CN103208340B

CN103208340B - 一种功率型负温度系数热敏电阻器的制造方法

Info

Publication number: CN103208340B
Application number: CN201210008641.2A
Authority: CN
Inventors: 李耀坤; 徐鹏飞; 李建辉; 朱建华; 刘季超; 李晶; 曹华春
Original assignee: Shenzhen Zhenhua Ferrite and Ceramic Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Zhenhua Ferrite and Ceramic Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2032-01-12
Also published as: CN103208340A

Abstract

本发明适用于电子技术领域，提供了一种功率型负温度系数热敏电阻器的制造方法。该方法主要通过调配热敏陶瓷粉料，使所述热敏陶瓷粉料中四氧化三钴∶二氧化锰∶氧化镍∶三氧化二铝为30～60％∶40～70％∶10～30％∶5～20％(摩尔比)，由此构成高电阻率、高B值材料，有效降低最大电流时近似电阻，提高最大稳态电流。为降低烧结温度，保护热敏电阻膜片，还可于所述热敏陶瓷粉料中增掺了玻璃体和三氧化二铋，亦助于加强瓷体强度。

Description

一种功率型负温度系数热敏电阻器的制造方法

技术领域

本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种功率型负温度系数热敏电阻器的制造方法。

背景技术

随着通讯、电脑以及其周边产品和家用电器不断向片式化、小型化和数字化方向发展，对元器件的片式化、小型化的要求愈来愈迫切。近年来表面贴装技术(SMT)迅速崛起，传统的插装电路逐步被SMT电路替代，绝大部分带引线的电子元器件均已片式化。

在电子电路电源部分(LED驱动板，荧光灯换流器，加热器等)，开机的瞬间会产生一个比正常工作电流高出百倍的浪涌电流。功率型负温度系数热敏电阻器(简称PNTC)在常温下阻值较大，可以抑制开机瞬间的浪涌电流，并且在完成抑制浪涌电流作用以后，随着热敏电阻器本体温度升高，其电阻值将下降到非常小的程度，消耗的功率可以忽略不计，从而保证线路的正常工作。

例如，常温下，在开机电路中串接10ΩPNTC时，开机浪涌电流为：I＝220×1.414/(1+10)＝28(A)，比未使用PNTC时的311A(I＝220×1.414/1＝311(A))降低了10多倍，有效地抑制了浪涌电流。

开机后，由于PNTC迅速发热、温度升高，其电阻值会在毫秒级的时间内迅速下降到一个很小的级别，一般只有零点几欧的大小，相对于传统的固定阻值限流电阻而言，这意味着电阻上的功耗因为阻值的下降随之降低了几十到上百倍，因此这种设计非常适合对转换效率和节能有较高要求的产品，如开关电源。

断电后，PNTC随着自身的冷却，电阻值会逐渐恢复到标称零功率电阻值，恢复时间需要几十秒到几分钟不等。下一次启动时，又按上述过程循环。

传统的功率型热敏电阻采用插件引脚型结构，产品直径体积大、尺寸高、质量重，不利于整机小型化、轻薄化；人工组装成本高，组装效率低，不利于大规模工业化生产；材料电阻率及热敏感指数低，意味着最大电流时近似电阻较大。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种功率型负温度系数热敏电阻器，旨在解决现有热敏电阻器最大电流时近似电阻较大的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种功率型负温度系数热敏电阻器的制造方法，所述方法包括以下步骤：

