[发明专利]一种耐还原性气氛强的正温度系数陶瓷热敏电阻元件及其制备方法

说明书

一种耐还原性气氛强的正温度系数陶瓷热敏电阻元件及其制备方法，包括以钛酸铅钡为基并且经烧结的热敏陶瓷瓷片和位于热敏陶瓷瓷片两侧面的金属欧姆电极，特点：还包括微气孔通道阻隔层，该微气孔通道阻隔层包括玻璃密封层或有机物密封剂，当微气孔通道阻隔层为玻璃密封层时，玻璃密封层整体包覆在热敏陶瓷瓷片的外表面，金属欧姆电极结合在玻璃密封层的两侧面；当微气孔通道阻隔层为有机物密封剂时，有机物密封剂填堵于结合在热敏陶瓷瓷片的两侧面的金属欧姆电极的表面的微孔内且同时将热敏陶瓷瓷片的四周边缘部位的无金属欧姆电极的区域的表面的空隙封堵。提高抗恶劣环境能力及延长使用寿命，提高相关发热组的可靠性和期望的服役要求。

技术领域

本发明属于电子元器件及其制备技术领域，具体涉及一种耐还原性气氛强的正温度系数陶瓷热敏电阻元件，并且还涉及其制备方法。

技术背景

正温度系数(以下简称PTC)陶瓷热敏元件一般是以钛酸钡为基的半导体陶瓷材料制备的，这种热敏元件的特点是当温度超过居里温度时其常温电阻值将猛增几个数量级，即产生所谓PTC效应。这种PTC效应的起源是由晶界势垒引起的，晶界势垒的高度与晶界上吸附的氧原子浓度息息相关，当热敏元件长期在还原性气氛等恶劣环境下工作时将导致晶界失氧，造成元件性能衰竭甚至失去PTC效应。一般应用在新能源汽车、空调电辅加热等领域的PTC热敏元件往往都是工作在这种环境下，这一方面由于工作场所(如汽车)本身环境的恶劣性，另一方面PTC元件在被组装成发热组件时，通常都是用有机胶粘固在金属散热器上，这种有机胶在高温下(≥200℃)会散发出还原性气氛损伤PTC元件，进而降低元器件的使用寿命。

PTC热敏元件之所以容易受到恶劣环境的影响，主要原因它是一种多晶陶瓷材料，不仅存在晶界，同时存在大量微气孔，各种不良气氛可以通过这些微气孔进入晶界，从而损害元件的宏观电学性能，例如因被氧化还原而丧失自控温功能。

发明内容

本发明的首要任务在于提供一种有助于阻隔外部有害气体从陶瓷表面的微气孔侵入陶瓷晶界的通道而得以提高抗恶劣环境能力及延长使用寿命并且满足在含还原气氛环境下的服役要求的耐还原性气氛强的正温度系数陶瓷热敏电阻元件。

本发明的另一任务在于提供一种耐还原性气氛强的正温度系数陶瓷热敏电阻元件的制备方法，该方法制备过程简单、无极端苛刻的工艺要素而得以满足产业化制备要求并且能保障得到的正温度系数陶瓷热敏电阻元件的所述技术效果得以全面体现。

本发明的首要任务是这样来完成的，一种耐还原性气氛强的正温度系数陶瓷热敏电阻元件，包括以钛酸铅钡为基并且经烧结的热敏陶瓷瓷片和位于热敏陶瓷瓷片两侧面的金属欧姆电极，特征在于还包括微气孔通道阻隔层，该微气孔通道阻隔层包括玻璃密封层或有机物密封剂，并且当微气孔通道阻隔层为玻璃密封层时，该玻璃密封层整体包覆在所述热敏陶瓷瓷片的外表面，所述金属欧姆电极结合在玻璃密封层的两侧面；而当微气孔通道阻隔层为有机物密封剂时，该有机物密封剂填堵于结合在热敏陶瓷瓷片的两侧面的所述金属欧姆电极的表面的微孔内并且同时将热敏陶瓷瓷片的四周边缘部位的无金属欧姆电极的区域的表面的空隙封堵。

在本发明的一个具体的实施例中，所述热敏陶瓷瓷片的原料组成为：(1-x-y)BaTiO₃+xPbTiO₃+yR+zS+wT，式中R为CaO、SrO或(CaO+SrO)，S为(BN+V₂O₃+Li₂CO₃+Al₂O₃)，T为3价稀土氧化物和5价金属氧化物中的一种或者两者的组合；x＜0.5，y＜0.1，z＜0.05，w＝0.001～0.005。

在本发明的另一个具体的实施例中，在所述热敏陶瓷瓷片的原料组成中还包括有0.0001～0.0005克分子的MnN₂O₆、NiN₂O₆或FeN₃O₉。