CN105648267A - 一种低温度系数电阻体及其制备方法以及采用该低温度系数电阻体的低温度系数电阻 - Google Patents

一种低温度系数电阻体及其制备方法以及采用该低温度系数电阻体的低温度系数电阻 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低温度系数电阻体和采用该低温度系数电阻体的低温度系数电阻，所述电阻体由铜、镍、锰三种金属组成；其中，所述铜的重量百分比为59.08％-61.08％；所述镍的重量百分比为23.71％-25.71％；所述锰的重量百分比为14.21％-16.21％；所述铜、镍、锰三者的重量百分比之和为100％。本发明还提供了一种低温度系数电阻体的制备方法，依次包括以下步骤：配料、熔炼、退火、锻造、热轧盘条、固溶处理、多道拉丝、去应力退火。该低温度系数电阻利用合金材料制备电阻体，温度系数低。

Description

一种低温度系数电阻体及其制备方法以及采用该低温度系数电阻体的低温度系数电阻
技术领域
本发明涉及电阻元件技术领域，具体涉及一种低温度系数电阻体及其制备方法以及采用该低温度系数电阻体的低温度系数电阻。
背景技术
现有的电阻器中，若按形成电阻体的材料进行分类，可分为金属氧化膜电阻器和碳膜电阻器两大类。金属氧化膜电阻器中形成电阻体的材料是金属氧化物；而碳膜电阻器中形成电阻体的材料是碳。
使用过程中，电流通过电阻器，电阻器发热从而导致温度升高，电阻值会随之发生变化。而金属氧化膜电阻器和碳膜电阻器的温度系数都比较高，也就是说它们的电阻值随温度的变化而变化的程度较大。利用这个特性制成的电阻，也可称为热敏电阻。这类型电阻会给需要电阻值变化小的应用场合带来诸多不便。
发明内容
为了避免现有技术的不足之处，本发明的目的之一在于提供一种低温度系数电阻体，该低温度系数电阻体利用合金材料制备，温度系数低，即该电阻的阻值随温度的变化而变化的程度小。
本发明的第二个目的在于提供一种采用该低温度系数电阻体的低温度系数电阻。
本发明的第三个目的在于提供一种低温度系数电阻体的制备方法，该制备方法简单，操作容易。
本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案实现:
一种低温度系数电阻体，所述电阻体由铜、镍、锰三种金属组成。
优选地，在所述电阻体中，所述铜的重量百分比为59.08％-61.08％；所述镍的重量百分比为23.71％-25.71％；所述锰的重量百分比为14.21％-16.21％；所述铜、镍、锰三者的重量百分比之和为100％。
优选地，在所述电阻体中，所述铜的重量百分比为60.08％；所述镍的重量百分比为24.71％；所述锰的重量百分比为15.21％。
优选地，所述电阻体的总重量为1.15mg；其中，所述铜的重量为0.69094mg；所述镍的重量为0.28422mg；所述锰的重量为0.17484mg。
本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案实现:
一种采用该低温度系数电阻体的低温度系数电阻，包括所述电阻体和铝基板，所述电阻体设置在所述铝基板上。
优选地，所述铝基板由按重量百分比计以下成分组成：
优选地，还包括标记层和保护层；所述标记层、所述铝基板、所述电阻体和所述保护层从上到下依次而设。
优选地，所述标记层由按重量百分比计以下成分组成：
环氧树脂45％；二氧化硅50％；滑石5％。
优选地，所述保护层由按重量百分比计以下成分组成：
环氧树脂45％；二氧化硅50％；滑石5％。
本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案实现:
