專(zhuān)利名稱(chēng)：疊層陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻的新型制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及過(guò)流保護(hù)元件的制造方法，尤其涉及一種疊層陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻的新型制造方法。
背景技術(shù)：
由于正溫度系數(shù)(PTC)陶瓷材料本身電阻率較高，目前已知報(bào)道的最小的電阻率為2Ω·cm，所以做成塊體材料的PTC陶瓷電阻值較高，如果安裝在集成線路板上會(huì)增加不必要的功耗。如果做成片狀疊層元件，通過(guò)每一層之間的并聯(lián)，能將電阻值大大降低，且尺寸很小，能極大的拓寬PTC陶瓷在集成線路板上的使用。世界上許多著名的電子元件生產(chǎn)廠商如Murata、EPCOS經(jīng)過(guò)多年的研究，直至近年才達(dá)到產(chǎn)業(yè)化水平。Murata公司于二十一世紀(jì)初才推出PRG系列過(guò)流保護(hù)片式多層PTC陶瓷電阻器，其尺寸能做到，室溫電阻，PRF系列溫度檢測(cè)片式多層PTC陶瓷電阻器尺寸為1.6mm×0.8mm×0.8mm，室溫電阻為33Ω，測(cè)溫度精度為±5℃。Murata公司就該項(xiàng)技術(shù)在世界上許多國(guó)家申請(qǐng)專(zhuān)利。
PTC陶瓷的片式疊層化的主要技術(shù)難度就是降低PTC陶瓷材料的燒結(jié)溫度。眾所周知，片式疊層元件的制備需要將陶瓷材料和內(nèi)電極實(shí)現(xiàn)共燒。PTC陶瓷的主成分是BaTiO3，它和普通的BaTiO3基電容器不一樣，其陶瓷表面容易吸附氧分子，氧分子與半導(dǎo)體陶瓷表面的電子發(fā)生極化作用，由物理吸附轉(zhuǎn)化為化學(xué)吸附，使得半導(dǎo)體陶瓷表層的電子被束縛，表層載流子濃度減少，形成正空間電荷區(qū)，即在表層形成相當(dāng)于電子勢(shì)壘的高阻層。因此選擇內(nèi)電極應(yīng)考慮的是如何破壞半導(dǎo)體陶瓷表面的氧吸附層，傳統(tǒng)的銀鈀電極很難滿足上述要求，必須在該漿料中摻入Ni、Zn等賤金屬，在燒電極過(guò)程中奪取氧吸附層，使陶瓷和電極形成歐姆接觸。但由于賤金屬在高溫?zé)Y(jié)時(shí)賤金屬自身容易氧化，所以其燒結(jié)溫度一般在1000℃以?xún)?nèi)。而傳統(tǒng)PTC陶瓷材料的燒結(jié)溫度在1000℃以上，而且必須在氧化氣氛中燒結(jié)，因此很難實(shí)現(xiàn)歐姆內(nèi)電極和陶瓷體的共燒。
普通的鈦酸鋇陶瓷PTC一般采用Al2O3-SiO2-TiO2(AST)玻璃體系，作為BaTiO3燒結(jié)助劑，玻璃相主要起兩個(gè)作用一是吸附有害雜質(zhì)，提高晶粒的半導(dǎo)化程度。在原材料和工藝中不可避免地會(huì)帶入一些有害物質(zhì)，由于雜質(zhì)進(jìn)入液相中所需激活能比進(jìn)入晶格格點(diǎn)上小，而AST在高溫下形成液相，故能將雜質(zhì)吸附在晶界中。實(shí)驗(yàn)表明，組分中未引入AST時(shí)，引入半導(dǎo)體化元素的BaTiO3材料，其電阻率很高，有的甚至為絕緣體。只有引入AST成分后，材料電阻率方可降低100Ω·cm以下。二是控制晶粒長(zhǎng)大，使之成為理想的致密瓷。AST約在1240℃左右形成液相，由于液相中含有鈦離子，它可對(duì)晶粒實(shí)現(xiàn)理想的潤(rùn)濕。在溫度不太高時(shí)(小于1300℃)，液態(tài)量較少，只出現(xiàn)在局部，尚不足以包裹整個(gè)晶粒，而液相表面張力的作用，可使晶?？烤o，有利于傳質(zhì)過(guò)程。因此若在該溫區(qū)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則晶粒生長(zhǎng)及不均勻，甚至?xí)霈F(xiàn)異常晶粒長(zhǎng)大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種新型的疊層陶瓷PTC的制造方法。
本發(fā)明的發(fā)明目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種新型的疊層陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻的新型制造方法，其步驟為將制備陶瓷的原料按比例進(jìn)行配料、制漿、消泡、流延、沖片、印刷、壓制、一次切割、排粘、燒結(jié)、涂玻璃料、平面磨、封端、燒端、電鍍、劃片、外觀檢測(cè)、電阻分選、編帶，在所述燒結(jié)BaTiO3工序中，采用Li2O-Bi2O3-Al2O3-TiO2玻璃相作為燒結(jié)助劑，其中所述Bi2O3的含量為BaTiO3摩爾數(shù)的0％-2.0％，Li2O的含量為BaTiO3摩爾數(shù)的0％-2.0％，Al2O3的含量為BaTiO3摩爾數(shù)的0％-2.0％，TiO2的含量為BaTiO3摩爾數(shù)的0％-2.0％。
