TWI742966B - 熱敏元件及其製備方法 - Google Patents

熱敏元件及其製備方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI742966B
TWI742966B TW109145029A TW109145029A TWI742966B TW I742966 B TWI742966 B TW I742966B TW 109145029 A TW109145029 A TW 109145029A TW 109145029 A TW109145029 A TW 109145029A TW I742966 B TWI742966 B TW I742966B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
copper
heat
silver electrode
wire
Prior art date
Application number
TW109145029A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202211263A (zh
Inventor
隋介衡
Original Assignee
興勤電子工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 興勤電子工業股份有限公司 filed Critical 興勤電子工業股份有限公司
Application granted granted Critical
Publication of TWI742966B publication Critical patent/TWI742966B/zh
Publication of TW202211263A publication Critical patent/TW202211263A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/08—Cooling, heating or ventilating arrangements
    • H01C1/084—Cooling, heating or ventilating arrangements using self-cooling, e.g. fins, heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/14—Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors
    • H01C1/144—Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors the terminals or tapping points being welded or soldered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/16—Resistor networks not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/04—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

本發明提供一種熱敏元件，藉由在銀電極層的表面設置降溫層促進熱敏瓷體散熱，以降低熱敏瓷體本體溫度，並提升熱敏元件能加載之最大電流。此外，本發明亦提供一種設置降溫層，並搭配無鉛銲錫之新穎熱敏元件的製備方法。

Description

熱敏元件及其製備方法
本發明涉及電子元件技術領域，尤其是一種熱敏元件及其製備方法。
負溫度係數(Negative Temperature Coefficient，簡稱NTC)熱敏電阻器(Thermistor)具有電阻隨溫度上昇而降低之特性。亦即，NTC熱敏電阻器在常溫下之電阻較高，故可抑制湧浪電流，並於通電過程中，因NTC熱敏電阻器本體溫度升高，使電阻值下降至非常小的程度，進而降低功耗，故廣泛應用於開機保護電路中。
