高通流热敏元件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电子元器件技术领域，尤其是一种具有高电流通过能力的热敏元件及其制备方法，克服现有热敏元件最大过流能力难以提高的问题，方案是，具有热敏瓷体和导电引脚，热敏瓷体两极极面上设有银电极层，银电极层的表面上还具有喷铜层，导电引脚经无铅焊锡焊接在喷铜层上，喷铜层可以阻隔焊锡对银电极层的侵蚀，喷铜层更可对热敏瓷体散热降低热敏瓷体本体温度；相应的制备方法具有过程：a.通过配料、制粒、成型和烧结制成热敏瓷体；b.对热敏瓷体两极极面上印烧银电极；c.在所印烧的银电极外喷涂喷铜层；d.在喷铜层上经无铅焊锡焊接导电引脚。银电极层中金属组成物为80～99.5wt％的银和0.5～20wt％的镍铬合金、镍钒合金、铬、钯和铂中的一种或一种以上的组合物。

【技术实现步骤摘要】
高通流热敏元件及其制备方法
本专利技术涉及电子元器件
，尤其是一种具有高电流通过能力的热敏元件及其制备方法。
技术介绍
突波电流抑制用功率型热敏电阻NTC广泛应用于开机保护电路中，其在完成抑制突波电流作用后，由于热敏电阻的自热效应，热敏电阻器本体温度升高，其电阻值将下降到非常小的程度，从降低功耗，此时NTC处于稳态，我们将稳态下NTC能够加载的最大电流称为Imax，目前，客户在NTC选型时，由于设计空间及PCB板工作温度的限制，一般对NTC有以下要求：小型化、高Imax加载能力和低本体温度。在NTC产品的制备工艺中，依据焊锡种类(用于NTC芯片和引脚的连接)的不同，可分为两类：1.无铅品(焊锡熔点约217℃)，2.含铅品(焊接熔点约287℃)，因NTC稳态时的工作温度和加载的稳态电流呈正比，故在一定程度上，Imax能力会受限于焊锡的材质，因为稳态电流提升后，NTC本体温床升高，当温度超过焊锡的熔点时，焊锡会熔融，又因银和锡有很好的互溶性，会引起“锡蚀银”的现象，破坏电极层，导致导电引脚脱落，进而引起NTC失效。如何降低稳态加载时的本体温升，成为Imax能力提升的关键，现有的技术手段和相应存在的缺点是：a.增加本体尺寸，提升产品功率，增加散热面积，进而降低本体温度，提升Imax能力；相应的缺点是，元件在安装板上一般都有限定的安装空间，客户往往不能接受尺寸上的增加，且成本较高；b.增加芯片的电极厚度(目前一般是Ag电极)，减缓高温下焊锡熔融侵蚀Ag电极的过程，短时间内在一定程度上提升Imax能力；相应的缺点是，增加电极厚度无法从根本上解决温升的问题，只能减缓，从长期稳定性看有失效风险，且电极为贵金属，成本较高；c.焊接部位导线打弯成不规则形状，增加导线和电极的接触面积，借助导线散热，提升Imax能力；相应的缺点是，增加导线和电极的接触面积，改善程度有限，不能满足较高的设计要求；d.采用高铅焊锡焊接，提升焊锡熔点，能承受更高的本体温度，增强Imax能力；相应的缺点是，高铅焊锡存在重金属污染，在今后不长的时间就会被禁止使用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的问题，提出一种使用无铅焊锡、不改变本体尺寸和成本可控的具有较小本体温升的高通流热敏元件及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高通流热敏元件，具有热敏瓷体和导电引脚，所述热敏瓷体两极极面上设有银电极层，所述银电极层的表面还具有喷铜层，所述导电引脚焊接在喷铜层上。所述喷铜层可以阻隔焊锡对银电极层的侵蚀，喷铜层更可对热敏瓷体散热降低热敏瓷体本体温度。具体的为了环保，避免重金属污染，所述导电引脚经无铅焊锡焊接在喷铜层上。除喷铜层外更可以喷涂其它金属，例如铝、镍，另外，在喷铜层的厚度方面，铜片在长时间通Imax测试过程中，焊锡会对铜层有一定的侵蚀，侵蚀的厚度约在30μm，考量制程公差，故可将喷铜厚度设计为40μm以上；铜层厚度高于120μm时，喷铜设备的功率越大，意味着产品遭受的热应力越大，电极层反而有脱落的风险，经实验验证铜层厚度在100μm以内时即可不发生脱落，故将喷铜厚度设计为100μm以下，结合考虑加工过程一些工艺条件的波动，所以，所述的喷铜层厚度设计为80μm以下。即喷铜层厚度为30～100μm，厚度更优选为40～80μm。