快速反应NTC温度传感器及其制作方法.pdf

EXSENSE ELECTRONICS TECHNOLOGY CO,.LTD.邮箱：sales6 快速反应快速反应 NTC 温度传感器及其制作方法温度传感器及其制作方法 技术领域技术领域 本发明属于电子元器件技术领域。具体公开一种快速反应 NTC 温度传感器及其制作方法。背景技术背景技术 由 NTC 热敏芯片作为核心部件，采取不同封装形式构成的热敏电阻和温度传感器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。由于探测温度的灵敏性要求，对 NTC 温度传感器的反应速度提出了越来越高的要求，这便要求 NTC 温度传感器的热时间常数尽量小。现有技术中，NTC 温度传感器制作方法是：NTC 热敏电阻芯片制备上引线绝缘包封测试，如图 1 所示，制成后的 NTC 温度传感器由内部的 NTC 热敏电阻芯片 10、连接在 NTC 热敏电阻芯片 10 上的引线 20 和包封在芯片外层的绝缘包封层 30 组成。该现有技术中制成的 NTC温度传感器由于芯片厚度较厚（0.33mm），且外层绝缘包封物质（一般为环氧树脂、酚醛树脂、硅树脂）厚度也较厚且导热性差。在感温过程中热量首先传递到绝缘包封层，再逐步传递到芯片，芯片的核心也完全达到外界温度时需要较长的时间，热时间常数一般为 515秒，这种反应速度不能满足对温度探测的高灵敏度的要求。内容内容 本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种快速反应 NTC 温度传感器及其制作方法，该 NTC 温度传感器测温过程中热传导所需时间短，热时间常数小，灵敏度高，能有效地满足对温度探测的高灵敏度的要求；所述 NTC 温度传感器制作方法简单，易于实现，能确保 NTC 温度传感器热时间常数小，高灵敏度的需求。为了达到上述技术目的，本发明的技术方案是：本发明的第一个技术目的是：本发明所述的快速反应 NTC 温度传感器，包括薄型陶瓷基片、依次涂覆在陶瓷基片表面上的 NTC 热敏介质浆料层、印刷并烧渗在 NTC 热敏介质浆料层上的表面电极、印刷并烧结在表面电极上的玻璃保护层，以及安装在两端部的端电极。作为上述技术的进一步，所述薄型陶瓷基片为氧化铝基片，其厚度范围是 0.10.2 毫米。在本发明中，所述 NTC 热敏介质浆料层厚度范围是 1050 微米；所述玻璃保护层厚度范围是 20100 微米。EXSENSE ELECTRONICS TECHNOLOGY CO,.LTD.邮箱：sales6 本发明的第二个技术目的是指：所述的快速反应 NTC 温度传感器的制作方法，其具体步骤是：选取薄型陶瓷基片；NTC 热敏介质浆料配制；涂覆 NTC 热敏介质浆料层并烧结；印刷烧渗表面电极；印刷烧结玻璃保护层；划切；上端电极。作为上述技术的进一步改进，所述 NTC 热敏介质浆料各成份的重量配比是：NTC 陶瓷粉料3060；PVB B-76 树脂 1030；DOP 增塑剂 0.55；AK-3501 分散剂 0.13；醋酸正丙酯溶剂 3050。作为上述技术的更进一步改进，在上述步骤中，涂覆 NTC 热敏介质浆料层的涂覆方法为湿法流延法或印刷法或刮涂法，所述涂覆 NTC 热敏介质浆料层的烧结过程是：将涂敷好 NTC 热敏材料介质的陶瓷基片在烧结炉中采取以下烧结曲线烧结：由 1/min 的升温速度缓慢升温至 120050，保温 510小时，然后以 1/min 的降温速度缓慢降温至 100。在上述步骤中印刷烧结玻璃保护层：在印刷烧渗表面电极完成后，在电极的表面通过丝网印刷的方法在介质和电极的表面再形成一层玻璃浆料，通过玻璃烧结工艺形成结构致密厚度为 20100 微米的玻璃保护层。与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明由于在薄型陶瓷基片上依次涂覆薄的 NTC 介质浆料层、表面电极、玻璃保护层，使得整个 NTC 温度传感器的较薄，测温过程中热传导所需的时间非常短，热时间常数一般为 0.52秒，是现有技术的十分之一（现有技术中一般为 515 秒）。附图说明附图说明 图 1 是现有技术中 NTC 温度传感器结构示意图；图 2 是本发明所述的快速反应 NTC 温度传感器结构立体图；图 3 是本发明所述的快速反应 NTC 温度传感器侧面剖视图；图 4 是本发明中快速反应 NTC 温度传感器的制作方法流程图；图 5 是本发明中湿法流延法涂覆 NTC 热敏介质浆料的结构示意图；图 6 是本发明中刮涂法涂覆 NTC 热敏介质浆料的结构示意图。图 7A图 7O 为一组不同形状的 NTC 热敏电阻结构示意图。