在NTC熱敏電阻器的製備工藝中，當須將引腳焊接至電極上時，傳統上多採用高鉛銲錫進行焊接。然而，由於鉛為重金屬，將於回收過程中產生汙染，故各國逐步推廣電子產品之「無鉛製程」，且歐盟預計於2021年禁止含鉛熱敏電阻器，故有必要研發新的熱敏電阻器及其製備方法。
為解決上述問題，本發明提供一種熱敏元件，具有熱敏瓷體和導線，所述熱敏瓷體的表面設有銀電極層，所述銀電極層的表面還設有降溫層，以及所述導線焊接至所述降溫層。
採用高鉛銲錫的熱敏元件可允許熱敏瓷體達到較高之溫度，而提升熱敏元件能加載之最大電流(又稱Imax)。為取代高鉛銲錫技術，本發明採用降溫層，藉促進熱敏瓷體散熱，來降低熱敏瓷體本體溫度，以提升熱敏元件所能加載之最大電流；同時，本發明採用降溫層亦可降低焊接處融熔風險。
較佳的，所述焊接為無鉛銲錫焊接。
上述無鉛銲錫焊接所用的錫膏包含金屬混合物，其中所述金屬混合物包含錫、銀和銅。較佳的，所述金屬混合物由錫、銀和銅所組成。
較佳的，以所述金屬混合物之總重為基準，錫的含量為至少90重量百分比。更佳的，錫的含量為90重量百分比至96.85重量百分比。
在一實施態樣中，以所述金屬混合物之總重為基準，錫的含量為96.15重量百分比至96.85重量百分比，銀的含量為2.7重量百分比至3.3重量百分比，以及銅的含量為0.45重量百分比至0.55重量百分比；較佳的，以所述金屬混合物之總重為基準，錫的含量為96.5重量百分比，銀的含量為3重量百分比，以及銅的含量為0.5重量百分比。
較佳的，所述無鉛焊錫焊接的熔點低於280℃，例如：低於280℃、低於270℃、低於260℃、低於250℃、低於240℃、低於230℃、低於220℃；更佳的，所述無鉛焊錫焊接的熔點高於210℃，例如：高於210℃或高於215℃；再更佳的，所述無鉛焊錫焊接的熔點約217℃。
所述降溫層可採用純銅、純鎳、純鉻、純鋁、鎳鉻合金、鎳釩合金或銅合金，但不限於此。
所述降溫層可為金屬片或金屬塗層。
較佳的，所述降溫層為銅層；更佳的，所述銅層由純銅所組成。所述降溫層採用銅可同時提升導熱效果及無鉛銲錫焊接的親和度，以提升及維持導線焊接至銅層後之穩固度，並以由純銅所組成之銅層具有最佳導熱效果。
較佳的，所述銅層為銅片或噴銅層。
在一實施態樣中，所述銅片經無鉛焊錫焊接至銀電極層。
在另一實施態樣中，所述噴銅層係將銅噴塗至銀電極層。
所述噴銅層無需採用焊接技術來固著至銀電極層，故可進一步避免塗抹錫膏之無鉛焊錫處可能因長期處於高溫環境而融熔，並釋出錫而進一步與銀電極層互溶，而侵蝕或破壞銀電極層之問題；同時，當所述導線以無鉛銲錫焊接至噴銅層時，所述噴銅層可將銀電極層與錫膏或無鉛銲錫處加以隔離，而進一步降低熱敏元件因銀電極層受錫侵蝕而失效之風險，並提升熱敏元件之長期信賴性。
依據本發明，所述降溫層厚度越厚，降溫效果越佳。
較佳的，所述銅片的厚度為至少500微米，例如：500微米、550微米、600微米、650微米、700微米、750微米、800微米、850微米、900微米、950微米或1000微米；更佳的，所述銅片的厚度為750微米至850微米。
較佳的，所述噴銅層的厚度為20微米至100微米，例如：20微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、55微米、60微米、65微米、70微米、75微米、80微米、85微米、90微米、95微米或100微米；更佳的，所述噴銅層的厚度為30微米至40微米。
本發明採用噴銅層另具有降低生產成本之優點。此外，所述噴銅層厚度範圍之下限可避免以無鉛焊錫進行導線焊接時，侵蝕掉銅層和銀電極，而降低散熱功效，或甚至暴露出銀電極層；以及所述噴銅層厚度範圍之上限可降低在噴塗過程中，銀電極層因所受熱應力過大而脫落之風險。
較佳的，所述的銀電極層厚度為4微米至12微米，例如：4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米或12微米。
所述銀電極層的厚度下限可避免下述問題：(一)銀電極層緻密度差；(二)銀電極層中之玻璃成分和熱敏瓷體的咬合力較差，而在噴銅過程中受熱應力影響，導致銀電極層脫落；(三)銀電極層過薄，在採用熱噴法噴塗噴銅層時，漏出部分熱敏瓷體，使銅與熱敏瓷體直接接觸，因兩者結合力差，導致噴銅層脫落。
