微晶陶瓷玻璃复合材料、使用该材料的NTC芯片及其制备方法技术

本申请公开了一种微晶陶瓷玻璃复合材料，含有玻璃粉末，其中玻璃粉末包含B2O3和Al2SiO5；按重量配比，所述玻璃粉末中的Na元素小于0.03％。本申请还公开了采用该微晶陶瓷玻璃复合材料制备的NTC芯片及其制备方法。本申请的NTC芯片的微晶陶瓷玻璃膜层为环境友好型材料，不含有害物质；本申请的NTC芯片具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性、抗机械振动和冲击特性。

【技术实现步骤摘要】
微晶陶瓷玻璃复合材料、使用该材料的NTC芯片及其制备方法
本专利技术涉及热敏芯片产品
，具体涉及微晶陶瓷玻璃复合材料、使用该材料的NTC芯片及其制备方法。
技术介绍
NTC(负温度系数)热敏电阻是一种混合氧化物的多晶陶瓷构成热敏性半导体电阻器，其电阻值随着温度的升高而下降，具有价格低廉、品质优良、性能稳定等优点，广泛用于制备温度传感器用来测量温度。近年来，NTC温度传感器在新能源汽车电池组、电机、电控、热管理系统中的应用越来越广泛。NTC热敏芯片作为温度传感器的核心部件，这对NTC热敏芯片提出新的要求。在新能源汽车内持续高温高压高振动高腐蚀的恶劣环境中，NTC温度传感器要求体积小、精度高、响应速度快、可靠性高，长期工作稳定性高。现有NTC芯片制备技术中，常采用的是冷等静压成型坯体、高温烧结、切割、涂覆电极、玻璃釉料包封工艺。需要经过多次烧结和回火工艺，生产周期长，设备投资大。现有生产工艺中，为了得到更稳定、可靠的片式NTC热敏芯片，在芯片表面涂覆一层玻璃釉是有效的途径。其中玻璃釉料包封工艺为：在NTC热敏陶瓷的两表面都进行双面电极的焊接后，采用浸渍的方法在然后在NTC热敏陶瓷四周涂覆上玻璃釉料，玻璃釉料在烧结温度范围值是220℃至280℃烧结成型。但现有的工艺中玻璃釉料封装具有如下不足：烧结温度为220℃至280℃，烧结温度低，在波峰焊过程中易出现软化熔化，导致NTC芯片失效；脆性大，在SMT封装工艺中和使用过程中容易出现开裂破损，导致NTC芯片失效；导热性能不高，降低NTC芯片测温的响应速度和精准性；耐酸碱性能差，在有腐蚀性的环境中容易出现腐蚀；成分中含有较高的铅等有害元素，不能满足电子产品和汽车产品对有害物质管控的法规要求；包覆层厚度大，使得NTC热敏芯片探测物体需要隔离较厚的玻璃，从而其反应时间慢，无法满足快速反应的需求。现有NTC芯片制备工艺制备的NTC芯片具有如下的不足：常采用的是冷等静压成型坯体、高温烧结、切割、涂覆电极、玻璃釉料包封工艺，需要经过多次烧结和回火工艺，生产周期长，设备投资大；由于端电极和玻璃釉料的烧结温度都较低(低于400℃)，NTC芯片的使用环境和测温范围受到限制；NTC芯片、端电极和玻璃釉料分别烧结成型，相互之间的结合性差，导致NTC芯片的可靠性和长期工作稳定性差。
技术实现思路
为解决上述问题，本申请提供一种微晶陶瓷玻璃复合材料、使用该材料的NTC芯片及其制备方法。为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：根据第一方面，本申请提供一种微晶陶瓷玻璃复合材料，含有玻璃粉末，其中玻璃粉末包含B2O3和Al2SiO5；按重量配比，所述玻璃粉末中的Na元素小于0.03％。需要说明的是，本申请的玻璃粉末由于含有B2O3，同时Al2SiO5代替Al203，不含铜、锰元素等重金属元素，不含铅、铬、镉等有害物质和元素，绿色环保；B2O3和Al2SiO5的存在，同时成分中Na元素的含量少，以此使得该玻璃粉末具有耐高温的特性，软化熔化温度超过800℃，能够实现与NTC芯片生坯高温共烧结。进一步的，按重量配比，玻璃粉末包括B2O318-25％、Al2SiO54-10％。进一步的，玻璃粉末的成分重量配比为：B2O318-25％、硅酸铝Al2SiO54-10％、SiO215-30％、Bi2O345-60％、ZnO6-12％、CeO20.5-2.0％、K2O0.4-1％、Li2O0.8-2％和CaO0.3-3％。优选的，玻璃粉末的成分重量配比为：：B2O320-23％、硅酸铝Al2SiO55-8％、SiO218-25％、Bi2O348-55％、ZnO8-11％、CeO20.8-1.5％、K2O0.5-0.8％、Li2O1-1.5％和CaO0.5-2.5％。优选的，玻璃粉末的成分重量配比为：B2O321-22％、硅酸铝Al2SiO56-7％、SiO220-23％、Bi2O350-53％、ZnO9-10％、CeO21-1.3％、K2O0.6-0.7％、Li2O1.1-1.3％和CaO1-2％。进一步的，玻璃粉末占微晶陶瓷玻璃复合材料总重量的23-48％。进一步的，玻璃粉末的制备步骤为：浆料制备：按照成分重量比例配料，加入无水乙醇，放入行星式球磨机中球磨混合，然后真空干燥；煅烧：干燥后的粉末进行破碎，再放入烧结炉中在950-1200℃进行煅烧1-3h，获得玻璃粉末。进一步的，玻璃粉末的制备步骤还包括煅烧冷却后破碎研磨，获得玻璃粉末。进一步的，微晶陶瓷玻璃复合材料还包括：纳米二氧化钛、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末、Al2O3、溶剂、粘接剂、增塑剂和分散剂。需要说明的是，本申请的微晶陶瓷玻璃复合材料中玻璃粉末为无机粘结剂，纳米氧化锆陶瓷晶体、纳米二氧化钛(金红石型)和微米氧化铝陶瓷晶体为骨架的无机复合材料，不含有害物质和元素，具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性、抗机械振动和冲击特性。与NTC热敏陶瓷和端电极结合强度高；采用氧化铈稳定氧化锆材料，热稳定性和韧性，产品收缩率的控制好；采用聚合铝化合物(聚合三氯化铝，有机铝聚合物)作为树枝状微米氧化铝晶体的原料，生产多孔的树枝状晶体，热稳定性抗机械振动和冲击性增强，吸收复合材料内应力，阻碍玻璃体裂纹的扩散。进一步的，其成分重量配比为：玻璃粉末23-48％、纳米二氧化钛2-6％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末8-22％、Al2O36-15％、溶剂8-20％、粘接剂3-7％、增塑剂1-3％和分散剂0.1-0.8％。优选的，玻璃粉末25-45％、纳米二氧化钛3-5％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末10-18％、Al2O38-12％、溶剂10-16％、粘接剂4-7％、增塑剂1.5-2.5％和分散剂0.2-0.6％。更优选的，玻璃粉末30-40％、纳米二氧化钛3-4.5％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末12-16％、Al2O39-11％、溶剂12-15％、粘接剂5-7％、增塑剂1.8-2.5％和分散剂0.3-0.5％。更优选的，玻璃粉末33-36％、纳米二氧化钛3.5-4％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末13-15％、Al2O310-11％、溶剂13-14％、粘接剂5-6％、增塑剂2-2.5％和分散剂0.4-0.5％。优选的，纳米二氧化钛为立方体或近球形，粉末粒径为20-80nm。优选的，氧化铈稳定氧化锆纳米粉末为球形或近球形，粉末粒径为30-120nm。优选的，Al2O3由铝的聚合物反应生成。需要说明的是，Al2O3是由铝的聚合物在烧结过程中生成的。例如当Al2O3的含量为15％是指铝的聚合物可以生成的Al2O3占微晶陶瓷玻璃复合材料浆料重量的15％。优选的，铝的聚合为选自聚合硫酸铝、聚合三氯化铝、醇铝化合物Al(OR)3、聚丙烯酸铝、聚乙烯吡烯铝、脂肪酸族的铝聚合物的一种或多种混合物。优选的，溶剂选自无水乙醇、松油醇、DBE、乙二醇、丁基卡必醇、丁酮、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、碳酸甲酯、碳酸乙酯和N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或几种组合。优选的，粘接剂选自聚乙烯醇缩丁醛、丁酯纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚烷基甲基丙烯酸酯中的一种或几种组合。优选的，增塑剂选自柠檬酸甘油酯、硝酸甘油酯、甘油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、癸二酸二丁酯中的一种或几种组合；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于：含有玻璃粉末，所述玻璃粉末包含B2O3和Al2SiO5；按重量配比，所述玻璃粉末中的Na元素小于0.03％。

