适用恶劣环境的负温度系数热敏电阻器及其制作工艺的制作方法

1.本发明涉及电阻器技术领域，且特别涉及一种适用恶劣环境的负温度系数热敏电阻器及其制作工艺。


背景技术：

2.目前，负温度系数(ntc)热敏电阻器，是一类电阻值随温度增大而减小的热敏电阻器。负温度系数热敏电阻器用于温度测量、温度控制、温度补偿、过热保护等，广泛应用在手机、电脑、液晶显示器、锂离子充电池、传真机、复印机、汽车电路、石英体振荡、晶体管放大电路、仪表线圈、集成电路模块和热电等设备等电子产品中。
3.随着电子产品微型化和精密化的发展，现有的独石型ntc和多层陶瓷积层型的ntc，已无法满足用户需求。目前，印刷型负温度系数电阻器由于体积小、重量轻等优势，逐渐成为主流产品。目前，印刷型负温系数电阻器主要由电极层、电阻层、保护层构成。在电阻器的侧面设有电镀镍锡层，电阻器长期使用在恶劣环境下，保护层和电镀镍锡层之间会产生微小缝隙，外界物质，例如水、硫、溴、氯等会从缝隙侵入到正面电极表面，造成正面电极局部不导电或导电性能变差，甚至造成正面电极断开或阻值失效。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用恶劣环境的负温度系数热敏电阻器及其制作工艺。
5.本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
6.本发明提出一种适用恶劣环境的负温度系数热敏电阻器的制作工艺，包括以下步骤：
7.s1：在基板的下表面印刷电极材料，然后烧结形成背面电极，其中，所述基板具有多个折粒单元，在每个折粒单元上，所述背面电极分别间隔设置在所述折粒单元的相对两侧；
8.s2：在所述基板的上表面印刷电极材料，然后烧结形成第一正面电极，其中，在每个折粒单元上，所述第一正面电极分别间隔设置在所述折粒单元的相对两侧，且其中一侧的电极长度长于另一侧；
9.s3：在所述第一正面电极的上方印刷电阻材料，然后烧结形成电阻层，所述电阻层的一端与左侧的所述第一正面电极搭接，且另一端与右侧的所述第一正面电极间隙隔开；
10.s4：在所述电阻层上印刷电极材料，然后烧结形成上层电极，其中，所述上层电极部分覆盖所述电阻层，并延伸至覆盖右侧的所述第一正面电极；
11.s5：在所述上层电极上印刷绝缘材料，然后烧结形成保护层，其中，所述保护层完全覆盖并熔接于所述电阻层，且两端分别延伸至覆盖左侧的所述第一正面电极和所述上层电极的一部分；
12.s6：将s5得到的产品进行热处理；
13.s7：对热处理得到产品的上表面印刷电极材料，干燥后形成第二正面电极，其中，所述第二正面电极覆盖在所述保护层和左侧的所述第一正面电极的搭接处；
14.s8，对s7得到的产品进行第一分离操作，得到多根条状半成品，对所述条状半成品的侧面进行真空溅射，形成侧面电极，左侧的所述侧面电极向两端延伸以连接左侧的所述第一正面电极和所述背面电极，右侧的所述侧面电极向两端延伸以连接右侧的所述第一正面电极和所述背面电极；
15.s9：对s8得到的产品进行第二分离操作，得到多个颗粒状半成品，每个所述颗粒状半成品对应一所述折粒单元，对所述颗粒状半成品进行电镀处理，得到抗硫化负温度系数热敏电阻器。
16.进一步地，在本发明较佳实施例中，在步骤s3中，在所述第一正面电极的上方印刷电阻材料，然后烧结形成电阻层的步骤包括：在所述第一正面电极上印刷电阻材料，烧结形成第一电阻层，再在所述第一电阻层上印刷电阻材料，烧结形成第二电阻层，所述第二电阻层完全覆盖第一电阻层。
17.进一步地，在本发明较佳实施例中，在步骤s5中，在所述上层电极上印刷绝缘材料，然后烧结形成保护层的步骤包括：在所述上层电极上印刷第一绝缘材料，得到第一绝缘层，干燥后，印刷第二绝缘材料，得到第二绝缘层，然后烧结形成所述保护层。
