用於製備ntc熱敏電阻晶片的組合物及其製成的ntc熱敏電阻的製作方法
2023-07-15 19:32:06 1
專利名稱:用於製備ntc熱敏電阻晶片的組合物及其製成的ntc熱敏電阻的製作方法
技術領域:
本發明涉及熱敏電阻領域,特別涉及一種用於NTC熱敏電阻晶片的組合物以及使用該組合物製作的晶片的NTC熱敏電阻。
背景技術:
熱敏電阻是敏感元件的ー類,按照溫度係數不同分為PTC(Positive TemperatureCoefficient,正溫度係數)熱敏電阻和 NTC (Neg ative Temperature Coeff iCient,負溫度係數)熱敏電阻。熱敏電阻的典型特點是對溫度敏感,不同的溫度下表現出不同的電阻值。PTC熱敏電阻在溫度越高時電阻值越大,NTC熱敏電阻在溫度越高時電阻值越低,它們同屬於半導體器件。NTC熱敏電阻具有靈敏度高、響應速度快、體積小、易於實現遠距離控制和測量等優點,被廣泛應用在冰箱、空調、電熱水器、整體浴室、電子萬年曆、微波爐、糧倉測溫、洗碗機、電飯煲、電子盥洗設備、冰櫃、豆漿機、手機電池、充電器、電磁爐、麵包機、消毒櫃、飲水機、溫控儀表、醫療儀器、汽車測溫、電烤箱、火災報警等領域。在實現本發明的過程中,發明人發現現有技術至少存在以下問題目前市場上常用的NTC熱敏電阻的熱時間常數在7s左右,在使用過程中經常出現感溫慢的現象;當該類熱敏電阻被應用於高溫設備(如大型飲水機、大型熱水器)時,需要長時間在高溫環境下エ作,一般在高溫環境下1000小時,市場上該類電阻的阻值偏差即達到5%左右,無法滿足高溫設備長時間使用的要求;由於晶片厚度及緻密度不夠,在反覆通過電流時,晶片容易被擊穿失效。
發明內容
為了解決現有技術的問題,本發明實施例提供了一種用於NTC熱敏電阻晶片的組合物及使用該晶片的電阻。所述技術方案如下一方面,本發明提供了ー種用於製備NTC熱敏電阻晶片的組合物,其中包含的組分及其含量為Mn3O4 665-670 重量份,(10)給所述帶電極的NTC熱敏電阻晶片焊接引線,形成NTC熱敏電阻。4、根據權利要求3所述的製作NTC熱敏電阻的方法,其特徵在於,所述步驟(10)之後,還包括對所述NTC熱敏電阻進行玻璃封裝,得到玻璃封裝的NTC熱敏電阻。5、根據權利要求3所述的製作NTC熱敏電阻的方法,其特徵在於,步驟(4)中所述的粘合劑為苯ニ甲酸正丁酯和聚こ烯醇乳白膠,其操作具體包括在烘乾後的所述原料中加入苯ニ甲酸正丁酯和聚こ烯醇乳白膠攪拌均勻,形成晶片漿料,其中所述苯ニ甲酸正丁酯的重量為烘乾後的所述原料重量的4%,所述聚こ烯醇乳白膠的重量為烘乾後的所述原料重量的I. 5%。6、根據權利要求3所述的製作NTC熱敏電阻的方法,其特徵在幹,所述步驟(5)、
(6),具體包括通過多次衝壓-晾乾及隨後的衝壓-焙烤エ序將所述晶片漿料壓成0. 8-0. 85mm厚的薄片;通過打磨機將所述薄片打磨成0. 8mm厚的表面光滑的胚片。7、用權利要求3-6中任意一項所述的製作方法製作的NTC熱敏電阻。8、根據權利要求7所述的NTC熱敏電阻,其特徵在幹,所述NTC熱敏電阻的B25/5Q值為 3930K±2%。Fe2O3 110-115 重量份,SiO216-20 重量份,NiO200-205 重量份,以上各組分均為納米粉體,純度均為化學純,並由上述組合物通過下述步驟製成晶片漿料(I)按照上述組分及含量稱取原料;(2)將所述原料混合均勻後倒入球磨機,加入水,粉磨30-50小時;(3)將粉磨後的所述原料進行脫水烘乾;(4)在烘乾後的所述原料中加入粘合劑攪拌均勻,形成晶片漿料。