|
|
 |
 |
 |
|
粉末知识 |
首页 > 客户服务 > 粉末知识 > 片式化热敏电阻及其发展趋势 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1.前言 移动通信技术的发展和数字化趋势对电子设备提出了小型化、轻量化、薄型化、数字化和多功能化以及生产过程自动化的要求，电子元件的开发和生产必须向小型化、片式化和编带化发展。随着表面组装技术的迅速发展与普及，表面组装元件（SMC）在电子设备中的占有率稳步提高。1997年，世界发达国家元器件片式化率已达70％以上，全世界平均40％以上。2000年，全世界片式元器件产量约达6000亿只，片式化率达70％以上。电子元器件片式化的趋势也扩展到传感器领域，片式化热敏电阻正是顺应这一趋势在90年代得到巨大发展的一种片式化敏感元件。 由于热敏电阻具有测温精度高、互换性好、可靠性高等特点，在温度测量、控制、补偿等方面应用十分广泛。目前，热敏电阻在整个温敏器件领域已经占据40％以上的市场份额，随着智能化仪器仪表对高精度热敏器件需求的日益扩大，以及手持电话、掌上电脑（Personal Digital Assistants PDA）、笔记本电脑和其它便携式信息及通信设备的迅速普及，进一步带动了温度传感器和热敏电阻的大量需求，主要表现在：大量使用的二次电池、液晶显示器（LCD）、温度补偿型晶体振荡器（Temperature Compensated Crystal Oscillators，TCXO）等都必须采用热敏电阻进行温度补偿，以保证器件性能稳定；高密度组装的电路结构对温度测量和控制的要求也就更加迫切。 90年代以来，世界各国的热敏电阻器厂家相继推出了各种规格和不同性能的片式热敏电阻器，如：MURATA公司的NTH5G系列和PTH9C系列，SHIBAURA公司的KG系列，SEMITEC公司的103KT系列，BETA公司的WSTL系列，KETEMA公司的KR系列，SIEMENS公司的C620、C621系列等。它们的共同特点是：无引线、体积小、重量轻、易于进行再流焊、适合高密度组装技术的要求。目前，片式化热敏电阻的发展速度已远远超过了传统的分立式热敏电阻，1990年以来，日本热敏电阻片式化的比例以每年大于20％的速度递增，目前生产和销售数量已经与分立式热敏电阻不相上下。 2.片式NTC热敏电阻 NTC热敏电阻是由Co、Mn、Ni、Cu、Fe、Al等过渡金属氧化物混合烧结而成，其阻值随温度的升高呈指数型下降，阻值—温度系数一般在百分之几，这一卓越的灵敏度使其能够探测极小的温度变化。NTC热敏电阻结构简单，主要部件为陶瓷敏感体和附属电极。用户可以根据不同的用途选择相应规格和参数的产品。随着微型化设计和电子设备轻、薄、多功能化的发展趋势，SMT对片式NTC热敏电阻的需求急剧扩大。 片式NTC热敏电阻的生产主要依赖于先进的半导体加工技术和精细陶瓷烧结技术，生产工艺高度自动化可以保证规格、性能具有很好的一致性，在提供质量产品的同时，还能以批量生产来降低产品成本。 在蜂窝式电话和移动通信系统中大量使用的晶体振荡器，极大地剌激了温度补偿型片式NTC的生产。0805型（2.0mm×1.25mm）和0603型（16mm×0.8mm）NTC热敏电阻已在移动通讯整机中广泛应用，0402型（10mm×0.5mm）的片式NTC正在大量涌现。这类热敏电阻都具有严格标准的外形尺寸和高度一致的性能，其阻值、B值偏差一般在±3％以内；电极性能良好，可以经受250℃×10秒的再流焊工艺。表1列出了SEMITEC公司片式热敏电阻产品的主要性能指标。 表1SEMITEC公司部分片式NTC热敏电阻主要性能参数：
玻璃密封型片式热敏电阻是在传统片式热敏电阻基础上发展起来的一种高可靠敏感器件，具有很高的机械强度，还可以防止因敏感芯片暴露于大气，物理、化学吸附而造成的器件性能漂移。同时玻璃很高的热阻对用于过流保护、温度补偿的热敏电阻的应用也较为有利。SHIBAURA公司的KG2、KG3型就是这种玻封片式NTC的典型代表。 KG型片式热敏电阻的结构非常简单，如图2所示，它包括一个中间穿孔的柱型玻璃管、一个两面涂烧了AgPd电极的敏感芯片和两个金属电极，将热敏芯片和金属电极依次装入柱型玻璃管内，经高温烧结密封而成。玻璃软化收缩后，可以使金属电极与热敏芯片形成可靠的接触。这一工艺与传统的轴向引线型玻封热敏电阻的制作工艺基本相同。选择具有适当B值的材料，通过调节芯片的几何尺寸，可以得到各种参数的元器件。这种KG型片式热敏电阻与传统片式热敏电阻相比，具有优良的稳定性；采用柱型玻璃封装后，在进行贴装工艺时，这种元件在电路板上不易发生滚动而出现位置偏移；良好的机械性能保证其在受外力时或印刷电路板发生形变时不会断裂；金属电极可以保证浸润良好的可靠焊接，同时又不伤及内电极。因此，保证了该产品的高可靠性与高精度。 片式NTC主要有单层片和多层叠片式两种内结构形式。一般热敏材料的电阻率随材料热激活能高低而相应变化，高B值材料对应于高阻值材料，因而高B低阻材料很难开发，国外有关厂商生产的单层片式NTC性能指标见表2所示。从表中可以看出，当阻值低至（500～220）Ω已无法维持3000以上的高B值。如果采用高B高阻材料以多层并联结构则可以实现低阻化。SIEMENS公司新近开发的C1621型多层片式NTC，阻值(100～10)Ω，B值保持在3500以上。太阳诱电公司研制的TPB型多层片式NTC与单层片式NTC热敏电阻相比，显示出多项性能优势。此外，MURATA公司以及美国JECAL公司等都相继开发出高B值低阻值的多层片式NTC热敏电阻。 表2国外有关厂商生产的单层片式NTC热敏电阻性能指标
|