專利名稱：片式線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器制作方法
片式線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器制作方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電阻制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種片式線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器的制作方法。
背景技術(shù)：
PTC熱敏電阻在工業(yè)上可用作溫度的測(cè)量與控制。線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器 (Linear Positive Temperatrue Coefficient,簡(jiǎn)稱LPTC), LPTC熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大，呈直線變化，與PTC高分子陶瓷合成的熱敏電阻相比，線性好，無(wú)需采取線性補(bǔ)償措施使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。關(guān)于溫度系數(shù)方面，溫度系數(shù)是指線性熱敏電阻隨溫度的升，降相應(yīng)的阻值高，低變化率。例常溫(25度)lK-3000ppm的熱敏電阻，每溫度變化I度，阻值變化O. 3%,當(dāng)溫度由25度升至105度時(shí)，阻值由IK變?yōu)镮K X(1+0. 3%X(105-25)) =1. 240K。 溫度系數(shù)越大，阻值變化率也大。阻值變化率除了由廠家生產(chǎn)時(shí)由溫度系數(shù)決定，用戶在電路設(shè)計(jì)時(shí)也可以增大集成放大器的增益，增大變化率(ppm);用普通電阻與熱敏電阻串、并聯(lián)，可降底變化率(ppm)。
普遍熱敏電阻都存在阻、溫的非線性變化，需要設(shè)計(jì)線性補(bǔ)償電路。本項(xiàng)發(fā)明專利能在-40度125度區(qū)域內(nèi)保持阻、溫的線性變化，從而簡(jiǎn)化電路。目前，普遍的PTC正溫度熱敏電阻的阻溫特性是突變性的，線性區(qū)域很窄，通常用于電路的過(guò)流保護(hù)，不用于溫度檢測(cè)，溫度補(bǔ)償電路。
目前，國(guó)內(nèi)的線性正溫度系數(shù)熱敏電阻`器都是插件式，在科技日益進(jìn)步的時(shí)代，元器件都向小型化發(fā)展，因此，需要開發(fā)全新的制作方法制作出小型化線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器來(lái)滿足用戶的需求。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的特點(diǎn)，本發(fā)明旨在提供一種片式線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器的制作方法，利用該方法可以制作出體積小、重量輕的線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器，穩(wěn)定性和質(zhì)量可靠性高，投入成本低。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案一種片式線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器的制作方法，包括表背電極制作、電阻體制作、包封、激光調(diào)阻、裂片、燒結(jié)、端涂、電鍍，其特征在于具體制作方法如下，
I)、選取陶瓷基片，待用；
2)、按常規(guī)方法將陶瓷基片表面印刷表電極，保證印刷厚度干燥后達(dá)到13微米 22微米，電極漿料為常規(guī)銀漿料；
3)、按常規(guī)方法將陶瓷基片背面印刷背電極，保證印刷厚度干燥后達(dá)到13微米 22微米，電極漿料為常規(guī)銀漿料；
4)、將印刷有表、背電極膜的陶瓷基片在850±2°C溫度下燒結(jié)8 12分鐘；
5)、在燒結(jié)后的陶瓷基片表面印刷阻擋層，保證表電極露出長(zhǎng)度為O.1 O. 5毫米，干燥；
6)、以純鎳為靶材，采用常規(guī)磁控濺射的方法對(duì)印刷有阻擋層的陶瓷基片表面進(jìn)行濺射形成電阻體，其中磁控濺射中通過(guò)熱處理方式，保證薄膜沉積厚度為O.1 I微米；
7)、采用濃度為95%的酒精清除附在陶瓷基片上的阻擋膜層，使電阻體圖形顯露；
8)、將前述陶瓷基片在260 400°C條件下熱處理，調(diào)整阻值100 Ω 50k Ω以及溫度系數(shù)1000 4500ppm/°C，時(shí)間3 8小時(shí)；
