专利名称：一种新型表面贴装ptc热敏电阻及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导电高分子聚合物复合材料为主要原料的电子元器件及其制造方法，尤其涉及一种新型表面贴装PTC热敏电阻及其制作方法。
背景技术：
在填充导电粒子的结晶或半结晶高分子复合材料中可表现出正温度系数 PTC(positive temperature coefficient)现象。也就是说，在一定的温度范围内，自身的电阻率会随温度的升高而增大。这些结晶或半结晶聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯，以及它们的共聚物。导电粒子包括碳黑、石墨、碳纤维、金属粉末(如银粉、铜粉、铝粉、镍粉、不锈钢粉)。在较低的温度时，这类导体呈现较低的电阻率，而当温度升高到其高分子聚合物熔点附近，也就是达到所谓的“关断”温度时，电阻率急骤升高。具有PTC特性的这类导电体已制成热敏电阻器，广泛应用于电路的过流保护设置。在通常状态下，电路中的电流相对较小，热敏电阻器温度较低，而当由电路故障引起的大电流通过此自复性保险丝时，其温度会突然升高到“关断”温度，导致其电阻值变得很大，这样就使电路处于一种近似“开路”状态，从而保护了电路中其他元件。而当故障排除后，热敏电阻器的温度下降，其电阻值又可恢复到低阻值状态。表面贴装高分子PTC热敏电阻器已广泛地应用到通信、计算机、家用电器等众多领域中。通常表面贴装高分子PTC热敏电阻器的芯材的上电极，一端延伸至第一焊接端，另一端与第二焊接端的导通孔之间形成蚀刻槽(或称绝缘槽)；芯材的下电极，一端延伸至第二焊接端，另一端与第一焊接端的导通孔之间形成蚀刻槽。见图5为传统结构示意图和图6传统设计内层上下电极蚀刻设计图所示，该结构电路图形设计方案在印刷电路板工艺的高温压合过程中，受高温下热压的影响，蚀刻后芯材极易变形，导致绝缘槽偏移至导通孔内(如图6右侧虚线框位置)，导致产品短路。另外，由于焊接端一面电极被蚀刻后，孔铜与内层电极的连接面减小，导致孔铜连接的可靠性降低， 多次动作后有孔铜断开的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型表面贴装PTC热敏电阻，提高导通孔与内层电极的连接可靠性，以避免PTC多次动作后出现导通孔与内层连接断开的问题。本发明的再一目的在于提供上述表面贴装PTC热敏电阻的制作方法，以利于批
量生产。本发明目的通过下述技术方案实现一种新型表面贴装PTC热敏电阻，包括高分子芯材、上下两层内电极、端电极、绝缘层，其中，将内层电极绝缘槽设在内电极内偏向一端焊接端的位置，绝缘槽的宽度为0. IOmm 1. OOmm0本发明通过改变贴覆于高分子芯材表面的内层电极蚀刻图形，使高温下热压，绝缘槽不会移向导通孔，有效解决了芯材在印刷电路板的层压工序中因变形而引起的导通孔与内层连接不可先靠的问题。与现有技术相比，蚀刻区域并非设计在导通孔周围，即内电极的一端，而是将蚀刻槽设计在内电极内偏向一端焊接端的位置，达到绝缘的效果(图3-1)。在上述方案基础上，所述的绝缘槽为直线组合而成，也可以由曲线组合而成，亦可以为直线和曲线组合而成。在上述方案基础上，所述的高分子芯材由高分子聚合物、导电填料、纳米填料以及其他填料和加工助剂混合而成，其中，所述的导电填料是碳黑、石墨、碳纤维中的一种或其混合物。所述的芯材组分中高分子聚合物是一种或一种以上聚合物的共混物，如聚乙烯、 聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯，以及它们的共混物。所述的芯材组分中导电填料是下述一种或几种材料的混合物，如碳黑、石墨、碳纤维、金属粉末、金属氧化物。所述的芯材组分中的其它填料是下述一种或几种材料的混合物，如陶土、氢氧化
