CN109053158B

CN109053158B - 热敏陶瓷粉体、ntc热敏芯片、温度传感器及制备方法

Info

Publication number: CN109053158B
Application number: CN201810990546.4A
Authority: CN
Inventors: 刘斌; 王田军; 杜野; 吴菲; 徐邦耿; 黄小华
Original assignee: Shenzhen Hoverbird Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Huibeichuan Technology Co ltd
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2038-08-28
Also published as: CN109053158A

Abstract

本申请公开一种热敏陶瓷粉体、NTC热敏芯片、温度传感器及制备方法，本申请公开的陶瓷粉体，按重量计，包括二氧化锰粉末18～38％、三氧化二钴粉末12～20％、氧化铁粉末4～14％、氧化镍粉末21～41％和稀土氧化物粉末2～10％。本申请制备的温度传感器具有极好柔软性、耐弯折、耐振动、耐磨性、耐腐蚀等优势，满足电机内部的油污、EMI、机械压力等环境非常恶劣，能够长期在恶劣条件下稳定工作是对温度传感器的要求。

Description

热敏陶瓷粉体、NTC热敏芯片、温度传感器及制备方法

技术领域

本发明涉及电子元器件技术领域，具体涉及一种热敏陶瓷粉体、NTC热敏芯片、温度传感器及制备方法。

背景技术

NTC(负温度系数)热敏电阻是一种混合氧化物的多晶陶瓷构成热敏性半导体电阻器，其电阻值随着温度的升高而下降，具有价格低廉、品质优良、性能稳定等优点，广泛用于制备温度传感器用来测量温度。

近年来，NTC温度传感器在新能源汽车电池组、电机、电控、热管理系统中的应用越来越广泛。NTC热敏芯片作为温度传感器的核心部件，这对NTC热敏芯片提出新的要求。在新能源汽车内持续高温高压高振动的恶劣环境中，NTC温度传感器要求体积小、精度高、响应速度快、可靠性高。

作为电动汽车中三大关键部件之一的电机，是最终把存储的电能转换为机械能的装置。任何能量转换装置工作的时候都会产生发热，而电动汽车的功率从30KW～200KW不等，而转换过程中会产生大量的热。由发热导致电机内部功率过高，会影响电机转子的磁性，甚至于失磁。所以监控电机工作状态下的温度非常重要。而电机内部的油污、EMI、机械压力等环境非常恶劣，能够长期在恶劣条件下稳定工作是对温度传感器的要求。必然需求研发宽温区检测温度的产品(B＜2300K)，除要求体积小、精度高、响应速度快外；并且要求具有良好的一致性、抗EMI强、长期稳定性高。

发明内容

本申请提供一种热敏陶瓷粉体、NTC热敏芯片、温度传感器及制备方法。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

根据第一方面，本申请公开一种热敏陶瓷粉体，按重量计，包括二氧化锰粉末18～38％、三氧化二钴粉末12～20％、氧化铁粉末4～14％、氧化镍粉末21～41％和稀土氧化物粉末2～10％。

优选的，该热敏陶瓷粉体，按重量计，包括二氧化锰粉末22～34％、三氧化二钴粉末14～18％、氧化铁粉末4～12％、氧化镍粉末25～35％和稀土氧化物粉末2～10％。

优选的，该热敏陶瓷粉体，按重量计，包括二氧化锰粉末26～30％、三氧化二钴粉末15～17％、氧化铁粉末7～10％、氧化镍粉末28～32％和稀土氧化物粉末4～8％。

进一步的，稀土氧化物粉末为稀土金属钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)的氧化物中的一种或者多种混合物。

根据第二方面，本申请公开一种热敏陶瓷浆料，包括本申请第一方面公开的热敏陶瓷粉体，以及粘接剂、增塑剂、表面助剂和有机溶剂。

进一步的，热敏陶瓷粉体占热敏陶瓷浆料重量的55～88％，粘接剂占热敏陶瓷浆料重量的3～16％，增塑剂占热敏陶瓷浆料重量的1.2～5.6％，表面助剂占热敏陶瓷浆料重量的0.3～1.5％，溶剂占热敏陶瓷浆料重量的7～25％；

优选的，粘接剂选自聚乙烯醇缩丁醛、丁酯纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚烷基甲基丙烯酸酯中的至少一种。

