專利名稱：一種疊層片式ptc熱敏電阻器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于陶瓷材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種疊層片式PTC熱敏電阻器的制備方法。
另外，疊層片式PTC熱敏電阻器的制備還可采用高溫?zé)傻蜏卣澈弦灰幌葻珊蟑B層的方法。日本專利特開平10-12404公布，采用異丙醇和丁酮為溶劑的注漿成型方法，制備BaTiO3片式生坯，燒成后制備疊層片式PTC熱敏電阻器。由于PTC元件性能與兩電極間所有晶界的數(shù)目直接相關(guān)，這就決定了片式PTC元件的厚度不能太薄，一般在亞微米級，而片式生坯在燒成中容易起翹變形，陶瓷片的平整度很難保證，且燒成后的PTC陶瓷片比較脆、容易碎，機械強度較低，在疊層時不易對其施加壓力。因而，用先燒成后疊層方法制備疊層片式PTC熱敏電阻器時，在平整度不高的情形下很難保證電極與陶瓷片之間能形成良好的接觸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種疊層片式PTC熱敏電阻器的制備方法，該方法避免了片式元件先燒后疊時產(chǎn)生的瓷片平整度問題，以及瓷片與電極的歐姆接觸問題，同時也避免了一體共燒時高溫下內(nèi)電極的熔化和氧化，以及電極面積大、易短路、可靠性低的缺點。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一種疊層片式PTC熱敏電阻器的制備方法，依次包括以下步驟(1)制備超細BaTiO3基PTC粉末；(2)制備BaTiO3基半導(dǎo)瓷水漿料將制得的BaTiO3基PTC粉末中加入水、有機單體、交連劑和分散劑，分散劑的加入量占BaTiO3基PTC粉末的0.3-0.5wt％，水、有機單體和交連劑之間的重量比為100∶10-30∶0.05-1，漿料中BaTiOa3基PTC粉末的體積百分比為40-50vol％；然后球磨混合，即得到均勻、穩(wěn)定、高固相含量的BaTiO3基半導(dǎo)瓷水漿料；(3)采用凝膠注模成型方法制備均勻致密的棒狀PTC陶瓷坯體在制備好的漿料中加入單體聚合引發(fā)劑，攪拌均勻后，將漿料澆注進設(shè)計好的棒狀中空模具中，完成聚合反應(yīng)形成凝膠，經(jīng)固化成型，得到均勻、致密的棒狀PTC陶瓷坯體；(4)棒狀PTC陶瓷的燒成將成型的坯體在高溫下燒結(jié)得到棒狀PTC陶瓷；(5)瓷片切割將所得棒狀PTC陶瓷切割成厚度為0.3-0.5mm的PTC片式元件；(6)疊層及電極燒滲在所得片式元件上制備內(nèi)電極，并使用玻璃絕緣漿料形成疊合體內(nèi)、外電極間的絕緣層，疊層后進行電極燒滲，隨后在疊層體的兩端涂覆外電極，燒滲，形成疊層片式PTC熱敏電阻器。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1)采用“燒成——切割——疊層”的工藝路線，切割所得的瓷片平整度好，避免了片式元件先燒后疊時產(chǎn)生的瓷片平整度問題，以及瓷片與電極的歐姆接觸問題，同時也避免了一體共燒時高溫下內(nèi)電極的熔化和氧化，以及電極面積大、易短路、可靠性低的缺點。
2)采用高分子網(wǎng)絡(luò)法和液相包裹方法相結(jié)合的濕化學(xué)方法制備多組分的BaTiO3半導(dǎo)瓷PTC粉末，獲得的粉體組分均勻、顆粒超細且近球形，因而制備出的BaTiO3半導(dǎo)瓷水漿料均勻、固相含量高。
3)采用凝膠注模成型方法制備棒狀PTC元件坯體，操作簡單、污染小，易于實現(xiàn)。所得的PTC陶瓷坯體和燒結(jié)體均勻、致密，利于棒狀PTC陶瓷的切割。
4)高溫下燒成的PTC瓷片具有高PTC效應(yīng)和高抗電強度，所以制得的疊層片式PTC熱敏電阻器具有高PTC效應(yīng)(升阻比大于5個數(shù)量級)。
