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单晶硅正温度系数片式热敏电阻器及其制备方法

xiaoxiao2020-08-01  1

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专利名称::单晶硅正温度系数片式热敏电阻器及其制备方法
技术领域
:本发明涉及信息
技术领域
的传感器技术中的片式热敏电阻,特别涉及一种单晶硅正温度系数片式热敏电阻器及其制备方法。
背景技术
:单晶硅正温度系数热敏电阻器作为一种有线性电阻-温度特性的热敏电阻己广泛用于测温和控温电路中。近年来,随着通讯技术和表面安装技术的发展,迫切要求各种电子元件向小体积、片式化方向发展,对单晶硅正温度系数热敏电阻器也提出了同样的要求。目前国内外生产的正温度系数片式热敏电阻器为了降低元件的常温电阻,通常采用叠片式结构,通过多层并联实现。然而,多层结构带来的内电极扩散、外电极延伸等问题致使元件的一致性差、机械强度低,而且工艺复杂,制造成本高。而单晶硅正温度系数热敏电阻器是利用单晶硅材料的迁移率随温度升高而减小的原理设计的,材料选定后,元件的温度系数将不随工艺过程而改变。元件的标称阻值由单晶硅材料的电阻率决定,要降低元件的电阻值只需选择电阻率较低的单晶硅材料,而无需采用叠片式结构。
发明内容本发明目的在于提供一种较为简便的单晶硅正温度系数片式热敏电阻器,该电阻器是以单晶硅为敏感体,采用单片式结构,在敏感体两端制备端电极,端电极由内到外包括镍电极和银电极两层。本发明采用双层电极的方法实现单晶硅材料和金属电极的欧姆接触。先对硅片表面镀镍,制备出镍电极,划片后用沾银机在芯片的两端制备出银电极。内层的镍和单晶硅材料形成欧姆接触,这样借助于中间化学镀镍层实现了硅晶体和电极间比较好的欧姆接触。所制备的正温度系数热敏电阻器温度系数稳定,线性好,可靠性高。本发明所述的单晶硅正温度系数片式热敏电阻器,是以单晶硅为敏感体,采用单片式结构,在敏感体两端制备端电极,端电极由内到外包括镍电极和银电极两层。所述单晶硅正温度系数片式热敏电阻器的制备方法,按下列步骤进行a、选择N型或P型单晶硅片;b、用80目碳化硼将单晶硅片两面打毛,将硅片放入去离子水中用超声波清洗去砂5分钟,在丙酮中用超声波清洗去油5分钟,然后用洗液煮20分钟,再用冷热去离子水清洗3-5遍;c、在清洗好的硅片表面镀镍电极,用划片机对处理好的硅片进行划片;d、利用端电极沾银机在元件两端制备银电极,即可得到单晶硅正温度系数片式热敏电阻器。步骤a中所选用单晶硅片晶向为[lll]。步骤b中所用洗液为由氨水、过氧化氢和去离子水按照1:2:5比例配成。步骤c中镍电极采用常规化学镀镍方法制备。步骤d制备银电极所使用的银浆为还原温度60(TC的低温银浆。本发明所涉及的单晶硅正温度系数片式热敏电阻器具有线性电阻-温度特性,元件的标称电阻值由原始硅单晶材料的电阻率大小决定。根据元件电阻值的不同要求,可以选择不同电阻率的原始硅单晶材料。要降低元件的电阻值只需选择电阻率较低的单晶硅材料,而不需要采用叠片式结构,有效的减少了元件的制备工序及制备成本。元件的温度系数由原始硅单晶材料唯一决定,当材料选定后,元件的温度系数将不随制备工艺过程而改变。本发明所述的方法可以制备标称电阻值在6Q-2500Q范围内的0805、0603、0402规格的单晶硅正温度系数热敏电阻器。该方法不仅可以用于制备以上几种规格的单晶硅正温度系数热敏电阻器,还能用于多种不同尺寸规格的单晶硅正温度系数热敏电阻器的制备,而且元件的标称阻值范围还可通过选择不同电阻率的原始硅单晶材料进一步扩大。本发明采用双层电极的方法实现单晶硅材料和金属电极的欧姆接触。先对硅片表面镀镍,制备出镍电极,划片后用沾银机在芯片的两端制备出银电极。内层的镍和单晶硅材料形成欧姆接触,这样借助于中间化学镀镍层实现了硅晶体和电极间比较好的欧姆接触。图l为本发明单晶硅正温度系数片式热敏电阻器结构图,其中l为单晶硅敏感体,3为银电极。图2为本发明单晶硅正温度系数片式热敏电阻器剖面图,其中1为单晶硅敏感体,2为镍电极,3为银电极。