优选的，增塑剂选自柠檬酸甘油酯、硝酸甘油酯、甘油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和癸二酸二丁酯中的至少一种。

优选的，表面助剂选自聚醚改性硅油类表面助剂、矿物油类表面助剂、混合硅油类表面助剂、苯基硅油类表面助剂、二甲基硅油类表面助剂中的至少一种。

优选的，溶剂选自无水乙醇、松油醇、DBE、乙二醇、丁基卡必醇、丁酮、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、碳酸甲酯、碳酸乙酯和N-甲基-2-吡咯烷酮中的至少一种。

根据第三方面，采用本申请第一方面的热敏陶瓷粉体或第二方面公开的热敏陶瓷浆料制备的NTC热敏芯片。

根据第四方面，本申请公开一种NTC热敏芯片的制备方法，包括采用流延机将本申请第二方面公开的热敏陶瓷浆料流延成陶瓷生坯薄片，然后对陶瓷生坯薄片进行温等静压，获得坚实的生坯薄片，用于制备超薄NTC热敏芯片；

优选的，温等静压的条件为，温度60～80℃、压力40～60MPa、温压时间80～150秒。

进一步的，还包括对温等静压的生坯薄片进行电极和保护玻璃釉料印刷，然后将印刷的电极、保护玻璃釉料和生坯薄片一起烧结，形成一体化结构的NTC热敏芯片；

优选的，所述烧结的温度为900～1200℃。

进一步的，还包括将烧结的产物切割成所需尺寸，然后进行中热处理，以消除NTC热敏芯片中的应力；中热处理的条件为以5～15℃/min的速率升温至450～650℃，保温1～24h，然后自然冷却至室温。

根据第四方面，本申请公开本申请第三方面公开的制备方法制备的NTC热敏芯片。

根据第五方面，本申请公开一种采用本申请第三方面公开的或第四方面公开的NTC热敏芯片的温度传感器。

进一步的，NTC热敏芯片由内到外依序包裹有高导热硅胶、有机硅改性环氧树脂、高导热环氧树脂；

优选的，所述高导热硅胶为普通硅胶添加高导热硅胶总重量的30％-60％重量的氮化硼粉末混合而成；

优选的，所述有机硅改性环氧树脂为普通有机硅氧烷环氧树脂添加有机硅改性环氧树脂总重量的30％-60％重量的氮化铝粉末混合而成；

优选的，所述高导热环氧树脂为普通双酚F环氧树脂添加高导热环氧树脂总重量的30％-60％重量的氮化铝粉末混合而成。

根据第六方面，本申请公开一种本申请第五方面公开的温度传感器的制备方法，包括将焊接好引线的NTC热敏芯片依序浸渍在高导热硅胶、有机硅改性环氧树脂、高导热环氧树脂中，然后放入无水乙醇中用超声波清洗，即获得所述温度传感器；

优选的，在高导热硅胶中浸渍的条件为110℃～130℃硬化1～3h，在有机硅改性环氧树脂中浸渍的条件为120℃～140℃硬化0.5～2h，在高导热环氧树脂中浸渍的条件为110℃～130℃硬化0.5～2h；

更优选的，在高导热硅胶中浸渍的条件为120℃硬化2小时，在有机硅改性环氧树脂中浸渍的条件为130℃硬化1小时，在高导热环氧树脂中浸渍的条件为120℃硬化1小时。

由于采用以上技术方案，本申请的有益效果在于：

本申请的热敏陶瓷粉体，陶瓷粉体各层材料成分、粉末粒径、粉末形貌和固含量设计合理，采用该陶瓷粉体配置的陶瓷浆料，在制备NTC热敏芯片中，能够满足与高温电极浆料和玻璃保护层釉料在900～1200℃的高温下一体烧结从而制备获得强度和韧性高、耐焊接性强、可靠性高的NTC热敏芯片，该NTC热敏芯片在贴片和焊接过程中不出现破损、开裂、软化等优越性能。