所述銀電極層的厚度上限可避免下述問題：銀電極層含有一定量的玻璃粉，若銀電極層厚度太厚，將增加銀電極層燒結時之排膠難度，使玻璃粉容易上浮，進而降低銀電極層和降溫層的結合力。
較佳的，所述降溫層的面積小於所述銀電極層的面積；更佳的，所述銅層的面積小於所述銀電極層的面積；再更佳的，所述噴銅層的面積小於所述銀電極層的面積。
本發明控制降溫層和銀電極層的面積，可避免降溫層與熱敏瓷體直接接觸，進而降低降溫層因與熱敏瓷體的結合力差，而脫落之風險。
在一實施態樣中，所述銀電極層由純銀所組成。
在另一實施態樣中，所述銀電極層包含金屬組成物，並以所述金屬組成物之總重為基準，所述金屬組成物包含80重量百分比至99.5重量百分比的銀和0.5重量百分比至20重量百分比的鎳、釩、鉻、鈀、鉑和其合金的一種或一種以上的組合物；較佳的，以所述金屬組成物之總重為基準，所述金屬組成物包含0.5重量百分比至20重量百分比的鎳鉻合金、鎳釩合金、鉻、鈀和鉑中的一種或一種以上的組合物。
本發明採用銀以外之高熔點金屬成分可避免後續加工，例如：噴塗噴銅層時，產生冷熱衝擊，而可能破壞熱敏瓷體和銀電極層的歐姆接觸的問題。
較佳的，所述銀電極層係分別設於所述熱敏瓷體之兩極表面。
較佳的，所述導線為銅線；更佳的，所述銅線由純銅所組成。
本發明採用純銅作為導線可提升電導率與降低成本。
較佳的，所述導線係以浸焊或點焊之方式焊接至所述降溫層。
在浸焊之實施態樣中，所述無鉛焊錫焊接形成一滿版錫層，所述滿版錫層設於所述降溫層與所述導線之間，並分別於所述降溫層及所述導線直接接觸。
上述「滿版錫層」係指所述錫層面對所述導線之面與所述降溫層面對所述錫層之面的面積大小相同。本發明採用「滿版錫層」可進一步防止降溫層氧化。此外，滿版錫層亦可溢出而包覆到降溫層之側邊，或進一步延伸至銀電極層，而與銀電極層直接接觸。最後，熱敏瓷體、銀電極層、降溫層、滿版錫層面對導線之面的面積大小可皆相同。
在點焊之實施態樣中，所述錫層面對所述導線之面之面積小於所述降溫層面對所述錫層之面之面積。
較佳的，所述導線係一區段焊接在所述降溫層的表面上，且所述區段之兩端點分別設於所述降溫層的外輪廓上。
更佳的，所述兩端點所形成之直線穿過降溫層的表面中心點。
在一實施態樣中，所述區段為直線，且焊接在降溫層外輪廓的最大直徑上，且所述區段之長度與所述最大直徑相同。
在另一實施態樣中，所述導線區段可為彎折線。
本發明將導線之區段延伸至降溫層的外輪廓上，可分散熱源、避免局部高溫，且加長所述區段，並使所述區段橫跨整個降溫層亦可促進散熱。
較佳的，所述導線為引腳。
較佳的，所述熱敏元件為負溫度係數熱敏電阻器，並以所述熱敏瓷體之總重為基準，所述熱敏瓷體包含至少50重量百分比之錳及其合金與氧化物的一種或一種以上的組合物。
更佳的，以所述熱敏瓷體之總重為基準，所述熱敏瓷體包含50重量百分比至80重量百分比之錳及其合金與氧化物的一種或一種以上的組合物，10重量百分比至22重量百分比之鎳及其合金與氧化物的一種或一種以上的組合物，以及0.1重量百分比至28重量百分比之銅及其合金與氧化物的一種或一種以上的組合物。
在一實施態樣中，所述熱敏元件為湧浪電流限制器；更具體的，所述熱敏元件為NTC湧浪電流限制器。
本發明另提供一種所述熱敏元件的製備方法，包括：a.齊備所述熱敏瓷體；b.於所述熱敏瓷體的表面上設置所述銀電極層；c.在所述銀電極層的表面上設置所述降溫層；以及d.將所述導線以無鉛焊錫焊接至所述降溫層。
上述齊備所述熱敏瓷體包含藉由配料、製粒、成型和燒結以製成熱敏瓷體。
本發明製備方法中的熱敏元件同前述本發明之熱敏元件。
較佳的，所述銀電極層係採用銀膏以絲網印刷並燒結後設於所述熱敏瓷體。
較佳的，所述降溫層為噴銅層，且所述銀電極層係分別設於所述熱敏瓷體之兩極表面，再各別進行噴塗而得所述噴銅層。更佳的，所述噴塗是採用熱噴法。
上述各別進行噴塗而得噴銅層係指兩銀電極層先後進行噴塗而得各自的噴銅層，非同時進行噴塗。本發明藉由錯開噴塗時間，來避免同時進行噴塗可能產生之加成高溫。
在上述浸焊之實施態樣中，所述無鉛焊錫焊接係先於所述降溫層與所述導線噴淋一助焊劑並進行乾燥，再進行預熱後，使所述降溫層沾附錫膏，形成一滿版錫層，並連接所述導線。
上述噴淋步驟可一併清洗降溫層和導線之表面；上述乾燥步驟為烘烤乾燥；以及上述預熱步驟可避免熱敏瓷體於沾附錫膏時，因裂開而生有毀損。
