CN107705945B - 一种热敏电阻铜电极的制备方法及其所用压封模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热敏电阻铜电极的制备方法及其所用压封模具。所述压封模具分为模具盖和模具底座两个部分，所述模具盖中内嵌凸出的圆弧形凹槽，凹槽为弹性结构且整体呈圆形，凹槽的大小为一个陶瓷基体需浸镀电极部分的面积大小，凹槽在模具盖中均匀分布，相邻凹槽之间至少留有一个凹槽大小的空间；所述模具底座中也内嵌有相同大小的凹槽，且与模具盖呈镜像分布，但在模具底座的凹槽口外侧一圈设置有贯穿模具的圆孔；所述模具盖与模具底座在放入陶瓷基体后能够严密对接，保证陶瓷基体被凹槽盖住的区域为密封状态。本发明的压封模具设计简单，易于制备，结合本发明的电极制备方法——压封浸蜡法，从根本上解决了金属沉积的问题，节约了人工成本。
Description
技术领域
本发明属于电极制备领域，具体涉及一种热敏电阻铜电极的制备方法及其所用压封模具，该制备方法可称为压封浸蜡法。
背景技术
热敏电阻属于敏感元件类，具有敏感元件的特性，是一种能够将温度的变化转变为电信号的传感器。热敏电阻按材料一般可分为半导体类、金属类和合金类三类，其中，半导体类材料有单晶半导体、多晶半导体、玻璃半导体、有机半导体以及金属氧化物等。它们均具有非常大的电阻温度系数和高的龟阻率，用其制成的传感器的灵敏度也相当高。
陶瓷作为一种常用的半导体类材料被广泛的用于热敏电阻的制备，在陶瓷基体上涂覆导电浆料是比较普遍的电极制备方法，但是电极并不是涂覆在整个陶瓷基体上，陶瓷基体只有需浸镀电极的表面区域需要涂覆导电浆料，而其他无需浸镀电极的区域被涂覆上导电浆料会产生金属沉积现象，影响电极的导电性能，严重的甚至会破坏电极的导电性能，导致废品的出现。如常用的芯片电极，其需浸镀电极的部分仅为基片正、反面两个对称的圆形面积区域，基片的其它区域不得有金属沉积，为此在化学浸镀电极时，必须将其他无需浸镀电极的区域保护起来，防止金属原子沉积。
CN104282404 B公开了一种复合式铜电极陶瓷正温度系数热敏电阻及其制备工艺，该专利采用真空溅镀的方式制备电极，虽然避免了金属沉积现象的发生，但是也相对的提高了成本。
发明内容
本发明的目的在于解决电极制备过程中，除电极覆盖面外的其他区域会出现金属沉积现象的问题，为此本发明提供一种热敏电阻铜电极的制备方法及其所用压封模具，该制备方法为压封浸蜡法，可以通过将陶瓷基体放入特制的压封模具中浸蜡的方式使陶瓷基体需要浸镀电极的表面被密封，而其他区域则被涂覆上一层防护蜡层，陶瓷基体上有该防护蜡层的区域无法覆盖导电浆料，从而解决了金属沉积的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于热敏电阻铜电极制备的压封模具，所述模具分为模具盖和模具底座两个部分，所述模具盖中内嵌凸出的圆弧形凹槽，凹槽为弹性结构且整体呈圆形，凹槽的大小为一个陶瓷基体需浸镀电极部分的面积大小，凹槽在模具盖中均匀分布，相邻凹槽之间至少留有一个凹槽大小的空间；所述模具底座中也内嵌有相同大小的凹槽，且与模具盖呈镜像分布，但在模具底座的凹槽口外侧一圈设置有贯穿模具的圆孔；所述模具盖与模具底座在放入陶瓷基体后能够严密对接，保证陶瓷基体被凹槽盖住的区域为密封状态。
优选的，所述压封模具由有机材料制成。
优选的，所述压封模具底座的凹槽口外侧一圈均匀设置有6个贯穿模具的圆孔。
优选的，所述压封模具盖与模具底座均设置有对称的定位孔，所述定位孔设置在模具盖与模具底座的顶部两端和底部中间位置。
