CN114999752A - 一种基于半导体材料的ntc贴片热敏电阻及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热敏电阻技术领域，且公开一种基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻，将半导体材料粉体、去离子水、偶联剂、分散剂混合均匀，通过预热、球磨、造粒、排胶、烧结，得到基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻，其电阻值会随着半导体中载流子的移动表现出导电性，随着温度升高，载流子趋于活跃，参与导电的粒子数目增加，表现出的电阻值降低，B值升高，过渡金属氧化物制备得到的NTC热敏电阻具有尖晶石结构，电子在能级间进行直接转移、跃迁，使得阳离子实现了变价过程，电子从某一个原子跃迁到其他相邻原子位置，其中Zn原子掺杂，Zn2+的离子半径小，优先占据A位，能够减少材料气孔，提高致密度。
Description
技术领域
本发明涉及热敏电阻技术领域，具体为一种基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻及其制备方法。
背景技术
热敏电阻是一种电阻值随着电阻体的温度变化而呈现明显变化的一种热敏感电阻，易于实现远距离测量和控制，按照温度系数的不同，热敏电阻可以分为正温度系数热敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC)，其中NTC热敏电阻是一种灵敏度高、稳定性好、热响应时间短且造价低廉的敏感元器件，具有温度测量、温度补偿、抑制电路的浪涌电流等方面的功能，在汽车、航天、通讯、家电等领域均有着广泛的应用，NTC热敏电阻是一种以锰、钴、镍、铜等金属氧化物为主要原材料制造的半导体元件，半导体热敏电阻是一种重要的敏感元件，具有灵敏度高、体积小、寿命长、使用简单的特点，能够广泛应用于各种传感器。
随着温度传感向着智能化、微型化和精准化的方向发展，对电子元件的片式化、小型化要求越来越迫切，贴片式的NTC热敏电阻器具有不带引线、体积小且响应速度快的特点，装入电子设备中所占的空间小，引线式电子元件最终将被贴片式电子元件所取代，制备出具有体积优势的超薄和超轻的热敏电阻元件成为一个具有重要价值的研究热点，但NTC热敏电阻材料通常具有电阻率高的问题，在高温中使用时，往往会出现严重的老化现象，使得性能的变化率很大，降低了材料的稳定性。
中国专利CN108147790B公开了一种医用含金高精度高稳定NTC热敏芯片，将制备热敏瓷片的纳米级粉料混合后烧结，得到的NTC热敏芯片具有测温精度高、使用稳定性高、使用寿命长，目前NTC热敏电阻烧结多采用高温烧结，但在烧结过程中的烧结温度过高，不符合高效节能的目标，同时会造成部分金属氧化物挥发，导致烧结产物中成分含量的一致性得不到保证，烧结过程中也容易导致烧结不均匀且烧结时间过长，严重影响烧结产物的性能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻及其制备方法，解决了半导体NTC热敏材料在烧结过程中容易弯曲变形、耗能高的问题，得到了一种具有电阻低、B值高且稳定性好的贴片热敏电阻。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻，包括以下原料制备而成：半导体材料前驱体粉末、粘合剂，其中半导体材料前驱体粉末、粘合剂的质量比为100:3-8，所述半导体材料前驱体粉末包括以下原料制备而成：半导体材料粉体、去离子水、偶联剂、分散剂，其中半导体材料粉体、去离子水、偶联剂、分散剂的质量比为100:90-120:0.1-0.5:1-3。
优选地，所述半导体材料粉体包括NiO、MnO2、CoO、CuO、ZnO组成，其中所述NiO、MnO2、CoO、CuO、ZnO的质量比为6-52:100:5-45:7-60:10-80。
优选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、磷酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种混合。
优选地，所述分散剂包括无水乙醇、三油酸甘油酯、聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或几种混合。
优选地，所述粘合剂包括聚乙烯醇缩丁醛、苯二甲酸正丁酯、聚乙烯醇中的一种或几种混合。
优选地，所述基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻的制备方法如下：
步骤(1)将半导体材料粉体、去离子水、偶联剂、分散剂加入到球磨罐中，进行球磨，球磨结束后，干燥，得到半导体材料混合物；
步骤(2)将半导体材料混合物加入到坩埚中，在坩埚中预热，预热后，得到半导体材料预热粉体；
步骤(3)将半导体材料预热粉体加入到球磨罐中，进行球磨，球磨结束后，干燥，得到半导体材料前驱体粉末；