本發明具有下述之有益效果：(一)藉由降溫層促進熱敏瓷體散熱，以降低熱敏瓷體本體溫度，並提升熱敏元件能加載之最大電流；(二)控制降溫層厚度，以維持熱敏元件之微型化；以及(三)藉由降溫層隔離銀電極層及錫膏或無鉛焊錫處，提升熱敏元件之長期信賴性。
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的圖式，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。
《熱敏元件》
如圖1所示，本發明之熱敏元件具有熱敏瓷體1和導線2，所述熱敏瓷體1設有銀電極層10，銀電極層10的表面還具有降溫層100，且導線2焊接至降溫層100。此外，降溫層100的面積小於銀電極層10的面積。
當降溫層100為噴銅層時，可以阻隔錫膏或無鉛焊錫處對銀電極層10的侵蝕，並促進熱敏瓷體1散熱，而降低熱敏瓷體1本體溫度。
噴銅層的厚度為20微米至100微米；銀電極層10厚度為4微米至12微米。
導線2具有一區段20焊接在所述降溫層100上，且該區段20之兩端點201A和201B分別設於所述降溫層的外輪廓1000上，且兩端點201A和201B所形成之直線穿過降溫層100表面之中心點。一般的熱敏瓷體1為圓形，銀電極層10和降溫層100的形狀都為圓形，當區段20為直線，則區段20即為降溫層100的直徑。
如圖2所示，所述焊接係採用無鉛焊錫焊接，並形成一滿版錫層110，所述滿版錫層110設於所述降溫層100與所述導線2之間，並分別於所述降溫層100及所述導線2直接接觸；此外，所述滿版錫層110面對所述導線2之面與所述降溫層100面對所述錫層110之面的面積大小相同。最後，滿版錫層110亦可溢出而包覆到降溫層100之側邊，或進一步延伸至銀電極層10，而與銀電極層10直接接觸。
《熱敏元件的製備方法》
本發明熱敏元件的製備方法，包含：a.齊備熱敏瓷體；b.於熱敏瓷體的表面上設置銀電極層；c.在銀電極層的表面上設置降溫層；以及d.將導線以無鉛焊錫焊接至降溫層；其中，降溫層為噴銅層，且厚度為20微米至100微米；銀電極層厚度為4微米至12微米。
所述熱敏瓷體包含50重量百分比至80重量百分比之錳及其合金與氧化物的一種或一種以上的組合物，10重量百分比至22重量百分比之鎳及其合金與氧化物的一種或一種以上的組合物，以及0.1重量百分比至28重量百分比之銅及其合金與氧化物的一種或一種以上的組合物；以及所述銀電極層包含80重量百分比至99.5重量百分比的銀和0.5重量百分比至20重量百分比的鎳鉻合金、鎳釩合金、鉻、鈀和鉑中的一種或一種以上的組合物。
本發明噴銅所用之噴銅設備如圖3所示，將通電及分別設於左右的第一銅絲3和第二銅絲4推入噴槍5內，並使第一銅絲3和第二銅絲4進行短接熔融，再由噴槍5以氣壓噴射至雙面已有銀電極層的熱敏瓷體(未顯示)；其中，該雙面已有銀電極層的熱敏瓷體係放置在固定板6上，固定板6上具有整齊排列的透孔60以容置及固定該雙面已有銀電極層的熱敏瓷體，透孔60的直徑與預設的噴銅層面積之直徑相同。此外，透孔60具有雙邊開口，故兩噴銅層係分次噴塗完成，且噴銅層的厚度可藉由調整固定板6的移動速度、噴槍5與固定板6的距離和/或銅絲輸送速度來控制。
測試例1：降溫層之有無
圖4A和圖4B所用熱敏元件之規格皆為20φ-10Ω，銀電極層皆採絲網印刷再經燒結而得，以及皆採用無鉛銲錫來焊接導線，且無鉛銲錫所用錫膏包含金屬混合物，並以該金屬混合物之總重為基準，錫的含量為96.5重量百分比，銀的含量為3重量百分比，以及銅的含量為0.5重量百分比，並於電流設為8A之條件下進行測試；其中，圖4A所示熱敏元件為比較例1，其未進一步設置降溫層，圖4B所示熱敏元件為實施例1，其設有噴銅層作為降溫層，且噴銅層厚度為20微米。圖4A顯示比較例1熱敏瓷體本體所測得之溫度為210℃，而圖3B顯示實施例1熱敏瓷體本體所測得之溫度為190℃，可知另設置噴銅層作為降溫層確實可降低熱敏瓷體本體之溫度。此外，圖4B之色差較小，顯示實施例1熱敏瓷體本體之溫度分布較為均勻，而可避免產生局部高溫。
測試例2：調升電流之溫度變化
比較例2同比較例1，而實施例2與實施例1之差別僅在於實施例2之噴銅層厚度為30微米。將比較例2和實施例2在逐步調升電流之條件下進行測試，以量測熱敏瓷體本體之溫度，結果如圖5所示。
