一种新型热敏电阻排芯片及其制备方法与流程

本发明属于电子元器件技术领域，特别是涉及一种新型热敏电阻排芯片及其制备方法。

背景技术：

ntc热敏电阻是一个重要的感温元件，广泛应用于家用电器温度检测、新能源汽车电池控制和温度检测，办公室自动化设备的温度检测和温度补偿，工业、医疗、环保、气象、食品加工设备的温度控制和检测，以及仪表线圈、热电偶的温度补偿等。

cob(chiponboard)，也称为芯片直接贴装技术，是指通过粘胶剂或焊料将裸芯片直接粘贴在pcb板上，然后进行引线键合实现芯片与pcb板间电互连，再用有机胶封装芯片的技术。与常规工艺相比，cob技术的集成度更高，减少了应用模块的体积，并且能保证产品性能可靠和稳定。cob技术中的邦定(bonding)工艺是在封装前将芯片内部电路与pcb板实现连接。

随着电子消费类产品的快速发展，邦定工艺应用的普及以及人员对设备小型化的追求，ntc热敏电阻芯片在电路板上的邦定应用越来越多。然而，如图1所示，现有的ntc热敏电阻芯片一般为单电阻结构，其热敏瓷片1’的两面仅分别设置一个电极层2’，当组装复杂的电路模块，需要贴装多个ntc热敏电阻芯片时，必须重复多次地将单个的ntc热敏电阻芯片逐一贴装到pcb板上进行邦定，这种贴装方式耗费大量时间，同时如图2所示，多个芯片邦定打线后占据的空间大、安装密度低，难以缩小应用模块的体积，不利于集成度的提高。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的在于，提供一种新型热敏电阻排芯片，其具有提高安装效率和安装密度、安装方式灵活、结构简单、有利于节省电路空间和提高集成度的优点。

本发明采取的技术方案如下：

一种新型热敏电阻排芯片，包括热敏瓷片和设置在热敏瓷片表面的金属电极，其特征在于：所述金属电极包括至少两个顶电极和一个底电极，所述顶电极并排且间隔设置在所述热敏瓷片的上表面上，所述底电极完全覆盖于所述热敏瓷片的下表面。

相比于现有的单电阻型ntc热敏电阻芯片，本发明通过设置至少两个顶电极和一个底电极，使所述新型热敏电阻排芯片具备集多个单电阻为一体的电阻排结构，采用该新型热敏电阻排芯片可大大节省贴装的时间，提高安装效率和安装密度，并提高了线路的可靠性和一致性，且所述新型热敏电阻排芯片的安装位置不受限制，安装方式灵活，其电性能也与单电阻型ntc热敏电阻芯片基本一致。

进一步地，所述热敏瓷片为长方形。

进一步地，所述金属电极共包括四个矩形的顶电极，每个顶电极分别与所述底电极作为一对单电阻的两个引脚，则一个新型热敏电阻排芯片等效于四个单电阻型ntc热敏电阻芯片，大大提高了邦定的安装效率和安装密度，有利于缩小电路模块的体积，提高集成度。

进一步地，所述热敏瓷片的材料为ntc热敏陶瓷材料。

进一步地，所述金属电极的材料为贵金属。

本发明的另一目的在于，提供上述新型热敏电阻排芯片的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将ntc热敏陶瓷粉料压制成型后高温烧结成陶瓷锭，再将陶瓷锭切割为陶瓷热敏基片，然后在陶瓷热敏基片上印刷金属电极层，再将陶瓷热敏基片烧结，烧结后对其进行划切，得到单个的新型热敏电阻排芯片。

本发明所述的制备方法步骤简单、易于实现，在现有的单电阻型ntc热敏电阻芯片的制备步骤的基础上，通过改变金属电极层的印刷样式，使制成的芯片具备集多个单电阻为一体的电阻排结构，不需要对原有生产设备进行更换或改造，且减少了划切的次数，因此该制备方法的生产成本和工艺改造成本低。

