專利名稱：表面貼裝型高分子ptc過流過溫保護元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于過電流防護的電子元器件及其制造方法，具體涉及一種表面貼裝型高 分子PTC過流過溫保護元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
功能高分子材料是目前材料科學(xué)研究的熱點，具有PTC特性的高分子復(fù)合導(dǎo)電材料便是其 中的佼佼者，迄今學(xué)術(shù)界產(chǎn)業(yè)界都在踴躍地對它進行研究開發(fā)。所謂高分子PTC復(fù)合導(dǎo)電材 料，就是具有PTC (positive te即erature coefficient "正溫度系數(shù)")電阻特性的高分子復(fù) 合導(dǎo)電材料。也就是說，在一定的溫度范圍內(nèi)，這種導(dǎo)電材料自身的電阻率會隨溫度的升高 而增大。這種過流過溫保護元件由高分子材料填充導(dǎo)電粒子復(fù)合而成。所述的高分子材料包 括熱固性聚合物和熱塑性聚合物，熱塑性聚合物包括聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯 -醋酸乙烯共聚物、乙烯_丙烯酸共聚物、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯等；熱固性聚合物主要 有環(huán)氧樹脂。導(dǎo)電粒子包括碳黑和金屬粉末，以及表面鍍有金屬的石墨、炭黑、陶瓷微珠、 玻璃微珠。常用的金屬粉末包括銀粉、銅粉、鋁粉、鎳粉、不銹鋼粉。
利用高分子PTC復(fù)合導(dǎo)電材料制成高分子過流過溫保護元件，可以作為電路的過流過溫保 護裝置。其串聯(lián)在電路中使用，電路正常工作時，通過高分子過流過溫保護元件的電流較低， 其溫度較低，呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，不會影響電路正常工作。而當(dāng)由電路故障引起的大電流通過 此高分子過流過溫保護元件時，其溫度會突然升高，引起其自身電阻值驟然變大，這樣就使 電路呈現(xiàn)近似斷路狀態(tài)，從而起到保護電路作用。當(dāng)故障排除后，高分子過流過溫保護元件 的溫度下降，其電阻值又可恢復(fù)到低阻值狀態(tài)。因此，其實這是一種可以自動恢復(fù)的保險絲， 已廣泛地應(yīng)用到計算機、通信設(shè)備、汽車電子、家用及工業(yè)控制電器設(shè)備等領(lǐng)域中。
高分子過流過溫保護元件在過流防護領(lǐng)域已經(jīng)得到普遍應(yīng)用，電子元器件的可表面貼裝化 是目前的發(fā)展趨勢，這也對高分子過流過溫保護元件的封裝技術(shù)提出了更高的要求。目前普 遍使用的表面貼裝型高分子過流過溫保護元件，由于過流過溫保護元件的側(cè)面，尤其是對于 含有金屬填料的過流過溫保護元件，直接暴露在空氣中，容易受到外界環(huán)境中氧氣及水汽等 侵入，造成元件耐候性能變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，耐候性能好的表面貼裝型過流過溫保護 元件及其制造方法，使得其中的高分子PTC復(fù)合導(dǎo)電材料可以與空氣完全隔離，提高耐候性 能，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如下
一種表面貼裝型高分子PTC過流過溫保護元件，包括PTC芯片，所述PTC芯片包括PTC材 料層和分別貼覆在高分子PTC層上下表面的金屬箔電極片；其特征在于，還包括殼體，所述 殼體包括底板、蓋板和基板，所述基板的中心設(shè)有通孔，所述底板、蓋板分別蓋在基板的上 面和下面，所述PTC芯片設(shè)置在底板、蓋板和基板的通孔之間的空腔內(nèi)；所述蓋板上表面貼 合有左右兩個焊盤，兩個焊盤之間為阻焊膜，所述左焊盤和右焊盤分別與髙分子PTC芯片的 兩個金屬箔電極片電連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過將高分子PTC芯片設(shè)置在殼體內(nèi)，不直接接觸空氣，耐候 性大大提高，具有結(jié)構(gòu)簡單、耐候性好等優(yōu)點。
優(yōu)選地，還包括端頭，所述底板的下表面上也貼合有左右兩個焊盤，左右兩個焊盤之間 為阻焊膜，底板和蓋板的兩個左焊盤之間以及兩個右焊盤之間分別通過端頭電連接。通過在 殼體的上下表面均設(shè)置焊盤，使整個原件沒有方向性，更便于元件的貼裝。
