專利名稱：：熱敏電阻的被電極方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及熱敏電阻的制造方法，尤其是指熱敏電阻的被電極方法。技術背景熱敏電阻是一種電阻值隨溫度變化的電阻元件，阻值隨溫度升高而增加的稱正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻，反之，則稱負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻。熱敏電阻根據(jù)其特殊的電性能，用途非常廣泛，分為通訊過流保護用；節(jié)能燈、整流器預熱啟動用；彩電、彩顯消磁用；冰箱、空調馬達啟動用；溫度探測、補償、測量、控制用；抑制浪涌電流用等?，F(xiàn)有的熱敏電阻制造過程如下配料球磨+粘合劑配制》造粒》成型+燒結今被電極">分選今打線排今插片今焊接今包封》固化今標志今耐壓測試今成品分選^包裝入庫。目前，國內外廠商在PTC熱敏電阻生產(chǎn)時，在被電極工序時一般采用鍍鎳、印銀-鋅電極或鋁電極的辦法，以使燒結好的陶瓷本體與金屬電極之間形成歐姆接觸，其結構示意如圖l所示，從而保證產(chǎn)品阻值與原陶瓷本體的阻值相同，這種方法的電極燒滲溫度一般為460-48(TC，電極燒滲氣氛為空氣，而電極接觸電阻0.3ohm。但是，現(xiàn)有這種技術所形成的產(chǎn)品在承受大電流沖擊后會產(chǎn)生溫度梯度，如圖2所示，由于產(chǎn)品溫度梯度原因易造成微裂紋，長期使用容易形成產(chǎn)品分層，導致產(chǎn)品失效。
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種熱敏電阻的被電極方法，其能解決熱敏電阻陶瓷本體發(fā)熱不均問題，提高產(chǎn)品的抗電流沖擊能力，從而減少產(chǎn)品的失效機率，提高產(chǎn)品的持久可靠性。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案一種熱敏電阻的被電極方法，包括如下步驟步驟一，在含有Al或Ag成分的電極漿料中添加一定比例的稀釋劑，充分攪拌分別調配出底層電極漿料、表層電極漿料；步驟二，在陶瓷本體表面印刷底層電極漿料，并將陶瓷本體表面的漿料烘干，再將印刷有底層電極漿料的陶瓷本體平鋪在網(wǎng)缽送入充有氮氣的燒滲爐中，通過階梯式升溫至480—58(TC,進行燒滲，使底層電極漿料中導電的金屬顆粒間隙緊縮，形成致密的網(wǎng)狀金屬膜狀的底層電極，且陶瓷本體與底層電極間形成一定的非歐姆接觸，再經(jīng)階梯式降溫冷卻至室溫；步驟三在底層電極的表面印刷表層電極漿料并烘干，然后再將印刷有表層電極漿料的陶瓷本體平鋪在網(wǎng)缽送入充有氮氣的燒滲爐中，通過階梯式升溫至480—58(TC的燒滲溫度點進行燒滲，通過燒滲使表層金屬顆粒間隙緊縮，形成致密的、導電良好的網(wǎng)狀表層電極層，再經(jīng)階梯式降溫冷卻至室溫。本發(fā)明的有益效果是通過在熱敏電阻的被電極工序中調整燒滲參數(shù)及燒滲氣氛，從而在陶瓷本體與金屬電極之間形成一定的非歐姆接觸電阻，阻值比陶瓷本體電阻大15-20%,保證了產(chǎn)品在大電流沖擊時陶瓷本體各處溫度的一致性，防止產(chǎn)品因陶瓷本體中部溫度過高產(chǎn)生微裂紋而引起的產(chǎn)品分層導致產(chǎn)品的熱擊穿，有效提高了產(chǎn)品的可靠性。