一种低温度系数电阻体的制备方法，依次包括以下步骤：
1)配料，取铜、镍、锰三种金属，按照权利要求2所述配比进行配料；
2)熔炼，把步骤1)的配料进行熔炼，熔炼温度控制在1450℃-1550℃；熔炼30-50min后出炉烧注成铸锭；
3)退火，将步骤2)得到的铸锭在800℃的热处理炉中保温10h后，自然冷却，得到冷却铸锭；
4)锻造，将冷却铸锭放进锻造机内锻造，锻造温度为1250℃，得到方坯；
5)热轧盘条，将步骤4)得到的方坯进行热轧盘条，获取第一丝材；
6)固溶处理，将步骤5)得到的丝材进行在1100℃的温度下，固溶处理10h，获取第二丝材；
7)多道拉丝，将步骤6)得到的第二丝材依次进行第一次拉丝、第二次拉丝和第三次拉丝；第一次拉丝获取直径为4-5mm的第一电阻丝、第二次拉丝获取直径为1-2mm的第二电阻丝和第三次拉丝获取直径为0.6-0.8mm的第三电阻丝；
8)去应力退火，将步骤7)获取的第三电阻丝在650℃的条件下去应力退火，去应力退火时间为9-10h，获得所述电阻体。
根据上述方法制得电阻体后，然后按照下述工艺获取低温度系数电阻：铝基板—IQC—字码印刷—IPQC—干燥—烧结—IPQC—贴合金片材—贴电极干膜—电极曝光—电极显影—电极曝光—挂镀—去膜—贴电阻干膜—电阻曝光—显影—蚀刻—镭射修阻—IPQC—印刷—干燥—烧结—折条—IPQC—真空镀射—IPQC—折粒—电镀—IPQC—筛选—检测包装—IPQC—OQC出货检验。
本发明所提供的技术方案可以包括以下有益效果：
(1)本发明所提供的低温度系数电阻体，改变形成电阻体的材料，即采用铜、镍、锰三种金属组成的合金制备电阻体，铜镍锰的密度为8.4-8.7g/cm3，所获得的电阻其阻值随温度的变化而变化的程度小，为低温度系数电阻，其温度系数最低达到15ppm/℃，在电路中用作电流采样电阻器。此外，该电阻体的稳定性高，对铜热电势小，机械加工和焊接性能良好。而现有技术的电阻一般是采用金属氧化物制备而成的，温度系数较高。
(2)本发明所提供的低温度系数电阻体，铜的重量百分比为59.08％-61.08％；镍的重量百分比为23.71％-25.71％；锰的重量百分比为14.21％-16.21％，铜镍之间彼此可无限固溶，从而形成连续固溶且有较好的室温力学性能和高温强度，耐蚀性高耐磨性好，容易加工，无磁性，同时加入少量锰后会降低电阻的温度系数和电感量，温漂系数较好，可获得较宽的温度使用范围和更好的加工性能；将镍的重量百分比控制在24.71％，可有效防止铜的颜色发生变化的同时获得较好的室温力学性能和高温强度。
(3)本发明所提供的低温度系数电阻，性能稳定，精度高。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：
一种低温度系数电阻，包括从上到下依次而设的标记层、铝基板、电阻体和保护层。
其中，电阻体由铜、镍、锰三种金属组成。在电阻体中，铜的重量百分比为59.08％-61.08％；镍的重量百分比为23.71％-25.71％；锰的重量百分比为14.21％-16.21％，它们三者的重量百分比之和为100％。较佳地是，铜的重量百分比为60.08％；镍的重量百分比为24.71％；锰的重量百分比为15.21％。
而铝基板由氧化铝、氧化硅、氧化镁和氧化钙组成。标记层和保护层均由环氧树脂、二氧化硅和滑石组成。
其中，该低温度系数电阻中电阻体的制备方法，依次包括以下步骤：
1)配料，取铜、镍、锰三种金属，按照配比进行配料；
2)熔炼，把步骤1)的配料进行熔炼，熔炼温度控制在1450℃-1550℃；熔炼30-50min后出炉烧注成铸锭；