本申请制备的NTC芯片热敏将陶瓷、电极、玻璃保护层等多种材料、多层结构在同一烧结曲线下共烧形成一个具有功能性、高机械强度、高工艺尺寸精准的热敏感应元件，在制备过程中，采用温等静压技术压制陶瓷生胚体结合将印制好的陶瓷生配体于惰性气体中烧结，从而获得均匀坚实、致密性好，具有良好机械性能和电学性能的厚度为0.08～0.5mm的超薄的NTC热敏芯片。本申请制备的电机温度传感器，由外到内依次是高导热环氧树脂、有机硅改性环氧树脂、高导热硅胶。采用高导热环氧树脂、有机硅改性环氧树脂、高导热硅胶芯片封装材料具有良好的导热性能，使得NTC芯片能快速的检测的电机温度的变化；同时结构设计使得传感器具有极好柔软性、耐弯折、耐振动、耐磨性、耐腐蚀等优势，满足电机内部的油污、EMI、机械压力等环境非常恶劣，能够长期在恶劣条件下稳定工作是对温度传感器的要求。

附图说明

图1为一种实施例的NTC热敏芯片结构示意图，其中1为电极，2为NTC热敏陶瓷，3为玻璃包裹保护；

图2为一种实施例的温度传感器结构示意图，其中1为NTC热敏芯片，2为高热导硅胶包裹层，3为有机硅改性环氧树脂包裹层，4为高导热环氧树脂包裹层，5为引线；

图3为另一种实施例的温度传感器工艺流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

传统的NTC热敏芯片制备技术中，常采用的是冷等静压成型胚体、高温烧结、切割、涂覆电极、玻璃釉料包封工艺。而用传统的工艺制备的NTC热敏芯片在体积、精度、响应速度、抗EMI和长期稳定性方面已不能满足电池组、电机、电控和热管理系统对NTC热敏芯片制成的温度传感器的不断提出新要求的，特别是新能源汽车内持续高温高压高振动的恶劣环境中，新能源汽车的电池组、电机、电控和热管理系统中对采用NTC热敏芯片的温度传感器在体积、精度、响应速度和可靠性方便不断提出的新的挑战。

本申请创造性地选择包括二氧化锰粉末、三氧化二钴粉末、氧化铁粉末、氧化镍粉末和稀土氧化物粉末组合成的热敏陶瓷粉体，陶瓷粉体各层材料成分、粉末粒径、粉末形貌和固含量设计合理，采用该陶瓷粉体配置的陶瓷浆料，在制备NTC热敏芯片中，能够满足与高温电极浆料和玻璃保护层釉料在900～1200℃的高温下一体烧结从而制备获得强度和韧性高、耐焊接性强、可靠性高的NTC热敏芯片，该NTC热敏芯片在贴片和焊接过程中不出现破损、开裂、软化等优越性能。

上述稀土氧化物粉末为稀土金属钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)的氧化物中的一种或者多种混合物。

上述热敏陶瓷粉体各成分的含量可以在较宽的范围内变动。在本发明的一个优选实施方案中，按重量计，包括二氧化锰粉末18～38％、三氧化二钴粉末12～20％、氧化铁粉末4～14％、氧化镍粉末21～41％和稀土氧化物粉末2～10％。

一个更优选的实施方案中，该热敏陶瓷粉体，按重量计，包括二氧化锰粉末22～34％、三氧化二钴粉末14～18％、氧化铁粉末4～12％、氧化镍粉末25～35％和稀土氧化物粉末2～10％。

一个更优选的实施方案中，该热敏陶瓷粉体，按重量计，包括二氧化锰粉末26～30％、三氧化二钴粉末15～17％、氧化铁粉末7～10％、氧化镍粉末28～32％和稀土氧化物粉末4～8％。

本申请的再一面公开了一种热敏陶瓷浆料，包括上述热敏陶瓷粉体、以及粘接剂、增塑剂、表面助剂和有机溶剂。

上述的热敏陶瓷浆料各种组分的含量可以在较宽的范围内变动。本发明的一个优选实施方案中，按重量百分比计，热敏陶瓷粉体占热敏陶瓷浆料重量的55～88％，粘接剂占热敏陶瓷浆料重量的3～16％，增塑剂占热敏陶瓷浆料重量的1.2～5.6％，表面助剂占热敏陶瓷浆料重量的0.3～1.5％，溶剂占热敏陶瓷浆料重量的7～25％；

优选的，上述粘接剂选自聚乙烯醇缩丁醛、丁酯纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚烷基甲基丙烯酸酯中的至少一种。

