专利名称：表面贴装型的ptc热敏电阻器及其制备方法
技术领域：
本发明涉及导电高分子聚合物复合材料为主要原料的电子元器件，尤其是一种表 面贴装型的PTC热敏电阻器及其制备方法，用于安装在特定的电路中，起过流保护作用。
背景技术：
现有的表面贴装型的PTC电阻元件，其芯材侧面大多暴露在空气中，在使用过程 中，随着时间的延长，空气中的氧气或湿气会逐渐与PTC芯材中的聚合物或导电粒子发生 化学作用，从而使电阻器失去PTC效应。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种表面贴装型的PTC热敏电阻器，芯材由 环氧树脂层及外侧的保护层包围，不易被氧、受潮，增加了热敏电阻的长期电阻稳定性。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述表面贴装型的PTC热敏电阻器的 制备方法。 本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是一种表面贴装型的PTC热敏电阻 器，包括芯片，芯片由芯材和贴覆于该芯材两表面的金属电极构成，芯片由环氧树脂层包覆 在四周，其中， 所述的芯片设在环氧树脂片形状对应的中部孔中，在环氧树脂片的上下表面均设 有半固化片，在半固化片的上下表面均设有外电极，共同构成复合芯片，复合芯片的两端设 有端头通孔，其中， 所述芯片的两片金属电极上分别形成一个蚀刻图形以露出内侧的芯材，且两个蚀 刻图形分设在芯片的左右两侧； 所述的外电极具有中空部以露出内侧的半固化片，在中空部的两侧形成焊盘；
所述的复合芯片自焊盘处设有两个贯穿的内通孔，该内通孔与芯片的蚀刻图形同 心，且孔径小于蚀刻图形的面积； 在内通孔的内壁及外电极的焊盘表面镀有铜层，在外电极的中空部及内通孔孔口
处填塞有阻焊油墨，在焊盘表面的铜层上方以及端头通孔内壁镀有金属保护层。 在上述方案的基础上，所述的外电极为铜箔，且与半固化片相贴的一面为粗糙面。 在上述方案的基础上，所述的芯材由高分子聚合物、导电填料、半导体填料、绝缘
填料及加工助剂混合而成。 在上述方案的基础上，所述的蚀刻图形为圆形、椭圆形或方形，为减小有效面积的 损失，一般采用圆形。 在上述方案的基础上，所述蚀刻图形优选为圆形，内径为0. 6mm，内通孔的内径为 0. 4mm。 在上述方案的基础上，为增加有效面积，一般所述的芯片为矩形，所述环氧树脂片 的中部孔为形状相应的矩形孔。
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在上述方案的基础上，所述的铜层厚度为0. 02 0. 03mm。 针对上述的表面贴装型的PTC热敏电阻器的制备方法，包括下述步骤 第一步将包括高分子聚合物和导电填料混合制成高分子芯材，在芯材的上、下表
面贴覆金属电极，用Y射线(Co6°)或电子束辐照交联，剂量为10 100Mrad; 第二步在金属电极表面通过化学蚀刻工艺去除不需要的部分形成蚀刻图形以露
出内侧的芯材，且两个蚀刻图形分设在芯片的左右两侧，按尺寸切割制成芯片； 第三步取与芯片厚度相同的环氧树脂片，在环氧树脂片钻出与芯片形状对应的
中部孔，将芯片嵌入环氧树脂板的中部孔中； 第四步在环氧树脂片的上下表面贴覆半固化片，外电极的一面被粗化，粗化的一 面贴覆在半固化片上，然后进行加温加压，制成复合芯片； 第五步在复合芯片的两端钻端头通孔，在复合芯片外电极的焊盘上钻有内通孔， 内通孔位置与金属电极形成蚀刻图形对应，且孔径小于蚀刻图形的面积； 第六步在内通孔的内壁及焊盘表面电镀铜层，使金属电极与外电极相连，具体 的，使金属电极与外电级相连(也就是将金属电极与外电级的焊盘相连，焊盘即复合芯片 的端电极)，进而连接到两端的端头通孔上； 第七步采用化学蚀刻或其他切割方法，将外电极的中部去除形成中空部，在中空 部的两侧形成焊盘，蚀刻或切割除了保留焊盘外，内通孔周围的金属电极(金属箔片)应当 要保留，保证内通孔可以与相应的外电级的焊盘(端电极)相连； 第八步将内通孔通过塞孔技术填塞阻焊油墨，并在外电极的中空部涂刷阻焊油 墨，进行烘烤固化； 第九步在焊盘表面电镀铜层上以及端部通孔内壁镀有金属保护层，可采用喷锡、 镀锡或者镍金工艺，防止铜层氧化，并助于焊接，制成表面贴装型的PTC热敏电阻器。