優(yōu)選地，所述殼體上設(shè)有兩個缺口，所述端頭設(shè)置于缺口內(nèi)，所述缺口設(shè)置在殼體的左
右兩端，所述缺口為半圓孔型或半橢圓孔型，所述端頭為連接在上下兩個左焊盤之間以及上 下兩個右焊盤之間的金屬層。
本發(fā)明同時公布了上述過流過溫保護元件的制造方法，其包括如下步驟
1) 制備高分子PTC芯片將高分子PTC復(fù)合導(dǎo)電材料和金屬箔片電極復(fù)合制成片材，分
割成一定形狀的小片，然后利用物理或化學(xué)蝕刻的方法，將不需要的部分金屬箔片電
極除去；或?qū)⒏叻肿覲TC復(fù)合導(dǎo)電材料和金屬箔片電極復(fù)合制成片材，利用物理或化 學(xué)蝕刻的方法，將不需要的部分金屬箔片電極除去，然后分割成一定形狀的小片；
2) 制備基板取一張與高分子PTC芯片相同厚度的復(fù)合樹脂板，按照一定的排布打孔， 孔的形狀與高分子PTC芯片相適應(yīng)；
3) 將高分子PTC芯片放入基板的孔中，在基板兩面各蓋上一張或多張半固化的復(fù)合樹脂
片，形成蓋板和底板，再各加上一張一面粗糙化處理過的金屬箔，金屬箔的粗糙面向
內(nèi)，然后通過加壓加溫壓合在一起；
4) 在得到的復(fù)合板材上鉆通孔，孔的位置位于最終產(chǎn)品端頭的位置，孔的大小足夠大，以能夠在PTC芯片兩端分別形成弧形缺口為準(zhǔn)；
5) 將步驟4)中所有通孔的內(nèi)壁鍍銅，通孔內(nèi)壁的銅鍍層使得板材兩面的金屬箔、PTC 芯片的金屬箔電極片相連接；
6) 利用化學(xué)蝕刻、激光切割或機械切割的方法，在底板和蓋板表面的金屬箔上雕刻對應(yīng) 焊盤的形狀；
7) 在上下表面的非焊盤部位印刷或噴涂阻焊膜阻焊膜；阻焊膜上還可以印刷字符；
8) 在上下表面的其余部位再鍍金屬保護層，形成焊盤；
9) 將步驟8)得到的復(fù)合板材按單元進行切割，得到獨立的最終產(chǎn)品。


圖1是本發(fā)明一種實施例的結(jié)構(gòu)分解圖。 圖2是圖1中實施例的外形圖。
圖3是本發(fā)明實施例在制造過程中完成步驟6后的板材正面示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
圖l、圖2示出了本發(fā)明的一種實施例的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明表面貼裝型高分子PTC過流過溫保 護元件，包括PTC芯片4和殼體，所述PTC芯片4包括PTC材料層43和分別貼覆在高分子PTC 層上下表面的金屬箔電極片41和42;所述上下兩個金屬箔電極片41和42均部分覆蓋在高分 子PTC材料層43上，所述髙分子PTC材料層43的上下兩個表面的裸露部分左右相對分布。
所述殼體包括底板6、蓋板3和基板5，所述基板5的中心設(shè)有通孔8，所述底板6、蓋 板3分別蓋在基板5的上面和下面，所述PTC芯片4設(shè)置在底板6、蓋板3和基板5的通孔之 間的空腔內(nèi)；所述蓋板上表面貼合有左右兩個焊盤2和7，兩個焊盤之間為阻焊膜l，所述左 焊盤2和右焊盤7分別與高分子PTC芯片4的兩個金屬箔電極片電連接。所述底板6的下表 面上貼合有左右兩個焊盤2'和7'，左右兩個焊盤2'和7'之間為阻焊膜l'，底板6和蓋 板3的兩個左焊盤2和2'之間以及兩個右焊盤7和7'之間分別通過端頭10電連接。
基板5、蓋板3和底板6都由復(fù)合樹脂板制成，可以熱壓為一體，從而將PTC芯片4封閉 在其中。復(fù)合樹脂板由高分子樹脂與填充材料構(gòu)成，也可以沒有填充材料。高分子樹脂可以 選自酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚四氟乙烯樹脂、雙馬來酰亞胺三嗪樹脂、熱 固性聚苯醚類樹脂或聚酯樹脂等；填充材料可以為紙、玻璃纖維布或芳酰胺纖維非織布等；可以是一層板，也可以是上述幾種不同材料的多層板。
由金屬層構(gòu)成的左右兩個焊盤2、 2'、 7、 7'之間因設(shè)有阻焊膜1、 1'而相互絕緣；焊 盤的金屬層可以為內(nèi)層是銅層、外層是鎳層；或內(nèi)層是銅層、外層是錫層；或內(nèi)層是銅層、 中間層是鎳層、外層是金層；或內(nèi)層是銅層、中間層是鎳層、外層是錫層等結(jié)構(gòu)。金屬層厚 度0.002 0.20mm。阻焊膜由環(huán)氧樹脂或聚酰胺或聚酯構(gòu)成。
