CN107622850A - 具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻及其制备方法，包括如下步骤：(1)将陶瓷本体在有机溶剂中清洗干净，干燥，密封保存；(2)采用磁控溅射的方式在陶瓷本体的表面溅射一层惰性金属；(3)在惰性金属电极层表面采用磁控溅射的方式溅射铜，使铜原子堆栈于陶瓷本体上。本发明先在陶瓷本体上溅射一层惰性金属层后再溅射铜电极层，改善了热敏电阻的欧姆接触，对控制铜电极的扩散性具有积极效果。

Description

具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻及其制备方法

技术领域

本发明公开了一种具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻及其制备方法，属于热敏电阻制备领域。

背景技术

负温度系数(NTC)热敏电阻是指电阻随温度升高而下降的电子陶瓷材料，广泛用于温度传感器中用来测量温度。显然，如果只有电子陶瓷制作的基片，而且将陶瓷基片随温度变化而引起的的电学量的变化转换成便于测量的量时，那种这种基片将无法使用。只有为基片加上电极，才能正常地用在电路中，通过热敏电阻阻值的变化测量环境温度的变化。

目前NTC热敏电阻的电极材料多为贵金属材料如Ag、Ag-Pa、Au和Pt，在制备NTC热敏电阻的电极时，国内的生产厂家普遍采用银浆制备电极，有时也用Ag-Pa浆；国外有些公司的产品使用金浆作为电极材料。

国内NTC热敏电阻电极层多为单一的银电极结构，它是通过用银浆丝网印刷、然后烧结的办法获得的。根据国内外生产实践及相关文献资料，目前获取NTC热敏电阻芯片银浆及银电极的办法是：将不同粒度的Ag粉在混料机中充分混合，再使用高速分散机进行高速分散，得到均匀的浆体，将浆体在三辊研磨机上进行研磨，得到细度和粘度符合要求的银浆。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻及其制备方法，本发明先在陶瓷本体上溅射一层惰性金属层后再溅射铜电极层，改善了热敏电阻的欧姆接触，对控制铜电极的扩散性具有积极效果。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻，包括陶瓷本体、设置在陶瓷本体上的电极层、陶瓷本体外部的保护层以及保护层下端的引脚，所述的电极层为复合式电极层；所述的电极层由底电极层和外电极层组成；所述的底电极层为溅射形成的惰性金属电极层，所述的外电极层为溅射形成的铜电极层；所述的底电极层与陶瓷本体表面结合，外电极层堆栈于底层上形成复合式铜电极层。

作为本申请的一种优选技术方案，所述的底电极层的厚度为1-2μm，所述的外电极层的厚度为1-2μm。

作为本申请的一种优选技术方案，所述惰性金属为铬、镍、钼中的任意一种。

作为本申请的一种优选技术方案，所述保护层为环氧树脂、硅酮弹性体、聚氨酯中的一种或多种。

一种具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将陶瓷本体在有机溶剂中清洗干净，干燥，密封保存；

(2)采用磁控溅射的方式在陶瓷本体的表面溅射一层惰性金属；

(3)在惰性金属电极层表面采用磁控溅射的方式溅射金属铜，使铜原子堆栈于陶瓷本体上。

作为本申请的一种优选技术方案，所述步骤(3)中所用铜纯度为99.999％，磁控溅射所用功率为80W。

本申请提供一种具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻及其制备方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)采用复合式铜电极磁控溅射技术先在陶瓷本体上溅射一层惰性金属层后再溅射铜电极层，替代了贵金属电极工艺，并确保NTC热敏电阻功能及可靠度不受影响；

(2)改善了热敏电阻的欧姆接触以及溅射制备电极时与陶瓷本体间结合度不够的情况。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或者仪器设备未注明生产厂商的，均视为可以通过市场购买的常规产品。

实施例1

一种具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻，包括陶瓷本体、设置在陶瓷本体上的电极层、陶瓷本体外部的保护层以及保护层下端的引脚，所述的电极层为复合式电极层；所述的电极层由底电极层和外电极层组成；所述的底电极层为溅射形成的铬电极层，所述的外电极层为溅射形成的铜电极层；其中铬电极层的厚度为1μm，铜电极层的厚度为2μm；所述的底电极层与陶瓷本体表面结合，外电极层堆栈于底层上形成复合式铜电极层。

上述具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻的制备方法，包括如下步骤：(1)将陶瓷本体依次置于松油醇，酒精和去离子水中各超声清洗10min，清洗完成后干燥；(2)采用磁控溅射的方式在陶瓷本体的表面溅射一层金属铬，过程中铬夺取陶瓷本体表面的氧原子，一方面形成欧姆接触，另一方面结合氧原子形成与金属堆栈契合度高的氧化铬陶瓷体结构，作为连接两异质材料结合的过渡层；(3)待溅射铬金属结束后即再采用磁控溅射溅射金属铜，使铜原子堆栈于陶瓷本体上，形成外电极层，此结构拥有良好散热性、导电性及焊性的优点。

