一种小尺寸片式热敏电阻及其制作方法

摘要

本发明公开了一种小尺寸片式热敏电阻及其制作方法，制作方法包括：准备热敏陶瓷薄片，热敏陶瓷薄片的厚度等于小尺寸片式热敏电阻的两导电端之间的距离；在热敏陶瓷薄片的两面采用磁控溅射工艺溅射形成第一导电电极层；将热敏陶瓷薄片切割成与小尺寸片式热敏电阻相同尺寸的热敏电阻芯片，热敏陶瓷薄片的两面对应为热敏电阻芯片的两导电端；在热敏电阻芯片上包覆一层玻璃浆料，烧结形成玻璃层；去除热敏电阻芯片的两导电端上的玻璃层以露出第一导电电极层；在热敏电阻芯片的两导电端上形成第二导电电极层，形成小尺寸片式热敏电阻。本发明提出的小尺寸片式热敏电阻及其制作方法解决了采用现有技术制备片式热敏电阻在小型化后遇到的技术瓶颈。

说明书

技术领域

本发明涉及片式热敏电阻，尤其涉及一种小尺寸片式热敏电阻及其制作方 法。

背景技术

近年来随着智能手机、智能穿戴功能越来越强，要求元器件尺寸越来越小， 一些智能手机、智能穿戴等电子设备逐渐趋向于采用英制0201和01005尺寸以 下的被动元器件。而片式热敏电阻在小型化中遇到几大技术瓶颈，主要有：第一， 因为导电端面积过小(不超过0.08mm²)导致陶瓷与银电极欧姆接触很差，导致 电气性能无法达标或极度分散；第二，因为体积只有原来最小规格0402的八分 之一，表面均匀涂覆一层保护玻璃层技术难度极高，传统涂覆工艺根本无法实现， 陶瓷玻璃保护层不良会导致产品经过电镀液、酸性环境中很快劣化。

发明内容

为解决片式热敏电阻小型化后遇到的技术瓶颈，本发明提出一种小尺寸片式 热敏电阻及其制作方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种小尺寸片式热敏电阻的制作方法，包括：

S1：准备热敏陶瓷薄片，其中所述热敏陶瓷薄片的厚度等于所述小尺寸片式 热敏电阻的两导电端之间的距离；

S2：在所述热敏陶瓷薄片的两面采用磁控溅射工艺溅射形成第一导电电极 层；

S3：将所述热敏陶瓷薄片切割成与所述小尺寸片式热敏电阻相同尺寸的热敏 电阻芯片，其中所述热敏陶瓷薄片的两面对应为所述热敏电阻芯片的两导电端；

S4：在所述热敏电阻芯片上包覆一层玻璃浆料，烧结形成玻璃层；

S5：去除所述热敏电阻芯片的两导电端上的所述玻璃层以露出所述第一导电 电极层；

S6：在所述热敏电阻芯片的两导电端上形成第二导电电极层，形成所述小尺 寸片式热敏电阻。

优选地，步骤S2中所述磁控溅射工艺中溅射的靶材为Au、Ag、Ni或Cu。

优选地，所述第一导电电极层的厚度为3～7μm。

优选地，步骤S4中具体包括：采用包糖衣的工艺在所述热敏电阻芯片的六 面上包覆一层均匀的玻璃浆料并烧结形成玻璃层。

优选地，在所述包糖衣的工艺过程中，包糖衣机的转速为20～30r/min，气流 压力为4～6MPa。

优选地，步骤S5中具体包括：采用喷砂工艺将所述热敏电阻芯片的两导电 端上的玻璃层去除以露出所述第一导电电极层。

优选地，所述喷砂工艺的过程中，喷砂压力为20～25MPa，沙粒粒度在50～100 μm。

优选地，所述第二导电电极层包括Ag电极层、Ni电极层和Sn电极层，步 骤S6中具体包括：在所述热敏电阻芯片的两导电端上粘结Ag浆并烧结后形成 所述Ag电极层，然后在所述Ag电极层上依次电镀所述Ni电极层和所述Sn电 极层，形成所述小尺寸片式热敏电阻。

