割，将其阻值调整至所需目标阻值和精度；

10)、在电阻体表面印刷低温环氧树脂，干燥，然后在200～220℃条件下固化烧结35～55分钟；

11)、将固化烧结后的陶瓷基片按常规方法一次裂片，并在裂片条的端面涂刷端电极；

12)、将涂刷有端电极膜的裂片条在200±2℃条件下烧结30～45分钟；

13)、按常规方法二次裂片，然后镀镍、镀锡铅合金，保证镍层厚度2～7微米，锡铅合金厚度3～18微米。

2.根据权利要求1所述的片式线性正温度系数热敏电阻器制作方法，其特征在于：所述陶瓷基片在印刷表、背电极前，先打磨陶瓷基片，控制其表面粗糙度在0.08～0.1微米，并清洗打磨后的陶瓷基片，干燥。

3.根据权利要求2所述的片式线性正温度系数热敏电阻器制作方法，其特征在于：采用去离子水清洗所述打磨后的陶瓷基片。

4.根据权利要求1所述的片式线性正温度系数热敏电阻器制作方法，其特征在于：所述9)步骤中的激光规格为功率0.5～3W、Q开关频率10～20KHz、调阻速度20～100mm/s。