[发明专利]一种片式陶瓷敏感元件的制备方法及其相应产品

说明书

技术领域

本发明属于传感测量技术领域，更具体地，涉及一种片式陶瓷敏感元件的制备方法及其相应产品。

背景技术

敏感元件是指能够在系统中灵敏地感受被测变量并作出响应的元器件，通常作为传感器中能直接感受被测量的部分。敏感元件按照其检测原理，可划分为力学性敏感元件、电磁性敏感元件、光学性敏感元件、电化学性敏感元件和微生物性敏感元件；按照其构成材料的种类，可划分为半导体敏感元件、金属敏感元件、陶瓷敏感元件，有机高分子敏感元件、酶敏感元件和微生物敏感元件等。近年来，使用陶瓷材料制作的敏感元件越来越多，由于它具备性能稳定、成本低廉、适于与其他材料复合以获得新的特性，以及便于片状化制作等优点，因而具备广阔的发展前景。例如，可以利用锰、硅、钴、镍、铁和铜等元素中的两种或两种以上金属氧化物经过充分混合、成型、烧结工艺形成半导体陶瓷，由此获得具备负温度系数（Negative Temperature Coefficient，缩写为NTC）热敏电阻现象的陶瓷复合材料；此外，可以以钛酸钡为基并掺杂其他的多晶陶瓷，由此获得具备正温度系数（Positive Temperature Coefficient，缩写为PTC）热敏电阻现象的陶瓷复合材料。

然而，在目前的陶瓷敏感元件的制备方法中，通常是采用银作为电极，并通过玻封装或者单端引线环氧方式执行封装。虽然银电极具有导电性好的优点，但存在着材料成本高昂的问题，尤其是银离子容易迁移产生非欧姆接触、银锡焊层交融等缺陷；其次，当执行玻封装或者单端引线环氧方式封装时，陶瓷敏感元件的电极引出导线需要弯折，有时甚至发生断裂，从而会对最终成品的质量造成不利影响；此外，现有技术的制备方法中是在封装成品后再执行敏感元件的电阻测试，这样即便电阻测试不合格也无法调整，相应造成了成品率低、成本提高和不利于标准化生产等问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷和技术需求，本发明的目的在于提供一种陶瓷敏感元件的制备方法及其相应产品，其中通过对陶瓷敏感元件的上、下电极结构及其封装方式等方面进行调整，相应能够消除采用银电极时的非欧姆接触现象，并且敏感元件电极的引出导线平行引出无需弯折，并能在封装之前执行敏感元件的电阻测试和调整，由此可获得导电性好、热匹配性能和结合力强，以及成本更低并且便于标准化生产的敏感元件产品。

按照本发明的一个方面，提供了一种片式陶瓷敏感元件的制备方法，该制备方法包括下列步骤：

（a）敏感元件主体的制备步骤：

在片状陶瓷材料的上下表面上分别依次加工金属导电层、金属过渡层和金属易焊层，由此形成具有上、下电极的敏感元件主体整体结构，然后将其切割为多个尺寸为统一规格的敏感元件主体；

（b）敏感元件基板的制备步骤：

选择Al₂O₃陶瓷板或印刷电路板作为陶瓷敏感元件的基板，并在该基板上加工多个刻槽，由此将整个基板划分为多个矩形区域，其中各个矩形区域分别用于放置通过步骤（a）所获得的各个敏感元件主体；

（c）整体封装步骤，该步骤具体包括以下子步骤：

（c1）在敏感元件基板的各个所述矩形区域内分别设置彼此间隔的第一电极和第二电极，并且第一和第二电极均朝向它们所属矩形区域的相同一侧平行引出；

（c2）将各个敏感元件主体设置在敏感元件基板各个所述矩形区域内的第一电极上，并通过焊接连接导线将敏感元件主体的上电极与该矩形区域内的第二电极相连；

（c3）通过点胶工艺将各个敏感元件主体及其连接导线予以密封包裹，然后按照敏感元件基板的所述切槽逐行进行切割，并在切割后通过焊接两根相互平行的引出导线分别将敏感元件基板每行的各个所述区域内的第一和第二电极予以引出；

（c4）通过点胶工艺将所述引出导线的端口密封，然后再次按照敏感元件基板的所述切槽并沿着列的方向逐一进行切割，由此获得单个的陶瓷敏感元件成品。

通过以上构思，通过采用采用三层金属层所共同构成的电极来替换现有技术中的银电极层，能够在保证敏感元件的测量性能精度的同时降低成本，并尤其可以消除采用银电极时由于银离子的迁移所导致的非欧姆接触现象；通过为敏感元件主体设置具备两个平行引出电极的基板，敏感元件主体的上下电极首先会分别引出到基板上的两个电极上，然后可以在基本处于一个平面的状态下通过平行导线来引出至外部，相应地，能够避免常规加工中的导线弯折甚至断裂现象，并有利于提高成品的质量；此外，通过在基板上加工刻槽以形成多个容纳敏感元件主体的区域，这样便于大批量的标准化生成，并能够提高加工效率。