CN103177836B - 采用陶瓷薄膜制造的热敏电阻及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及陶瓷热敏电阻及其制造的方法，特别是一种微型的NTC热敏电阻及其制造方法。采用陶瓷薄膜制造的热敏电阻，是在两层陶瓷薄膜之间夹平行的金属丝引线，经“热等静压”工艺连接为一体，然后置入窑炉中经高温烧制而成，烧结温度为900～1200℃，烧结时间为3～5小时。所用的陶瓷薄膜是用陶瓷浆料经流延工艺制成，陶瓷浆料的配方由热敏电阻的种类决定。该热敏电阻的制造方法分为以下几步：陶瓷薄膜的裁制、陶瓷薄膜与金属引线热压复合、陶瓷薄膜(含引线)的分切、陶瓷元件的烧结、封装。

Description

采用陶瓷薄膜制造的热敏电阻及其制造方法

技术领域：

本发明涉及陶瓷热敏电阻及其制造的方法，特别是一种微型的NTC热敏电阻及其制造方法。

背景技术：

现有的热敏电阻温度传感器，根据电极形成的方法分为两类：

1.在烧结好的NTC陶瓷片两面印刷银钯浆，经过烧渗形成电极，再切割成1mm×1mm的小方片，每个方片的电极采用金浆与引脚连接，然后将小方片与引脚一端套在细玻璃管内，烧结形成珠状热敏电阻。由于银钯电极在高温下稳定度不够高，于是产生了第二种工艺方法。

2.采用两根直径0.02-0.1mm的铂金丝平行放置，间距为0.15-0.75mm，将NTC浆料涂在并列的线上，形成桥接两线的小珠粒，沿着线每隔10mm涂若干珠粒。干燥后将成串的珠粒放在窑炉中烧结，烧结完成后再将各个珠粒之间的铂金丝切断，形成一个个带引线的NTC珠粒。再将NTC珠粒套上玻璃管，烧融包封珠粒。此法制造的产品具有更高的稳定性，但由于NTC珠粒的形状和大小不一致，导致其电阻值不一致，精度偏低。

为克服上述方法的缺陷，名为“一种热敏电阻的成型模具及热敏电阻的制造方法”(专利号：200910105625.3)提出了一种采用专用模具制造成串的NTC珠粒的方法，使珠粒的形状和大相同，从而解决了精度偏低的问题。但由于在制造过程中，需要使用注射器将陶瓷浆料注入众多细小的型腔，生产效率不够高。

为了进一步提高NTC珠粒的生产效率，降低生产成本，并保证元件阻值的一致性，本发明采用陶瓷薄膜制造出了微型热敏电阻，并提供了用陶瓷薄膜批量制造微型热敏电阻的方法，特别是制造微型NTC珠粒的方法。

发明内容：

本发明——采用陶瓷薄膜制造的热敏电阻，是在两层陶瓷薄膜之间夹两条平行的金属丝引线，经“热等静压”工艺连接为一体，(压力为15～20兆帕，温度70～80℃，时间30～45分钟)然后置入窑炉中经高温烧制而成，烧结温度为900～1200℃，烧结时间为3～5小时。所用的陶瓷薄膜是用陶瓷浆料经流延工艺制成，陶瓷浆料的配方由热敏电阻的种类决定。(本发明不涉及陶瓷浆料的配方和陶瓷薄膜的制造。)