3)退火，将步骤2)得到的铸锭在800℃的热处理炉中保温10h后，自然冷却，得到冷却铸锭；
4)锻造，将冷却铸锭放进锻造机内锻造，锻造温度为1250℃，得到方坯；
5)热轧盘条，将步骤4)得到的方坯进行热轧盘条，获取第一丝材；
6)固溶处理，将步骤5)得到的丝材进行在1100℃的温度下，固溶处理10h，获取第二丝材；
7)多道拉丝，将步骤6)得到的第二丝材依次进行第一次拉丝、第二次拉丝和第三次拉丝；第一次拉丝获取直径为4-5mm的第一电阻丝、第二次拉丝获取直径为1-2mm的第二电阻丝和第三次拉丝获取直径为0.6-0.8mm的第三电阻丝；
8)去应力退火，将步骤7)获取的第三电阻丝在650℃的条件下去应力退火，去应力退火时间为9-10h，获得所述电阻体。
实施例1
一种低温度系数电阻，电阻体设置在铝基板的底面上，保护层设置在电阻体的下方，而标记层覆盖在铝基板的顶面上。
电阻体由铜、镍、锰三种金属组成，这三种金属的重量分别为0.69094mg、0.28422mg、0.17484mg，即铜、镍、锰三者的重量百分比分别为60.08％、24.71％、15.21％。按照上述方法制备电阻体。
铝基板由氧化铝、氧化硅、氧化镁和氧化钙组成，它们的重量依次为3.95318mg、0.02881mg、0.01521mg和0.00280mg，即氧化铝、氧化硅、氧化镁和氧化钙的重量百分比分别为98.83％、0.72％、0.38％和0.07％。
标记层由环氧树脂、二氧化硅和滑石组成，它们的重量依次为0.00788mg、0.00876mg和0.00088mg，即环氧树脂、二氧化硅和滑石的重量百分比分别为45.00％、50.00％和5.00％。
保护层由环氧树脂、二氧化硅和滑石组成，它们的重量依次为0.15075mg、0.16750mg和0.01675mg，即环氧树脂、二氧化硅和滑石的重量百分比分别为45.00％、50.00％和5.00％。
实施例1得到的低温度系数电阻，其阻值为10mΩ。
实施例2
一种低温度系数电阻，电阻体设置在铝基板的底面上，保护层设置在电阻体的下方，而标记层覆盖在铝基板的顶面上。
电阻体由铜、镍、锰三种金属组成，这三种金属的重量分别为0.72548mg、0.29843mg、0.18388mg，即铜、镍、锰三者的重量百分比分别为60.08％、24.71％、15.21％。按照上述方法制备电阻体。
铝基板由氧化铝、氧化硅、氧化镁和氧化钙组成，它们的重量依次为3.95318mg、0.02881mg、0.01521mg和0.00280mg，即氧化铝、氧化硅、氧化镁和氧化钙的重量百分比分别为98.83％、0.72％、0.38％和0.07％。
标记层由环氧树脂、二氧化硅和滑石组成，它们的重量依次为0.00788mg、0.00876mg和0.00088mg，即环氧树脂、二氧化硅和滑石的重量百分比分别为45.00％、50.00％和5.00％。
保护层由环氧树脂、二氧化硅和滑石组成，它们的重量依次为0.15075mg、0.16750mg和0.01675mg，即环氧树脂、二氧化硅和滑石的重量百分比分别为45.00％、50.00％和5.00％。
实施例2得到的低温度系数电阻，其阻值为15mΩ。
实施例3
一种低温度系数电阻，电阻体设置在铝基板的底面上，保护层设置在电阻体的下方，而标记层覆盖在铝基板的顶面上。
电阻体由铜、镍、锰三种金属组成，这三种金属的重量分别为0.76003mg、0.31264mg、0.19232mg，即铜、镍、锰三者的重量百分比分别为60.08％、24.71％、15.21％。按照上述方法制备电阻体。
