CN105261430B - 一种玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法及热敏电阻 - Google Patents
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Abstract
一种玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，包括以下步骤：将相邻的两根引线拉直且成对排列；将引线的一端部粘上电极金属浆料；将热敏电阻芯片插入到每对引线的粘有电极金属浆料的端部的中间，使两根引线与热敏电阻芯片两端连接；将热敏电阻芯片上的电极金属浆料烘干固化，形成电极，并使热敏电阻芯片与引线固定连接；将玻璃浆料覆盖在热敏电阻芯片、电极和与热敏电阻芯片固接的引线端部上；将玻璃浆料固化，形成具有一定硬度的玻璃封装薄层；将玻璃浆料烧结。上述玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，采用在热敏电阻芯片上覆盖玻璃浆料，再将玻璃浆料烧结的方法，成品的合格率高，减小了热敏电阻的尺寸、加快了响应速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子元器件的制作方法，尤其涉及一种热敏电阻的制作方法及热敏电阻。
背景技术
热敏电阻是指对温度敏感的电阻元件，在不同的温度下表现出不同的电阻值，进而作为温度传感器的常用组成部件。热敏电阻按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。PTC热敏电阻在温度越高时电阻值越大，NTC热敏电阻在温度越高时电阻值越低。按照引线的设置方式不同，电阻可以分为轴向引线热敏电阻，和径向引线热敏电阻，另外还有无引线的片状电阻器。
请参阅图1，其为现有技术中的径向NTC热敏电阻的示意图，该NTC热敏电阻包括玻璃头01、热敏电阻芯片02、电极03和引线04。该热敏电阻芯片02的两端设置电极03，引线04通过电极03与热敏电阻芯片02的两端固定连接，玻璃头01套设在热敏电阻芯片02、电极03和引线04与热敏电阻芯片02固接的端部所形成的整体结构外，起保护作用。该玻璃头01的制作工艺是，将具有一定硬度但尚未烧结的玻璃头套设在热敏电阻芯片02上，然后进行烧结。
这种NTC热敏电阻的缺陷是：1.玻璃头的玻璃壁较厚，导致封装后的热敏电阻的尺寸较大，如采用0.7*0.7*0.35mm尺寸的热敏电阻芯片时，玻璃头的大小将在Φ1.3mm(直径1.3mm)左右，封装后的热敏电阻将不能应用在空间较小的场合；2.由于玻璃头较厚，热量从外界导入热敏电阻芯片所需时间较长，对于上述尺寸的封装后的热敏电阻来说，其热时间常数为5-6秒(在油槽中测量)，这种反应速度难以满足一些需要快速响应的场合；3.将玻璃头套设在热敏电阻芯片上的工艺过程，对玻璃头的尺寸与热敏电阻芯片、电极和引线端部的尺寸精度较高，其加工精度高，成本也高，但成品产出率低，尤其是产品的电气性能分散，电气性能在±1％范围内的合格率只有50-60％。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种尺寸小、响应速度快、成品合格率高的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，包括以下步骤：
步骤S01：将相邻的两根引线拉直且成对排列；
步骤S02：将引线的一端部粘上电极金属浆料；
步骤S03：将热敏电阻芯片插入到每对引线的粘有电极金属浆料的端部的中间，使两根引线通过电极金属浆料与热敏电阻芯片两端连接；
步骤S04：将热敏电阻芯片上的电极金属浆料烘干固化，形成电极，并使热敏电阻芯片与引线固定连接；
步骤S05：将玻璃浆料覆盖在热敏电阻芯片、电极和与热敏电阻芯片固接的引线端部上；
步骤S06：将玻璃浆料固化，形成具有一定硬度的玻璃封装薄层；
步骤S07：将玻璃浆料烧结。
上述玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，采用在热敏电阻芯片上覆盖玻璃浆料，再将玻璃浆料烧结的方法，比起现有技术中直接在热敏电阻芯片上套设玻璃头的工艺，操作简单且成本低廉，成品的合格率高，所制作出来的热敏电阻具有与热敏电阻芯片紧密结合的玻璃封装薄层，进而减小了热敏电阻的尺寸、加快了热敏电阻的响应速度。
进一步地，所述引线选用直径为0.2-0.3mm的杜镁丝线。
进一步地，步骤S01中，将长度一致的多对引线排列并固定在一长条形支架上。
进一步地，步骤S02中，所述电极金属浆料为烧结温度为500℃-600℃的银浆；将电极金属浆料倒入槽中并将其刮平，再将所述引线的端部浸入所述电极金属浆料中，使引线的端部粘上所述电极金属浆料。
进一步地，步骤S04中，将热敏电阻芯片放入网带烘箱中，在200℃的温度下烘干固化2小时。
