CN1046051C - 氧化物半导体热敏电阻器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氧化物半导体热敏电阻器的制造方法，其主要是以钴、锰、镍、铁的硝酸盐或醋酸盐为原料，采用液相共沉淀法制备材料粉体，加入乳化剂OP进行清洗，然后将粉体进行分散、研磨、预烧后制成。该热敏电阻为玻璃密封两端引线型，具有体积小，稳定性好，可靠性高等特点，适用于温度测量、控制和线路补偿。
Description
本发明涉及一种氧化物半导体热敏电阻器的制造方法
本发明所述的氧化物半导体热敏电阻为玻璃密封两端引线型，具有体积小、稳定性好，可靠性高等特点，适用于冰箱、空调等温度测量，控制和线路补偿。日本已有同样结构、同样参数的产品问世，但我国的该类器件基本依靠进口，价格昂贵。
一般来说，同种性能的半导体热敏材料，由于其制作工艺不同，主要成份及其比例也有较大差异。日本主要是采用硝酸盐混合热分解法制备粉体材料，其电学参数为：B25/50=3270±1％,R25℃=2.0-6.0KΩ。国内制备氧化物热敏材料通常是采用氧化物混合研磨法。本发明经过多年的探索、研究，采用钴、锰、镍、铁的硝酸盐或醋酸盐为原材料，用液相共沉淀法制粉体，其比例与工艺有显著的差别。所得产品的参数指标均达到国外同类产品指标。
本发明目的在于，研制的氧化物半导体热敏电阻器的制造方法是以钴、锰、镍、铁的硝酸盐或醋酸盐为原材料，采用液相共沉淀法制备材料粉体，加入乳化剂OP进行清洗，然后将粉体进行分解，研磨、预烧结，再进行预成型、冷等静压、高温烧结制成，该所得产品其电学参数指标均达到日本同类产品水平，从而替代了同类产品依靠进口的局面。
本发明所述的氧化物半导体热敏电阻器的制造方法，其主要是该热敏电阻是以钴、锰、镍、铁的硝酸盐或醋酸盐为原材料，采用液相共沉淀法制备材料粉体，然后将粉体进行分解、研磨、预烧结后加入乳化剂OP进行清洗制成，原材料各组份配比为(摩尔百分比％)钴35-40、锰30-40、镍12-16、铁2-6；本发明所述的氧化物半导体热敏电阻及其制造方法，是以分析纯(摩尔百分比％)钴35-40、锰30-40、镍12-16、铁2-6的硝酸盐或醋酸盐为原材料，采用液相共沉淀法制备粉体沉淀液，沉淀液为浓度1N的钴、锰、镍、铁的盐溶液，在剧烈的搅拌下，将沉淀剂均匀加入沉淀液中，然后在沉淀液中加入乳化剂OP，沉淀完成后反复加入去离子水进行清洗并对溶液进行超声处理，烘干，磨细，预烧结；沉淀剂浓度为1.5-2N的碳酸氢铵溶液，沉淀剂的加入量为沉淀液的2-2.5倍(容量比)；乳化剂OP的加入量1％(重量)，在材料烘干磨细后，先在400-500℃热分解5-10小时；经过研磨后再在650-800℃进行预烧结，将材料预成型为φ50mm左右柱体后进行冷等静压，压强为2.0-3.5T/cm2，然后在1180-1200℃烧结2小时，升降温度控制在1-15℃/分钟，再进行切片、两面涂烧AgPd电极、划片，即为芯片，然后再将芯片采用按玻封工艺玻封，温度控制在650-700℃范围内，玻封时间控制在25分钟内。
本发明所述的氧化物半导体热敏电阻及其制造方法，在以下方面有独到的解决方法；
(1)在采用液相共沉淀法制备粉体时，如溶液的PH值过高，有些元素的沉淀物会产生络合而溶解；PH值过低，有些元素又不能完全沉淀，而PH值在化学反应中又是一个难以准确控制的参数，这势必造成沉淀出的粉料元素比例与原始配方有差异，且每次工艺都难以重复，本发明采取严格控制沉淀液和沉淀剂的浓度以及二者之间量的比例，沉淀剂均匀缓慢加入，沉淀液的温度始终控制在30-40℃范围内，从而达到控制粉体元素比例的目的。
(2)因液相共沉淀法制得粉体较细，粉粒表面活性大，特别容易团聚，沉淀液中大量阴离子的存在进一步加剧这种团聚，造成粒度大，不均匀，材料的一致性很差，本发明在沉淀液中加入乳化剂，减小粉粒的表面活性，以沉淀物加入去离子水反复清洗，同时进行超声处理，来破坏粉体的团聚。在预烧之前，引入热分解工艺，分解后对粉体进行研磨。
