一种ntc热敏电阻芯片材料、芯片、电阻、传感器及制备方法_2

文档序号:9409632阅读:来源:国知局
骤101、将本发明第一方面提供的NTC热敏电阻芯片材料混合、球磨后进行焙烧 脱水,得到干燥的球磨原料。
[0044] 步骤102、将步骤101得到的干燥的球磨原料与粘合剂混合均匀,得到芯片浆料。
[0045] 步骤103、将步骤102得到的芯片浆料压制成薄片,并对薄片进行焙烧,然后对焙 烧后的薄片进行两面打磨,得到坯片。
[0046] 步骤104、在1280-1300°C的温度下对步骤103得到的坯片进行烧结,得到NTC热 敏电阻芯片。
[0047] 本发明实施例通过如上方法能够制备得到NTC热敏电阻芯片,该方法简单易控 制,便于规模化应用。
[0048] 具体地,步骤101中,将NTC热敏电阻芯片材料混合均匀后倒入球磨机内,加入重 量为该材料重量1. 08倍的水,进行球磨,球磨时间为30-50小时,优选为40小时。然后再 对球磨后的材料进行焙烧脱水,焙烧温度为125°C,焙烧时间为10-14小时,优选为12小时, 从而制得干燥的球磨原料。
[0049] 其中,利用球磨机进行球磨为本领域常用技术,其分为干磨和湿磨。对于湿磨来 说,需要加入一定量的水,一般加入水的重量与待球磨的物料的重量相当,若水量过多,会 造成粉碎能力下降,而水量过少,球磨机中研磨体的运动会受到阻碍。而本发明实施例中的 NTC热敏电阻芯片的材料均为纳米颗粒,其由于粒径小、比表面积大,因而吸水量大,经过试 验证明,加入重量为该材料重量1. 08倍的水可以达到较好的球磨效果。而球磨时间的长短 直接影响着产物的粒度、纯度。在球磨初始阶段,粒度随着时间的延长下降快,球磨一定时 间后,粒度逐渐达到平稳的衡态,但是球磨时间过长会造成的污染,从而影响产物的纯度。 因此,本发明实施例优选球磨时间为40小时。
[0050] 具体地,步骤102中,粘合剂为苯二甲酸正丁酯和白乳胶的混合物,且苯二甲酸 正丁酯的重量为干燥的球磨原料的重量的4%,白乳胶的重量为干燥的球磨原料的重量的 1. 5%。其中,白乳胶的主要成分是聚醋酸乙烯酯,以水作为分散剂,并添加了聚乙烯醇和甲 醛聚合而成的高分子化合物作为改性剂,提高白乳胶的耐水性和抗冻融性。按照该配比的 粘合剂具有粘合力强、不易挥发、对原料的化学性能无影响、粘稠度适中且利于均匀混合等 优点。
[0051] 具体地,步骤103中,通过第一次冲压、第一次晾干、第二次冲压、第二次晾干、第 三次冲压、焙烧、第四次冲压的工序将芯片浆料压制成厚度为0. 52mm的薄片。具体操作步 骤如下:
[0052]1)、用压片机将芯片浆料压制成厚度为0. 6mm的薄片。
[0053] 2)、用大夹子将厚度为0. 6mm的薄片固定,在环境温度下悬挂20min使该薄片瞭 干。
[0054] 3)、将厚度为0? 6mm的薄片压制成厚度为0? 55mm的薄片。
[0055] 4)、将厚度为0.55mm的薄片切成宽约44mm的长条,将该长条排在不锈钢网上,在 环境温度下正反面各瞭l〇min。
[0056] 5)、将厚度为0.55mm的长条压制成厚度为0.53mm的薄片。
[0057] 6)、将厚度为0.53mm的薄片切成边长为44mm的正方形薄片,将该正方形薄片排在 不锈钢网上,放入烘箱于60°C焙烧lOmin。
[0058] 7)、将厚度为0?53mm的正方形薄片压制成厚度为0?52mm的薄片,并排在玻璃板 上。
[0059] 对厚度为0? 52mm的薄片进行焙烧,在PID控制器(ProportionIntegration Differentiation,比例-积分-微分控制器)的控制下于60°C焙烧12小时,冷却到常温后 进行二次焙烧,利用PID控制器控温,分别于60°C下焙烧1小时、70°C下焙烧1小时、80°C 下焙烧1小时、90 °C下焙烧1小时、100 °C下焙烧1小时、110°C下焙烧1小时、126 °C下焙 烧6小时。用打磨机对焙烧后的薄片进行两面打磨,得到表面光滑的坯片,该坯片厚度为 0? 49-0. 51mm,优选为 0? 5mm。
[0060] 其中,PID控制器根据PID控制原理对控制系统进行偏差调节,使生产装置的温 度、压力、流量、液压等工艺变量维持在一定的数值上,以满足生产工艺的要求。本发明实施 例利用PID控制器控温,可以有效地将焙烧温度控制在设定的温度范围内,从而达到理想 的焙烧效果。
[0061] 此外,步骤103对焙烧后的薄片进行两面打磨,使坯片表面光滑,可为后续涂覆银 浆做准备,使银浆能够均匀地覆盖在坯片表面。
[0062] 具体地,步骤104中,将坯片排列在耐火盒中,并放置于PID控制器进行烧结,得到 NTC热敏电阻芯片。其中,烧结温度为1280-1300°C,优选为1290°C。