进一步地，步骤S05中，将烧结温度为500-650℃的玻璃浆料倒入槽中并将其刮平，再将热敏电阻芯片浸入所述玻璃浆料中，使玻璃浆料覆盖在热敏电阻芯片上。
进一步地，步骤S05中，所述玻璃浆料包括质量百分比为以下比例的成分：20-50％的有机载体及50-80％的玻璃粉料；所述有机载体包括质量百分比为以下比例的成分：油酸2-6％、二甲苯2-6％、卵磷脂0-5％、松油醇0-5％、柠檬酸三丁酯5-15％、乙基纤维素1-15％、聚二乙醇2-6％、硅烷偶联剂0-5％、邻苯二甲酸二丁酯5-10％。
进一步地，步骤S06中，将热敏电阻芯片放入固化炉中，在150℃的温度下固化3小时。
进一步地，步骤S07中，将热敏电阻芯片放入烧结炉中，在温度为500-600℃，频率为25±5HZ的条件下将玻璃浆料烧结。
本发明还提供一种玻璃浆料烧结封装的热敏电阻，根据上述的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法制作而成。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是现有技术中的NTC热敏电阻的结构示意图；
图2是本发明中用于制作引线的杜镁丝线的示意图；
图3是本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法的步骤S01的示意图；
图4是本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法的步骤S02的示意图；
图5是本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法的步骤S03的示意图；
图6是本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法的步骤S04的示意图；
图7是本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法的步骤S05的示意图；
图8是本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法的步骤S06的示意图；
图9是本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法的步骤S07的示意图；
图10是本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的结构示意图。
具体实施方式
本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，包括以下步骤：
步骤S01：将相邻的两根引线拉直且成对排列。
请参阅图2，其为本发明中用于制作引线的杜镁丝线的结构示意图。选用直径为0.2-0.3mm的杜镁丝线作为引线4，杜镁丝又称覆铜铁合金丝，是以Fe-Ni合金为芯丝，18％-28％(重量比)的铜包覆，将铜包覆表层氧化处理后形成氧化亚铜致密层。其具有有以下优点：一，杜镁丝线具有与玻璃一致的膨胀系数，当玻璃浆料烧结后形成玻璃封装薄层紧密包裹在杜镁丝线上时，杜镁丝线和玻璃封装薄层在外界温度下的膨胀程度一致，防止两者分裂脱离；二，杜镁丝表面的氧化亚铜在玻璃中发生扩散，有利于提高其与玻璃封装薄层的强度。
请参阅图3，其为本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法步骤S01的示意图。用自动裁线机将杜镁丝线拉直，按预设长度裁剪出长度一致的杜镁丝线作为引线4，并使每两根引线4作为一对引线，该两根引线4间相隔一定距离排列，该距离与热敏电阻芯片2的宽度相当。多对引线4等距整齐排列在长条形的支架5上，该支架优选由硬纸皮制成，用高温胶将引线4固定在支架5上。
步骤S02：将引线的一端部粘上电极金属浆料。
请参阅图4，其为本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法步骤S02的示意图。选用贵金属浆料作为电极金属浆料，如银浆或铂浆，本实施例中优选烧结温度为500℃-600℃的低温银浆，加入适当的粘合剂，调配好粘度后倒入银浆槽6中并刮平，形成高度为0.1-0.2mm的银浆层。然后将引线4的一端部浸入该银浆中，然后取出，使引线4的一端部粘上银浆。其中，该粘结剂的成分包括溶剂、粘合剂、玻璃粉料等，制成后的银浆粘度优选120-140Kcps(cps为布氏粘度单位)。
步骤S03：将热敏电阻芯片插入到每对引线的粘有电极金属浆料的端部的中间，使两根引线通过电极金属浆料与热敏电阻芯片两端连接。
请参阅图5，其为本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法步骤S03的示意图。首先用机械顶针将支架上的一对引线分开，再将划切好的热敏电阻芯片2插入到每对引线4的粘有银浆的端部的中间，使两根引线4分别通过银浆与热敏电阻芯片2的两端连接。该热敏电阻芯片为NTC热敏电阻芯片或PTC热敏电阻芯片，本实施例中优选尺寸为0.7*0.7*0.35mm、电阻值为10KΩ的NTC热敏电阻芯片。该引线在热敏电阻芯片的径向引出，因此封装后的热敏电阻属于径向引线热敏电阻。