1a-1e片式PTC陶瓷2a-2d內(nèi)電極3a-3d玻璃絕緣層 4a，4b外電極按上式的比例將Al(NO3)3、Si(C2H5O)4及Mn(NO)3三種物質(zhì)的溶液混合后，滴加乙醇至油狀物完全溶解，再加一定量的蒸餾水至一定體積，將摻雜的BaTiO3超細粉末加入到上述三組分溶液中，通過攪拌和超聲分散制得穩(wěn)定的懸浮液，懸浮液經(jīng)噴霧干燥后，獲得包裹了上述三種組分的粉末，再經(jīng)600℃、1h處理去除剩余的有機物，得到BaTiO3基PTC粉體。(2)固相含量BaTiO3基半導(dǎo)瓷水漿料的制備取制得的BaTiO3基PTC粉體40g，加入7ml水、1.2ml濃度為10wt％的聚甲基丙烯酸溶液、及丙烯酰胺1.2g和N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.01g，球磨混合4小時，制備得到固相含量約為43vol％BaTiO3基半導(dǎo)瓷水漿料。(3)凝膠注模成型、燒結(jié)在制備好的漿料中加入過硫酸銨和N，N，N’，N’-四甲基乙二胺，攪拌均勻后，將漿料澆注進設(shè)計好的柱形中空模具中，在室溫、真空條件下完成聚合反應(yīng)形成凝膠，經(jīng)1h固化成型，得到尺寸為15mm×10mm×80mm的棒狀PTC坯體，隨后在1320℃燒成1h，得到棒狀PTC陶瓷，如

圖1所示。(4)瓷片切割、疊層及電極燒滲將棒狀PTC陶瓷切割成多個厚為0.3mm的片式元件，然后分別印刷上用作內(nèi)電極的Ag-Zn導(dǎo)電漿料及玻璃絕緣漿料，將印有上述漿料的各疊層單片按照圖2所示疊合起來，在600℃下處理10分鐘，得到如圖3所示的疊層體。隨后，在疊層體兩端上外電極。外電極是先燒滲Ag電極，然后電鍍Ni電極，外面再電鍍焊料層，構(gòu)成三層端頭電極。最后形成如圖4中所示的疊層片式PTC熱敏電阻器。
該疊層片式PTC熱敏電阻器為5層，尺寸為11mm×6mm×1.9mm，其室溫阻值為2.1Ω，電阻溫度系數(shù)為17.5％/℃，升阻比為2.22E+5。
該疊層片式PTC熱敏電阻器為5層，尺寸為11mm×6mm×2.8mm，其室溫阻值為2.5Ω，電阻溫度系數(shù)為18.7％/℃，升阻比為1.44E+5。
該疊層片式PTC熱敏電阻器為5層，尺寸為11mm×6mm×3.0mm，其室溫阻值為2.7Ω，電阻溫度系數(shù)為16.9％/℃，升阻比為1.85E+5。
該疊層片式PTC熱敏電阻器為7層，尺寸為11mm×6mm×3.5mm，其室溫阻值為2.0Ω，電阻溫度系數(shù)為15.7％/℃，升阻比為1.08E+5。實施例5采用例1相同的步驟制作疊層片式PTC熱敏電阻器。相應(yīng)參數(shù)分別如下取實施例1中制得的BaTiO3基PTC粉體40g，加入6ml水、1.5ml濃度為10wt％的聚甲基丙烯酸溶液、及1.5g甲基丙烯酰胺和0.03g N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，球磨混合10小時，制備得到固相含量約為45vol％BaTiO3基半導(dǎo)瓷水漿料。在過硫酸銨和N，N，N，’N’-四甲基乙二胺的作用下，漿料完成聚合反應(yīng)形成凝膠，經(jīng)37min固化成型，在1330℃燒成50min，得到棒狀PTC陶瓷，將棒狀PTC陶瓷切割成厚0.4mm的片式元件。疊層、電極燒滲后得到疊層片式PTC熱敏電阻器。
該疊層片式PTC熱敏電阻器為10層，尺寸為11mm×6mm×4.8mm，其室溫阻值為1.2Ω，電阻溫度系數(shù)為16.7％/℃，升阻比為2.12E+5。
該疊層片式PTC熱敏電阻器為10層，尺寸為11mm×6mm×4.5mm，其室溫阻值為1.0Ω，電阻溫度系數(shù)為19.9％/℃，升阻比為2.33E+5。
