本發(fā)明涉及電子元器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高精度高可靠鈦鎢金電極芯片及其制備方法。

背景技術(shù)：

NTC熱敏芯片具有冷態(tài)電阻大且隨著溫度的上升電阻逐步減小的特性。醫(yī)療溫度傳感器的體溫測量原理就是根據(jù)熱敏電阻芯片的特性阻值隨其溫度變化而變化來獲得溫度檢測，采用電橋作為檢測電路。醫(yī)療用溫度傳感器主要通過檢測人體體溫了解生命狀態(tài)的重要指標(biāo)，因此醫(yī)療溫度傳感器要求熱敏電阻芯片具有高可靠，高精度，體積小，良好的耐熱循環(huán)能力，測量范圍寬和測量精度高，低溫治療中長時(shí)間趨勢的溫度監(jiān)測等特性。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中，NTC熱敏芯片的制作方法是：熱敏材料制備-壓錠成型-燒結(jié)-切片-清洗烘干-印刷燒滲電極-劃切芯片-測試。通過現(xiàn)有的方法制作得到的NTC熱敏芯片存在以下不足：(1)現(xiàn)有銀電極NTC熱敏芯片的穩(wěn)定性沒有金電極的好，在高溫、潮濕、電場的三個(gè)條件下容易發(fā)生銀遷移，且銀層表面在空氣中容易硫化，此外，印刷后在燒結(jié)時(shí)漿料中的有機(jī)物揮發(fā)使得電極層產(chǎn)生氣孔，隨著長期使用，環(huán)氧料中的有害物質(zhì)逐步的隨氣孔入侵熱敏材料從而破壞電氣性能；(2)現(xiàn)有金電極NTC熱敏芯片成本高，其工藝是通過絲網(wǎng)印刷獲得兩面電極，這樣很難做到薄膜印刷，因此對金的損耗多；(3)精度低，現(xiàn)有工藝印刷的膜厚均勻性差，且表面不致密，銀層燒結(jié)時(shí)受爐體溫度波動(dòng)漿料中的玻璃體對NTC陶瓷基片滲透不一致，導(dǎo)致電氣性能分散，對偏薄的NTC陶瓷基片高溫?zé)Y(jié)也容易導(dǎo)致電氣性能分散，以及開裂、形變。因而，現(xiàn)有技術(shù)中的NTC熱敏芯片無法滿足醫(yī)療溫度傳感器等對芯片的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)和不足，提供一種高精度高可靠鈦鎢金電極芯片及其制備方法，所述鈦鎢金電極芯片體積小，具有高可靠、高精度，良好的耐熱循環(huán)能力。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種高精度高可靠鈦鎢金電極芯片，包括熱敏基片、鈦鎢合金層、金電極；所述鈦鎢合金層、金電極均從內(nèi)至外依次層疊的設(shè)置于熱敏基片的兩表面上。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的高精度高可靠鈦鎢金電極芯片的熱時(shí)間常數(shù)具有明顯的減少，具有高可靠、高精度，良好的耐熱循環(huán)能力。

進(jìn)一步，所述鈦鎢合金層的厚度為0.05-0.1μm。

進(jìn)一步，所述鈦鎢合金中鈦與鎢的質(zhì)量比為8:2-7:3。

進(jìn)一步，所述金電極的厚度為1-2μm。

進(jìn)一步，所述鈦鎢合金層與金電極之間設(shè)置有鎳層；所述鎳層的厚度為0.2-0.5μm。所述鎳層能夠增強(qiáng)金電極與鈦鎢合金層的結(jié)合力。