在银电极层的厚度方面，首先，银层太薄，易导致银电极致密度差，银电极层偏薄后漏出瓷体造成漏瓷，那么就相当于铜和瓷体直接接触了，瓷体直接和铜结合会导致喷铜层脱落；其次，银层太薄，电极中玻璃和瓷体的咬合力较差，在喷铜过程中受热应力影响，可能导致电极层脱落；但银膏中含有一定量的玻璃粉，若印银厚度太厚，会增加烧银排胶的难度，玻璃粉容易上浮，喷铜时会使银层和铜层的结合不好，经实验验证，所述的银电极层为印烧而成的厚度为4～12μm的电极层可以避免上述情况的发生。由于喷涂喷铜层的工艺会产生极大的冷热冲击，易破坏陶瓷体和银电极层的欧姆接触，于银膏中添加高熔点的金属或合金可以减缓冷热冲击的问题，所以，银电极层的银膏中金属组成物为80～99.5wt％的银和0.5～20wt％的镍铬合金、镍钒合金、铬、钯和铂中的一种或一种以上的组合物。由于喷铜层与热敏瓷体的结合力差，为避免喷铜层与热敏瓷体直接接触，所述银电极层表面所设置的喷铜层的面积小于银电极层的面积。由于加长导电引脚可避免局部高温，促进散热，所述导电引脚直线焊接在喷铜层的最大轮廓外径上，焊接长度与该最大轮廓外径一致。本专利技术产品相应的一种高通流热敏元件的制备方法，具有过程：a.通过配料、制粒、成型和烧结制成热敏瓷体；b.对热敏瓷体两极极面上印烧银电极，还具有过程：c.在所印烧的银电极外喷涂喷铜层；d.在喷铜层上经无铅焊锡焊接导电引脚。同于前述的原因，所述过程c喷涂的喷铜层厚度为30～100μm，厚度更优选为40～80μm；过程b印烧后的银电极厚度为4～12μm。同于前述的原因，所述过程b中印烧银电极的银膏中金属组成物为80～99.5wt％的银和0.5～20wt％的镍铬合金、镍钒合金、铬、钯和铂中的一种或一种以上的组合物。同于前述的原因，所述过程c中喷铜层的面积小于银电极的面积；过程d中导电引脚直线焊接在喷铜层的最大轮廓外径上，焊接长度与该最大轮廓外径一致。本专利技术的有益效果是：对热敏电阻银电极外增加喷铜层，提高了元件的散热性，阻隔了焊锡对银电极的侵蚀，在使用无铅焊锡的情况下，保证了高通过电流情况下元件本体不过热。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术热敏元件的结构示意图；图2是热敏元件喷铜层喷涂示意图；图3是本专利技术热敏元件与现有的无喷铜层热敏元件在不同电流情况下的本体温度对比图；图4是本专利技术电流8A时，不同喷铜厚度情况下的本体温度情况图；图5是本专利技术控制本体温度185℃时，不同喷铜厚度对应的Imax值的情况图；附图中的标号为：1、热敏瓷体，2、导电引脚，3、银电极层，4、喷铜层，5、第一铜丝，6、第二铜丝，7、喷枪，8、掩膜板。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如附图1的高通流热敏元件，具有热敏瓷体1和导电引脚2，所述热敏瓷体1两极极面上设有银电极层3，银电极层3的表面还具有喷铜层4，导电引脚2经无铅焊锡焊接在喷铜层4上，所述喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高通流热敏元件，具有热敏瓷体和导电引脚，所述热敏瓷体两极极面上设有银电极层，其特征是：所述银电极层的表面还具有喷铜层，所述导电引脚焊接在喷铜层上。/n

【技术特征摘要】
1.一种高通流热敏元件，具有热敏瓷体和导电引脚，所述热敏瓷体两极极面上设有银电极层，其特征是：所述银电极层的表面还具有喷铜层，所述导电引脚焊接在喷铜层上。


2.根据权利要求1所述的高通流热敏元件，其特征是：所述导电引脚经无铅焊锡焊接在喷铜层上。


3.根据权利要求1所述的高通流热敏元件，其特征是：所述喷铜层的厚度为30～100μm。


4.根据权利要求3所述的高通流热敏元件，其特征是：所述喷铜层的厚度为40～80μm。


5.根据权利要求1所述的高通流热敏元件，其特征是：所述的银电极层厚度为4～12μm。


6.根据权利要求1所述的高通流热敏元件，其特征是：印刷银电极层的银膏中金属组成物为80～99.5wt％的银和0.5～20wt％的镍铬合金、镍钒合金、铬、钯和铂中的一种或一种以上的组合物。


7.根据权利要求1所述的高通流热敏元件，其特征是：所述银电极层的表面所设置的喷铜层的面积小于银电极层的面积。


8....

【专利技术属性】
技术研发人员：隋介衡，
申请(专利权)人：江西兴勤电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36