具体实施方式实施例1a、选择原始电阻率为20Q,cm厚度为2mm的N型单晶硅片,晶向为[lll];b、用80目碳化硼将单晶硅片两面打毛,将硅片放入去离子水中用超声波清洗去砂5分钟,在丙酮中用超声波清洗去油5分钟,然后用洗液氨水、过氧化氢和去离子水1:2:5配制,煮20分钟,再用冷热去离子水清洗3遍;c、在清洗好的硅片表面采用常规化学方法镀镍电极,用划片机将处理好的硅片划成1.27><1.27咖的芯片;d、利用端电极沾银机在元件两端采用还原温度60(TC的低温银浆各制备0.35mm厚度的银电极,即可得到0805规格的片式元件标称电阻值为250Q,温度敏感系数为0.65%/匸的电阻器。实施例2a、选择原始电阻率为0.5Qcm厚度为2mm的P型单晶硅片,晶向为[lll];b、用80目碳化硼将两面打毛,将硅片放入去离子水中用超声波清洗去砂5分钟,在丙酮中用超声波清洗去油5分钟,然后用洗液氨水、过氧化氢和去离子水1:2:5配制,煮20分钟,再用冷热去离子水清洗4遍;c、在清洗好的硅片表面采用常规化学方法镀镍电极,用划片机将处理好的硅片划成1.27><1.27111111的芯片;d、利用端电极沾银机在元件两端采用还原温度600'C的低温银浆各制备0.35mm厚度的银电极,即可得到0805规格的片式元件标称电阻值为6.5Q,温度敏感系数为0.5X/'C的电阻器。其余的实施例用表表示<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求1、一种单晶硅正温度系数片式热敏电阻器,其特征在于是以单晶硅为敏感体,采用单片式结构,在敏感体两端制备端电极,端电极由内到外包括镍电极和银电极两层。2、根据权利要求1所述单晶硅正温度系数片式热敏电阻器的制备方法,其特征在于按下列步骤进行a、选择N型或P型单晶硅片;b、用80目碳化硼将单晶硅片两面打毛,将硅片放入去离子水中用超声波清洗去砂5分钟,在丙酮中用超声波清洗去油5分钟,然后用洗液煮20分钟,再用冷热去离子水清洗3-5遍;c、在清洗好的硅片表面镀镍电极,用划片机对处理好的硅片进行划片;d、利用端电极沾银机在元件两端制备银电极,即可得到单晶硅正温度系数片式热敏电阻器。3、根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于步骤a中所选用单晶硅片晶向为[lll]。4、根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于步骤b中所用洗液为由氨水、过氧化氢和去离子水按照1:2:5比例配成。5、根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于步骤c中镍电极采用常规化学镀镍方法制备。6、根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于步骤d制备银电极所使用的银浆为还原温度60(TC的低温银浆。全文摘要本发明涉及一种较为简便的单晶硅正温度系数片式热敏电阻器及其制备方法,该电阻器是以单晶硅为敏感体,采用单片式结构,在敏感体两端制备端电极,端电极由内到外包括镍电极和银电极两层。本发明采用双层电极的方法实现单晶硅材料和金属电极的欧姆接触。先对硅片表面镀镍,制备出镍电极,划片后用沾银机在芯片的两端制备出银电极。内层的镍和单晶硅材料形成欧姆接触,这样借助于中间化学镀镍层实现了硅晶体和电极间比较好的欧姆接触。所制备的正温度系数热敏电阻器温度系数稳定,线性好,可靠性高。本发明制备工艺简单,生产效率高,一致性好,制造成本低,适合大批量生产。文档编号H01C1/14GK101399104SQ200810072970公开日2009年4月1日申请日期2008年10月15日优先权日2008年10月15日发明者丛秀云,王军华,范艳伟,董茂进,陈朝阳,陶明德申请人:中国科学院新疆理化技术研究所

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