進(jìn)一步，所述鈦鎢合金層通過真空鍍膜設(shè)置于熱敏基片的兩表面上，所述金電極是通過真空鍍膜設(shè)置于鈦鎢合金層的表面上。

進(jìn)一步，所述熱敏基片為陶瓷基片。

本發(fā)明還提供了一種高精度高可靠鈦鎢金電極芯片的制備方法，包括以下步驟：

S1：制備熱敏基片；

S2：通過真空鍍膜方式將鈦鎢合金濺射到熱敏基片兩表面上，形成鈦鎢合金層；

S3：通過真空鍍膜方式將金濺射到鈦鎢合金層表面，形成金電極；

S4：對覆有鈦鎢合金和金電極的熱敏基片進(jìn)行劃片，得到所述高精度高可靠鈦鎢金電極芯片。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，通過本發(fā)明的高精度高可靠鈦鎢金電極芯片的制備方法，制備得到的鈦鎢金電極芯片的熱時(shí)間常數(shù)具有明顯的減少，并且具有高可靠、高精度，良好的耐熱循環(huán)能力。

進(jìn)一步，所述步驟S2還包括通過真空鍍膜方式將鎳濺射到鈦鎢合金層表面，形成鎳層，步驟S3通過真空鍍膜方式將金濺射到鎳層表面，形成金電極；所述鈦鎢合金層的厚度為0.05-0.1μm；所述金電極的厚度為1-2μm；所述鎳層的厚度為0.2-0.5μm。

進(jìn)一步，所述鈦鎢合金中鈦與鎢的質(zhì)量比為8:2-7:3。

為了更好地理解和實(shí)施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中的高精度高可靠鈦鎢金電極芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中的芯片的制備方法工藝流程圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中的高精度高可靠鈦鎢金電機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

請參閱圖1，其是本實(shí)施例中的高精度高可靠鈦鎢金電極芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。所述高精度高可靠鈦鎢金電極芯片包括熱敏基片10、鈦鎢合金層20、金電極30。所述鈦鎢合金層20和金電極30從內(nèi)至外依次層疊的設(shè)置于熱敏基片10的兩表面上。

在本實(shí)施例中，所述熱敏基片10為陶瓷基片。

所述鈦鎢合金層20的厚度為0.05-0.1μm。所述鈦鎢合金層20中鈦與鎢的質(zhì)量比為8:2-7:3，使得所述電極芯片性能最佳。由于鈦與鎢均為過渡金屬，其重量輕，強(qiáng)度高，均具有金屬光澤及良好的抗腐蝕性能，在高、低溫度下能夠保持良好的機(jī)械性能，膨脹系數(shù)小，且與半導(dǎo)體陶瓷材料的膨脹系數(shù)十分接近。因而，在熱敏基片10表面設(shè)置的鈦鎢合金層20附著力強(qiáng)。

所述金電極30的厚度為1-2μm。所述金電極的穩(wěn)定性好，適合焊接和綁定。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的高精度高可靠鈦鎢金電極芯片的熱時(shí)間常數(shù)比現(xiàn)有芯片減少了一倍；其高溫老化性能更穩(wěn)定，長期使用變化率≤0.1％。

請參閱圖2，其是本實(shí)施例中的芯片的制備方法工藝流程圖。本實(shí)施例中所述的高精度高可靠鈦鎢金電極芯片的制備方法，包括以下步驟：

S1：制備熱敏基片。

具體的，通過配料-球磨-超壓成型-燒結(jié)-切片清洗得到熱敏基片。在本實(shí)施例中，根據(jù)材料配方將各種金屬氧化物(錳、鈷、鐵、鎳、銅、鋅等)按照相應(yīng)比例配制得混合物料；然后用球磨機(jī)將混合物料混合均勻，然后對混合物料進(jìn)行預(yù)燒，然后打粉成100-300目；將預(yù)燒后的物料加水球磨，將物料球磨細(xì)化均勻，使得物料顆粒為約2μm；然后將球磨好的物料倒入模具中，初步手壓成型后，在超高壓下繼續(xù)成型，得到錠子；將錠子加入預(yù)先鋪好氧化鋁砂的氧化鋁缽內(nèi)，然后用氧化鋁砂填埋錠子后進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過程中的溫度為：20小時(shí)從室溫升到1150℃，然后在1150℃下燒結(jié)40小時(shí)后，自然降溫，得到燒結(jié)好的錠子；將錠子固定于內(nèi)圓切割機(jī)專用夾具上，調(diào)整參數(shù)進(jìn)行切割，然后用純水超聲清洗干凈后烘干，得到熱敏基片。