(3)传统的珠体热敏电阻或厚膜热敏电阻，因为材料特性不均匀，热敏蕊片尺寸不一致，电极效应、封装工艺等因素的影响，造成元件参数的不一致。本发明引入冷等静压成型技术，采用切片、划片工艺，保证了产品有较高的一致性。
(4)采用本发明制作出的热敏电阻，其芯片尺寸应在V=a×a×d,0.70＜a＜0.55mm；0.20＜d＜0.30mm范围内，便于玻璃封装工艺的操作，其电学参数B25/50=3270±1％.R25℃=20-60KΩ。
实施例1：
使用市售分析纯按硝酸钴35％、硝酸锰40％、硝酸镍12％、铁2％(摩尔比)作为原材料比例称量2mol，配制成浓度为1N的沉淀液，溶液温度在30-40℃。
使用市售分析纯碳酸氢铵6mol作为沉淀剂，配制成浓度为2N的沉淀剂溶液，溶液温度控制在30-40℃；
在沉淀液中加入1％重量的乳化剂OP-10，并在剧烈搅拌中将沉淀剂按50-100ml/分钟的速度均匀加入，加完为止，沉淀过程完成；
将带有沉淀物的溶液置于超声仪中处理10分钟，进行抽滤，再加入3000ml去离子水，温度在30-40℃，搅拌-超声处理-抽滤，反复这一过程3-5次，烘干磨细；
粉体在400℃热分解6小时，磨细，然后在800℃预烧3小时，磨细，粉体制备过程结束；
将粉体压制成φ50mm的柱体后进行冷等静压，压强为2.0-3.5T/cm2，然后在1180℃烧结2小时，升降温度控制在1-1.5℃/分钟，使用切片机，将烧结完的柱体切成圆片，两面涂烧AgPd电极，再划为电极芯片，再将芯片按玻封工艺玻封，温度控制在650℃范围内，玻封时间控制在25分钟内。
所得珠体热敏电阻电学参数B25/50=3270+1％,R25℃=2.0-6.0KΩ
实施例2：
使用市售分析纯按硝酸钴40％、硝酸锰30％、硝酸镍16％、铁6％(摩尔比)作为原材料比例称量2mol，配制成浓度为1N的沉淀液，溶液温度在30-40℃。
使用市售分析纯碳酸氢铵6mol作为沉淀剂，配制成浓度为1.5N的沉淀剂溶液，溶液温度控制在30-40℃；
在沉淀液中加入1％重量的乳化剂OP-10，并在剧烈搅拌中将沉淀剂按50-100ml/分钟的速度均匀加入，加完为止，沉淀过程完成；
将带有沉淀物的溶液置于超声仪中处理10分钟，进行抽滤，再加入3000ml去离子水，温度在30-40℃，搅拌-超声处理-抽滤，反复这一过程3-5次，烘干磨细；
粉体在500℃热分解10小时，磨细，然后在800℃预烧3小时，磨细，粉体制备过程结束；
将粉体压制成φ50mm的柱体后进行冷等静压，压强为2.0-3.5T/cm2，然后在1200℃烧结2小时，升降温度控制在1-1.5℃/分钟，使用切片机将烧结完的柱体切成圆片，两面涂烧AgPd电极，再划为电极芯片，再将芯片按玻封工艺玻封，温度控制在700℃范围内，玻封时间控制在25分钟内
所得珠体热敏电阻电学参数B25/50=3270±1％,R25℃=2.0-6.0KΩ
实施例3：
使用市售分析纯按硝酸钴35％、醋酸锰40％、硝酸镍12％、铁2％(摩尔比)作为原材料比例称量2mol，配制成浓度为1N的沉淀液，溶液温度在30-40℃。
使用市售分析纯碳酸氢铵6mol作为沉淀剂，配制成浓度为2N的沉淀剂溶液，溶液温度控制在30-40℃；
在沉淀液中加入1％重量的乳化剂OP-10，并在剧烈搅拌中将沉淀剂按50-100ml/分钟的速度均匀加入，加完为止，沉淀过程完成；
将带有沉淀物的溶液置于超声仪中处理10分钟，进行抽滤，再加入3000ml去离子水，温度在30-40℃，搅拌-超声处理-抽滤，反复这一过程3-5次，烘干磨细；
粉体在400℃热分解5小时，磨细，然后在800℃预烧3小时，磨细，粉体制备过程结束；
