CN1185632A - 氧化物半导体热敏电阻及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氧化物半导体热敏电阻及其制造方法,其主要是以钴、锰、铁的硝酸盐或醋酸盐为原料,采用液相共沉淀法制备材料粉体,加入乳化剂OP进行清洗,然后将粉体进行分解、研磨、预烧后制成。该热敏电阻为环氧密封单端引线珠状,具有体积小,稳定性好,可靠性高等特点,适用于温度测量、控制和线路补偿。

Description

氧化物半导体热敏电阻及其制造方法
本发明涉及一种氧化物半导体热敏电阻及其制造方法
本发明所述的氧化物半导体热敏电阻为玻璃密封两端引线型,具有体积小、稳定性好,可靠性高等特点,适用于冰箱、空调等温度测量,控制和线路补偿。日本已有同样结构、同样参数的产品问世,但我国的该类器件基本依靠进口,价格昂贵。
一般来说,同种性能的半导体热敏材料,由于其制作工艺不同,主要成份及其比例也有较大差异。日本主要是采用硝酸盐混合热分解法制备粉体材料,其电学参数为:B25/50=3470±1%,R25℃=4.0-6.0KΩ。国内制备氧化物热敏材料通常是采用氧化物混合研磨法。本发明经过多年的探索、研究,采用钴、锰、铁的硝酸盐或醋酸盐为原材料,用液相共沉淀法制粉体,其比例与工艺有显著的差别。所得产品的参数指标均达到国外同类产品指标。
本发明目的在于,研制的氧化物半导体热敏电阻及其制造方法是以钴、锰、铁的硝酸盐或醋酸盐为原材料,采用液相共沉淀法制备材料粉体,加入乳化剂OP进行清洗,然后将粉体进行分解,研磨、预烧结,再进行预成型、冷等静压、高温烧结制成,该所得产品其电学参数指标均达到日本同类产品水平,从而替代了同类产品依靠进口的局面。
本发明所述的氧化物半导体热敏电阻及其制造方法,其主要是该热敏电阻是以钴、锰、铁的硝酸盐或醋酸盐为原材料,采用液相共沉淀法制备材料粉体,然后将粉体进行分解、研磨、预烧结后加入乳化剂OP进行清洗制成,原材料各组份配比为(摩尔百分比%)钴45-50、锰25-30、铁20-25;本发明所述的氧化物半导体热敏电阻及其制造方法,是以分析纯(摩尔百分比%)钴45-50、锰25-30、铁20-25的硝酸盐或醋酸盐为原材料,采用液相共沉淀法制备粉体沉淀液,沉淀液为浓度1N的钴、锰、铁的盐溶液,在剧烈的搅拌下,将沉淀剂均匀加入沉淀液中,然后在沉淀液中加入乳化剂OP,沉淀完成后反复加入去离子水进行清洗并对溶液进行超声处理,烘干,磨细,预烧结;沉淀剂浓度为1.5-2N的碳酸氢铵溶液,沉淀剂的加入量为沉淀液的2-2.5倍(容量比);乳化剂OP的加入量1%(重量),在材料烘干磨细后,先在400-500℃热分解5-10小时;经过研磨后再在650-800℃进行预烧结,将材料预成型为φ50mm左右柱体后进行冷等静压,压强为2.0-3.5T/cm2,然后在1180-1200℃烧结2小时,升降温度控制在1-1.5℃/分钟再进行切片、两面涂烧AgPd电极、划片,即为蕊片,然后再将蕊片采用锡焊工艺焊接引线后,先在蕊片上涂覆一层PPS三防绝缘漆,而后采用SWF12-SB灌封环氧封装成珠体。
本发明所述的氧化物半导体热敏电阻及其制造方法,在以下方面有独到的解决方法:
(1)在采用液相共沉淀法制备粉体时,如溶液的PH值过高,有些元素的沉淀物会产生络合而溶解;PH值过低,有些元素又不能完全沉淀,而PH值在化学反应中又是一个难以准确控制的参数,这势必造成沉淀出的粉料元素比例与原始配方有差异,且每次工艺都难以重复,本发明采取严格控制沉淀液和沉淀剂的浓度以及二者之间量的比例,沉淀剂均匀缓慢加入,沉淀液的温度始终控制在30-40℃范围内,从而达到控制粉体元素比例的目的。