进一步地，所述制备方法具体包括以下步骤：

(1)按常规ntc热敏陶瓷材料配方混合原料后，依次进行球磨、烘干、过筛、预烧、研磨、烘干、过筛，制成ntc热敏陶瓷粉料备用；

(2)将制好的ntc热敏陶瓷粉料装入模具中，再将模具置于等静压机中压制，释压后从模具中取出成型的陶瓷锭，然后将陶瓷锭高温烧结，再对其进行切片，得到陶瓷热敏基片；

(3)将金属浆料印刷在陶瓷热敏基片的上、下表面，干燥后进行烧结，得到印刷在陶瓷热敏基片表面的金属电极层；

(4)按照所需新型热敏电阻排芯片的阻值，对陶瓷热敏基片进行划切，得到单个的新型热敏电阻排芯片。

进一步地，步骤(2)中，等静压机压制的压强为300-400mpa，压制的时间为20-60分钟。

进一步地，步骤(2)中，所述高温烧结为：先以10小时将陶瓷锭加热至1200℃，然后保温3-18小时，待陶瓷锭自然冷却后，完成烧结。

进一步地，步骤(3)中，采用丝网印刷工艺将金属浆料印刷在陶瓷热敏基片的上、下表面。丝网印刷工艺可通过设计丝网图案得到所需的金属电极层样式，其工艺简单、易于实现。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为现有的单电阻ntc热敏电阻芯片的结构图；

图2为四个单电阻ntc热敏电阻芯片邦定打线后的示意图；

图3为本发明的新型热敏电阻排芯片的结构图；

图4为一个新型热敏电阻排芯片邦定打线后的示意图；

图5为本发明的新型热敏电阻排芯片的制备流程示意图；

图6为丝网印刷金属电极的示意图；

图7为第一丝网印刷板的示意图；

图8为第二丝网印刷板的示意图；

图9为划切的示意图。

具体实施方式

请参阅图3，其为本发明的新型热敏电阻排芯片的结构图。所述新型热敏电阻排芯片包括热敏瓷片1和设置在热敏瓷片1表面的金属电极2。

具体地，所述热敏瓷片1为长方形，厚度为200-2000μm，其材料为ntc热敏陶瓷材料。

所述金属电极2包括至少两个顶电极21，优选地，共包括四个顶电极21，以及一个底电极22。

所述四个顶电极21并排且间隔设置在所述热敏瓷片1的上表面上，每个顶电极21为矩形层状结构，其一对边分别与所述热敏瓷片1的两条长边齐平。

所述底电极22为层状结构，其完全覆盖于所述热敏瓷片1的下表面。

所述金属电极2的材料为贵金属，优选为银。

所述金属电极2具有多种变形，除设置四个顶电极21以外，还可设置两个、三个、五个或以上数量的顶电极21，满足不同电路和使用环境的要求。所述顶电极21的具体结构不受限制，除为矩形外，还可为圆形、椭圆形、三角形、五边形或其他不规则形状。

比较图2和图4可知，一个新型热敏电阻排芯片可作为四个单电阻型ntc热敏电阻芯片使用，安装方式灵活，且邦定打线后的整体安装结构更加紧凑，提高了安装密度，有利于缩小电路模块的体积，提高电路集成度。

请参阅图5，其为本发明的新型热敏电阻排芯片的制备流程示意图。

所述新型热敏电阻排芯片的制备方法包括以下步骤：将ntc热敏陶瓷粉料压制成型后高温烧结成陶瓷锭3，再将陶瓷锭3切割为陶瓷热敏基片4，然后在陶瓷热敏基片4上印刷金属电极层5，再将陶瓷热敏基片4烧结，烧结后对其进行划切，得到单个的新型热敏电阻排芯片。