步骤S04：将热敏电阻芯片上的电极金属浆料烘干固化，形成电极，并使热敏电阻芯片与引线固定连接。
请参阅图6，其为本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法步骤S04的示意图。将插有热敏电阻芯片2的支架5放入网带烘箱7中，在200℃的温度下烘干固化2小时，使银浆固化，产生粘结力，使热敏电阻芯片2即通过银浆与引线4固定连接并导通。
步骤S05：将玻璃浆料覆盖在热敏电阻芯片、电极和与热敏电阻芯片固接的引线端部上。
请参阅图7，其为本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法步骤S05的示意图。选用烧结温度为500-650℃的低温玻璃粉料，将玻璃粉料和有机载体用三辊轧机均匀混合，混合比例如下(质量百分比)：
有机载体：20-50％
玻璃粉料：50-80％
其中，有机载体的按以下表1中所示的配方称量、混合后，放入60℃恒温水浴锅中充分搅拌制得。
表1：
| 成分 | 用途 | 重量百分比(wt％) |
| 油酸 | 表面活性剂 | 2-6 |
| 二甲苯 | 表面活性剂 | 2-6 |
| 卵磷脂 | 表面活性剂 | 0-5 |
| 松油醇 | 溶剂 | 40-70 |
| 柠檬酸三丁酯 | 溶剂 | 5-15 |
| 乙基纤维素 | 增稠剂 | 1-15 |
| 聚二乙醇 | 消泡剂 | 2-6 |
| 硅烷偶联剂 | 偶联剂 | 0-5 |
| 邻苯二甲酸二丁酯 | 增塑剂 | 5-10 |
加入松油醇调节好粘稠度，使该玻璃浆料具有一定的触变性，然后倒入玻璃浆槽8中并用刮胶将玻璃浆料10刮平，玻璃浆料的深度按照热敏电阻芯片大小调整，使热敏电阻芯片能完全被玻璃浆料覆盖。然后将插有热敏电阻芯片的引线的端部浸入到玻璃浆料10中，轻轻抖动后垂直拉出，使热敏电阻芯片、电极和引线端部所形成的整体外包裹一层较薄的玻璃浆料。
本发明的玻璃浆料采用浸涂法覆盖在热敏电阻芯片上，而非喷涂法，是因为浸涂法相对于喷涂法更为节约玻璃浆料，且更环保。若采用喷涂法，在喷涂的过程中，80％以上的玻璃浆料会喷洒到空气中，而非沉积在工件表面，造成玻璃浆料的浪费，同时污染环境。另外，相对于利用玻璃管套装设备而言，浸涂法的自动化程度更高，玻璃管套装是每次套装一个，而浸涂法一次能至少浸涂一个支架上大约25-35个产品，提升了生产效率，同时浸涂法制备的玻璃封装薄层的厚度比玻璃管套装的玻璃层厚度要薄，加快了响应速度。
步骤S06：将玻璃浆料固化，形成具有一定硬度的玻璃封装薄层。
请参阅图8，其为本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法步骤S06的示意图。将热敏电阻芯片放入固化炉中，在150℃的温度下固化3小时，使玻璃浆料固化，形成具有一定硬度的玻璃封装薄层。
步骤S07：将玻璃浆料烧结。
请参阅图9，其为本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法步骤S07的示意图。将覆盖有玻璃浆料的热敏电阻芯片伸入C型网带式烧结炉9中，在温度为500-600℃，工作频率为25±5HZ的条件下将玻璃浆料烧结。由于银浆内一般含有2％-5％的玻璃成分，在烧结时该银浆内的玻璃成分会稍微融化，与玻璃封装薄层融合在一起，烧结后，玻璃封装薄层与热敏电阻芯片、电极和引线形成一个紧密的整体。该经玻璃封装薄层封装后的热敏电阻的端部大小在Φ1.0mm(直径1.0mm)左右。
步骤S08：将烧结后氧化的杜镁丝线使用去氧化液清洗，清洗后进行热时间常数和电气性能测试。
本发明还提供一种根据上述玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法制作而成的热敏电阻。请参阅图10，其为本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的结构示意图。本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻包括玻璃封装薄层1、热敏电阻芯片2、电极3和引线4。该热敏电阻芯片2的两端设置电极3，引线04通过电极3与热敏电阻芯片2的两端固定连接，玻璃封装薄层1覆盖在热敏电阻芯片02、电极03和引线04与热敏电阻芯片02固接的端部所形成的整体结构外，起保护作用。
通过热时间常数和电气性能测试，请参阅表2，表2以尺寸为0.7*0.7*0.35mm、电阻值为10KΩ的NTC热敏电阻为测试对象，将现有技术中套设玻璃头的热敏电阻，与本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的测试结果进行比较。
表2：