在上述方案的基础上，所述的环氧树脂片为一整片，其上分布有一定排布的多数 个供芯片嵌入的中部孔，在中部孔之间形成框架，复合芯片的端部通孔开设在该框架上，大 小要适中，要求不能钻破环氧树脂片框架。 在上述方案的基础上，沿环氧树脂片框架的中线切割，制成单个的表面贴装型的
PTC热敏电阻器。 本发明的有益效果是 1、本发明通过在复合芯材外封装了环氧树脂材料，保证了芯片与空气的隔离，从 而有效防止了复合导电材料的氧化，提高了高分子PTC热敏电阻的耐候性能；
2、本发明采用印制线路板工艺制成，生产工艺简单，生产效率提高。
图1为本发明的分解结构示意图。 图2为本发明的剖面结构示意图。 图3为本发明芯片蚀刻后图形。 图4为本发明的芯片嵌入一整片环氧树脂层的结构示意图。 图5为本发明的外电极蚀刻后的表面图形。 图6为本发明的表面贴装型高分子PTC热敏电阻的立体图。附图中标号说明i、r -外电极ii、ir -中空部12、13、12，、13，-焊盘2、2'-端头通孔3、3'-内通孔4、4'-半固化片5-芯片6-环氧树脂片61-中部孔7_芯材8 、9-金属电极81、91-蚀刻图形io-阻焊油墨14-铜层15-金属保护层
具体实施例方式
请参阅图1为本发明的分解结构示意图，图2为本发明的剖面结构示意图和图6 为本发明的表面贴装型高分子PTC热敏电阻的立体图所示，一种表面贴装型的PTC热敏电 阻器，包括芯片5，芯片5由芯材7和贴覆于芯材7上下表面的二金属电极8、9构成，芯片 5由环氧树脂层6包覆在四周，并在上下表面贴覆半固化树脂材料4，4'与外电极l，l'，组 成复合芯材，通过产品端头通孔2与产品内通孔3使芯片表面电极8、9与外电极l，l'相连 通。采用化学蚀刻工艺将外表面部分金属箔去除，从而形成PTC热敏电阻的通路，制成PTC 热敏电阻(见图6)。 芯材7由高分子聚合物、导电填料、半导体填料、绝缘填料及加工助剂混合而成；
请参阅图4为本发明的芯片嵌入一整片环氧树脂层的结构示意图所示，所述的芯 片5为矩形，所述环氧树脂片6的中部孔61为形状相应的矩形孔，芯片5设在中部孔61中， 在环氧树脂片6的上下表面均设有环氧树脂半固化片4、4'，在半固化片4、4'的上下表面均 设有外电极1、1'，外电极1、1'的粗化面向内与半固化片4、4'贴合，共同构成复合芯片，复 合芯片的两端设有端头通孔2、2'; 请参阅图3为本发明芯片蚀刻后图形所示，所述芯片5的两片金属电极8、9上分 别形成一个蚀刻图形81、91以露出内侧的芯材7，且两个蚀刻图形81、91分设在芯片5的左 右两侧，蚀刻图形81、91为圆形，内径为0. 6mm; 请参阅图5为本发明的外电极蚀刻后的表面图形所示，所述的外电极1、l'具有中 空部11、11'以露出内侧的半固化片4、4'，在中空部11、11'的两侧形成焊盘12U3、12'、 13'; 所述的复合芯片自焊盘12、13、12'、13'处设有两个贯穿的内通孔3、3'，该内通孔 3、3'与芯片5的蚀刻图形81、91同心，内径为0. 4mm ; 在内通孔3、3'的内壁及外电极1、1'的焊盘12、13、12'、13'表面镀有铜层14，厚 度为0. 02 0. 03mm，在外电极1、1'的中空部11、11'及内通孔3、3'孔口处填塞有阻焊油 墨10，在焊盘表面的铜层上方以及端头通孔2、2'内壁镀有金属保护层15。
表面贴装型的PTC热敏电阻器的制备方法，其特征在于包括下述步骤
