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耐高温NTC热敏电阻制备工艺及真空失效机理研究

文献类型:学位论文

作者杨阳
答辩日期2008-06
授予单位中国科学院研究生院
授予地点中国科学院新疆理化技术研究所
导师常爱民
关键词Ntc 热敏电阻 高温真空 封装 脱氧失效机理
学位名称硕士
学位专业微电子与固体电子学
英文摘要

工作温度在0℃~300℃的NTC(Negative Temperature Coefficient,负温度系数)热敏电阻器,为满足特殊的使用要求,需经受100℃至900℃的温度冲击和900℃、10-3Pa 下的高温真空环境。要求在此条件下保存一定时间后,其阻温特性变化小于规定值。为此,需要研究合理的原料配方和封装工艺保持其在高温下的稳定性,以解决真空条件下的脱氧失效问题。本论文结合热敏电阻的基本制备工艺及其导电机理,研制一种耐高温900℃,在真空10-3Pa下应用的NTC耐高温热敏电阻器,研究了烧结后陶瓷的晶界生长及化学组成、显微结构及陶瓷致密性;从高温稳定性和阻值复现性等方面研究了影响耐高温热敏电阻稳定性的因素;研究了耐高温热敏电阻的封装结构,找出了一种合理的封装工艺,经测试,元件成品的各项指标能够满足要求。对于热敏电阻器的真空脱氧失效问题,本论文进行了NTC 热敏电阻材料高温真空脱氧失效机理的初步研究。此研究按照可靠性物理的分析方法,实验并收集失效现象的各种数据,对失效的原因和机理进行了分析,在失效条件方面作出了预测,并通过实验初步验证了预测的准确性,最后总结出元件的几种失效模式并提出了解决方案,为从技术上解决这一问题提供理论基础和依据。研究得到了如下的结论:1. 在传统的过渡金属氧化物热敏材料中,加入Al2O3 和MgO 有利于晶体致密性的提高,烧结后的陶瓷晶体结构并不改变,形成尖晶石结构的固溶体,具有NTC 的热敏特性,可以通过调节Al2O3 及MgO 的量进行阻值和B 值的调节,适于耐高温热敏电阻器的生产。2. 将热处理后阻值变化小, 且阻值变化规律相反的Co-Mn-Ni-Mg-O 和Co-Mn-Ni-Al-O系材料混合,获得的新材料具有较好的热处理复现性。阻值和B值等电学性能也符合生产要求。3. 采用全密闭方式进行高温热敏电阻的封装,提高了材料的密闭性,应用多层封装方案,解决了封装材料的高温软化和膨胀系数不匹配的问题。自制的磷酸盐高温水泥,提高了耐高温热敏电阻器的高温稳定性。采用双层密闭封装结构,提高了热敏电阻器的机械性能。4. 热敏电阻的高温真空失效主要由材料表面氧离子解吸附和内部缺陷平衡的改变引起,高温真空失效具有临界温度,该温度与材料的种类和表面形貌有关。元件的配方、封装系统的耐高温性以及引线与各部分膨胀系数均会对高温真空失效产生影响。

公开日期2014-10-13
源URL[http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/3544]  
专题新疆理化技术研究所_材料物理与化学研究室
推荐引用方式
GB/T 7714
杨阳. 耐高温NTC热敏电阻制备工艺及真空失效机理研究[D]. 中国科学院新疆理化技术研究所. 中国科学院研究生院. 2008.

入库方式: OAI收割

来源:新疆理化技术研究所

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