调配热敏陶瓷粉料，使所述热敏陶瓷粉料中四氧化三钴∶二氧化锰∶氧化镍∶三氧化二铝为30～60％∶40～70％∶10～30％∶5～20％(摩尔比)；

将调配好的热敏陶瓷粉料与粘合剂、溶剂、增塑剂、分散剂混合，并磨成浆料；

流延所述浆料使之成型为膜带，从所述膜带裁切出所需尺寸的空白膜片；

于所述空白膜带上印刷内电极，制成热敏电阻膜片；

先叠置作为上盖的多片空白膜片，接着叠置多片热敏电阻膜片，再叠置作为下盖的多片空白膜片，由叠置后的空白膜片及热敏电阻膜片构成热敏电阻生坯；

将所述热敏电阻生坯切割成多个热敏电阻单体，对所述热敏电阻单体排胶后烧结；

于所述热敏电阻单体两端上端电极。

本发明实施例通过调配热敏陶瓷粉料，使所述热敏陶瓷粉料中四氧化三钴∶二氧化锰∶氧化镍∶三氧化二铝为30～60％∶40～70％∶10～30％∶5～20％(摩尔比)，由此构成高电阻率、高B值材料，有效降低最大电流时近似电阻，提高最大稳态电流。

附图说明

图1是本发明实施例提供的热敏电阻器的结构示意图(切口剖面)；

图2是本发明实施例提供的热敏电阻器的结构示意图(长轴剖面)；

图3是本发明实施例提供的热敏电阻器的等效电路原理图；

图4是空白膜片的结构示意图；

图5是热敏电阻膜片的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的功率型负温度系数热敏电阻器的制造方法的实现流程图；

图7是带切割线的膜片的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述。

如图1、2所示，本发明实施例提供的功率型负温度系数热敏电阻器包括左端电极11以及与所述左端电极11相对的右端电极12，所述左端电极11与右端电极12间依次叠置有下盖13、多片热敏电阻膜片14及上盖15。因采用叠层片式结构，具有相同稳态电流的叠层片式热敏电阻器面积较插装电阻器小60％以上，可以大大节省整机面积；实现PCB两面贴装，避免穿孔，方便布线；SMD结构，适合高密度表面贴装。另外，本叠层片式热敏电阻器高度不及插装电阻器高度的1/5，有利于电子装置轻薄化。

本发明实施例中所述上盖13和下盖15均由多片空白膜片10依次叠置而成，所述空白膜片10为掺有四氧化三钴、二氧化锰、氧化镍及三氧化二铝的热敏陶瓷膜片，如图4所示。因四氧化三钴、二氧化锰、氧化镍及三氧化为高电阻率、高B值材料，能有效降低本叠层片式热敏电阻器最大电流时近似电阻，提高最大稳态电流。

此外，为降低烧结温度，保护热敏电阻膜片，还可将掺有玻璃体、三氧化二铋、四氧化三钴、二氧化锰、氧化镍及三氧化二铝的热敏陶瓷膜片作为空白膜片10。在此增掺了玻璃体和三氧化二铋，还有助于加强瓷体强度，其中所述玻璃体∶三氧化二铋(质量比)优选为1∶2，所述玻璃体与三氧化二铋质量之和占热敏陶瓷粉料总质量比为5～15％。

通常，所述热敏电阻膜片14为叠印有内电极16的空白膜片10，如图5所示。叠置时，使相邻热敏电阻膜片的内电极交错，其等效电路并联，如图3所示。这样有助于降低开机后本热敏电阻器的阻值，更加节能。

本发明实施例在热敏电阻器除端电极外的其余瓷体上形成均匀致密、耐湿的防护层17，有效解决了产品在电镀过程中导致的扩散及性能变差的问题，使产品更易于进行电镀镍、锡处理，大大提高了产品焊接可靠性。

当然，采用上述热敏电阻器的电子装置体积小，重量轻，功耗更小。

图6示出了本发明实施例提供的功率型负温度系数热敏电阻器的制造方法的实现流程，详述如下。

在步骤S101中，调配热敏陶瓷粉料，使所述热敏陶瓷粉料中四氧化三钴∶二氧化锰∶氧化镍∶三氧化二铝为30～60％∶40～70％∶10～30％∶5～20％(摩尔比)；

本发明实施例通过调配热敏陶瓷粉料，使所述热敏陶瓷粉料中Co₃O₄∶MnO₂∶NiO∶AL₂O₃(摩尔比)为30～60％∶40～70％∶10～30％∶5～20％。此配比的热敏陶瓷粉料为高电阻率、高B值材料，能有效降低所制叠层片式热敏电阻器最大电流时近似电阻，提高最大稳态电流。

