專利名稱：基于金屬片的ntc熱敏電阻溫度傳感器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于溫度傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器及其制作方法。
背景技術(shù)：
由NTC熱敏芯片作為核心部件，采取不同封裝形式構(gòu)成的熱敏電阻和溫度傳感器廣泛應(yīng)用于各種溫度探測、溫度補(bǔ)償、溫度控制電路，其在電路中起到將溫度的變量轉(zhuǎn)化成所需的電子信號的核心作用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各種電子進(jìn)一步多功能化和智能化，NTC熱敏芯片在各種需要對溫度進(jìn)行探測、控制、補(bǔ)償?shù)葓龊系膽?yīng)用日益增加。由于探測溫度的靈敏性要求，對NTC溫度傳感器的反應(yīng)速度提出了越來越快的要求，這便要求NTC溫度傳感器的熱時間常數(shù)盡量小，響應(yīng)速度要快。目前NTC溫度傳感器一般采取由NTC熱敏芯片1’、引線2’和外層絕緣包封層3’ 組成，其制作方法是(1)制備NTC熱敏芯片1，；(2)在NTC熱敏芯片上引線2’ ；(3)將NTC熱敏芯片由外層絕緣層包封形成NTC熱敏電阻；(4)對NTC熱敏電阻進(jìn)行電氣性能測試。制成后的NTC溫度傳感器的內(nèi)部NTC熱敏芯片為圓片型和方片型?，F(xiàn)有技術(shù)制造的NTC溫度傳感器由于芯片厚度較厚(0. 3-3mm)，且外層絕緣包封物質(zhì)(一般為環(huán)氧樹脂、 酚醛樹脂、硅樹脂)厚度也較厚且導(dǎo)熱性差。即該NTC溫度傳感器在感溫過程中熱量要經(jīng)過幾層傳遞，在感溫過程中熱量首先傳遞到絕緣包封層，再逐步傳遞到NTC熱敏芯片，到NTC 熱敏芯片的核心也完全達(dá)到外界溫度時需要較長的時間，熱時間常數(shù)一般為5-15-秒。這種反應(yīng)速度不能滿足對溫度探測的高靈敏度的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器，該溫度傳感器高導(dǎo)熱性能高，其在測溫過程中熱傳導(dǎo)所需的時間非常短，熱時間常數(shù)一般為0. 5-3-秒，能滿足對溫度探測的高靈敏度的要求，是傳統(tǒng)技術(shù)的十分之一。為了克服上述技術(shù)目的，本發(fā)明是按以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明所述的一種基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器，包括金屬基片，所述金屬基片上通過玻璃絕緣介質(zhì)層貼覆至少一個NTC熱敏電阻芯片，所述NTC熱敏電阻芯片的金屬電極對應(yīng)連接有引線，所述NTC熱敏電阻芯片與引線的連接處以及NTC熱敏電阻芯片外圍包覆有玻璃封裝層。作為上述技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬基片的厚度范圍是0. 05-0. 2mm。作為上述技術(shù)的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述NTC熱敏電阻芯片的厚度范圍是0.2-2毫米。
此外，本發(fā)明還公開了基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器的制作方法，其制作步驟是(1)制備NTC熱敏電阻芯片；(2)將金屬基片通過玻璃絕緣介質(zhì)層與NTC熱敏電阻芯片結(jié)合；(3)在NTC熱敏電阻芯片上上引線；(4)采用玻璃封裝層封裝并燒結(jié)。具體來說上述步驟(I)NTC熱敏電阻芯片制備過程包括a.成型熱敏半導(dǎo)體陶瓷粉體制備并制成NTC熱敏陶瓷錠；b.高溫?zé)Y(jié)將上述制成的NTC熱敏陶瓷錠高溫?zé)Y(jié)；c.劃切將燒結(jié)后的NTC熱敏陶瓷錠劃切成NTC熱敏陶瓷基片；d.在NTC熱敏陶瓷基片的表面印刷燒滲電極；e.劃片按照電阻率所計算的尺寸將NTC熱敏陶瓷基片劃切成片狀的NTC熱敏電阻芯片。上述步驟O)的玻璃絕緣介質(zhì)層與NTC熱敏電阻芯片結(jié)合過程包括a.在金屬基片表面印刷玻璃玻璃絕緣介質(zhì)漿料；b.貼敷NTC熱敏電阻芯片；c.燒結(jié)在600-880°C將金屬基片表面、玻璃玻璃絕緣介質(zhì)漿料及NTC熱敏電阻芯
