CN108109792B - 一种带基座的热敏电阻及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带基座的热敏电阻，所述带基座的热敏电阻包括电阻芯片、玻璃头和两根电极引线，所述玻璃头包封电极芯片，所述两根电极引线的一端分别与电阻芯片两端的电极连接，另一端分别从玻璃头底部穿出；还包括与所述玻璃头底部连接固定的基座，所述基座设有两个引线槽，所述两根电极引线分别穿过所述两个引线槽。本发明还涉及上述带基座的热敏电阻的制备方法。本发明所述带基座的热敏电阻具有结构稳定、生产和使用过程中不易损坏、电性能可靠、生产合格率高和成本低的优点。

Description

一种带基座的热敏电阻及其制备方法

技术领域

本发明属于电子元器件技术领域，特别是涉及一种带基座的热敏电阻及其制备方法。

背景技术

NTC热敏电阻是一种对于温度极其敏感的一种半导体电阻，具有可靠性高、稳定性好、使用灵活、使用寿命长等优点。随着电子技术行业的发展，各种电子产品进一步实现多功能化和智能化，NTC热敏电阻在各种需要对温度进行探测、控制、补偿等场合的应用日益增加，越加普遍和广泛。由于对温度探测的灵敏性要求越来越高，对热敏电阻的响应速度和稳定性能也提出了越来越高的要求，热敏电阻必须高可靠、高灵敏并且使用寿命长。

玻璃封装NTC热敏电阻是热敏电阻常用类型中的一种，其主要用于温度补偿，可适用于高温高湿恶劣的环境，且产品小型、坚固，能够满足温度探测应用趋势。由于具有温度低阻值高，而随着温度的上升电阻逐步减小的特性，玻璃封装NTC热敏电阻广泛应用于家电产品(圣诞灯、空调、微波炉、暖炉)等的温度控制和测量；OA设备(复印机、打印机等)的温度检测；温度补偿(工业、医疗、环境保护、气象、食品加工设备)的温度控制和各种温度探测、温度控制电路；它在电路中起到将温度的变量转化成所需的电子信号的核心作用。

如图1所示，目前现有的玻璃封装NTC热敏电阻包括电阻芯片11、玻璃头12和两根作为电极引线的杜美丝线13，该两根杜美丝线13分别通过银膏与电阻芯片11两端的电极粘结，该玻璃头12将电阻芯片11及其与杜美丝线13的连接处包封起来。现有玻璃封装NTC热敏电阻的制作方法为：制备杜美丝线→裁线→粘银膏→上芯片→烘干固化→包封玻璃头→玻璃浆料固化→玻璃头烧结→引线去氧清洗→测试分选。

然而，现有的玻璃封装NTC热敏电阻产品及其制作工艺有以下四个不足之处：

(1)由于玻璃头12非常致密、脆，在产品测试、人工操作以及组装过程中对杜美丝线13拉扯、掰开容易造成玻璃头12破裂而损坏，最终导致产品可靠性降低，性能变异。

(2)由于在生产过程中易发生损坏，现有玻璃封装NTC热敏电阻产品的合格率较低，其阻值在标准阻值±1％范围内的合格率仅为50％～60％。

(3)玻璃头12与杜美丝线13连接的部位易受外力影响而破裂，产品在使用过程中易受环境影响，如在潮湿的环境下水汽会从玻璃裂缝侵入至内部的电阻芯片11，从而致使产品阻值变异，如在水中使用，水则会从玻璃裂缝侵入至内部的电阻芯片11，最终导致产品电性能不良，甚至造成产品短路、烧坏。

(4)两根杜美丝线13在靠近玻璃头12位置的间距较小，约为0.5mm，产品组装和使用时易发生两根杜美丝线13短路，从而使产品电性能失效，严重时短路会将电阻芯片11烧坏，甚至将设备烧坏。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种带基座的热敏电阻，其具有结构稳定、生产和使用过程中不易损坏、电性能可靠、生产合格率高和成本低的优点。

本发明采取的技术方案如下：

一种带基座的热敏电阻，包括电阻芯片、玻璃头和两根电极引线，所述玻璃头包封电极芯片，所述两根电极引线的一端分别与电阻芯片两端的电极连接，另一端分别从玻璃头底部穿出；还包括与所述玻璃头底部连接固定的基座，所述基座设有两个引线槽，所述两根电极引线分别穿过所述两个引线槽。