優選,包含的組分及其含量為Mn3O4 668 重量份;Fe2O3 112 重量份;SiO218 重量份;NiO202 重量份。另ー方面,本發明提供了ー種用上述組合物製作NTC熱敏電阻的方法,所述方法包括(I)按照上述組合物的組分及含量稱取原料;(2)將所述原料混合均勻後倒入球磨機,加入水,粉磨30-50小時;(3)將粉磨後的所述原料進行脫水烘乾;(4)在烘乾後的所述原料中加入粘合劑攪拌均勻,形成晶片漿料;(5)將所述晶片漿料壓製成薄片;(6)對所述薄片進行打磨,形成表面光滑的胚片;(7)將所述胚片在1290-1310°C下高溫燒結48小吋,形成陶瓷片;(8)給所述陶瓷片兩面塗覆銀漿,製成電極;(9)按照阻值要求裁切附著了銀漿的所述陶瓷片,得到帶電極的NTC熱敏電阻芯 片;(10)給所述帶電極的NTC熱敏電阻晶片焊接引線,形成NTC熱敏電阻。進ー步地,所述步驟(10)之後,還包括對所述NTC熱敏電阻進行玻璃封裝,得到玻璃封裝的NTC熱敏電阻。步驟(4)中所述的粘合劑為苯ニ甲酸正丁酯和聚こ烯醇乳白膠,其操作具體包括在烘乾後的所述原料中加入苯ニ甲酸正丁酯和聚こ烯醇乳白膠攪拌均勻,形成晶片漿料,其中所述苯ニ甲酸正丁酯的重量為烘乾後的所述原料重量的4%,所述聚こ烯醇乳白膠的重量為烘乾後的所述原料重量的I. 5%。所述步驟(5)、(6),具體包括通過多次衝壓-晾乾及隨後的多次衝壓-焙烤エ序將所述晶片漿料壓成0. 8-0. 85mm厚的薄片;通過打磨機將所述薄片打磨成0. 8mm厚的表面光滑的胚片。本發明還提供了ー種用上述製作方法製作的NTC熱敏電阻。所述NTC熱敏電阻的B25/5Q值為3930K±2%。本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過調整用於製備NTC熱敏電阻晶片的組合物中各組分的配比,使其製成的NTC熱敏電阻晶片比相同B值的晶片厚,從而可以在電阻製作エ藝中増加晶片胚片的表面磨光エ序,確保晶片胚片表面的光滑性及一致性,防止電阻長期工作產生性能變化導致的阻值漂移甚至失效的問題,延長了電阻的使用壽命,提高了其測量精度;本發明實施例提供的NTC熱敏電阻的熱時間常數可達3. 8 s,能夠快速測溫,並且在150°C高溫下實驗1000小吋,電阻偏差小於I %,能更好的滿足高溫設備的使用要求;同吋,由於晶片變厚,電流無法輕易擊穿電阻,提高了電阻的耐電流衝擊性能。
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案,下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例,對於本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發明實施例提供的陶瓷片;圖2是本發明實施例提供的附著了銀漿的陶瓷片。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚,下面將結合附圖對本發明實施方式作進ー步地詳細描述。—、本發明實施例中所用材料及儀器Mn3O4納米粉體、Fe2O3納米粉體、SiO2納米粉體、NiO納米粉體、銀眾(包括銀眾和銀漿稀釋劑成套產品,產品型號為SR402H)均購買自K0JUND0 CHEMICAL LAB0RAT0RYC0.,LTD(日本高純度化學研究所),各納米粉體的純度均達到化學純;苯ニ甲酸正丁酯(B油)購買自韓國OCI公司,型號為(C16H22O4) = 278. 35 ;聚こ烯醇乳白膠型號為C-501,購買自韓國OKONG公司;矽膠型號為KR-251,購買自日本信越公司。球磨機購買自韓國DAE WHA TECH公司,熱敏電阻玻璃外殼購買自深圳華科源科技有限公司。
