[发明专利]高精度、高可靠性NTC热敏电阻芯片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度、高可靠性NTC热敏电阻芯片的制造方法。

背景技术

负温度系数（NTC）热敏电阻是指电阻随温度升高而下降的电子陶瓷材料，广泛用于温度传感器中用来测量温度。近年来，随着科学技术的发展，对测温精度和控温精度提出了越来越高的要求。通常地，要求NTC热敏电阻芯片具有高精度和高可靠性的特点。高精度主要是指的要求热敏电阻芯片阻值和材料常数B值的精度应控制在±1%以内并且在使用过程中电阻值和材料常数B值变化很小。可靠性通常用信赖性试验中的老化特性和冷热冲击性能来描述，要求在这两种试验条件下，阻值变化率≤1%。

国内外生产实践及相关文献资料，目前生产NTC热敏电阻芯片主要有以下几种办法：

（1）采用干压成型+冷等静压相结合的方式制成压坯，烧结后切片、上电极、老练、划片制成芯片

（2）湿法成型制直接制成薄片，烧结后上电极、老练、划片并制成芯片。所用的湿法主要有：刮刀成膜法、丝网印刷法和流延法等（据专利 CN201080060023.1、CN201210072615.6、CN02135087.6）

粉体制备和成型阶段，现有技术要么采用氧化物粉末混合球磨、预烧、破碎、干压成型这一传统办法，或者通过各种水热法制成纳米粉体然后再成型的办法。传统办法需要的烧结温度较高，难以致密，从而影响阻值精度和可靠性。此外干压成型的另外一个缺点是容易出现密度不均匀，产生孔洞，从而影响和精度和性能。全部采用纳米粉体，则生产过程繁琐，生产成本高。

通常NTC热敏电阻压坯的烧结是在传统的马弗炉中进行的，采用的是热传导的方式由外向内进行梯度式加热，这种加热烧结方式首先是烧结时间较长，生产效率低下，能耗高。其次经常会引起陶瓷外层与芯部在组成和微结构上有较显著的差别，造成电阻率沿径向或纵向变化分布，导致产品合格率低。

为了提高阻值精度和可靠性，现有技术往往采用低温老练。这种老练通常在空气里面进行。老练温度低了效果不明显，温度高又容易导致银层氧化，阻值和B值发生变化。在氮气中老练，可以提高老练温度，但同时又会导致氮气和银层反应生成氮化银，影响导电性能和焊接性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度、高可靠性NTC热敏电阻芯片的制造方法。

本发明所采取的技术方案是：

高精度、高可靠性NTC热敏电阻芯片的制造方法，包括以下步骤：

1）按照化学式Mn_3-x-y-zNi_xFe_yCo_zQ_tO₄称量对应的金属氧化物，混合球磨，煅烧成热敏陶瓷预粉体A；

2）将热敏陶瓷预粉体A与纳米级热敏陶瓷预粉体B混合均匀制成混合物，并将该混合物和水混合制成浆料，其中，B在混合物中的质量百分比为5-75wt%，水占混合物质量的20-30wt%；

3）将浆料压滤成型为生坯，将生坯烘干，再将生坯等静压；

4）将步骤3）得到的坯体进行微波烧结；

5）将得到的烧结块切片，上电极，在保护气体氛围下进行热处理即可；

其中，纳米级热敏陶瓷预粉体B中金属离子的摩尔比和步骤1）中的化学式中金属离子的摩尔比是相同的。

所述的纳米级热敏陶瓷预粉体B是这样制备的：按照步骤1）中的化学式中金属离子的摩尔比配成对应的金属离子硝酸盐溶液，使得各金属离子的浓度为0.5-1mol/L，调节其pH=7，超声喷雾干燥，再于400-500℃下煅烧2-6h即可。

步骤3）中，所述的将浆料压滤成型为生坯的过程中，是边加压，边将水份排除，所述的等静压条件为：静压压力100Mpa~380Mpa，保压时间为1~5min。

微波烧结的工艺为：将坯体置入微波炉中，以8-15℃/min的速率将温度从室温升温到900-1100℃，保温30-50min，再以1-3℃/min的速率降温至450-550℃即可。

步骤5）中，热处理的工艺为：在保护气氛下，将上电极后的烧结块切片从室温升温到550-850℃，升温速率为0.5-15℃/min，再保温1-24h，再以1-3℃/min的速率降温至室温即可。

所述的保护气氛为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气中的一种。

所述的Q为Al、Cu、Zr中的一种，0≤t＜1，x≥0，y≥0，z≥0，且0＜x+y+z<3。