专利名称：：热敏电阻的被电极方法
技术领域：
：本发明涉及热敏电阻的制造方法，尤其是指热敏电阻的被电极方法。技术背景热敏电阻是一种电阻值随温度变化的电阻元件，阻值随温度升高而增加的称正温度系数(PTC)热敏电阻，反之，则称负温度系数(NTC)热敏电阻。热敏电阻根据其特殊的电性能，用途非常广泛，分为通讯过流保护用；节能灯、整流器预热启动用；彩电、彩显消磁用；冰箱、空调马达启动用；温度探测、补偿、测量、控制用；抑制浪涌电流用等。现有的热敏电阻制造过程如下配料球磨+粘合剂配制》造粒》成型+烧结今被电极">分选今打线排今插片今焊接今包封》固化今标志今耐压测试今成品分选^包装入库。目前，国内外厂商在PTC热敏电阻生产时，在被电极工序时一般采用镀镍、印银-锌电极或铝电极的办法，以使烧结好的陶瓷本体与金属电极之间形成欧姆接触，其结构示意如图l所示，从而保证产品阻值与原陶瓷本体的阻值相同，这种方法的电极烧渗温度一般为460-48(TC，电极烧渗气氛为空气，而电极接触电阻0.3ohm。但是，现有这种技术所形成的产品在承受大电流冲击后会产生温度梯度，如图2所示，由于产品温度梯度原因易造成微裂纹，长期使用容易形成产品分层，导致产品失效。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种热敏电阻的被电极方法，其能解决热敏电阻陶瓷本体发热不均问题，提高产品的抗电流冲击能力，从而减少产品的失效机率，提高产品的持久可靠性。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种热敏电阻的被电极方法，包括如下步骤步骤一，在含有Al或Ag成分的电极浆料中添加一定比例的稀释剂，充分搅拌分别调配出底层电极浆料、表层电极浆料；步骤二，在陶瓷本体表面印刷底层电极浆料，并将陶瓷本体表面的浆料烘干，再将印刷有底层电极浆料的陶瓷本体平铺在网钵送入充有氮气的烧渗炉中，通过阶梯式升温至480—58(TC,进行烧渗，使底层电极浆料中导电的金属颗粒间隙紧縮，形成致密的网状金属膜状的底层电极，且陶瓷本体与底层电极间形成一定的非欧姆接触，再经阶梯式降温冷却至室温；步骤三在底层电极的表面印刷表层电极浆料并烘干，然后再将印刷有表层电极浆料的陶瓷本体平铺在网钵送入充有氮气的烧渗炉中，通过阶梯式升温至480—58(TC的烧渗温度点进行烧渗，通过烧渗使表层金属颗粒间隙紧縮，形成致密的、导电良好的网状表层电极层，再经阶梯式降温冷却至室温。本发明的有益效果是通过在热敏电阻的被电极工序中调整烧渗参数及烧渗气氛，从而在陶瓷本体与金属电极之间形成一定的非欧姆接触电阻，阻值比陶瓷本体电阻大15-20%,保证了产品在大电流冲击时陶瓷本体各处温度的一致性，防止产品因陶瓷本体中部温度过高产生微裂纹而引起的产品分层导致产品的热击穿，有效提高了产品的可靠性。下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。图l是采用现有热敏电阻被电极方法所制得的热敏电阻的产品阻值图。图2是采用现有热敏电阻被电极方法所制得的热敏电阻使用时的温度曲线图。图3是本发明热敏电阻的被电极方法中的底层、表层电极的烧渗温度曲线图。图4是本发明热敏电阻的被电极方法所制得的热敏电阻的产品阻值图。图5是本发明热敏电阻的被电极方法所制得的热敏电阻使用时的温度曲线图。具体实施方式本发明提供一种热敏电阻的被电极方法，包括如下步骤:步骤一，在含有Al或Ag成分的电极浆料中添加一定比例的稀释剂，充分搅拌分别调配出底层电极浆料、表层电极浆料；步骤二，在陶瓷本体表面印刷底层电极浆料，并将陶瓷本体表面的浆料烘干，再将印刷有底层电极浆料的陶瓷本体平铺在网钵送入充有氮气的烧渗炉中，通过阶梯式升温至480—58(TC，进行烧渗，使底层电极浆料中导电的金属颗粒间隙紧縮，形成致密的网状金属膜状的底层电极，且陶瓷本体与底层电极间形成一定的非欧姆接触,再经阶梯式降温冷却至室温；步骤三在底层电极的表面印刷表层电极浆料并烘干，然后再将印刷有表层电极浆料的陶瓷本体平铺在网钵送入充有氮气的烧渗炉中，通过阶梯式升温至480—580。C的烧渗温度点进行烧渗，使表层金属颗粒间隙紧縮，形成致密的、导电良好的网状表层电极层，再经阶梯式降温冷却至室温。