ニ、本發明實施例中所採用的NTC熱敏電阻的製作方法步驟(I):按以下重量份配比稱取原料=Mn3O4 665-670份,Fe2O3 110-115份,SiO216-20 份,NiO 200-205 份。步驟(2):將稱好的所述原料混合均勻,倒入球磨機內,在球磨機內加入2500ml水,粉磨30-50小時。步驟(3):取出粉磨後的原料,放入烘箱內,在125°C下焙烤10-12小時至原料脫水烘乾。步驟(4):取出烘乾的原料,在烘乾後的所述原料中稱取500g,加入粘合劑攪拌均勻,形成晶片漿料。在該步驟中使用的粘合劑是20g苯ニ甲酸正丁酯和7. 5g聚こ烯醇乳白膠。按照該方法配比的粘合劑粘合力強、不易揮發、對原料的化學性能無影響,並且其材質粘稠度適中,有利幹與原料均勻混合。步驟(5):將所述晶片漿料壓製成0. 8mm的胚片。 本發明實施例中先通過多次衝壓-晾乾或衝壓-焙烤等エ藝將所述晶片漿料壓成
0.8-0. 85mm厚的薄片,然後通過打磨機將所述薄片打磨成0. 8mm厚的胚片。例如,具體操作步驟為a、用壓片機將晶片眾料壓成0. 9mm厚的薄片;b、用大夾子將0. 9mm厚的薄片固定,在環境溫度下懸掛20min使薄片晾乾;C、將0. 9mm厚的薄片壓成0. 85mm厚的薄片;d、將0. 85mm厚的薄片切成寬約44mm的長條,將切成的長條排在不鏽鋼網上,在環境溫度下正反面各晾10分鐘;e、將0. 85mm厚的長條薄片壓成0. 83mm厚的長條;f、將0. 83mm厚的長條薄片切成邊長為44mm的正方形薄片,將切成的正方形薄片排在不鏽鋼網上,放入烘箱內焙烤IOmin ;g、將0. 83mm厚的正方形薄片壓成0. 82mm厚的薄片;f、將0. 82mm厚的薄片擺放在玻璃板上,在PID (比例-積分-微分)控制器控制下先在60°C下焙烤12個小時,冷卻到常溫後進行二次烘焙,二次烘焙吋,PID控制器控溫在60°C下焙烤I個小時,在70°C下焙烤I個小時,在80°C下焙烤I個小時,在90°C下焙烤I個小時,在100°C下焙烤I個小時,在110°C下焙烤I個小時,在125°C下焙烤6個小時。步驟(6):焙烤結束後取出0. 82mm厚的薄片,用打磨機兩面打磨成0. 8mm厚的胚片。步驟(7):將所述胚片在1290-1310°C下高溫燒結48小時,形成圖I所示陶瓷片。步驟(8):給所述陶瓷片兩面塗覆銀漿,製成電極(參見圖2)。在本發明的下述實施例中,該步驟具體操作如下稀釋銀漿銀漿與銀漿稀釋劑的重量比為100 : 5 ;印刷電極待陶瓷片完全冷卻後,給陶瓷片印刷稀釋後的銀漿,印刷分兩次進行,毎次印刷結束後都將刷有銀漿的陶瓷片排列在不鏽鋼網上,在125°C下焙烤10-15分鐘直至烤乾;焙燒將印刷烤乾後的陶瓷片裝入耐火盒,放入燒結爐中在850°C下燒結8小時,製成電極。步驟(9):按照阻值要求裁切附著了銀漿的所述陶瓷片,得到帶電極的NTC熱敏電阻晶片。