相对于现有技术，本发明采用基座保护电极引线与玻璃头之间的连接部位，能减少外力对该部位的作用，所述基座的两个引线槽分别供两根电极引线穿过，能限定该两根电极引线的位置，防止两根电极引线因间距过小或相互接触而发生短路。因此，本发明有效解决了人工操作、测试、组装过程所造成的产品玻璃头部破裂和损坏，同时可有效解决产品引线容易连接而短路的问题，大大提高了产品的使用安全系数，能有效地满足对产品性能的高可靠要求，提高产品使用寿命，且所述带基座的热敏电阻的电阻值一致性好，合格率高，生产成本低，外观一致。

进一步地，所述基座的引线槽中填充有玻璃封装层，所述玻璃封装层将所述电极引线居中固定在引线槽内，并凸出引线槽外与所述玻璃头烧结固接。

设置玻璃封装层能更好地将电极引线固定在引线槽内，有效避免两根电极引线相互靠近造成产品短路，且通过把玻璃头与玻璃封装层烧结固定，有利于将电阻芯片、基座和两根电极芯片牢牢结合成一个整体，有效避免人工操作、测试、组装等过程中拉扯碰撞等造成产品的玻璃头破裂和损坏。

进一步地，所述基座为方形基座，其一侧面向内凹陷形成所述两个引线槽，其顶面紧挨着所述玻璃头底部。

进一步地，所述基座由氧化铝陶瓷基片切割而成。

本发明的另一目的在于，提供上述带基座的热敏电阻的制备方法，包括以下步骤：

(1)裁线：选取杜美丝线裁剪为多根长度一致的电极引线，将裁剪后的多根电极引线等距排列，并使用高温胶粘贴固定在纸排上；

(2)粘银膏：将固定在纸排上的电极引线的一端浸入装有银膏的银膏槽中，粘上银膏后取出；

(3)上芯片：将一电阻芯片插入相邻两根电极引线之间，使该两根电极引线分别通过银膏与该电阻芯片两端的电极粘接；

(4)烘干固化：将上好芯片的半成品送入网带炉中，对银膏烘干固化；

(5)包封玻璃头：将电阻芯片及其与电极引线的连接处浸入装有玻璃浆料的包封槽内，然后竖直向上拉出，使电阻芯片外包裹上一层玻璃浆料，再送入固化炉中将所包裹的玻璃浆料固化为玻璃头；

(6)安装基座：将已包封玻璃头的半成品放置在基座上，将其两根电极引线分别穿入基座的两个引线槽内，并使玻璃头底部紧挨着基座；

(7)设置玻璃封装层：用点胶机将玻璃浆料注入基座的引线槽内，使玻璃浆料填充于引线槽内，并包覆玻璃头底部与基座的接触位置，然后用固化炉将玻璃浆料固化为玻璃封装层；

(8)烧结：对设置好玻璃封装层的半成品进行烧结，使玻璃封装层与玻璃头烧结成一体，得到带基座的热敏电阻产品。

本发明所述的制备方法步骤简单，易于实现。选用膨胀系数与玻璃相近的杜美丝线作为电极引线，能减少产品使用过程中内部应力的产生，提高产品的机械稳定性，且杜美丝线所含的氧化亚铜在封装时会在玻璃中扩散，有利于提高其与玻璃封装的强度。先分别固化玻璃头和玻璃封装层，再将两者一并烧结，有利于控制玻璃头和玻璃封装层的形状及大小，保证产品外观完好、一致，并使玻璃头与玻璃封装层融合成一体，从而将电阻芯片、基座和两根电极芯片牢牢结合成一个整体，有利于提高产品的机械强度和性能可靠性，同时提高了生产效率。

进一步地，步骤(5)中，所用玻璃浆料的粘稠度为70000-80000mPa·s，固化温度为150℃，固化时间为3小时。通过限定玻璃浆料的粘稠度，有利于控制电阻芯片所包裹玻璃浆料的量，避免制成的玻璃头过大或过小。

进一步地，步骤(6)中，所用基座是由厚1.0±0.01mm，长97±0.2mm，宽97±0.2mm的氧化铝陶瓷基片经自动划片机切割而成。氧化铝陶瓷基片可直接从市场上购买，成本低，耐高温又耐磨。

