高分子ptc過電流保護(hù)元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高分子PTC過電流保護(hù)元件，是一種以導(dǎo)電高分子聚合物復(fù)合材料為主要材料且側(cè)面包封的具有優(yōu)異環(huán)境穩(wěn)定性的表面貼裝型電子元器件。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合物和分散在聚合物中的導(dǎo)電填料組成的導(dǎo)電聚合物以及由此導(dǎo)電性聚合物制備出的具有正溫度系數(shù)(PTC)特征的過電流保護(hù)元件可用于電路過電流保護(hù)。通常，高分子PTC過電流保護(hù)元件在室溫時(shí)具有低電阻值，而當(dāng)溫度上升至一臨界溫度或電路上有過量電流產(chǎn)生時(shí)，其電阻值可立刻跳升數(shù)千倍以上，藉此抑制過量電流通過，已達(dá)到保護(hù)電路的目的。當(dāng)溫度下降至室溫或電路上不再有過電流的狀況時(shí)，高分子PTC過電流保護(hù)元件可回復(fù)至低阻狀態(tài)，從而電路重新正常運(yùn)作。此種可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，使高分子PTC過電流保護(hù)元件廣泛應(yīng)用在電子電路中。
[0003]在現(xiàn)有公開的技術(shù)中，表面貼裝型元件的材料側(cè)面裸露在空氣中，導(dǎo)致元件在空氣中放置或使用一段時(shí)間后，就會(huì)出現(xiàn)阻值上升，嚴(yán)重影響其使用性能。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中因保護(hù)元件細(xì)小，對(duì)保護(hù)元件側(cè)面不需要包封，如果側(cè)面包封，元件受側(cè)面包封工藝的影響，焊接性能降低，增加了生產(chǎn)難度，降低了成品率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于:提供一種高分子PTC過電流保護(hù)元件，可有效解決上述PTC過電流保護(hù)元件在空氣中使用或放置一段時(shí)間后，阻值大幅上升影響其使用性能的缺點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明目的通過下述方案實(shí)現(xiàn):一種高分子PTC過電流保護(hù)元件，為表面貼裝型結(jié)構(gòu)，包含:
1)至少具有一個(gè)電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的復(fù)合材料片材，包括:
(a)具有電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料基層，由至少一種聚合物和至少一種分散于所述聚合物中的體積電阻率小于1 μ Ω.m，粒徑為0.1 μπι?50 μπι的導(dǎo)電填料組成，且具有相對(duì)的第一，第二表面；
(b)第一導(dǎo)電電極，位于導(dǎo)電復(fù)合材料基層的第一表面；
(c)第二導(dǎo)電電極，位于導(dǎo)電復(fù)合材料基層的第二表面；
2)第一導(dǎo)電孔，與每個(gè)復(fù)合材料片材中任意一個(gè)導(dǎo)電電極電氣連接，與對(duì)應(yīng)的另一個(gè)導(dǎo)電電極不電氣連接；
第二導(dǎo)電孔，與每個(gè)復(fù)合材料片材中的已經(jīng)與第一導(dǎo)電孔電氣連接的導(dǎo)電電極不電氣連接，與每個(gè)復(fù)合材料片材中與第一導(dǎo)電孔不電氣連接的導(dǎo)電電極電氣連接；
3)第一端電極，位于整個(gè)元件的最外層的一面或兩面上，連接第一導(dǎo)電孔，作為焊接面使用，焊接至電路中后使元件與外電路的一極電氣相連；
第二端電極，與第一端電極同樣位于整個(gè)元件的最外層的同一面或兩面上，并與第一端電極電氣隔斷，并連接第二導(dǎo)電孔，作為焊接面使用，焊接至電路中后使元件與外電路另一極電氣相連；
4)絕緣層，貼覆于上述非同一復(fù)合材料片材上的第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極之間，以及元件最外層的導(dǎo)電電極和端電極之間，并用于電氣隔離；
5)包封層，位于元件側(cè)面，使導(dǎo)電孔位于元件內(nèi)部，且導(dǎo)電復(fù)合材料基層與外界環(huán)境隔離。
[0007]本發(fā)明高分子PTC過電流保護(hù)元件為表面貼裝型結(jié)構(gòu)，在過電流保護(hù)元件側(cè)面增加了包封層，不但提高過電流保護(hù)元件的環(huán)境可靠性，而且增加了本發(fā)明元件的強(qiáng)度，避免其在空氣中使用或放置一段時(shí)間后，阻值大幅上升影響其使用性能的缺點(diǎn)；另外，起電氣連接作用的導(dǎo)電孔位于元件內(nèi)部，既保證了元件具有良好的焊接性能，又使元件不受側(cè)面包封工藝的影響。
[0008]本發(fā)明元件包含單焊接面或雙焊接面兩種類型，其中單焊接面元件的特點(diǎn)有:元件非焊接面最外層金屬箔無蝕刻槽，可增加元件的整體的力學(xué)強(qiáng)度；雙焊接面元件的特點(diǎn)為:因在加工、使用過程中可不區(qū)別正反面，具有加工、檢測(cè)及安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，可節(jié)約生產(chǎn)及安裝成本。
[0009]在上述方案基礎(chǔ)上，所述的導(dǎo)電復(fù)合材料基層，其體積電阻率小于0.001 Ω.πι。