18.进一步地，在本发明较佳实施例中，所述第一绝缘材料为环氧树脂浆料，所述第二绝缘材料为玻璃浆料。
19.进一步地，在本发明较佳实施例中，所述第二正面电极的电极材料为银粉和玻璃浆料的混合物。
20.进一步地，在本发明较佳实施例中，步骤s7中，所述保护层和所述上层电极的搭接处覆盖有所述第二正面电极。
21.进一步地，在本发明较佳实施例中，步骤s7中，干燥温度为1808230℃。
22.进一步地，在本发明较佳实施例中，步骤s4中，通过设计所述上层电极的图形尺寸，调控所述负温度系数热敏电阻器的电阻值。
23.进一步地，在本发明较佳实施例中，所述第一正面电极和所述上层电极的电极材料相同。
24.本发明还提出一种适用恶劣环境的负温度系数热敏电阻器，根据如上所述的制作工艺制得。
25.本发明实施例的适用恶劣环境的负温度系数热敏电阻器及其制作工艺的有益效果是：
26.本发明通过上述制作工艺得到热敏电阻器，在电阻层和右侧的第一正面电极上覆盖有上层电极层，并在保护层和左侧的第一正面电极的搭接处设置第二正面电极，可以有效防止外界物质的侵入，水、硫、溴、氯等难以进入到电阻器的内部，极大提高了电阻器在恶劣环境下的适用寿命。且本发明提供的制作工艺简单，易于实施，能够实现大规模生产。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
28.图1为本发明实施例1的负温度系数热敏电阻器的结构示意图；
29.图2为本发明制作工艺步骤s0后的结构示意图；
30.图3为本发明制作工艺步骤s1后的结构示意图；
31.图4为本发明制作工艺步骤s2后的结构示意图；
32.图5为本发明制作工艺步骤s3后的结构示意图；
33.图6为本发明制作工艺步骤s4后的结构示意图；
34.图7为本发明制作工艺步骤s5后的结构示意图；
35.图8为本发明制作工艺步骤s7后的结构示意图；
36.图9为本发明制作工艺步骤s8后的结构示意图；
37.图10为形成镀镍层后的结构示意图；
38.图11为形成镀锡层后的结构示意图；
39.图12为本发明实施例2的负温度系数热敏电阻器的结构示意图。
40.图标：100-负温度系数热敏电阻器；1-基板；101-上表面；102-下表面；11-折条线；12-折粒线；2-背面电极；3-第一正面电极；4-电阻层；5-上层电极；6-保护层；7-第二正面电极；8-侧面电极；9-镀镍层；10-镀锡层；200-负温度系数热敏电阻器。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
42.下面对本发明实施例的抗硫化负温度系数热敏电阻器及其制作工艺进行具体说明。
43.实施例1
44.本发明实施例提供的一种适用恶劣环境的负温度系数热敏电阻器100，该热敏电阻器100的结构如图1所示。
45.具体地，本实施例提供该适用恶劣环境的负温度系数热敏电阻器100的制作工艺，包括以下步骤：
46.s0：获取基板1，如图2所示，预先在基板1的上表面101和下表面102上均匀形成多个沿第一方向延伸的折条线11和多个沿第二方向延伸的折粒线12，第一方向和第二方向大致垂直，折条线11和折粒线12交叉形成网格状，每个网格构成一个折粒单元10。优选地，本实施例中，第一方向为基板1的宽度方向，第二方向为基板1的长度方向。具体地，本实施例中，基板1为陶瓷基板。
47.s1：如图3所示，在基板1的下表面102印刷电极材料，然后烧结形成背面电极2，其中，基板1具有多个折粒单元10，在每个折粒单元10上，背面电极2分别间隔设置在折粒单元10的相对两侧。
48.优选地，该步骤中，烧结温度为8008900℃，进一步优选为8558860℃，烧结时间为