进一步地，步骤(7)中，所用玻璃浆料的粘稠度为70000-80000mPa·s，固化温度为150℃，固化时间为3小时。通过限定玻璃浆料的粘稠度，有利于控制注入玻璃浆料的量，避免玻璃浆料过于粘稠、流动性差，无法快速充满引线槽，同时避免玻璃料浆过于稀、流动性太好而从引线槽流出。

进一步地，步骤(8)中，使用C型网带炉进行烧结，烧结温度为500±20℃，C型网带炉的烧结频率为25±5Hz。

进一步地，还包括步骤(9)清洗：使用去氧化清洗液对产品中的电极引线进行去氧清洗，清洗后用烘箱烘干。通过对电极引线进行去氧清洗，使电极引线表面光泽、无氧化、无杂质，有利于提高后续电性能检测的准确性，并有利于确保产品的使用效果。

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为现有的玻璃封装NTC热敏电阻的结构图；

图2为本发明的带基座的热敏电阻的结构图；

图3为基座的结构图；

图4为本发明的带基座的热敏电阻的制备工艺流程图；

图5为基座的制备工艺流程图。

具体实施方式

请参阅图2，其为本发明的带基座的热敏电阻的结构图，所述带基座的热敏电阻包括电阻芯片21、玻璃头22、基座23和两根电极引线24。

所述玻璃头22包封电阻芯片21。所述两根电极引线24的一端分别与电阻芯片21两端的电极连接，另一端分别从玻璃头22底部穿出。所述玻璃头22将电阻芯片21及其与两根电极引线24的连接处包封起来。所述基座23与玻璃头22底部连接固定，其设有两个引线槽230，所述两根电极引线24分别穿过所述两个引线槽230。

具体地，所述电阻芯片21为NTC热敏电阻芯片。所述玻璃头22由玻璃浆料烧结而成。

结合图3所示，所述基座23是由氧化铝陶瓷基片切割而成的方形基座，其一侧面向内凹陷形成所述两个引线槽230，其顶面紧挨着所述玻璃头22底部。所述引线槽230贯穿基座23的顶面和底面，其中填充有由玻璃浆料烧结而成的玻璃封装层231，所述玻璃封装层231将所述电极引线24居中固定在引线槽230内，并凸出引线槽230外与所述玻璃头22烧结固接。

所述两根电极引线24均为杜美丝线，其一端分别通过银膏与电阻芯片21两端的电极粘结，另一端分别穿出玻璃头22并穿过引线槽230内的玻璃封装层231。

如图4所示，所述带基座的热敏电阻的制备方法包括以下步骤：

(1)裁线：选取直径为0.2-0.3mm的杜美丝线，用自动裁线机裁剪为多根长度一致的电极引线24，再将裁剪后的多根电极引线24等距排列整齐，并使用高温胶粘贴固定在纸排A上。

(2)粘银膏：将固定在纸排A上的电极引线24的一端浸入装有银膏的银膏槽B中，粘上银膏后取出。所述银膏槽B中装有固化温度在200℃左右的低温银膏，银膏在调配时可加入适当的粘合剂以达到合适的粘稠度，银膏槽B中银膏的深度为0.1-0.2mm。

(3)上芯片：选取按阻值划切好、并经测试分选合格的电阻芯片21，将一电阻芯片21插入相邻两根电极引线24之间，使该两根电极引线24分别通过银膏与该电阻芯片21两端的银电极粘接。

(4)烘干固化：将上好芯片的半成品送入网带炉C中，对银膏烘干固化，烘干固化温度为200℃，烘干固化时间为30分钟。烘干固化出炉后，电阻芯片21与电极引线24牢牢粘结在一起。

(5)包封玻璃头：

①调配玻璃浆料：采用烧结温度为500±20℃的低温玻璃浆料，按比例往1000g低温玻璃浆料中添加1-2g松油醇后进行搅拌调配，松油醇使玻璃浆料有一定的触变性和流变性，调配好的玻璃浆料的粘稠度达到70000-80000mPa·s。

②固化玻璃浆料：将调配好的玻璃浆料倒入包封槽D内，并使用刮板将玻璃浆料表面刮平，然后将电阻芯片21及其与电极引线24的连接处浸入包封槽D内，然后竖直向上拉出，使电阻芯片21外包裹上一层玻璃浆料，再送入固化炉中将所包裹的玻璃浆料固化为玻璃头22，固化温度为150℃，固化时间为3小时。固化所得的玻璃头22具有一定的硬度，不会轻易脱落或损坏。