本发明还公开了一种小尺寸片式热敏电阻，是由上述的制作方法制得的所述 小尺寸片式热敏电阻。

优选地，所述小尺寸片式热敏电阻的尺寸为0201型、01005型或小于01005 型的尺寸。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的小尺寸片式热敏电阻的 制作方法首先制作厚度等于片式热敏电阻的两导电端之间的距离的热敏陶瓷薄 片，在热敏陶瓷薄片的两面通过磁控溅射工艺形成第一导电电极层，该第一导电 电极层通过磁控溅射工艺至热敏陶瓷薄片上从而使得陶瓷与第一导电电极层紧 密接触；然后包覆玻璃层后并去除两导电端的玻璃层以露出第一导电电极层，再 在第一导电电极层上形成第二导电电极层，本发明中的第二导电电极层不直接与 陶瓷层接触，而是与第一导电电极层接触，第二导电电极层可以紧密粘结在第一 导电电极层上，从而使得小尺寸片式热敏电阻的电气性能达标，克服了片式热敏 电阻在小型化后导致的陶瓷与银电极欧姆接触差而使得电气性能无法达标或极 度分散的技术瓶颈。

在进一步的方案中，本发明通过采用包糖衣的工艺在热敏电阻芯片的六面上 包覆玻璃浆料，然后将包覆的玻璃浆料层进行烧结，使得热敏电阻芯片的六面上 形成均匀的一层玻璃化保护层，然后再通过喷砂工艺去除两导电端上的玻璃层， 从而克服了采用传统涂覆工艺无法完成小尺寸的热敏电阻芯片的玻璃包覆的技 术瓶颈，避免了因为玻璃保护层不良而导致的产品经过电镀液、酸性环境中很快 劣化的情形。通过本发明的制作方法可以制作0201型、01005型或更小尺寸的 片式热敏电阻。

附图说明

图1是本发明优选实施例的小尺寸片式热敏电阻的制作方法的流程图；

图2是本发明优选实施例的小尺寸片式热敏电阻的制作方法中的磁控溅射 工艺示意图；

图3是本发明优选实施例的小尺寸片式热敏电阻的制作方法中的通过包糖 衣工艺包覆玻璃浆料的示意图；

图4是本发明优选实施例的小尺寸片式热敏电阻的制作方法中的通过喷砂 工艺去除两导电端的玻璃层的示意图；

图5是本发明优选实施例的小尺寸片式热敏电阻的剖面图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。

如图1，本发明的优选实施例提供一种小尺寸片式热敏电阻的制作方法，包 括：

S1：准备热敏陶瓷薄片，其中热敏陶瓷薄片的厚度等于小尺寸片式热敏电 阻的两导电端之间的距离(在一些实施例中，两导电端之间的距离即为小尺寸片 式热敏电阻的长度)。

第一，将MnO₂、Co₃O₄、Ni₂O₃等金属氧化物材料按不同电性要求比例混合 球磨烘干制备成粉料，其中球磨机的线速度为250m/min，球磨时间为12小时； 第二，将制备好的粉料填装在可塑性模具中，将模具放置于等静压机的液体中， 将压力阶梯上升至300MPa保持10min后阶梯下降压力，从模具中取出粉料块； 第三，将压制好的粉料块进行高温烧结，使其充分结晶成功能陶瓷，其中烧结的 升温速率为2℃/min，最高温度为1250℃，保温2小时后降温，降温速率为3℃ /min；第四，将烧结完成的陶瓷锭子用内圆切方式切割成厚度与最终产品的两导 电端之间的距离(可以是最终产品的长度)一致的热敏陶瓷薄片，如制备0201 型片式热敏电阻切割厚度为0.6mm，01005型片式热敏电阻切割厚度为0.2mm， 其中切割内圆切进刀速率为5～8mm/h。

S2：在热敏陶瓷薄片的两面采用磁控溅射工艺溅射形成第一导电电极层。

如图2所示，采用磁控溅射工艺，通过磁控溅射机7在热敏陶瓷薄片9的两 面溅射一层第一导电电极层，其中溅射的靶材8可以是Au、Ag、Ni、Cu等， 即第一导电电极层为Au电极层、Ag电极层、Ni电极层或Cu电极层等；磁控 溅射的环境为真空环境，溅射的第一导电电极层的厚度为3～7μm。

S3：将热敏陶瓷薄片切割成与小尺寸片式热敏电阻相同尺寸的热敏电阻芯 片，其中热敏陶瓷薄片的两面对应为热敏电阻芯片的两导电端；

将磁控溅射完成的热敏陶瓷薄片用陶瓷精加工的方式划切成相应尺寸的热 敏电阻芯片(其中两个有第一导电电极层面为导电端)，即在热敏陶瓷薄片的两 面上根据小尺寸热敏电阻的除两导电端之间距离以外的两个方向的尺寸，将热敏 陶瓷薄片切割成与小尺寸片式热敏电阻相同尺寸的热敏电阻芯片(其中热敏陶瓷 薄片的两面对应为热敏电阻芯片的两导电端)。如制备0201型片式热敏电阻的划 切尺寸为0.3*0.3mm，制备01005型片式热敏电阻的划切尺寸为0.1*0.1mm；其 中划片机进刀速率为3～5mm/h。

