[实用新型]一种PTC陶瓷热敏电阻复合欧姆电极

说明书

技术领域

本实用新型涉及BaTiO₃系列的一种PTC陶瓷热敏电阻复合欧姆电极。

背景技术

BaTiO₃陶瓷是一种典型的铁电陶瓷，通过掺杂微量的稀土元素如Y、Nb等，可使其常温电阻率降至10²以下，同时表现出PTC (Positive Temperature Coefficient）效应。即当温度超过瓷片的居里温度，瓷片电阻值随温度的上升而急剧上升现象。这种具有正温度系数的陶瓷热敏电阻被广泛应用于发热体、过流保护元件、消磁元件、马达启动、温度探头等各个方面。随着我国家电、通讯、汽车行业的发展， PTC热敏电阻的应用越来越普遍。BaTiO₃基半导体陶瓷作为电子元件需在其表面涂覆焙烧金属电极，例如，传统的焙烧银电极存在半导体材料与金属的接触问题，不能构成良好欧姆接触电极。通常陶瓷PTC电阻与金属接触电阻较大。如果能在一个稳定的工艺条件下制备出适合工业化生产的PTC热敏电阻欧姆接触电极，将为我国带来很大的经济效益和社会效益。制备这类电极的方法很多，如化学镀镍、烧渗Ag-Zn、A1浆和Ag电极等。由于Ag的导电能力强，抗氧化性能好，在Ag表面可直接焊接金属，所以一般的电子陶瓷通常采用银浆烧渗制备电极。但由于Ag与半导瓷元件不能形成欧姆接触，所以不能直接用银浆制备 PTC 热敏电阻的电极。需在银浆料中引入还原性强的金属，如Zn、Fe、AI、Ni等，可以使半导体陶瓷表面耗尽层消失而降低接触电阻。陈一等进行了“银铝锡欧姆接触易焊电极浆料的研究”（《电子元件与材料》1997,16(6):37-40)，发现铝电极显现出低的接触电阻。然而，詹益增等人（《现代技术陶瓷》2003,97(3):12-15）发现烧渗铝电极存在耐冲击电流小，耐老化潮湿特性差，烧渗温度窄，成品储存能力差等。烧渗铝电极不能在要求高的产品中应用。周东祥教授等报道了（Sensors and Actuators A 101 (2002):123)化学镀镍法形成的Ni-P合金（经热处理）与PTC半导体陶瓷形成良好欧姆接触电极。据称稳定性能好，且被广泛用作PTC半导体陶瓷欧姆接触电极（电镀与涂饰，2004,23(1):28）。其金属沉积采用传统的敏化-活化法，然后在化学镀镍池中沉积一层0.5-0.7μmNi-P合金，再用无芯磨床磨掉周围的镍层后，在300℃的条件下（氮气保护）热处理90分钟，最后在镀镍电极的顶层通过被银烧渗法形成一层（2μm）的银电极。此方法虽能满足金属电极与PTC半导体陶瓷形成良好的欧姆接触问题。但操作工艺繁琐，且需要贵金属银使生产成本增加。最近，中国专利（CN1624816A）报道了一种片式热敏电阻的制造方法，其工艺复杂，且电极的形成过程仍需要贵金属银。然后再电镀镍和锡，成本仍然很高。

因此，现有PTC陶瓷热敏电阻电极存在缺陷，需要进行改进。

发明内容

本实用新型的目的是在现有PTC陶瓷热敏电阻电极的结构上进行改进，提供一种PTC陶瓷热敏电阻复合欧姆电极。

本实用新型的基本构思是：前述的热敏电阻电极的制造工艺仍不能摆脱使用贵金属银作为电极材料。我们设计了一种适用PTC半导体陶瓷电极的新结构与方式，其金属复合镀层能与陶瓷基体形成良好欧姆接触。同时该表面又具有良好的焊接性能完全替代工艺繁琐和价格昂贵的烧渗银电极。

本实用新型具有如下结构： PTC陶瓷热敏电阻两个工作表面是底层镍电极，镍电极上是表层锡电极；

实施本实用新型一种PTC陶瓷热敏电阻复合欧姆电极新结构，其电极形成方式如下：在PTC陶瓷热敏电阻两个工作表面以化学镀的方式形成底层镍电极，然后以电镀方式在镍电极上形成表层锡电极；

上述半导体陶瓷热敏电阻制备复合欧姆电极方法，具有如下步骤：

(1）对半导体热敏电阻前瓷体进行清洗、干燥；

(2）对半导体热敏电阻前瓷体进行敏化丶活化处理；

(3）将步骤（2）经高温活化的热敏电阻前瓷体，置于化学镀镍液中，在40-60℃条件下沉积低于1pm的Ni-P合金过渡层，化学镀镍液中，选择醋酸镍为镍盐，其重量百分比为0.1％-3%，次亚磷酸钠为还原剂，重量百分比为0.5-10.0%，其他为辅助试剂；