9)、前述阻值和特性穩(wěn)定的前提下，利用多刀精調(diào)的方式對(duì)電阻體阻值進(jìn)行修正， 并采用激光對(duì)電阻體進(jìn)行S形切割，將其阻值調(diào)整至所需目標(biāo)阻值和精度；
10)、在電阻體表面印刷低溫環(huán)氧樹脂，干燥，然后在200 220°C條件下固化燒結(jié) 35 55分鐘；
11)、將固化燒結(jié)后的陶瓷基片按常規(guī)方法一次裂片，并在裂片條的端面涂刷端電極；
12)、將涂刷有端電極膜的裂片條在200±2°C條件下燒結(jié)30 45分鐘；
13)、按常規(guī)方法二次裂片，然后鍍鎳、鍍錫鉛合金，保證鎳層厚度2 7微米，錫鉛合金厚度3 18微米。
進(jìn)一步的，所述陶瓷基片在印刷表、背電極前，先打磨陶瓷基片，控制其表面粗糙度在O. 08 O.1微米，并清洗打磨后的陶瓷基片，干燥。更優(yōu)的是，采用去離子水清洗所述打磨后的陶瓷基片。
此外，所述9)步驟中的激光規(guī)格為功率O. 5 3W、Q開關(guān)頻率10 20kHz、調(diào)阻速度 20 100mm/s。
本發(fā)明的有益效果本制作方法所生產(chǎn)的產(chǎn)品外觀和使用都與普通薄膜片式固定電阻器一樣，體積小、重量輕，適合再流焊和波峰焊，并與自動(dòng)貼裝機(jī)匹配，能方便的應(yīng)用到各種溫度補(bǔ)償電路及溫度測(cè)量。并且熱敏電阻器的功能層通過(guò)濺射的方式附著于陶瓷基板上，使用性能優(yōu)異的保護(hù)材料，使其機(jī)械性能和耐腐蝕性能領(lǐng)先于傳統(tǒng)PTC熱敏電阻器。并且具有獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其功能層厚度只有幾十微米，使其具有卓越的響應(yīng)速度、極低的熱容量，優(yōu)異的自恢復(fù)性能。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
所述片式線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器的制作方法，包括表背電極制作、電阻體制作、包封、激光調(diào)阻、裂片、燒結(jié)、端涂、電鍍，其具體制作方法如下，
I)、選取標(biāo)準(zhǔn)陶瓷基片，打磨該陶瓷基片，控制其表面粗糙度在O. 08 O.1微米， 并清洗打磨后的陶瓷基片，優(yōu)先選用去離子水進(jìn)行清洗，去除該陶瓷基片上的雜質(zhì)，然后干燥待用，對(duì)陶瓷基片進(jìn)行前期處理，有利于后期的印刷工藝質(zhì)量；
2)、按常規(guī)厚膜電阻工藝方法將陶瓷基片表面印刷表電極，保證印刷厚度干燥后達(dá)到13微米 22微米，電極漿料為常規(guī)銀漿料；
3)、按常規(guī)厚膜電 阻工藝方法將陶瓷基片背面印刷背電極，保證印刷厚度干燥后達(dá)到13微米 22微米，電極漿料為常規(guī)銀漿料；
4)、將印刷有表、背電極膜的陶瓷基片在850±2°C溫度下燒結(jié)8 12分鐘；
5)、在燒結(jié)后的陶瓷基片表面印刷阻擋層，保證表電極露出長(zhǎng)度為0.1 0. 5毫米，干燥；
6)、以純鎳為靶材，采用常規(guī)磁控濺射的方法對(duì)印刷有阻擋層的陶瓷基片表面進(jìn)行濺射形成電阻體，其中磁控濺射中通過(guò)熱處理方式，保證薄膜沉積厚度為0.1 1微米；
7)、采用濃度為95%的酒精清除附在陶瓷基片上的阻擋膜層，使電阻體圖形顯露；
8)、將前述陶瓷基片在260 400°C條件下熱處理，調(diào)整阻值100Ω 50kQ以及溫度系數(shù)1000 4500ppm/°C，時(shí)間3 8小時(shí)，通過(guò)熱處理溫度的高低以及時(shí)間的長(zhǎng)短，對(duì)濺射好的功能層進(jìn)行熱處理加工，通過(guò)溫度以及時(shí)間的配合來(lái)制作出不同溫度特性、 直線性的片式LPTC。目的就是穩(wěn)定阻值，調(diào)整和控制其溫度特性。由于本發(fā)明是將插件式的LPTC移植到片式上，所以選用薄膜濺射的方式來(lái)制作，利用薄膜工藝制作，通過(guò)磁控濺射機(jī)，濺射相應(yīng)的靶材，使三氧化二鋁的基板上濺射上熱敏電阻功能層，并且通過(guò)熱處理的方式，調(diào)整阻值(100 Ω -50k Ω )以及溫度系數(shù)(1000-4500ppm/°C )，達(dá)到制作片式LPTC的目的。
9)、前述阻值和特性穩(wěn)定的前提下，通過(guò)激光修阻設(shè)備，利用多刀精調(diào)的方式對(duì)電阻體阻值進(jìn)行修正，并采用激光對(duì)電阻體進(jìn)行S形切割，將其阻值調(diào)整至所需目標(biāo)阻值和精度，既能保證阻值的調(diào)整又不影響電阻的基本特性；所述多刀精調(diào)的方式在于采用綠光冷光源、調(diào)阻刀數(shù)放大倍數(shù)最大為500倍，根據(jù)放大倍數(shù)確定調(diào)阻刀數(shù)，刀與刀之間的間距低至20微米；而所述激光的規(guī)格為功率0. 5 3W、Q開關(guān)頻率10 20kHz、調(diào)阻速度20 100mm/s