其中，采用的电极浆料可以是目前被电极工序中常用的电极浆料，其主要成分可以是Ag-Zn、Ag、A1203，一般地，底层电极浆料可采用八1203电极浆料或Ag二Zn电极浆料，而表层电极浆料为Ag电极浆料；稀释剂的用量以印刷时流平效果好、不粘片为宜，一般为电极浆料总重量的1%5%。烘干时可以采用烘银炉。在步骤二及步骤三中，印刷电极浆料通常采用丝网印刷机并选择合适目数的丝网以保证印刷质量。在步骤二及步骤三中，首先通过阶梯式升温可以使被覆在产品表面的电极浆料中含有的粘合剂逐步排除，平稳上升的排粘温度利于电极表面充分流平，使得电极面平滑，在升温过程中，一般可以在150土1(TC、250±10°C、400士10'C三个温度点各点的升温、保温共8土1分钟，其中升温时间与保温时间各占一半，即4土0.5分钟；在150。C的温度点时，通过低温烘烤可排除电极桨料中的低熔点有机粘合剂如醇类；而在25(TC的温度点，初步排除浆料中高熔点粘合剂如酯类；在40(TC的温度点，则可以充分烧除浆料中高熔点粘合剂。而在烧渗时，烧渗温度为480—58(TC,自400土1(TC升温至此烧渗温度用时8土0.5分钟，在烧渗温度下保温烧渗时间为8士0.5分钟，烧渗可使浆料中玻璃料熔融，将PTC陶瓷体与金属电极烧结为一体，根据桨料品种不同，玻璃料熔点不同，烧结温度有所不同，对于Ag-Zn电极浆料为510士i^°C，Ag电极浆料为530土5(TC。而在降温过程中，一般设有420士10。C这个温度控制点进行阶梯式降温，阶梯式降温主要是保证被电极后的产品不至于急热急冷而影响产品性能，根据电极浆料的不同也分别在不同的温度点对底层、表层进行保温控制，一般地，底层、表层温度从烧渗温度降到420士10'C时间为5士0.5分钟，在此温度点保温5士0.5分钟后再进一步冷却至室温。总的来看，升温、烧渗及降温冷却的全过程中一般需要在47个温度点进行控制，以保证工艺要求的温度时间曲线。通过烧渗电极，即可使得陶瓷本体表面附着的一层Al或Ag-Zn的底层电极形成一定的非欧姆接触电阻。欧姆接触原理为热敏电阻陶瓷本体由于势垒形成晶界效应，形成电阻值，其阻值的大小是由晶界数量及势垒高度决定。半导体表面涂敷的第一层含Ag电极是有Ag、Zn、松油醇等材料充分混合而成，其粘度，粒度、熔度均会直接影响电极的欧姆接触、附着力、产品的电性能，烧渗温度与电极桨料的熔点是否恰当，温度的高低直接影响产品陶瓷本体和电极层的附着力，电极接触电阻也随之不同。半导体陶瓷本体与许多金属电极接触形成高阻层是由于表面氧的化学吸附层引起，称之为势垒层模型。该模型认为，n型半导体陶瓷表面吸附氧分子后，氧分子与陶瓷本体表面中的电子产生极化作用，由物理吸附转化为化学吸附。此时由于电子被束缚，表面载流子浓度减少，在陶瓷本体表面形成了空间电荷区，即形成了相当于电子势垒的高阻层。n型半导体陶瓷与金属能否获得良好的欧姆接触，表面电子状态是最主要的影响因素。正是基于这种思想，破坏陶瓷本体表面的氧吸附层，是获得欧姆接触的前提。据此可找到不少适用于PTCR材料的欧姆接触电极。在电极烧渗时，通过向炉内充入适量氮气，改变气氛，同时提高电极温度约50'C，中和陶瓷本体表面的空间电荷以达到破坏陶瓷本体表层的高阻层，从而获得所需要的半导体和电极层之间的具有一定的非欧姆接触电阻。本发明通过对被电极工序进行创新，达到在不增加产品成本的前提下，利用电极的皿温度及气氛的改变在热敏电阻产品表面形成一定的非欧姆接触电阻，其阻值图如图4所示，此电阻仅比陶瓷本体电阻大15-20%，如图5所示，从本发明制得的产品在使用时的温度曲线可以看出，在大电流冲击时，产品陶瓷本体各处温度的一致性非常好，防止产品因陶瓷本体中部温度过高产生微裂纹而引起的产品分层导致产品的热击穿，提高产品的可靠性。下面以MZ7-4R5产品为例来说明其被电极方法(底层电极用Ag-Zn电极浆料)1、调配电极浆料，在电极浆料中按一定比例添加稀释剂，充分搅拌分别调配好Ag-Zn电极浆料及Ag电极浆料；2、在烧结好的陶瓷本体表面印上Ag-Zn电极浆料烘干后放入充有适量氮气的烧银炉中按下表及图3所示曲线进行底层烧渗，形成致密的网状金属膜；3、再在成型于陶瓷本体表面的底层电极的表面印刷上Ag电极浆料再烘干，然后将印刷有表层Ag电极浆料的陶瓷本体放入充有适量氮气的烧银炉中按下表及图3所示曲线进行表层烧渗，通过烧渗电极，即使得陶瓷本体表面附着一层金属电极形成一定的非欧姆接触。