该热敏电阻的制造方法分为以下几步：陶瓷薄膜的裁制、陶瓷薄膜与金属引线热压复合、陶瓷薄膜及引线的分切、陶瓷元件的烧结、封装。以下将在实施例中加以详细说明。

附图说明：

图1.开有条形窗口和定位孔的矩形陶瓷薄膜。

图2.设有定位桩和绕线桩的刚性底板。

图3.贴有陶瓷薄膜的刚性底板。

图4.覆盖了平行金属丝网的刚性底板。

图5.附图4的局部放大图。

图6.覆盖了第二层陶瓷薄膜的刚性底板。

图7.横向切割后的陶瓷薄膜。

图8.再经纵向切割形成的陶瓷元件阵列。

图9.具有纵向切割槽的压板。

图10.a点焊了外引线的传感器芯片。

b套上玻璃套管的传感器芯片。

c玻封好的传感器珠粒。

附图标注：(1)矩形陶瓷薄膜(2)条形窗口(3)薄膜定位孔(4)刚性底板(5)定位桩(6)绕线桩(7)金属丝(8)横向切割线(9)纵向切割线(10)未烧结的薄膜元件(11)纵向切割模板(12)切割槽(13)模板定位孔(14)内引线(15)烧结好的热敏电阻芯片(16)外引线(17)玻璃套管(18)玻封的热敏电阻珠粒。

具体实施方式：

以下结合附图具体说明采用陶瓷薄膜制造热敏电阻的方法。

1.如图1所示：选用所需的陶瓷薄膜，裁制成矩形陶瓷薄膜(1)，在矩形薄膜上冲制出均匀分布的条形窗口(2)，在矩形薄膜四角冲制出薄膜定位孔(3)。

2.如图2所示：在一块长度和宽度比矩形薄膜大2～3cm的刚性底板(4)上，设置四个定位桩(5)，与矩形薄膜上的定位孔相对应；在刚性底板的两边设有均匀分布的绕线桩(6)。

3.如图3所示：将一层矩形陶瓷薄膜(1)置于刚性底板(4)上，薄膜的定位孔套在刚性底板的四个定位桩(5)上。

4.如图4所示：将金属丝(7)依次绕过刚性底板(4)两边均匀设置的绕线桩(6)，平行张挂在矩形陶瓷薄膜上，并紧贴薄膜。(在本例中，金属丝为铂金丝)。

为了显示更为清晰，将图4的左上部放大两倍，如图5所示。以下图6至图8都是局部的放大图

5.如图6所示：将第二张矩形陶瓷薄膜(1)覆盖在平行的铂金丝(7)网上，薄膜定位孔也套在刚性底板(4)的四个定位桩(5)上。

6.用密封袋将上述刚性底板和夹有铂金丝的陶瓷薄膜一起套住，然后将袋内抽真空，形成密封套件。

7.将上述多个密封套件置于“热等静压”设备中，在压力为15～20兆帕，温度为70～80℃的条件下，热压30～45分钟。经此工艺处理，两张薄膜结合为一体，并紧密地包覆住平行的铂金丝，仅露出位于条形窗口位置的铂金丝。

8.将热压好的多个密封套件从“热等静压”设备中取出，除去密封套，采用激光切割的方法，将夹有金属丝的陶瓷薄膜横向切割成条状，如图6所示：横向切割线(8)平行于铂金丝，因此，铂金丝并未被切断，条状的陶瓷薄膜仍被铂金丝张挂在刚性底板(4)上。

9.陶瓷薄膜经横向切割后，再进行纵向切割，如图7所示：纵向切割线(9)将横向分布的铂金丝(7)切断。为顺利完成纵向切割，使用图8所示的切割模板(11)：模板上开有切割槽(12)和模板定位孔(13)，将切割模板(11)压紧在陶瓷薄膜上，模板定位孔(13)套在刚性基板的定位桩(5)上，采用激光束透过切割槽(12)将铂金丝(7)和剩余的陶瓷薄膜切断，形成一个个细小的陶瓷薄膜方块，每个小方块夹有两条平行的铂金丝，形成未经烧结的陶瓷薄膜元件(10)，两条铂金丝即为该元件的内引线(14)。

