CN209118859U - 一种高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高精度高可靠Cr‑Ni‑Au复合电极热敏芯片，所述热敏电阻芯片包括热敏陶瓷基片以及两个分别设于所述热敏陶瓷基片的两表面上的复合电极，所述复合电极是由铬层、镍层和金层从内向外依次在所述热敏陶瓷基片表面上层叠而成。本实用新型所述的高精度高可靠Cr‑Ni‑Au复合电极热敏芯片具有稳定性好、可靠性高、不易老化、耐冷热冲击等优点。

Description

一种高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片

技术领域

本实用新型涉及电子元件技术领域，特别是涉及一种高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片。

背景技术

热敏电阻芯片广泛应用于各种温度探测、温度补偿、温度控制电路中，其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，现有的热敏电阻芯片包括热敏陶瓷基片1’以及两个分别设于所述热敏陶瓷基片1’两表面上的金属电极2’，所述金属电极2’通常为银电极。现有的热敏电阻芯片的制备工艺为：热敏陶瓷粉料配料→球磨→等静压成型→烧结陶瓷锭→切片→丝网印刷法印刷银浆→烘干→烧银→划切。

然而，使用银电极和采用丝网印刷法存在以下几个问题：

1)银浆在丝网印刷和烘干过程中容易受到污染，且得到的银电极本身也容易氧化、发黄发黑，造成产品的稳定性和可靠性较差；

2)前期制备银浆和后期烘干银浆、烧结银电极的工序较为繁琐；

3)印刷制得的银电极层厚度较大且在热敏陶瓷基片的表面上覆盖不均匀，在划切过程中容易起皮和产生毛刺，银浆材料损耗较多；

4)银层在高温烧结时晶型会重新结晶，从而性能发生改变，造成产品电气性能下降；

5)在高温烧银过程中排放的气体对环境造成污染。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片，其具有稳定性好、可靠性高、不易老化、耐冷热冲击等优点。

本实用新型采取的技术方案如下：

一种高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片，包括热敏陶瓷基片以及两个分别设于所述热敏陶瓷基片的两表面上的复合电极，所述复合电极是由铬层、镍层和金层从内向外依次在所述热敏陶瓷基片表面上层叠而成。

本实用新型的热敏电阻芯片采用Cr-Ni-Au复合电极，其中铬层(Cr)作为过渡层，主要起过渡作用，既能与热敏陶瓷基片很好地结合，又起到一定的阻挡作用；镍层(Ni)作为阻挡层，用于阻挡外界对过渡层的破坏，并具有焊接作用；金层(Au)既是焊接层，也是保护层，其稳定性高，能防止氧化、抗腐蚀、防破坏、耐高温。

本实用新型将铬层、镍层和金层从内向外层叠制成热敏陶瓷基片表面上的复合电极，能够有效提升热敏电阻芯片的稳定性、耐温性、抗腐蚀性、抗破坏性，明显提高可靠性，还能控制芯片的电极材料成本，制得的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片具有稳定性好、可靠性高、不易老化、耐冷热冲击的优点。

进一步地，所述铬层的厚度为0.01～1微米。

进一步地，所述镍层的厚度为0.01～2微米。

进一步地，所述金层的厚度为0.01～1微米。

所述复合电极中，各金属层的厚度太厚则成本增加，作为过渡层的铬层太薄则影响复合电极与热敏陶瓷基片的结合，作为阻挡层的镍层太薄就起不了阻挡作用，作为焊接层和保护层的金层太薄则容易外界容易对阻挡层造成破坏，影响产品的可靠性。

进一步地，所述铬层的厚度为0.2微米，所述镍层的厚度为0.4微米，所述金层的厚度为0.1微米。各金属层相应选取上述厚度，能够使产品的电性能和可靠性达到最佳，同时有效控制材料成本。

进一步地，所述铬层、镍层和金层均采用溅射法形成。

相对于丝网印刷法，采用溅射法制备各金属层具有以下有益效果：

1)溅射过程在真空溅射镀膜设备中进行，不会污染环境，洁净度高，保证清洗表面不被二次污染；

2)省去了银电极丝印法的繁杂准备工作，在真空溅射设备中溅射完成即可投入使用；

3)溅射得到的金属层厚度可达到丝印银电极层厚度的1％以下，节约材料，且溅射工艺使复合电极与热敏陶瓷基片紧紧贴合，在划切过程中基本不会起皮或产生毛刺；

4)溅射工艺易于控制，真空溅射得到的金属层镀膜面积大且覆盖均匀，与热敏陶瓷基片结合牢固，表面非常致密，能有效防止外界侵蚀，使产品真正达到高精度、高可靠，可以杜绝丝网印刷后银层高温烧结造成的性能改变；

5)没有烘干、烧结电极层的工序，避免排放有害气体而污染空气，环保优势突出。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为现有的热敏电阻芯片的结构示意图；

图2为本实用新型的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片的结构示意图；

图3为本实用新型的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片的制备流程图；

图4为真空溅射示意图。

具体实施方式

请参阅图2，其为本实用新型的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片的结构示意图。

本实用新型的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片包括热敏陶瓷基片1以及两个分别设于所述热敏陶瓷基片1的两表面上的复合电极2，所述复合电极2是由铬层21、镍层22和金层23从内向外依次在所述热敏陶瓷基片1表面上层叠而成。