(6)安装基座：将多个基座23等距整齐排列在上板夹具E上，然后将已包封玻璃头22的半成品一一分别放置在多个基座23上，将半成品的两根电极引线24分别穿入一基座23的两个引线槽230内，并使玻璃头22底部紧挨着基座23顶面。

(7)设置玻璃封装层：

①调配玻璃浆料：采用烧结温度为500±20℃的低温玻璃浆料，按比例往1000g低温玻璃浆料中添加1-2g松油醇后进行搅拌调配，松油醇使玻璃浆料有一定的触变性和流变性，调配好的玻璃浆料的粘稠度达到70000-80000mPa·s。

②将调配好的玻璃浆料加入到点胶机的针筒中，调节点胶气压以控制点胶流量，流料时间为0.5-2秒，将玻璃浆料注入基座23的引线槽230内，使玻璃浆料填充于引线槽230内，并包覆玻璃头22底部与基座23的接触位置，当玻璃浆料与基座23的引线槽230底端槽口持平时停止流料，然后用固化炉将玻璃浆料固化为玻璃封装层231，固化温度为150℃，固化时间为3小时。

(8)烧结：将设置好玻璃封装层231的半成品送入C型网带炉F中进行烧结，具体将半成品整齐地摆放在C型网带炉F的网带上，同时将其设置有玻璃头22和基座23的一端伸入至C型网带烧结炉F中进行烧结。C型网带炉F中划分为第Ⅰ-Ⅴ区共五个温区，其中，第Ⅲ区(主温区)烧结温度为500±20℃，其它为升温、降温过程辅助温区，具体烧结温度曲线为：

C型网带炉F的烧结频率为25±5Hz，网带运输速度为28.5±2mm/min，半成品入炉至烧结出炉的烧结时间为2小时±5分钟。出炉后玻璃封装层231与玻璃头22烧结成一体，得到所述带基座23的热敏电阻产品。

烧结出炉后的玻璃头22变为透明致密的水滴状玻璃头，并与玻璃封装层231融合在一起，将电阻芯片21、基座23和电极引线24结合成一个整体。

(9)清洗：使用市售的去氧化清洗液对产品中的电极引线24进行去氧清洗，使电极引线24表面光泽、无氧化、无杂质；清洗后用烘箱烘干，烘干温度为100±5℃，烘干时间为30±10分钟。

(10)测试分选：将清洗后的产品放置在高精度恒温测试设备中进行电气性能测试，测试时产品放置的恒温时间必须≥15分钟，以确保测试时产品的稳定性及阻值精度，根据测试结果分选出合格的产品入库。

具体地，请参阅图4，其为本发明的带基座的热敏电阻的制备工艺流程图，图中虚线表示切割线，所述基座23的制备方法为：

①采购氧化铝陶瓷基片5，氧化铝陶瓷基片5的尺寸为：厚1.0±0.01mm，长97±0.2mm，宽97±0.2mm，颜色为白色或米白色。

②使用自动划片机在氧化铝陶瓷基片5上切割出多个按矩阵排列的矩形孔50，所述矩形孔50的大小根据产品尺寸需要而定，再沿每列矩形孔50的对称轴进行划切，沿每相邻两列矩形孔50之间的中间位置进行划切，沿每间隔两排矩形孔50的边缘进行划切，得到单个的所述基座23。

性能对比测试：

将20个现有的玻璃封装NTC热敏电阻与20个本发明制得的带基座的热敏电阻进行性能对比测试，每个热敏电阻中的电阻芯片的尺寸为：0.75*0.75*0.30mm，阻值R＝50KΩ，热敏指数B25/50＝3950K。

1、冷热冲击试验

试验条件为：将产品放入100℃水中浸泡5分钟→放置在室温环境中1分钟→放置在0℃环境中5分钟→放置在室温环境中1分钟，依次进行100个循环。

试验前后分别测试产品在25℃下的阻值R25(单位：KΩ)，并计算其阻值变化率，测试结果如下表1：

表1

由表1可知，相对于现有的玻璃封装NTC热敏电阻，本发明的带基座的热敏电阻在冷热冲击试验后更能保持性能稳定，其阻值变化率仅为0.05％左右，说明本发明的带基座的热敏电阻性能可靠，耐高温低温，可在高温、低温或温度变化较大的环境中稳定工作。

