CN1624821A - 由半导体陶瓷制成的ntc热敏电阻元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由半导体陶瓷制成的NTC热敏电阻元件，该元件包括半导体陶瓷基体、一对镀铬铜质引脚以及形成于基体表面的外部电极及包封材料，其中半导体陶瓷基体包含如下物质：氧化硼；从Mn、Cu、Zn、Al、Zr、Y中选择的至少一种金属的第一氧化物；以及从Fe、Co、Ni中选择的至少一种过渡族金属的第二氧化物；掺入的氧化硼数量按还原的原子硼计满足的关系如下：0.001≤B/β≤0.50以及0.5≤B/(α－β)≤10.0。非过渡族金属氧化物的掺入量满足下列关系：0.1≤δ≤0.5。本发明产品具有低能源消耗、低窑炉维护成本等优点。

Description

由半导体陶瓷制成的NTC热敏电阻元件

技术领域

本发明涉及一种由半导体陶瓷制成的NTC热敏电阻元件，特别涉及由具有负温度电阻系数的半导体陶瓷制成的NTC热敏电阻元件。

背景技术

具有负温度电阻系数(以下称为NTC特性)(这意味着当温度变化时电阻会降低)的半导体陶瓷制成的NTC热敏电阻元件已经被用于抑制电路的浪涌电流或者调节液晶显示器对比度的温度补偿模块。考虑到NTC特性的优点，以过渡族金属氧化物为主的半导体陶瓷一般用于这类半导体元件。

但是为了使过渡族金属氧化物基的陶瓷成为半导体，一般必须在1300℃或更高的温度下烧结。在如此高的温度下处理具有如下缺点：能源消耗大；窑炉维护成本高且容易损坏。因此需要一种能够在较低温度下烧结的含过渡族金属氧化物的半导体陶瓷。

为了克服上述缺陷，“由硼导电液相煅烧制备的半导体化陶瓷”一文揭示了一种改进的技术。简而言之，通过将氮化硼加入过渡族金属氧化物降低了陶瓷呈现半导化特性的温度。该文献报道，在1100℃左右的煅烧温度下，加入氮化硼的陶瓷可以变得具有半导体特性。

发明内容

针对已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种半导体陶瓷制成的NTC热敏电阻元件，它可以通过1000℃或以下的烧结温度制得。

本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种由半导体陶瓷制成的单片电子元件，该元件包括半导体陶瓷层、一对引脚、外部电极以及包封材料，其中半导体陶瓷基体包含如下物质：氧化硼，从Mn、Cu、Zn、Al、Zr、Y中选择的至少一种金属的第一氧化物以及从Fe、Co、Ni中选择的至少一种金属的第二氧化物，掺入的氧化硼数量按还原的原子硼计满足下列关系：

0.001≤B/β≤0.50以及

0.5≤B/(α-β)≤10.0

其中α表示半导体陶瓷中所含Mn、Cu、Zn、Al、Zr、Y的原子总数，而β表示半导体陶瓷中所含Fe、Co、Ni的原子总数，B表示元素硼的原子数。

另外本发明半导体陶瓷制成的单片电子元件还可以包含一种或一种以上的非过渡族金属氧化物，非过渡族金属氧化物的掺入量满足下列关系：

0.1≤δ≤0.5

其中δ表示在NTC热敏电阻元件中非过渡族金属氧化物的原子总数。

其中所述外部电极可以由诸如Ag、AgO等构成。

其中对于构成所述外部包封的材料并无特殊限制，诸如有机硅等都可以采用。

其中对于构成所述基片引脚的材料并无特殊限制，诸如镀铬铜线等都可以采用。

由于本发明采用的半导体陶瓷包含作为主成分的金属氧化物和辅成分的氧化硼，在1000℃或以下的烧结温度下即可制得，具有低能源消耗、低窑炉维护成本等优点，且提供了呈现极高效NTC性能的单片电子元件。

说明书附图

图1为本发明的由半导体陶瓷制成的单片电子元件实例的剖面示意图。

附图中标号说明

1-外面涂覆包封材料                2-半导体陶瓷基片

3-焊锡膏                          4-外部电极

5-焊接镀铬引脚

具体实施方式

实施例1

以下描述制造本发明单片电子元件的方法。图1为按照本发明的半导体陶瓷制成的单片电子元件实例的剖面示意图。

根据方程式(1)称量氧化锰、氧化铜、氧化钴、氧化镍和氮化硼以形成混合物：

50MnO+10CuO+20Co₂O₃+15Ni₂O₃+5BN.........(1)

