CN108109789A - 一种复合热敏电阻芯片及其制备方法 - Google Patents

一种复合热敏电阻芯片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种复合热敏电阻芯片，所述复合热敏电阻芯片包括热敏瓷片、金属电极和玻璃釉电阻，所述热敏瓷片设有正面和背面，所述金属电极包括第一端电极和第二端电极，所述第一端电极和第二端电极分别设置在所述热敏瓷片的正面或背面任一面的两端，所述玻璃釉电阻设置在所述热敏瓷片的正面或背面上。本发明还涉及该复合热敏电阻芯片的制备方法：将NTC热敏陶瓷粉料压制成型后高温烧结成陶瓷锭，再将陶瓷锭切割为陶瓷热敏基片，然后在陶瓷热敏基片上印刷金属电极层和玻璃釉电阻，再将陶瓷热敏基片高温烧结，烧结后对其进行划切，得到单个的复合热敏电阻芯片。本发明所述的复合热敏电阻芯片具有温度曲线可调整、结构简单、制备简单、成本低的优点。

Description

一种复合热敏电阻芯片及其制备方法
技术领域
本发明属于电子元器件技术领域，特别是涉及一种复合热敏电阻芯片及其制备方法。
背景技术
随着电子产品的创新，越来越多的电子产品加入了温度感应或探测功能，而其中起到温度探测的核心部件就是热敏电阻芯片，其本身具有阻值随着温度的变化而变化的特性，故可以根据热敏电阻芯片的阻值来确定热敏电阻芯片所处位置的温度，达到温度感应或探测的目的。
请参阅图1，其为常规热敏电阻芯片的结构示意图，常规热敏电阻芯片包括热敏瓷片1’和印刷在热敏瓷片1’两表面的金属电极2’。如图2所示，常规热敏电阻芯片的制作方法为：热敏陶瓷粉料制备→烧结陶瓷锭→切片→印刷贵金属电极→烧结→计算尺寸→切割。
常规热敏电阻芯片的温度特性曲线基本上是由所用热敏陶瓷材料的配方决定，无法改动，难以满足不同的使用需要和特殊生产要求，无法带来新的功能和应用。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种复合热敏电阻芯片，其具有温度曲线可调整、结构简单、制备简单、成本低的优点。
本发明采用的技术方案如下：
一种复合热敏电阻芯片，包括热敏瓷片、金属电极和玻璃釉电阻，所述热敏瓷片设有正面和背面，所述金属电极包括第一端电极和第二端电极，所述第一端电极和第二端电极分别设置在所述热敏瓷片的正面或背面任一面的两端，所述玻璃釉电阻设置在所述热敏瓷片的正面或背面上。
本发明通过增加玻璃釉电阻形成新型的复合热敏电阻芯片，玻璃釉电阻的材料与热敏瓷片不同，其温度系数小，可视为固定电阻，能够使所述复合热敏电阻芯片获得与常规的热敏芯片不同的温度曲线，该温度曲线不仅与所用热敏陶瓷材料的配方有关，还与所添加的玻璃釉电阻阻值、玻璃釉电阻的设置位置以及金属电极的设置位置相关，因此，所述复合热敏电阻芯片的温度曲线是可调整的，可以满足常规热敏芯片无法满足的不同的使用需要和特殊生产要求。
进一步地，所述金属电极还包括第三电极层，所述第一端电极、第二端电极和玻璃釉电极均设置在所述热敏瓷片的正面上，所述玻璃釉电阻的两端分别与所述第一端电极和第二端电极连接，所述第三电极层覆盖在所述热敏瓷片的背面。则与该复合热敏电阻芯片结构等效的电路可视为：一个固定电阻与两个串接的热敏电阻并联。
进一步地，所述玻璃釉电阻设置在所述热敏瓷片的正面上，所述第一端电极和第二端电极分别设置在所述热敏瓷片的背面的两端。则与该复合热敏电阻芯片结构等效的电路可视为：一个固定电阻与两个热敏电阻串联。
