一种提高热敏电阻器生产效率的方法技术

一种正温度系数热敏电阻器ＰＴＣＲ的制备方法，通过预烧合成居里温度为４０℃的主片料和居里温度为１４０℃的负片料，再根据客户需求的ＰＴＣＲ产品的居里温度进行兑料生产。由于可预先进行备料生产，有效缩短了从接单到交货的生产周期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于正温度系数热敏电阻器(Positive Temperature Coefficient ofResistance,PTCR)的制备方法，且特别是一种有利于提高生产效率，节约成本的PTCR制 备方法。
技术介绍
PTCR材料的研制开发始于上世纪80年代中，经过多年的艰苦努力，PTC热敏材 料在我国电子材料、器件领域中已发展成除电容器、压电材料外的又一大型电子材料，其产 值、产量均在迅猛增加。当前，PTCR性能最稳定，获得最广泛应用的是BaTiO3系的PTC热敏电阻器。掺杂 改性后的BaTiO3系PTCR在其相变温度点出现电阻值的跃变，该相变点即为PTCR的居里温 度。PTCR的居里点，随其不同的用途而变化，如消磁、限流用的居里点< 120°C;马达启动以 及加热用PTCR的居里温度则> 120°C。纯净BaTiO3M料的居里点为120°C。因此，要获得 不同居里点的PTC热敏电阻器，就应该加入能够使其居里点，即晶界铁电介质层的相变温 度产生移动的添加物，称为移峰加入物或居里点移动剂。它以固溶取代的形式进入晶格格 点。通常用的移峰添加物有Pb、Sr、&、Sn等。当Pb取代Ba位置后，使居里点移向> 120°C 的高温侧；而Sr、Zr、Hf与Sn取代相应的元素Ba或Ti，则使居里点向< 120°C的低温方向 移动。每一种移峰剂都具有一定的移动效率。所谓移动效率，即指每添加摩尔分数为 的移峰添加物后，使BaTiO3的居里点移动的度数。理论上常见的移峰剂的移动效率如表1 所示。但是实际生产中，移峰剂的移动效率受很多因素影响，比如其它掺杂剂、以及掺杂浓 度，烧结条件等等。表1.常见移峰剂的移动效率 鉴于Sn、Zr、Hf之取代量与居里点的线性关系不好，瓷体晶粒粗大，致使耐电压 降低，故人们多采用Pb和Sr。已知纯SrTiO3的居里温度是_250°C，纯PbTiO3的居里温度 为490°C。实际生产经验表明，在一定的居里温度范围内，Pb和Sr的移动效率相当，都在 (3. 5 3. 7)°C/(l(T2mol)。除了添加居里温度移峰剂外，PTCR的制备过程中还需要添加多种掺杂剂，包括 施主、受主掺杂剂，烧结助剂等。施主掺杂剂使BaTiO3陶瓷从绝缘体转变为半导体的掺杂剂。ABO3型BaTiO3系PTC 材料常用的施主掺杂物可分两类一类是与Ba2+离子半径相近，化合价高于Ba2+离子的取3代A位充当施主的元素，一般有La3+、Ce4+、Y3+等稀土和Bi3+、Sb3+等；另一类是与Ti4+半径 相近、化合价高于Ti4+的取代B位充当施主的元素，一般有Nb5+、Ta5+、Sb5+等。过渡元素Fe、 Mn、Cr、Zn、Ni、Co、Cu以及碱金属Na和K等受主杂质都是已知的妨碍BaTiO3陶瓷半导化 的杂质。但是在高纯的原料中加入受主元素就可以有效的提高电阻突变时的突跳幅度。因 此，对制备PTC热敏电阻是值得应用的，但加入量应严格的加以控制，因为过量的受主会使 材料失去半导性。在BaTiO3基PTC材料制备过程中，除了改善其电性能所需加入的施主、受主以及 等价加入物以外，为了优化电阻器的各项性能以及改善烧结工艺，需要加入一定的烧结助 剂。因为烧结助剂在高温下形成液相，可将有害杂质吸纳于晶界，利于晶粒的纯化，还能改 善钛酸钡的显微结构，提高耐电压、降低电压效应。烧结助剂还可扩大烧结温区，降低烧结 温度。烧结助剂的加入可以抑制晶粒异常生长，可使晶粒均勻长大同时可以使一些杂质 在晶界中偏析出来，对材料起到“解毒”的作用，从而优化材料的性能。常用的烧结助剂为 Si02、Al203、Ti02。这些添加物除了发挥各自的作用之外，还相互影响，因此，要得到性能优良的PTCR 产品，需要不断地调试、反复研究材料的组成配方、以及摸索各种工艺条件。