CN103617852A - 一种贴片式功率型热敏电阻元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种贴片式功率型热敏电阻元件，包括至少一个热敏电阻芯片单元以及与所述热敏电阻芯片单元相连的两个外部电极,所述热敏电阻芯片单元包括热敏电阻陶瓷体、两个表面电极以及两个端电极，所述两个端电极分别设置于所述热敏电阻陶瓷体的两端，所述两个表面电极分别分布于所述热敏电阻陶瓷体的上、下表面上，并分别连接对应的端电极，所述两个端电极分别连接对应的外部电极。本发明还公开了贴片式功率型热敏电阻元件相应的制作方法。本发明可以采用导电银浆料形成分布在热敏电阻陶瓷体表面上的表面电极，烧结效果好且成本较低。

Description

一种贴片式功率型热敏电阻元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种贴片式功率型热敏电阻元件及其制造方法。

背景技术

随着整机小型化发展趋势，对电子元件的片式化、小型化要求越来越迫切，引线式电子元件最终将被贴片式电子元件所取代。

在电源线路上，由于容型元件的存在，在开机瞬间会产生一个比正常工作电流大很多倍的浪涌电流，进而对线路中的电子元件造成损坏。功率型热敏电阻在常温下阻值较大，在电源开机上电的瞬间，由于功率型热敏电阻的存在，抑制了开机瞬间产生的浪涌电流。而后由于电流通过热敏电阻体，热敏电阻体发热，其电阻值降到很小的一个阻值，在线路中的功耗可以忽略不计，从而保障了线路的正常工作。

开机上电后，热敏电阻发热到阻值的降低，这一过程会在毫秒的时间内完成，一般热敏电阻发热后阻值会维持在零点几欧，非常适合转化效率高的电源线路。

在中国专利申请第201220012703.2号中公布了一种功率型负温度系数热敏电阻器及电子装置，采用陶瓷体叠层、印刷以及与内电极共烧的方式制备片式功率型热敏电阻器。但是其方案存在下述缺陷：1、因热敏电阻陶瓷体烧结温度较高，高于作为普通内电极材料的银的熔点961℃，要提高内电极的烧结温度以达到内电极与热敏电阻体的共烧，就需要使用价格非常昂贵的Ag-Pd浆料，这在电子元件竞争激烈的今天很难实现产业化；2、按照这种片式功率热敏电阻器的结构，在使用时是直接贴在PCB板上，而功率型热敏电阻在工作时表面一直处于发热状态，表面温度一般大于150℃，因此直接贴装与PCB板上后由于功率型热敏电阻长期发热，会使PCB板损坏。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种贴片式功率型热敏电阻元件及其制造方法，弥补现有技术的上述缺陷。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种贴片式功率型热敏电阻元件，包括至少一个热敏电阻芯片单元以及与所述热敏电阻芯片单元相连的两个外部电极,所述热敏电阻芯片单元包括热敏电阻陶瓷体、两个表面电极以及两个端电极，所述两个端电极分别设置于所述热敏电阻陶瓷体的两端，所述两个表面电极分别分布于所述热敏电阻陶瓷体的上、下表面上，并分别连接对应的端电极，所述两个端电极分别连接对应的外部电极。

优选地：

所述两个表面电极以在竖直方向上交错重叠的方式分布于所述热敏电阻陶瓷体的上、下表面上。

所述表面电极和/或所述端电极由银浆料烧结而成。

所述表面电极上覆盖有表面电极保护层。优选地，所述表面电极保护层的材料为玻璃、环氧树脂、有机硅树脂中的一种。

所述两个外部电极在一个导电的外部夹板上形成，所述外部夹板具有能容纳所述至少一个热敏电阻芯片单元的槽间，所述槽间的两个侧壁与所述两个端电极接触，所述两个侧壁的下端向内或向外弯折成与所述热敏电阻陶瓷体的表面平行。优选地，多个热敏电阻芯片单元并联在所述外部夹板之间。

所述两个侧壁的内侧上相对设置有用于支撑热敏电阻芯片单元的两个支撑板。

一种贴片式功率型热敏电阻元件的制作方法，包括以下步骤：

a.制作热敏电阻陶瓷体；

b.在所述热敏电阻陶瓷体上、下表面印刷导电浆料，再烧结形成两个表面电极；

c.在所述热敏电阻陶瓷体的两端粘连导电浆料，再烧结成与所述两个表面电极相连的两个端电极，获得热敏电阻芯片单元；

d.将所述热敏电阻芯片单元的两个端电极与外部电极电连接。

优选地：

步骤b中，采用丝网印刷方式将导电银浆料印刷到所述热敏电阻陶瓷体上，在400-800℃优选650℃的温度下烧结形成两个表面电极。优选地，该步骤中使两个表面电极以在竖直方向上交错重叠的方式形成在所述热敏电阻陶瓷体的上、下表面上。

