CN1030873C - 一种制备多层叠片热敏电阻器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备多层叠片热敏电阻器的方法。热敏电阻片的材料可以是以BaTiO₃为主成分，添加适量的聚合物和导电粒子，在130℃～350℃下热混合成PTCR复合材料，再将此混合材料压制成片状，作低温热处理。最后在此PTCR复合材料上粘贴电极，奇数片相叠后粘贴金属电极，在100℃～280℃下热压成热敏电阻器。该电阻器具有体积小，室温电阻低等优点，可应用于电器的过热、过流保护。

Description

本发明涉及一种制备多层叠片热敏电阻器的方法，属半导体技术领域。

自1951年荷兰的Heywang首次发现BaTiO₃中PTCR(正温度系数电阻)效应以来，PTCR效应的开发与应用得到了迅速的发展。无论是工业电子设备，还是家用电器产品几乎到处可见PTC元件。在BaTiO₃系PTCR材料不断完善的同时，也在开发新的体系的PTCR材料。目前以BaTiO₃为基的PTCR陶瓷材料与器件的研究主要集中于降低室温电阻，提高温度系数和升阻比，及增大功率，提高稳定性等方面。如中国专利89106603.9公开了一种“低阻陶瓷热敏材料制备工艺及其应用”的技术，以BaTiO₃为粉料，一次烧成为热敏电阻材料。这种材料制备的热敏电阻器电阻率较高。

本发明的目的是设计一种制备多层叠片热敏电阻器的方法，改变叠片的材料成分及制备工艺，使热敏电阻器的室温电阻降低，使用电流提高，以满足当今电子元件小型化的需要。其制备工艺简单，材料成本低廉，具有广阔的应用前景。

本发明制备多层叠片热敏电阻器的方法由下列各步骤组成：

(1)以BaTiO₃为主成分，添加0.11％—1.5％mol Pb(Li_0.25Nb_0.75)O₃和0.1％—1.5％molLi₂CO₃再加入0.04％—0.1％mol MnO作受主掺杂，最后加入0.5％—1.5％mol SiO₂和0.5％—1.5％mol Bi₂O₃，将上述粉料球磨混合，制成PTC陶瓷粉料备用；

(2)取40—50％wt的聚合物与10—60％wt的导电粒子和以上所述的钛酸钡PTC粉料和CaCO₃粉料相互混合后，在130℃—350℃下热混合成PTCR复合材料，上述的聚合物为选自高密度聚乙稀、尼龙6、尼龙11、尼龙12中的任何一种，上述的导电粒子为选自V₂O₃、乙炔碳黑、天然石墨、Cu、Fe、Al的金属粉末中的任何一种，导电粒子的粒度在0.1μm—50μm之间；

(3)将上述PTCR复合材料压成或轧成片状；

(4)将上述PTCR复合材料薄片在100℃—150℃下进行低温热处理4—6hr；

(5)将上述PTCR复合材料薄片二面粘贴金属铝箔作为电极；

(6)将上述粘贴有电极的奇数片薄片相叠，相叠后的整体两端粘贴金属铝箔电极，在100℃—280℃下热压成复合材料多层叠片结构热敏电阻器。

附图说明：

图1是本发明设计的热敏电阻器的电路原理图。

图2是热敏电阻器的结构示意图。

下面结合附图，进一步详细介绍本发明的内容。图1和图2中，1是电极，2是热敏电阻片，3是端电极，4是焊腿。图1(a)是热敏电阻片和电极相互叠放的形式，图中热敏电阻片为5片。图1(b)和图1(c)为电路模型。以并联方式叠片，器件总电阻R为每单片电阻Ri的1/N倍，即R＝1/N Ri，其中N为叠片层数。根据图1(a)的结构特点，N为奇数层。叠片层数越多室温电阻值越低。将具有上述结构的热敏电阻器在一这定温度下制成后，外部用玻璃包封，形成完整的器件。

实施例1：

将30％wt的乙炔碳黑与高密度聚乙烯(HDPE6098)在140℃下热混合成PTCR复合材料，同时加入1％wtCaCO₃和2.5％wt钛酸钡陶瓷PTCR粉料。将此材料在110℃烘箱内进行恒温热处理4hr此种热处理工艺。可以在原有PTC特性基础上进一步降低室温电阻率，而且升阻比不变或略有提高，因而有很大的实用性。得到的室温电阻较低(143Ω)。将准备好的PTCR复合材料热压成片状，在薄片二面粘贴上金属铝箔作为电极，然后叠成奇数片，在120℃下热压，使电极与PTCR复合材料成为欧姆接触。得到室温电阻为原PTCR材料室温电阻1/N倍，升阻比不变的多层叠片结构热敏电阻器。

实施例2

将粒径为50μm的不锈钢粉末按体积百分数20％Vol与Nylon-6(尼龙6)在300℃—350℃下进行热混合，同时加入1％wtCaCO₃，然后热轧制成约0.5mm厚的PTC复合材料薄片。用金属铝箔作电极，将5片薄片按图2所示结构进行叠片，在250℃下热压，使电极与PTC复合材料的成为欧姆接触，得到室温电阻率为＜10Ω，升阻比为3～4数量级的多层叠片结构热敏电阻器。

多层结构热敏电阻器可在PTCR材料原有电阻基础上有效降低室温电阻，提高使用电流而实验表明，同时PTCR特性中温度系数和升阻比不受大的损失，它的体积小，室温电阻低的特点可应用于电器的过热，过流保护开关等方面。

Claims (1)

1.一种制备多层叠片热敏电阻器的方法，其特征在于该方法由下列各步骤组成：

(1)以BaTiO₃为主成分，添加0.11％—1.5％mol Pb(Li_0.25Nb_0.75)O₃和0.1％—1.5％molLi₂CO₃再加入0.04％—0.1％mol MnO作受主掺杂，最后加入0.5％—1.5％mol SiO₂和0.5％—1.5％mol Bi₂O₃，将上述粉料球磨混合，制成PFC陶瓷粉料备用；

(2)取40～50％wt的聚合物与10～60％wt的导电粒子和少量上述的钛酸钡PTC粉料、少量CaCO₃粉料相互混合后在130℃～350℃下热混合成PTCR复合材料，所述的聚合物为选自高密度聚乙稀、尼龙6、尼龙11、尼龙12中的任何一种，所述的导电粒子为选自V₂O₃、乙炔碳黑、天然石墨和Cu、Fe、Al的金属粉末中的任何一种，导电粒子的粒度在0.1μm—50μm之间；

(3)将上述PTCR复合材料压成或轧成片状；

(4)将上述PTCR复合材料薄片在100℃～150℃下进行低温热处理4—6hr；

(5)将上述PTCR复合材料薄片二面粘贴金属铝箔作为电极；

(6)将上述粘贴有电极的奇数片薄片相叠，相叠后的整体两端粘贴金属铝箔电极，在100℃～280℃下热压成复合材料多层叠片结构热敏电阻器。