步骤(4)将半导体材料前驱体粉末、粘合剂混合，干压成型，进行造粒，得到半导体材料颗粒；
步骤(5)对半导体材料颗粒进行排胶处理，冷却后，得到半导体材料胚体；
步骤(6)将半导体材料胚体加入到微波烧结装置中，进行烧结，烧结后，冷却，得到基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻。
优选地，所述步骤(6)中烧结的温度为600-900℃，烧结的时间为30-60min。
优选地，所述步骤(6)中微波烧结装置包括保压机构、整形机构、物料输送机构，保压机构包括双行程液压杆和保压盘，微波烧结包括以下步骤：
(1)首先开启烧结腔内部的微波加热装置将烧结腔内部温度维持在NTC热敏电阻烧结温度内，将半导体材料坯体输送置于物料输送机构的进料位置，控制保压机构下降，随着保压机构的下降带动输送机构逐渐将半导体材料坯体输送至保压机构的正下方，保压机构对半导体材料坯体产生压力进行保压，并通过烧结腔内部的高温对半导体材料坯体进行烧结；
(2)半导体材料坯体初步定型后，继续进行保压的同时，控制整形机构移动对材料进行整形，同时废料收集机构开放，废料落入废料收集机构内部进行收集回收，半导体材料整形后留下的坯料，继续停留在保压机构下方，继续进行保压烧结过程，半导体材料微波烧结完成后，得到基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻。
优选地，所述基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻烧结完成后，整形机构首先收回，然后保压机构上升回复至初始位置，保压机构回复同时保压机构带动物料输送机构将物料从保压机构正下方推动输出，完成半导体材料胚体的烧结过程，并将下一个待烧结的半导体材料胚体沿物料输送机构输送一段距离，使得在下一个待烧结的半导体材料胚体在保压机构下压至保压位置时，物料输送机构能恰好将下一个待烧结的半导体材料胚体输送至保压机构正下方，从而不断进行循环作用，不断进行烧结过程。
优选地，所述偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷或者异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯。
本发明还公开一种微波烧结装置，包括烧结腔，还包括设置在烧结腔内部的保压机构和整形机构，还包括贯穿所述烧结腔，将物料从烧结腔输入和输出的物料输送机构；所述保压机构正下方还设置有废料收集机构；所述保压机构的下降和抬升均带动所述物料输送机构输送物料，在所述保压机构下降至保压位置时，物料经所述物料输送机构的输送位于所述保压机构的正下方；当物料输送至所述保压机构下方进行保压烧结一段时间后，通过所述整形机构整形，得到坯料和废料；所述坯料停留在所述保压机构正下方继续进行烧结过程；所述整形机构整形的同时，所述整形机构驱动所述废料收集机构开放，整形产生的所述废料落入所述废料收集机构内部；物料烧结完成后，在所述保压机构抬升至初始位置时，物料被所述物料输送机构输出所述烧结腔。
优选地，所述保压机构包括若干双行程液压杆和保压盘；所述双行程液压杆具备第一行程和第二行程，所述双行程液压杆包括第一驱动杆和第二驱动杆；在第一行程内，所述第一驱动杆的活动端移动，所述第二驱动杆随所述第一驱动杆的活动端移动同步移动；在第二行程内，所述第二驱动杆的活动端移动。
优选地，所述第一行程驱动所述保压盘和所述整形机构同步移动，并通过动力传导机构驱动所述物料输送机构输送物料；所述第二行程驱动所述整形机构移动伸出所述保压盘，将物料进行分割整形，并同时驱动所述废料收集机构开放。
优选地，所述保压盘包括从动盘、安装盘和屏蔽盘，所述从动盘、所述安装盘和所述屏蔽盘之间均连接固定；所述第一驱动杆的活动端均与所述从动盘之间固定；所述从动盘、所述安装盘和所述屏蔽盘均同步移动。
优选地，所述安装盘和屏蔽盘之间形成安装腔，所述整形机构在不进行整形时，隐藏在所述安装腔内部；所述整形机构包括连接板、刀模板和若干顶出杆，所述刀模板固定在所述连接板靠近所述物料的一侧面，所述顶出杆均设置在所述刀模板的外围；所述第二驱动杆的活动端与所述连接板之间固定；在第二行程内，所述刀模板和若干所述顶出杆随所述连接板移动，所述刀模板伸出所述安装腔对物料进行切割整形，所述顶出杆伸长压迫所述废料收集机构开放。
优选地，所述物料输送机构包括滑动平台、输送皮带、若干张紧辊、第一齿轮组和第二齿轮组；所述输送皮带的上半部分设置在所述滑动平台的上表面上方，所述张紧辊设置在所述输送皮带内部，所述张紧辊与所述输送皮带相契合，所述张紧辊用于张紧所述输送皮带。
优选地，所述第一齿轮组和所述第二齿轮组分别设置在所述输送皮带的两侧，所述第一齿轮组和所述第二齿轮组均包括两个对称设置的驱动齿轮组，所述驱动齿轮组均包括斜齿轮和转换齿轮；所述输送皮带的两侧均设置有软性齿带，通过所述软性齿带能驱动所述输送皮带运动；所述第一齿轮组的两个所述驱动齿轮组中的所述转换齿轮与一侧的所述软性齿带之间相啮合，所述第二齿轮组的两个所述驱动齿轮组中的所述转换齿轮与另一侧的所述软性齿带之间相啮合。
