热敏电阻制造过程

 

进料检验

所有原材料收到后都会进行检验以确定其物理和电气属性是否合格。 然后为其分配唯一的ID号以实现批量可追溯性。

原材料混合

NTC 热敏电阻制造过程 的第一步是将原材料精确地掺入有机粘合剂溶液中。 这些原材料为粉状过渡金属氧化物,例如锰、镍、钴和铜氧化物。 混合物中还会添加其他稳定剂。 氧化物和粘合剂通过名为球磨法的湿法工艺结合在一起。 在球磨过程中,材料被混合,氧化物粉末的粒径减小。 制成的均匀混合物为高稠度浓浆。 各种金属氧化物和稳定剂的精确成分比例决定了烧结陶瓷部件的电阻-温度特性和电阻率。

带铸法

使用刮浆刀将浆料摊铺在移动中的塑料载带上。 通过调节塑料载带上方的刮浆刀高度、载带移动速度,并调整浆料粘度,材料的厚度可以得到精确控制。 浇铸材料在平整的铸带上进入高温长隧道炉中进行烘干。 由此制成的“绿色”热敏电阻带具有延展性并易于成形。 之后对热敏电阻带进行质量检查和分析。 此热敏电阻带以各种厚度进行浇铸。取决于具体的部件规格,最薄可达0.001",最厚可达0.100"以上。

圆片成形

浇铸带此时可以制成圆片形。 需要薄材料时,浇铸带可直接切割成小正方形。 如需更厚的圆片,浇铸带可切割成正方形,然后上下堆叠在一起。 接着将这些堆叠起来的圆片层压在一起。 因此,我们能够生产客户所需的几乎任何厚度的圆片。 接着会对圆片进行进一步的质量测试以确保具有较高的一致性和质量。 然后圆片将进入粘结剂烧除工序。 此工序可烧除圆片中的大部分有机粘合剂。 粘结剂烧除过程中需要保持精确的时间/温度控制,以免对热敏电阻圆片造成不利的物理应力。

烧结

圆片在氧化气氛中被加热至极高的温度。 在这种高温下,氧化物会相互发生反应并熔合在一起,形成尖晶石陶瓷基。 在烧结过程中,材料的密度会增加至预先确定的等级,陶瓷的晶界也会生长。 烧结过程中需要保持精确的温度曲线以避免圆片破裂,并确保生产的陶瓷成品能够用于制造具有一致的电气特性的部件。 烧结完成后会再次对圆片进行质检,并记录其电气和物理特性。

电极

陶瓷圆片的欧姆接触通过使用厚膜电极材料实现。 取决于具体的应用,此材料一般为银、钯银、金或铂。 电极材料由金属、玻璃和各种溶剂的混合物组成,并通过丝网印刷、喷涂或刷涂等方式添加到圆片或片状热敏电阻的两个相对的表面上。 电极材料在厚膜带式炉中烧结到陶瓷表面,并在陶瓷和电极之间形成电气和机械结合。 接下来对经过金属化处理的圆片进行检验并记录其属性。 电极化过程中的精确控制确保了由圆片制成的部件具有出色的长期可靠性。

切割

使用高速半导体切割锯将经过电极化处理的热敏电阻圆片切割成小片。 此切割锯使用金刚石刀片,能够大量生产尺寸极为一致的小方块。 通过这种方法制成的片状热敏电阻最小尺寸可达0.010平方英寸,最大尺寸超过1.000平方英寸。 经过切割的一批片状热敏电阻之间的尺寸差异完全可忽略不计。 一个典型的热敏电阻圆片可制成数千个片状热敏电阻。 切割完成后会对片状热敏电阻进行清理,并检验其尺寸和电气特性。 电气检验包括验证标称电阻值、电阻-温度特性、产品良率,并确定特定应用的批量允收率。 电阻和电阻-温度特性的测量通过精度达到0.001°C的精密恒温池进行。 2017年被Littelfuse收购的U.S. Sensor Corp.®的所有测试仪器均会定期校准,并可追溯至N.I.S.T。此外,Littelfuse还遵从主要的温度和电阻标准。

