CN104167269A - 一种快速响应热敏芯片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于热敏芯片产品技术领域，具体公开一种快速响应热敏芯片，其包括陶瓷基片，所述陶瓷基片的两表面印刷烧渗有表面电极，所述陶瓷基片的一端部通过热敏材料层进行封端。该快速响应热敏芯片的制作方法，其具体步骤是：(1)选用陶瓷基片；(2)印刷－烧渗表面电极；(3)划切；(4)单头封端；(5)烘干－烧结；(6)测试。该NTC热敏芯片测温过程中热传导所需时间短，热时间常数小，灵敏性高，能有效地满足对温度探测的高灵敏要求，且可靠性高，电阻值的一致性好，芯片产品合格率高，制作方法简单，易于实现。
Description
技术领域
本发明属于热敏芯片产品技术领域，特别涉及一种快速响应热敏芯片及其制作方法。
背景技术
NTC热敏芯片由于具有冷态电阻大而随着温度的上升电阻而逐步减小的特性，广泛应用于各种温度探测、温度补偿、温度控制电路，其在电路中起到将温度的变量转化成所需的电子信号的核心作用。
随着电子技术的发展，各种电子产品进一步实现多功能化和智能化，NTC热敏芯片在各种需要对温度进行探测，控制，补偿等场合的应用日益增加。由于探温的灵敏性要求，对热敏芯片的响应速度提出了越来越高的要求，这便要求热敏芯片的热时间常数尽量小。
现有NTC热敏芯片采用的制作方法，如图1、图2所示，其具体步骤是：
热敏材料制备－压锭成型－烧结－切片－清洗烘干－印刷烧渗表面电极－划切芯片－测试。
上述步骤制得的现有NTC热敏芯片以下不足之处：
(1)灵敏度低：如图2所示，NTC热敏芯片的半导体瓷体1’较厚完全达到外界温度时需要较长的时间，热时间常数一般为5.15秒，这种反应速度不能满足对温度探测的高灵敏的要求；
(2)可靠性低：由于NTC热敏芯片的半导体瓷体1’的脆性较强，当芯片的表面电极2’组装成电阻焊接引线后，会受到外力的作用，震动和受压时瓷体易产生裂纹以及断裂；
(3)精度低：由于NTC瓷体压锭成型的锭子有一定的厚度，其中间和边上受材料分散性、致密度及烧结气氛的均匀性、等因素的影响，其阻值R±1％的合格率一般只有50％左右，因此使得精度低，不能较好的响应温度。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，具体公开一种快速响应高可靠热敏芯片及其制作方法，该NTC热敏芯片测温过程中热传导所需时间短，热时间常数小，灵敏性高，能有效地满足对温度探测的高灵敏要求，且可靠性高，电阻值的一致性好合格率高，制作方法简单，易于实现。
为了克服上述技术目的，本发明是按以下技术方案实现的：
本发明所述的一种快速响应热敏芯片，包括陶瓷基片，所述陶瓷基片的两表面印刷烧渗有表面电极，所述陶瓷基片的一端部通过热敏材料层进行封端。
作为上述技术的进一步改进，所述陶瓷基片为氧化铝基片。
所述热敏材料是由氧化锰、氧化钴、氧化铁、氧化镍等多种氧化物中至少两种或两种以上氧化物按一定比例所配制而成的NTC半导体材料。
本发明还公开了上述快速响应热敏芯片的制作方法，其具体步骤是：
(1)选用陶瓷基片；
(2)印刷－烧渗表面电极：在陶瓷基片的表面印刷-烧渗表面电极；
(3)划切：将上述印刷-烧渗有表面电极的陶瓷基片进行一定尺寸规格的划切成小陶瓷基片；
(4)单头封端：在上述小片的陶瓷基片的一端部通过热敏材料进行封端；
(5)烘干－烧结；
(6)测试：对批量生产的产品进行逐个测试，将不符合要求的产品分选淘汰。
作为上述技术的进一步改进，所述步骤(1)中陶瓷基片为氧化铝基片，所述氧化铝基片的厚度范围为0.1～0.2mm。
作为上述技术的更进一步改进，所述步骤(2)的印刷－烧渗表面电极中，采用银浆或者金浆在陶瓷基片的上下两面通过丝网印刷获得均匀一致的电极，在网带炉中通过设定温度850℃进行快速烧结，使银浆或者金浆中的玻璃粉渗透到氧化铝基片中。
作为上述技术的更进一步改进，所述步骤(4)的单头封端的步骤中，采用流延封端的工艺封端：首先，将划切好的小氧化铝片用筛板整齐的排板，将芯片的一端整齐的粘在玻璃板上；
其次，将热敏材料做成浆料使用流延的方法将浆料流平；
最后，使用封端机封端，使小氧化铝片的一端均匀的粘上2～3mm热敏材料，其中热敏芯片的电阻值可根据热敏材料配方和封端厚度来调整大小。
作为上述技术的更进一步改进，所述步骤(5)的烘干-烧结步骤中，用100℃～200℃的温度进行烘干，再采取烧结温度曲线：RT-20h-(600℃～700℃)/保温3-10h－自然降温，即是使用20小时从室温升温达到600℃～700℃温度后进行保温3至10小时的烧结，然后自然降温。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明所述的热敏芯片，其测温过程中热传导所需时间短，效应速度快，热时间常数小，灵敏性高，能有效地满足对温度探测的高灵敏要求，且可靠性高，电阻值的一致性好，产品合格率高；
(2)本发明所述的热敏闲篇，其自身机械强度大大提高。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的说明：
图1是现有技术中热敏芯片制作流程示意图；
图2是现有技术热敏芯片结构示意图；
图3是本发明所述的热敏芯片结构示意图；