镁、氢氧化铝、滑石粉。所述的芯材组分中的加工助剂是指抗氧剂、交联促进剂、偶联剂，其中抗氧剂可以是酚类或胺类化合物，如酚类抗氧剂AN0X70，交联促进剂可以是多官能团不饱和化合物， 如三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC)，偶联剂可以是硅烷偶联剂或钛酸酯类偶联剂，如钛偶联剂 TCF。本发明提供上述表面贴装PTC热敏电阻的制作方法，依下述步骤
第一，将芯材组分高分子聚合物、导电填料和其他填料及加工助剂在高速混合机内混合，然后将混合物100 200°C温度下混炼，然后用模压或挤出的方法制成高分子芯材，面积为100 5000cm2，厚0. 1 3. Omm的芯材；
第二，热压复合金属箔片于上述高分子芯材的两个表面，制成复合片材，如在热压机上把金属箔片复合于上述片材的两个表面；
第三，将复合片材用Y射线(Co60)或电子束辐照交联，剂量为5 lOOMrad，最好剂量为 10 IOOMrad ；
第四，将经过辐照交联的复合片材采用印制线路板工艺，通过图形转移蚀刻，使内电极片蚀刻出绝缘槽，该绝缘槽设在偏向一端焊接端的位置，绝缘槽的宽度为0. IOmm 1. OOmm ；
第五，将绝缘层与一对金属箔片叠放于复合片材上并进行高温压合，压合后的基板经过后续的钻孔、沉铜、镀铜、端电极镀锡，蚀刻外层图形，印刷阻焊油墨，固化阻焊油墨制成 PCB层板，将板材按照单元进行切割，得到新型表面贴装PTC热敏电阻。在线路板工艺制造过程中，焊接端内电极采用本发明所特殊设计的蚀刻图形。在上述方案基础上，所述的高分子PTC热敏电阻器由一层高分子芯材组成，或通过层压方式，由多层高分子芯材组成。本发明的优越性在于避免芯材变形后绝缘槽偏移至导通孔，导致的产品短路问题。本发明的设计图形，即使出现芯材变形导致偏移，该蚀刻槽会随着整体偏移，其宽度基本不会变化，所以出现短路的风险大大降低，如图4右侧受压变形后的图示。而且本发明的设计图形决定了芯材的上下两电极均与孔铜连接，提高了孔的可靠性。
附图1本发明结构示意图； 附图2本发明结构分解示意图； 附图3本发明侧剖示意图4为内层上下电极蚀刻设计图，其中，左侧为绝缘槽在设计位置，箭头右侧为受压变形绝缘槽偏移情况示意图； 图5传统设计侧剖示意图6传统设计内层上下电极蚀刻设计图，其中，左侧为绝缘槽在设计位置，箭头右侧为受压变形绝缘槽偏移情况示意图； 图中标号 1-高分子芯材； 2、3-上下两层内电极； 4、9-端电极；
5-导通孔；
6—绝缘槽；
7、8-绝缘层；
10、11一传统上下两层内电极。
具体实施例方式一种新型表面贴装PTC热敏电阻，如附图1本发明结构示意图、附图2本发明结构分解示意图、附图3本发明侧剖示意图所示，包括高分子芯材1、上下两层内电极2、3、二端电极4、9、二绝缘层7、8，将内层电极绝缘槽设在内电极内偏向一端焊接端的位置，如图4为内层上下电极蚀刻设计图，其中，左侧为绝缘槽在设计位置，箭头右侧为受压变形绝缘槽偏移情况示意图所示，绝缘槽的宽度为0. IOmm 1. 00mm。如图1至3所示，高分子芯材1可采用现有通用配方，如将高密度聚乙烯、碳黑、 氢氧化镁和抗氧剂按一定比例在高速混合器中混合lOmin。然后将混合物组分在180°C温度下于密炼机中混炼均勻，经冷却，粉碎后将其放在压模中，压力5Mpa，温度180 °C条件下压制成面积200cm2，厚0. 2 mm高分子芯材1 ；
