CN1975940A - 一种ntc热敏电阻及其制造方法 - Google Patents

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余勤民
周欣山
沈十林
杨彬
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Abstract

本发明涉及一种NTC热敏电阻及其制造方法。一种NTC热敏电阻，为一种多层生坯经烧结制成的负温度热敏电子元件，其中，所述的多层生坯为陶瓷生片基体，在其内部形成有内部电极，使基体与内部电极形成致密结合，所述内部电极电极基料包含银、铅、铂、金粉末中的一种或以上的组合物，基料内含有质量比不大于20％的镍粉末。其制造方法为1.制备陶瓷生片基体；2.在陶瓷生片基体上涂覆内部电极；3.任意沉积涂覆或未涂覆内部电极的陶瓷生片基体形成多层生坯；4.多层生坯在最高烧结温度1000－1400℃下烧制；5.在烧制体外部形成端电极。优点是：内部电极与陶瓷基体形成有浓度梯度的含镍尖晶石层，从而增加NTC热敏电阻长期使用的稳定性。

Description

一种NTC热敏电阻及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种NTC热敏电阻及其制造方法，尤其是一种多层工艺的NTC热敏电阻及其制造方法。
背景技术
目前，随着通讯和家用电子设备的小型化，对小型的SMD热敏电阻需求越来越旺盛。我国生产NTC热敏电阻的厂家很多，但大部分是生产引线状热敏电阻。其中有个别厂家能够生产单层的NTC，但不能满足特别是晶振、充电器等场合温度补偿领域的高B低阻值要求；该类型产品必须采用多层工艺生产，目前充斥国内市场的该类型产品主要是日本和台湾企业提供。国内该规格不能生产的最主要技术障碍是没有开发出相应的内部电极浆料和适合的多层工艺的热敏电阻陶瓷基体配方。在现有国内技术下制作的多层负温度特性热敏电阻容易出现强度差，电阻老化严重和合格率低等缺点，不能实用化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过烧结后让内部电极和陶瓷基体之间能够形成致密结合从而提高产品耐老化和增加强度的NTC热敏电阻。
本发明的再一目的是提供一种针对上述的NTC热敏电阻的制造方法。
为达上述目的，本发明提供一种NTC热敏电阻，为一种多层生坯经烧结制成的负温度热敏电子元件，其中，所述的多层生坯作为陶瓷生片基体，在陶瓷生片基体内部形成有内部电极，即在陶瓷生片基体上涂覆内部电极，使基体与内部电极之间形成致密结合，其中，所述的内部电极由包含银、铅、铂、金粉末中的一种或一种以上的组合物作为电极基料，电极基料内(按质量百分比计)含有不大于20％的镍粉末。
所述陶瓷生片基体中至少包含锰、铬、镍、铁氧化物中的一种，其占基体总量(质量百分比计)不小于70％。
本发明提供一种针对上述的NTC热敏电阻的制造方法，依序包括下述步骤：
(1)用流延工艺制备陶瓷生片基体；
(2)在陶瓷生片基体上涂覆内部电极；
(3)任意沉积(1)和(2)制得的陶瓷生片基体和涂覆内部电极的陶瓷生片基体形成多层生坯；
(4)将(3)制得的多层生坯在最高烧结温度1000～1400℃下烧制；
(5)在(4)制得的烧制体外部形成端电极。
所述制备陶瓷生片基体的过程包括添加陶瓷基体料、助剂，经过球磨、烘干制成陶瓷生片基体。
所述的助剂包括粘合剂、溶剂分散剂、消泡剂。
本发明的优点是：
在陶瓷基体生坯上涂覆含有镍粉末的电极涂层，通过烧结后让内部电极和陶瓷基体之间形成致密结合，从而使产品不易老化且强度提高。内部电极中含有镍粉末，在烧结时镍可以从内部电极向陶瓷基体扩散，跟陶瓷基体形成致密的有浓度梯度的含镍的尖晶石层，从而减少了烧结时由于内部电极和陶瓷基体收缩差异造成的对内部电极的破坏，阻止在使用过程中氧离子和其他缺陷的扩散，增加了NTC热敏电阻长期使用的稳定性。
附图说明
附图为本发明NTC热敏电阻成品的解剖结构示意图。
附图标号说明
1-陶瓷基体          2-内部电极          3，3’-端电极
具体实施方式
实施例1
一种NTC热敏电阻，为一种多层生坯经烧结制成的NTC热敏电阻，其中，所述的多层生坯为陶瓷生片基体，在陶瓷生片基体内部形成有内部电极2，即在陶瓷生片基体上涂覆内部电极，使基体与内部电极2之间形成致密结合。
其中，所述的内部电极由包含银、铅、铂、金粉末中的一种或一种以上的组合物作为电极基料，电极基料内(按质量百分比计)含有不大于20％的镍粉末。所述陶瓷生片基体中至少包含锰、铬、镍、铁氧化物中的一种，其占基体总量(按质量百分比计)不小于70％。
所述的NTC热敏电阻的制造方法，依序包括下述步骤：
(1)按摩尔比计，将Mn：60～80，Co：10～20，Ni：10～20，占基体总量70％，经过900℃预烧后，添加(按质量百分比计)10％的软化点玻璃，1％的消泡剂F409、余量为黏合剂F518N，以甲苯作为溶剂分散剂，经二次球磨烘干，制作多个50μm的陶瓷生片基体；