下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。圖l是采用現(xiàn)有熱敏電阻被電極方法所制得的熱敏電阻的產(chǎn)品阻值圖。圖2是采用現(xiàn)有熱敏電阻被電極方法所制得的熱敏電阻使用時的溫度曲線圖。圖3是本發(fā)明熱敏電阻的被電極方法中的底層、表層電極的燒滲溫度曲線圖。圖4是本發(fā)明熱敏電阻的被電極方法所制得的熱敏電阻的產(chǎn)品阻值圖。圖5是本發(fā)明熱敏電阻的被電極方法所制得的熱敏電阻使用時的溫度曲線圖。具體實施方式本發(fā)明提供一種熱敏電阻的被電極方法，包括如下步驟:步驟一，在含有Al或Ag成分的電極漿料中添加一定比例的稀釋劑，充分攪拌分別調配出底層電極漿料、表層電極漿料；步驟二，在陶瓷本體表面印刷底層電極漿料，并將陶瓷本體表面的漿料烘干，再將印刷有底層電極漿料的陶瓷本體平鋪在網(wǎng)缽送入充有氮氣的燒滲爐中，通過階梯式升溫至480—58(TC，進行燒滲，使底層電極漿料中導電的金屬顆粒間隙緊縮，形成致密的網(wǎng)狀金屬膜狀的底層電極，且陶瓷本體與底層電極間形成一定的非歐姆接觸,再經(jīng)階梯式降溫冷卻至室溫；步驟三在底層電極的表面印刷表層電極漿料并烘干，然后再將印刷有表層電極漿料的陶瓷本體平鋪在網(wǎng)缽送入充有氮氣的燒滲爐中，通過階梯式升溫至480—580。C的燒滲溫度點進行燒滲，使表層金屬顆粒間隙緊縮，形成致密的、導電良好的網(wǎng)狀表層電極層，再經(jīng)階梯式降溫冷卻至室溫。其中，采用的電極漿料可以是目前被電極工序中常用的電極漿料，其主要成分可以是Ag-Zn、Ag、A1203，一般地，底層電極漿料可采用八1203電極漿料或Ag二Zn電極漿料，而表層電極漿料為Ag電極漿料；稀釋劑的用量以印刷時流平效果好、不粘片為宜，一般為電極漿料總重量的1%5%。烘干時可以采用烘銀爐。在步驟二及步驟三中，印刷電極漿料通常采用絲網(wǎng)印刷機并選擇合適目數(shù)的絲網(wǎng)以保證印刷質量。在步驟二及步驟三中，首先通過階梯式升溫可以使被覆在產(chǎn)品表面的電極漿料中含有的粘合劑逐步排除，平穩(wěn)上升的排粘溫度利于電極表面充分流平，使得電極面平滑，在升溫過程中，一般可以在150土1(TC、250±10°C、400士10'C三個溫度點各點的升溫、保溫共8土1分鐘，其中升溫時間與保溫時間各占一半，即4土0.5分鐘；在150。C的溫度點時，通過低溫烘烤可排除電極槳料中的低熔點有機粘合劑如醇類；而在25(TC的溫度點，初步排除漿料中高熔點粘合劑如酯類；在40(TC的溫度點，則可以充分燒除漿料中高熔點粘合劑。而在燒滲時，燒滲溫度為480—58(TC,自400土1(TC升溫至此燒滲溫度用時8土0.5分鐘，在燒滲溫度下保溫燒滲時間為8士0.5分鐘，燒滲可使?jié){料中玻璃料熔融，將PTC陶瓷體與金屬電極燒結為一體，根據(jù)槳料品種不同，玻璃料熔點不同，燒結溫度有所不同，對于Ag-Zn電極漿料為510士i^°C，Ag電極漿料為530土5(TC。而在降溫過程中，一般設有420士10。C這個溫度控制點進行階梯式降溫，階梯式降溫主要是保證被電極后的產(chǎn)品不至于急熱急冷而影響產(chǎn)品性能，根據(jù)電極漿料的不同也分別在不同的溫度點對底層、表層進行保溫控制，一般地，底層、表層溫度從燒滲溫度降到420士10'C時間為5士0.5分鐘，在此溫度點保溫5士0.5分鐘后再進一步冷卻至室溫?？偟膩砜矗郎?