优选的，上述增塑剂选自柠檬酸甘油酯、硝酸甘油酯、甘油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和癸二酸二丁酯中的至少一种。

优选的，上述表面助剂选自聚醚改性硅油类表面助剂、矿物油类表面助剂、混合硅油类表面助剂、苯基硅油类表面助剂、二甲基硅油类表面助剂中的至少一种，比如江西临湖公司的GLH-71130-3R、中联邦B-329\B-293/294/295。

优选的，上述溶剂选自无水乙醇、松油醇、DBE、乙二醇、丁基卡必醇、丁酮、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、碳酸甲酯、碳酸乙酯和N-甲基-2-吡咯烷酮中的至少一种。

在制备NTC热敏芯片中，本申请创造性地采用温等静压技术压制陶瓷生胚体结合将印制好的陶瓷生配体于惰性气体中烧结成为一个整体，从而获得均匀坚实、致密性好，具有良好机械性能和电学性能的NTC热敏芯片。

本申请提供的NTC热敏芯片的制备方法，步骤如下：

制备陶瓷生胚片，将热敏陶瓷浆料制成陶瓷生胚片，陶瓷生胚片的厚度为0.1～0.6mm；

制备陶瓷生胚体，将采用温等静压技术将陶瓷生胚压制成陶瓷生胚体；

制备NTC热敏芯片，将电极浆料和玻璃保护釉料印制在所述陶瓷生胚体上，再将印制好的陶瓷生胚体于惰性气体气氛炉中烧结成为一个整体，获得NTC热敏芯片。

其中，上述电极浆料采用采用银包钯粉替换银粉作为导电剂。银包钯是以钯为基添加银的二元合金，钯和银可无限互溶，形成连续固溶体，电阻值稳定，室温下具有良好的抗氧化性，在高温下随钯含量增加抗氧化能力亦随之提高，在含硫气氛中不变色，不易出现腐蚀老化。

上述玻璃保护釉料的成分按重量配比：B₂O₃ 18-25％、硅酸铝Al₂SiO₅4-10％、SiO₂15-30％、Bi₂O₃ 45-60％、ZnO 6-12％、CeO₂ 0.5-2.0％、K₂O 0.4-1％、Li₂O 0.8-2％和CaO0.3-3％。玻璃粉末由于含有B₂O₃，同时Al₂SiO₅代替Al₂0₃，不含铜元素等重金属元素，不含有害物质和元素，绿色环保；B₂O₃和Al₂SiO₅的存在，同时成分中Na元素的含量少，以此使得该玻璃粉末具有耐高温的特性，软化熔化温度超过800℃，能够实现与NTC芯片生胚高温共烧结。

温等静压工作原理为帕斯卡定律，即在密闭容器内的介质(液体或气体)压强，可以向各个方向均等地传递，其制成品的各向同一性好，针对性能要求高，形状复杂及三维尺寸比较大的零件有很好效果。升高的温度以使陶瓷粉末随着有机物粘结剂变形流动，填充内部孔隙，获得均匀坚实的坯体，采用温等静压技术，成型压力小，温等静压压力远小于冷等静压，因而，陶瓷生坯内应力小，内部无裂纹，同时设备投入大幅度降低，设备操作安全性高；直接制成成型的超博薄片，最终制得的NTC芯片厚度为0.08～0.5mm，是传统大条状柱工艺切割无法做到的。

本申请采用惰性气体为保护气氛，可以NTC热敏电阻配方中Mn、Ni、Fe、Co等元素成分含量的稳定性和各处一致性，同时确保这些过渡金属的化学价态的不发生变化，在高温烧结时会不发生分解反应析出如NiO等有害物质。保证热敏电阻材料的电阻率和材料常数B值不发生变化。本发明采用惰性气体作为压力介质进行高压烧结，在烧结过程中同时对热敏陶瓷坯料施加压力，使粉料经受高温和均衡压力的作用，加速了致密化的过程，降低热压烧结的温度和缩短烧结时间，抑制了晶粒的长大，消除烧结体中的剩余气孔，愈合表面裂纹；得到具有良好机械性能、电学性能的产品。