10)、在電阻體表面印刷低溫環(huán)氧樹脂，干燥，然后在200 220°C條件下固化燒結(jié) 35 55分鐘；
11)、將固化燒結(jié)后的陶瓷基片按常規(guī)方法一次裂片，并在裂片條的端面涂刷端電極；
12)、將涂刷有端電極膜的裂片條在200±2°C條件下燒結(jié)30 45分鐘；
13)、按常規(guī)方法二次裂片，然后鍍鎳、鍍錫鉛合金，保證鎳層厚度2 7微米，錫鉛合金厚度3 18微米。
本發(fā)明在傳統(tǒng)的薄膜電阻制造方法的基礎(chǔ)之上依據(jù)材料特性對(duì)各步驟工藝參數(shù)進(jìn)行修改，對(duì)于利用薄膜工藝制作的LPTC，最為關(guān)鍵的技術(shù)在于解決磁控濺射電阻層和高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，由于濺射靶材的特殊性，磁控濺射過(guò)程中，靶材起輝的條件，以及起輝后產(chǎn)品的高溫?zé)崽幚硎欠衲軡M足工藝的要求，是制作線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器的關(guān)鍵所在。 借鑒傳統(tǒng)的薄膜濺射工藝和要求，在原基礎(chǔ)上分析現(xiàn)有的工藝能力，調(diào)整靶材的材料以及對(duì)濺射設(shè)備的相應(yīng)改造，使之滿足并適應(yīng)線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器工藝的制作。同時(shí)，針對(duì)其特性還要不斷的調(diào)整高溫?zé)崽幚砉に嚕邷責(zé)崽幚砉に噷?duì)于線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器的溫度系數(shù)和阻值的穩(wěn)定性具有關(guān)鍵性作用，可以說(shuō)熱處理是制作線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器的核心技術(shù)。
傳統(tǒng)的PTC都是插件式，目前國(guó)內(nèi)沒有類似的LPTC片式產(chǎn)品。本發(fā)明填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)無(wú)片式線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器的空白。
LPTC熱敏電阻與PTC高分子陶瓷合成的熱敏電阻相比，線性好，無(wú)需采取線性補(bǔ)償措施使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。
普遍熱敏電阻都存在阻、溫的非線性變化，需要設(shè)計(jì)線性補(bǔ)償電路。本產(chǎn)品能在-40度 125度區(qū)域內(nèi)保持阻、溫的線性變化，從而簡(jiǎn)化電路。目前，普遍的PTC正溫度熱敏電阻的阻溫特性是突變性的，線性區(qū)域很窄，通常用于電路的過(guò)流保護(hù)，不用于溫度檢測(cè)，溫度補(bǔ)償電路。LPTC產(chǎn)品正好補(bǔ)充了這方面的應(yīng)用領(lǐng)域。
LPTC熱敏電阻器采用薄膜濺射工藝，其外觀和使用都與普通薄膜片式固定電阻器一樣，體積小、重量輕，適合再流焊和波峰焊，并與自動(dòng)貼裝機(jī)匹配，能方便的應(yīng)用到各種溫度補(bǔ)償電路及溫度測(cè)量。并且熱敏電阻器的功能層通過(guò)濺射的方式附著于陶瓷基板上， 使用性能優(yōu)異的保護(hù)材料，使其機(jī)械性能和耐腐蝕性能領(lǐng)先于傳統(tǒng)PTC熱敏電阻器。并且具有獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其功能層厚度只有幾十微米，使其具有卓越的響應(yīng)速度、極低的熱容量，優(yōu)異的自恢復(fù)性能。
本發(fā)明以表面粗糙度0. 08 0.1 μ m的陶瓷基片作為基板進(jìn)行印刷，通過(guò)控制印刷膜厚度、激光調(diào)阻參數(shù)、燒結(jié)環(huán)境參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器的制作。
通過(guò)選用純鎳金屬漿料為靶材，通過(guò)磁控濺射的方式制作電阻體及通過(guò)綠光源激光修阻來(lái)滿足每個(gè)阻值段的阻值精度。
由于線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器其中一個(gè)重要功能是阻值隨溫度的升高呈線性的變化，普遍的PTC正溫度熱敏電阻的阻溫特性是突變性的，線性區(qū)域很窄，通常用于電路的過(guò)流保護(hù)，不用于溫度檢測(cè)，溫度補(bǔ)償電路。本發(fā)明專利正好補(bǔ)充了這方面的應(yīng)用領(lǐng)域。