铝基板由氧化铝、氧化硅、氧化镁和氧化钙组成，它们的重量依次为3.95318mg、0.02881mg、0.01521mg和0.00280mg，即氧化铝、氧化硅、氧化镁和氧化钙的重量百分比分别为98.83％、0.72％、0.38％和0.07％。
标记层由环氧树脂、二氧化硅和滑石组成，它们的重量依次为0.00788mg、0.00876mg和0.00088mg，即环氧树脂、二氧化硅和滑石的重量百分比分别为45.00％、50.00％和5.00％。
保护层由环氧树脂、二氧化硅和滑石组成，它们的重量依次为0.15075mg、0.16750mg和0.01675mg，即环氧树脂、二氧化硅和滑石的重量百分比分别为45.00％、50.00％和5.00％。
实施例3得到的低温度系数电阻，其阻值为50mΩ。
实施例4
一种低温度系数电阻，电阻体设置在铝基板的底面上，保护层设置在电阻体的下方，而标记层覆盖在铝基板的顶面上。
电阻体由铜、镍、锰三种金属组成，这三种金属的重量分别为0.82912mg、0.34106mg、0.20981mg，即铜、镍、锰三者的重量百分比分别为60.08％、24.71％、15.21％。按照上述方法制备电阻体。
铝基板由氧化铝、氧化硅、氧化镁和氧化钙组成，它们的重量依次为3.95318mg、0.02881mg、0.01521mg和0.00280mg，即氧化铝、氧化硅、氧化镁和氧化钙的重量百分比分别为98.83％、0.72％、0.38％和0.07％。
标记层由环氧树脂、二氧化硅和滑石组成，它们的重量依次为0.00788mg、0.00876mg和0.00088mg，即环氧树脂、二氧化硅和滑石的重量百分比分别为45.00％、50.00％和5.00％。
保护层由环氧树脂、二氧化硅和滑石组成，它们的重量依次为0.15075mg、0.16750mg和0.01675mg，即环氧树脂、二氧化硅和滑石的重量百分比分别为45.00％、50.00％和5.00％。
实施例4得到的低温度系数电阻，其阻值为100mΩ。
实施例5
一种低温度系数电阻，电阻体设置在铝基板的底面上，保护层设置在电阻体的下方，而标记层覆盖在铝基板的顶面上。
电阻体由铜、镍、锰三种金属组成，这三种金属的重量分别为0.967316mg、0.39791mg、0.24478mg，即铜、镍、锰三者的重量百分比分别为60.08％、24.71％、15.21％。按照上述方法制备电阻体。
铝基板由氧化铝、氧化硅、氧化镁和氧化钙组成，它们的重量依次为3.95318mg、0.02881mg、0.01521mg和0.00280mg，即氧化铝、氧化硅、氧化镁和氧化钙的重量百分比分别为98.83％、0.72％、0.38％和0.07％。
标记层由环氧树脂、二氧化硅和滑石组成，它们的重量依次为0.00788mg、0.00876mg和0.00088mg，即环氧树脂、二氧化硅和滑石的重量百分比分别为45.00％、50.00％和5.00％。
保护层由环氧树脂、二氧化硅和滑石组成，它们的重量依次为0.15075mg、0.16750mg和0.01675mg，即环氧树脂、二氧化硅和滑石的重量百分比分别为45.00％、50.00％和5.00％。
实施例5得到的低温度系数电阻，其阻值为1000mΩ。
对实施例1-5所获取的低温度系数电阻的性能进行测试，测试结果详见表1。
测量方法如下所述：
将被测电阻插入恒温腔中，连接好电源线，打开电源开关，顺时针调节“温度粗选”和“温度细选”钮到底。打开加热开关，加热指示灯发亮(加热状态)，观察恒温腔温度的变化，当恒温加热炉温度即将达到所需温度时逆时针调节“温度粗选”和“温度细选”钮使指示灯闪烁(恒温状态)，仔细调节“温度细选”使恒温加热炉温度恒定在所需温度。用数字多用表Ω档测出此温度时电阻的电阻值。依据上述方法，分别测试电阻在50.0℃、60.0℃、70.0℃、80.0℃、90.0℃、100.0℃时的电阻值。