从整体上来看，通过在电路中添加一个作为固定电阻的玻璃釉电阻进行串联/并联，使热敏电阻芯片的温度曲线发生较大的变化，从而得到不同的温度特性曲线，获得新的应用功能。
进一步地，所述金属电极的材料为贵金属。
进一步地，所述热敏瓷片的材料为NTC热敏陶瓷材料，是由锰、钴、镍、铜、铁等金属氧化物烧结而成的，具体配比根据电阻参数要求调整。
进一步地，所述玻璃釉电阻通过在所述热敏瓷片上印刷和烧结玻璃釉电阻浆料而制成，制备简单，且印刷样式可根据实际需要进行调整。所述玻璃釉电阻浆料为市售产品，是由贵金属银、钯、钌、铑等的金属氧化物、玻璃粉和有机粘结剂混合成的浆料。
本发明还提供上述任一项所述的复合热敏电阻芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将NTC热敏陶瓷粉料压制成型后高温烧结成陶瓷锭，再将陶瓷锭切割为陶瓷热敏基片，然后在陶瓷热敏基片上印刷金属电极层和玻璃釉电阻，再将陶瓷热敏基片高温烧结，烧结后对其进行划切，得到单个的复合热敏电阻芯片。
进一步地，所述制备方法具体包括以下步骤：
(1)按常规NTC热敏陶瓷材料配方混合原料后，依次进行球磨、烘干、过筛、预烧、研磨、烘干、过筛，得到制备好的NTC热敏陶瓷粉料备用；
(2)将制备好的NTC热敏陶瓷粉料装入模具中，再将模具置于等静压机中压制，释压后从模具中取出成型的陶瓷锭，然后将陶瓷锭高温烧结，再对其进行切片，得到陶瓷热敏基片；
(3)在陶瓷热敏基片的表面印刷金属电极层；
(4)将玻璃釉电阻浆料印刷在陶瓷热敏基片的表面，干燥后进行高温烧结，得到印刷在陶瓷热敏基片上的玻璃釉电阻；
(5)对玻璃釉电阻进行激光调阻，然后对陶瓷热敏基片进行划切，得到单个的复合热敏电阻芯片。
本发明所述的制备方法步骤简单，仅比常规热敏电阻芯片的制备方法增加了印刷玻璃釉电阻的步骤，易于实现，制备成本低，可根据需要调整金属电阻和玻璃釉电阻的印刷位置，从而得到具备所需电阻-温度曲线的复合热敏电阻芯片。
进一步地，步骤(2)中，等静压机的压制压强为200-400MPa，压制时间为10-50秒。
进一步地，步骤(4)中，高温烧结的温度为800-900℃，烧结时间为10-30分钟，该步骤将金属电极层、玻璃釉电阻浆料同时烧结。
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为常规热敏电阻芯片的结构示意图；
图2为常规热敏电阻芯片的制备工艺流程示意图；
图3为实施例1的复合热敏电阻芯片的结构示意图；
图4为实施例1的复合热敏电阻芯片的等效电路图；
图5为实施例2的复合热敏电阻芯片的结构示意图；
图6为实施例2的复合热敏电阻芯片的等效电路图；
图7为实施例3的制备方法的工艺流程示意图；
图8为实施例1、实施例2和常规热敏电阻芯片的电阻-温度曲线对比图。
具体实施方式
实施例1
请参阅图3，其为本实施例的复合热敏电阻芯片的结构示意图。
本实施例的复合热敏电阻芯片包括热敏瓷片1、金属电极2和玻璃釉电阻3。
所述热敏瓷片1为矩形瓷片，其两表面分别为正面和背面，厚度为200-2000μm。
所述金属电极2包括第一端电极21、第二端电极22和第三电极层23。所述第一端电极21和第二端电极22分别设置在所述热敏瓷片1的正面的两端，所述第三电极层23覆盖在所述热敏瓷片1的背面。
所述玻璃釉电阻3设置在所述热敏瓷片1的正面上，其两端分别与所述第一端电极21和第二端电极22连接。所述玻璃釉电阻3的阻值为10kΩ。