S4：在热敏电阻芯片上包覆一层玻璃浆料，烧结形成玻璃层。

如图3所示，采用包糖衣的工艺在热敏电阻芯片13的六面包覆一层均匀的 玻璃浆料，其中包糖衣机11的转速控制在20～30r/min，气流压力控制在4～6MPa， 如图3中玻璃浆料12通过气流14包覆在热敏电阻芯片13上；然后进行烧结， 将玻璃浆料烧结成致密的玻璃化保护层，其中烧结过程中升温速率为20℃/min， 最高温度为750℃，保温10min后降温，降温速率为25℃/min。

S5：去除热敏电阻芯片的两导电端上的玻璃层以露出第一导电电极层。

如图4所示，将热敏电阻芯片两导电端的玻璃层用喷砂工艺去除，喷砂机 15通过喷砂16将热敏电阻芯片13(此时热敏电阻芯片13的六面均包覆有玻璃 层)两导电端的玻璃层去除，使热敏电阻芯片的两导电端没有玻璃绝缘隔离，即 两导电端的第一导电电极层完全显露出来，其中喷砂的压力为20～25MPa，沙粒 粒度为50～100μm。

S6：在热敏电阻芯片的两导电端上形成第二导电电极层，形成小尺寸片式 热敏电阻。

第二导电电极层包括Ag电极层、Ni电极层和Sn电极层，首先通过粘结工 艺在两导电端粘结Ag浆，并将Ag浆还原烧结成致密的Ag电极层，其中烧结 Ag浆过程中升温速率为25℃/min，最高温度为640℃，保温10min后降温，降 温速率为25℃/min；然后在Ag电极层上电镀一层Ni电极层，电镀电流为20A， 电镀时间为40min，Ni电极层的厚度为3～6μm；最后再在Ni电极层上电镀一 层Sn电极层，电镀电流为20A，电镀时间为60min，Sn电极层的厚度为5～10 μm，最终制备得到小尺寸的片式热敏电阻。

如图5所示，是通过本发明的小尺寸片式热敏电阻的制作方法制备得到的小 尺寸片式热敏电阻的剖面图，其中小尺寸片式热敏电阻包括热敏陶瓷体1，在热 敏陶瓷体1的两导电端从内到外分别有Au电极层3(Au电极层3是通过磁控溅 射形成的第一导电电极层，该层也可以是Ag电极层、Ni电极层或Cu电极层等)、 Ag电极层4、Ni电极层5和Sn电极层6(Ag电极层4、Ni电极层5和Sn电极 层6均属于上述所述的第二导电电极层)，在热敏陶瓷体1的另外四面包覆有玻 璃层2。

本发明的小尺寸片式热敏电阻的制作方法可以制备0201型、01005型或更 小尺寸的片式热敏电阻，首先通过制备厚度等于片式热敏电阻两导电端之间距离 的热敏陶瓷薄片，在热敏陶瓷薄片的两面通过磁控溅射工艺形成第一导电电极 层，该第一导电电极层通过磁控溅射工艺至热敏陶瓷薄片上从而使得陶瓷与第一 导电电极层紧密接触；然后包覆玻璃层后并去除两导电端的玻璃层以露出第一导 电电极层，再在第一导电电极层上粘结Ag浆形成Ag电极层，Ag浆不直接与陶 瓷层接触，而是与第一导电电极层接触，使得Ag浆紧密粘连在两导电端上，即 使得陶瓷与银电极欧姆接触良好，最后在Ag电极层上依次电镀Ni电极层和Sn 电极层，制备得到的小尺寸片式热敏电阻的电气性能达标，克服了采用现有技术 制备片式热敏电阻在小型化后导致的陶瓷与银电极欧姆接触差而使得电气性能 无法达标或极度分散的技术瓶颈。

另外，本发明通过采用包糖衣的工艺在热敏电阻芯片的六面上包覆玻璃浆 料，然后将包覆的玻璃浆料层进行烧结，使得热敏电阻芯片的六面上形成均匀的 一层玻璃化保护层，然后再通过喷砂工艺去除两导电端上的玻璃层，从而克服了 采用传统涂覆工艺无法完成小尺寸的热敏电阻芯片的玻璃包覆的技术瓶颈，避免 了因为玻璃保护层不良而导致的产品经过电镀液、酸性环境中很快劣化的情形。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能 认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而 且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。