、燒滲及降溫冷卻的全過程中一般需要在47個溫度點進行控制，以保證工藝要求的溫度時間曲線。通過燒滲電極，即可使得陶瓷本體表面附著的一層Al或Ag-Zn的底層電極形成一定的非歐姆接觸電阻。歐姆接觸原理為熱敏電阻陶瓷本體由于勢壘形成晶界效應，形成電阻值，其阻值的大小是由晶界數(shù)量及勢壘高度決定。半導體表面涂敷的第一層含Ag電極是有Ag、Zn、松油醇等材料充分混合而成，其粘度，粒度、熔度均會直接影響電極的歐姆接觸、附著力、產(chǎn)品的電性能，燒滲溫度與電極槳料的熔點是否恰當，溫度的高低直接影響產(chǎn)品陶瓷本體和電極層的附著力，電極接觸電阻也隨之不同。半導體陶瓷本體與許多金屬電極接觸形成高阻層是由于表面氧的化學吸附層引起，稱之為勢壘層模型。該模型認為，n型半導體陶瓷表面吸附氧分子后，氧分子與陶瓷本體表面中的電子產(chǎn)生極化作用，由物理吸附轉化為化學吸附。此時由于電子被束縛，表面載流子濃度減少，在陶瓷本體表面形成了空間電荷區(qū)，即形成了相當于電子勢壘的高阻層。n型半導體陶瓷與金屬能否獲得良好的歐姆接觸，表面電子狀態(tài)是最主要的影響因素。正是基于這種思想，破壞陶瓷本體表面的氧吸附層，是獲得歐姆接觸的前提。據(jù)此可找到不少適用于PTCR材料的歐姆接觸電極。在電極燒滲時，通過向爐內充入適量氮氣，改變氣氛，同時提高電極溫度約50'C，中和陶瓷本體表面的空間電荷以達到破壞陶瓷本體表層的高阻層，從而獲得所需要的半導體和電極層之間的具有一定的非歐姆接觸電阻。本發(fā)明通過對被電極工序進行創(chuàng)新，達到在不增加產(chǎn)品成本的前提下，利用電極的皿溫度及氣氛的改變在熱敏電阻產(chǎn)品表面形成一定的非歐姆接觸電阻，其阻值圖如圖4所示，此電阻僅比陶瓷本體電阻大15-20%，如圖5所示，從本發(fā)明制得的產(chǎn)品在使用時的溫度曲線可以看出，在大電流沖擊時，產(chǎn)品陶瓷本體各處溫度的一致性非常好，防止產(chǎn)品因陶瓷本體中部溫度過高產(chǎn)生微裂紋而引起的產(chǎn)品分層導致產(chǎn)品的熱擊穿，提高產(chǎn)品的可靠性。下面以MZ7-4R5產(chǎn)品為例來說明其被電極方法(底層電極用Ag-Zn電極漿料)1、調配電極漿料，在電極漿料中按一定比例添加稀釋劑，充分攪拌分別調配好Ag-Zn電極漿料及Ag電極漿料；2、在燒結好的陶瓷本體表面印上Ag-Zn電極漿料烘干后放入充有適量氮氣的燒銀爐中按下表及圖3所示曲線進行底層燒滲，形成致密的網(wǎng)狀金屬膜；3、再在成型于陶瓷本體表面的底層電極的表面印刷上Ag電極漿料再烘干，然后將印刷有表層Ag電極漿料的陶瓷本體放入充有適量氮氣的燒銀爐中按下表及圖3所示曲線進行表層燒滲，通過燒滲電極，即使得陶瓷本體表面附著一層金屬電極形成一定的非歐姆接觸。在底層燒滲、表層燒滲時各溫度控制點具體如下:底/表層燒滲工藝曲線<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>上表中，前4個溫度控制點的時間均分成升溫時間及在該溫度點的保溫時間，且升溫時間、保溫時間各占該溫度控制點的時間的一半；而第5個溫度控制點的時間包括自第4個溫度控制點降溫至第5個溫度控制點的降溫時間以及在該第5個溫度控制點的保溫時間，且降溫時間與保溫時間各占該溫度控制點的時間的一半。