本申请采用流延机将热敏陶瓷浆料制成陶瓷生胚片，采用流延机制成厚底为0.1～0.6mm的陶瓷生胚薄片。

本申请的温等静压技术在为液相的压力介质中进行，压力介质选自纯净水、导热硅油或液压油中的一种具有突出的效果，其在温等静压过程中不会带入其他介质，也不会与陶瓷生胚片发生化学反应，最优选的，压力介质为纯净水。

本申请的温等静压条件为在温度60～80℃，压力40～60MPa的温压环境中温压80～150s。温等静压压力40～60MPa，远小于冷等静压200～400MPa，陶瓷生坯内应力小，内部无裂纹，同时设备投入大幅度降低，设备操作安全性高。

本申请中，惰性气体选自He、Ne、Ar、Kr或Xe中的一种，烧结温度为900～1200℃。以惰性气体为保护气氛，可以NTC热敏电阻配方中Mn、Ni、Fe、Co等元素成分含量的稳定性和各处一致性，同时确保这些过渡金属的化学价态的不发生变化，在高温烧结时会不发生分解反应析出如NiO等有害物质。保证热敏电阻材料的电阻率和材料常数B值不发生变化。用He、Ne、Ar、Kr或Xe中的一种气体作为压力介质进行高压烧结，在烧结过程中同时对热敏陶瓷坯料施加压力，使粉料经受高温和均衡压力的作用，加速了致密化的过程，降低热压烧结的温度和缩短烧结时间，抑制了晶粒的长大，消除烧结体中的剩余气孔，愈合表面裂纹；得到具有良好机械性能、电学性能的产品。经验证，用Ar气体作为保护气氛时，制备的NTC芯片具有更好的机械性能和电学性能。

为了消除制备的NTC芯片中的应力，在获得NTC芯片的后还应对NTC芯片进行热处理，即将NTC热敏芯片程序性升温至450～650℃，在450～650℃环境中保温1～24h，再自然冷却。

为了满足对不同尺寸NTC芯片的需求，在热处理步骤之前还可以对NTC芯片进行切割，以获得所需的尺寸。

本申请采用上述制备的NTC芯片制备温度传感器，步骤如下：

焊接引线：将引线焊接在NTC热敏芯片的端电极上；

高导热硅胶包裹：采用高导热硅胶包裹NTC热敏芯片获得第一包裹体，高导热硅胶含有30％～60％重量份的氮化硼粉末；

有机硅改性环氧树脂包裹：采用有机硅改性环氧树脂包裹第一包裹体获得第二包裹体，有机硅改性环氧树脂含有30％～60％重量份的氮化铝粉末；

高导热环氧树脂包裹，采用高导热环氧树脂包裹第二包裹体获得温度传感器，高导热环氧树脂含有30％～60％重量份的氮化铝粉末。

焊接引线为浸焊的方式焊接，焊接后再用无水乙醇进行超声波清洗，干燥；

上述高导热硅胶包裹的包裹条件为110℃～130℃硬化1～3h，该条件下包覆的高导热硅胶具有更好的完整性和一致性，热导性能好，为了获得更好的效果，包裹条件为120℃硬化2h。

上述有机硅改性环氧树脂包裹的包裹条件为120℃～140℃硬化0.5～2h，该条件包覆的有机硅改性环氧树脂具有更好的完整性和一致性，为了获得更好的效果，包裹条件为130℃硬化1h。

上述高导热环氧树脂包裹的包裹条件为110℃～130℃硬化0.5～2h，该条件包覆的导热环氧树脂具有更好的完整性和一致性，热导性能好，为了获得更好的效果，包裹条件为120℃硬化1h。

为了去除制备过程中残留在温度传感器上的灰尘等杂质，在制备温度传感器的步骤还可以将制备获得温度传感器放入无水乙醇中用超声波清洗。

以下通过具体实施例对本发明进行详细描述。应当理解，这些实施例仅是示例性的，并不构成对本发明保护范围的限制。

实施例

1.制备NTC热敏芯片的

1)按重量计，按照设计配方将热敏电阻成分：二氧化锰粉末35％、三氧化二钴粉末16％、氧化铁粉末8.5％、氧化镍粉末36％和稀土氧化物粉末4.5％，混合球磨，低温干燥，高温煅烧，球磨破碎，得到热敏陶瓷粉体。