片一起燒結(jié)。上述步驟(3)的上引線的過程具體包括a.將金屬導(dǎo)線采用銀漿粘結(jié)于NTC熱敏電阻芯片上；b.燒結(jié)在銀漿燒結(jié)溫度下燒結(jié)。上述步驟具體包括a.采用和金屬基片與NTC陶瓷匹配的玻璃材料制備成漿料，采用點(diǎn)膠機(jī)將漿料點(diǎn)于NTC熱敏電阻芯片上，完全覆蓋NTC熱敏電阻芯片和引線的根部。b.燒結(jié)在封裝玻璃燒結(jié)溫度下進(jìn)行燒結(jié)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明是在薄型(厚度0. 05-0. 2mm)高導(dǎo)熱性金屬基片上通過玻璃介質(zhì)貼覆一個或多個NTC熱敏電阻芯片，然后對NTC熱敏電阻芯片的金屬電極進(jìn)行金屬導(dǎo)線弓I出，最后進(jìn)行芯片后金屬基片的玻璃封裝。由于金屬基片和玻璃封裝材料的導(dǎo)熱性都非常高，NTC熱敏電阻溫度傳感器在測溫過程中熱傳導(dǎo)所需的時間非常短，熱時間常數(shù)一般為0. 5-3-秒， 是傳統(tǒng)技術(shù)的十分之一，因此其能較好地滿足對溫度探測的高靈敏度的要求。


下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做詳細(xì)的說明圖1是現(xiàn)有NTC溫度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所述的基于金屬基片的NTC熱敏電阻溫度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中NTC熱敏陶瓷基片制作過程結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明中由NTC熱敏陶瓷基片制成NTC熱敏電阻芯片過程結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明中金屬基片與NTC熱敏電阻芯片結(jié)合過程結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明中NTC熱敏電阻芯片上引線結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明中玻璃封裝層封裝并燒結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖2所示，本發(fā)明所述的基于金屬基片的NTC熱敏電阻溫度傳感器，包括金屬基片1，所述金屬基片1上通過玻璃絕緣介質(zhì)層2貼覆至少一個NTC熱敏電阻芯片3，所述NTC 熱敏電阻芯片3的金屬電極對應(yīng)連接有引線4，所述NTC熱敏電阻芯片3與引線4的連接處以及NTC熱敏電阻芯片3外圍包覆有玻璃封裝層5。在本發(fā)明中，所述金屬基片1的厚度范圍是0.05-0. 2mm，金屬基片1的厚度較薄， 確保其有較好的導(dǎo)熱性及較短的熱傳導(dǎo)時間。此外，在本發(fā)明中所述NTC熱敏電阻芯片2的厚度范圍是0.2-2毫米。本發(fā)明還公開了基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器的制作方法，其制作步驟是第一、NTC熱敏電阻芯片3制備過程，如圖3、圖4所示，該過程具體是a.成型熱敏半導(dǎo)體陶瓷粉體制備并制成NTC熱敏陶瓷錠10，具體是將制備好的 NTC熱敏陶瓷粉料至于橡膠模具中，松裝，振實；然后置于等靜壓機(jī)中，采用300-400Mpa的壓強(qiáng)壓30分鐘，釋壓，從模具中取出制得陶瓷錠。b.高溫?zé)Y(jié)即將壓好的生胚陶瓷錠采用高溫?zé)Y(jié)爐緩慢(1°C /min)升溫至 1200士50°C，保溫5-10-小時，然后緩慢(I0C /min)降溫。c.切片將燒結(jié)后的NTC熱敏陶瓷錠10劃切成NTC熱敏陶瓷基片20，具體是根據(jù)NTC熱敏電阻器設(shè)計的需要，采用內(nèi)圓切割機(jī)切割燒結(jié)后的壓敏電阻陶瓷錠至所需厚度 200-2000 μ m為NTC熱敏陶瓷基片20。d.在NTC熱敏陶瓷基片20的表面印刷燒滲電極30，具體是將熱敏陶瓷基片20采用印刷法(適用于圓片型)或浸漬(適用于方片型)的方法，在NTC熱敏陶瓷基片20的兩端均勻涂上端電極漿料并采用電阻爐將銀電極和半導(dǎo)體陶瓷緊密燒滲；e.劃片按照電阻率測試所計算的尺寸將NTC熱敏陶瓷基片劃切成片狀的NTC熱敏電阻芯片3。第二、將金屬基片1通過玻璃絕緣介質(zhì)層2與NTC熱敏電阻芯片3結(jié)合；如圖5所示，該制作過程具體包括a.金屬基片1表面印刷玻璃介質(zhì)漿料層40，即在金屬基片表面，采用流延法、刮涂法、印刷法均勻涂敷一種和金屬基片1與NTC熱敏材料結(jié)合的玻璃介質(zhì)漿料層40，該玻璃介質(zhì)漿料層40的厚度為5-50微米。b.在印刷有玻璃介質(zhì)漿料層的金屬基片1上貼敷NTC熱敏電阻芯片3，即將NTC 熱敏電阻芯片3貼與金屬基片1的表面，讓玻璃介質(zhì)漿料將NTC熱敏電阻芯片3與金屬基片1進(jìn)行緊密結(jié)合，然后在相應(yīng)的玻璃介質(zhì)燒結(jié)溫度下(600-880°C )燒結(jié)致密，此時，玻璃介質(zhì)漿料層即形成玻璃絕緣介質(zhì)層2。第三、在NTC熱敏電阻芯片1上上引線4 如圖6所示，該上引線4的過程具體是a.將金屬導(dǎo)線(例如銀導(dǎo)線)采用銀漿粘結(jié)與NTC熱敏芯片3的電極31上。b.在合適的粘結(jié)銀漿燒結(jié)溫度下燒結(jié)。第四、采用玻璃封裝層5封裝并燒結(jié)，如圖7所示，該制作過程具體是