将粉体压制成φ50mm的柱体后进行冷等静压，压强为2.0-3.5T/cm2，然后在1180℃烧结2小时，升降温度控制在1-1.5℃/分钟，使用切片机将烧结完的柱体切成圆片，两面涂烧AgPd电极，再划为电极芯片，再将芯片按玻封工艺玻封，温度控制在680℃范围内，玻封时间控制在25分钟内
所得珠体热敏电阻电学参数B25/503270±1％,R25℃=2.0-60KΩ
实施例4：
使用市售分析纯按醋酸钴38％、醋酸锰38％、硝酸镍15％、铁5％(摩尔比)作为原材料比例称量2mol，配制成浓度为1N的沉淀液，溶液温度在30-40℃。
使用市售分析纯碳酸氢铵6mol作为沉淀剂，配制成浓度为2N的沉淀剂溶液，溶液温度控制在30-40℃；
在沉淀液中加入1％重量的乳化剂OP-10，并在剧烈搅拌中将沉淀剂按50-100ml/分钟的速度均匀加入，加完为止，沉淀过程完成；
将带有沉淀物的溶液置于超声仪中处理10分钟，进行抽滤，再加入3000ml去离子水，温度在30-40℃，搅拌-超声处理-抽滤，反复这一过程3-5次，烘干磨细；
粉体在500℃热分解6小时，磨细，然后在750℃预烧3小时，磨细，粉体制备过程结束；
将粉体压制成φ50mm的柱体后进行冷等静压，压强为2.0-3.5T/cm2，然后在1200℃烧结2小时，升降温度控制在1-1.5℃/分钟，使用切片机，将烧结完的柱体切成圆片，两面涂烧AgPd电极，再划为电极芯片，再将芯片按玻封工艺玻封，温度控制在700℃范围内，玻封时间控制在25分钟内
所得珠体热敏电阻电学参数B25/50-3270±1％,R25℃=2.0-6.0KΩ
Claims (4)
1．氧化物半导体热敏电阻器的制造方法，其特征在于，该热敏电阻是以钴、锰、镍、铁的硝酸盐或醋酸盐为原料，采用液相共沉淀法制备材料粉体，加入乳化剂OP进入清洗，然后将粉体进行分解、研磨、预烧，再进行预成型，冷等静压高湿烧结制成；原材料各组份配比为(摩尔百分比％)
钴35-40 锰30-40 镍12-16 铁2-6
2．氧化物半导体热敏电阻器的制造方法，其特征在于，该制造方法为：以分析纯(摩尔百分比％)钴35-40、锰30-40、镍12-16、铁2-6的硝酸盐或醋酸盐为原材料，采用液相共沉淀法制备材料粉体的沉淀液，沉淀液为浓度1M的钴、锰、镍、铁盐溶液，在剧烈的搅拌下，将沉淀剂均匀加入沉淀液中，然后在沉淀液中加入乳化剂OP，沉淀完成后反复加入去离子水进行清洗交对溶液进行超声处理，烘干，磨细，预烧结。
3．根据权利要求2所述氧化物半导体热敏电阻器的制造方法，其特征在于，沉淀剂浓度为1.5-2M的碳酸氢铵溶液，沉淀剂的加入量为沉淀液的2-2.5倍(容量比)。
4．根据权利要求2所述的氧化物半导体热敏电阻器的制造方法，其特征在于，乳化剂OP的加入量1％(重量)，在材料烘干、磨细后，先在400-500℃热分解5-10小时，经过研磨后再在650-800℃进行预烧结，将材料预成型为φ50mm左右柱体后进行冷等静压，压强为2.0-3.5T/cm2，然后在1180-1200℃烧结2小时，升降温度控制在1-1.5℃/分钟，再进行切片、两面涂烧AgPd电极、划片，即为芯片，然后再将芯片采用按玻封工艺玻封，温度控制在650-700℃范围内，玻封时间控制在25分钟内。
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| CN1114639A (zh) * | 1994-07-02 | 1996-01-10 | 雷慧绪 | 电子工业用氧化钴、氧化镍粉末的生产方法 |
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1996
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