一种基于上述压封模具的热敏电阻铜电极的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)对半导体热敏电阻陶瓷基体进行刻蚀、清洗、干燥；
步骤2)将步骤1)所述陶瓷基体放入权利要求1所述压封模具的凹槽中密封，然后将模具整体置于浸蜡槽中浸蜡，蜡液从模具底座贯穿模具的圆孔中流入，浸涂在陶瓷基体无需浸镀电极的侧面，均匀浸涂一层防护蜡层后，取出模具中的陶瓷基体，在常温下晾干；
步骤3)将步骤2)所述浸涂有防护蜡层的陶瓷基体放入镀镍溶液中，使未浸涂防护蜡层的表面涂覆一层镍基介质后，再放入镀铜溶液中，进行化学浸镀铜电极；
步骤4)将步骤3)所述浸镀有铜电极的陶瓷基体置于烘箱中高温烘烤，去除侧面的防护蜡层，冷却后制得所述热敏电阻铜电极。
优选的，步骤4)所述烘箱中烘烤的温度为700～800℃，烘烤时间为45～60min。
本发明的压封模具设计简单，易于制备，结合本发明的压封浸蜡法，可以使陶瓷基体无需浸镀电极的区域无法涂覆导电浆料，从根本上解决了金属沉积的问题，节约了人工成本，且制备出的Cu电极性能参数与Ag电极相当，并没有破坏电极的导电性能，提高了电极制备的效率。
附图说明
图1为模具盖整体图；
图2为模具盖截面图；
图3为模具盖截面放大图；
图4为模具底座整体图；
图5为模具底座截面图；
图6为模具底座截面放大图；
图7为模具底座凹槽放大图；
图8为陶瓷基体装入模具剖视图。
图中：Ⅰ-模具盖截面，Ⅱ-模具底座截面，Ⅲ-模具底座凹槽，Ⅳ-定位孔，Ⅴ-陶瓷基体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述。
一种用于热敏电阻铜电极制备的压封模具，该压封模具为有机材料制成，分为模具盖和模具底座两个部分。
模具盖的整体图如图1所示，其中内嵌凸出的圆弧形凹槽，如图2所示，模具盖截面Ⅰ中凸起部分为所述圆弧形凹槽，如图3所示，凹槽为弹性结构且整体呈圆形，凹槽的大小为一个陶瓷基体需浸镀电极部分的面积大小，凹槽在模具盖中均匀分布，相邻凹槽之间至少留有一个凹槽大小的空间。
模具底座的整体图如图4所示，其中也内嵌有相同大小的凹槽，模具底座凹槽Ⅲ与模具盖的凹槽呈镜像分布；模具底座截面Ⅱ如图5所示，在模具底座的凹槽口外侧一圈设置有贯穿模具的圆孔，圆孔贯穿位置如图6所示。
所述模具盖与模具底座在放入陶瓷基体Ⅴ后能够严密对接，如图8所示，保证陶瓷基体Ⅴ被凹槽盖住的区域为密封状态。
本发明的优选方案，模具底座的凹槽口外侧一圈均匀设置有6个贯穿模具的圆孔，如图7所示，在该实施例中，圆孔数量为6，仅作举例，不作为限定。
本发明的优选方案，模具盖与模具底座均设置有对称的定位孔Ⅳ，该定位孔Ⅳ设置在模具盖与模具底座的顶部两端和底部中间位置，如图1和图4所示，方便压封模具在使用时进行固定。
本发明的优选方案，该模具的参数如下：模具盖与模具底座的长度为250mm，宽度为160mm，厚度为6mm；凹槽数量为12*7，凹槽直径为7mm，两个凹槽的圆心之间在长度上相距20mm，在宽度上相距15mm，凹槽凸起部分的高度为1mm，贯穿模具的圆孔直径为1mm，定位孔的直径为10mm。上述参数仅作举例，不作为限定。
实施例1
一种热敏电阻铜电极的制备方法，所述制备方法为压封浸蜡法。
1、对半导体热敏电阻陶瓷基体进行刻蚀、清洗、干燥：
先将陶瓷基体用5％HF溶液刻蚀5min，再用去离子水漂洗，依次使用盐酸溶液和氨水溶液超声清洗10min，最后用去离子水清洗，在100℃干燥箱中干燥30min。
