一種玻璃封裝ptc熱敏電阻及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于熱敏電阻技術領域，具體涉及一種玻璃封裝PTC熱敏電阻及其制作方法。
【背景技術】
[0002]航天用熱敏電阻用作于火箭主體和人造衛星暴露于宇宙環境的監控器和溫度傳感器。同時還在航天機器的電路中作溫度補償用，一個火箭及人造衛星用多達幾百個。現在宇航用熱敏電阻有進口品有過渡金屬氧化物系NTC熱敏電阻，使用硅單晶的硅PTC熱敏電阻及白金測溫電阻體。溫度補償用PTC熱敏電阻已開發并商品化，采用的是民用中所廣泛采用的雙散熱片型的軸向引出型玻璃包封熱敏電阻為基礎的產品。但航天用熱敏電阻對產品本身具有極高的要求，傳統的熱敏電阻無法達到要求。
[0003]本專利選定的是在實際使用溫度(-30?95°C )的范圍內高靈敏，檢測精度高，且作為民用品已實際大量使用的鈦酸鋇系陶瓷半導體(PTC熱敏電阻)，研究各整機廠家的要求條件，MIC規格，NASA有關規格及外國制宇宙元件規格等的同時分析調查外國制宇航元件等同產品，所設定的專利產品的主要目標是阻值在220?22K Ω，測量精度在± 5 %，使用的溫度范圍為-55?125°C，并要求保證10年的可靠性，其中最大的問題是要在宇宙這個特殊空間中保證10年的可靠性，這是現有的產品遠遠達不到的。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是解決上述問題，提供一種玻璃封裝PTC熱敏電阻及其制作方法，制得的PTC熱敏電阻皆能達到目標要求。
[0005]為解決上述技術問題，本發明的技術方案是:一種玻璃封裝PTC熱敏電阻，包括密封的玻璃管以及設于該玻璃管內的PTC芯片，所述PTC芯片上下表面均有設有導電膠層，導電膠層與PTC芯片上下表面分布的電極相連，每個導電膠層還與一條引線相連，所述引線穿過玻璃管與外界相通。
[0006]優選地，所述PTC芯片的材料為(BafxSrx) T13，其中X的值大于或等于0.5。
[0007]優選地，所述玻璃管、PTC芯片和引線的材料為熱膨脹系數相互接近的材料。
[0008]—種玻璃封裝PTC熱敏電阻的制作方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009]步驟一、用導電膠將引線粘結在PTC芯片的上下表面并對導電膠進行固化；
[0010]步驟二、將粘結了引線的PTC芯片封入玻璃管；
[0011]步驟三、完成玻璃管的封裝，并下降至室溫。
[0012]在步驟三中，玻璃管封裝過程是在氬氣中混入0.1 %的氧的氣氛中完成，通過玻璃封裝噴燈完成玻璃管的封裝。
[0013]本發明的有益效果是:本發明所提供的玻璃封裝PTC熱敏電阻及其制作方法，用導電膠將引線粘結在PTC芯片的上下表面，避免了焊接高溫對PTC芯片產生的不良影響；通過密封的玻璃管使PTC芯片與外界保持良好的隔絕，保證產品的耐用性；同時通過對材料的選擇以及封裝過程氣氛的優化，使產品的最終結構具有良好的穩定性，且能滿足目標要求。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明玻璃封裝PTC熱敏電阻的結構示意圖；
[0015]圖2是本發明玻璃封裝PTC熱敏電阻的截面圖。
[0016]附圖標記說明:1、玻璃管；2、PTC芯片；3、導電膠層；4、玻璃管。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的說明:
[0018]如圖1和圖2所示，本發明提供一種玻璃封裝PTC熱敏電阻，為了使得該PTC熱敏電阻阻值在220?22ΚΩ，測量精度在±5%，使用的溫度范圍為-55?125°C，并要求保證10年的可靠性，最基本的要解決熱敏電阻芯片的可靠性，然后考慮怎樣使熱敏電阻芯片在宇宙這一特殊空間中得到保護。
[0019]居里點120°C，以BaT13為主成分，利用晶界現象的PTC熱敏電阻，根據其阻值變化大的特點，廣泛地使用到開關元件、加熱元件中，但是作溫度補償用的很少。與之相對應的材料之居里點也頂多到達_30°C。不能滿足所要求的寬溫度范圍(-55?125°C)下的阻值變化直線性或阻值范圍。尤其對于直線性范圍，要研究像過去硅熱敏電阻那種提高急劇性將是非常困難的，但是對于其材料特性的要求可知必須具備2點:
[0020]1、直線性:居里點在-50°C以下，阻值到峰值時的溫度應在200°C以下；
[0021]2、阻值范圍:因芯片的大小是有所限制的，故25°C下的電阻率應是至少囊括200 Ω ^cm?2k Ω.cm范圍的齊全的品種。
[0022]BaT13的居里點總溫度為120°C，為使其變化，必須在鈣鈦礦型晶體結構A部位的Ba或B部位的Ti的一部分添加固溶被稱作移動劑的元素。另外，為了使PTC半導體化要根據原子價控制理論，必須同樣地添加所謂半導體化元素(Nb、Y、La、Ce等)，作為向低溫側的移動劑，熟為人知的有向Ba位置移的Ca或Sr，向Ti位置移的Sn或Zr。原有的居里點溫度為-30°C者，“移動劑”添加Sr半導體化元素使用的是Nb，包括這些組成系在進行種種研究的結果表明，從居里點的觀點看作為移動劑Sr的置換固溶是最有效果的，從電阻率及陶瓷微細構造的均勻性的觀點看，作為半導體話元素Y是最有效的；加S1Jlj更有促進燒結的效果，同時其反面，有依靠液面形成而抑制晶粒成型的效果。同時由擠迫正反兩方面的效果而能給電阻率以極大的影響，于是得出這基本組成:(Ba1^Srx) Ti03+aY203+bSi02。
[0023]根據基本組成的研究結果，使Sr固溶0.5克分子濃度以上則可使居里點溫度下降到-50°C以下。對于直線性及阻值范圍的擴大的目標靠Sr固溶量或微量添加物的方法是有限的，通過各種研究，這個目標可通過改變陶瓷的燒成條件特別是改變降溫條件來達到。
[0024]關于阻值的發現現象PTC利用的是晶界現象。PTC芯片制造的要點是如何得到均質，致密的陶瓷，還有如通過預燒得到粉體的均質化，用橡皮壓床達到成形體的均質化。PTC熱敏電阻由于就組成系統的開發均質，致密性也提高，但如何發揮其均質、致密的特長，還要解決歐姆接觸的問題，經研究采用的是無電解化學鍍鎳再燒銀的雙層結構。
[0025]綜上所述，宇宙用熱敏電阻材料在作為PTC用時著眼于晶體結構的均勻化，穩定化，使用(BafxSrx) Ti03系的新材料，是將BaTi03的Ba位置50%以上由Sr固溶置換，SPPTC芯片的材料為BafxSrxT13，其中X的值大于或等于0.5。
[0026]宇航環境下為確保長期可靠性要達到將芯片和外接環境隔絕，和保證電氣連接部結構的穩定。本實施例中的玻璃封裝PTC熱敏電阻包括玻璃管1、PTC芯片2、導電膠層3和引線4，玻璃管I為密封的管狀體，PTC芯片2整個都位于玻璃管I內部，PTC芯片2的上下表面分布有電極，兩