第一步将高高密度聚乙烯(BHB5012，菲利普石油)与镍粉(CNP525， INCO)以重 量比1 : 5在19(TC的密炼机中混炼均匀，在开炼机中拉出厚度0. 35±0. 02mm的芯材7，在 芯材7的上、下表面贴覆金属电极8、9，在18(TC条件下热压成型，制成0. 40mm厚度的复合 片材，经Y射线(Co6°)或电子束交联，剂量为15Mrad; 第二步通过化学蚀刻方法，在金属电极8、9形成内径0.6mm的圆形蚀刻图形81、 91以露出内侧的芯材7，且两个蚀刻图形81、91分设在芯片5的左右两侧，按尺寸切割制成 2. 5mmX2. Omm矩形芯片5 ; 第三步取与芯片5厚度相同的环氧树脂片6，环氧树脂片6为一整片，在其上钻 出与芯片5形状对应的多数个2. 55mmX2. 05mm的矩形中部孔61，在中部孔61之间形成框 架62，将芯片5嵌入环氧树脂板6的中部孔61中； 第四步在环氧树脂片6的上下表面贴覆玻璃纤维布增强2116树脂半固化片4、 4'，外电极1、1'的一面被粗化，粗化的一面贴覆在半固化片4、4'上，然后在18(TC条件下热 压在一起制成复合芯片； 第五步在复合芯片的两端，环氧树脂板6的框架62上钻端头通孔2、2'，大小适 中，不能钻破环氧树脂片框架62，在复合芯片外电极1、1'的焊盘12、13、12'、13'上钻有内 通孔3、3'，内通孔3、3'位置与金属电极8、9形成蚀刻图形81、91对应，内通孔3、3'的内径 为0. 4mm ; 第六步在内通孔3、3'的内壁及焊盘12、13、12'、13'表面电镀铜层14，厚度在 0. 02 0. 03mm，使金属电极8、9与外电极1、 1'相连，进而连接到两端的端头通孔2、2'上；
第七步将外电极1、1'的中部去除形成中空部11、11'，在中空部11、11'的两侧 形成O. 5mmX0. 5mm的焊盘12、 13、 12'、 13'; 第八步将内通孔3、3'通过塞孔技术填塞阻焊油墨IO，并在外电极1、1'的中空 部11、11'涂刷阻焊油墨IO，在阻焊油墨IO表面印刷文字，并在烘箱中进行烘烤固化；
第九步在焊盘12、13、12'、13'表面电镀铜层14上以及端部通孔2、2'内壁镀有 金属保护层15，可采用喷锡或者镍金工艺； 第十步将环氧树脂片6沿框架62的中线切割，制成单个的表面贴装型的PTC热 敏电阻器。
权利要求
一种表面贴装型的PTC热敏电阻器，包括芯片(5)，芯片(5)由芯材(7)和贴覆于该芯材(7)两表面的金属电极(8)、(9)构成，芯片(5)由环氧树脂层(6)包覆在四周，其特征在于所述的芯片(5)设在环氧树脂片(6)形状对应的中部孔(61)中，在环氧树脂片(6)的上下表面均设有半固化片(4)、(4’)，在半固化片(4)、(4’) 的上下表面均设有外电极(1)、(1’)，共同构成复合芯片，复合芯片的两端设有端头通孔(2)、(2’)，其中，所述芯片(5)的两片金属电极(8)、(9)上分别形成一个蚀刻图形(81)、(91)以露出内侧的芯材(7)，且两个蚀刻图形(81)、(91)分设在芯片(5)的左右两侧；所述的外电极(1)、(1’)具有中空部(11)、(11’)以露出内侧的半固化片(4)、(4’)，在中空部(11)、(11’)的两侧形成焊盘(12、13)、(12’、13’)；所述的复合芯片自焊盘(12、13)、(12’、13’)处设有两个贯穿的内通孔(3)、(3’)，该内通孔(3)、(3’)与芯片(5)的蚀刻图形(81)、(91)同心，且孔径小于蚀刻图形(81)、(91)的面积；在内通孔(3)、(3’)的内壁及外电极(1)、(1’)的焊盘(12、13)、(12’、13’)表面镀有铜层(14)，在外电极(1)、(1’)的中空部(11)、(11’)及内通孔(3)、(3’)孔口处填塞有阻焊油墨(10)，在焊盘表面的铜层上方以及端头通孔(2)、(2’)内壁镀有金属保护层(15)。
2. 根据权利要求1所述的表面贴装型的PTC热敏电阻器，其特征在于所述的外电极 (1)、 (1，)为铜箔，且与半固化片(4)、 (4，)相贴的一面为粗糙面。
3. 根据权利要求1所述的表面贴装型的PTC热敏电阻器，其特征在于所述的芯材(7) 由高分子聚合物、导电填料、半导体填料、绝缘填料及加工助剂混合而成。
4. 根据权利要求1所述的表面贴装型的PTC热敏电阻器，其特征在于所述的蚀刻图 形(81)、 (91)为圆形、椭圆形或方形。