[0063] 本发明实施例通过上述烧结过程将坯片转变为致密的NTC热敏电阻芯片,使其各 方面性能更加稳定。
[0064] 进一步地,第六方面,在采用第五方面提供的方法制备得到NTC热敏电阻芯片的 基础上,本发明实施例还提供的一种制备NTC热敏电阻的方法,包括:在NTC热敏电阻芯片 的两面涂覆稀释的银浆,经烘干、烧结、切片、焊接引线,得到NTC热敏电阻。其中,涂覆有银 浆的NTC热敏电阻芯片1的结构如附图1所示。NTC热敏电阻的结构如附图2所示,其包括 涂覆有银浆的NTC热敏电阻芯片1和引线2。
[0065] 可以理解的是,本发明实施例第六方面提供的制备NTC热敏电阻的方法为本领域 的常规技术,本发明实施例在此不对其作具体限定。然而,为了得到性能优良的NTC热敏电 阻,优选将涂覆有银浆的NTC热敏电阻芯片排列在不锈钢网上,在125 °C下焙烧10-15min直 至干燥后装入耐火盒,放入烧结炉中,利用PID控制器于650°C进行烧结。按阻值要求将该 芯片切成1. 32mmX1. 44mm的小块,并焊接引线,形成阻值R25 = 10KQ± 1 %、B值B25/85 =3435K±1%的NTC热敏电阻。其中R25代表25°C下,热敏电阻的零功率电阻值,B25/85 代表1\为25°C、T2为85°C时,热敏电阻的零功率电阻值对时间的变化大小。
[0066] 其中,上述稀释的银浆由银浆与银浆稀释剂构成,其中银浆与银浆稀释剂的重量 比优选为100:5。而银浆是由高纯度(纯度为99. 9%)的金属银的微粒、粘合剂、溶剂、助 剂所组成的一种机械混合物的粘稠状的浆料。本发明实施例中所采用的银浆为烧结型导电 银浆,其成分构成如下:银粉、双酚A型环氧树脂、酸酐类固化剂、乙酸丁酯。涂覆有银浆的 NTC热敏电阻芯片表面的银浆厚度约为6ym。通过烧结使银浆固化。
[0067] 焊接引线为本领域常用的技术手段,通常为采用热超声键合工艺,将焊丝焊接于 芯片上的焊垫及导线架或基板的焊垫上,使焊丝在芯片电极和外引线键合区之间形成良好 的欧姆接触,完成芯片的内外电路的连接工作。
[0068] 此外,可以根据不同的阻值要求,将芯片切成不同规格的小块,焊接引线,从而形 成不同阻值的NTC热敏电阻。
[0069] 更进一步地,本发明实施例提供的方法还包括:采用环氧树脂胶粉对NTC热敏电 阻进行环氧树脂封装,得到环氧树脂封装的NTC热敏电阻。其中,环氧树脂封装的NTC热敏 电阻的结构如附图3所示,其包括涂覆有银浆的NTC热敏电阻芯片1、引线2和环氧树脂包 覆层3。
[0070] 具体地,上述环氧树脂封装可以通过如下步骤实现:利用粉末浸渍机给NTC热敏 电阻芯片及引线的焊接点包裹浸渍上环氧树脂胶粉,在150°C下烘烤固化2小时,使其形成 固化的环氧树脂包覆层,从而制成环氧树脂封装的NTC热敏电阻。其具体操作步骤如下:
[0071] 粉末浸渍机上分别有3个粉槽,每个粉槽后面都设有加热固化区域,传送带带动 NTC热敏电阻运转,使其在粉槽里沾上环氧树脂粉末,并经过高温固化区域固化,实现环氧 树脂浸渍,再依次经过第二粉盒及固化区域、第三个粉盒及固化区域浸渍,浸渍完毕后,粉 末浸渍机将NTC热敏电阻自动卷到盘上,在烤箱内在150°C下烘烤固化2小时,使其形成固 化的环氧树脂包覆层,从而制成环氧树脂封装的NTC热敏电阻。
[0072] 环氧树脂封装的NTC热敏电阻由于其芯片受到保护,从而保证该NTC热敏电阻的 使用寿命更长。
[0073] 以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
[0074] 在以下具体实施例中,所涉及的操作未注明条件者,均按照常规条件或者制造商 建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。 以下实施例中所涉及的部分原料信息如下:
[0075] 银浆,ST-M-004-1型,购自上海水田材料科技有限公司;
[0076] 银浆稀释剂,3205型,购自深圳市龙岗区平湖万锋化工;
[0077] 环氧树脂胶粉,zk-1600型,购自中科国昌(北京)科技有限公司。
[0078] 此外,通过以下性能测试方法对NTC热敏电阻芯片的性能进行测试:
[0079]1)、电流冲击测试:在120°C下对本发明实施例提供的NTC热敏电阻芯片(基准阻 值为0. 388KQ)进行直流电通电试验,对NTC热敏电阻芯片加载的直流电压从5V逐渐升 高,在通电过程中检测电阻的阻值输出,分别选取阻值或B值变化超过原始值3%的电流点 和芯片击穿的电流点。
[0080] 2)、高低温测试:在5V直流电压下,电阻在高温100°
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