叠层片式热敏电阻玻璃包封与端银电极研究

论文摘要

为了适应SMT技术的发展，热敏电阻也向着微型化、低阻化、叠层化方向发展。叠片式正温度系数热敏电阻（PTCR）是一种由陶瓷片与Ni内电极交替层叠的复杂结构电阻。作为一个完整的叠片式PTCR元件，需要在共烧体端面烧结端电极，端电极通常包括端银电极、Ni电镀层、Sn电镀层三层，在化学电镀过程中很容易因为金属离子的扩散，在陶瓷体表面形成金属镀层引起短路，以及酸性电镀液侵入陶瓷体内部，引起性能恶化，因此通常在烧结端电极前将共烧体用玻璃包封以起到保护内部瓷体以及内电极的作用。端银电极则是作为Ni内电极与外部电极的中间连接层，其电性能好坏直接关系到电阻的整体性能。本文首先制备了多层共烧PTCR并考察了其室温电阻与阻温特性，然后对适用于叠片式PTCR的玻璃封装与端银电极进行了研究。玻璃包封材料采用的是锂钾混合水玻璃溶液作为包封材料。该溶液操作简便易行且不含铅，是一种低成本环保型包封涂料。本文对其成膜特性、烧结工艺以及耐压性进行了研究。研究结果表明，水玻璃在温度为600℃，升温速率小于150℃/h，保温时间一小时时所形成的膜层不会出现裂纹与析晶。在锂钾混合玻璃膜层中，Li/K原子比接近1的玻璃层耐压性优于Li/K原子比偏离1的玻璃层，而模数高的玻璃层耐压性优于模数低的玻璃层。端银电极是一个复杂的复合材料体系，包含导电Ag粉、无铅玻璃粉、有机粘结剂等。由于叠片式热敏电阻的Ni内电极不能与Ag固溶，因此通过在端银电极浆料添加Ni2B粉末以增加其固溶性与抗氧化性。实验表明， Ni2B的添加量在23%wt左右时，端银电极能在叠片式热敏电阻上实现最有效的电连接。同时对配制得到的端银电极浆料的烧结温度以及保温时间也进行了系统的研究，该电极浆料以300℃/h升温至600℃保温15分钟能够取得最好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题来源、研究目的和意义
• 1.2 玻璃包封与电极浆料的国内外研究状况
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 叠层片式 PTCR 的制备
• 2.1 叠片式 PTCR 的基本结构
• 2.2 叠层片式 PTCR 的制备流程
• 2.3 室温阻值与阻值-温度测量
• 2.4 本章小结
• 3 封装玻璃的制备与研究
• 3.1 实现玻璃封装与电极封端的技术方案
• 3.2 水玻璃成膜机理与性质
• 3.3 包封玻璃制备与分析
• 3.4 静态伏安特性测量与耐压性测试
• 3.5 本章小结
• 4 烧渗型端银电极浆料的制备与研究
• 4.1 叠片式 PTCR 三层外电极设计
• 4.2 烧渗型端银电极浆料的组成
• 4.3 端银电极实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献