具体地，所述热敏瓷片1的材料为材料常数B(25/85)＝3435K的NTC热敏陶瓷材料。所述金属电极2的材料为贵金属，优选为银。所述玻璃釉电阻3是通过在所述热敏瓷片1上印刷和烧结玻璃釉电阻浆料而制成。
将第一端电极21和第二端电极22分别作为正、负极，则所述复合热敏电阻芯片的等效电路如图4所示，所述玻璃釉电阻3等效于固定电阻R，所述热敏瓷片1等效于与固定电阻R并联的串接的两个热敏电阻RT。
实施例2
请参阅图5，其为本实施例的复合热敏电阻芯片的结构示意图。
本实施例的复合热敏电阻芯片包括热敏瓷片1、金属电极2和玻璃釉电阻3。
所述热敏瓷片1为矩形瓷片，其两表面分别为正面和背面，厚度为200-2000μm。
所述金属电极2包括第一端电极21、第二端电极22。所述第一端电极21和第二端电极22分别设置在所述热敏瓷片1的背面的两端。
所述玻璃釉电阻3设置在所述热敏瓷片1的正面上。所述玻璃釉电阻3的阻值为10kΩ。
具体地，所述热敏瓷片1的材料为材料常数B(25/85)＝3435K的NTC热敏陶瓷材料。所述金属电极2的材料为贵金属，优选为银。所述玻璃釉电阻3是通过在所述热敏瓷片1上印刷和烧结玻璃釉电阻浆料而制成。
将第一端电极21和第二端电极22分别作为正、负极，则所述复合热敏电阻芯片的等效电路如图6所示，所述玻璃釉电阻3等效于固定电阻R，所述热敏瓷片1等效于与固定电阻R串联的两个热敏电阻RT。
实施例3
请参阅图7，其为实施例3的制备方法的工艺流程示意图。
本实施例提供实施例1和实施例3的复合热敏电阻芯片的制备方法，具体步骤如下：
(1)按常规NTC热敏陶瓷材料配方混合原料后，依次进行球磨、烘干、过筛、预烧、研磨、烘干、过筛，得到制备好的NTC热敏陶瓷粉料4备用。
(2)将制备好的NTC热敏陶瓷粉料4置于橡胶模具中松装、振实，再将橡胶模具置于等静压机中压制，压制压强为200-400MPa，压制时间为10-50秒，释压后从橡胶模具中取出成型为长方体结构的陶瓷锭5，然后将陶瓷锭5高温烧结，得到具有致密结构的陶瓷锭5，再用内圆切片机按设计厚度对陶瓷锭5进行切片，得到陶瓷热敏基片6。
(3)在陶瓷热敏基片6的表面印刷银浆，银浆干燥后得到印刷在陶瓷热敏基片6上的银制金属电极层20。
如果是制备实施例1的复合热敏电阻芯片，则在陶瓷热敏基片6的正面印刷多条相互平行的端电极，在其背面全部印刷电极层。
如果是制备实施例2的复合热敏电阻芯片，则在陶瓷热敏基片6的背面印刷多条相互平行的端电极。
(4)将玻璃釉电阻浆料印刷在陶瓷热敏基片6的表面，印刷样式可根据所需阻值大小和陶瓷热敏基片6的面积等进行调整。待玻璃釉电阻浆料干燥后进行高温烧结，高温烧结的温度为840℃，烧结时间为10-30分钟，得到印刷在陶瓷热敏基片6上的玻璃釉电阻3。
如果是制备实施例1的复合热敏电阻芯片，则在陶瓷热敏基片6的正面印刷多个按矩阵排列的玻璃釉电阻3，并使每一玻璃釉电阻3的两端分别与相邻的两条端电极连接。
如果是制备实施例2的复合热敏电阻芯片，则在陶瓷热敏基片6的正面印刷多个按矩阵排列的玻璃釉电阻。
(5)对玻璃釉电阻3进行激光调阻，以提高阻值精度，然后对陶瓷热敏基片6进行划切，得到单个的复合热敏电阻芯片。
划切后，陶瓷热敏基片6被划切成热敏瓷片1，金属电极层20被划切成金属电极2，每个复合热敏电阻芯片含有一个玻璃釉电阻3。
分别测试实施例1的复合热敏电阻芯片、实施例2的复合热敏电阻芯片和常规热敏电阻芯片的电阻-温度曲线(RT曲线)。所述常规热敏电阻芯片是由材料常数B(25/85)＝3435K的NTC热敏陶瓷材料制成，实施例1的复合热敏电阻芯片、实施例2的复合热敏电阻芯片和常规热敏电阻芯片的规格大小相同。