优选地，同一所述驱动齿轮组的所述斜齿轮和所述转换齿轮同轴设置，并且角转速相同，所述斜齿轮的直径小于所述转换齿轮的直径。
优选地，所述动力传导机构包括两个传动机构，两个所述传动机构分别设置在物料输送机构两侧，所述传动机构均包括转换拨盘和驱动齿板；所述转换拨盘用于在所述保压机构下降时，驱动所述驱动齿板与所述驱动齿板同一侧的一个所述斜齿轮之间啮合；所述转换拨盘用于在所述保压机构上升时，驱动所述驱动齿板与所述驱动齿板同一侧的另一个所述斜齿轮之间啮合。
优选地，所述废料收集机构包括安装外板、中心承托板和若干可动盖板；所述安装外板和中心承托板之间设置有落料间隙；所述可动盖板与所述安装外板之间均通过转轴转动连接，所述转轴内部均设置有扭簧，所述扭簧自然状态下驱动所述可动盖板封闭所述落料间隙；在第二行程内，所述顶出杆移动推动所述可动盖板克服所述扭簧的弹力，所述可动盖板绕转轴转动，开放所述落料间隙。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻，将半导体材料粉体、偶联剂、分散剂和去离子水混合，进行球磨，这种固相法生产工艺能够很大程度的将不同的金属氧化物半导体材料粉体混合均匀，得到半导体材料混合物，对半导体材料混合物进行预热处理，完成半导体金属氧化物之间的合成，再将预热粉体进行二次球磨，能够有效防止预热过程中产生的结块，同时使混合更加均匀，将半导体材料前驱体粉末和粘合剂混合，进行造粒，得到半导体材料颗粒，通过加热排胶，去除造粒过程中加入的粘合剂，再将半导体材料胚料在微波烧结装置中进行烧结处理，得到基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻。
该基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻，由金属氧化物半导体材料制备得到，其电阻值与一般的固定电阻不同，会随着半导体中载流子的移动表现出导电性，随着温度升高，载流子趋于活跃，参与导电的粒子数目增加，表现出的电阻值降低，B值升高，而由于电阻率很大，温度发生变化时，电阻值的相对变化很大，表现出很强的温度敏感性，其中Ni-Mn-Co-Cu四元热敏电阻材料是一个研究热点，使用这些过渡金属氧化物制备得到的NTC热敏电阻具有尖晶石结构，电子在能级间进行直接转移、跃迁，使得NTC热敏电阻参与导电，使得阳离子实现了变价过程，电子从某一个原子跃迁到其他相邻原子位置，烧结后得到具有单一的尖晶石结构，其中Zn原子掺杂，Zn2+的离子半径小，优先占据A位，能够减少材料气孔，提高致密度。
该基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻，与传统烧结工艺相比，微波烧结温度得到大幅度的降低，避免了由于温度过高导致金属氧化物半导体原料成分挥发，确保了不同批次产物的一致性和NTC贴片热敏电阻的性能，保压机构在物料烧结过程中进行保压，使得物料在压力作用下成型，以通过压力作用，维持物料在烧结过程中的紧密程度，杜绝物料烧结过程中产生空腔，通过整形机构进行整形，将物料保压烧结过程中产生的不规则边缘除去，并回收加以利用，减少原料浪费的同时，提高产品的规整程度，提前进行修整，减少烧结能源损失浪费和回收难度的同时，减少后期对热敏电阻分割时的工作量，提高生产效率。
该基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻，通过控制保压机构下降，随着保压机构的下降带动物料输送机构逐渐将物料输送至保压机构的正下方，保压机构对物料产生压力进行保压，并通过烧结腔内部的高温对物料进行烧结，物料初步定型后，继续进行保压的同时，控制整形机构移动对物料进行整形，同时废料收集机构开放，废料落入废料收集机构内部收集回收，物料整形后留下的坯料，继续停留在保压机构下方，继续进行保压烧结过程，坯料微波烧结完成后，整形机构首先收回，然后保压机构上升回复至初始位置，保压机构回复同时保压机构带动物料输送机构将物料从保压机构正下方推动输出，完成该物料的烧结过程，并将下一个待烧结的物料凝胶沿物料输送机构输送一段距离，使得在下一个待烧结的物料在保压机构下压至保压位置时，物料输送机构能恰好将下一个待烧结的物料输送至保压机构正下方，从而不断进行循环作用，不断进行烧结过程，提高烧结的效率。
附图说明
图1为本发明微波烧结装置的剖面结构示意图之一；
图2为本发明微波烧结装置的立体结构示意图；
图3为本发明微波烧结装置的内部结构示意图；
图4为本发明微波烧结装置的剖面结构示意图之二；
图5为本发明微波烧结装置的装配结构示意图；
图6为本发明微波烧结装置的保压机构和整形机构的剖面结构示意图；
图7为本发明微波烧结装置的保压机构和整形机构的装配结构示意图；
图8为本发明微波烧结装置的物料输送机构和动力传导机构的装配结构示意图；
图9为本发明基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻的制备过程流程图。