a.采用和金屬基片1與NTC陶瓷匹配的玻璃材料制備成漿料，采用點(diǎn)膠機(jī)將漿料點(diǎn)與NTC芯片上，完全覆蓋熱敏電阻芯片3和引線4的根部。b.在適當(dāng)?shù)姆庋b玻璃燒結(jié)溫度下燒結(jié)，形成玻璃封裝層5，使得其具有較好的防水性和熱傳導(dǎo)性能。本發(fā)明并不局限于上述實施方式，凡是對本發(fā)明的各種改動或變型不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動和變型屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意味著包含這些改動和變型。
權(quán)利要求
1.一種基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器，其特征在于包括金屬基片，所述金屬基片上通過玻璃絕緣介質(zhì)層貼覆至少一個NTC熱敏電阻芯片，所述NTC熱敏電阻芯片的金屬電極對應(yīng)連接有引線，所述NTC熱敏電阻芯片與引線的連接處以及NTC熱敏電阻芯片外圍包覆有玻璃封裝層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器，其特征在于所述金屬基片的厚度范圍是0. 05-0. 2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器，其特征在于所述NTC 熱敏電阻芯片的厚度范圍是0. 2-2毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器的制作方法，其制作步驟是(1)制備NTC熱敏電阻芯片；(2)將金屬基片通過玻璃絕緣介質(zhì)層與NTC熱敏電阻芯片結(jié)合；(3)在NTC熱敏電阻芯片上上引線；(4)采用玻璃封裝層封裝并燒結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器的制作方法，其特征在于上述步驟(I)NTC熱敏電阻芯片制備過程包括a.成型熱敏半導(dǎo)體陶瓷粉體制備并制成NTC熱敏陶瓷錠；b.高溫?zé)Y(jié)將上述制成的NTC熱敏陶瓷錠高溫?zé)Y(jié)；c.劃切將燒結(jié)后的NTC熱敏陶瓷錠劃切成NTC熱敏陶瓷基片；d.在NTC熱敏陶瓷基片的表面印刷燒滲電極；e.劃片按照電阻率測試所計算的尺寸將NTC熱敏陶瓷基片劃切成片狀的NTC熱敏電阻芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器的制作方法，其特征在于上述步驟O)的玻璃絕緣介質(zhì)層與NTC熱敏電阻芯片結(jié)合過程包括a.在金屬基片表面印刷玻璃玻璃絕緣介質(zhì)漿料；b.貼敷NTC熱敏電阻芯片；c.燒結(jié)在600-880°C將金屬基片表面、玻璃玻璃絕緣介質(zhì)漿料及NTC熱敏電阻芯片一起燒結(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器的制作方法，其特征在于上述步驟(3)上引線過程包括a.將金屬導(dǎo)線采用銀漿粘結(jié)于NTC熱敏電阻芯片上；b.燒結(jié)在銀漿燒結(jié)溫度下燒結(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器的制作方法，其特征在于上述步驟(4)玻璃封裝層封裝并燒結(jié)過程包括a.采用和金屬基片與NTC陶瓷匹配的玻璃材料制備成漿料，采用點(diǎn)膠機(jī)將漿料點(diǎn)于 NTC熱敏電阻芯片上，完全覆蓋NTC熱敏電阻芯片和引線的根部。b.燒結(jié)在封裝玻璃燒結(jié)溫度下進(jìn)行燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明屬于溫度傳感器技術(shù)領(lǐng)域。具體公開一種基于金屬片的NTC熱敏電阻溫度傳感器，該溫度傳感器包括金屬基片，所述金屬基片上通過玻璃絕緣介質(zhì)層貼覆至少一個NTC熱敏電阻芯片，所述NTC熱敏電阻芯片的金屬電極對應(yīng)連接有引線，所述NTC熱敏電阻芯片與引線的連接處以及NTC熱敏電阻芯片外圍包覆有玻璃封裝層。此外，本發(fā)明還公開了上述溫度傳感器的制作方法。本發(fā)明所述的溫度傳感器高導(dǎo)熱性能高，其在測溫過程中熱傳導(dǎo)所需的時間非常短，熱時間常數(shù)一般為0.5-3-秒，能滿足對溫度探測的高靈敏度的要求，是傳統(tǒng)技術(shù)的十分之一，其能較好地滿足對溫度探測的高靈敏度的要求。
文檔編號G01K7/22GK102288320SQ201110207488
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者唐黎民, 楊俊 , 柏琪星, 段兆祥 申請人:肇慶愛晟電子科技有限公司