实施例2

一种具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻，包括陶瓷本体、设置在陶瓷本体上的电极层、陶瓷本体外部的保护层以及保护层下端的引脚，所述的电极层为复合式电极层；所述的电极层由底电极层和外电极层组成；所述的底电极层为溅射形成钼电极层，所述的外电极层为溅射形成的铜电极层；其中钼电极层的厚度为1μm，铜电极层的厚度为1μm；所述的底电极层与陶瓷本体表面结合，外电极层堆栈于底层上形成复合式铜电极层。

上述具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻的制备方法，包括如下步骤：(1)将陶瓷本体依次置于松油醇，酒精和去离子水中各超声清洗10min，清洗完成后干燥；(2)采用磁控溅射的方式在陶瓷本体的表面溅射一层金属钼，过程中铬夺取陶瓷本体表面的氧原子，一方面形成欧姆接触，另一方面结合氧原子形成与金属堆栈契合度高的氧化钼陶瓷体结构，作为连接两异质材料结合的过渡层；(3)待溅射钼金属结束后即再采用磁控溅射溅射金属铜，使铜原子堆栈于陶瓷本体上，形成外电极层，此结构拥有良好散热性、导电性及焊性的优点。

实施例3

一种具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻，包括陶瓷本体、设置在陶瓷本体上的电极层、陶瓷本体外部的保护层以及保护层下端的引脚，所述的电极层为复合式电极层；所述的电极层由底电极层和外电极层组成；所述的底电极层为溅射形成的镍电极层，所述的外电极层为溅射形成的铜电极层；其中镍电极层的厚度为2μm，铜电极层的厚度为2μm；所述的底电极层与陶瓷本体表面结合，外电极层堆栈于底层上形成复合式铜电极层。

上述具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻的制备方法，包括如下步骤：(1)将陶瓷本体依次置于松油醇，酒精和去离子水中各超声清洗10min，清洗完成后干燥；(2)采用磁控溅射的方式在陶瓷本体的表面溅射一层金属镍，过程中铬夺取陶瓷本体表面的氧原子，一方面形成欧姆接触，另一方面结合氧原子形成与金属堆栈契合度高的氧化镍陶瓷体结构，作为连接两异质材料结合的过渡层；(3)待溅射镍金属结束后即再采用磁控溅射溅射金属铜，使铜原子堆栈于陶瓷本体上，形成外电极层，此结构拥有良好散热性、导电性及焊性的优点。

对照组

参考实施例，将复合铜电极换成银，制备负温度系数热敏电阻，包括如下步骤：(1)将陶瓷本体依次置于松油醇，酒精和去离子水中各超声清洗10min，清洗完成后干燥；(2)采用磁控溅射的方式在陶瓷本体的表面溅射一层金属银。

检测：

用划片机将上述热敏电阻切成0.7*0.7mm大小的芯片，随机抽取90片用此方法得到的热敏电阻芯片，测量其在25℃的阻值。将90片芯片分成3部分，一部分焊接后测试拉拔力，一部分焊接封装后再110℃烘箱中老化1000h，剩余部分在-30-100℃槽做冷热冲击1000次，分别测量其实验前后的阻值变化，测试数据如下表。

由上表数据可知，选用新工艺制备的热敏电阻电极和保护层的结合强度、阻值合格率和可靠性均有大幅度提升。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求为保护范围。

Claims (6)

1.一种具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻，其特征在于，包括陶瓷本体、设置在陶瓷本体上的电极层、陶瓷本体外部的保护层以及保护层下端的引脚，所述的电极层为复合式电极层；所述的电极层由底电极层和外电极层组成；所述的底电极层为溅射形成的惰性金属电极层，所述的外电极层为溅射形成的铜电极层；所述的底电极层与陶瓷本体表面结合，外电极层堆栈于底层上形成复合式铜电极层。

2.根据权利要求1所述的具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻，其特征在于，所述的底电极层的厚度为1-2μm，所述的外电极层的厚度为1-2μm。

3.根据权利要求1所述的具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻，其特征在于，所述惰性金属为铬、镍、钼中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻，其特征在于，所述保护层为环氧树脂、硅酮弹性体、聚氨酯中的一种或多种。

5.权利要求1所述的具有复合式铜电极的负温度系数热敏电阻的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将陶瓷本体在有机溶剂中清洗干净，干燥，密封保存；

(2)采用磁控溅射的方式在陶瓷本体的表面溅射一层惰性金属；

(3)在惰性金属电极层表面采用磁控溅射的方式溅射金属铜，使铜原子堆栈于陶瓷本体上。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中所用铜纯度为99.999％，磁控溅射所用功率为80W。