表2中，R25阻值精度是指设计为10KΩ的热敏电阻，制成后在25℃下实际测得的电阻值。1％合格率是指上述R25阻值精度达到10KΩ±1％范围内的热敏电阻占所有被测热敏电阻的比例。热时间常数又称为热响应时间，是指热敏电阻在零功率状态下，当环境温度突变时，电阻体温度由起始温度变化到最终温度的63.2％时所需的时间。
从表2可知，在同样的合格率标准下，本发明的热敏电阻的合格率为85％，而现有技术的热敏电阻的合格率为60％，大大高于现有技术的合格率。从表2可知，本发明的热敏电阻的热时间常数在2-3秒范围内，而现有技术的热敏电阻的热时间常数在5-6秒之间，本发明的热敏电阻的热响应速度大大快于现有技术的热敏电阻的热响应速度。另外，本发明的热敏电阻，经玻璃封装薄层封装后的大小为Φ1.0mm，而现有技术中的套设的玻璃头的大小约为Φ1.3mm，缩减了0.3mm的尺寸，能满足一些空间有限的应用场合。
本发明的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，采用在热敏电阻芯片上覆盖玻璃浆料，再将玻璃浆料烧结的方法，比起现有技术中直接在热敏电阻芯片上套设玻璃头的工艺，操作简单且成本低廉，成品的合格率高，所制作出来的热敏电阻具有与热敏电阻芯片紧密结合的玻璃封装薄层，进而减小了热敏电阻的尺寸、加快了热敏电阻的响应速度。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (10)
1.一种玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S01：将相邻的两根引线拉直且成对排列；
步骤S02：将引线的一端部粘上电极金属浆料；
步骤S03：将热敏电阻芯片插入到每对引线的粘有电极金属浆料的端部的中间，使两根引线通过电极金属浆料与热敏电阻芯片两端连接；所述电极金属浆料包括玻璃粉料；
步骤S04：在200℃的温度下，将热敏电阻芯片上的电极金属浆料烘干固化，形成电极，并使热敏电阻芯片与引线固定连接；
步骤S05：将玻璃浆料覆盖在热敏电阻芯片、电极和与热敏电阻芯片固接的引线端部上；
步骤S06：将玻璃浆料在150℃的温度下固化3小时，形成具有一定硬度的玻璃封装薄层；
步骤S07：将玻璃浆料烧结。
2.根据权利要求1所述的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，其特征在于：所述引线选用直径为0.2-0.3mm的杜镁丝线。
3.根据权利要求1所述的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，其特征在于：步骤S01中，将长度一致的多对引线排列并固定在一长条形支架上。
4.根据权利要求1所述的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，其特征在于：步骤S02中，所述电极金属浆料为烧结温度为500℃-600℃的银浆；将电极金属浆料倒入槽中并将其刮平，再将所述引线的端部浸入所述电极金属浆料中，使引线的端部粘上所述电极金属浆料。
5.根据权利要求1所述的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，其特征在于：步骤S04中，将热敏电阻芯片放入网带烘箱中，在200℃的温度下烘干固化2小时。
6.根据权利要求1所述的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，其特征在于：步骤S05中，将烧结温度为500-650℃的玻璃浆料倒入槽中并将其刮平，再将热敏电阻芯片浸入所述玻璃浆料中，使玻璃浆料覆盖在热敏电阻芯片上。
7.根据权利要求1所述的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，其特征在于：步骤S05中，所述玻璃浆料包括质量百分比为以下比例的成分：20-50％的有机载体及50-80％的玻璃粉料；所述有机载体包括质量百分比为以下比例的成分：油酸2-6％、二甲苯2-6％、卵磷脂0-5％、松油醇40-70％、柠檬酸三丁酯5-15％、乙基纤维素1-15％、聚二乙醇2-6％、硅烷偶联剂0-5％、邻苯二甲酸二丁酯5-10％。
8.根据权利要求1所述的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，其特征在于：步骤S06中，将热敏电阻芯片放入固化炉中，在150℃的温度下固化3小时。
9.根据权利要求1所述的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法，其特征在于：步骤S07中，将热敏电阻芯片放入烧结炉中，在温度为500-600℃，频率为25±5HZ的条件下将玻璃浆料烧结。
10.一种玻璃浆料烧结封装的热敏电阻，其特征在于：根据权利要求1至9中任一项所述的玻璃浆料烧结封装的热敏电阻的制作方法制作而成。
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