【技术特征摘要】
1.一种微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于：含有玻璃粉末，所述玻璃粉末包含B2O3和Al2SiO5；按重量配比，所述玻璃粉末中的Na元素小于0.03％。2.如权利要求1所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，按重量配比，所述玻璃粉末包括B2O318-25％、Al2SiO54-10％。3.如权利要求2所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，所述玻璃粉末的成分重量配比为：B2O318-25％、Al2SiO54-10％、SiO215-30％、Bi2O345-60％、ZnO6-12％、CeO20.5-2.0％、K2O0.4-1％、Li2O0.8-2％和CaO0.3-3％。4.如权利要求1所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，所述玻璃粉末占微晶陶瓷玻璃复合材料总重量的23-48％。5.如权利要求2所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，所述玻璃粉末的制备步骤为：浆料制备：按照成分重量比例配料，加入无水乙醇，放入球磨机中球磨混合，然后真空干燥；煅烧：干燥后的粉末进行破碎，再放入烧结炉中在950-1200℃进行煅烧1-3h，冷却后研磨获得玻璃粉末。6.如权利要求1-5任一项所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，还包括：纳米二氧化钛、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末、Al2O3、溶剂、粘接剂、增塑剂和分散剂。7.如权利要求5所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，其成分重量配比为：玻璃粉末23-48％、纳米二氧化钛2-6％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末8-22％、Al2O36-15％、溶剂8-20％、粘接剂3-7％、增塑剂1-3％和分散剂0.1-0.8％。8.如权利要求6所述的微晶陶瓷玻璃复合材料，其特征在于，所述纳米二氧化钛为立方体或近球形，粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：王田军，刘斌，黄小华，杜野，罗平，吴菲，
申请(专利权)人：深圳市汇北川电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44