一種大容量功率型熱敏電阻及其製備方法

2023-06-24 00:02:31

專利名稱：：一種大容量功率型熱敏電阻及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及負溫度係數熱敏電阻及其製備技術，尤其涉及一種大容量功率型熱敏電阻及其製備方法。(二)
背景技術：
：功率型負溫度係數熱敏電阻是電路、電氣設備、電力系統的保護元件，用以吸收電路中的浪湧電流，保護電路元器件免遭浪湧電流衝擊而損壞。提高功率型熱敏電阻的額定電流容量，減小元件的體積和降低元件的製造成本是目前功率型熱敏電阻設計和製造的重要課題。功率型熱敏電阻的電流承載能力決定於熱敏電阻的體溫。熱敏電阻的溫升取決於熱敏電阻的熱能量大小和散熱情況。通常的方法是以增大熱敏電阻的體積來減小溫升，進而提高電流容量。所以熱敏晶片越大，通過的電流越大，如額定電流為10A的晶片直徑30mm。晶片體積增大，用料增加，元件的製造成本亦增加。降低熱敏電阻體的溫升的有效途徑是提高材料配方中的Ni或Co的比例，提高材料的B值，減小殘留電阻，但增大Ni和Co的比例會大大提高了材料成本。迄今為止，還沒有更有效方法來提高圓片式功率型熱敏電阻的額定電流和降低元件的成本。(三)
發明內容本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種額定電流容量高、體積小、製造成本低的大容量功率型熱敏電阻及其製備方法。本發明是通過如下技術方案實現的本發明的大容量功率型熱敏電阻，其特殊之處在於熱敏材料的主配方為Mn-Zn-Cu對應的氧化物，其中加入CaO，厶1203和Nb205作為摻雜物，並用陶瓷工藝做成熱敏電阻。本發明的大容量功率型熱敏電阻，主配方內原子摩爾比為Mn:Zn:Cu=2.5-3.5:0.5-1.5:2.0-2.5，對應的氧化物為Mn304、ZnO、CuO。4本發明的大容量功率型熱敏電阻，摻雜物中每種佔主配方氧化物的重量百分比為Ca02-3%，A12030.2-0.5%，Nb2050.1-0.3%，摻雜物粉體粒度小於300目，加入主配方的氧化物中一起球磨。本發明的大容量功率型熱敏電阻，結構為圓環形結構，外圓直徑D與內圓直徑d之比為d/D>0.3。本發明的大容量功率型熱敏電阻的製備方法，由以下步驟依次組成稱料、球磨、造粒、成型、燒結、電極印刷、引線焊接和包封，其特殊之處在於燒結步驟的燒結成瓷溫度為1080-110(TC，具體燒結條件是室溫-500。C升溫速率0.6°C/min500°C恆溫度60min500°C-800°C升溫速率1.2°C/min800°C保溫度60min80(TC-成瓷溫度升溫速率1.2-1.5°C/min成瓷溫度保溫120-210min成瓷溫度-800。C降溫速率1.5°C/min800°C-200°C隨爐降溫後取出。本發明的大容量功率型熱敏電阻的製備方法，成型步驟中，將造粒料用環型模具壓成圓環型的坯片，成型的密度為3.2-3.6g/cm3,圓片厚度為4mm，圓環的外直D和內直徑d之比，即d/DX).3。本發明的大容量功率型熱敏電阻的製備方法，球磨步驟中，將主配方氧化物和摻雜物混合，按照重量比料水磨球二l.0:1.1:1.5，磨球為鋯球，球磨8小時，然後在9(TC溫度烘乾至每千克料含水量為0.4克。本發明的大容量功率型熱敏電阻的製備方法，造粒步驟中，在球磨烘乾後的主配方氧化物與摻雜物的混合粉料中加入佔粉料總重量20-25%的重量濃度為10%的聚乙烯醇溶液作為粘合劑進行造粒，粒度為60-200目。本發明的大容量功率型熱敏電阻的製備方法，晶片雙面印刷銀電極，用鍍錫銅線或銅片焊在晶片兩面，並包封環氧樹脂。本發明的有益效果是，該元件具較大的電流承受能力，與常規用5型號產品相比，提高電流容量20%，節約原材料10%以上，降低元件溫升20-30°C，元件製造成本減小三分之一，而且元件體積小、工藝簡單，適合大規模生產。具體實施例方式實施例1:採用下表的材料配方tableseeoriginaldocumentpage6按下述工藝製備材料及晶片(1)以料水磨球二l.0:1.1:1.5放入球磨機中研磨8小時，取出後在9(TC烘箱烘乾.(2)在粉料中加入濃度為10%的聚乙烯醇溶液25%(以粉料重量為準)，攪合併烘乾，用手工造粒，其粒度為80-180目，含水率為2.0°/。。(3)用環型模具將造粒料壓成外徑為34mm，內徑為10.23mm，厚度為4mm的環坯，壓制密度為3.2g/cm3。(4)將坯片豎排在瓷缽中，放入箱式爐中燒結，燒結曲線是室溫-500。