目前，PTC电阻器已经被广泛地应用于各个领域，涉及在绿色照明、电子镇流器、家 电、通讯中的使用，主要起到过流、过热保护，预热延时启动等作用。PTC电阻器产品繁多、各种产品的性能参数要求也不同。以绿色照明领域为例由 于应用在不同的场合、不同型号、不同功率的电子节能灯有不同的启动要求，这就需要有相 应满足需求的预热启动元件PTCR。通常，预热启动元件PTCR的居里温度在50°C 120°C、 室温电阻值介于100Ω 7000Ω之间。可见，产品的性能参数范围很宽。这给PTC电阻器的生产带来了挑战。一方面PTCR的配方组成中各种添加物繁多， 且相互影响；同时PTCR的生产工序复杂，且周期长(参见图1，PTCR的常规生产工艺流程)； 另一方面，产品的需求又是多样性的，客户的需求通常带有不确定性，且多数时候客户希望 交货周期越短越好。如果在接到订单的那一刻起，再从研制配方开始组织生产，常常会贻误 交货日期，失去信任和商机。因此，如何改进PTCR的生产工艺、如期给客户提供合格的产 品，为企业赢得效益和发展，是每一个PTCR生产厂商所面临的难题。
技术实现思路
本专利技术提出一种有利于提高PTCR生产效率的制备方法，其包括以下步骤(1)预烧合成居里温度为40°C的主片料和居里温度为140°C的负片料；(2)按照如下二元一次方程组计算主片料和负片料的质量 qb—·40 + — ·140 = 7；，a + b = m, mm其中a为主片料的质量、b为负片料的质量、Tc为所要制备的PTCR产品的居里温 度、m为所要投料的粉料质量；(3)将所称量的主片料和负片料经过球磨混料一造粒一成型一烧结一电极，制得 PTCR芯片；(4)对PTCR芯片进行焊接引线、包封、测试、成品包装。本专利技术所提出的制备方法中，制备居里温度为40°C的主片料包括以下步骤1.按照如下材料组成(Ba0.783Sr0.217) Ti03+3 % mo 1Ti02+0. 105 % molMn2++(1. 9 2. 5)gY203/kg+(4. 6 5. 5)gSi02/kg，称量原材料，包括BaC03、SrCO3> TiO2, Mn(NO3)2 或 MnC03、Y2O3、SiO2。2.将称取的各原料按料球(玛瑙球)水(去离子水)=1 1. 5 1. 2 1. 5的重量比，置球磨设备中球磨24小时，出料烘干后在高温炉中烧结，在1150士20°C左右 的最高温度下保温2 4小时，即获得居里温度为40°C的主片预烧料，其主晶相为(Ba，Sr) Ti03。本专利技术所提出的制备方法中，制备居里温度为140°C的负片料包括以下步骤1.按照如下材料组成(Baa93Pb0.05Ca0.02)Ti03+2· 6 % molTi02+0. 085 % molMn2++ (1. 9 2. 5) gY203/kg+ (4. 6 5. 5) gSi02/kg，称量原材料，包括=BaCO3^Pb3O4 或 PbO 或 Pb203、Ti02、Mn (NO3) 2 或 MnCO3、Y2O3、Si02。2.将称取的各原料按料球(玛瑙球)水(去离子水)=1 1. 5 1. 2 1. 5的重量比，置球磨设备中球磨24小时，出料烘干后在高温炉中烧结，在1150士20°C左右 的最高温度下保温2 4小时，即获得居里温度为140本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正温度系数热敏电阻器ＰＴＣＲ的制备方法，其包括以下步骤：（１）预烧合成居里温度为４０℃的主片料和居里温度为１４０℃的负片料；（２）按照如下二元一次方程组计算主片料和负片料的质量：ａ／ｍ.４０＋ｂ／ｍ.１４０＝Ｔ↓［ｃ］①，ａ＋ｂ＝ｍ②，其中ａ为主片料的质量、ｂ为负片料的质量、Ｔ↓［ｃ］为所要制备的ＰＴＣＲ产品的居里温度、ｍ为所要投料的粉料质量；（３）将所称量的主片料和负片料经过球磨混料→造粒→成型→烧结→电极，制得ＰＴＣＲ芯片。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘丁锋，刘锦俊，刘锦颂，陈亿裕，
申请(专利权)人：深圳市三宝创业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]