2、抗弯强度试验

试验条件为：将产品的电极引线来回弯折90°，弯折1个来回。

试验前后分别测试产品在25℃下的阻值R25(单位：KΩ)，并计算其阻值变化率，测试结果如下表2：

表2

由表2可知，相对于现有的玻璃封装NTC热敏电阻，本发明的带基座的热敏电阻在折弯试验后更能保持性能稳定，其阻值变化率仅为0.12％左右，说明本发明的带基座的热敏电阻性能稳定可靠，耐弯折，不易损坏。

3、电气性能合格率对比

用高精度恒温测试设备测试产品在25℃下的阻值R25(单位：KΩ)，并计算产品阻值在50KΩ±1％范围内的合格率，测试结果如下表3：

表3

由表3可知，本发明的带基座的热敏电阻的合格率87.5％远高于现有的玻璃封装NTC热敏电阻的合格率57.5％，说明本发明的带基座的热敏电阻机械强度高，不易损坏，阻值稳定，性能可靠，可提高生产效率和生产成本。

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 (8)

1.一种带基座的热敏电阻，包括电阻芯片、玻璃头和两根电极引线，所述玻璃头包封电极芯片，所述两根电极引线的一端分别与电阻芯片两端的电极连接，另一端分别从玻璃头底部穿出；其特征在于：还包括与所述玻璃头底部连接固定的基座，所述基座设有两个引线槽，所述基座为方形基座，其一侧面向内凹陷形成所述两个引线槽，其顶面紧挨着所述玻璃头底部；所述两根电极引线分别穿过所述两个引线槽；所述基座的引线槽中填充有玻璃封装层，所述玻璃封装层将所述电极引线居中固定在引线槽内，并凸出引线槽外与所述玻璃头烧结固接。

2.根据权利要求1所述的带基座的热敏电阻，其特征在于：所述基座由氧化铝陶瓷基片切割而成。

3.权利要求1或2所述的带基座的热敏电阻的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)裁线：选取杜美丝线裁剪为多根长度一致的电极引线，将裁剪后的多根电极引线等距排列，并使用高温胶粘贴固定在纸排上；

(2)粘银膏：将固定在纸排上的电极引线的一端浸入装有银膏的银膏槽中，粘上银膏后取出；

(3)上芯片：将一电阻芯片插入相邻两根电极引线之间，使该两根电极引线分别通过银膏与该电阻芯片两端的电极粘接；

(4)烘干固化：将上好芯片的半成品送入网带炉中，对银膏烘干固化；

(5)包封玻璃头：将电阻芯片及其与电极引线的连接处浸入装有玻璃浆料的包封槽内，然后竖直向上拉出，使电阻芯片外包裹上一层玻璃浆料，再送入固化炉中将所包裹的玻璃浆料固化为玻璃头；

(6)安装基座：将已包封玻璃头的半成品放置在基座上，将其两根电极引线分别穿入基座的两个引线槽内，并使玻璃头底部紧挨着基座；

(7)设置玻璃封装层：用点胶机将玻璃浆料注入基座的引线槽内，使玻璃浆料填充于引线槽内，并包覆玻璃头底部与基座的接触位置，然后用固化炉将玻璃浆料固化为玻璃封装层；

(8)烧结：对设置好玻璃封装层的半成品进行烧结，使玻璃封装层与玻璃头烧结成一体，得到带基座的热敏电阻产品。

4.根据权利要求3所述的带基座的热敏电阻的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所用玻璃浆料的粘稠度为70000-80000mPa·s，固化温度为150℃，固化时间为3小时。

5.根据权利要求3所述的带基座的热敏电阻的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，所用基座是由厚1.0±0.01mm，长97±0.2mm，宽97±0.2mm的氧化铝陶瓷基片经自动划片机切割而成。

6.根据权利要求3所述的带基座的热敏电阻的制备方法，其特征在于：步骤(7)中，所用玻璃浆料的粘稠度为70000-80000mPa·s，固化温度为150℃，固化时间为3小时。

7.根据权利要求3所述的带基座的热敏电阻的制备方法，其特征在于：步骤(8)中，使用C型网带炉进行烧结，烧结温度为500±20℃，C型网带炉的烧结频率为25±5Hz。

8.根据权利要求3所述的带基座的热敏电阻的制备方法，其特征在于：还包括步骤(9)清洗：使用去氧化清洗液对产品中的电极引线进行去氧清洗，清洗后用烘箱烘干。

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