为降低热敏电阻单体的烧结温度，保护热敏电阻膜片，还可将玻璃体和三氧化二铋掺入上述热敏陶瓷粉料。此处增掺的玻璃体和三氧化二铋还有助于加强瓷体强度，其中所述玻璃体∶三氧化二铋(质量比)优选为1∶2，所述玻璃体与三氧化二铋质量之和占热敏陶瓷粉料总质量比为5～15％。当然，上述热敏陶瓷粉料还包含一些常用的组份，如SiO₂等。

在步骤S102中，将调配好的热敏陶瓷粉料与粘合剂、溶剂、增塑剂、分散剂混合，并磨成浆料；

本发明实施例将调配好的热敏陶瓷粉料与粘合剂、溶剂、增塑剂、分散剂混合，并球磨成粘度为50～1500Pa·s的浆料。其中，所述热敏陶瓷粉料∶粘合剂∶溶剂∶增塑剂∶分散剂(质量比)为100∶(5～20)∶(80～150)∶(5～20)∶(0.5～4)；所述粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛树脂(B-7856)；所述溶剂为醋酸正丙脂与异丁醇按重量比(50～90)∶(20～50)配制的混合物；所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂(DOP)；所述分散剂为乙二酸二甲脂(DMH)。上述各组份均为外购，易得。

在步骤S103中，流延所述浆料使之成型为膜带，从所述膜带裁切出所需尺寸的空白膜片；

本发明实施例先将配制好的浆料抽真空过200～350目筛网除颗粒和气泡，静置15～24小时。接着将浆料置于制带桶内，在PET载带上进行流延成型，经过50～85℃的烘箱10～20min烘干，得到厚度为10～60μm膜带。然后从制好的膜带裁切出所需尺寸的空白膜片，如裁切出200*200mm²的空白膜片。其中，PET载带较其它载带(如钢带)利于得到厚度薄的膜带。

在步骤S104中，于所述空白膜带上印刷内电极，制成热敏电阻膜片；

本发明实施例将裁切好的空白膜片10印刷成功率型热敏电阻膜片14(见图5)和带切割线18的膜片(见图7)。具体地，由高精度丝印机按要求在所述空白膜带10上印刷内电极16，经50～80℃的烘箱10～30min烘干内电极16。如此印制出的内电极阻值精度高，成本低。

其中，本功率型热敏电阻膜片14的内电极采用Ag-Pt浆料，该浆料中Ag∶Pt(质量比)为(30～90)∶(10～70)。在此采用Ag-Pt浆料印制内电极16，有助于提高各热敏电阻膜片14的可靠性。

在步骤S105中，先叠置作为上盖的多片空白膜片，接着叠置多片热敏电阻膜片，再叠置作为下盖的多片空白膜片，由叠置后的空白膜片及热敏电阻膜片构成热敏电阻生坯；

本发明实施例将多片空白膜片10及热敏电阻膜片14叠压成一功率型热敏电阻生坯，此处叠压指的是每叠一层膜片压一次。具体地，先叠一层印有切割线18的膜片，以便后续切割；接着叠置作为上盖13的多片空白膜片至0.30～0.60mm；然后按要求叠多片热敏电阻膜片14；再叠置作为下盖15的多片空白膜片至设计高度。在此由叠置后的空白膜片及热敏电阻膜片构成热敏电阻生坯。

应当注意的是，将多片热敏电阻膜片14叠置在一起时，使相邻热敏电阻膜片的内电极交错，即使其等效电路为并联电路，此结构的电路利于降低开机后的功耗。

在步骤S106中，将所述热敏电阻生坯切割成多个热敏电阻单体，对所述热敏电阻单体排胶后烧结；

本发明实施例将前述热敏电阻生坯切割成多个热敏电阻单体，对各热敏电阻单体排胶后烧结。其中，排胶温度优选为300～400℃，烧结温度优选为900～1000℃，如此低的烧结温度使内电极不易受损。