(2)在(1)制得的陶瓷生片基体上涂覆内部电极，其中，内部电极导电浆料为(按质量百分比％计)Pd：27％、Ag：64％、Ni：9％组成的金属粉末，其占内电极浆料20～80％，并添加10～60％的松油醇和10～60％的乙基纤维素，搅拌制得的混合物为内电极浆料；
(3)任意沉积(1)和(2)制得的陶瓷生片基体和涂覆内部电极的陶瓷生片基体形成多层生坯，切割成规定的尺寸，制得未烧结的陶瓷生片基体；
(4)将(3)制得的陶瓷生片基体在1100℃保温2小时按1℃/min的降温速度烧结成陶瓷基体1，其内部形成有内部电极2；
(5)在(4)制得的陶瓷基体1两端涂上外部端电极3，3’的导电浆料并在850℃下烧结，并对外部端电极电镀Ni膜和Sn膜。
测试：测量电阻值、电阻值偏差、B值、B值偏差和高温放置后阻值的变化率，见表一。
实施例2
一种NTC热敏电阻，为一种多层生坯经烧结制成的NTC热敏电阻，其中，所述的多层生坯为陶瓷生片基体，在陶瓷生片基体内部形成有内部电极2，即在陶瓷生片基体上涂覆内部电极，使基体与内部电极2之间形成致密结合。
其中，所述内部电极由包含银、铅、铂、金粉末中的一种或一种以上的组合物作为电极基料，电极基料内(按质量百分比计)含有不大于20％的镍粉末。所述陶瓷生片基体中至少包含锰、铬、镍、铁氧化物中的一种，其占基体总量(按质量百分比计)不小于70％。
所述的NTC热敏电阻的制造方法，依序包括下述步骤：
(1)按摩尔比计，将Mn：60～80，Co：10～20，Ni：10～20，占基体总量75％，经过900℃预烧后添加(按质量百分比计)6％的TiO2，1％的消泡剂F409、其他为黏合剂F518N、以甲苯作为溶剂分散剂，经二次球磨烘干，制作多个50μm的陶瓷生片；
(2)在(1)制得的陶瓷生片基体上涂覆内部电极，其中，内部电极导电浆料为(按质量百分比计)Pd：62％、Ag：32％、Ni：6％组成的金属粉末并添加松油醇和乙基纤维素，搅拌制得内部电极的混合物浆料；
(3)任意沉积(1)和(2)制得的陶瓷生片基体和涂覆内部电极的陶瓷生片基体形成多层生坯，切割成规定的尺寸，制得未烧结的陶瓷生片基体；
(4)将(3)制得的陶瓷生片基体在1280℃保温2小时按1℃/min的降温速度烧结成陶瓷基体1，其内部形成有内部电极2；
(5)在(4)制得的陶瓷基体1两端涂上外部端电极3，3’的导电浆料并在850℃下烧结，并对外部端电极电镀Ni膜和Sn膜。测试：测量电阻值、电阻值偏差、B值、B值偏差和高温放置后阻值的变化率(见表一)。
比较例1
内部电极导电浆料为(按质量百分比计)Pd：30％、Ag：70％组成的金属粉末并添加松油醇和乙基纤维素，搅拌所得的混合物。制造方法及测试项目均与实例一相同。
比较例2
内部电极导电浆料为(按质量百分比计)Pd：65％、Ag：35％组成的金属粉末并添加松油醇和乙基纤维素，搅拌所得的混合物。制造方法及测试项目均与实例二相同。
                                      表一
  内部电极加Ni含量(wt％) 电阻值R25(KΩ)   电阻值相对偏差(％) B常数(K)   B常数相对偏差(％)   高温放置ΔR25/R25(％)
  实例1   9   2.12   6.7   3960   0.5   0.55
  实例2   6   2.18   7.6   3975   0.6   0.65
  比较例1   0   2.32   13.2   3972   1.5   3.9
  比较例2   0   2.45   18.7   3990   2.2   4.5
从实例一可以看出，由于在内部电极导电浆料中含有元素Ni，使得烧结的时候Ni元素扩散至热敏电阻陶瓷基体形成含Ni的尖晶石相，所以在Ni2O3的扩散区域晶粒生长尺寸较陶瓷基体其他部份小，减少了由于热敏电阻陶瓷基体在烧结过程中的相对于内部电极的收缩，从而内部电极的连续性和完整性得以保存，使产品性能更加集中、稳定；同时由于存在Ni元素的浓度梯度和晶粒生长细小等原因，使得热敏电阻陶瓷基体结合更加紧密，在高温处理时内部电极不容易被破坏，致密的含Ni尖晶石过渡层阻挡了空气中的氧或其他气氛对热敏电阻基体中的扩散，使得产品的稳定性大大增强。从比较例一可以看出，内部电极中没有含Ni的成份，内部电极和陶瓷基体之间没有一个过渡层，在烧结过程中，即使热敏电阻陶瓷基体和内部电极的总体线收缩率相同，由于在挨近内部电极的陶瓷基体的某一微小的区域的晶粒生长过大，既意味着在局部陶瓷基体的物质迁移大大大于内部电极的物质迁移，从而造成内部电极的完整性的破坏，内部电极和热敏电阻陶瓷基体间的结合强度下降，使得比较例一的阻值变大，产品的集中性很差，高温老化性能差。
实例二跟实例一相比热敏电阻陶瓷基体配方的烧结温度更高，内部电极Pd金属含量更高，Ni含量更低。增加Pd的含量使得内部电极的烧结温度提高，同时在高温时Ni容易被氧化，Ni的含量低，所以其稳定性能略低。比较例二中相较实施例二来说，内部电极没有含Ni，其性能差的原理同上述比较例一，但高温时对内部电极和陶瓷基体之间存在成份的互相渗透，因此此例的效果最差。