2)按重量计，各成分分别按以下配比配制热敏陶瓷浆料：热敏陶瓷粉体76％与有机溶剂10％(丁基卡必醇4％、乙酸戊酯3％、乙酸异戊酯3％)、粘接剂聚乙烯醇缩丁醛9％、增塑剂癸二酸二丁酯4％、表面助剂中联邦B-329 1.0％混合，采用行星式球磨机进行球磨，过筛，真空脱泡后得到热敏陶瓷浆料。

3)用流延机将热敏陶瓷浆料成型陶瓷生坯薄片，厚底为0.1～0.6mm。

4)对流延成型的陶瓷生坯薄片，放入橡胶或塑料作包套模具材料，以纯净水为压力介质。在温度70℃，压力50MPa的温压环境中温压100s，将热敏陶瓷粉体物料压制成型获得均匀坚实的坯体。

5)对经温压处理的成型陶瓷生坯薄片，采用丝网印刷工艺印刷上电极和玻璃保护釉料，并在1000℃环境下一次性与NTC陶瓷共同烧结成为一个整体。

其中，电极浆料采用银包钯粉替换银粉作为导电剂，组成为银包钯粉末73％，银包钯粉末为球形，粉末粒径为3～6um，银包裹钯的厚度为15～20nm；氧化金属粉末6％，氧化金属粉末为氧化铁和二氧化锰金属氧化物粉末组合，氧化铁和二氧化锰金属氧化物粉末重量比为2:1，粉末粒径为120～500nm；溶剂9％，溶剂为丁基卡必醇和DBE，两种溶剂重量比为1:1；有机粘结剂10.5％，有机粘接剂为美国伊士曼丁酯纤维素CAB551-0.01和日本Kuraray公司Mowital B60H，丁酯纤维素CAB551-0.01和Mowital B 60H的重量比为4:1；分散剂0.3％，BYK公司的DISPERBYK-190；消泡剂0.7％，BYK公司的BYK-055；流平剂0.5％，BYK公司是：BYK-333。

玻璃保护釉料的组成为取玻璃粉末45％、纳米二氧化钛3％、氧化铈稳定氧化锆纳米粉末22％、Al₂O₃ 12％、溶剂10％、粘接剂6％、增塑剂1.8％和分散剂0.2％，其中，玻璃粉末的成分重量比例为：B₂O₃ 20％、Al₂SiO₅ 4％、SiO₂ 17％、Bi₂O₃ 46％、ZnO 8％、CeO₂0.5％、K₂O 0.7％、Li₂O 1％和CaO 2％。

6)将步骤5制得的含有端电极和玻璃保护层的成型坯块放入Ar气氛炉中5MPa，温度1050℃中固溶烧结，得到烧结块，制备出热敏陶瓷体。

7)将热敏陶瓷体划成所需尺寸，得到超薄高精度高靠性NTC热敏芯片，芯片厚度0.08～0.5mm。

8)将超薄、高精度、高靠性NTC热敏芯片进行中热处理：以10℃/min的升温速率升温至550℃，保温10h，自然冷却至室温，消除芯片中的应力。

2.制备使用上述NTC热敏芯片的温度传感器

1)焊接引线：通过浸焊方式将引线与NTC热敏芯片的端电极焊接在一起，然后用无水乙醇进行超声波清洗干燥。

2)包裹高导热硅胶：采用浸渍方式将NTC芯片用高导热硅胶包裹，在120度硬化2小时，其中：高导热硅胶由市场上的普通硅胶，添加45％重量的氮化硼粉末混合成。

3)包裹有机硅改性环氧树脂：采用浸渍方式将上述步骤制备的包裹高导热硅胶的NTC热敏芯片浸入有机硅改性环氧树脂，在130度硬化1小时。由市场上的普通有机硅氧烷环氧树脂，添加45％重量的氮化铝粉末混合成。

4)包裹高导热环氧树脂：采用浸渍方式将上述步骤制备的NTC热敏芯片浸入高导热环氧树脂，在120度硬化1小时。其中：高导环氧树脂由市场上的普通双酚F环氧树脂，添加45％重量的氮化铝粉末混合成。

