NTC熱敏電阻是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝制造而成，被廣泛應(yīng)用于溫度檢測(cè)，溫度補(bǔ)償?shù)入娐分?。為了?shí)現(xiàn)對(duì)某一特定目標(biāo)的溫度檢測(cè)和監(jiān)控， NTC熱敏電阻的封裝結(jié)構(gòu)非常豐富，其中貼片型NTC熱敏電阻以它的小體積、無(wú)引腳、反應(yīng)速度快、滿足SMT生產(chǎn)工藝等特點(diǎn)，在電子電路設(shè)計(jì)中經(jīng)常被工程師選用。

 

隨著晶體管技術(shù)的不斷發(fā)展，自1960年NTC熱敏電阻被發(fā)明以來(lái)，貼片型NTC熱敏電阻產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)、性能和成本上也經(jīng)歷了不斷地發(fā)展和改善，本文主要介紹貼片型NTC熱敏電阻的幾種不同結(jié)構(gòu)和它們的性能比較，完善你對(duì)熱敏電阻選型的認(rèn)知。

 

目前市場(chǎng)上貼片類NTC熱敏電阻主流的結(jié)構(gòu)有三種，如按出現(xiàn)的時(shí)間排列，也可以表述為三代產(chǎn)品。

 

第一代產(chǎn)品稱為塊狀陶瓷NTC熱敏電阻，結(jié)構(gòu)如下圖：

 

 

第一代產(chǎn)品為塊狀陶瓷結(jié)構(gòu)，采用古老的陶瓷制造工藝先制成磚塊大小的NTC陶瓷，然后再采用精密線切割工藝把陶瓷磚塊切割成所需要的封裝尺寸。 第一代產(chǎn)品比較適合用于制造帶引腳和有組裝結(jié)構(gòu)的NTC產(chǎn)品，不太適合用于做貼片類NTC產(chǎn)品， 原因主要有如下幾點(diǎn)：

 

        1、產(chǎn)品比較厚，溫度反應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)。

        2、焊接的熱沖擊對(duì)它的阻值和B值影響較大，會(huì)造成阻值漂移，進(jìn)而影響溫度測(cè)量精度。

        3、對(duì)貼片NTC，阻值修正工藝無(wú)法進(jìn)行，精度完全依靠切割工藝保證， 1%高精度的NTC產(chǎn)品良率低，成本高。

        4、產(chǎn)品的機(jī)械應(yīng)力較差，電路板彎曲時(shí)，容易造成產(chǎn)品的失效。

        5、當(dāng)熱崩潰發(fā)生時(shí)，NTC不能安全的斷開(kāi)，過(guò)熱的NTC有可能會(huì)對(duì)電路板及周邊器件造成損害。

        6、對(duì)于貼片NTC，封裝尺寸基本被限定，又不能進(jìn)行調(diào)阻，所以能提供的阻值不夠靈活。

        7. 正常情況下，通過(guò)電流能力和抗靜電能力比較強(qiáng)。

 

目前采用這種工藝的制造商有EPCOS, Semitech, Mistsubishi, Vishay 等廠家。

 

第二代產(chǎn)品稱為多層陶瓷積層型NTC熱敏電阻，結(jié)構(gòu)如下圖：

 

 

第二代產(chǎn)品結(jié)構(gòu)基于MLCC的制造工藝，這種產(chǎn)品為多層陶瓷結(jié)構(gòu)，有內(nèi)電極，與MLCC的結(jié)構(gòu)非常類似，也是采用先制備陶瓷薄片，然后將它們堆疊起來(lái)壓制成板胚再進(jìn)行燒結(jié)，最后將燒結(jié)好的NTC陶瓷板進(jìn)行精密切割。這種產(chǎn)品的特點(diǎn)如下：

 

        1、產(chǎn)品也較厚，溫度反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。

        2、受焊接的熱沖擊影響也十分明顯。

        3、通常靠調(diào)整內(nèi)電極來(lái)調(diào)整阻值和精度。

        4、同樣熱崩潰時(shí)，過(guò)熱的NTC有可能造成電路板和周邊器件的損害。

        5、同MLCC類似，機(jī)械應(yīng)力差，熱沖擊和電路板彎曲很可能造成產(chǎn)品裂開(kāi)并失效。

 

目前采用這種工藝的制造商主要有MURATA，TDK。

 

第三代產(chǎn)品陶瓷厚膜型NTC熱敏電阻，結(jié)構(gòu)如下圖：

 

 