2、将陶瓷基体放入压封模具的凹槽中密封，然后将模具整体置于浸蜡槽(装有液体蜡的容器)中浸蜡，蜡液从模具底座贯穿模具的圆孔中流入，浸涂在陶瓷基体无需浸镀电极的侧面，使陶瓷基体均匀浸涂一层防护蜡层，然后取出模具中的陶瓷基体，在常温下晾干。
3、将浸涂有防护蜡层的陶瓷基体放入镀镍溶液中，有防护蜡层的侧面无法覆盖镍基介质，而被模具密封的表面可涂覆一层镍基介质，使未浸涂防护蜡层的表面涂覆一层镍基介质后，再将基体放入镀铜溶液中，在镍基介质上进行化学浸镀铜电极。
4、将浸镀有铜电极的陶瓷基体置于烘箱中，在700～800℃下高温烘烤45min～1h，去除侧面的防护蜡层，然后快速冷却至室温，制得热敏电阻铜电极。
5、对制备出的热敏电阻铜电极分别进行10组电性能测试，其结果见表1：
表1 实施例1热敏电阻的电性能
由表1可知，实施例1制备的样品欧姆接触良好，平均电阻值为11.42Ω，与Ag电极相当，符合热敏电阻应用标准。
所述压封模具结构简单，易于制备；通过检测可知，利用该模具制备出的Cu电极性能参数与Ag电极相当，并没有破坏电极的导电性能；且使用该模具进行压封浸蜡法制备电极，能大大降低人工成本。
Claims (6)
1.一种用于热敏电阻铜电极制备的压封模具，其特征在于，所述模具分为模具盖和模具底座两个部分，所述模具盖中内嵌凸出的圆弧形凹槽，凹槽为弹性结构且整体呈圆形，凹槽的大小为一个陶瓷基体需浸镀电极部分的面积大小，凹槽在模具盖中均匀分布，相邻凹槽之间至少留有一个凹槽大小的空间；所述模具底座中也内嵌有相同大小的凹槽，且与模具盖呈镜像分布，但在模具底座的凹槽口外侧一圈设置有仅贯穿模具底座的圆孔；所述模具盖与模具底座在放入陶瓷基体后能够严密对接，保证陶瓷基体被凹槽盖住的区域为密封状态。
2.根据权利要求1所述的一种用于热敏电阻铜电极制备的压封模具，其特征在于，所述压封模具由有机材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种用于热敏电阻铜电极制备的压封模具，其特征在于，所述压封模具底座的凹槽口外侧一圈均匀设置有6个仅贯穿模具底座的圆孔。
4.根据权利要求1所述的一种用于热敏电阻铜电极制备的压封模具，其特征在于，所述压封模具盖与模具底座均设置有对称的定位孔，所述定位孔设置在模具盖与模具底座的顶部两端和底部中间位置。
5.一种基于权利要求1所述的压封模具的热敏电阻铜电极的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)对半导体热敏电阻陶瓷基体进行刻蚀、清洗、干燥；
步骤2)将步骤1)所述陶瓷基体放入权利要求1所述压封模具的凹槽中密封，然后将模具整体置于浸蜡槽中浸蜡，蜡液从模具底座贯穿模具的圆孔中流入，浸涂在陶瓷基体无需浸镀电极的侧面，均匀浸涂一层防护蜡层后，取出模具中的陶瓷基体，在常温下晾干；
步骤3)将步骤2)所述浸涂有防护蜡层的陶瓷基体放入镀镍溶液中，使未浸涂防护蜡层的表面涂覆一层镍基介质后，再放入镀铜溶液中，进行化学浸镀铜电极；步骤4)将步骤3)所述浸镀有铜电极的陶瓷基体置于烘箱中高温烘烤，去除侧面的防护蜡层，冷却后制得所述热敏电阻铜电极。
6.根据权利要求5所述的一种热敏电阻铜电极的制备方法，其特征在于，步骤4)所述烘箱中烘烤的温度为700～800℃，烘烤时间为45～60min。
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