CN210325386U

CN210325386U - 一种热敏芯片和一种制造装置

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Publication number: CN210325386U
Application number: CN201920852775.XU
Authority: CN
Inventors: 王雄伟; 贾燕; 吴关炎
Original assignee: KELIAN ELECTRONIC CO Ltd NINGBO CITY
Current assignee: KELIAN ELECTRONIC CO Ltd NINGBO CITY
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2020-04-14
Anticipated expiration: 2029-06-06

Abstract

本实用新型公开了一种热敏芯片和一种制造装置，包括：一混合器；一搅拌器；一烘箱；一马弗炉；一油压机和一内圆切片机，其中所述油压机连接所述马弗炉以将粉体进行压制成型，随后进行烧结，通过所述内圆切片机进行切片；以及一恒温硅油槽和一热敏电阻分选仪，所述恒温硅油槽连接所述内圆切片机以将切好的芯片进行放置处理，同时所述热敏电阻分选仪设置在所述恒温硅油槽中进行阻值分选，最后重新置入所述烘箱中进行烘烤以完成制备。能够制备纳米级氧化物半导体热敏芯片，并且电极和芯片之间结合程度高，质量稳定。

Description

一种热敏芯片和一种制造装置

技术领域

本实用新型涉及热敏芯片领域，尤其涉及用于温度测量、温度控制和/或温度补偿等的纳米级的一种热敏芯片和一种制造装置。

背景技术

热敏芯片是随着温度变化其电阻表现出相应巨大变化的陶瓷半导体，具有极高的电阻温度系数和相对温度特性的极为精确的电阻，是热敏电阻类温度传感器的核心部件。由于热敏芯片灵敏度高、测温精确、稳定且成本优势突出，是目前性价比最高、应用最广泛的测、控温器件。热敏芯片类温度传感器主要的应用领域包括：商业消费电子产品、交通工具、医疗电子、食品处理与加工、农业生产、军事及航空航天等。热敏芯片的一些实际应用包括液位测量、温度计、血液分析、静脉导管、心肌针形探头、汽车电池、电机、高铁空调等交通工具，空调与冰箱、洗衣机等家用电器、智能家居以及可穿戴设备等。

金属氧化物半导体热敏芯片，具有稳定性好、可靠性高、体积小、成本低的特点，适用于汽车、智能家居等对器件有小型化要求的场所。我国自主的热敏芯片由于陶瓷致密度低、电极与芯片之间结合程度不足，热敏芯片与电线夹持焊接后容易出现热敏芯片开裂、电极脱落等问题，无法满足使用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种热敏芯片和一种制造装置，能够制备纳米级氧化物半导体热敏芯片，并且电极和芯片之间结合程度高，质量稳定。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种制造装置，包括：

一混合器；

一搅拌器，所述搅拌器设置在所述混合器中以搅拌所述混合器中的溶液；

一烘箱，所述烘箱设置在所述混合器之后以烘干所述溶液并形成粉体；

一马弗炉，所述烘箱连接所述马弗炉以将粉体进行预烧，粉体制备完成；

一油压机和一内圆切片机，其中所述油压机连接所述马弗炉以将粉体进行压制成型，随后进行烧结，通过所述内圆切片机进行切片；以及

一恒温硅油槽和一热敏电阻分选仪，所述恒温硅油槽连接所述内圆切片机以将切好的芯片进行放置处理，同时所述热敏电阻分选仪设置在所述恒温硅油槽中进行阻值分选，最后重新置入所述烘箱中进行烘烤以完成制备。

优选地，其中所述烘箱的温度为75℃，所述马弗炉的温度范围为870℃±5℃。

优选地，所述恒温硅油槽的温度范围为25℃±0.005℃。

4、一种热敏芯片，其特征在于，包括：

优选地，所述热敏芯片的尺寸为1.01mm*1.01 mm *0.49 mm。

优选地，所述热敏芯片的尺寸为 1.02mm*1.02 mm *0.50 mm。

本实用新型还提供了一种制造方法，包括以下步骤：

（a）混合硝酸铁、硝酸铝、乙酸锰、乙酸镍为原料所形成的水溶液，

（b）加入柠檬酸铵的水溶液继续搅拌一小时，形成溶胶；

（c）置于75℃烘箱中脱水，直到形成干凝胶；

（d）置于真空烘箱中先在250℃±5℃预分解10小时，然后在450℃±5℃分解12小时，分解完成后，将粉体置于870℃±5℃的马弗炉中预烧5小时，即得纳米金属氧化物粉体材料;

（e）将粉体压制成型成直径为Φ58mm～62mm的柱体，用保鲜袋包好后进行等静压，保压时间10分钟，然后在以1.5℃/分钟的升降温速度升至1200±5℃，并在此温度下烧结3小时，烧成陶瓷块体；