第三代NTC熱敏電阻產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)和制造工藝上做了大幅改變，這種產(chǎn)品為厚膜結(jié)構(gòu)，它采用了成熟的厚膜制造工藝，在陶瓷基板上印刷一層較厚（30uM）的NTC陶瓷材料，再配以特殊的電極結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行燒結(jié)而成。這種產(chǎn)品的特點(diǎn)如下：

 

        1、產(chǎn)品整體厚度只有第一代、第二代產(chǎn)品的一半，對(duì)溫度的反應(yīng)時(shí)間極快。

        2、由于是厚膜結(jié)構(gòu)，焊接造成的熱沖擊十分小，適合用于對(duì)穩(wěn)定性和可靠性要求高的應(yīng)用。

        3、可以進(jìn)行阻值修正，全溫度范圍溫度檢測(cè)精度可以做到±0.1℃。

        4、產(chǎn)品的阻值和B值調(diào)整受尺寸影響小，比較靈活。

        5、特殊的端部電極結(jié)構(gòu)，可以很好的釋放熱沖擊和電路板彎曲造成的機(jī)械應(yīng)力，彎曲測(cè)試對(duì)產(chǎn)品的性能影響很小。

        6、安全工作模式，當(dāng)熱崩潰發(fā)生時(shí)，會(huì)安全斷開(kāi)，產(chǎn)品不會(huì)有過(guò)熱情況發(fā)生。

        7、產(chǎn)品在雙85、高溫、低溫以及熱沖擊等惡劣環(huán)境的可靠性測(cè)試下，表現(xiàn)出非常好的穩(wěn)定性和可靠性。

        8、厚膜NTC產(chǎn)品的性價(jià)比很高，很可能成為未來(lái)主流的NTC貼片熱敏電阻產(chǎn)品。

 

目前采用這種工藝的制造商主要有Tateyama，KOA，開(kāi)步電子（Resistor Today）。

 

值得一提的是，開(kāi)步電子自主研發(fā)的TCTR系列熱敏電阻是在陶瓷膜的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，采用了第三代貼片NTC工藝技術(shù)，它的熱反應(yīng)時(shí)間最小可以做到1s，比同樣尺寸的其他類型產(chǎn)品快一倍。如下圖所示：

 

其他類型產(chǎn)品熱反應(yīng)時(shí)間

 

TCTR系列熱反應(yīng)時(shí)間

 

另外， 由于特殊的端部電極結(jié)構(gòu)，開(kāi)步電子的TCTR系列產(chǎn)品對(duì)PCB板彎曲應(yīng)力的抵抗能力很強(qiáng)，與其它類型相比，彎曲測(cè)試后，阻值不會(huì)受到很大的影響。

 

 

開(kāi)步電子TCTR產(chǎn)品是通過(guò)了AEC-Q200測(cè)試的汽車(chē)級(jí)產(chǎn)品，可以支持PPAP認(rèn)證文件，由于它優(yōu)異的可靠性穩(wěn)定性以及超高的性價(jià)比，TCTR系列NTC熱敏電阻正在被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子，汽車(chē)電子，工業(yè)控制，測(cè)試設(shè)備，醫(yī)療電子等對(duì)產(chǎn)品的可靠性穩(wěn)定性有較高要求的行業(yè)中。

 

縱觀現(xiàn)代電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，電子產(chǎn)品的功率密度越來(lái)越高，對(duì)電路所處的環(huán)境以及核心零部件的溫度檢測(cè)就顯得越來(lái)越重要，如電源模塊中功率器件溫度的監(jiān)控和補(bǔ)償，動(dòng)力電池包中電池單元的溫度監(jiān)控，LED車(chē)燈中LED燈珠的溫度補(bǔ)償?shù)葢?yīng)用，溫度的快速而準(zhǔn)確的反饋會(huì)使得產(chǎn)品更加安全、可靠、耐用，這些應(yīng)用中NTC熱敏電阻正確的選擇就非常關(guān)鍵。

 

TCTR貼片熱敏電阻

 

 

● 氧化鋁基板上的熱敏電阻膜層由絕緣玻璃保護(hù)，使得該系列擁有很好的機(jī)械強(qiáng)度和可靠性； 

● 無(wú)論阻值大小，電阻厚度不變；

● 三層結(jié)構(gòu)電極保證了電阻具有良好的焊接能力和耐熱性； 

● 符合AEC-Q200車(chē)規(guī)認(rèn)證；部分型號(hào)符合UL1434標(biāo)準(zhǔn)； 

● 部分型號(hào)工作溫度可高達(dá)150℃。

 

 

推薦閱讀：