5. 根据权利要求4所述的表面贴装型的PTC热敏电阻器，其特征在于所述蚀刻图形 (81) 、 (91)为圆形，内径为0. 6mm，内通孔(3) 、 (3')的内径为0. 4mm。
6. 根据权利要求1所述的表面贴装型的PTC热敏电阻器，其特征在于所述的芯片(5) 为矩形，所述环氧树脂片(6)的中部孔(61)为形状相应的矩形孔。
7. 根据权利要求1所述的表面贴装型的PTC热敏电阻器，其特征在于所述的铜层 (14)厚度为0. 02 0. 03mm。
8. 针对权利要求1至7之一所述的表面贴装型的PTC热敏电阻器的制备方法，其特征 在于包括下述步骤第一步将包括高分子聚合物和导电填料混合制成高分子芯材(7)，在芯材(7)的上、 下表面贴覆金属电极(8) 、 (9)，用y射线(Co6°)或电子束辐照交联，剂量为10 100Mrad ;第二步在金属电极(8) 、(9)形成蚀刻图形(81) 、(91)以露出内侧的芯材(7)，且两个 蚀刻图形(81)、 (91)分设在芯片(5)的左右两侧，按尺寸切割制成芯片(5);第三步取与芯片(5)厚度相同的环氧树脂片(6)，在环氧树脂片(6)钻出与芯片(5) 形状对应的中部孔(61)，将芯片(5)嵌入环氧树脂板(6)的中部孔(61)中；第四步在环氧树脂片(6)的上下表面贴覆半固化片(4)、 (4')，外电极(1)、 (I')的 一面被粗化，粗化的一面贴覆在半固化片(4)、(4')上，然后进行加温加压，制成复合芯片；第五步在复合芯片的两端钻端头通孔(2)、 (2')，在复合芯片外电极a)、 (r )的焊盘(12、13)、 (12'、13')上钻有内通孔(3)、 (3')，内通孔(3)、 (3')位置与金属电极(8)、 (9)形成蚀刻图形(81)、 (91)对应，且孔径小于蚀刻图形(81)、 (91)的面积;第六步在内通孔(3)、 (3')的内壁及焊盘(12、13)、 (12'、13')表面电镀铜层(14)， 使金属电极(8)、 (9)与外电极(1)、 (1，)相连，进而连接到两端的端头通孔(2)、 (2，)上;第七步将外电极(i)、(r)的中部去除形成中空部(ii)、(ir)，在中空部(ii)、(ir)的两侧形成焊盘(12、13)、 (12'、13');第八步将内通孔(3)、 (3，)通过塞孔技术填塞阻焊油墨(IO)，并在外电极(1)、 (1，)的中空部(ii)、 (ir )涂刷阻焊油墨(io)，进行烘烤固化；第九步在焊盘(12、13)、(12'、13')表面电镀铜层(14)上以及端部通孔(2)、(2')内 壁镀有金属保护层(15)，制成表面贴装型的PTC热敏电阻器。
9. 权利要求8所述的表面贴装型的PTC热敏电阻器的制备方法，其特征在于所述 的环氧树脂片(6)为一整片，其上分布有多数个供芯片(5)嵌入的中部孔(61)，在中部孔 (61)之间形成框架(62)，复合芯片的端部通孔(2)、 (2')开设在该框架(62)上。
10. 权利要求9所述的表面贴装型的PTC热敏电阻器的制备方法，其特征在于沿环氧 树脂片框架(62)的中线切割，制成单个的表面贴装型的PTC热敏电阻器。
全文摘要
本发明涉及一种表面贴装型的PTC热敏电阻器及其制备方法，用于安装在特定的电路中，起过流保护作用。一种表面贴装型的PTC热敏电阻器，包括芯片，芯片由芯材和贴覆于该芯材两表面的金属电极构成，芯片由环氧树脂层包覆在四周，由该芯片、及覆在电极两表面的半固化树脂材料与外表面端电极所构成。本发明通过在复合芯材外封装了环氧树脂材料，保证了芯片与空气的隔离，从而有效防止了复合导电材料的氧化，提高了高分子PTC热敏电阻的耐候性能；本发明采用印制线路板工艺制成，生产工艺简单，生产效率提高。
文档编号H01C1/02GK101740188SQ20091024788
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者刘正平, 刘玉堂, 吴国臣, 王军 申请人:上海长园维安电子线路保护股份有限公司