图中：1、保压机构；11、双行程液压杆；111、第一驱动杆；112、第二驱动杆；12、保压盘；121、从动盘；122、安装盘；123、屏蔽盘；2、整形机构；21、连接板；22、刀模板；23、顶出杆；3、物料输送机构；31、滑动平台；32、输送皮带；321、软性齿带；33、张紧辊；34、第一齿轮组；341、驱动齿轮组；3411、斜齿轮；3412、转换齿轮；35、第二齿轮组；4、废料收集机构；41、安装外板；42、中心承托板；43、可动盖板；5、动力传导机构；51、转换拨盘；52、驱动齿板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)将质量比为6:100:5:7:10的NiO、MnO2、CoO、CuO、ZnO混合均匀，得到半导体材料粉体；再将质量比为100:90:0.1:1的半导体材料粉体、去离子水、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇加入到球磨罐中，进行球磨，球磨结束后，干燥，得到半导体材料混合物；
(2)将半导体材料混合物加入到坩埚中，在坩埚中预热，预热温度为400℃，预热时间为1h，预热后，得到半导体材料预热粉体；
(3)将半导体材料预热粉体加入到球磨罐中，进行球磨，球磨结束后，干燥，得到半导体材料前驱体粉末；
(4)将质量比为100:3的半导体材料前驱体粉末、聚乙烯醇缩丁醛混合，干压成型，进行造粒，得到半导体材料颗粒；
(5)对半导体材料颗粒进行排胶处理，冷却后，得到半导体材料胚体；
(6)将半导体材料胚体加入到烧结装置中，进行烧结，烧结的温度为600℃，烧结的时间为30min，烧结后，冷却，得到基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻。
实施例2
(1)将质量比为30:100:25:42:55的半导体材料粉体NiO、MnO2、CoO、CuO、ZnO混合均匀，再将质量比100:105:0.3:2的半导体材料粉体、去离子水、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、三油酸甘油酯加入到球磨罐中，进行球磨，球磨结束后，干燥，得到半导体材料混合物；
(2)将半导体材料混合物加入到坩埚中，在坩埚中预热，预热温度为480℃，预热时间为2h，预热后，得到半导体材料预热粉体；
(3)将半导体材料预热粉体加入到球磨罐中，进行球磨，球磨结束后，干燥，得到半导体材料前驱体粉末；
(4)将质量比为100:6的半导体材料前驱体粉末、苯二甲酸正丁酯混合，干压成型，进行造粒，得到半导体材料颗粒；
(5)对半导体材料颗粒进行排胶处理，冷却后，得到半导体材料胚体；
(6)将半导体材料胚体加入到烧结装置中，进行烧结，烧结的温度为750℃，烧结的时间为45min，烧结后，冷却，得到基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻。
实施例3
(1)将质量比为52:100:45:60:80的半导体材料粉体NiO、MnO2、CoO、CuO、ZnO混合均匀，再将质量比100:120:0.5:3的半导体材料粉体、去离子水、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、聚乙二醇辛基苯基醚加入到球磨罐中，进行球磨，球磨结束后，干燥，得到半导体材料混合物；
(2)将半导体材料混合物加入到坩埚中，在坩埚中预热，预热温度为550℃，预热时间为4h，预热后，得到半导体材料预热粉体；
(3)将半导体材料预热粉体加入到球磨罐中，进行球磨，球磨结束后，干燥，得到半导体材料前驱体粉末；
(4)将质量比为100:8的半导体材料前驱体粉末、聚乙烯醇混合，干压成型，进行造粒，得到半导体材料颗粒；
(5)对半导体材料颗粒进行排胶处理，冷却后，得到半导体材料胚体；
(6)将半导体材料胚体加入到烧结装置中，进行烧结，烧结的温度为900℃，烧结的时间为60min，烧结后，冷却，得到基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻。
实施例4
本实施例还公开了一种微波烧结装置，该装置能满足实施例1-3的烧结半导体材料胚体得到基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻。
请参阅图1-2，一种微波烧结装置，包括烧结腔，还包括设置在烧结腔内部的保压机构1和整形机构2，还包括贯穿烧结腔，将物料从烧结腔输入和输出的物料输送机构3；保压机构1正下方还设置有废料收集机构4；保压机构1的下降和抬升均带动物料输送机构3输送物料，在保压机构1下降至保压位置时，物料经物料输送机构3的输送到位于保压机构1的正下方的位置；当物料输送至保压机构1下方进行保压烧结设定时间后，通过整形机构2整形，得到坯料和废料；坯料停留在保压机构1正下方继续进行烧结；在整形机构2整形的同时，整形机构2驱动废料收集机构4开放，整形产生的废料落入废料收集机构4内部；物料烧结完成后，在保压机构1抬升至初始位置时，物料被物料输送机构3输出烧结腔。