在步骤b和步骤c之间还包括以下步骤：

采用丝网印刷方式在两个表面电极上印刷保护层浆料，再烧结形成表面电极保护层。

步骤c中，将所述热敏电阻芯片单元插入到导电的外部夹板中，两个端电极分别与所述外部夹板的两个侧壁电气连接，将所述外部夹板的两个侧壁下端向内或向外弯折以与所述热敏电阻陶瓷体的表面平行。

本发明的有益技术效果：

本发明不是在热敏电阻陶瓷体内设置内电极，而是在热敏电阻陶瓷体的上、下表面上设置两个表面电极，而两个表面电极可以在热敏电阻陶瓷体烧结形成之后，再通过导电浆料印刷、烧结形成在热敏电阻陶瓷体的表面上，从而避免了传统方案中需要将热敏电阻陶瓷体与内电极共烧，内电极的烧结温度与热敏电阻陶瓷体的烧结温度不一致所带来的问题。由此，可以采用成本较低的导电银浆料，经过400-800℃的烧结温度形成表面电极，烧结效果好，无需使用昂贵的Ag-Pd浆料就可以实现片式化结构，成本低，有利于贴片式功率型热敏电阻元件制作的产业化。

在优选的实施例中，采用外部夹板形成外部电极结构，外部夹板的侧壁下端弯折以用于与PCB板贴装，在元件表面贴装时，外部夹板内的热敏电阻芯片单元不与PCB板直接接触，避免了功率型热敏电阻工作时发热对PCB板的影响，提高了使用的可靠性，也保障了元件的使用寿命。

附图说明

图1为本发明优选实施例的贴片式功率型热敏电阻元件的竖直向剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参阅图1，在一些实施例里，贴片式功率型热敏电阻元件包括至少一个热敏电阻芯片单元1、以及与所述的热敏电阻芯片单元1相连接的两个外部电极201、202。每个热敏电阻芯片单元1包括热敏电阻陶瓷体3、两个表面电极401、402以及端电极601、602，两个表面电极401、402分布于热敏电阻陶瓷体3的上、下表面上。

如图1所示，在优选的实施例里，两个表面电极401、402以在竖直方向上交错重叠的方式分布于所述热敏电阻陶瓷体的上、下表面上。

表面电极401、402可以是经过丝网印刷导电银浆料后，以400-800℃的温度、优选650℃的温度在烧结装置中烧结而成。

如图1所示，在优选的实施例里，表面电极401、402之上还印刷有表面保护层501、502。

表面电极保护层501、502可以是玻璃涂敷层，其是由玻璃浆料印刷在表面电极401、402上，在烧结装置中烧结而成，烧结温度优选为750℃。表面电极保护层501、502也可以采用环氧树脂、有机硅树脂等材料。

端电极601、602可以是由导电银浆料粘接在表面电极401、402上，再经过400-800℃、优选650℃的温度在烧结装置中烧结而成。

热敏电阻芯片单元1可使用锡膏或银膏与外部电极201、202进行电气连接。

当有多个热敏电阻芯片单元1时，热敏电阻芯片单元1并联连接在外部电极201、202之间。并联的热敏电阻芯片单元1个数可根据热敏电阻元件的阻值及电流值选定。

如图1所示，在优选的实施例里，两个外部电极201、202在一个导电的外部夹板2上形成，所述外部夹板2具有能容纳所述至少一个热敏电阻芯片单元的槽间，所述槽间的两个侧壁与所述两个端电极接触，所述两个侧壁的下端向内或向外弯折成与所述热敏电阻陶瓷体的表面平行的外部电极201、202。更优选地，两个侧壁的内侧上相对设置有两个支撑板，可以对热敏电阻芯片单元提供支撑，尤其是在将端电极与侧壁通过导电膏连接固定之前，提供这样的支撑是非常有便于操作的。其他的热敏电阻芯片单元可以支撑在最靠近支撑板的热敏电阻芯片单元之上，由此可以将多个热敏电阻芯片单元1并联在所述外部夹板之间。

外部夹板2及其外部电极201、202的材质可以为镍-铜合金、锡-铜合金等。

外部夹板2及其外部电极201、202的设计，既便于功率型热敏电阻元件的表面贴装，又能有效减小热敏电阻芯片单元1产生的热量对PCB板的不良影响。

参阅图1，在一些实施例里，贴片式功率型热敏电阻元件的制造方法包括以下步骤：

步骤a.制作热敏电阻陶瓷体3；

步骤b.在所述热敏电阻陶瓷体3上、下表面印刷导电浆料，再烧结形成两个表面电极401、402；

步骤c.在所述热敏电阻陶瓷体3的两端粘连导电浆料，再烧结成与所述两个表面电极401、402相连的两个端电极601、602，获得热敏电阻芯片单元1；

步骤d.将所述热敏电阻芯片单元1的两个端电极601、602与外部电极电201、202连接。

参阅图1，在具体的实施例里，贴片式功率型热敏电阻元件制造方法依次有以下步骤：

1）功率型热敏电阻陶瓷体制作

将质量百分比为20.0～40.0%的四氧化三锰、质量百分比为20.0～40.0%的四氧化三钴、质量百分比为20.0～40.0%三氧化二镍混合球磨制成热敏电阻粉料；

