95%工程师都想了解的NTC贴片热敏电阻结构分析

NTC是负温度系数的缩写，NTC热敏电阻是负温度系数的热敏电阻，其阻值会随着温度的升高而降低。 电阻值随温度变化的曲线如下：

        NTC热敏电阻是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成，被广泛应用于温度检测，温度补偿等电路中。为了实现对某一特定目标的温度检测和监控， NTC热敏电阻的封装结构非常丰富，其中贴片型NTC热敏电阻以它的小体积、无引脚、反应速度快、满足SMT生产工艺等特点，在电子电路设计中经常被工程师选用。

        随着晶体管技术的不断发展，自1960年NTC热敏电阻被发明以来，贴片型NTC热敏电阻产品在结构、性能和成本上也经历了不断地发展和改善，本文主要介绍贴片型NTC热敏电阻的几种不同结构和它们的性能比较，完善你对热敏电阻选型的认知。

        目前市场上贴片类NTC热敏电阻主流的结构有三种，如按出现的时间排列，也可以表述为三代产品。

        第一代产品称为块状陶瓷NTC热敏电阻，结构如下图：

        第一代产品为块状陶瓷结构，采用古老的陶瓷制造工艺先制成砖块大小的NTC陶瓷，然后再采用精密线切割工艺把陶瓷砖块切割成所需要的封装尺寸。 第一代产品比较适合用于制造带引脚和有组装结构的NTC产品，不太适合用于做贴片类NTC产品， 原因主要有如下几点：

这是一个很好的例子，这是一个很好的例子。产物较厚，反应时间较长。

nbsp； ； ； ； ； ； ； ；2、焊接的热冲击对其电阻值和B值有很大影响，会引起电阻值漂移，进而影响测温精度。

        3、对贴片NTC，阻值不断修正传统工艺技术无法及时进行，精度可以完全没有依靠自己切割加工工艺质量保证， 1%高精度的NTC产品良率低，成本高。

        4、产品的机械结构应力水平较差，电路板进行弯曲时，容易发展造成企业产品的失效。

nbsp； ； ； ； ； ； ； ；5、当发生热倒塌时，NTC不能安全断开，过热的NTC可能对电路板和外围设备造成损坏。

        6、对于一个贴片NTC，封装结构尺寸设计基本被限定，又不能及时进行调阻，所以能发展提供的阻值范围不够完善灵活。

        7. 正常情况下，通过电流能力和抗静电能力比较强。

        目前采用这种工艺的制造商有EPCOS, Semitech, Mistsubishi, Vishay 等厂家。

        第二代产品称为多层陶瓷积层型NTC热敏电阻，结构如下图：

        第二代产品结构基于MLCC的制造工艺，这种产品为多层陶瓷结构，有内电极，与MLCC的结构非常类似，也是采用先制备陶瓷薄片，然后将它们堆叠起来压制成板胚再进行烧结，最后将烧结好的NTC陶瓷板进行精密切割。这种产品的特点如下：

这是一个很好的例子，这是一个很好的例子。产物也很厚，在温度下反应时间长。

nbsp； ； ； ； ； ； ； ；2、也受到焊接热冲击的影响。

        3、通常靠调整内电极来调整自身阻值和精度。

        4、同样热崩溃时，过热的NTC有可能发展造成一个电路板和周边进行器件的损害。

        5、同MLCC类似，机械应力差，热冲击和电路板弯曲很可能造成产品裂开并失效。

        目前采用这种工艺的制造商主要有MURATA，TDK。

        第三代产品陶瓷厚膜型NTC热敏电阻，结构如下图：

        第三代NTC热敏电阻产品在结构和制造工艺上做了大幅改变，这种产品为厚膜结构，它采用了成熟的厚膜制造工艺，在陶瓷基板上印刷一层较厚（30uM）的NTC陶瓷材料，再配以特殊的电极结构，然后进行烧结而成。这种产品的特点如下：

        1、产品整体厚度只有第一代、第二代产品的一半，对温度的反应时间极快。

        2、由于是厚膜结构，焊接过程中造成的热冲击影响十分小，适合企业用于对稳定性和可靠安全性要求高的应用。

        3、可以通过进行一个阻值不断修正，全温度变化范围不同温度传感器检测系统精度分析可以真正做到±0.1℃。

nbsp； ； ； ； ； ； ； ；4、产品的电阻值和B值调整受尺寸影响较小，更灵活。

这是一个很好的例子，这是一个很好的例子。特殊的端部电极结构可以释放电路板弯曲引起的热震和机械应力。

        6、安全工作模式，当热崩溃发生时，会安全断开，产品不会有过热情况发生。

        7、产品在双85、高温、低温技术以及热冲击等恶劣社会环境的可靠性进行测试下，表现出一个非常好的稳定性和可靠性。

        8、厚膜NTC产品的性价比很高，很可能成为未来主流的NTC贴片热敏电阻产品。

        目前采用这种工艺的制造商主要有Tateyama，KOA，开步电子（Resistor Today）。

        值得一提的是，开步电子自主研发的TCTR系列热敏电阻是在陶瓷膜的结构基础上，采用了第三代贴片NTC工艺技术，它的热反应时间最小可以做到1s，比同样尺寸的其他类型产品快一倍。如下图所示：

其他类型产品的热反应时间

Tctr 系列热反应时间

        另外， 由于特殊的端部电极结构，开步电子的TCTR系列产品对PCB板弯曲应力的抵抗能力很强，与其它类型相比，弯曲测试后，阻值不会受到很大的影响。

        开步电子TCTR产品是通过了AEC-Q200测试的汽车级产品，可以支持PPAP认证文件，由于它优异的可靠性稳定性以及超高的性价比，TCTR系列NTC热敏电阻正在被广泛应用于消费电子，汽车电子，工业控制，测试设备，医疗电子等对产品的可靠性稳定性有较高要求的行业中。

        纵观现代电子产品的设计，电子产品的功率密度越来越高，对电路所处的环境以及核心零部件的温度检测就显得越来越重要，如电源模块中功率器件温度的监控和补偿，动力电池包中电池单元的温度监控，LED车灯中LED灯珠的温度补偿等应用，温度的快速而准确的反馈会使得产品更加安全、可靠、耐用，这些应用中NTC热敏电阻正确的选择就非常关键。

TCTR贴片热敏电阻

氧化铝基底上的热敏电阻膜由绝缘玻璃保护，使该系列具有良好的机械强度和可靠性

●不考虑电阻值，电阻厚度不变；

三层结构电极保证了电阻具有良好的焊接能力和耐热性

● 符合AEC-Q200车规认证；部分型号符合UL1434标准； 

●型号工作温度可达150℃。

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