位於圖5上方之折線為比較例2之數據；位於圖5下方之折線為實施2之數據。從圖5可發現，在相同規格及測試條件下，實施例2之熱敏瓷體本體之溫度皆明顯低於比較例2；此外，當比較例2和實施例2皆達185℃時，比較例2能加載之電流為5.5A，相較之下，實施例2能加載之電流可達8A，可知以噴銅層作為降溫層確實可提升熱敏元件之Imax能力。
測試例3：不同噴銅層厚度之溫度差異
將規格同實施例1，但具有不同噴銅層厚度之熱敏元件，厚度範圍0微米至100微米，並於電流設為8A之條件下進行測試，以量測熱敏瓷體本體之溫度，結果如圖6所示。
從圖6可發現，在相同測試條件下，當噴銅層厚度越厚，則熱敏瓷體本體之溫度越低；可知，提升噴銅層厚度有助於散熱，並降低熱敏瓷體本體之溫度。
測試例4：不同噴銅層厚度之Imax差異
將規格同實施例1，但具有不同噴銅層厚度之熱敏元件，厚度範圍0微米至100微米，並於熱敏瓷體本體之溫度達185℃時，量測熱敏元件之Imax能力值，結果如圖7所示。
從圖7可發現，在各組熱敏瓷體本體溫度達相同溫度時，當噴銅層厚度越厚，則熱敏元件之Imax能力值越高；可知，提升噴銅層厚度有助於提升熱敏元件之Imax能力值，並於噴銅層厚度達30微米至40微米時，其同時具有最佳的Imax提升效果及成本控制效益。
測試例5：長期信賴性測試
比較例3和實施例3皆為13φ-10Ω之熱敏元件，且銀電極層皆採絲網印銀再經燒結而得；其中，比較例3未進一步設置降溫層，實施例3則設有噴銅層作為降溫層，且噴銅層厚度約70微米。兩組於電流設為6A，並經500小時之測試結果如表1所示，並皆為5重複；其中，表1中所列的R值皆為熱敏元件之室溫(25℃)電阻值；T值皆為熱敏瓷體本體溫度；R0為初始電阻值；T0為初始最高溫度；T-168H為熱敏元件通電後第168小時所測得的最高溫度；R-168H為熱敏元件通電168小時後斷電，並降溫至室溫後所測得之室溫電阻值，其餘以此類推；判定熱敏元件是否合格之依據為：(1)外觀無毀損；以及(2)|△R/R0|≦20%，亦即，如測試後熱敏元件的外觀無損傷，以及經預設時間之通電使用後斷電及降溫後，如所測得的室溫電阻值不因長時間使用，而使熱敏元件的室溫電阻值變化率超過20%，即判定為合格。
表1：熱敏元件之長期信賴性數據
  序號 R0 T0 T-168H T-500H R-168H △R/R-168H R-500H △R/R-500H
比 較 例 3 1 9.71 193 217 燒毀 11.60 19.5% 燒毀
2 9.64 199 229 燒毀 12.12 25.7% 燒毀
3 9.58 197 208 256 10.41 8.7% 13.1 36.7%
4 9.41 197 213 燒毀 11.20 19.0% 燒毀
5 9.55 194 203 288 11.18 17.1% 12.46 30.5%
Min 9.41 193 203 256 10.41 8.7% 12.46 30.5%
Max 9.71 199 229 288 12.12 25.7% 13.1 36.7%
Avg 9.58 196 214 272 11.30 18.0% 12.78 33.6%
實 施 例 3 1 9.56 185 187 185 8.85 -7.4% 8.50 -11.1%
2 9.53 182 184 183 8.74 -8.3% 8.34 -12.5%
3 9.68 183 183 182 8.56 -11.6% 8.52 -12.0%
4 9.72 185 184 185 8.72 -10.3% 8.66 -10.9%
5 9.67 184 186 185 8.89 -8.1% 9.00 -6.9%
Min 9.53 182 183 182 8.56 -11.6% 8.34 -12.5%
Max 9.72 185 186 185 8.89 -8.1% 9 -6.9%
Avg 9.65 184 184 184 8.73 -9.6% 8.63 -10.6%