6815min。
49.优选地，该步骤中，电极材料为含银的导电浆料。
50.s2：如图4所示，在基板1的上表面101上印刷电极材料，然后烧结形成第一正面电极3，其中，在每个折粒单元10上，第一正面电极3分别间隔设置在所述折粒单元的相对两侧，且其中一侧的电极长度长于另一侧。具体地，左侧的第一正面电极3的长度长于右侧的正面电极3。该设置有利于提高电阻器的恶劣环境下的适用寿命。
51.优选地，该步骤中，烧结温度为8008900℃，进一步优选为8558860℃，烧结时间为6815min。
52.优选地，该步骤中，电极材料为含银的导电浆料。
53.s3：如图5所示，在第一正面电极3的上方印刷电阻材料，然后烧结形成电阻层4，电阻层4的一端与左侧的第一正面电极3搭接，且另一端与右侧的第一正面电极3间隙隔开。
54.进一步地，该步骤中，电阻层4的制备步骤如下：在第一正面电极3上印刷电阻材料，烧结形成第一电阻层，再在该第一电阻层上印刷电阻材料，烧结形成第二电阻层，该第二电阻层完全覆盖第一电阻层。第一电阻层和第二电阻层共同构成电阻层4。
55.具体地，该步骤中，第一电阻层和第二电阻层的烧结温度为8008900℃。烧结时间为6815min。进一步优选为8558860℃，烧结时间为6815min。
56.优选地，该步骤中，电阻材料例如可以是市售的含金属氧化物的半导体材料，例如半导体陶瓷材料。通过印刷两层电阻，提高电阻层4的横截面积，降低电阻值。
57.s4：如图6所示，在电阻层4上印刷电极材料，然后烧结形成上层电极5，其中，上层电极5部分覆盖电阻层4，并延伸至覆盖右侧的第一正面电极3。上层电极5与电阻层4的接触面越大，阻值越小。通过调控上层电极5的图形尺寸，可以对电阻器的阻值进行有效调整。通过调控，可以获得阻值范围在1ω81kω之间的负温度系数热敏电阻器，极大扩展了热敏电阻器的应用范围。
58.优选地，该步骤中，烧结温度为8008900℃，进一步优选为8558860℃，烧结时间为6815min。
59.优选地，该步骤中，上层电极5完全覆盖右侧的第一正面电极3，以对第一正面电极3形成良好保护。更进一步地，上层电极5的电极材料与第一正面电极3的电极材料一致，以保证第一正面电极3和上层电极5在后续的多次加热过程中不会发生分离。
60.s5：如图7所示，在上层电极5上印刷绝缘材料，然后烧结形成保护层6，其中，保护层5完全覆盖并熔接于电阻层4，且两端分别延伸至覆盖左侧的第一正面电极3和上层电极5的一部分。保护层6按照如下步骤制得：在上层电极5上印刷第一绝缘材料，得到第一绝缘层，在1508180℃条件下干燥后，印刷第二绝缘材料，得到第二绝缘层，然后烧结形成保护层6。具体地，本实施例中，第一绝缘材料为环氧树脂浆料，第二绝缘材料为玻璃浆料。该设置使得保护层6完全覆盖电阻层4，并通过两层不同材质的保护层对电阻层形成良好的保护作用，提高产品的使用寿命。
61.优选地，该步骤中，烧结温度为2208280℃，进一步优选为2408260℃，烧结时间为6815min。在印刷第一绝缘材料后，在较低的温度(1508180℃)下干燥后，印刷第二绝缘材料，然后在较高的温度(2208280℃)下进行烧结。使得第一绝缘层和第二绝缘层能够与保护层熔接。
62.s6：将s5得到的产品进行热处理。具体地，将s5得到的产品常温放置4812h后，在2208280℃条件下进行热处理。
63.s7：如图8所示，对热处理得到产品的上表面印刷电极材料，干燥后形成第二正面电极7，其中，第二正面电极7覆盖在保护层6和左侧的第一正面电极3的搭接处。进一步优选地，第二正面电极7的左侧延伸至覆盖第一正面电极3，且右侧延伸至与保护层6接触。