5)将步骤4所得的温度传感器，放入无水乙醇中用超声波进行清洗；然后进行性能测试和标定，获得本发明的温度传感器。

基准电阻值测定：把温度传感器放置在(25±0.03)℃恒温油槽中，油槽测试时需有搅拌仪器，使油槽中各部位的油温差距小于0.1℃，将传感器放置恒温油槽中1h后用数字电桥测量其电阻，记录数据。测试结果：R25为10kΩ±0.5％。

B值测定：把温度传感器放置在恒温油槽中，用数字电桥分别测出其在25℃和85℃时的阻值R1、R2然后按下式计算B值：B＝T1×T2/(T2-T1)×Ln(R1/R2)，式中T1、T2为标准温度，即T1的值为(25+273)K，T2的值为(85+273)K并记录数据。测试结果：B为3435K±0.5％。

绝缘电阻：把温度传感器感温头放在温度为25℃±1℃的水中，另一端放在另一盘温度为25℃±1℃的水中，然后把耐压/绝缘电阻测试仪的正极放置在放有温度传感器感温头的水中，负极放置在另一盘水中，绝缘电阻用测其绝缘电阻。测试结果：感温头外壳与导线的绝缘电阻≥100MΩ。

耐电压测试：把温度传感器感温头放在温度为25℃±2℃的水中，把温度传感器的另一端放在另一盘温度为25℃±2℃的水中，然后把绝缘耐压测试仪的正极放置在放有温度传感器感温头的水中，负极放置在另一盘水中，在两盘水中施加1800V、50Hz的交流电压保持60s，初始漏电流设为2mA，结果符合要求。

测试结果：导线引出端与水加1800VAC/50Hz历时60s无击穿、放电、飞弧等现象。

耐机械压力测试：在温度传感器的感温头部施加5kg垂直向下的压力并持续10S，检查样本外观、电性能。按规定方法操作后外观及绝缘电阻、耐电压、基准电阻、B值。测试结果：绝缘电阻≥100MΩ、耐电压测试无击穿、放电、飞弧等现象，阻值变化△R≤±1％R，B常数变化△B≤±1％B。

跌落测试：传感器在不包装情况下，从1m高处落到放置于木地板上或更厚的坚硬物件上，重复5次，检查样本外观、电性能。按规定方法操作后外观及绝缘电阻、耐电压、基准电阻、B值。测试结果：绝缘电阻≥100MΩ、耐电压测试无击穿、放电、飞弧等现象，阻值变化△R≤±1％R，B常数变化△B≤±1％B。

耐湿热测试：把温度传感器放置在环境温度为60℃，湿度为93％RH～95％RH的空气中48h，然后在室温25℃下放置1h后测试其阻值，算出B常数，记录数据。测试结果：阻值变化△R≤±1％R，B常数变化△B≤±1％B。

耐冷热冲击测试：把温度传感器放置在-30℃的恒温箱中30min，然后在105℃的环境中放置30min为一个周期，循环5个周期，然后放在室温25℃下1h后测试其阻值，算出B常数，记录数据。测试结果要求：阻值变化△R≤±1％R，B常数变化△B≤±1％B。

耐振动测试：振动频率:(20～200)Hz，上下、前后、左右各振动4h，外观与电性能应满足要求。按规定的方法测试后，要求：外观及绝缘电阻、耐压、基准电阻、B阻击要求。

测试结果：外观无破损、绝缘电阻≥100MΩ、耐电压测试无击穿、放电、飞弧等现象，阻值变化△R≤±1％R，B常数变化△B≤±1％B。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims

1.一种热敏陶瓷浆料制备的NTC热敏芯片，其特征在于，所述NTC热敏芯片采用热敏陶瓷粉体和银包钯电极制备而成，所述热敏陶瓷粉体包括二氧化锰粉末18~38%、三氧化二钴粉末12~20%、氧化铁粉末4~14%、氧化镍粉末21~41%和稀土氧化物粉末2~10%所述银包钯电极的组成包括银包钯粉末、氧化铁粉末和二氧化锰粉末，所述银包钯粉末的粒径为3~6um，银包裹钯的厚度为15~20nm；所述NTC热敏芯片为所述热敏陶瓷粉体和所述银包钯电极在900～1200℃下一体化烧结形成的一体化结构。