制造工藝如附圖1，將制備陶瓷的原料按比例進(jìn)行配料、制漿、消泡、流延、沖片、印刷、壓制、一次切割、排粘、燒結(jié)、涂玻璃料、平面磨、封端、燒端、電鍍、劃片、外觀檢測(cè)、電阻分選、編帶，在工藝中本發(fā)明首次引入氮?dú)獗Ｗo(hù)燒結(jié)疊層陶瓷PTC的工藝，燒結(jié)時(shí)采用階段工藝，在高溫段保溫時(shí)采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，保證電極在燒成時(shí)不會(huì)被氧化。氮?dú)夥毡Ｗo(hù)的氣壓為0.1MPa-10MPa。然而PTC在非氧化氣氛下不具有PTC效應(yīng)，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)燒結(jié)程序時(shí)在降溫段1000度下保溫，并通入氧氣，使晶粒和晶界發(fā)生重氧化，恢復(fù)瓷片的PTC效應(yīng)。
本發(fā)明一種新型的疊層陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻的新型制造方法，在所述燒結(jié)BaTiO3工序中，采用Li2O-Bi2O3-Al2O3-TiO2玻璃相作為燒結(jié)助劑。本發(fā)明的制造方法具有工藝簡(jiǎn)單、降低燒結(jié)溫度、提高生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明疊層陶瓷PTC熱敏電阻的制造工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖1進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明是如何實(shí)現(xiàn)的如圖1所示，將制備陶瓷的原料按比例進(jìn)行配料、制漿、消泡、流延、沖片、印刷、壓制、一次切割、排粘、燒結(jié)、涂玻璃料、平面磨、封端、燒端、電鍍、劃片、外觀檢測(cè)、電阻分選后進(jìn)行編帶，得疊層陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻，在所述燒結(jié)BaTiO3工序中，采用Li2O-Bi2O3-Al2O3-TiO2玻璃相作為燒結(jié)助劑，其中Li2O-Bi2O3-Al2O3-TiO2玻璃相的配方及燒結(jié)溫度、所得電阻的電阻率如下表所示


權(quán)利要求
1.一種新型的疊層陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻的新型制造方法，其步驟為將制備陶瓷的原料按比例進(jìn)行配料、制漿、消泡、流延、沖片、印刷、壓制、一次切割、排粘、燒結(jié)、涂玻璃料、平面磨、封端、燒端、電鍍、劃片、外觀檢測(cè)、電阻分選、編帶，其特征在于在所述燒結(jié)BaTiO3工序中，采用Li2O-Bi2O3-Al2O3-TiO2玻璃相作為燒結(jié)助劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的疊層陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻的新型制造方法，其特征在于其中所述Bi2O3的含量為BaTiO3摩爾數(shù)的0％-2.0％，Li2O的含量為BaTiO3摩爾數(shù)的0％-2.0％，Al2O3的含量為BaTiO3摩爾數(shù)的0％-2.0％，TiO2的含量為BaTiO3摩爾數(shù)的0％-2.0％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種新型的疊層陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻的新型制造方法，其特征在于燒結(jié)時(shí)采用階段工藝，在高溫段保溫時(shí)采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，在降溫段通入氧氣，使晶粒和晶界發(fā)生重氧化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型的疊層陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻的新型制造方法，其特征在于氮?dú)夥毡Ｗo(hù)的氣壓為0.1MPa-10MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型的疊層陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻的新型制造方法，其特征在于所述降溫段的溫度小于等于1000℃。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型的疊層陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻的新型制造方法，其步驟為將制備陶瓷的原料按比例進(jìn)行配料、制漿、消泡、流延、沖片、印刷、壓制、一次切割、排粘、燒結(jié)、涂玻璃料、平面磨、封端、燒端、電鍍、劃片、外觀檢測(cè)、電阻分選、編帶，在所述燒結(jié)BaTiO
文檔編號(hào)H01C7/13GK1731540SQ200510029189
公開(kāi)日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2005年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者周欣山, 錢(qián)朝勇, 沈十林, 楊彬, 余勤民 申請(qǐng)人:上海維安熱電材料股份有限公司