同時(shí)該方法適合于自動(dòng) 化批量穩(wěn)定生產(chǎn)
以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只適用于幫助理解本發(fā)明實(shí)施例的原理；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在具體實(shí)施方式
以及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種片式線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器制作方法，包括表背電極制作、電阻體制作、包封、激光調(diào)阻、裂片、燒結(jié)、端涂、電鍍，其特征在于具體制作方法如下， 1)、選取陶瓷基片，待用； 2)、按常規(guī)方法將陶瓷基片表面印刷表電極，保證印刷厚度干燥后達(dá)到13微米 22微米，電極漿料為常規(guī)銀漿料； 3)、按常規(guī)方法將陶瓷基片背面印刷背電極，保證印刷厚度干燥后達(dá)到13微米 22微米，電極漿料為常規(guī)銀漿料； 4)、將印刷有表、背電極膜的陶瓷基片在850±2°C溫度下燒結(jié)8 12分鐘； 5)、在燒結(jié)后的陶瓷基片表面印刷阻擋層，保證表電極露出長(zhǎng)度為0.1 0. 5毫米，干燥； 6)、以純鎳為靶材，采用常規(guī)磁控濺射的方法對(duì)印刷有阻擋層的陶瓷基片表面進(jìn)行濺射形成電阻體，其中磁控濺射中通過(guò)熱處理方式，保證薄膜沉積厚度為0.1 I微米； 7)、采用濃度為95%的酒精清除附在陶瓷基片上的阻擋膜層，使電阻體圖形顯露； 8)、將前述陶瓷基片在260 400°C條件下熱處理，調(diào)整阻值100Q 50kQ以及溫度系數(shù)1000 4500ppm/°C，時(shí)間3 8小時(shí)； 9)、前述阻值和特性穩(wěn)定的前提下，利用多刀精調(diào)的方式對(duì)電阻體阻值進(jìn)行修正，并采用激光對(duì)電阻體進(jìn)行S形切割，將其阻值調(diào)整至所需目標(biāo)阻值和精度； 10)、在電阻體表面印刷低溫環(huán)氧樹脂，干燥，然后在200 220°C條件下固化燒結(jié)35 55分鐘； 11)、將固化燒結(jié)后的陶瓷基片按常規(guī)方法一次裂片，并在裂片條的端面涂刷端電極； 12)、將涂刷有端電極膜的裂片條在200±2°C條件下燒結(jié)30 45分鐘； 13)、按常規(guī)方法二次裂片，然后鍍鎳、鍍錫鉛合金，保證鎳層厚度2 7微米，錫鉛合金厚度3 18微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片式線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器制作方法，其特征在于所述陶瓷基片在印刷表、背電極前，先打磨陶瓷基片，控制其表面粗糙度在0.08 0.1微米，井清洗打磨后的陶瓷基片，干燥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的片式線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器制作方法，其特征在于采用去離子水清洗所述打磨后的陶瓷基片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片式線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器制作方法，其特征在于所述9)步驟中的激光規(guī)格為功率0. 5 3W、Q開關(guān)頻率10 20kHz、調(diào)阻速度20 IOOmm/So
全文摘要
本發(fā)明發(fā)明具體公開了一種線性正溫度系數(shù)熱敏電阻器制作方法，其包括表背電極制作、電阻體制作、包封、激光調(diào)阻、裂片、燒結(jié)、端涂、電鍍，具體方法為，選擇基片并打磨清洗處理，印刷表電極，印刷背電極，表背電極燒結(jié)，印刷二次玻璃，靶材磁控濺射形成電阻體，熱處理，清除阻擋層使電阻體顯形，激光調(diào)阻，印刷包封，包封層固化，一次裂片，涂刷端電極，端電極燒結(jié)，二次裂片，鍍鎳、鍍錫鉛合金。本發(fā)明制造的產(chǎn)品體積小，重量輕，制造成本低，穩(wěn)定性和質(zhì)量可靠性高。
文檔編號(hào)H01C7/02GK103050204SQ201210555488
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者陳傳慶, 龔漫莉, 王成, 周瑞山, 韓玉成, 謝強(qiáng), 殷志茹, 葉萍, 羅向陽(yáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)振華集團(tuán)云科電子有限公司