該疊層片式PTC熱敏電阻器為8層，尺寸為11mm×6mm×3.7mm，其室溫阻值為1.5Ω，電阻溫度系數(shù)為18.6％/℃，升阻比為2.56E+5。
權(quán)利要求
1.一種疊層片式PTC熱敏電阻器的制備方法，依次包括以下步驟(1)制備超細BaTiO3基PTC粉末；(2)制備BaTiO3基半導(dǎo)瓷水漿料將制得的BaTiO3基PTC粉末中加入水、有機單體、交連劑和分散劑，分散劑的加入量占BaTiO3基PTC粉末的0.3-0.5wt％，水、有機單體和交連劑之間的重量比為100∶10-20∶0.05-1，漿料中BaTiO3基PTC粉末的體積百分比為40-50vol％；然后球磨混合，即得到均勻、穩(wěn)定、高固相含量的BaTiO3基半導(dǎo)瓷水漿料；(3)采用凝膠注模成型方法制備均勻致密的棒狀PTC陶瓷坯體在制備好的漿料中加入單體聚合引發(fā)劑，攪拌均勻后，將漿料澆注進設(shè)計好的棒狀中空模具中，完成聚合反應(yīng)形成凝膠，經(jīng)固化成型，得到均勻、致密的棒狀PTC陶瓷坯體；(4)棒狀PTC陶瓷的燒成將成型的坯體在高溫下燒結(jié)得到棒狀PTC陶瓷；(5)瓷片切割將所得棒狀PTC陶瓷切割成厚度為0.3-0.5mm的PTC片式元件；(6)疊層及電極燒滲在所得片式元件上制備內(nèi)電極，并使用玻璃絕緣漿料形成疊合體內(nèi)、外電極間的絕緣層，疊層后進行電極燒滲，隨后在疊層體的兩端涂覆外電極，燒滲，形成疊層片式PTC熱敏電阻器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(1)采用高分子網(wǎng)絡(luò)法和液相包裹方法相結(jié)合的濕化學(xué)方法制備超細BaTiO3基PTC粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中有機單體可以是丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺，交連劑為N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺等，分散劑可以是聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中，在制備好的漿料中加入催化劑，在室溫、真空條件下完成聚合反應(yīng)形成凝膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中，在制備好的漿料中加入催化劑，在室溫、真空條件下完成聚合反應(yīng)形成凝膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中引發(fā)劑可以是過硫酸銨、過氧化氫，催化劑為N，N，N’，N’-四甲基乙二胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中引發(fā)劑可以是過硫酸銨、過氧化氫，催化劑為N，N，N’，N’-四甲基乙二胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于步驟(4)中燒結(jié)溫度為1320-1350℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種疊層片式PTC熱敏電阻器的制備方法，步驟為(1)制備超細BaTiO
文檔編號H01C7/02GK1479325SQ0312823
公開日2004年3月3日 申請日期2003年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月26日
發(fā)明者周東祥, 胡云香, 鄭志平, 龔樹萍 申請人:華中科技大學(xué)