殼體的左右兩端各設(shè)有一個缺口 9，缺口 9為半圓孔型或半橢圓孔型，缺口 9內(nèi)設(shè)有可以 導(dǎo)電的端頭IO，端頭10也由金屬層構(gòu)成，金屬層的結(jié)構(gòu)與左右焊盤的金屬層結(jié)構(gòu)相同，端頭 10將其兩端的焊盤連接起來，相互導(dǎo)通。其中，由于基板右端的焊盤7與PTC芯片4的上極 板41是電連接的，左端的焊盤2與PTC芯片4的下極板42是電連接導(dǎo)通的。這樣，該過流 過溫保護元件在使用時，不管是以上面的兩個焊盤進行貼裝還是以下面的兩個焊盤進行貼裝， 都能保證PTC芯片4的兩極被連接在電路中。
上述表面貼裝型過流過溫保護元件可以通過如下方法制造-
1)制備高分子PTC芯片將高分子PTC復(fù)合導(dǎo)電材料壓制成厚度0. 45mm的片材，然后 利用平板硫化機在兩面貼覆厚度0. 035mm銅箔，熱壓成形，得到總厚度0. 50mm的復(fù) 合片材，利用電子加速器輻射交聯(lián)后，用沖床沖制成3.0inn^4.0mm的方形小片，然后 利用蝕刻的方法，將上下表面銅箔各剝除0. 5mm*3. Omm區(qū)域，然后進行表面銅箔的棕 化處理，清洗烘干后備用。
2〉制備基板取一張厚度0.5mm的環(huán)氧樹脂板作為基板5，按照一定的排布，利用沖床 打孔，孔的形狀與高分子PTC芯片相適應(yīng)，孔的尺寸為3. 05mra*4. 05mm，打孔的方式 可以采用激光、鉆孔或沖制。
3) 將前面得到的高分子PTC芯片4放入一個個孔中，然后在兩側(cè)依次各加一張環(huán)氧玻纖 布半固化片作為蓋板3和底板4,再各加上一張一面粗糙化處理過的金屬箔，金屬箔 的粗糙面向內(nèi)，利用真空熱壓機熱壓復(fù)合在一起。
4) 將上面得到的復(fù)合結(jié)構(gòu)的板材按照一定的排布，利用鉆床在相應(yīng)位置打通孔，孔的位 置位于最終產(chǎn)品兩端的缺口9的位置，孔的大小足夠大，以能夠在PTC芯片兩端分別 形成弧形缺口為準(zhǔn)；
5) 利用化學(xué)鍍銅方法，將步驟4)中所有通孔的內(nèi)壁鍍銅，通孔內(nèi)壁的銅鍍層使得板材 兩面的金屬箔、PTC芯片的金屬箔電極片相連接，鍍層厚度0. 025-0. 05mm;
6) 利用化學(xué)蝕刻、激光切割或機械切割的方法，在底板和蓋板表面的金屬箔上雕刻對應(yīng) 焊盤的形狀；如圖3中的12，蝕刻前用干膜保護非蝕刻區(qū)，蝕刻完后退除保護層。7) 在上下表面的非焊盤部位印刷或噴涂阻焊膜，然后加熱固化，根據(jù)需要可以在阻焊膜 表面印刷字符。
8) 在上下表面的其余部位再鍍金屬保護層，形成焊盤；然后經(jīng)過噴錫或者鍍金處理，在 孔內(nèi)及焊盤區(qū)完成表面金屬處理。
9) 將步驟8)得到的復(fù)合板材按單元進行切割，得到獨立的最終產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種表面貼裝型高分子PTC過流過溫保護元件，包括PTC芯片(4)，所述PTC芯片(4)包括PTC材料層(43)和分別貼覆在高分子PTC層上下表面的金屬箔電極片(41，42)；其特征在于，還包括殼體，所述殼體包括底板(6)、蓋板(3)和基板(5)，所述基板(5)的中心設(shè)有通孔(8)，所述底板(6)、蓋板(3)分別蓋在基板(5)的上面和下面，所述PTC芯片設(shè)置在底板(6)、蓋板(3)和基板(5)的通孔之間的空腔內(nèi)；所述蓋板上表面貼合有左右兩個焊盤(2，7)，兩個焊盤之間為阻焊膜(1)，所述左焊盤和右焊盤分別與高分子PTC芯片的兩個金屬箔電極片電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝型高分子PTC過流過溫保護元件，其特征在于所述上下 兩個金屬箔電極片(41， 42)均部分覆蓋在高分子PTC材料層上，所述高分子PTC材料層 的上下兩個表面的裸露部分左右相對分布。