S2：通過真空鍍膜方式將鈦鎢合金濺射到熱敏基片兩表面上，形成鈦鎢合金層。

具體的，在真空鍍鈦鎢合金層前，將熱敏基片清洗干凈，以確保鍍膜后，鈦鎢合金層與熱敏基片的結(jié)合力。設(shè)定鍍膜溫度為300℃，調(diào)整電流，通過真空濺射將鈦鎢合金濺射到熱敏基片上，形成一層致密的鈦鎢合金層，所述鈦鎢合金層的厚度為0.05-0.1μm。

S3：通過真空鍍膜方式將金濺射到鈦鎢合金層表面，形成金電極。在熱敏基片的兩側(cè)濺射鈦鎢合金形成鈦鎢合金層后，在鈦鎢合金層的表面濺射金電極層，所述金電極的厚度為1-2μm。金電極的厚度越厚，其可靠性越好。

S4：對覆有鈦鎢合金和金電極的熱敏基片進(jìn)行劃片，得到所述高精度高可靠鈦鎢金電極芯片。根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)定工藝參數(shù)，使用劃片機(jī)進(jìn)行劃切，得到所述高精度高可靠鈦鎢金電極芯片。

在本實(shí)施例中，對切割好的所述芯片采用分選機(jī)進(jìn)行電阻值測試分選，可設(shè)置±1％。±2％?！?％等多個(gè)分選檔位。

請參閱表1，其為本發(fā)明的高精度高可靠鈦鎢金電極芯片與現(xiàn)有技術(shù)中的NTC熱敏芯片的阻值精度和高溫長時(shí)間老化變化率對比(以10KΩ為例)。本發(fā)明制備得到的高精度高可靠鈦鎢金電極芯片，與現(xiàn)有技術(shù)中的NTC熱敏芯片進(jìn)行對比分析，通過測試阻值精度和高溫長時(shí)間老化變化率，可知本發(fā)明的芯片的阻值精度高，可靠性更好。

表1本發(fā)明芯片與現(xiàn)有芯片的阻值精度和高溫長時(shí)間老化變化率對比(以10KΩ為例)

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的高精度高可靠鈦鎢金電極芯片的熱時(shí)間常數(shù)具有明顯的減少，具有高可靠、高精度，良好的耐熱循環(huán)能力，適合用于醫(yī)療溫度傳感器等對芯片精度要求高的領(lǐng)域。

實(shí)施例2

請參閱圖3，其是本實(shí)施例中的高精度高可靠鈦鎢金電極芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。所述高精度高可靠鈦鎢金電極芯片包括熱敏基片10、鈦鎢合金層20、金電極30和鎳層40。所述鈦鎢合金層20、鎳層40和金電極30從內(nèi)至外依次層疊的設(shè)置于熱敏基片10的兩表面上。

在本實(shí)施例中，所述熱敏基片10為陶瓷基片。

所述鈦鎢合金層的厚度為0.05-0.1μm。所述鈦鎢合金層20中鈦與鎢的質(zhì)量比為8:2-7:3，使得所述電極芯片性能最佳。由于鈦與鎢均為過渡金屬，其重量輕，強(qiáng)度高，均具有金屬光澤及良好的抗腐蝕性能，在高、低溫度下能夠保持良好的機(jī)械性能，膨脹系數(shù)小，且與半導(dǎo)體陶瓷材料的膨脹系數(shù)十分接近。因而，在熱敏基片10表面設(shè)置的鈦鎢合金層20附著力強(qiáng)。

