[发明专利]一种大容量功率型热敏电阻及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及负温度系数热敏电阻及其制备技术，尤其涉及一种大 容量功率型热敏电阻及其制备方法。

(二)背景技术

功率型负温度系数热敏电阻是电路、电气设备、电力系统的保护 元件，用以吸收电路中的浪涌电流，保护电路元器件免遭浪涌电流冲 击而损坏。提高功率型热敏电阻的额定电流容量，减小元件的体积和 降低元件的制造成本是目前功率型热敏电阻设计和制造的重要课题。

功率型热敏电阻的电流承载能力决定于热敏电阻的体温。热敏电 阻的温升取决于热敏电阻的热能量大小和散热情况。通常的方法是以 增大热敏电阻的体积来减小温升，进而提高电流容量。所以热敏芯片 越大，通过的电流越大，如额定电流为10A的芯片直径30mm。芯片 体积增大，用料增加，元件的制造成本亦增加。降低热敏电阻体的温 升的有效途径是提高材料配方中的Ni或Co的比例，提高材料的B值， 减小残留电阻，但增大Ni和Co的比例会大大提高了材料成本。迄今 为止，还没有更有效方法来提高圆片式功率型热敏电阻的额定电流和 降低元件的成本。

(三)发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种额定电流容量高、 体积小、制造成本低的大容量功率型热敏电阻及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的大容量功率型热敏电阻，其特殊之处在于：热敏材料的 主配方为Mn-Zn-Cu对应的氧化物，其中加入CaO，Al₂O₃和Nb₂O₅作为 掺杂物，并用陶瓷工艺做成热敏电阻。

本发明的大容量功率型热敏电阻，主配方内原子摩尔比为Mn∶Zn∶ Cu＝2.5-3.5∶0.5-1.5∶2.0-2.5，对应的氧化物为Mn₃O₄、ZnO、CuO。

本发明的大容量功率型热敏电阻，掺杂物中每种占主配方氧化物 的重量百分比为：CaO 2-3％，Al₂O₃ 0.2-0.5％，Nb₂O₅ 0.1-0.3％， 掺杂物粉体粒度小于300目，加入主配方的氧化物中一起球磨。

本发明的大容量功率型热敏电阻，结构为圆环形结构，外圆直径 D与内圆直径d之比为d/D≥0.3。

本发明的大容量功率型热敏电阻的制备方法，由以下步骤依次组 成：称料、球磨、造粒、成型、烧结、电极印刷、引线焊接和包封， 其特殊之处在于：烧结步骤的烧结成瓷温度为1080-1100℃，具体烧 结条件是：

室温-500℃          升温速率0.6℃/min

     500℃          恒温度60min

500℃-800℃         升温速率1.2℃/min

     800℃          保温度60min

800℃-成瓷温度      升温速率1.2-1.5℃/min

成瓷温度            保温120-210min

成瓷温度-800℃      降温速率1.5℃/min

800℃-200℃         随炉降温后取出。

本发明的大容量功率型热敏电阻的制备方法，成型步骤中，将造 粒料用环型模具压成圆环型的坯片，成型的密度为3.2-3.6g/cm³， 圆片厚度为4mm，圆环的外直D和内直径d之比，即d/D≥0.3。

本发明的大容量功率型热敏电阻的制备方法，球磨步骤中，将主 配方氧化物和掺杂物混合，按照重量比料∶水∶磨球＝1.0∶1.1∶1.5，磨 球为锆球，球磨8小时，然后在90℃温度烘干至每千克料含水量为 0.4克。

本发明的大容量功率型热敏电阻的制备方法，造粒步骤中，在球 磨烘干后的主配方氧化物与掺杂物的混合粉料中加入占粉料总重量 20-25％的重量浓度为10％的聚乙烯醇溶液作为粘合剂进行造粒，粒度 为60-200目。

本发明的大容量功率型热敏电阻的制备方法，芯片双面印刷银电 极，用镀锡铜线或铜片焊在芯片两面，并包封环氧树脂。