[发明专利]NTC薄膜热敏电阻及制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及敏感材料与传感器领域，特别涉及热敏电阻材料及器件的制作。

背景技术

NTCR(Negative Temperature Coefficient Resistor)即负温度系数电阻器，也称为NTC热敏电阻器。NTC热敏电阻通常是过渡金属氧化物半导体陶瓷材料，阻值随着温度的升高呈指数减小，是理想的温度传感器材料。NTC热敏材料种类繁多，依照材料的组成和结构可以分为氧化物系、非氧化物系等，其结构为尖晶石、萤石、钙钛矿、金红石等多种类型。

NTC热敏电阻的主要用途之一是温度传感器。电阻—温度特性可使微小的温度变化转化成为电阻值的变化，形成大的信号输出，特别适于高精度测量。又由于元件体积小、形状和封装材料选择性广，特别适于高温、高湿、振动及热冲击等环境下作温度传感器。电流—电压特性可利用通过元件的电流增加到自身的发热区时，热敏电阻产生的焦耳热使整体温度上升并与环境进行热交换的特性，检测液体和气体的热耗散差别，制造汽油液位传感器以及真空、压力、流速或热传导的传感器。

随着由微机控制的智能化、自动化设备、办公用具的不断出现，使各种测量和控制更为精密和高效率。热敏电阻温度传感器具有灵敏、价廉、耐热冲击、防水蒸气、宜洗涤、无污染等特点，已经大量应用于家庭和办公环境中，如空调、冰箱、热水器、厨房设备、遥控器、无绳电话、汽车电控等。便携式电子设备中，大多采用液晶显示器(LCD)。由于LCD受环境温度的影响，其显示亮度将发生变化。为克服这一缺点，在LCD附近设置热敏元件检测温度，并相应调节LCD的供电电压，使其显示亮度保持稳定不变。此外，在个人电脑的使用中，采用热敏元件检测机内温度，调控冷却风扇的运转状况。在电子电路中，片式NTC热敏电阻作为温度补偿元件，被大量采用。

块材的NTC热敏电阻存在的问题是由于热容量大，因而响应时间长。由于陶瓷工艺制作的元件尺寸精度差，不易作成片式元件；高精度热敏电阻(阻值偏差≤1％)采用机械加工，因而工艺复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种比陶瓷热敏电阻响应速度更快，阻值精度更高，成本更低，便于实现片式化大生产的NTC薄膜热敏电阻及其制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，NTC薄膜热敏电阻，其结构包括电阻体以及与之连接的内电极、端电极，其关键是电阻体为NTC薄膜。

更进一步的，所述内电极含有叉指电极结构。NTC薄膜位于氧化铝基片上，且电阻尺寸符合0805、0603、0402标准片式元件尺寸。

本发明还提供一种NTC薄膜热敏电阻的制备方法，包括以下步骤：

(1)NTC陶瓷靶材制备；

(2)将NTC材料溅射到基片上形成薄膜；

(3)NTC薄膜退火；

(4)采用蒸发或溅射方式制备内电极；

(5)保护层制备；

(6)端电极制备。

所述步骤(4)为，采用蒸发或溅射方法制备金、铝或铜电极薄膜，然后采用光刻技术刻蚀出叉指电极。

所述步骤(5)为，保护层是以SiO₂或Al₂O₃为绝缘层。

所述步骤(6)的端电极是为Ag或Ag/Ni/Sn三层端电极。

本发明的有益效果是：器件工艺重复性好、工艺的环境污染小。器件的长期稳定性好，响应时间短，精度高。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的制备方法示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明的叉指电极示意图。

图4的阻温特性曲线图是采用锰钴镍三元系制备的NTC薄膜热敏电阻的一个实施例。

具体实施方式

参见图2、图3。本发明的NTC薄膜热敏电阻，其结构包括NTC薄膜电阻体以及与之连接的内电极、端电极5。所述内电极为叉指电极3，覆盖于NTC薄膜电阻体上。NTC薄膜电阻体位于氧化铝基片1上。NTC热敏电阻尺寸符合0805、0603或0402标准片式元件尺寸。

通过本发明制备的NTC薄膜热敏电阻具有器件的长期稳定性好，响应时间短，精度高等优点，如图4所示。

本发明还提供一种NTC薄膜热敏电阻的制备方法，见图1，具体的说，包括：

(1)NTC陶瓷靶材制备；

(2)在真空和保护性气体的环境中，将NTC材料溅射到基片上形成薄膜；