(2)因液相共沉淀法制得粉体较细,粉粒表面活性大,特别容易团聚,沉淀液中大量阴离子的存在进一步加剧这种团聚,造成粒度大,不均匀,材料的一致性很差,本发明在沉淀液中加入乳化剂,减小粉粒的表面活性,以沉淀物加入去离子水反复清洗,同时进行超声处理,来破坏粉体的团聚。在预烧之前,引入热分解工艺,分解后对粉体进行研磨。
(3)传统的珠体热敏电阻或厚膜热敏电阻,因为材料特性不均匀,热敏蕊片尺寸不一致,电极效应、封装工艺等因素的影响,造成元件参数的不一致。本发明引入冷等静压成型技术,采用切片、划片工艺,保证了产品有较高的一致性。
(4)采用本发明制作出的热敏电阻,其蕊片尺寸应在V=a×a×d,0.70<a<0.55mm;0.20<d<0.30mm范围内,其电学参数B25/50=3470±1%,R25℃=4.0-6.0KΩ。
实施例1:
使用市售分析纯按硝酸钴45%、硝酸锰30%、硝酸铁25%(摩尔比)作为原材料比例称量2mol,配制成浓度为1N的沉淀液,溶液温度在30-40℃。
使用市售分析纯碳酸氢铵6mol作为沉淀剂,配制成浓度为2N的沉淀剂溶液,溶液温度控制在30-40℃;
在沉淀液中加入1%重量的乳化剂OP-10,并在剧烈搅拌中将沉淀剂按50-100ml/分钟的速度均匀加入,加完为止,沉淀过程完成;
将带有沉淀物的溶液置于超声仪中处理10分钟,进行抽滤,再加入3000ml去离子水,温度在30-40℃,搅拌—超声处理—抽滤,反复这一过程3-5次,烘干磨细;
粉体在400℃热分解6小时,磨细,然后在800℃预烧3小时,磨细,粉体制备过程结束;
将粉体压制成φ50mm的柱体后进行冷等静压,压强为2.0-3.5T/cm2,然后在1180℃烧结2小时,升降温度控制在1-1.5℃/分钟,使用切片机,将烧结完的柱体切成圆片,两面涂烧AgPd电极,再划为电极蕊片,再将蕊片焊接引线后,先在蕊片上涂覆一层PPS三防绝缘漆,而后采用SWF12-SB灌封环氧封装成珠体。
所得珠体热敏电阻电学参数B2/50=3470±1%,A25℃=4.0-6.0KΩ
实施例2:
使用市售分析纯按硝酸钴50%、硝酸锰25%、硝酸镍20%(摩尔比)作为原材料比例称量2mol,配制成浓度为1N的沉淀液,溶液温度在30-40℃。
使用市售分析纯碳酸氢铵6mol作为沉淀剂,配制成浓度为1.5N的沉淀剂溶液,溶液温度控制在30-40℃;
在沉淀液中加入1N重量的乳化剂OP-10,并在剧烈搅拌中将沉淀剂按50-100ml/分钟的速度均匀加入,加完为止,沉淀过程完成;
将带有沉淀物的溶液置于超声仪中处理10分钟,进行抽滤,再加入3000ml去离子水,温度在30-40℃,搅拌—超声处理—抽滤,反复这一过程3-5次,烘干磨细;
粉体在500℃热分解10小时,磨细,然后在800℃预烧3小时,磨细,粉体制备过程结束;
将粉体压制成φ50mm的柱体后进行冷等静压,压强为2.0-3.5T/cm2,然后在1200℃烧结2小时,升降温度控制在1-1.5℃/分钟,使用切片机,将烧结完的柱体切成圆片,两面涂烧AgpP电极,再划为电极蕊片,再将蕊片焊接引线后,先在蕊片上涂覆一层PPS三防绝缘漆,而后采用SWF12-SB灌封环氧封装成珠体。
所得珠体热敏电阻电学参数B25/50=3470±1%,R25℃=4.0-6.0KΩ
实施例3:
使用市售分析纯按硝酸钴50%、醋酸锰25%、硝酸铁20%(摩尔比)作为原材料比例称量2mol,配制成浓度为1N的沉淀液,溶液温度在30-40℃。
使用市售分析纯碳酸氢铵6mol作为沉淀剂,配制成浓度为2N的沉淀剂溶液,溶液温度控制在30-40℃;
在沉淀液中加入1%重量的乳化剂OP-10,并在剧烈搅拌中将沉淀剂按50-100ml/分钟的速度均匀加入,加完为止,沉淀过程完成;