64.进一步地，该步骤中，印刷电极材料后，在1808230℃条件下干燥形成第二正面电极7，进一步优选地，干燥温度为2008210℃。合适的干燥温度，能够保证第二正面电极7不发生空鼓等不良现象，保证对第一正面电极3的防护作用。
65.进一步地，该步骤中，第二正面电极7的电极材料为银粉和玻璃浆料的混合物。可以理解的是，银粉和玻璃浆料的混合物为在玻璃浆料中加入银粉形成。玻璃浆料可以现有的玻璃浆料产品。玻璃浆料是多种氧化物按一定的比例在高温下熔融后经迅速冷却而制得的无定形网络体。玻璃浆料例如可以包含二氧化硅、氧化碲和氧化铋。本实施例中，第二正面电极7材料中的玻璃浆料与第二绝缘层的玻璃浆料的成分一致。在例如，在一个实施例中，银粉和玻璃浆料的混合比例为60890：10840。
66.采用银粉和玻璃浆料的混合物作为第二正面电极7的电极材料，能够有效防止保护层6和第一正面电极3之间产生缝隙，且该材料获得的第二正面电极7具有良好的抗渗透性能。
67.以样品a和样品b为试验材料，样品a和样品b仅第二正面电极的材料不同。样品a的第一正面电极和第二正面电极的材料均为聚合物银导电浆料。样品b的第一正面电极为聚合物银导电浆料，第二正面电极的材料为银粉和玻璃浆料的混合物(且该玻璃浆料的成分与第二绝缘层所使用的玻璃浆料的成分一致)。在硫磺熏蒸试验(试验条件为：将样品放在硫磺熏蒸器中，熏蒸器内投放硫磺10g，通电加热，每间隔20min取出，在恒定温度下测量电阻器的性能)中发现，样品b保持性能不变的时间比样品a高出46.6％。
68.s8，对s7得到产品进行第一分离操作，得到多根条状半成品，对条状半成品的侧面进行真空溅射，形成侧面电极8，如图9所示。左侧的侧面电极8向两端延伸以连接左侧的第一正面电极3和背面电极2，右侧的侧面电极8向两端延伸以连接右侧的第一正面电极3和背面电极2。
69.具体地，该步骤中，第一分离操作为折条操作，即将基板1按照折条线11的位置折成条状半成品。具体地，侧面电极8向上延伸以连接上层电极5和背面电极2。
70.进一步地，为更好地保护热敏电阻器，侧面电极8的两端延伸至接触保护层6的边缘，使得正面电极和背面电极的表面被完全覆盖。
71.s9：对s8得到的产品进行第二分离操作，得到多个颗粒状半成品，每个颗粒状半成品对应一折粒单元10，对颗粒状半成品进行电镀处理，得到抗硫化负温度系数热敏电阻器。
72.具体地，该步骤中，第二分离操作为折粒操作，即将条状的半成品按照折粒线12的位置折成颗粒状的半成品。
73.进一步地，电镀层完全覆盖对应侧的侧面电极8。具体地，如图10和图11所示，电镀层包括从内到外设置的镀镍层9和镀锡层10。镀镍层9用于对电阻器形成保护，镀镍层9用于使得电阻器具有良好的可焊性。
74.本实施例还提出一种适用恶劣环境的负温度系数热敏电阻器，如上的制作工艺制
得。适用恶劣环境的负温度系数热敏电阻器的结构如图1所示，适用恶劣环境的负温度系数热敏电阻器包括基板1、一对背面电极2、第一正面电极3、电阻层4、上层电极5、保护层6、第二正面电极7、侧面电极8、镀镍层9和镀锡层10。
75.实施例2
76.本实施例提供一种适用恶劣环境的负温度系数热敏电阻器200，该热敏电阻器200的结构如图12所示。负温度系数热敏电阻器200的制备工艺参见实施例1的内容，与实施例1的区别之处在于，步骤s7中，对热处理得到产品的上表面印刷电极材料，干燥后形成第二正面电极7，其中，所述第二正面电极包括左侧的第二正面电极和右侧的第二正面电极7，左侧的第二正面电极7覆盖在保护层6和左侧的第一正面电极3的搭接处；右侧的第二正面电极覆盖在保护层6和上层电极5的搭接处。通过上述设计，进一步提高产品的抗渗透效果。
77.以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。