使用时，首先开启烧结腔内部的微波加热装置将烧结腔内部温度维持在NTC热敏电阻烧结温度内，(实施例1中烧结温度为600℃，实施例2中烧结温度为750℃，实施例3中烧结温度为900℃)将待烧结的半导体材料胚体置于物料输送机构3的进料位置，然后通过控制保压机构1下降，随着保压机构1的下降带动物料输送机构3逐渐将物料输送至保压机构1的正下方，当保压机构1与物料上表面接触时，物料正好处于保压机构1的正下方，保压机构1对物料产生压力进行保压，并通过烧结腔内部的高温对物料进行烧结，烧结设定时间后(设定时间：实施例1中设定时间为10min，实施例2中设定时间为15min，实施例3中设定时间为20min)物料初步定型，通过保压机构1继续进行保压的同时，控制整形机构2移动对物料进行整形，受整形机构2下压的驱动，废料收集机构4开放，物料裙边(裙边指被切下的废料部分)被切下整形，之后废料落入废料收集机构4内部，以对废料进行收集，物料整形后留下的坯料，继续停留在保压机构1下方，继续进行保压烧结，坯料微波烧结完成后，整形机构2首先收回，然后保压机构1上升回复至初始位置，保压机构1回复同时保压机构带动物料输送机构3将物料从保压机构1正下方推动输出，完成该物料的烧结过程，并将下一个待烧结的半导体材料胚体沿物料输送机构3输送一段距离，使得在下一个待烧结的物料在保压机构1下压至保压位置时，物料输送机构3能恰好将下一个待烧结的物料输送至保压机构1正下方，从而不断进行循环作用，不断进行烧结过程。
其中，通过控制保压机构下降，随着保压机构的下降带动物料输送机构逐渐将物料输送至保压机构的正下方，保压机构对物料产生压力进行保压，并通过烧结腔内部的高温对物料进行烧结，物料初步定型后，继续进行保压的同时，控制整形机构移动对物料进行整形，同时废料收集机构开放，废料落入废料收集机构内部收集回收，物料整形后留下的坯料，继续停留在保压机构下方，继续进行保压烧结，坯料微波烧结完成后，整形机构首先收回，然后保压机构上升回复至初始位置，保压机构回复同时保压机构带动物料输送机构将物料从保压机构正下方推动并输出，完成该物料的烧结过程，并将下一个待烧结的物料凝胶沿物料输送机构输送一段距离，使得在下一个待烧结的物料在保压机构下压至保压位置时，物料输送机构能恰好将下一个待烧结的物料输送至保压机构正下方，从而不断进行循环作用，不断进行烧结过程，提高烧结的效率。
其中，在应用中，所述烧结腔两侧还设置有屏蔽帘，所述烧结腔顶端还设置有保护气进口，当烧结腔内部进行高温烧结时，屏蔽帘降下，将烧结腔进行封闭，通过保护气进口向烧结腔内部通入保护气如氩气，使得NTC热敏电阻在保护气保护环境下进行烧结。
进一步地，请参阅图3-4、图6，保压机构1包括若干双行程液压杆11和保压盘12；双行程液压杆11具备第一行程和第二行程，双行程液压杆11包括第一驱动杆111和第二驱动杆112；在第一行程内，第一驱动杆111的活动端移动，第二驱动杆112随第一驱动杆111的活动端移动而同步移动；在第二行程内，第二驱动杆112的活动端移动。
第一行程(包括下降和回复两个行程)驱动保压盘12和整形机构2同步移动，并通过动力传导机构5驱动物料输送机构3输送物料；第二行程(包括下降和回复两个行程)驱动整形机构2移动伸出保压盘12，将物料进行分割整形，并同时驱动废料收集机构4开放。
从而通过双行程液压杆11的第一驱动杆111和第二驱动杆112的活动端的移动，分别驱动双行程液压杆11的第一行程和第二行程运动，在第一行程内，第一驱动杆111活动端推动保压盘12携带整形机构2移动，并且通过动力传导机构5进行动力传导，通过动力传导机构5的作用，物料输送机构3将物料向前输送；
在第一行程的下降行程中，保压盘12和整形机构2不断下移，物料输送机构3不断将物料向保压盘12的正下方移动，使得在第一行程的下降行程完成时，物料在保压盘12正下方进行保压，并在烧结腔的高温下进行烧结；
烧结设定时间(设定时间：实施例1中设定时间为10min，实施例2中设定时间为15min，实施例3中设定时间为20min)物料初步定型后，进行第二行程内的下降行程，第二驱动杆112活动端驱动整形机构2移动伸出保压盘12，并同时驱动废料收集机构4开放，使得物料被分割整形出的废料落入废料收集机构4内部，将物料进行分割整形，并且整形机构2停留一定时间(实施例1中的一定时间为20min，实施例2中的一定时间为30min，实施例3中的一定时间为40min)直至烧结完成后，进行第二行程内的回复行程，第二驱动杆112活动端驱动整形机构2移动缩回保压盘12内部，同时废料收集机构4封闭；
然后进行第一行程的回复行程，保压盘12携带整形机构2回复，物料输送机构3将物料继续进行输送，将烧结完成后的物料输出，并同时将下一个待烧结的物料输送一段距离，结合下一次的第一行程的下降行程中的输送距离，将物料输送至保压盘12正下方进行保压，并在烧结腔的高温下进行烧结，进行循环即可完成物料的不断烧结整形，以得到合适规格的物料。
进一步地，请参阅图5-6，保压盘12包括从动盘121、安装盘122和屏蔽盘123，从动盘121、安装盘122和屏蔽盘123之间均连接固定；第一驱动杆111的活动端均与从动盘121之间固定；从动盘121、安装盘122和屏蔽盘123均同步移动。