最终的混合物与黏合剂混合，并且所形成的混合物与锆球湿法混合10个小时，从而形成陶瓷浆液。烘干后用压制的方法形成坯片。在300℃下空气中去除黏合剂后，在1000℃下的空气中烧结2小时从而制成陶瓷基片。

如图1所示，在包含半导体陶瓷基片2和外部电极4的面上涂覆焊锡膏3，焊接镀铬引脚5，外面涂覆包封材料1。由此制成按照本发明的单片电子元件。

对于此法制成的单片电子元件，测量了室温下电阻率和用1779.4Ln(R85/R25)表示的B值(其中R85表示85℃下的电阻而R25表示25℃下的电阻)。电阻率为1000Ω.cm，B值为3800。

实施例2

以下描述制造本发明单片电子元件的方法。图1为按照本发明的半导体陶瓷制成的单片电子元件实例的剖面示意图。

根据方程式(2)称量氧化锰、氧化锌、氧化钴、氧化铁和氮化硼以形成混合物：

45MnO+16ZnO₂+20Co₂O₃+10Fe₂O₃+9BN.........(2)

最终的混合物与黏合剂混合，并且所形成的混合物与锆球湿法混合10个小时，从而形成陶瓷浆液。烘干后用压制的方法形成坯片。在300℃下空气中去除黏合剂后，在950℃下的空气中烧结2小时从而制成陶瓷基片。

如图1所示，在包含半导体陶瓷基片2和外部电极4的面上涂覆焊锡膏3，焊接镀铬引脚5，外面涂覆包封材料1。由此制成按照本发明的单片电子元件。

对于此法制成的单片电子元件，测量了室温下电阻率和用1779.4Ln(R85/R25)表示的B值(其中R85表示85℃下的电阻而R25表示25℃下的电阻)。电阻率为800Ω.cm，B值为3500。

实施例3

以下描述制造本发明单片电子元件的方法。图1为按照本发明的半导体陶瓷制成的单片电子元件实例的剖面示意图。

根据方程式(3)称量氧化锰、氧化铝、氧化铁、氧化镍和氮化硼以形成混合物：

60MnO+20Al₂O₃+11Fe₂O₃+5Ni₂O₃+4BN.........(3)

最终的混合物与黏合剂混合，并且所形成的混合物与锆球湿法混合10个小时，从而形成陶瓷浆液。烘干后用压制的方法形成坯片。在300℃下空气中去除黏合剂后，在1030℃下的空气中烧结2小时从而制成陶瓷基片。

如图1所示，在包含半导体陶瓷基片2和外部电极4的面上涂覆焊锡膏3，焊接镀铬引脚5，外面涂覆包封材料1。由此制成按照本发明的单片电子元件。

对于此法制成的单片电子元件，测量了室温下电阻率和用1779.4Ln(R85/R25)表示的B值(其中R85表示85℃下的电阻而R25表示25℃下的电阻)。电阻率为1200Ω.cm，B值为4100。

在上述实例中，测试结果比较好的是由半导体化陶瓷制成的单片电子元件包含金属氧化物和氮化硼，这些元素的掺入量满足下列关系：

0.001≤B/β≤0.25

0.9≤B/(α-β)≤8.0以及

0.1≤δ≤0.5

其中α表示半导体陶瓷中所含Mn、Cu、Zn、Al、Zr、Y的原子总数，而β表示半导体陶瓷中所含Fe、Co、Ni的原子总数，δ表示在NTC热敏电阻元件中非过渡族金属氧化物的原子总数。因此元件呈现出令人满意的NTC性能。

Claims (2)

1、一种由半导体陶瓷制成的NTC热敏电阻元件，该每一单片元件包括半导体陶瓷基体、一对引脚、外部电极以及包封材料，其特征在于：其中半导体陶瓷基体包含如下物质：氧化硼，从Mn、Cu、Zn、Al、Zr、Y中选择的至少一种金属的第一氧化物以及从Fe、Co、Ni中选择的至少一种金属的第二氧化物，掺入的氧化硼数量按还原的原子硼计满足下列关系：

0.001≤B/β≤0.50以及

0.5≤B/(α-β)≤10.0

其中α表示半导体陶瓷中所含Mn、Cu、Zn、Al、Zr、Y的原子总数，而β表示半导体陶瓷中所含Fe、Co、Ni的原子总数，B表示元素硼的原子数。

2、根据权利要求1所述的一种由半导体陶瓷制成的NTC热敏电阻元件，其特征在于：包含一种或一种以上的非过渡族金属氧化物，非过渡族金属氧化物的掺入量满足下列关系：

0.1≤δ≤0.5

其中δ表示在NTC热敏电阻元件中非过渡族金属氧化物的原子总数。