所述金電極的厚度為1-2μm。所述金電極的穩(wěn)定性好，適合焊接和綁定。

所述鎳層40的厚度為0.2-0.5μm。所述鎳層40能夠增強(qiáng)金電極30與鈦鎢合金層20之間的結(jié)合力。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的高精度高可靠鈦鎢金電極芯片的熱時(shí)間常數(shù)比現(xiàn)有芯片減少了一倍；其高溫老化性能更穩(wěn)定，長期使用變化率≤0.1％。

本實(shí)施例中所述的高精度高可靠鈦鎢金電極芯片的制備方法與實(shí)施例1類似，主要區(qū)別在于在鈦鎢合金層上先鍍鎳層然后再鍍金電極層，具體的，包括以下步驟：

S1：制備熱敏基片。

具體的，通過配料-球磨-超壓成型-燒結(jié)-切片清洗得到熱敏基片。在本實(shí)施例中，根據(jù)材料配方將各種金屬氧化物(錳、鈷、鐵、鎳、銅、鋅等)按照相應(yīng)比例配制得混合物料；然后用球磨機(jī)將混合物料混合均勻，然后對混合物料進(jìn)行預(yù)燒，然后打粉成100-300目；將預(yù)燒后的物料加水球磨，將物料球磨細(xì)化均勻，使得物料顆粒為約2μm；然后將球磨好的物料倒入模具中，初步手壓成型后，在超高壓下繼續(xù)成型，得到錠子；將錠子加入預(yù)先鋪好氧化鋁砂的氧化鋁缽內(nèi)，然后用氧化鋁砂填埋錠子后進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過程中的溫度為：20小時(shí)從室溫升到1150℃，然后在1150℃下燒結(jié)40小時(shí)后，自然降溫，得到燒結(jié)好的錠子；將錠子固定于內(nèi)圓切割機(jī)專用夾具上，調(diào)整參數(shù)進(jìn)行切割，然后用純水超聲清洗干凈后烘干，得到熱敏基片。

S2：通過真空鍍膜方式將鈦鎢合金濺射到熱敏基片兩表面上，形成鈦鎢合金層。

具體的，在真空鍍鈦鎢合金層前，將熱敏基片清洗干凈，以確保鍍膜后，鈦鎢合金層與熱敏基片的結(jié)合力。設(shè)定鍍膜溫度為300℃，調(diào)整電流，通過真空濺射將鈦鎢合金濺射到熱敏基片上，形成一層致密的鈦鎢合金層，所述鈦鎢合金層的厚度為0.05-0.1μm。然后在鈦鎢合金層表面在鍍上鎳層，所述鎳層的厚度為0.2-0.5μm。

S3：通過真空鍍膜方式將金濺射到鈦鎢合金層表面，形成金電極。在熱敏基片的兩側(cè)濺射鎳層后，在鎳層的表面濺射金電極層，所述金電極的厚度為1-2μm。金電極的厚度越厚，其可靠性越好。

S4：對覆有鈦鎢合金、鎳層和金電極的熱敏基片進(jìn)行劃片，得到所述高精度高可靠鈦鎢金電極芯片。根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)定工藝參數(shù)，使用劃片機(jī)進(jìn)行劃切，得到所述高精度高可靠鈦鎢金電極芯片。

在本實(shí)施例中，對切割好的所述芯片采用分選機(jī)進(jìn)行電阻值測試分選，可設(shè)置±1％?！?％。±3％等多個(gè)分選檔位。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的高精度高可靠鈦鎢金電極芯片的熱時(shí)間常數(shù)具有明顯的減少，具有高可靠、高精度，良好的耐熱循環(huán)能力，適合用于醫(yī)療溫度傳感器等對芯片精度要求高的領(lǐng)域。

本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對本發(fā)明的各種改動(dòng)或變形不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變形。