安装盘122和屏蔽盘123之间形成安装腔，整形机构2在不进行整形时，隐藏在安装腔内部；整形机构2包括连接板21、刀模板22和若干顶出杆23，刀模板22固定在连接板21靠近物料的一侧面，顶出杆23均设置在刀模板22的外围；第二驱动杆112的活动端与连接板21之间固定；在第二行程内，刀模板22和若干顶出杆23随连接板21移动，刀模板22伸出安装腔对物料进行切割整形，顶出杆23伸长压迫废料收集机构4开放。
从而通过安装盘122和屏蔽盘123形成的安装腔，将整形机构2在不进行整形时隐藏，维持物料的保压效果，保证物料的受压均匀，并且通过刀模板22的伸缩对物料进行整形，并在整形的同时，顶出杆23随刀模板22的移动伸长，压迫废料收集机构4开放，以做到废料收集机构4能随整形机构2的运作同步进行开闭，以适应整形机构2的运作过程，并且在无需进行废料排出时，及时对废料收集机构4封闭，保证废料收集机构4不对其他烧结过程产生影响，保障烧结过程的稳定性，提高烧结效果。
进一步地，请参阅图5、图8，物料输送机构3包括滑动平台31、输送皮带32、若干张紧辊33、第一齿轮组34和第二齿轮组35；输送皮带32的上半部分设置在滑动平台31的上表面上方，张紧辊33设置在输送皮带32内部，张紧辊33与输送皮带32相契合，张紧辊33用于张紧输送皮带32。
其中，输送皮带32均匀分成若干个部分，每部分均通过分隔凸起进行分隔，每个部分的面积与整形前的物料面积相匹配，分隔凸起在整形后，能将整形后的物料推出。
第一齿轮组34和第二齿轮组35分别设置在输送皮带32的两侧，第一齿轮组34和第二齿轮组35均包括两个对称设置的驱动齿轮组341，驱动齿轮组341均包括斜齿轮3411和转换齿轮3412；输送皮带32的两侧均设置有软性齿带321，通过软性齿带321能驱动输送皮带32运动；第一齿轮组34的两个驱动齿轮组341中的转换齿轮3412与一侧的软性齿带321之间相啮合，第二齿轮组35的两个驱动齿轮组341中的转换齿轮3412与另一侧的软性齿带321之间相啮合。
同一驱动齿轮组341的斜齿轮3411和转换齿轮3412同轴设置，并且角转速相同，斜齿轮3411的直径小于转换齿轮3412的直径。
从而使得，在第一行程的下降行程中，通过第一齿轮组34中的一个驱动齿轮组341和第二齿轮组35中的一个驱动齿轮组341的共同作用，能通过其中的转换齿轮3412与对应的软性齿带321之间的啮合作用，驱动输送皮带32在滑动平台31的支撑下以及在张紧辊33的张紧作用下进行移动，并且在第一行程的回复行程中第一齿轮组34中的另一个驱动齿轮组341和第二齿轮组35中的另一个驱动齿轮组341的共同作用下，输送皮带32做出与下降行程中同向的移动，并且在第一行程内的下降和回复行程中，输送皮带32的移动距离相等。
进一步地，软性齿带321也可用现有技术的链条代替，转换齿轮3412可用现有技术的链轮代替，链条替换软性软性齿带321的位置，链轮替换转换齿轮3412的位置，通过链轮驱动链条的运动。
进一步地，请参阅图8，动力传导机构5包括两个传动机构，两个传动机构分别设置在物料输送机构3两侧，传动机构均包括转换拨盘51和驱动齿板52；转换拨盘51用于在保压机构1下降时，驱动驱动齿板52与驱动齿板52同一侧的一个斜齿轮3411之间啮合；转换拨盘51用于在保压机构1上升时，驱动驱动齿板52与驱动齿板52同一侧的另一个斜齿轮3411之间啮合。
转换拨盘51与驱动齿板52之间转动连接，转换拨盘51分为固定盘和移动盘，固定盘与烧结腔固定连接，移动盘与保压盘12固定连接，在移动盘和固定盘上均设置有滑槽，通过不同的滑槽轨迹限定驱动齿板52随保压盘12移动时的位置，使得在保压机构1下降时，驱动齿板52与驱动齿板52同一侧的一个斜齿轮3411之间啮合；在保压机构1上升时，驱动齿板52与驱动齿板52同一侧的另一个斜齿轮3411之间啮合。
进一步地，请参阅图1、图4，废料收集机构4包括安装外板41、中心承托板42和若干可动盖板43；安装外板41和中心承托板42之间设置有落料间隙；可动盖板43与安装外板41之间均通过转轴转动连接，转轴内部均设置有扭簧，扭簧自然状态下驱动可动盖板43封闭落料间隙；在第二行程内，顶出杆23移动推动可动盖板43克服扭簧的弹力，可动盖板43绕转轴转动，开放落料间隙。
进一步地，废料收集机构4还包括向上开口的收集箱，收集箱能从微波烧结装置中取出，开放落料间隙后，物料被分割整形出的废料落入废料收集机构4的收集箱内部，从而能对废料进行收集回收。
从而使得通过若干顶出杆23的作用，将可动盖板43的开闭与整形过程相结合，防止可动盖板43的开闭影响烧结过程中的其他操作，进而保证烧结过程的稳定性，并且将烧结产生的产品留在中心承托板42上。
工作原理：在使用时，首先开启烧结腔内部的微波加热装置将烧结腔内部温度维持在NTC热敏电阻烧结温度内，将待烧结的半导体材料胚体置于物料输送机构3的进料位置；然后通过控制保压机构1下降，进行第一行程的下降行程，其中，第一驱动杆111活动端保压盘12和整形机构2不断下移，物料输送机构3不断将物料向保压盘12的正下方移动，使得在第一行程的下降完成时，物料在保压盘12正下方进行保压，并在烧结腔的高温下进行烧结，烧结设定时间后，物料初步定型；