在本發明的下述實施例中,將帶有電極的陶瓷片切成0. 43*0. 40mm的小塊,形成阻值為R25C= 100KQ ±2%,B25/5Q = 3930K±2%的帶電極的NTC熱敏電阻晶片。步驟(10):給所述帶電極的NTC熱敏電阻晶片焊接引線,形成NTC熱敏電阻。具體操作中均採用焊錫焊接引線。為了更好的保護NTC熱敏電 阻晶片,提高晶片的使用壽命,本發明實施例提供的製作方法還包括下述步驟步驟(11):對所述NTC熱敏電阻進行玻璃封裝,得到玻璃封裝的NTC熱敏電阻。該步驟具體為將NTC熱敏電阻套入熱敏電阻玻璃外殼,用エ裝夾具夾緊熱敏電阻玻璃外殼及NTC熱敏電阻,在高溫660°C下烘烤,使熱敏電阻玻璃外殼收縮包裹電阻,實現封裝。三、本發明實施例提供的NTC熱敏電阻晶片的性能測試方法,包括電流衝擊測試、高溫測試、穩定性測試、熱時間常數測試等,測試中每實施例選取了三個樣本,具體測試方法如下(I)電流衝擊測試在120°C下對本發明實施例提供的NTC熱敏電阻晶片(基準阻值為3. 8 IlKQ )進行直流電通電試驗,對NTC熱敏電阻晶片加載的直流電壓從5V逐漸升高,在通電過程中檢測電阻的阻值輸出,分別選取阻值或B值變化超過原始值3 %的電流點和晶片擊穿的電流點,測試數據參見表I ;(2)高溫測試在5V直流電壓下,電阻在高溫1500C ±2°C的環境中,烘烤1000小吋,測試阻值及B值的變化,測試數據參見表2 ;(3)穩定性測試在5V直流電壓下,用冷熱衝擊機對本發明實施例提供的NTC熱敏電阻晶片進行衝擊實驗,-40°C下20分鐘,150°C下20分鐘,中間轉換時間2分鐘,進行1000次循環,測試數據參見表3 ;(4)熱時間常數測定將本發明實施例提供的NTC熱敏電阻放入50°C恆溫水槽中,待阻值穩定後測定其阻值,記錄初始阻值數據;然後將所述NTC熱敏電阻迅速轉移到25°C恆溫水槽中,觀察阻值變化,記錄阻值變化為初始阻值的63. 2%時所用的時間,該時間即NTC熱敏電阻的熱時間常數。實施例I ー種NTC熱敏電阻的製作所述NTC熱敏電阻按照上述ニ所述製作方法製得,其中步驟(I)中稱取的原料為=Mn3O4 665g, Fe2O3 110g, SiO2 16g, NiO 200g。實施例2 —種NTC熱敏電阻的製作所述NTC熱敏電阻按照上述ニ所述製作方法製得,其中步驟(I)中稱取的原料為=Mn3O4 670g, Fe2O3 115g, SiO2 20g, NiO 205g。實施例3 —種NTC熱敏電阻的製作所述NTC熱敏電阻按照上述ニ所述製作方法製得,其中步驟(I)中稱取的原料% =Mn3O4 668g, Fe2O3 112g, SiO2 18g,Ni0202g。實施例4 ー種NTC熱敏電阻的製作所述NTC熱敏電阻按照上述ニ所述製作方法製得,其中步驟(I)中稱取的原料為=Mn3O4 1490gg, Fe2O3 250g, SiO2 40g, NiO 450g。實施例1-4提供的NTC熱敏電阻性能測試的數據參數如下
表I本發明實施例1-4提供的NTC熱敏電阻晶片的電流衝擊測試數據
權利要求
1.ー種用於製備NTC熱敏電阻晶片的組合物,其中包含的組分及其含量為 Mn3O4 665-670 重量份, Fe2O3 110-115 重量份, SiO2 16-20 重量份, NiO 200-205 重量份, 以上各組分均為納米粉體,純度均為化學純, 並由下述步驟製成晶片漿料 (1)按照上述組分及含量稱取原料; (2)將所述原料混合均勻後倒入球磨機,加入水,粉磨30-50小時; (3)將粉磨後的所述原料進行脫水烘乾; (4)在烘乾後的所述原料中加入粘合劑攪拌均勻,形成晶片漿料。