具体地，制备阻值为30kω的新型热敏电阻排芯片的步骤如下：

(1)按常规ntc热敏陶瓷材料配方混合原料后，依次进行球磨、烘干、过筛、预烧、研磨、烘干、过筛，制成电阻率为100ω·cm的ntc热敏陶瓷粉料备用。

(2)将制备好的ntc热敏陶瓷粉料装入橡胶模具中，再将橡胶模具置于等静压机中以300-400mpa的压强压制30分钟，释压后从橡胶模具中取出成型的陶瓷锭3，然后将陶瓷锭3高温烧结，烧结过程为：先以10小时将陶瓷锭3加热至1200℃，然后保温3-18小时，待陶瓷锭3自然冷却后，完成烧结。再采用内圆切割机对烧结后的陶瓷锭3进行切片，得到长30mm、宽30mm、厚600μm的陶瓷热敏基片4。

(3)采用丝网印刷工艺将银浆料分别印刷在陶瓷热敏基片4的上、下表面，待银浆料干燥后将其送入高温隧道炉中进行烧结，烧结温度约为650℃，烧结时间为2小时，得到印刷在陶瓷热敏基片4表面的金属电极层5。

结合图6所示，具体的丝网印刷步骤为：

①将陶瓷热敏基片4放置在印刷平台a上，使其上表面朝上、下表面朝下，再把第一丝网印刷板b1放置在陶瓷热敏基片4的上方，如图7所示，该第一丝网印刷板b1中央设有四条平行的带状的丝网图案c1，然后用刮刀d挤压银浆料e通过丝网图案c1印刷在陶瓷热敏基片4的上表面上，使银浆料e平整一致地覆盖于陶瓷热敏基片4的上表面，待银浆料e干燥后，得到印刷在陶瓷热敏基片4的上表面的四条平行的带状的顶电极层51。

②将陶瓷热敏基片4放置在印刷平台a上，使其上表面朝下、下表面朝上，再把第二丝网印刷板b2放置在陶瓷热敏基片4的上方，如图8所示，该第二丝网印刷板b2中央设有方形的丝网图案c2，然后用刮刀d挤压银浆料e通过丝网图案c2印刷在陶瓷热敏基片4的下表面上，使银浆料e平整一致地、完全覆盖于陶瓷热敏基片4的下表面，待银浆料e干燥后，得到印刷在陶瓷热敏基片4的下表面的底电极层52。

步骤①和步骤②的先后顺序不限。

(4)将印刷好金属电极的陶瓷热敏基片4放入高精度恒温油槽中进行选片，然后按照所需新型热敏电阻排芯片的阻值为30kω，计算出单个的新型热敏电阻排芯片的尺寸大小，再用自动划片机对陶瓷热敏基片4进行划切，得到单个的新型热敏电阻排芯片。

请参阅图9，其为划切的示意图，图中的虚线表示切割线，具体的划切方式为：沿垂直于顶电极层51的方向进行划切，则顶电极层51被划切成顶电极21，底电极层52被划切成底电极22，陶瓷热敏基片4被划切成热敏瓷片1，得到的新型热敏电阻排芯片具有四个顶电极21和一个底电极22。

分别测试3个本发明制得的新型热敏电阻排芯片(每个热敏电阻排芯片具有四个顶电极和一个底电极，每个顶电极分别与底电极作为一对单电阻的两个引脚，则相当于具有4个单电阻)以及12个现有的单电阻ntc热敏电阻芯片在25℃下的阻值r25、在50℃下的阻值r50、热敏指数b25/50。上述每个芯片的设计阻值相同，采用的ntc热敏陶瓷粉料也相同。测试结果如下表所示：

由上表可知，每个新型热敏电阻排芯片所具有的每个单电阻与每个现有的单电阻ntc热敏电阻芯片在25℃下的阻值r25、在50℃下的阻值r50、热敏指数b25/50基本一致，说明其电性能基本一致。本发明的一个新型热敏电阻排芯片可以代替四个单电阻ntc热敏电阻芯片来使用。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。