电阻测试

所有热敏电阻通常会在25°C温度下进行测试,以确定其是否达到所需的电阻值。片状热敏电阻的测试通常自动进行,但取决于生产量和规格,也可进行人工测试。 片状热敏电阻自动分拣机与电阻测试设备及计算机连接在一起,后者由操作员编程,以便根据片状热敏电阻的电阻值将其放入不同的容器内。 每台片状热敏电阻自动分拣机每小时能够测试多达9,000个零件,并具有出色的精确度。 除了片状热敏电阻分拣机外,Littelfuse还有多台带引线部件自动分拣机,能够将热敏电阻成品分拣到多达11个容器内。 自动分拣机提高了产品质量、缩短了交付周期并降低了成本。

连接引线

某些情况下,热敏电阻以片状形式出售,因此不需要引线,但大多数情况下都需要引线。 片状热敏电阻在二极管式封装中通过焊接或按压接触方式与引线连接。 在焊接过程中,片状热敏电阻被装入引线框,引线框依靠引线的弹簧张力在焊接过程中固定住片状热敏电阻。 组件接着被浸入软焊槽中再取出。 浸入速度和停留时间经过精确控制,以免使热敏电阻承受过高的热冲击。 同时还会使用特殊的助熔剂,以便在不损坏片状热敏电阻的情况下增强焊接性能。 焊料粘附在片状电极和引线上,从而实现引线和片状电极之间的紧密结合。 对于二极管型“DO-35”封装的热敏电阻,片状热敏电阻沿轴向固定在两根引线之间。 组件周围套上玻璃套管并加热至较高的温度,使玻璃套管在片状热敏电阻周围熔化并将引线密封。 在二极管结构中,玻璃对组件施加的压力提供了引线和片状热敏电阻之间必要的接触。

热敏电阻上使用的引线一般为铜、镍或合金材质,并且通常镀有金属锡或焊锡。 在需要热敏电阻与引线热绝缘的特定应用中,可使用低导热率合金引线材料。 在大多数应用中,这将使热敏电阻更快速地响应温度的变化。 连接完成后,需要对引线和片状热敏电阻之间的结合进行检验。 结实的焊接界面有助于确保热敏电阻成品的长期可靠性。

封装

为了防止热敏电阻受到工作环境、湿气、化学侵蚀和接触腐蚀的侵袭,引线式热敏电阻通常涂有保护性保形涂层。 密封剂通常为具有较高热导率的环氧树脂。 其他密封剂包括硅酮、陶瓷水泥、漆、尿烷和收缩套管。 密封剂还有助于确保器件具有良好的机械完整性。 在选择封装材料时,需要考虑热敏电阻的热响应。 对于需要快速热响应的应用,可涂薄薄一层高热导率密封剂。 对于更加注重环保的应用,可选择另一种密封剂。 环氧树脂、硅酮、陶瓷水泥、漆和尿烷等密封剂通常使用浸渍法涂覆,材料则在室温下硬化或者在高温炉中烘烤。 整个过程会进行精确的时间、温度和粘度控制,以免出现气泡或其他缺陷。

端子

热敏电阻供货时往往会在其引线末端连接端子。 安装端子之前,会适当剥离引线上的绝缘层以便连接指定的端子。 端子通过配备了特殊工具的安装机器连接到引线上。 接着,端子会插入塑料或金属外壳中,然后装运至客户地点。

探头组件

出于环境保护或机械方面的考虑,热敏电阻通常会被装入探头外壳中。 外壳可由环氧树脂、乙烯基、不锈钢、铝、黄铜和塑料等材质制成。 除了为热敏电阻元件提供合适的机械固定架,外壳还可防止其受到周围环境的侵害。 选择适当的引线、引线绝缘材料和灌封材料可实现热敏电阻与外界环境之间的有效密封。

标记

热敏电阻成品会加上标记以便于识别。 可为简单的色点,也可以是复杂的日期代码和产品号。 在某些应用中,会对热敏电阻外壳上的涂层材料进行染色以获得指定的颜色。 色点通常会通过浸渍工艺添加到热敏电阻外壳上。 包含字母数字的标记由打标机打印。 该机器使用不褪色油墨在零件上打印标记。 油墨需要在高温下硬化。

最终检验

所有完成的订单均会按照“零缺陷原则”进行物理和电气缺陷检验。 产品发货前,会对所有参数进行检查并加以记录。

包装和运输

所有热敏电阻和组件将进行仔细包装并添加包含下列基本信息的条形码标记:

  1. Littelfuse产品号
  2. 客户产品号
  3. 客户采购订单编号
  4. 装运日期
  5. 数量
  6. Littelfuse销售订单编号