进行第二行程内的下降行程，第二驱动杆112活动端驱动整形机构2移动伸出保压盘12，并同时驱动废料收集机构4开放，使得物料被分割整形出的废料落入废料收集机构4内部，将物料进行分割整形，并且整形机构2停留一定时间，直至烧结完成后，进行第二行程内的回复行程，第二驱动杆112活动端驱动整形机构2移动缩回到保压盘12内部，同时废料收集机构4封闭；
然后进行第一行程的回复行程，保压盘12携带整形机构2回复，物料输送机构3将物料继续进行输送，将烧结完成后的物料输出，并同时将下一个待烧结的物料输送一段距离，结合下一次的第一行程的下降行程中的输送距离，将物料输送至保压盘12正下方进行保压，并在烧结腔的高温下进行烧结，进行循环即可完成物料的不断烧结整形，以得到合适规格的物料。
其中，通过安装盘122和屏蔽盘123形成的安装腔，将整形机构2在不进行整形时隐藏，维持物料的保压效果，保证物料的受压均匀，并且通过刀模板22的伸缩对物料进行整形，并在整形的同时，顶出杆23随刀模板22的移动伸长，压迫废料收集机构4开放，以做到废料收集机构4能随整形机构2的运作同步进行开闭，以适应整形机构2的运作过程，并且在无需进行废料排出时，及时对废料收集机构4封闭，保证废料收集机构4不对其他烧结过程产生影响，保障烧结过程的稳定性，提高烧结效果。
由于转换拨盘51与驱动齿板52之间转动连接，转换拨盘51分为固定盘和移动盘，固定盘与烧结腔固定连接，移动盘与保压盘12固定连接，在移动盘和固定盘上均设置有滑槽，通过不同的滑槽轨迹限定驱动齿板52随保压盘12移动时的位置，使得在保压机构1下降时，驱动齿板52与驱动齿板52同一侧的一个斜齿轮3411之间啮合；在保压机构1上升时，驱动齿板52与驱动齿板52同一侧的另一个斜齿轮3411之间啮合；从而使得，在第一行程的下降行程中，通过第一齿轮组34中的一个驱动齿轮组341和第二齿轮组35中的一个驱动齿轮组341的共同作用，能通过其中的转换齿轮3412与对应的软性齿带321之间的啮合作用，驱动输送皮带32在滑动平台31的支撑下以及在张紧辊33的张紧作用下进行移动，并且在第一行程的回复行程中第一齿轮组34中的另一个驱动齿轮组341和第二齿轮组35中的另一个驱动齿轮组341的共同作用下，输送皮带32做出与下降行程中同向的移动，并且在第一行程内的下降和回复行程中，输送皮带32的移动距离相等。
进一步，本发明的保压的压强为3.5MPa。
对比例1
(1)将质量比为30:100:25:42的半导体材料粉体NiO、MnO2、CoO、CuO混合均匀，再将质量比100:105:0.3:2的半导体材料粉体、去离子水、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、三油酸甘油酯加入到球磨罐中，进行球磨，球磨结束后，干燥，得到半导体材料混合物；
(2)将半导体材料混合物加入到坩埚中，在坩埚中预热，预热温度为480℃，预热时间为2h，预热后，得到半导体材料预热粉体；
(3)将半导体材料预热粉体加入到球磨罐中，进行球磨，球磨结束后，干燥，得到半导体材料前驱体粉末；
(4)将质量比为100:6的半导体材料前驱体粉末、苯二甲酸正丁酯混合，干压成型，进行造粒，得到半导体材料颗粒；
(5)对半导体材料颗粒进行排胶处理，冷却后，得到半导体材料胚体；
(6)将半导体材料胚体加入到烧结装置中，进行烧结，烧结的温度为750℃，烧结的时间为45min，烧结后，冷却，得到基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻。
进一步，对比例1中的烧结装置采用实施例4中公开微波烧结装置，其处理对比例1的半导体材料胚体的工艺参数与处理实施例2的半导体材料胚体的工艺参数相同。
进一步，本发明各个实施例、对比例中采用的坩埚均为现有技术的氧化铝坩埚。
将实施例和对比例制得的基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻作为测试样品，R25表示使用万用表测试25℃下的基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻的电阻值、R50表示使用万用表测试50℃下的基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻的电阻值，材料特性常数B值按照公式B25/50＝ln(R25/R50)/(1/T25-1/T50)计算，B25/50是基于T值T25＝298K，T50＝323K时计算得到的数值，即B25/50＝3850.16×ln(R25/R50)，计算得到B25/50。T表示开尔文温度，T25表示25℃时的开尔文温度，T50表示50℃时的开尔文温度。
