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南京时恒电子研发高精度ntc热敏电阻器取得的新进展-热敏电阻的一致性
返回列表 来源: 发布日期: 2022.01.10

作为精密测温的高精度ntc 热敏电阻器,测温精度高于0.05℃,与0.05 ℃对应的电阻阻值精度是0.15%0.25%。因些对产品的阻值一致性就有很高的要求。

ntc热敏电阻器的一致性的影响因素有:

     1、阻值一致性的影响;

     2b值一致性的影响;

     3、电阻芯片尺寸一致性的影响。

一、阻值的影响

如果阻值分布性较宽,合格产品数量少,可以采用分选的方法,筛选出阻值一致性好的产品。但如果批量化生产,会有很大的问题。因为阻值精度0.15%0.25%的范围很窄,所以产品本身的阻值一致性和集中度很重要,一个批次的ntc热敏电阻的阻值的正态分布,要尽可能的窄,生产出的合格产品才会多。

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 二、b值的影响

ntc热敏电阻器的一致性影响因素中,b值的影响也非常大。ntc热敏电阻器的阻值和b值的一致性,可以保证在使用ntc热敏电阻器时不再需要单独校准,每一个产品都可以满足高精度要求。

当一批ntc热敏电阻产品生产好后,其b值也就确定了,并且很难通过测量来进行分选。如果一批电阻的b值偏差比较大,则会使温度测量产生较大的误差。

b值是指ntc热敏电阻器的材料常数(也叫热敏指数),可以通过测量ntc热敏电阻25℃和50℃(或85℃)时的电阻值后计算得出。b值是与电阻温度系数成正比的,也就是说b值越大,其电阻温度系数也就越大。

b值被定义为:

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 式中,rt1 :温度 t1 k )时的零功率电阻值;

rt2 :温度 t2 k )时的零功率电阻值;

           t1t2 :两个被指定的温度( k


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                                    不同b值热敏电阻器阻值对比图

在下图中反映的是在ntc热敏电阻的整个工作范围内,测温精度除受阻值精度影响外,还会受b值精度的影响。并且随着温度点远离25℃,测温的误差也越大。

在阻值精度1%不变的情况下,b值精度分别为1%0.5%时,明显看出,b值精度对整个测温区间,测温精度的影响也是非常大的!

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 在宽温区的高精度测量中,b值的影响尤为明显。

在下面的案例里,如果b值精度是0.1%,要在0℃-70℃温度区间,保证0.03℃的测温精度,要对ntc热敏电阻进行2个温度点筛选;

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如果b值精度降低到0.2%,要保证同样的0.03℃的测温精度,要进行4 个温度点筛选;这样不仅费工费时,而且合格率也大幅下降!

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三、芯片尺寸的影响

ntc热敏电阻器的阻值与电阻体的结构和体积是相关的,同一配方生产出的ntc热敏电阻器芯片,如果尺寸不一致,其阻值也会不同。同样也影响到了ntc热敏电阻器的一致性。

为了提高ntc热敏电阻器的一致性,南京时恒电子采取了以下方法:

1ntc热敏电阻器芯片瓷料粉体制备技术。南京时恒电子采取了特殊的粉料制备技术,可以有效防止材料之间由于比重不同而发生的不均匀沉降、絮凝、聚并现象,最终导致配方体系失衡。虽然在制作普通的ntc热敏电阻时可以不考虑此差异,但高度一致性的ntc热敏电阻的制作必须要进行控制,才可以保证制作好的ntc热敏电阻阻值、b值等参数达到高度一致。

2ntc热敏电阻器芯片瓷片压制技术。电阻芯片粉料必须经压制才能成型,传统工艺是将粉体装入模具直接经过液压机压制成型。因此传统压制方法的压力和工艺,只能使压制的胚体密度维持在2500kg/m3左右且有明显的压力差。经过烧结后,由于瓷片的密度和均匀度不够,造成晶粒和气孔的分布也不均匀,对烧结体的一致性、重复性产生重大影响。南京时恒电子经过不断实验,粉体一次压制成型后,再将胚体采用等静压工艺二次压制,在大于2/cm2以上的压力作用下,使胚体的密度达到理论密度的98%,大大降低了胚体的气孔率,改善了晶粒的均匀性,胚体薄片光滑度、平整度、合格率等有了显著改善,电极的附着力增强,芯片b值及阻值稳定性等综合性能进一步得到提高。

3ntc热敏电阻器芯片瓷片烧结技术。南京时恒电子通过大量实验数据的积累,研究出一套可以制成致密陶瓷又能有效地消除各种因素造成的非平衡却显得烧结工艺,使烧结体显微结构呈现晶粒细小,均匀,达到陶瓷体理论密度的98%以上,从而制备出一致性良好的ntc热敏陶瓷。

4、高精度切割技术。在芯片尺寸控制方面,南京时恒电子对制作好的陶瓷基体,采用微米级切割工艺,使每一个电阻体的边长、厚度的尺寸高度一致。烧结好的电阻胚体和烧好电极的电阻薄片都要运用到切割技术。南京时恒电子在进行了大量试验和研究之后,确定了移植半导体后加工切割工艺,对本项目产品核心芯片进行切割的技术方案。通过技术攻关,用分离视场显微镜做定位系统,将切割芯片的精度大幅提高。

通过采用以上4个方面的工艺方法,南京时恒电子最终生产出了阻值精度和b值精度高度一致的ntc热敏电阻器。


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