为便于热敏电阻单体表面处理及上端电极，需对烧结后的热敏电阻单体进行倒角处理即去除棱角及毛刺，使其表面光滑。热敏电阻单体倒角后，还可在其侧面涂敷防护层。该防护层可以是玻璃、绝缘陶瓷材料、酚醛树脂、环氧树脂、硅树脂等的一种或多种，例如于热敏电阻单体侧面涂覆玻璃后即形成玻璃包封层。

在步骤S107中，于所述热敏电阻单体两端上端电极；

本发明实施例需在热敏电阻单体两端上端电极，其由专用涂银机完成。先根据产品尺寸选择合适的涂银硅胶板，将端电极涂印在热敏电阻单体两端，然后经烧银完成端电极制作，在此将该层端电极称作“银端头”21。为保护热敏电阻器内部结构，于“银端头”21表面镀一镍阻挡层22。此外，还可于镍阻挡层22表面镀一锡焊层23，便于本热敏电阻器焊接，如图2所示。

本发明实施例通过调配热敏陶瓷粉料，使所述热敏陶瓷粉料中四氧化三钴∶二氧化锰∶氧化镍∶三氧化二铝为30～60％∶40～70％∶10～30％∶5～20％(摩尔比)，由此构成高电阻率、高B值材料，有效降低最大电流时近似电阻，提高最大稳态电流。为降低烧结温度，保护热敏电阻膜片，还可于所述热敏陶瓷粉料中增掺了玻璃体和三氧化二铋，亦助于加强瓷体强度。此外，于空白膜带上印刷内电极，印制出的内电极阻值精度高，成本低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种功率型负温度系数热敏电阻器的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

调配热敏陶瓷粉料，使所述热敏陶瓷粉料中四氧化三钴:二氧化锰:氧化镍:三氧化二铝的摩尔比为30～60％:40～70％:10～30％:5～20％；

将调配好的热敏陶瓷粉料与粘合剂、溶剂、增塑剂、分散剂混合，并磨成浆料，其中，所述粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛树脂，所述溶剂为醋酸正丙脂与异丁醇按重量比(50～90):(20～50)配制的混合物，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂，所述分散剂为乙二酸二甲脂；

于所述空白膜带上印刷内电极，制成热敏电阻膜片；

于所述热敏电阻单体两端上端电极。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，于所述热敏陶瓷粉料中掺入玻璃体及三氧化二铋。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述热敏陶瓷粉料:粘合剂:溶剂:增塑剂:分散剂的质量比为100:(5～20):(80～150):(5～20):(0.5～4)。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述流延所述浆料使之成型为膜带，从所述膜带裁切出所需尺寸的空白膜片的步骤具体为：

将配制好的浆料抽真空过200～350目筛网除颗粒和气泡，静置15～24小时；

在PET载带上进行流延成型，经过50～85℃的烘箱10～20min烘干，得到厚度为10～60μm膜带；

从制好的膜带裁切出所需尺寸的空白膜片。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将裁切好的空白膜片印刷成功率型热敏电阻膜片和带切割线的膜片；

所述功率型热敏电阻膜片的内电极由Ag-Pt浆料印制而成，该浆料中Ag:Pt的质量比为(30～90):(10～70)。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，叠置多片热敏电阻膜片时，使相邻热敏电阻膜片的内电极交错，其等效电路并联。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，于叠置作为上盖的多片空白膜片前，叠一层带有切割线的膜片。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述热敏电阻单体烧结后倒角，并于其侧面涂覆防护层。

9.如权利要求4～8中任一项所述的方法，其特征在于，所述端电极包括左端电极和右端电极；此两端电极分别由涂印于所述热敏电阻单体端面的银端头，依次电镀于所述银端头表面的镍阻挡层及锡焊层构成。