如图8所示，实施例1的复合热敏电阻芯片和实施例2的复合热敏电阻芯片的RT曲线互不相同，且偏离于常规热敏电阻芯片的RT曲线，说明通过在不同位置添加玻璃釉电阻，可重新形成新的温度曲线，获得具备不同的应用功能的热敏电阻。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合热敏电阻芯片，其特征在于：包括热敏瓷片、金属电极和玻璃釉电阻，所述热敏瓷片设有正面和背面，所述金属电极包括第一端电极和第二端电极，所述第一端电极和第二端电极分别设置在所述热敏瓷片的正面或背面任一面的两端，所述玻璃釉电阻设置在所述热敏瓷片的正面或背面上。
2.根据权利要求1所述的复合热敏电阻芯片，其特征在于：所述金属电极还包括第三电极层，所述第一端电极、第二端电极和玻璃釉电极均设置在所述热敏瓷片的正面上，所述玻璃釉电阻的两端分别与所述第一端电极和第二端电极连接，所述第三电极层覆盖在所述热敏瓷片的背面。
3.根据权利要求1所述的复合热敏电阻芯片，其特征在于：所述玻璃釉电阻设置在所述热敏瓷片的正面上，所述第一端电极和第二端电极分别设置在所述热敏瓷片的背面的两端。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复合热敏电阻芯片，其特征在于：所述金属电极的材料为贵金属。
5.根据权利要求1-3任一项所述的复合热敏电阻芯片，其特征在于：所述热敏瓷片的材料为NTC热敏陶瓷材料。
6.根据权利要求1-3任一项所述的复合热敏电阻芯片，其特征在于：所述玻璃釉电阻通过在所述热敏瓷片上印刷和烧结玻璃釉电阻浆料而制成。
7.权利要求1-6任一项所述的复合热敏电阻芯片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将NTC热敏陶瓷粉料压制成型后高温烧结成陶瓷锭，再将陶瓷锭切割为陶瓷热敏基片，然后在陶瓷热敏基片上印刷金属电极层和玻璃釉电阻，再将陶瓷热敏基片高温烧结，烧结后对其进行划切，得到单个的复合热敏电阻芯片。
8.根据权利要求7所述的复合热敏电阻芯片的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)按常规NTC热敏陶瓷材料配方混合原料后，依次进行球磨、烘干、过筛、预烧、研磨、烘干、过筛，得到制备好的NTC热敏陶瓷粉料备用；
(2)将制备好的NTC热敏陶瓷粉料装入模具中，再将模具置于等静压机中压制，释压后从模具中取出成型的陶瓷锭，然后将陶瓷锭高温烧结，再对其进行切片，得到陶瓷热敏基片；
(3)在陶瓷热敏基片的表面印刷金属电极层；
(4)将玻璃釉电阻浆料印刷在陶瓷热敏基片的表面，干燥后进行高温烧结，得到印刷在陶瓷热敏基片上的玻璃釉电阻；
(5)对玻璃釉电阻进行激光调阻，然后对陶瓷热敏基片进行划切，得到单个的复合热敏电阻芯片。
9.根据权利要求8所述的复合热敏电阻芯片的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，等静压机的压制压强为200-400MPa，压制时间为10-50秒。
10.根据权利要求8所述的复合热敏电阻芯片的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，高温烧结的温度为800-900℃，烧结时间为10-30分钟。
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