[0010]在上述方案基礎(chǔ)上，所述的聚合物占所述導(dǎo)電復(fù)合材料基層的體積分?jǐn)?shù)介于20%?75%之間，選自聚乙稀、氯化聚乙稀、氧化聚乙稀、聚氯乙稀、丁二稀-丙稀腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、酚醛樹脂、聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚氟乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、環(huán)氧樹脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸共聚物中的一種及其混合物。
[0011]在上述方案基礎(chǔ)上，所述的導(dǎo)電填料選自金屬粉末、導(dǎo)電陶瓷粉末中的一種及其混合物。
[0012]在上述方案基礎(chǔ)上，所述的金屬粉末選自:銅、鎳、鎢、錫、銀、金或其合金中的一種及其混合物。
[0013]在上述方案基礎(chǔ)上，所述的導(dǎo)電陶瓷粉末選自:金屬氮化物、金屬碳化物、金屬硼化物、金屬硅化物之中的一種或幾種的混合物。
[0014]在上述方案基礎(chǔ)上，所述的導(dǎo)電孔可以是盲孔或通孔，由通過鉆孔成型后在孔表面附著導(dǎo)電金屬層，所述導(dǎo)電孔的形狀可以是任意規(guī)則的或不規(guī)則的形狀。
[0015]在上述方案基礎(chǔ)上，所述的導(dǎo)電金屬層，是由鋅、銅、鎳、鈷、鐵、鎢、錫、鉛、銀、金、鉑或其合金中的一種及其混合物組成，通過化學(xué)沉積、噴涂、濺射、電鍍或是這幾種工藝復(fù)合使用形成的。
[0016]在上述方案基礎(chǔ)上，所述的包封層，為環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、硅橡膠、聚氨酯或無機(jī)膠中的一種或它們的復(fù)合物。
[0017]本發(fā)明的制備方法為:
由具有電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料基層和緊密貼覆于所述具有電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料基層兩面的第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極形成一個(gè)具有電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的復(fù)合材料片材；對(duì)具有一個(gè)電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的復(fù)合材料片材通過內(nèi)層圖形轉(zhuǎn)移蝕刻技術(shù)使復(fù)合片材的導(dǎo)電電極蝕刻出絕緣槽，然后將兩絕緣層疊放于完成蝕刻的復(fù)合片材兩表面，并分別覆蓋金屬箔，進(jìn)行高溫壓合，之后將壓合后的基板經(jīng)過后續(xù)的外層金屬箔鍍錫、蝕刻外層圖形、印刷阻焊油墨、固化阻焊油墨、鉆孔、沉銅、鍍銅工藝等步驟及包封工藝，得到具有優(yōu)異環(huán)境穩(wěn)定性的高分子PTC過流保護(hù)元件。
[0018]具體的制備方法可以描述如下:
1)具有電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的復(fù)合材料片材制備:將導(dǎo)電高分子復(fù)合材料基層組分高分子聚合物、導(dǎo)電填料在高速混合機(jī)內(nèi)混合，然后將混合物在100?200°C溫度下混煉，然后用模壓或擠出的方法制成面積為100?5000cm2，厚0.1?3.0mm的復(fù)合材料基層；再用熱壓的方法在熱壓機(jī)上把金屬箔片復(fù)合于上述材料基層的第一第二兩個(gè)表面，制成復(fù)合片材，然后再將此復(fù)合片材用γ射線(Co6°)或電子束輻照交聯(lián)，劑量為5?lOOMrad。
[0019]2)采用印制線路板工藝制成表面貼裝型高分子PTC過電流保護(hù)元件。在線路板工藝制造過程中，采用包封工藝在過電流保護(hù)元件疊層側(cè)面增加包封層，使元件高分子材料基層與空氣環(huán)境隔離，從而提高了產(chǎn)品的環(huán)境可靠性能。
[0020]本發(fā)明優(yōu)越性在于:在過電流保護(hù)元件側(cè)面增加了包封層，不但提高過電流保護(hù)元件的環(huán)境可靠性，而且增加了元件的強(qiáng)度；起電氣連接作用的導(dǎo)電孔位于元件內(nèi)部，既保證了元件具有良好的焊接性能，又使元件不受側(cè)面包封工藝的影響。
【附圖說明】
[0021]圖示說明:
圖1:本發(fā)明整體立體視圖；
圖2:實(shí)施例1單層片材、雙焊接面的剖面示意圖；
圖3:實(shí)施例2單層片材、單焊接面的剖面示意圖；
圖4:實(shí)施例3雙層片材、雙焊接面的剖面示意圖；
圖5:實(shí)施例4雙層片材、單焊接面的剖面示意圖；
圖6:實(shí)施例1的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7:本發(fā)明實(shí)施例1與比較例高溫高濕環(huán)境中，電阻隨放置時(shí)間變化的關(guān)系圖；
附圖中標(biāo)號(hào)說明
1、la、la’第一端電極；
2、2a--第二端電極；
3、3’第一絕緣層；3a、3a’ 第一■絕緣層；3b、3b’ 第二絕緣層；
4、4’、4a、4a’--第一導(dǎo)電電極；
5、5’第一導(dǎo)電復(fù)合材料基層；5a、5a’ 第二導(dǎo)電復(fù)合材料基層；