2.根据权利要求1所述的NTC热敏芯片，其特征在于：采用热敏陶瓷浆料制备而成，所述热敏陶瓷浆料包括所述热敏陶瓷粉体。

3.根据权利要求2所述的NTC热敏芯片，其特征在于：所述热敏陶瓷浆料还包括粘接剂、增塑剂、表面助剂和有机溶剂；所述热敏陶瓷粉体占热敏陶瓷浆料重量的55~88%，所述粘接剂占热敏陶瓷浆料重量的3~16%，所述增塑剂占热敏陶瓷浆料重量的1.2~5.6%，所述表面助剂占热敏陶瓷浆料重量的0.3~1.5%，所述有机溶剂占热敏陶瓷浆料重量的7~25%；

所述粘接剂选自聚乙烯醇缩丁醛、丁酯纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚烷基甲基丙烯酸酯中的至少一种；所述增塑剂选自柠檬酸甘油酯、硝酸甘油酯、甘油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和癸二酸二丁酯中的至少一种；所述表面助剂选自聚醚改性硅油类表面助剂、矿物油类表面助剂、混合硅油类表面助剂、苯基硅油类表面助剂、二甲基硅油类表面助剂中的至少一种；所述有机溶剂选自无水乙醇、松油醇、DBE、乙二醇、丁基卡必醇、丁酮、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、碳酸甲酯、碳酸乙酯和N-甲基-2-吡咯烷酮中的至少一种。

4.一种NTC热敏芯片的制备方法，其特征在于：包括采用流延机将权利要求2或3所述的热敏陶瓷浆料流延成陶瓷生坯薄片，然后对陶瓷生坯薄片进行温等静压，获得坚实的生坯薄片，对温等静压的生坯薄片进行电极和保护玻璃釉料印刷，然后将印刷的电极、保护玻璃釉料和生坯薄片在惰性气氛下一起烧结，形成一体化结构的NTC热敏芯片；所述烧结的温度为900～1200℃；

所述电极为银包钯电极，所述银包钯电极的组成包括银包钯粉末、氧化铁粉末和二氧化锰粉末，所述银包钯粉末的粒径为3~6um，银包裹钯的厚度为15~20nm。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述温等静压的条件为，温度60～80℃、压力40~60MPa、温压时间80~150秒。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：还包括将烧结的产物切割成所需尺寸，然后进行中热处理，以消除NTC热敏芯片中的应力；所述中热处理的条件为以5～15℃/min的速率升温至450～650℃，保温1～24h，然后自然冷却至室温。

7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法制备的NTC热敏芯片。

8.一种采用权利要求1-3或权利要求7任一项所述的NTC热敏芯片的温度传感器。

9.根据权利要求8所述的温度传感器，其特征在于：所述NTC热敏芯片由内到外依序包裹有高导热硅胶、有机硅改性环氧树脂、高导热环氧树脂。

10.根据权利要求9所述的温度传感器，其特征在于：所述高导热硅胶为普通硅胶添加高导热硅胶总重量的30%-60%重量的氮化硼粉末混合而成。

11.根据权利要求9所述的温度传感器，其特征在于：所述有机硅改性环氧树脂为普通有机硅氧烷环氧树脂添加有机硅改性环氧树脂总重量的30%-60%重量的氮化铝粉末混合而成。

12.根据权利要求9所述的温度传感器，其特征在于：所述高导热环氧树脂为普通双酚F环氧树脂添加高导热环氧树脂总重量的30%-60%重量的氮化铝粉末混合而成。

13.根据权利要求9-12任一项所述的温度传感器的制备方法，其特征在于：包括将焊接好引线的NTC热敏芯片依序浸渍在高导热硅胶、有机硅改性环氧树脂、高导热环氧树脂中，然后放入无水乙醇中用超声波清洗，即获得所述温度传感器。

14.根据权利要求13所述的温度传感器的制备方法，其特征在于：在高导热硅胶中浸渍的条件为110℃～130℃硬化1～3h，在有机硅改性环氧树脂中浸渍的条件为120℃～140℃硬化0.5～2h，在高导热环氧树脂中浸渍的条件为110℃～130℃硬化0.5～2h。

15.根据权利要求14所述的温度传感器的制备方法，其特征在于：在高导热硅胶中浸渍的条件为120℃硬化2小时，在有机硅改性环氧树脂中浸渍的条件为130℃硬化1小时，在高导热环氧树脂中浸渍的条件为120℃硬化1小时。