C升溫速率0.6°C/min500°C恆溫度60min500°C-800°C升溫速率1.2°C/min800°C保溫度60min800°C-1080°C升溫速率1.5°C/min1080°C保溫180min1080°C-800°C降溫速率1.5°C/min800°C關電源，隨爐降至200'C取出(5)用250目絲網印雙面銀電極，烘烤溫度210°C/15min，還原溫度820°C/25min.(6)將晶片夾入電極內，在錫鍋(23(TC)浸焊，時間為3-4sec。元件測試結果與同規格的常規元件比較如下表(100支元件統計結果)tableseeoriginaldocumentpage7實施例2、採下表的材料配方材料與元件製作工藝與實施例1相同，晶片尺寸取為①30，厚度為4mm。tableseeoriginaldocumentpage7元件測試結果與常規的圓片形元件進行比較如下表(ioo支元件統計結果)。tableseeoriginaldocumentpage7實施例3、採用下表材料配方，做①25規格元件tableseeoriginaldocumentpage8按實施例1的工藝製作①25的環形元件，成型模具，0外=28.40匪，①內=8.52mm。元件測試結果與同規格的常規圓片元件比較(以100支元件統計)如下表tableseeoriginaldocumentpage8上述各實施例表明採用本發明的材料配方和元件設計以及製作工藝製造的大功率NTC熱敏電阻元件額定電流大、溫升小、製造成本低，且製作工藝簡單適合大批量生產。權利要求1、一種大容量功率型熱敏電阻，其特徵在於熱敏材料的主配方為Mn-Zn-Cu對應的氧化物，其中加入CaO，Al2O3和Nb2O5作為摻雜物，並用陶瓷工藝做成熱敏電阻。2、根據權利要求1所述的大容量功率型熱敏電阻，其特徵在於主配方內原子摩爾比為Mn:Zn:Cu=2.5-3.5:0.5-1.5:2.0-2.5，對應的氧化物為Mn304、Zn0、Cu0。3、根據權利要求1或2所述的大容量功率型熱敏電阻，其特徵在於摻雜物中每種佔主配方氧化物的重量百分比為Ca02-3%，A12030.2-0.5%，Nb2050.1-0.3%，摻雜物粉體粒度小於300目，加入主配方的氧化物中一起球磨。4、根據權利要求1或2所述的大容量功率型熱敏電阻，其特徵在於結構為圓環形結構，外圓直徑D與內圓直徑d之比為d/D》0.3。5、一種權利要求1所述的大容量功率型熱敏電阻的製備方法，由以下步驟依次組成稱料、球磨、造粒、成型、燒結、電極印刷、引線焊接和包封，其特徵在於燒結步驟的燒結成瓷溫度為1080-IIO(TC，具體燒結條件是室溫-500。C500°C500°C-800°C800°C80(TC-成瓷溫度成瓷溫度成瓷溫度-800'C800°C-200°C升溫速率0.6°C/min恆溫度60min升溫速率1.2°C/min保溫度60min升溫速率1.2-1.5°C/min保溫120-210min降溫速率1.5°C/min隨爐降溫後取出。6、根據權利要求5所述的大容量功率型熱敏電阻的製備方法，其特徵在於成型步驟中，將造粒料用環型模具壓成圓環型的坯片，成型的密度為3.2-3.6g/cm3,圓片厚度為4mm，圓環的外直D和內直徑d之比，即d/D》0.3。7.根據權利要求5或6所述的大容量功率型熱敏電阻的製備方法，其特徵在於造粒步驟中，在球磨烘乾後的主配方氧化物與摻雜物的混合粉料中加入佔粉料總重量20-25%的重量濃度為10%的聚乙烯醇溶液作為粘合劑進行造粒，粒度為60-200目。8.根據權利要求5或6所述的大容量功率型熱敏電阻的製備方法，其特徵在於球磨步驟中，將主配方氧化物和摻雜物混合，按照重量比料水磨球=1.0:1.1:1.5，磨球為鋯球，球磨8小時，然後在90'C溫度烘乾至每千克料含水量為0.4克。9.根據權利要求5或6所述的大容量功率型熱敏電阻的製備方法，其特徵在於晶片雙面印刷銀電極，用鍍錫銅線或銅片焊在晶片兩面，並包封環氧樹脂。全文摘要一種大容量功率型熱敏電阻，採用Mn-Zn-Cu低成本原料配方，並加入CaO、Al2O3和Nb2O5作為摻雜劑，Mn-Zn-Cu的原子比為(2.5-3.5)∶(1.5-0.5)∶(2.0-2.5)，摻雜劑的量，CaO為(2.0-3.0)％，Al2O3為(0.2-0.5)％，Nb2O5為(0.1-0.3)％。元件為——環形結構，外直徑D與內直徑d之比，d/D≥0.3。材料製備和元件製作採用陶瓷工藝。這種環形功率型熱敏電阻較常規的圓片式元件的電流容量提高20％。元件溫升降低20-30℃，節省原材料10％以上，元件製造成本降低20％以上，且工藝簡單，適合規模生產。文檔編號C04B35/45GK101492290SQ20091001360公開日2009年7月29日申請日期2009年1月4日優先權日2009年1月4日發明者倩劉,趙治海,陶明德申請人:山東中廈電子科技有限公司