[发明专利]微晶陶瓷玻璃复合材料、使用该材料的NTC芯片及其制备方法

说明书

本申请公开了一种微晶陶瓷玻璃复合材料，含有玻璃粉末，其中玻璃粉末包含B₂O₃和Al₂SiO₅；按重量配比，所述玻璃粉末中的Na元素小于0.03％。本申请还公开了采用该微晶陶瓷玻璃复合材料制备的NTC芯片及其制备方法。本申请的NTC芯片的微晶陶瓷玻璃膜层为环境友好型材料，不含有害物质；本申请的NTC芯片具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性、抗机械振动和冲击特性。

技术领域

本发明涉及热敏芯片产品技术领域，具体涉及微晶陶瓷玻璃复合材料、使用该材料的NTC芯片及其制备方法。

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高腐蚀的恶劣环境中，NTC温度传感器要求体积小、精度高、响应速度快、可靠性高，长期工作稳定性高。

现有NTC芯片制备技术中，常采用的是冷等静压成型坯体、高温烧结、切割、涂覆电极、玻璃釉料包封工艺。需要经过多次烧结和回火工艺，生产周期长，设备投资大。现有生产工艺中，为了得到更稳定、可靠的片式NTC热敏芯片，在芯片表面涂覆一层玻璃釉是有效的途径。其中玻璃釉料包封工艺为：在NTC热敏陶瓷的两表面都进行双面电极的焊接后，采用浸渍的方法在然后在NTC热敏陶瓷四周涂覆上玻璃釉料，玻璃釉料在烧结温度范围值是220℃至280℃烧结成型。

但现有的工艺中玻璃釉料封装具有如下不足：烧结温度为220℃至280℃，烧结温度低，在波峰焊过程中易出现软化熔化，导致NTC芯片失效；脆性大，在SMT封装工艺中和使用过程中容易出现开裂破损，导致NTC芯片失效；导热性能不高，降低NTC芯片测温的响应速度和精准性；耐酸碱性能差，在有腐蚀性的环境中容易出现腐蚀；成分中含有较高的铅等有害元素，不能满足电子产品和汽车产品对有害物质管控的法规要求；包覆层厚度大，使得NTC热敏芯片探测物体需要隔离较厚的玻璃，从而其反应时间慢，无法满足快速反应的需求。

现有NTC芯片制备工艺制备的NTC芯片具有如下的不足：常采用的是冷等静压成型坯体、高温烧结、切割、涂覆电极、玻璃釉料包封工艺，需要经过多次烧结和回火工艺，生产周期长，设备投资大；由于端电极和玻璃釉料的烧结温度都较低(低于400℃)，NTC芯片的使用环境和测温范围受到限制；NTC芯片、端电极和玻璃釉料分别烧结成型，相互之间的结合性差，导致NTC芯片的可靠性和长期工作稳定性差。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供一种微晶陶瓷玻璃复合材料、使用该材料的NTC芯片及其制备方法。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

根据第一方面，本申请提供一种微晶陶瓷玻璃复合材料，含有玻璃粉末，其中玻璃粉末包含B₂O₃和Al₂SiO₅；按重量配比，所述玻璃粉末中的Na元素小于0.03％。

需要说明的是，本申请的玻璃粉末由于含有B₂O₃，同时Al₂SiO₅代替Al₂0₃，不含铜、锰元素等重金属元素，不含铅、铬、镉等有害物质和元素，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芯片生坯高温共烧结。