在底层烧渗、表层烧渗时各温度控制点具体如下:底/表层烧渗工艺曲线<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>上表中，前4个温度控制点的时间均分成升温时间及在该温度点的保温时间，且升温时间、保温时间各占该温度控制点的时间的一半；而第5个温度控制点的时间包括自第4个温度控制点降温至第5个温度控制点的降温时间以及在该第5个温度控制点的保温时间，且降温时间与保温时间各占该温度控制点的时间的一半。经测试，分别采用现有方法以及本发明方法制得的热敏电阻的性能比较如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1、一种热敏电阻的被电极方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一，在含有Al或Ag成分的电极浆料中添加一定比例的稀释剂，充分搅拌分别调配出底层电极浆料、表层电极浆料；步骤二，在陶瓷本体表面印刷底层电极浆料，并将陶瓷本体表面的浆料烘干，再将印刷有底层电极浆料的陶瓷本体平铺在网钵送入充有氮气的烧渗炉中，通过阶梯式升温至480-580℃，进行烧渗，使底层电极浆料中导电的金属颗粒间隙紧缩，形成致密的网状金属膜状的底层电极，且陶瓷本体与底层电极间形成一定的非欧姆接触，再经阶梯式降温冷却至室温；步骤三在底层电极的表面印刷表层电极浆料并烘干，然后再将印刷有表层电极浆料的陶瓷本体平铺在网钵送入充有氮气的烧渗炉中，通过阶梯式升温至480-580℃的烧渗温度点进行烧渗，使表层金属颗粒间隙紧缩，形成致密的、导电良好的网状表层电极层，再经阶梯式降温冷却至室温。2、如权利要求l所述的热敏电阻的被电极方法，其特征在于陶瓷本体的底层电极浆料为Al203电极浆料或Ag:Zn电极浆料，而表层电极浆料为Ag电极浆料。3、如权利要求l所述的热敏电阻的被电极方法，其特征在于步骤二和步骤三中，阶梯式升温过程中，设有150士1(TC、250士10。C、400士10。C三级温度控制点，在上述三个温度点各保温4士0.5分钟，且自室温升温至150士1(TC的时间以及在每一级温度控制点保温相应时间后再升温至更高温度一级的温度控制点的升温时间均为4士0.5分钟。4、如权利要求3所述的热敏电阻的被电极方法，其特征在于步骤二和步骤三中，自400士10°C的温度点升温至480—580。C的烧渗温度点的时间为8士0.5分钟，并在烧渗温度点保温8士0.5分钟。5、如权利要求l所述的热敏电阻的被电极方法，其特征在于步骤二和步骤三中，阶梯式降温时，底层、表层的温度控制点均为420士10。C，从烧渗温度降至所述温度控制点的时间为5士0.5分，并在所述温度控制点保温5士0.5分钟。6、如权利要求l所述的热敏电阻的被电极方法，其特征在于步骤二及步骤三中，采用丝网印刷机并选择合适目数的丝网来印刷底层电极桨料及表层电极浆料。7、如权利要求l所述的热敏电阻的被电极方法，其特征在于步骤一中，稀释剂用量为电极浆料总重量的1%~5%。全文摘要一种热敏电阻的被电极方法，包括如下步骤调配底层电极浆料、表层电极浆料；在陶瓷本体表面印刷底层电极浆料，烘干后送入充有氮气的烧渗炉中，阶梯式升温至480-580℃进行烧渗，形成底层电极，且陶瓷本体与底层电极间形成一定的非欧姆接触，再经阶梯式降温冷却至室温；在底层电极的表面印刷表层电极浆料并烘干，再送入充有氮气的烧渗炉中，阶梯式升温至480-580℃进行烧渗，使表层金属颗粒间隙紧缩，形成致密的、导电良好的网状表层电极层，再经阶梯式降温冷却至室温。本发明通过调整烧渗参数及气氛，在陶瓷本体与金属电极间形成非欧姆接触电阻，在大电流冲击时陶瓷本体各处温度一致性好，防止了产品的热击穿，产品可靠性好。文档编号H01C17/30GK101236811SQ20081006544公开日2008年8月6日申请日期2008年2月27日优先权日2008年2月27日发明者刚张,张永松,张金英,朱同江,朱淑宏,石开轩,峰鲍申请人:峰鲍