将配制好的热敏电阻粉料与粘合剂、增塑剂、分散剂、溶剂等混合、球磨制成热敏电阻浆料；

将调配好的热敏电阻浆料经过流延形成一定厚度的单层膜带，再将单层膜带叠成需要厚度的热敏电阻生坯阵列，经过切割工艺形成单个的热敏电阻生坯；

生坯经过300-500℃、优选400℃温度下的排胶过程以及1200℃温度下的烧结过程，形成功率型热敏电阻陶瓷体3。

2）表面电极制作

采用丝网印刷的方式按照设计的图案在热敏电阻陶瓷体3两面印刷导电银浆料，再置于烧结装置中烧结形成表面电极401、402，所述的烧结温度为400-800℃，优选为650℃。

3）表面电极保护层制作

采用丝网印刷方式在所述的两个表面电极401、402上按照表面电极图形印刷保护层浆料，然后在烧结装置中经过优选750℃的温度烧结形成表面电极保护层5。保护层浆料可以采用玻璃、环氧树脂或有机硅树脂等材料。

4）端电极制作

采用沾银方式在所述已经制备完表面电极401、402及电极保护层501、502的热敏电阻陶瓷体3两端粘连导电银浆，再置于烧结装置中经过400-800℃、优选650℃的温度烧结成为端电极601、602。由此形成包括热敏电阻陶瓷体3、表面电极401、402、表面电极保护层501、502、端电极601、602的热敏电阻芯片单元1。

5）热敏电阻芯片单元与外部电极的电气连接

将热敏电阻芯片单元1插入到外部夹板2中，可使用银膏或锡膏与外部夹板2的两侧壁进行电气连接。插入的热敏电阻芯片单元的数量根据产品的阻值、电流值的要求而定。将外部夹板2的两侧壁的下端（下端多余的部分也可以裁剪掉）经过折弯呈水平状，就形成了便于贴装到PCB板上的外部电极201、202，制得最终成品。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种贴片式功率型热敏电阻元件，包括至少一个热敏电阻芯片单元以及与所述热敏电阻芯片单元相连的两个外部电极,其特征在于,所述热敏电阻芯片单元包括热敏电阻陶瓷体、两个表面电极以及两个端电极，所述两个端电极分别设置于所述热敏电阻陶瓷体的两端，所述两个表面电极分别分布于所述热敏电阻陶瓷体的上、下表面上，并分别连接对应的端电极，所述两个端电极分别连接对应的外部电极。

2.如权利要求1所述的贴片式功率型热敏电阻元件，其特征在于,所述两个表面电极以在竖直方向上交错重叠的方式分布于所述热敏电阻陶瓷体的上、下表面上。

3.如权利要求1所述的贴片式功率型热敏电阻元件，其特征在于,所述表面电极和/或所述端电极由银浆料烧结而成。

4.如权利要求1所述的贴片式功率型热敏电阻元件，其特征在于,所述表面电极上覆盖有表面电极保护层，优选地，所述表面电极保护层的材料为玻璃、环氧树脂、有机硅树脂中的一种。

5.如权利要求1至4任一项所述的贴片式功率型热敏电阻元件，其特征在于,所述两个外部电极在一个导电的外部夹板上形成，所述外部夹板具有能容纳所述至少一个热敏电阻芯片单元的槽间，所述槽间的两个侧壁与所述两个端电极接触，所述两个侧壁的下端向内或向外弯折成与所述热敏电阻陶瓷体的表面平行，优选地，多个热敏电阻芯片单元并联在所述外部夹板之间。

6.如权利要求5所述的贴片式功率型热敏电阻元件，其特征在于,所述两个侧壁的内侧上相对设置有用于支撑热敏电阻芯片单元的两个支撑板。

7.一种贴片式功率型热敏电阻元件的制作方法，其特征在于,包括以下步骤：

a.制作热敏电阻陶瓷体；

b.在所述热敏电阻陶瓷体上、下表面印刷导电浆料，再烧结形成两个表面电极；

c.在所述热敏电阻陶瓷体的两端粘连导电浆料，再烧结成与所述两个表面电极相连的两个端电极，获得热敏电阻芯片单元；

d.将所述热敏电阻芯片单元的两个端电极与外部电极电连接。

8.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于,步骤b中，采用丝网印刷方式将导电银浆料印刷到所述热敏电阻陶瓷体上，在400-800℃优选650℃的温度下烧结形成两个表面电极，优选地，使两个表面电极以在竖直方向上交错重叠的方式形成在所述热敏电阻陶瓷体的上、下表面上。

9.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于,在步骤b和步骤c之间还包括以下步骤：

采用丝网印刷方式在两个表面电极上印刷保护层浆料，再烧结形成表面电极保护层。

10.如权利要求7至9任一项所述的制作方法，其特征在于,步骤c中，将所述热敏电阻芯片单元插入到导电的外部夹板中，两个端电极分别与所述外部夹板的两个侧壁电气连接，将所述外部夹板的两个侧壁下端向内或向外弯折以与所述热敏电阻陶瓷体的表面平行。

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