2.根據權利要求I所述的用於製備NTC熱敏電阻晶片的組合物,其特徵在於,其中包含的組分及其含量為 Mn3O4 668重量份; Fe2O3 112重量份; SiO2 18重量份; NiO 202重量份。
3.一種用權利要求I所述的組合物製作NTC熱敏電阻的方法,其特徵在於,所述方法包括 (1)按照權利要求I所述的組合物的組分及含量稱取原料; (2)將所述原料混合均勻後倒入球磨機,加入水,粉磨30-50小時; (3)將粉磨後的所述原料進行脫水烘乾; (4)在烘乾後的所述原料中加入粘合劑攪拌均勻,形成晶片漿料; (5)將所述晶片漿料壓製成薄片; (6)對所述薄片進行打磨,形成表面光滑的胚片; (7)將所述胚片在1290-1310°C下高溫燒結48小時,形成陶瓷片; (8)給所述陶瓷片兩面塗覆銀漿,製成電極; (9)按照阻值要求裁切附著了銀漿的所述陶瓷片,得到帶電極的NTC熱敏電阻晶片; (10)給所述帶電極的NTC熱敏電阻晶片焊接引線,形成NTC熱敏電阻。
4.根據權利要求3所述的製作NTC熱敏電阻的方法,其特徵在於,所述步驟(10)之後,還包括 對所述NTC熱敏電阻進行玻璃封裝,得到玻璃封裝的NTC熱敏電阻。
5.根據權利要求3所述的製作NTC熱敏電阻的方法,其特徵在幹,步驟⑷中所述的粘合劑為苯ニ甲酸正丁酯和聚こ烯醇乳白膠,其操作具體包括 在烘乾後的所述原料中加入苯ニ甲酸正丁酯和聚こ烯醇乳白膠攪拌均勻,形成晶片漿料,其中所述苯ニ甲酸正丁酯的重量為烘乾後的所述原料重量的4%,所述聚こ烯醇乳白膠的重量為烘乾後的所述原料重量的I. 5%。
6.根據權利要求3所述的製作NTC熱敏電阻的方法,其特徵在於,所述步驟(5)、(6),具體包括通過多次衝壓-晾乾及隨後的衝壓-焙烤エ序將所述晶片漿料壓成0. 8-0. 85mm厚的薄片; 通過打磨機將所述薄片打磨成0. 8mm厚的表面光滑的胚片。
7.用權利要求3-6中任意一項所述的製作方法製作的NTC熱敏電阻。
8.根據權利要求7所述的NTC熱敏電阻,其特徵在於,所述NTC熱敏電阻的B25/5(l值為3930K±2%。
全文摘要
本發明公開了一種用於製備NTC熱敏電阻晶片的組合物及其製成的NTC熱敏電阻,屬於熱敏電阻領域。所述組合物的組分及其含量為Mn3O4 665-670重量份、Fe2O3 110-115重量份、SiO2 16-20重量份、NiO 200-205重量份、以上各組分均為納米粉體,純度均為化學純,並由下述步驟製成晶片漿料按照上述組分及含量稱取原料,將所述原料混合均勻後倒入球磨機,加入水,粉磨30-50小時,將粉磨後的所述原料進行脫水烘乾,在烘乾後的所述原料中加入粘合劑攪拌均勻,形成晶片漿料。本發明還公開了由所述晶片漿料製作NTC熱敏電阻的方法。本發明通過調整用於製備NTC熱敏電阻晶片的組合物中各組分的配比,延長了電阻的使用壽命,提高了其測量精度,能夠快速測溫,能更好的滿足高溫設備的使用要求。
文檔編號H01C7/04GK102643084SQ20121012649
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者苑廣軍, 苑廣禮 申請人:恆新基電子(青島)有限公司