從表1可知，比較例3於測試第500小時即開始出現熱敏元件燒毀之情況(詳圖8A)，實施例3則皆無熱敏元件燒毀之情況(詳圖8B)；此外，實施例3經168小時和500小時使用後的室溫電阻值變化幅度皆小於比較例3，顯示實施例3經過長時間使用，仍能維持較為穩定的室溫電阻值，並降低功耗。可知，採用本發明之降溫層可降低熱敏元件的溫度，並避免熱敏瓷體本體溫度過高而破壞熱敏元件的結構，進而影響其室溫電阻值。換句話說，以噴銅層作為降溫層不僅可提升熱敏元件之Imax能力，更具有較佳的長期信賴性，可提升熱敏元件之穩定性。
測試例6：
比較例4為未設降溫層，且導線以高鉛焊錫焊接至銀電極層；實施例4則設有噴銅層作為降溫層，厚度約70微米，且導線以無鉛焊錫焊接至銀電極層。兩組之規格皆包含22φ和27φ，並分別搭配3種電阻；其中，22φ的熱敏元件在電流設為20A之條件下進行測試，而27φ的熱敏元件在電流設為30A之條件下進行測試，並量測熱敏瓷體本體之溫度，結果如表2所示；其中，各型號皆為5重複。
表2：熱敏瓷體本體之溫度量測結果
型號 樣品 編號 Imax本體溫度/℃ 型號 樣品 編號 Imax本體溫度/℃
比較例4 實施例4 比較例4 實施例4
Imax-20A Imax-20A Imax-30A Imax-30A
22φ-1Ω 1# 210 182 27φ-1Ω 1# 220 185
2# 208 181 2# 221 181
3# 212 180 3# 224 182
4# 211 184 4# 225 184
5# 206 182 5# 226 183
型號 樣品 編號 Imax本體溫度/℃ 型號 樣品 編號 Imax本體溫度/℃
比較例4 實施例4 比較例4 實施例4
Imax-10.5A Imax-10.5A Imax-16A Imax-16A
22φ-6.8Ω 1# 214 180 27φ-4Ω 1# 225 182
2# 216 179 2# 220 184
3# 215 182 3# 225 183
4# 213 183 4# 224 182
5# 210 182 5# 223 185
型號 樣品 編號 Imax本體溫度/℃ 型號 樣品 編號 Imax本體溫度/℃
比較例4 實施例4 比較例4 實施例4
Imax-8A Imax-8A Imax-6A Imax-6A
22φ-10Ω 1# 209 180 27φ-20Ω 1# 220 180
2# 210 182 2# 224 182
3# 211 183 3# 224 184
4# 213 184 4# 221 183
5# 210 182 5# 223 185
從表2所示結果可知，在相同規格及測試條件下，實施例4之熱敏瓷體本體之溫度皆明顯低於比較例4，並明顯低於無鉛焊錫的熔點(217℃)，故本發明之熱敏元件可取代高鉛焊錫所得之熱敏元件。
測試例7：
各組之規格皆為22φ-10Ω，並在電流設為8A之條件下進行測試，及量測熱敏瓷體本體之溫度，結果如表3和圖9所示。
表3：各熱敏元件之結構差異及熱敏瓷體本體之溫度量測結果
組別 降溫層 焊接 熱敏瓷體本體之最高溫度(℃)
比較例5 噴銅層(厚度70微米) 高鉛 181
實施例5 噴銅層(厚度70微米) 無鉛 182
實施例6 銅片(厚度500微米) 無鉛 178
首先，比較例5和實施例5之差異僅在於焊接方法不同，因兩者之溫度相近，顯示本發明的無鉛銲錫焊接確實可取代高鉛銲錫焊接。
其次，實施例5和實施例6之差異僅在於降溫層不同，並以設置銅片之降溫效果最佳。
最後，從圖9可知，比較例5、實施例5和實施例6因設有降溫層，故色差較小，顯示熱敏瓷體本體之溫度分布較為均勻，而可避免產生局部高溫。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
1:熱敏瓷體 2:導線 20:區段 201A:端點 201B:端點 10:銀電極層 100:降溫層 110:滿版錫層 1000:外輪廓 3:第一銅絲 4:第二銅絲 5:噴槍 6:固定板 60:透孔
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的圖式作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的圖式僅僅是本申請中記載的一些實施例，對於所屬技術領域之通常知識者來講，還可以根據這些圖式獲得其他的圖式。
圖1和圖2是本發明熱敏元件的結構示意圖。
圖3是噴銅設備的示意圖。
圖4A和圖4B是熱敏元件之紅外線溫度感測照片。