由表1可以看出，本发明中基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻随着温度的升高电阻值下降，在25℃时电阻值最低达到122.7Ω，在50℃时电阻值最低能达到73.5Ω，说明了随着温度的升高基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻的电阻值明显降低，其中计算后B25/50的值能高达1973.04，说明加入的半导体材料对B值大小有着明显的影响。
Claims (9)
1.一种基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻，其特征在于：包括以下原料制备而成：半导体材料前驱体粉末、粘合剂，其中半导体材料前驱体粉末、粘合剂的质量比为100:3-8；所述半导体材料前驱体粉末包括以下原料制备而成：半导体材料粉体、去离子水、偶联剂、分散剂，其中半导体材料粉体、去离子水、偶联剂、分散剂的质量比为100:90-120:0.1-0.5:1-3。
2.根据权利要求1所述的一种基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻，其特征在于：所述半导体材料粉体包括NiO、MnO2、CoO、CuO、ZnO组成，其中所述NiO、MnO2、CoO、CuO、ZnO的质量比为6-52:100:5-45:7-60:10-80。
3.根据权利要求1所述的一种基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻，其特征在于：所述偶联剂包括硅烷偶联剂、磷酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述的一种基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻，其特征在于：所述分散剂包括无水乙醇、三油酸甘油酯、聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或几种混合。
5.根据权利要求1所述的一种基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻，其特征在于：所述粘合剂包括聚乙烯醇缩丁醛、苯二甲酸正丁酯、聚乙烯醇中的一种或几种混合。
6.一种制备如权利要求1-5中任一项所述的基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻的方法，其特征在于：所述基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻的制备方法如下：
步骤(1)将半导体材料粉体、去离子水、偶联剂、分散剂加入到球磨罐中，进行球磨，球磨结束后，干燥，得到半导体材料混合物；
步骤(2)将半导体材料混合物加入到坩埚中，在坩埚中预热，预热后，得到半导体材料预热粉体；
步骤(3)将半导体材料预热粉体加入到球磨罐中，进行球磨，球磨结束后，干燥，得到半导体材料前驱体粉末；
步骤(4)将半导体材料前驱体粉末、粘合剂混合，干压成型，进行造粒，得到半导体材料颗粒；
步骤(5)对半导体材料颗粒进行排胶处理，冷却后，得到半导体材料胚体；
步骤(6)将半导体材料胚体进行烧结，烧结后，冷却，得到基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤(6)中烧结的温度为600-900℃，烧结的时间为30-60min。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤(6)中的半导体材料胚体在微波烧结装置中进行烧结，微波烧结装置包括保压机构、整形机构、物料输送机构，微波烧结包括以下步骤：
(1)首先开启烧结腔内部的微波加热装置将烧结腔内部温度维持在NTC热敏电阻烧结温度内，将半导体材料坯体输送到位于物料输送机构的进料位置，控制保压机构下降，随着保压机构的下降带动输送机构逐渐将半导体材料坯体输送至保压机构的正下方，保压机构对半导体材料坯体产生的压力进行保压，并通过烧结腔内部的高温对半导体材料坯体进行烧结；
(2)半导体材料坯体初步定型后，继续进行保压的同时，控制整形机构移动对材料进行整形，同时废料收集机构开放，废料落入废料收集机构内部进行收集回收，半导体材料整形后留下的坯料，继续停留在保压机构下方，继续进行保压烧结过程，半导体材料微波烧结完成后，得到基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述基于半导体材料的NTC贴片热敏电阻烧结完成后，整形机构首先收回，然后保压机构上升回复至初始位置，保压机构回复的同时保压机构带动物料输送机构将物料从保压机构正下方推动输出，完成半导体材料胚体的烧结过程，并将下一个待烧结的半导体材料胚体沿物料输送机构输送一段距离，使得在下一个待烧结的半导体材料胚体在保压机构下压至保压位置时，物料输送机构能恰好将下一个待烧结的半导体材料胚体输送至保压机构正下方，从而不断进行循环作用，不断进行烧结过程。
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