图4a～4f是本发明所述的分热敏芯片制作流程结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，本发明所述的一种快速响应热敏芯片10，包括陶瓷基片1，所述陶瓷基片1的两表面印刷烧渗有表面电极2，所述陶瓷基片1的一端部通过热敏材料层3进行封端，所述陶瓷基片为氧化铝基片，所述热敏材料是由氧化锰、氧化钴、氧化铁、氧化镍等多种氧化物中至少两种或两种以上氧化物按一定比例所配制而成的NTC半导体材料。
本发明还公开了上述快速响应热敏芯片的制作方法，其具体步骤是：
(1)选用陶瓷基片1：如图4a所示，选用厚度为0.1～0.2mm的氧化铝材质的陶瓷基片1，其特点硬度高，耐磨性强，可在1600度高温下长期使用，绝缘性和腐蚀性强。
(2)印刷－烧渗表面电极：如图4b所示，在陶瓷基片1的表面印刷-烧渗表面电极2，具体是采用银浆或者金浆在陶瓷基片1的上下两面通过丝网印刷获得均匀一致的表面电极2，在网带炉中通过设定温度850℃快速烧结，使银浆或者金浆中的玻璃粉渗透到陶瓷基片1中，这样可以是表面电极2与陶瓷基片牢牢的结合在一起；
(3)划切：如图4c所示，将上述印刷-烧渗有表面电极2的陶瓷基片1进行一定尺寸规格的划切成小陶瓷基片；
(4)单头封端：如图4d所示，在上述小片的陶瓷基片1的一端部通过热敏材料3进行封端，具体是采用流延封端的工艺进行封端：
首先，将划切好的小陶瓷基片1用筛板20整齐的排板，将其一端整齐的粘在玻璃板30上；
其次，将热敏材料做成浆料使用流延的方法将浆料流平；
最后，使用封端机封端，使小陶瓷基片1的一端均匀的粘上2～3mm热敏材料3，从而值得本发明所述的热敏芯片10，其中热敏芯片10的电阻值可根据热敏材料配方和封端厚度来调整大小。
(5)烘干－烧结：如图4e所示，先将上述封端上热敏材料的热敏芯片10摆放整齐，用用100℃～200℃的温度进行烘干，再采取烧结曲线：RT-20h-600℃～700℃/保温3-10h―自然降温，即是使用20小时从室温升温达到600℃温度后进行保温3至10小时的烧结，然后自然降温。
(6)测试：如图4f所示，对批量生产的产品进行逐个测试，将不符合要求的产品分选淘汰。
通过本发明制作的快速响应热敏芯片的热时间常数和压力测试，与现有NTC热敏芯片对比：(以5KΩ为例)
从上表可见，现有热敏芯片与本发明的快速反应热敏芯片对比如下：
1.本发明的快速响应热敏芯片响应速度比现有的热敏芯片提高了一倍；
2.本发明的快速响应热敏芯片的自身机械强度有了较大提高，压力能达到了20牛顿。
3.本发明的热敏芯片的1％命中率也有较大的提高。
本发明并不局限于上述实施方式，凡是对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意味着包含这些改动和变型。
Claims (8)
1.一种快速响应热敏芯片，其特征在于：包括陶瓷基片，所述陶瓷基片的两表面印刷烧渗有表面电极，所述陶瓷基片的一端部通过热敏材料层进行封端。
2.根据权利要求1所述的快速响应热敏芯片，其特征在于：所述陶瓷基片为氧化铝基片。
3.根据权利要求1所述的快速响应热敏芯片，其特征在于：所述热敏材料是由氧化锰、氧化钴、氧化铁、氧化镍等多种氧化物中至少两种或两种以上氧化物按一定比例所配制而成的NTC半导体材料。
4.根据权利要求1至3任一项所述的快速响应热敏芯片的制作方法，其具体步骤是：
(1)选用陶瓷基片；
(2)印刷－烧渗表面电极：在陶瓷基片的表面印刷-烧渗表面电极；
(3)划切：将上述印刷－烧渗有表面电极的陶瓷基片进行一定尺寸规格的划切成小陶瓷基片；
(4)单头封端：在上述小片的陶瓷基片的一端部通过热敏材料进行封端；
(5)烘干－烧结；
(6)测试：对批量生产的产品进行逐个测试，将不符合要求的产品分选淘汰。
5.根据权利要求4所述的快速响应热敏芯片的制作方法，其特征在于：
所述步骤(1)中陶瓷基片为氧化铝基片，所述氧化铝基片的厚度范围为0.1～0.2mm。
6.根据权利要求4所述的快速响应热敏芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤(2)的印刷－烧渗表面电极中，采用银浆或者金浆在陶瓷基片的上下两面通过丝网印刷获得均匀一致的电极，在网带炉中通过设定温度850℃进行快速烧结，使银浆或者金浆中的玻璃粉渗透到氧化铝基片中。
7.根据权利要求4所述的快速响应热敏芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤(4)的单头封端的步骤中，采用流延封端的工艺封端：
首先，将划切好的小氧化铝片用筛板整齐的排板，将芯片的一端整齐的粘在玻璃板上；
其次，将热敏材料做成浆料使用流延的方法将浆料流平；
最后，使用封端机封端，使小氧化铝片的一端均匀的粘上2～3mm热敏材料，其中热敏芯片的电阻值可根据热敏材料配方和封端厚度来调整大小。
8.根据权利要求4所述的快速响应热敏芯片的制作方法，其特征在于：所述步骤(5)的烘干-烧结步骤中，用100℃～200℃的温度进行烘干，再采取烧结温度曲线：RT-20h-(600℃～700℃)/保温3-10h―自然降温，即是使用20小时从室温升温达到600℃～700℃温度后进行保温3至10小时的烧结，然后自然降温。
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