圖5是比較例與實施例之熱敏瓷體本體溫度隨電流變化的趨勢圖。
圖6是實施例熱敏瓷體本體溫度隨噴銅層厚度變化的趨勢圖。
圖7是實施例熱敏元件Imax能力值隨噴銅層厚度變化的趨勢圖。
圖8A和圖8B是比較例與實施例經500小時長期信賴性測試後之照片。
圖9是各組熱敏元件的焊接外觀照片及紅外線溫度感測照片。
無
1:熱敏瓷體
2:導線
20:區段
201A:端點
201B:端點
10:銀電極層
100:降溫層
1000:外輪廓

Claims (12)

  1. 一種熱敏元件，具有熱敏瓷體和導線，所述熱敏瓷體的表面設有銀電極層，所述銀電極層的表面還設有降溫層，以及所述導線焊接至所述降溫層；其中，所述降溫層為銅層，且所述銅層為噴銅層或銅片，以及所述噴銅層的厚度為20微米至100微米；或所述銅片的厚度為至少500微米。
  2. 如請求項2所述之熱敏元件，其中所述銅層由純銅所組成。
  3. 如請求項1所述之熱敏元件，其中所述導線經無鉛焊錫焊接至所述降溫層。
  4. 如請求項3所述之熱敏元件，其中所述無鉛焊錫焊接形成一滿版錫層，所述滿版錫層設於所述降溫層與所述導線之間，並分別於所述降溫層及所述導線直接接觸。
  5. 如請求項1所述之熱敏元件，其中所述銅片經無鉛焊錫焊接至所述銀電極層。
  6. 如請求項3至5中任一項所述之熱敏元件，其中所述無鉛焊錫焊接所用的錫膏包含金屬混合物，其中所述金屬混合物包含錫、銀和銅，並以所述金屬混合物之總重為基準，錫的含量為96.15重量百分比至96.85重量百分比，銀的含量為2.7重量百分比至3.3重量百分比，以及銅的含量為0.45重量百分比至0.55重量百分比；或所述無鉛焊錫焊接的熔點低於280℃。
  7. 如請求項1所述之熱敏元件，其中所述噴銅層的厚度為30微米至40微米。
  8. 如請求項1所述之熱敏元件，其中所述的銀電極層的厚度為4微米至12微米。
  9. 如請求項1所述之熱敏元件，其中所述銀電極層包含金屬組成物，並以所述金屬組成物之總重為基準，所述金屬組成物包含80重量百分比至99.5重量百分比的銀和0.5重量百分比至20重量百分比的鎳、釩、鉻、鈀、鉑和其合金的一種或一種以上的組合物。
  10. 如請求項1所述之熱敏元件，其中所述導線係一區段焊接在所述降溫層上，且該區段之兩端點分別設於所述降溫層的外輪廓上。
  11. 一種如請求項1所述的熱敏元件的製備方法，包含：a.齊備所述熱敏瓷體；b.於所述熱敏瓷體的表面設置所述銀電極層；c.在所述銀電極層的表面設置所述降溫層；以及d.將所述導線以無鉛焊錫焊接至所述降溫層。
  12. 如請求項11所述之熱敏元件的製備方法，其中所述降溫層為噴銅層，且所述銀電極層係分別設於所述熱敏瓷體之兩極表面，再各別進行噴塗而得所述噴銅層。
TW109145029A 2020-09-08 2020-12-18 熱敏元件及其製備方法 TWI742966B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010933354.7A CN111952028A (zh) 2020-09-08 2020-09-08 高通流热敏元件及其制备方法
CN202010933354.7 2020-09-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI742966B true TWI742966B (zh) 2021-10-11
TW202211263A TW202211263A (zh) 2022-03-16

Family

ID=73356883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109145029A TWI742966B (zh) 2020-09-08 2020-12-18 熱敏元件及其製備方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111952028A (zh)
TW (1) TWI742966B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0729702A (ja) * 1993-07-08 1995-01-31 Nippondenso Co Ltd 正特性サーミスタ