（f）切片并蒸镀电极，将芯片置于25℃±0.005℃恒温硅油槽内放置3min，使用热敏电阻分选仪对芯片进行阻值分选，完成制备。

优选地，其中步骤（a）的水溶液的成分是按照硝酸铁22mol%，硝酸铝8 mol%，乙酸锰38 mol%，乙酸镍32mol%的比例称取2摩尔金属盐加入蒸馏水制成近似饱和的水溶液。

优选地，其中步骤（a）的水溶液的成分是按照硝酸铁18mol%，硝酸铝6 mol%，乙酸锰35 mol%，乙酸镍41 mol%的比例称取2摩尔金属盐加入蒸馏水制成近似饱和的水溶液。

优选地，其中步骤（e）中的静压压强范围为310-350 MPa。

采用上述技术方案，使得本实用新型的有益效果在于：

（1）采用溶胶-凝胶法制备纳米级金属氧化物粉体，在加工过程中的各成分的均匀性得到了保证，同时因没有涉及元素的的损失，达到了严格控制元素成分比例的目的，保证了原始配方的一贯性，避免了在生产过程中工艺重复性差的特点，从而保证了批量生产的重复性。

（2）采用溶胶－凝胶法制备金属氧化物粉体，粉体颗粒尺寸均匀，均为纳米级，如图1所示，元素成分也均匀，保证了热敏电阻生产的成品率和一致性。

（3）本实用新型采用了等静压工艺，保证了纳米粉体烧结后陶瓷体的致密度；采用电极真空蒸镀工艺，电极厚度均一，电极与芯片陶瓷本体结合能力大幅提升，使热敏芯片的生产成品率及产品的长期稳定性有大幅提高。

附图说明

图1为本实用新型制造装置的结构框图；

图2为本实用新型制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型提了一种金属氧化物半导体热敏芯片制造装置，其中所述制造装置包括一混合器10和一搅拌器20，所述混合器10用于混合硝酸铁、硝酸铝、乙酸锰、乙酸镍为原料，按照硝酸铁，硝酸铝，乙酸锰，乙酸镍等，所述搅拌器20能够用于搅拌所述混合器10中的混合溶液。

所述制造装置还包括一烘箱30和一马弗炉40，所述烘箱30用于脱水，所述马弗炉40用于燃烧。还包括一油压机50和一内圆切片机60，其中所述油压机50用于完成压制成型，用所述内圆切片机60将陶瓷块体切为厚度一定厚度的瓷片。

所述制造装置还包括一热敏电阻分选仪70和一恒温硅油槽80，当芯片置于25℃±0.005℃所述恒温硅油槽80内放置3min，使用所述热敏电阻分选仪70对芯片进行阻值分选。

具体地，按照上述制造装置，本实用新型提供了以下多个实施例。

在第一实施例中，包括以下步骤：

第一步、在所述混合器10中以市售分析纯（AR级），硝酸铁、硝酸铝、乙酸锰、乙酸镍为原料，按照硝酸铁18mol%，硝酸铝6 mol%，乙酸锰35 mol%，乙酸镍41 mol%的比例称取2摩尔金属盐加入蒸馏水制成近似饱和的水溶液；

第二步、称取市售分析纯（AR级）柠檬酸铵2摩尔制成2摩尔/升的水溶液，通过搅拌器20在搅拌的情况下将柠檬酸铵的水溶液加入金属盐溶液中继续搅拌一小时，形成溶胶；

第三步、将溶胶置于75℃烘箱中脱水，直到形成干凝胶；

第四步、将干凝胶粉碎后，置于所述真空烘箱30中先在250℃±5℃预分解10小时，然后在450℃±5℃分解12小时，分解完成后，将粉体置于870℃±5℃的所述马弗炉40中预烧5小时，即得纳米金属氧化物粉体材料，至此粉体制备完成；

第五步、将粉体在所述油压机50上成型成直径为Φ58mm～62mm的柱体，用保鲜袋包好后进行等静压，压强为310MPa，保压时间10分钟，然后在以1℃/分钟的升降温速度升至1200±5℃，并在此温度下烧结3小时，烧成陶瓷块体；

第六步、用所述内圆切片机60将陶瓷块体切为厚度一定厚度的瓷片，本实施例中瓷片厚度为0.480mm±0.005mm，对瓷片采用高温真空蒸镀Ag-Pd（Pd含量25wt％）电极，真空度控制在10-5pa~10-6pa，时间为30分钟，按所需尺寸划片；本实施例中芯片尺寸为：长*宽*厚＝ 1.01mm*1.01 mm *0.49 mm；