具体地，所述铬层21的厚度为0.01～1微米；所述镍层22的厚度为0.01～2微米；所述金层23的厚度为0.01～1微米。优选地，所述铬层21的厚度为0.2微米，所述镍层22的厚度为0.4微米，所述金层23的厚度为0.1微米。

所述铬层21、镍层22和金层23均采用溅射法形成。

请参阅图3-4，图3为本实用新型的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片的制备流程图，图4为真空溅射示意图。

所述的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片的制备方法按如下步骤进行：

S1：制备热敏陶瓷基材：按常规配方配得热敏陶瓷粉末，例如NTC热敏陶瓷粉末，再对热敏陶瓷粉末进行球磨、等静压成型、烧结、切片，即可得到片状的热敏陶瓷基材。

S2：一次清洗：

使用清洗液处理步骤S1得到的热敏陶瓷基材，再使用超声波机清洗，清洗时间为：5±1分钟，然后烘干，烘干温度为：100±5℃，烘干时间为：30±5分钟。

S3：二次清洗：

将步骤S2一次清洗得到的热敏陶瓷基材放到等离子清洗机中进行二次清洗，清洗时间为：5±1分钟，烘干温度为：100±5℃，烘干时间为：30±5分钟，同时活化表面。

S4：溅射铬层21：

先将真空溅射镀膜机抽真空到工艺范围，再充入氩气作为工作气体，以铬作为靶材，在电场作用下，Ar⁺加速轰击靶材，将靶材原子溅射到步骤S3得到的热敏陶瓷基材上，在热敏陶瓷基材的两表面上分别溅射一层铬层21，溅射厚度为0.01～2微米。

S5：溅射镍层22：

先将真空溅射镀膜机抽真空到工艺范围，再充入氩气作为工作气体，以镍作为靶材，在电场作用下，Ar⁺加速轰击靶材，将靶材原子溅射到步骤S4得到的热敏陶瓷基材上，在热敏陶瓷基材两表面的铬层21表面上分别溅射一层镍层22，溅射厚度为0.01～2微米。

S6：溅射金层23：

先将真空溅射镀膜机抽真空到工艺范围，再充入氩气作为工作气体，以金作为靶材，在电场作用下，Ar⁺加速轰击靶材，将靶材原子溅射到步骤S5得到的热敏陶瓷基材上，在热敏陶瓷基材两表面的镍层22表面上分别溅射一层金层23，溅射厚度为0.01～1微米。

S7：测试步骤S6得到的热敏陶瓷基材的电阻率，按照测试结果和所需热敏电阻芯片的阻值计算出单个热敏电阻芯片的尺寸大小，然后对所述热敏陶瓷基材进行划切，得到单个的所述热敏电阻芯片。

S8：测试分选：

使用热敏电阻测试仪3对步骤S7批量生产得到的热敏电阻芯片逐个进行电阻值测试，将不符合要求的产品分选淘汰。

传统热敏电阻芯片与本实用新型热敏电阻芯片的性能对比测试

将电阻率约500Ω·m，B值为3950，厚度为0.5mm的陶瓷基片分别用传统丝网印刷法及真空溅射法制作其表面电极；其中，丝印法在陶瓷基片两表面分别制作厚度为30μm银电极；真空溅射法在陶瓷基片两表面分别制作由铬层、镍层和金层从内向外层叠而成的复合电极，且铬层厚度为0.2μm，镍层厚度为0.4μm，金层厚度为0.1μm。然后，以1mm*1mm的尺寸进行划切，得到丝印法制备的传统热敏电阻芯片和真空溅射法制备的本实用新型的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片。

分别测试划切得到的传统热敏电阻芯片与本实用新型的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片的阻值和B值，并分别进行100℃/1000H的高温老化实验及100℃-0℃的冷热冲击实验，每次实验采用10个样品。

高温老化实验为：将样品置于100℃烘箱中老化1000小时，根据实验前、后样品的阻值，计算出的阻值变化率即为老化变化率。

冷热冲击实验为：将样品交替置于100℃与0℃气体中，循环1000次，根据实验前、后样品的阻值，计算出的阻值变化率即为冷热冲击变化率。

实验数据如下表1所示：

表1传统热敏电阻芯片与本实用新型复合电极热敏电阻芯片的性能对比测试结果

由表1的数据可以看出，传统芯片的阻值与B值比较分散，精度比较低，老化与冷热冲击的变化率也较大，可靠性较低；而本实用新型的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片的阻值与B值非常集中，老化与冷热冲击的变化率也非常小，真正达到高精度高可靠。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片，其特征在于：包括热敏陶瓷基片以及两个分别设于所述热敏陶瓷基片的两表面上的复合电极，所述复合电极是由铬层、镍层和金层从内向外依次在所述热敏陶瓷基片表面上层叠而成。

2.根据权利要求1所述的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片，其特征在于：所述铬层的厚度为0.01～1微米。

3.根据权利要求1所述的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片，其特征在于：所述镍层的厚度为0.01～2微米。

4.根据权利要求1所述的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片，其特征在于：所述金层的厚度为0.01～1微米。

5.根据权利要求1所述的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片，其特征在于：所述铬层的厚度为0.2微米，所述镍层的厚度为0.4微米，所述金层的厚度为0.1微米。

6.根据权利要求1-5任一项所述的高精度高可靠Cr-Ni-Au复合电极热敏芯片，其特征在于：所述铬层、镍层和金层均采用溅射法形成。