具体实施方式具体实施方式 如图 2、图 3 所示，本发明所述的快速反应 NTC 温度传感器，包括薄型氧化铝基片 1、依次涂覆在氧化铝基片 1 表面上的 NTC 热敏介质浆料层 2、印刷并烧渗在 NTC 热敏介质浆料层 2 上的表面电极 3、印刷并烧结在表面电极 3 上的玻璃保护层 4，以及安装在 NTC 温度传感器两端部的端电极 5，该薄型氧化铝基片 1 的厚度范围是 0.10.2 毫米，比较薄。此外，所述 NTC 热敏介 EXSENSE ELECTRONICS TECHNOLOGY CO,.LTD.邮箱：sales6 质浆料层 2 厚度范围是 1050 微米，所述玻璃保护层 4 厚度范围是 20100 微米。由于 NTC 热敏介质浆料层 2 和玻璃保护层 4。本发明所述的快速反应 NTC 温度传感器的制作方法，其具体步骤是（如图 4 所示）：一、选取厚度为 0.10.2 毫米的薄型氧化铝基片 1；二、NTC 热敏介质浆料配制，NTC 热敏介质浆料各成份的重量配比是：NTC 陶瓷粉料 3060；B-76 PVB 树脂 1030；DOP 增塑剂 0.55；AK-3501 分散剂 0.13；醋酸正丙酯溶剂 3050。三、涂覆 NTC 热敏介质浆料层并烧结：（1）涂覆 NTC 热敏介质浆料层的涂覆方法有以下几种：A.湿法流延法：如图 5 所示，采用湿法流延设备将 NTC 热敏介质浆料从料斗 6 中连续流出，氧化铝基片 1以 1100cm/s 的速度匀速通过流延瀑布下方，流延浆料在氧化铝基片 1 形成一层均匀的 NTC 热敏介质浆料层 2。通过调节 NTC 热敏介质浆料瀑布的流量和流速以及基片通过的速度可以获得不同的介质层厚度（厚度以 1050 微米为宜）。B.印刷法：采取丝网印刷的方法将 NTC 热敏介质浆料印刷在氧化铝基片 1 上。C.刮涂法：如图 6 所示，在氧化铝基片 1 两边贴上相应厚度的导条 7（材质为胶带），将 NTC热敏介质浆料导流在氧化铝基片 1 的一端部，用刮刀 8 将 NTC 热敏介质浆料刮平，调节浆料的黏度和导条的厚度可以获得不通厚度的膜片。（2）涂覆 NTC 热敏介质浆料层的烧结过程是：将涂敷好 NTC 热敏材料介质的氧化铝基片 1在烧结炉中采取以下烧结曲线烧结：由 1/min 的升温速度缓慢升温至 120050，保温 510小时，然后以 1/min 的降温速度缓慢降温至 100。下表是低温烧结后 NTC 热敏电阻介质材料配方：（表一：表中各比例为重量配比）热敏电阻规格 成份 10-100 100-1K 1K-10K10K-100K 100K-1M四氧化三钴 30-55 15-55 20-50 15-60 10-70-二氧化锰 10-45 20-50 15-45 20-40 20-50 氧化镍 5-35 10-30 5-30 5-35 0-20 氧化铁 0-5 0-5 0-5 0-10 5-20 氧化铜 0-10 0-5 0-5 氧化铝-0-5 0-5 0-5 1-10 氧化硅-0-5 0-5 1-10 氧化铋 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 EXSENSE ELECTRONICS TECHNOLOGY CO,.LTD.邮箱：sales6 四、印刷烧渗表面电极：在烧结好的 NTC 热敏介质表面印刷上表面电极 3，并采取相应烧银工艺烧渗电极。不同的表面电极 3 设计可以获得不同的阻值。在 NTC 热敏介质浆料层 2 已烧结完成的状态下，通过调整不同的表面电极图形可以较轻易的调整 NTC 热敏电阻的电阻值以满足设计要求。五、印刷烧结玻璃保护层：在表面电极 3 完成后，在电极的表面通过丝网印刷的方法在 NTC热敏介质层 2 和表面 3 电极的表面再形成一层玻璃浆料，通过玻璃烧结工艺形成结构致密厚度为20100 微米的玻璃保护层 4。这样不仅可以增加元件的机械强度也可以大大提高其稳定性和可靠性。六、划切：将已具有 NTC 热敏介质层 2 并完成表面电极 3 制作和玻璃保护层 4 的氧化铝基片1 通过半导体划片工艺划切成单个 NTC 热敏元件个体。七、上端电极：通过封端设备在薄膜 NTC 热敏电阻的两端涂上端电极浆料并采取烧银工艺烧渗端电极，完成后的产品便具备相应的电气性能。图 7A图 7O 为采用多种设计方案配合简单的几种材料配方，在大批量生产工艺中应用非常灵活，可以方便调出任何一种所需要的阻值和 B 值。其中图 7I 是上下叠出印刷设计，其它皆为平面印刷设计。本发明并不局限于上述实施方式，如果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，则本发明也包含这些改动和变型。EXSENSE ELECTRONICS TECHNOLOGY CO,.LTD.邮箱：sales6