将带有沉淀物的溶液置于超声仪中处理10分钟,进行抽滤,再加入3000ml去离子水,温度在30-40℃,搅拌—超声处理—抽滤,反复这一过程3-5次,烘干磨细;
粉体在400℃热分解5小时,磨细,然后在800℃预烧3小时,磨细,粉体制备过程结束;
将粉体压制成φ50mm的柱体后进行冷等静压,压强为2.0-3.5T/cm2,然后在1180℃烧结2小时,升降温度控制在1-1.5℃/分钟,使用切片机,将烧结完的柱体切成圆片,两面涂烧AgPd电极,再划为电极蕊片,再将蕊片焊接引线后,先在蕊片上涂覆一层PPS三防绝缘漆,而后采用SWF12-SB灌封环氧封装成珠体。
所得珠体热敏电阻电学参数B25/50=3470±1%,R25℃=4.0-6.0KΩ
实施例4:
使用市售分析纯按醋酸钴45%、醋酸锰30%、硝酸铁25%(摩尔比)作为原材料比例称量2mol,配制成浓度为1N的沉淀液,溶液温度在30-40℃。
使用市售分析纯碳酸氢铵6mol作为沉淀剂,配制成浓度为2N的沉淀剂溶液,溶液温度控制在30-40℃;
在沉淀液中加入1%重量的乳化剂OP-10,并在剧烈搅拌中将沉淀剂按50-100ml/分钟的速度均匀加入,加完为止,沉淀过程完成;
将带有沉淀物的溶液置于超声仪中处理10分钟,进行抽滤,再加入3000ml去离子水,温度在30-40℃,搅拌—超声处理—抽滤,反复这一过程3-5次,烘干磨细;
粉体在500℃热分解6小时,磨细,然后在750℃预烧3小时,磨细,粉体制备过程结束;
将粉体压制成φ5mm的柱体后进行冷等静压,压强为2.0-3.5T/cm2,然后在1200℃烧结2小时,升降温度控制在1-1.5℃/分钟,使用切片机,将烧结完的柱体切成圆片,两面涂烧AgPd电极,再划为电极蕊片,再将蕊片焊接引线后,先在蕊片上涂覆一层PPS三防绝缘漆,而后采用SWF12-SB灌封环氧封装成珠体。
所得珠体热敏电阻电学参数B25/50=3470±1%,R25℃=4.0-6.0KΩ

Claims (4)

1、一种氧化物半导体热敏电阻及其制造方法,其特征在于,该热敏电阻是以钴、锰、铁的硝酸盐或醋酸盐为原料,采用液相共沉淀法制备材料粉体,加入乳化剂OP进入清洗,然后将粉体进行分解、研磨、预烧,再进行预成型,冷等静压高湿烧结制成;原材料各组份配比为(摩尔百分比%)
钴45-50    锰25-30    铁20-25
2、一种型氧化物半导体热敏电阻及其制造方法,其特征在于,该制造方法为:以分析纯(摩尔百分比%)钴45-50、锰25-30、铁20-25的硝酸盐或醋酸盐为原材料,采用液相共沉淀法制备材料粉体的沉淀液,沉淀液为浓度1N的钴、锰、铁盐溶液,在剧烈的搅拌下,将沉淀剂均匀加入沉淀液中,然后在沉淀液中加入乳化剂OP,沉淀完成后反复加入去离子水进行清洗并对溶液进行超声处理,烘干,磨细,预烧结。
3、根据权利要求2所述氧化物半导体热敏电阻及其制造方法,其特征在于,沉淀剂浓度为1.5-2N的碳酸氢铵溶液,沉淀剂的加入量为沉淀液的2-2.5倍(容量比)。
4、根据权利要求2所述的氧化物半导体热敏电阻及其制造方法,其特征在于,乳化剂OP的加入量1%(重量),在材料烘干、磨细后,先在400-500℃热分解5-10小时,经过研磨后再在650-800℃进行预烧结,将材料预成型为φ50mm左右柱体后进行冷等静压,压强为2.0-3.5T/cm2,然后在1180-1200℃烧结2小时,升降温度控制在1-1.5℃/分钟,再进行切片、两面涂烧AgPd电极、划片,即为蕊片,然后再将蕊片采用锡焊工艺焊接引线后,先在蕊片上涂覆一层PPS三防绝缘漆,而后采用SWF12-SB灌封环氧封装成珠体。
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