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面貼裝型高分子PTC過流過溫保護元件，其特征在于還包括端 頭，所述底板(6)的下表面上貼合有左右兩個焊盤(2', 7')，左右兩個焊盤(2'， 7') 之間為阻焊膜(r)，底板(6)和蓋板(3)的兩個左焊盤(2， 2')之間以及兩個右焊盤(7， 7')之間分別通過端頭(10)電連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面貼裝型高分子PTC過流過溫保護元件，其特征在于，所述殼體 上設(shè)有兩個缺口 (9)，所述端頭(10)設(shè)置于缺口 (9)內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面貼裝型高分子PTC過流過溫保護元件，其特征在于，所述缺口(9)設(shè)置在殼體的左右兩端，所述缺口 (9)為半圓孔型或半橢圓孔型，所述端頭(10) 為連接在上下兩個左焊盤(2， 2')之間以及上下兩個右焊盤(7， 7，)之間的金屬層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面貼裝型高分子PTC過流過溫保護元件，其特征是所述左右焊 盤(2， 2'， 7， 7')為金屬層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的表面貼裝型高分子PTC過流過溫保護元件，其特征是所述金 屬層可以為內(nèi)層是銅層、外層是鎳層；或內(nèi)層是銅層、外層是錫層；或內(nèi)層是銅層、中 間層是鎳層、外層是金層；或內(nèi)層是銅層、中間層是鎳層、外層是錫層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝型高分子PTC過流過溫保護元件，其特征是:所述基板(5)、 蓋板(3)和底板(6)采用復(fù)合樹脂板制成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝型高分子PTC過流過溫保護元件，其特征是所述阻焊膜(1)可選自環(huán)氧樹脂、聚酰胺或聚酯之一。
10. 如權(quán)利要求7所述的表面貼裝型高分子PTC過流過溫保護元件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟1) 制備高分子PTC芯片將高分子PTC復(fù)合導(dǎo)電材料和金屬箔片電極復(fù)合制成片材，分 割成一定形狀的小片，然后利用物理或化學(xué)蝕刻的方法，將不需要的部分金屬箔片電極除去；或?qū)⒏叻肿覲TC復(fù)合導(dǎo)電材料和金屬箔片電極復(fù)合制成片材，利用物理或化 學(xué)蝕刻的方法，將不需要的部分金屬箔片電極除去，然后分割成一定形狀的小片；2) 制備基板取一張與高分子PTC芯片相同厚度的復(fù)合樹脂板，按照一定的排布打孔，孔的形狀與高分子PTC芯片相適應(yīng)；3) 將高分子PTC芯片放入基板的孔中，在基板兩面各蓋上一張或多張半固化的復(fù)合樹脂 片，形成蓋板和底板，再各加上一張一面粗糙化處理過的金屬箔，金屬箔的粗糙面向 內(nèi)，然后通過加壓加溫壓合在一起；4) 在得到的復(fù)合板材上鉆通孔，孔的位置位于最終產(chǎn)品端頭的位置，孔的大小足夠大， 以能夠在PTC芯片兩端分別形成弧形缺口為準(zhǔn)；5) 將步驟4)中所有通孔的內(nèi)壁鍍銅，通孔內(nèi)壁的銅鍍層使得板材兩面的金屬箔、PTC 芯片的金屬箔電極片相連接；6).利用化學(xué)蝕刻、激光切割或機械切割的方法，在底板和蓋板表面的金屬箔上雕刻對應(yīng)焊盤的形狀；7) 在上下表面的非焊盤部位印刷或噴涂阻焊膜；8) 在上下表面的其余部位再鍍金屬保護層，形成焊盤；9) 將步驟8)得到的復(fù)合板材按單元進行切割，得到獨立的最終產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種表面貼裝型高分子PTC過流過溫保護元件，包括PTC芯片，所述PTC芯片包括PTC材料層和分別貼覆在高分子PTC層上下表面的金屬箔電極片；還包括殼體，所述殼體包括底板、蓋板和基板，所述基板的中心設(shè)有通孔，所述底板、蓋板分別蓋在基板的上面和下面，所述PTC芯片設(shè)置在底板、蓋板和基板的通孔之間的空腔內(nèi)；所述蓋板上表面貼合有左右兩個焊盤，兩個焊盤之間為阻焊膜，所述左焊盤和右焊盤分別與高分子PTC芯片的兩個金屬箔電極片電連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點是通過簡單結(jié)構(gòu)把PTC芯片包裹在殼體內(nèi)部，不直接接觸空氣，耐候性大大提高。
文檔編號H01C1/14GK101299362SQ20081003895
公開日2008年11月5日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者馮明君, 王繼才 申請人:上海神沃電子有限公司