KR100681394B1 (ko) * 2003-08-20 2007-02-15 조인셋 주식회사 서미스터 베어 칩과 그 제조방법
CN101206938A (zh) * 2006-12-19 2008-06-25 兴勤电子工业股份有限公司 高浪涌电流耐受性的被动元件及其提升耐受性的方法
CN203376986U (zh) * 2013-04-17 2014-01-01 隆科电子(惠阳)有限公司 一种电子陶瓷元件的卑金属复合电极
CN104671746B (zh) * 2015-02-11 2018-03-27 深圳顺络电子股份有限公司 一种热敏电阻陶瓷片、热敏电阻及其制备方法
CN205376228U (zh) * 2015-11-30 2016-07-06 兴勤（常州）电子有限公司 电子元器件多层复合金属电极
CN212392086U (zh) * 2020-09-08 2021-01-22 江西兴勤电子有限公司 一种高通流热敏元件

Also Published As

Publication number Publication date
TW202211263A (zh) 2022-03-16
CN111952028A (zh) 2020-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100358054C (zh) 导电糊和陶瓷电子元器件
JP2010287869A (ja) パワーモジュール用基板、冷却器付パワーモジュール用基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板の製造方法
EP3109868B1 (en) Preparation method for electronic components with an alloy electrode layer
US4053864A (en) Thermistor with leads and method of making
US20040206746A1 (en) Ceramic heater
JP2010287678A (ja) チップ抵抗器の表電極および裏電極
JP4514653B2 (ja) セラミックヒーター及びこれを用いた加熱用こて
US20080308549A1 (en) Method of Manufacturing Resistance Film Heating Apparatus and Resistance Film Heating Apparatus Formed by the Same
EP0797220A2 (en) A resistor composition and resistors using the same
KR20110063635A (ko) 세라믹 히터
TWI742966B (zh) 熱敏元件及其製備方法
JP2017199543A (ja) 導電性組成物、導体の製造方法及び電子部品の配線の形成方法
JPH04300249A (ja) 窒化アルミニウムヒータ用抵抗体及び抵抗ペースト組成物
CN212392086U (zh) 一种高通流热敏元件
CN111250893A (zh) 一种无铅焊料、其制备方法、其应用及金属端子
TWI784000B (zh) 導體形成用組成物及其製造方法、導體及其製造方法、晶片電阻器
JPWO2011111700A1 (ja) チップヒューズ
WO2017041549A1 (zh) 一种电极材料和低成本的电极制造方法
JP5281375B2 (ja) 抵抗体ペースト、抵抗体膜及び抵抗器
JP7322534B2 (ja) 厚膜導体形成用粉末組成物および厚膜導体形成用ペースト
JP4557595B2 (ja) セラミックヒータおよびその製造方法
JPH05283206A (ja) チップ型サーミスタの製造方法
JP6558253B2 (ja) 厚膜抵抗体組成物および抵抗体ペースト
JP7187832B2 (ja) 厚膜導体形成用粉末組成物および厚膜導体形成用ペースト
CN219370713U (zh) 一种玻璃基表贴式点火电阻器