Claims (5)

1、一种NTC热敏电阻，为一种多层生坯经烧结制成的负温度热敏电子元件，其特征在于：所述的多层生坯为陶瓷生片基体，在陶瓷生片基体内部形成有内部电极，即在陶瓷生片基体上涂覆内部电极，使基体与内部电极之间形成致密结合，其中，所述的内部电极由包含银、铅、铂、金粉末中的一种或一种以上的组合物作为电极基料，电极基料内(按质量百分比计)含有不大于20％的镍粉末。
2、根据权利要求1所述的一种NTC热敏电阻，其特征在于：所述陶瓷生片基体中至少包含锰、铬、镍、铁氧化物中的一种，其占陶瓷生片基体总量(按质量百分比计)不小于70％。
3、一种针对权利要求1或2所述的NTC热敏电阻的制造方法，依序包括下述步骤：
(1)用流延工艺制备陶瓷生片基体；
(2)在陶瓷生片基体上涂覆内部电极；
(3)任意沉积(1)和(2)制得的陶瓷生片基体和涂覆内部电极的陶瓷生片基体形成多层生坯；
(4)将(3)制得的多层生坯在最高烧结温度1000～1400℃下烧制；
(5)在(4)制得的烧制体外部形成端电极。
4、根据权利要求3所述的一种NTC热敏电阻的制造方法，其特征在于：所述制备陶瓷生片基体的过程包括添加陶瓷基体料、助剂，经过球磨、烘干制成陶瓷生片基体。
5、根据权利要求4所述的一种NTC热敏电阻的制造方法，其特征在于：所述的助剂包括粘合剂、溶剂分散剂、消泡剂。
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