[發明專利]一種低成本負溫度系數熱敏材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200910060153.4
• 申請日: 2009-07-29
• 公開（公告）號: CN101659544A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 陶明德;唐本棟;周軍有
• 申請（專利權）人: 四川西漢電子科技有限責任公司
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/64;H01C7/04;H01C7/13
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及敏感材料及器件的制造技術，特別涉及負溫度系數熱敏材料及 其制備方法。

背景技術

迄今為止，國內外所用的負溫度系數熱敏材料的配方均是由過渡金屬元素 (Mn、Fe、Co、Ni、Cu)的氧化物構成。改變配方中材料的成份或成份的不同 比列，可以獲得所需要的各種參數的熱敏材料。大量研究表明，由過渡金屬氧 化物構成的熱敏材料具有尖晶石結構，導電機制為價交換模型。在這種氧化物 半導體中引入各種雜質(摻雜)只能改善材料的均勻性、穩定性和重復性以及 高溫成瓷性能。對電導的調制作用不呈現明顯的效果。因此，根據這一理論， 材料的高電阻率必然伴隨高的B值(溫度靈敏系數)。由于載流子濃度決定于溫 度，溫度越高，載流子濃度越大，材料自然呈現負溫度特性。因此，若要制備 應用上要求的具有某些特殊性能(如高阻/低B值材料，低阻/高B值材料，線性 熱敏材料和正溫度系數熱敏材料)的材料是無法實現的。其次是傳統的熱敏材 料的配方中所含的Co和Ni的氧化物(Co₃O₄，NiO)價格十分昂貴，給體積大， 用料多的功率型熱敏電阻的制造帶來困難。此外，按照陶瓷半導體的要求，原 材料純度越高，制備工藝環境污染越小，材料的一致性和穩定性越好，這又大 大增加元件制造的成本。為了克服熱敏電阻制造中面臨的這些問題，人們曾采 用簡化生產工藝，使用低質量原料，減少原材料(金屬氧化物)用量等方法降 低產品的制造成本，其結果是事與愿違，使產品的質量大大下降，削弱了產品 的市場競爭力。解決功率型熱敏電阻制造的低成本問題，唯一的途徑是研發低 成本熱敏材料新配方。

發明內容

本發明為彌補現有技術的不足，提供一種采用價格很低的材料制作的負溫 度系數熱敏材料及其制備方法。

為達到上述發明目的，本發明所采用的技術方案為：提供一種低成本負溫 度系數熱敏材料，其特征在于，所述熱敏材料的原料中的各個組成部分及其含 量如下：

ZnO????????????????50％-70％；

CuO????????????????25％-45％；

C??????????????????3％-5％；

CaO????????????????0.5％-1.5％；

Al₂O₃??????????????0.3％。

上述低成本負溫度系數熱敏材料的制備方法，包括如下步驟：

A、按配方比例范圍內各成份的重量百分比配制原料，以配料∶水∶乙醇∶ 磨球(鋯球)＝1.0∶0.8∶0.6∶1.5重量比例一次球磨16小時；

B、將一次球磨后的粉料在750℃±5℃下預燒，保溫2小時-3小時；

C、將預燒料按照一次球磨的方法進行第二次球磨12小時；

D、將二次球磨后的粉料在80℃-100℃烘干，并加入粉料總重量15％～18％ 的、濃度為10％的聚乙烯醇溶液，造粒成粒度為80目-200目的粉體；

E、將造粒粉體壓制成密度為3.2g/cm³～3.4g/cm³的樣品坯體；

F、將樣品坯體置于1060℃-1080℃的高溫爐中煅燒，燒結曲線如下：

室溫～500℃????????升溫速率0.5℃/min

500℃～800℃????????????????升溫速率0.8℃/min

800℃???????????????????????保溫60min

800℃～(1060℃～1080℃)?????升溫速率1.0℃/min

(1060℃～1080℃)????????????保溫150min

(1060℃～1080℃)～200℃?????隨爐降溫；

G、采用含Ag60％的Ag漿在燒結所得的熱敏瓷片兩面印制厚度為3～4um 的Ag電極，之后在850℃下還原30min，制成熱敏材料測試樣品芯片，熱敏材 料測試樣品芯片的常溫電阻率ρ₂₅＝23Ωcm-55Ωcm，B_25/50＝2680K-2954K。