基于钛酸钡基的正温度系数热敏陶瓷(PTCR)是一种铁电半导体材料,由于其优良的电学特性,广泛地用作各种温度传感、温度补偿、过热过载的主流产品,在移动通信、蓝牙技术、局域网、计算机、手提电脑、高清晰度彩电、车载电台、汽车电子、军用电子产品等方面都有广阔的应用市场,全球片式PTC的年产用量已经突破万亿只大关,且以27%的年增长率递增。当前,国际上热敏陶瓷向着超低阻、高耐压、高可靠性、绿色制造方向发展。“陶瓷金属化”是在陶瓷表面镀覆符合特定工业要求的电极。国际上日本等发达国家已经开始尝试用溅射技术进行金属化,我国是一个PTC器件生产大国,但是,国内金属化的现状是：几乎所有PTC生产企业都普遍沿用电镀-丝网印刷含铅银浆的落后工艺,不仅能耗大、生产成本高,而且生产工艺存在严重污染,金属化膜层中含有违禁物质,金属化膜层也不能适应高温无铅焊料的溶蚀,特别是随着国际银价的持续走高,国内的PTC企业几乎到了无利可图的尴尬境地。降低成本、解决污染、全面提高金属化质量是我国电子陶瓷行业的当务之急。本文分析了电极层与钛酸钡基PTC陶瓷的欧姆接触机制,研究了制备工艺参数对金属化性能的影响,采用磁控溅射技术和多层膜系结构,制备了十种能适合不同要求的电极薄膜对PTC进行无害金属化,并研制出了能实现规模化生产的PTC溅射金属化生产线,在多个企业实施了产业化生产。论文的主要工作和研究成果如下：1.分析金属电极层与PTC陶瓷的欧姆接触机制,研究了不同金属化电极层对PTC性能的影响,成功地制备了十种能适应不同要求的PTC电极薄膜,实验室研究和大规模生产应用的结果均表明,所制备的底电极与钛酸钡基PTC陶瓷的欧姆接触电阻可达到1欧姆以下,电极与瓷片间附着力达0.59Mpa,能经受400℃的高温无铅焊锡熔蚀,高温老化试验后性能几乎没有改变,同时电学性能和可靠性能好,所制出的电极质量优于传统的化学镀镍／烧渗银电极制备方法。且该电极制备方法的生产成本低、可控性强,适合用于大规模的工业生产中。这项研究在国内尚属首次,技术水平达到国际先进水平。研究成果分别发表于第18届国际真空学术年会以及SCI期刊。2.研究了前处理工艺、膜层厚度、膜层材料和溅射工艺参数包括溅射功率、靶片间距、真空度等工艺参数对薄膜性能的影响,得出最佳的工艺参数。研究结果表明,基片在金属化前进行彻底的清洁十分重要；选择20W/cm2的溅射功率密度,此时对于Ag靶、A1靶、Ni靶、Cr靶、Ni-Cu靶、Ni-Cr靶、Ti靶的成膜速率分别为70nm/min、68 nm/min、60nm/min、50nm/min、40 nm/min、33 nm/min、15nm/min时,同时选择8cm的靶面间距与0.5Pa左右的溅射工作气压进行溅射成膜时,能同时保证较佳的金属化质量与较高的成膜速率。3.研究出“过渡层+阻挡层+焊接层”的多层膜系电极结构进行PTC金属化,这种多层膜系的金属化电极结构具有结合力强、接触电阻低、可焊性好、抗高温焊锡溶蚀力强、成本低等一系列优点。这一用于PTC金属化的膜系结构及其制备方法在国际上尚属首次,已经申请了国家发明专利,专利申请号为201110322220.2。4.在实验室实验的基础上进行了产业化生产研究,参与了大吞吐量磁控溅射金属化连续生产设备的设计和镀膜工艺的制定,调试了该生产制备。本技术及其设备已经在国内最大的PTC企业常熟林芝电子公司和东莞欧培龙电子公司获得了成功的应用,实施结果表明,成本可降低60%以上,节省电力40%以上,产品质量达到国际先进水平,创造了重大的社会经济效益。