根据上述实验数据计算出温度系数：TCR＝(R2-R1)/(T2-T1)/R×1E6，单位为ppm/℃。
实施例1-5的低温度系数电阻与厚膜印刷电阻的性能对比表
从表1的数据可看出，本发明实施例1-5所获得的低温度系数电阻，其温度系数小。当本发明实施例1-5所获得的低温度系数电阻分别与阻值相同的厚膜印刷电阻相比时，低温度系数电阻的温度系数远远小于厚膜印刷电阻，这说明了本发明实施例所提供的低温度系数电阻温度系数小，性能优。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低温度系数电阻体，其特征在于，所述电阻体由铜、镍、锰三种金属组成。
2.根据权利要求1所述的低温度系数电阻体，其特征在于，在所述电阻体中，所述铜的重量百分比为59.08％-61.08％；所述镍的重量百分比为23.71％-25.71％；所述锰的重量百分比为14.21％-16.21％；所述铜、镍、锰三者的重量百分比之和为100％。
3.根据权利要求2所述的低温度系数电阻体，其特征在于，在所述电阻体中，所述铜的重量百分比为60.08％；所述镍的重量百分比为24.71％；所述锰的重量百分比为15.21％。
4.根据权利要求1所述的低温度系数电阻体，其特征在于，所述电阻体的总重量为1.15mg；其中，所述铜的重量为0.69094mg；所述镍的重量为0.28422mg；所述锰的重量为0.17484mg。
5.一种采用权利要求1-4任意一项所述的低温度系数电阻体的低温度系数电阻，其特征在于，包括所述电阻体和铝基板，所述电阻体设置在所述铝基板上。
6.根据权利要求5所述的低温度系数电阻，其特征在于，所述铝基板由按重量百分比计以下成分组成：
7.根据权利要求5所述的低温度系数电阻，其特征在于，还包括标记层和保护层；所述标记层、所述铝基板、所述电阻体和所述保护层从上到下依次而设。
8.根据权利要求7所述的低温度系数电阻，其特征在于，所述标记层由按重量百分比计以下成分组成：
环氧树脂45％；二氧化硅50％；滑石5％。
9.根据权利要求7所述的低温度系数电阻，其特征在于，所述保护层由按重量百分比计以下成分组成：
环氧树脂45％；二氧化硅50％；滑石5％。
10.一种根据权利要求2-4任意一项所述的低温度系数电阻体的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
1)配料，取铜、镍、锰三种金属，按照权利要求2所述配比进行配料；
2)熔炼，把步骤1)的配料进行熔炼，熔炼温度控制在1450℃-1550℃；熔炼30-50min后出炉烧注成铸锭；
3)退火，将步骤2)得到的铸锭在800℃的热处理炉中保温10h后，自然冷却，得到冷却铸锭；
4)锻造，将冷却铸锭放进锻造机内锻造，锻造温度为1250℃，得到方坯；
5)热轧盘条，将步骤4)得到的方坯进行热轧盘条，获取第一丝材；
6)固溶处理，将步骤5)得到的丝材进行在1100℃的温度下，固溶处理10h，获取第二丝材；
7)多道拉丝，将步骤6)得到的第二丝材依次进行第一次拉丝、第二次拉丝和第三次拉丝；第一次拉丝获取直径为4-5mm的第一电阻丝、第二次拉丝获取直径为1-2mm的第二电阻丝和第三次拉丝获取直径为0.6-0.8mm的第三电阻丝；
8)去应力退火，将步骤7)获取的第三电阻丝在650℃的条件下去应力退火，去应力退火时间为9-10h，获得所述电阻体。
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