第七步、将划片后芯片置于25℃±0.005℃的所述恒温硅油槽80内放置3min，使用所述热敏电阻分选仪70对芯片进行阻值分选，将分选所得合格品置于乙酸乙酯超声波内清洗2min，再置于异丙醇的超声波清洗槽内清洗2min，清洗液乙酸乙酯及异丙醇均为分析纯，最后置于100℃±5℃鼓风烘箱30烘烤1小时，即得纳米级金属氧化物半导体热敏芯片成品。这样制成的热敏芯片通过测试25℃、85℃的零功率电阻值R25、R85，

计算B值：B_25/85=

所得热敏芯片电学参数为B25/85=4390K±1%，R25=100KΩ±1%。

本实用新型的热敏芯片的可靠性评价，先测试热敏芯片25℃初始电阻值R25a，再使用24AGW 150℃电线将热敏芯片夹持焊接，将焊接后产品置于冷热冲击试验箱内，试验条件为-30℃（5分钟）到120℃(5分钟)，温度转换时间小于1分钟，循环10000次，再测试25℃阻值R25b，经过测试本实施例制得的热敏芯片焊接后电阻变化率低于1%。

在第二实施例中，包括以下步骤：

第一步、在所述混合器10中以市售分析纯（AR级），硝酸铁、硝酸铝、乙酸锰、乙酸镍为原料，按照硝酸铁22mol%，硝酸铝8 mol%，乙酸锰38 mol%，乙酸镍32mol%的比例称取2摩尔金属盐加入蒸馏水制成近似饱和的水溶液；

第三步、将溶胶置于75℃烘箱中脱水，直到形成干凝胶；

第五步、将粉体在所述油压机50上成型成直径为Φ58mm～62mm的柱体，用保鲜袋包好后进行等静压，压强为350MPa，保压时间10分钟，然后在以1.5℃/分钟的升降温速度升至1200±5℃，并在此温度下烧结3小时，烧成陶瓷块体；

第六步、用所述内圆切片机60将陶瓷块体切为厚度一定厚度的瓷片，本实施例中瓷片厚度为0.520mm±0.005mm，对瓷片采用高温真空蒸镀Ag-Pd（Pd含量25wt％）电极，真空度控制在10-5pa~10-6pa，时间为30分钟，按所需尺寸划片；本实施例中芯片尺寸为：长*宽*厚＝ 1.01mm*1.01 mm *0.53 mm；

计算B值：B_25/85=

所得热敏芯片电学参数为B25/85=4390K±1%，R25=100KΩ±1%。

如图2所示，根据上述多个实施例，本实用新型提供一种制造方法，包括以下步骤：

（a）混合硝酸铁、硝酸铝、乙酸锰、乙酸镍为原料所形成的水溶液；

（b）加入柠檬酸铵的水溶液继续搅拌一小时，形成溶胶；

（c）置于75℃烘箱中脱水，直到形成干凝胶；

（f）切片并蒸镀电极，将芯片置于25℃±0.005℃恒温硅油槽内放置3min，使用热敏电阻分选仪对芯片进行阻值分选，最后置于100℃±5℃鼓风烘箱30烘烤1小时完成制备。

根据上述制造方法，其中步骤（a）的水溶液的成分是按照硝酸铁22mol%，硝酸铝8mol%，乙酸锰38 mol%，乙酸镍32mol%的比例称取2摩尔金属盐加入蒸馏水制成近似饱和的水溶液。

根据上述制造方法，其中步骤（a）的水溶液的成分是按照硝酸铁18mol%，硝酸铝6mol%，乙酸锰35 mol%，乙酸镍41 mol%的比例称取2摩尔金属盐加入蒸馏水制成近似饱和的水溶液。

根据上述制造方法，其中步骤（e）中的静压压强范围为310-350 MPa。

根据上述制造方法，其中步骤（f）中的所述瓷片厚度为0.480mm±0.005mm或者0.490mm±0.005mm。

根据上述制造方法，制成的热敏芯片尺寸为：长*宽*厚＝ 1.01mm*1.01 mm *0.49mm。

或者热敏芯片尺寸为：长*宽*厚＝ 1.02mm*1.02 mm *0.50 mm。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种热敏芯片制造装置，其特征在于，包括：

一混合器；

2.根据权利要求1所述的热敏芯片制造装置，其特征在于，其中所述烘箱的温度为75℃，所述马弗炉的温度范围为870℃±5℃。

3.根据权利要求2所述的热敏芯片制造装置，其特征在于，所述恒温硅油槽的温度范围为25℃±0.005℃。

4.一种热敏芯片，其特征在于，包括：

所述热敏芯片应用权利要求1-3任一所述的制造装置制备而成，所述热敏芯片的尺寸为1.01mm*1.01 mm *0.49 mm。

5.根据权利要求4所述的热敏芯片，其特征在于，所述热敏芯片的尺寸为 1.02mm*1.02mm *0.50 mm。