經(jīng)測試，分別采用現(xiàn)有方法以及本發(fā)明方法制得的熱敏電阻的性能比較如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權利要求1、一種熱敏電阻的被電極方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一，在含有Al或Ag成分的電極漿料中添加一定比例的稀釋劑，充分攪拌分別調配出底層電極漿料、表層電極漿料；步驟二，在陶瓷本體表面印刷底層電極漿料，并將陶瓷本體表面的漿料烘干，再將印刷有底層電極漿料的陶瓷本體平鋪在網(wǎng)缽送入充有氮氣的燒滲爐中，通過階梯式升溫至480-580℃，進行燒滲，使底層電極漿料中導電的金屬顆粒間隙緊縮，形成致密的網(wǎng)狀金屬膜狀的底層電極，且陶瓷本體與底層電極間形成一定的非歐姆接觸，再經(jīng)階梯式降溫冷卻至室溫；步驟三在底層電極的表面印刷表層電極漿料并烘干，然后再將印刷有表層電極漿料的陶瓷本體平鋪在網(wǎng)缽送入充有氮氣的燒滲爐中，通過階梯式升溫至480-580℃的燒滲溫度點進行燒滲，使表層金屬顆粒間隙緊縮，形成致密的、導電良好的網(wǎng)狀表層電極層，再經(jīng)階梯式降溫冷卻至室溫。2、如權利要求l所述的熱敏電阻的被電極方法，其特征在于陶瓷本體的底層電極漿料為Al203電極漿料或Ag:Zn電極漿料，而表層電極漿料為Ag電極漿料。3、如權利要求l所述的熱敏電阻的被電極方法，其特征在于步驟二和步驟三中，階梯式升溫過程中，設有150士1(TC、250士10。C、400士10。C三級溫度控制點，在上述三個溫度點各保溫4士0.5分鐘，且自室溫升溫至150士1(TC的時間以及在每一級溫度控制點保溫相應時間后再升溫至更高溫度一級的溫度控制點的升溫時間均為4士0.5分鐘。4、如權利要求3所述的熱敏電阻的被電極方法，其特征在于步驟二和步驟三中，自400士10°C的溫度點升溫至480—580。C的燒滲溫度點的時間為8士0.5分鐘，并在燒滲溫度點保溫8士0.5分鐘。5、如權利要求l所述的熱敏電阻的被電極方法，其特征在于步驟二和步驟三中，階梯式降溫時，底層、表層的溫度控制點均為420士10。C，從燒滲溫度降至所述溫度控制點的時間為5士0.5分，并在所述溫度控制點保溫5士0.5分鐘。6、如權利要求l所述的熱敏電阻的被電極方法，其特征在于步驟二及步驟三中，采用絲網(wǎng)印刷機并選擇合適目數(shù)的絲網(wǎng)來印刷底層電極槳料及表層電極漿料。7、如權利要求l所述的熱敏電阻的被電極方法，其特征在于步驟一中，稀釋劑用量為電極漿料總重量的1%~5%。全文摘要一種熱敏電阻的被電極方法，包括如下步驟調配底層電極漿料、表層電極漿料；在陶瓷本體表面印刷底層電極漿料，烘干后送入充有氮氣的燒滲爐中，階梯式升溫至480-580℃進行燒滲，形成底層電極，且陶瓷本體與底層電極間形成一定的非歐姆接觸，再經(jīng)階梯式降溫冷卻至室溫；在底層電極的表面印刷表層電極漿料并烘干，再送入充有氮氣的燒滲爐中，階梯式升溫至480-580℃進行燒滲，使表層金屬顆粒間隙緊縮，形成致密的、導電良好的網(wǎng)狀表層電極層，再經(jīng)階梯式降溫冷卻至室溫。本發(fā)明通過調整燒滲參數(shù)及氣氛，在陶瓷本體與金屬電極間形成非歐姆接觸電阻，在大電流沖擊時陶瓷本體各處溫度一致性好，防止了產(chǎn)品的熱擊穿，產(chǎn)品可靠性好。文檔編號H01C17/30GK101236811SQ20081006544公開日2008年8月6日申請日期2008年2月27日優(yōu)先權日2008年2月27日發(fā)明者剛張,張永松,張金英,朱同江,朱淑宏,石開軒,峰鮑申請人:峰鮑