将表面粗化后的铜箔经平整后，在压力5Mpa，温度160°C条件下热压到芯材的双面，即得到高分子PTC复合片材，在真空烘箱中80°C热处理48小时后，用γ射线(Co60)辐照，剂量为 15Mrad ；
将经过辐照的复合片材通过图形转移蚀刻技术使上下内电极片2、3蚀刻出绝缘槽6， 如图4所示，然后将绝缘层7、8与一对金属箔片作为的端电极4、9叠放于复合片材上并进行高温压合。压合后的基板经过后续的钻孔形成导通孔5、沉铜、镀铜、端电极镀锡，蚀刻外层图形，印刷阻焊油墨，固化阻焊油墨等步骤制成表面贴装型式的高分子PTC热敏电阻器。如图1至4所示，在用线路板工艺制板时，在上下内层电极2、3内电极内偏一端焊接端的位置，蚀刻一道宽度为0. 20mm的绝缘槽，即可制成一层PTC型贴装型式聚合物热敏电阻器，即使受压变形后，如图4箭头右侧所示，该电阻器仍可避免芯材变形后绝缘槽偏移至导通孔，导致的产品短路问题。
本发明所述的高分子PTC热敏电阻器也可由多层高分子芯材组成。
权利要求
1.一种新型表面贴装PTC热敏电阻，包括高分子芯材、上下两层内电极、端电极、绝缘层，其特征在于，将内层电极绝缘槽设在内电极内偏向一端焊接端的位置，绝缘槽的宽度为 0. IOmm 1. OOmm0
2.根据权利要求1所述一种新型表面贴装PTC热敏电阻，其特征在于，所述的绝缘槽为直线组合而成，也可以由曲线组合而成，亦可以为直线和曲线组合而成。
3.根据权利要求1所述的新型表面贴装高分子PTC热敏电阻器，其特征在于，所述的高分子芯材由高分子聚合物、导电填料、纳米填料以及其他填料和加工助剂混合而成，其中， 所述的导电填料是碳黑、石墨、碳纤维中的一种或其混合物。
4.根据权利要求1至3之一所述一种新型表面贴装PTC热敏电阻的制作方法，其特征在于，依下述步骤第一，将芯材组分高分子聚合物、导电填料和其他填料及加工助剂在高速混合机内混合，然后将混合物100 200°C温度下混炼，然后用模压或挤出的方法制成高分子芯材；第二，热压复合金属箔片于上述高分子芯材的两个表面，制成复合片材；第三，将复合片材用Y射线(Co60)或电子束辐照交联，剂量为10 IOOMrad;第四，将辐照交联的复合片材通过图形转移蚀刻使内电极片蚀刻出绝缘槽，该绝缘槽设在偏向一端焊接端的位置，绝缘槽的宽度为0. IOmm 1. OOmm ；第五，将绝缘层与一对金属箔片叠放于复合片材上并进行高温压合，压合后的基板经过后续的钻孔、沉铜、镀铜、端电极镀锡，蚀刻外层图形，印刷阻焊油墨，固化阻焊油墨制成 PCB层板，将板材按照单元进行切割，得到新型表面贴装PTC热敏电阻。
5.根据权力要求1所述的新型表面贴装高分子PTC热敏电阻器的制作方法，其特征在于，所述的高分子PTC热敏电阻器由一层高分子芯材组成，或通过层压方式，由多层高分子芯材组成。
全文摘要
本发明涉及一种新型表面贴装PTC热敏电阻，包括高分子芯材、上下两层内电极、端电极、绝缘层，其特征在于，将内层电极绝缘槽设在内电极内偏向一端焊接端的位置，绝缘槽的宽度为0.10mm～1.00mm。本发明还涉及可用于批量工业化生产的所述新型表面贴装PTC热敏电阻的制作方法。本发明的优越性在于避免芯材变形后绝缘槽偏移至导通孔，导致的产品短路问题。本发明的设计图形，即使出现芯材变形导致偏移，该蚀刻槽会随着整体偏移，其宽度基本不会变化，所以出现短路的风险大大降低。而且本发明的设计图形决定了芯材的上下两电极均与孔铜连接，提高了孔的可靠性。
文档编号H01C1/00GK102426888SQ20121000336
公开日2012年4月25日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者刘正平, 刘玉堂, 吴国臣, 杨铨铨, 王军 申请人:上海长园维安电子线路保护有限公司