專利名稱：一種正溫度系數(shù)半導(dǎo)體陶瓷電極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電極的制造方法，即提供了一種正溫度系數(shù)半導(dǎo)體陶瓷電極的制造方法。
正溫度系數(shù)半導(dǎo)體陶瓷，即PTCR材料，由于其獨特的恒溫性，已被做成帶有電極的新型電熱元件，在許多的技術(shù)領(lǐng)域，特別是家用電器領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如家用驅(qū)蚊器、烘手取暖爐、電冰箱去霜器等。但是，這種半導(dǎo)體陶瓷材料由于氧分子與其表面有很強的化學(xué)吸附，通常在電極與基片間產(chǎn)生很大的接觸電阻(比陶瓷實際電阻大一個數(shù)量級)，這種接觸電阻會使得元件的工作狀態(tài)不穩(wěn)定也給檢驗代來困難。因此制成具有良好的歐姆接觸的電極是重要的問題。目前常采用下述方法首先在PTCR材料上化學(xué)鍍一層鎳，再在鍍好鎳的胚片上冷涂銀漿。這種方法制造的電極雖然消除了接觸電阻，導(dǎo)電性能良好，但是工藝復(fù)雜、耗時、耗能，成本也較高。另外，由于鍍鎳過程中，有一部分鎳滲入到PTCR材料的縫隙中，產(chǎn)生了旁路電阻，而使得元件的正溫度系數(shù)下降。還有一種與本發(fā)明較為接近的方法，即用電弧噴涂法把熔融的金屬細(xì)小液滴用壓縮氣體噴鍍到PTCR材料表面上的方法。使用這種方法制造電極，通常選用熔點較低的合金如Al，In，Zn，Cu-Zn，Cu等，壓縮氣體中應(yīng)含有一定成分的氧且空氣壓力在2kg/cm2以上。使用這種方法所需的設(shè)備龐大笨重，特別是需要強大的空氣壓縮設(shè)備，耗費電力。
本發(fā)明的目的在于提供一種簡單、節(jié)能且能保證元件性能的電極制造方法，即提供了一種正溫度系數(shù)半導(dǎo)體陶瓷電極的制造方法。
本發(fā)明的主要內(nèi)容是采用火焰噴涂的方法把金屬或合金如鋁、銅、銅鋅合金、鎳銅合金、銅銀合金等在高溫且略帶還原性氣氛下霧化，并直接噴涂到PTCR陶瓷的表面。本方法之所以能使電極與PTCR材料之間形成良好的歐姆接觸，其原因在于燃?xì)馊紵a(chǎn)生了2000℃以上的高溫，并且燃?xì)庹{(diào)成了略帶還原性氣氛，當(dāng)這種略帶還原性的氣流瞬間沖擊PTCR材料的表面時，材料表面上附著的帶負(fù)電荷的氧離子被還原中和，并被驅(qū)趕掉，熔化了的金屬將隨之牢牢地粘附在基片的表面上，形成良好的歐姆接觸。具體的工藝過程如下1、把陶瓷胚片需要作電極的表面用砂紙磨光進行表面處理。
2、把表面處理后的胚片放入依胚片形狀及電極形狀制成的模具中。
3、使用火焰噴槍，把火焰調(diào)整成略帶還原性氣氛，噴槍旋轉(zhuǎn)在距表面一定范圍的距離內(nèi)，把金屬或合金霧化，直接噴涂在陶瓷的表面上。
4、待胚片冷卻后，翻過來噴涂另一面。
需要注意的是，燃?xì)獾暮趿繎?yīng)限制在一定范圍內(nèi)，燃?xì)馀c氧氣量的比(用氣壓表度量)以1∶4～5.4為宜，當(dāng)氧氣量小于上述范圍時，由于燃?xì)饩哂袕娺€原性將破壞PTCR材料表面的電子狀態(tài)，使元件喪失正溫度系數(shù)的特性，當(dāng)氧氣量大于這個范圍時，將不可能去除材料表面的氧，從而元件有很大的接觸電阻，不能形成歐姆接觸。另外，槍口與陶瓷間的距離也有一定限制，當(dāng)距離小于100mm時，壓力過高可能使瓷片產(chǎn)生裂紋，當(dāng)距離大于300mm時，熔融金屬飛行時間過長，金屬液滴表面的氧化膜變厚。用本方法制得的電熱元件，接觸電阻可降低到僅有PTCR陶瓷材料實際電阻的20%，電壓電流特性關(guān)系基本線性，不影響元件的檢驗和使用。下面詳述由本發(fā)明提供的實施例。
實施例1將一φ15.5毫米，厚2.5毫米PTCR陶瓷基片表面進行處理，置入模具中。點燃火焰噴絲槍，調(diào)整火焰使氧氣為0.2MPa，乙炔為0.05MPa，使槍口與基片距離200厘米，將純度為99.9%的鋁絲霧化，噴涂在陶瓷片上，厚約0.05毫米，冷卻后由模具取出，再噴涂另一面。用萬用表測量結(jié)果電阻為500Ω，經(jīng)熱處理后電阻降到400Ω。
實施例2將一長方形20×10mm的PTCR陶瓷基片，表面處理后置入模具中，點燃火焰噴粉槍，調(diào)整火焰氣氛，使乙炔的量為0.15MPa，氧氣量為0.8MPa，槍口置于基片150～200cmm處，將純度為99.97%的銅粉噴涂在陶瓷片上厚約0.1mm。冷卻后取出，再噴涂另一面。用萬用表測量電阻為550Ω經(jīng)熱處理后，電阻降到420Ω。
綜上所述，本發(fā)明具有使用設(shè)備簡單，方法簡單易于實施的特點，可大大降低元件成本。
權(quán)利要求
1.一種正溫度系數(shù)半導(dǎo)體陶瓷電極的制造方法，其特征在于采用火焰噴涂的方法，把金屬或合金，如鋁、銅、銅鋅合金、銅銀合金等，在高溫且略帶還原性氣氛下霧化，并直接噴涂到陶瓷的表面。
2.按權(quán)利要求1所述電極制造方法，其特征在于燃?xì)馀c氧氣的比在1∶4～5.4的范圍內(nèi)為宜。
3.按權(quán)利要求1、2所述的電極制造方法，其特征在于熔射距離在100～300mm之間為宜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陶瓷電極的制造方法，即提供了一種正溫度系數(shù)半導(dǎo)體陶瓷電極的制造方法。其主要特征在于采用火焰噴涂的方法，把金屬或合金在高溫略帶還原性氣氛下霧化并直接噴涂在PTCR陶瓷片的表面。本發(fā)明具有方法簡單、易于實施且降低產(chǎn)品成本等優(yōu)點。
文檔編號H05B3/03GK1070533SQ91106239
公開日1993年3月31日 申請日期1991年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月13日
發(fā)明者富家駿, 王樹東 申請人:中國科學(xué)院金屬腐蝕與防護研究所