10.将未经烧结的陶瓷薄膜元件置入高温窑炉中，按设定的温度和时间将陶瓷薄膜元件烧结成所需的热敏电阻芯片。

11.如图10a所示：将外引线(16)点焊到烧结好的热敏电阻芯片(15)的内引线(14)上。

将微型玻璃套管(17)套在芯片(15)及其内引线(14)上，如图10b所示。

再将套好玻璃套管的热敏电阻芯片置入窑炉中，使玻璃套管熔融成珠状，把热敏电阻芯片(15)及其内、外引线的焊接点都密封在其中，形成玻封的热敏电阻珠粒(18)，如图10c所示。

以上是用陶瓷薄膜制造微型热敏电阻的各道工序。

用陶瓷薄膜制造的微型热敏电阻体积很小，陶瓷薄膜芯片的面积可以小于1mm²，两张10×15cm²的陶瓷薄膜可以加工出数千只陶瓷薄膜芯片，不仅节约材料，而且生产效率很高，产品的一致性也很好。

上述采用陶瓷薄膜制造热敏电阻的方法，不仅可用于制造NTC热敏电阻，也可用于制造正温度系数的BaTiO3系热敏电阻、以及利用表面性质制成的陶瓷型湿敏电阻器和气敏电阻器。

Claims (3)

1.采用陶瓷薄膜制造的热敏电阻，由半导体陶瓷和与之烧结为一体的两条金属引线所构成，其特征在于：所用的半导体陶瓷材料是采用半导体陶瓷浆料经流延工艺制成的陶瓷薄膜；两块陶瓷薄膜夹持住平行的金属引线，通过“热等静压”工艺连接为一体；再置入窑炉中经高温烧结成陶瓷热敏电阻芯片；经玻封后形成陶瓷热敏电阻珠粒；该热敏电阻的制造方法分为以下几步：陶瓷薄膜的裁制、陶瓷薄膜与金属引线热压复合、陶瓷薄膜及引线的分切、陶瓷元件的烧结、封装。

2.一种热敏电阻的制造方法，这种热敏电阻是权利要求1所述的采用陶瓷薄膜制造的热敏电阻，该方法的特征步骤如下：

①选用所需的陶瓷薄膜，裁制成矩形，在矩形陶瓷薄膜上冲制出均匀分布的条形孔，在矩形四角冲制出圆形定位孔；

②在一块长度和宽度比矩形薄膜大2～3cm的刚性底板上，设置四个定位桩，与矩形薄膜上的定位孔相对；在刚性底板的两边设有均匀分布的绕线桩；

③将上述矩形陶瓷薄膜置于刚性底板上，薄膜的定位孔套在刚性底板的四个定位桩上；依靠刚性底板的两边均匀设置的绕线桩，将金属丝平行张挂在矩形薄膜上，并紧贴薄膜；

④.将第二张矩形陶瓷薄膜置于平行的金属丝网上，薄膜的定位孔也套在刚性底板的四个定位桩上；

⑤用密封袋将上述刚性底板和陶瓷薄膜及金属丝一起套住，然后将袋内抽真空，形成密封套件；

⑥将上述多个密封套件置于“热等静压”设备中，在压力为15～20兆帕，温度为70～80℃的条件下，热压30～45分钟；经此工艺处理，两张薄膜粘结为一体，并紧密地包覆住平行的金属丝，但露出处于陶瓷薄膜条形窗口位置的金属丝；

⑦将热压好的多个密封套件从“热等静压”设备中取出，除去密封套，采用激光切割的方法，将夹有金属丝的陶瓷薄膜切割成一个个小方块，每个小方块夹有两条平行的金属丝，构成陶瓷元件的内引线；

⑧将切割好的众多陶瓷薄膜元件置入高温窑炉中，按设定的温度和时间将陶瓷薄膜元件烧结成所需的热敏电阻芯片。

3.根据权利要求2所述的热敏电阻的制造方法，其特征在于：上述采用陶瓷薄膜制造热敏电阻的方法，不仅可用于制造NTC热敏电阻，也可用于制造正温度系数的BaTiO3系热敏电阻、以及利用表面性质制成的陶瓷型湿敏电阻器和气敏电阻器。