高分子ptc过电流保护元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高分子PTC过电流保护元件，是一种以导电高分子聚合物复合材料为主要材料且侧面包封的具有优异环境稳定性的表面贴装型电子元器件。
【背景技术】
[0002]聚合物和分散在聚合物中的导电填料组成的导电聚合物以及由此导电性聚合物制备出的具有正温度系数(PTC)特征的过电流保护元件可用于电路过电流保护。通常，高分子PTC过电流保护元件在室温时具有低电阻值，而当温度上升至一临界温度或电路上有过量电流产生时，其电阻值可立刻跳升数千倍以上，藉此抑制过量电流通过，已达到保护电路的目的。当温度下降至室温或电路上不再有过电流的状况时，高分子PTC过电流保护元件可回复至低阻状态，从而电路重新正常运作。此种可重复使用的优点，使高分子PTC过电流保护元件广泛应用在电子电路中。
[0003]在现有公开的技术中，表面贴装型元件的材料侧面裸露在空气中，导致元件在空气中放置或使用一段时间后，就会出现阻值上升，严重影响其使用性能。
[0004]在现有技术中因保护元件细小，对保护元件侧面不需要包封，如果侧面包封，元件受侧面包封工艺的影响，焊接性能降低，增加了生产难度，降低了成品率。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于:提供一种高分子PTC过电流保护元件，可有效解决上述PTC过电流保护元件在空气中使用或放置一段时间后，阻值大幅上升影响其使用性能的缺点。
[0006]本发明目的通过下述方案实现:一种高分子PTC过电流保护元件，为表面贴装型结构，包含:
1)至少具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，包括:
(a)具有电阻正温度系数效应的导电复合材料基层，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1 μ Ω.m，粒径为0.1 μπι?50 μπι的导电填料组成，且具有相对的第一，第二表面；
(b)第一导电电极，位于导电复合材料基层的第一表面；
(c)第二导电电极，位于导电复合材料基层的第二表面；
2)第一导电孔，与每个复合材料片材中任意一个导电电极电气连接，与对应的另一个导电电极不电气连接；
第二导电孔，与每个复合材料片材中的已经与第一导电孔电气连接的导电电极不电气连接，与每个复合材料片材中与第一导电孔不电气连接的导电电极电气连接；
3)第一端电极，位于整个元件的最外层的一面或两面上，连接第一导电孔，作为焊接面使用，焊接至电路中后使元件与外电路的一极电气相连；
第二端电极，与第一端电极同样位于整个元件的最外层的同一面或两面上，并与第一端电极电气隔断，并连接第二导电孔，作为焊接面使用，焊接至电路中后使元件与外电路另一极电气相连；
4)绝缘层，贴覆于上述非同一复合材料片材上的第一导电电极和第二导电电极之间，以及元件最外层的导电电极和端电极之间，并用于电气隔离；
5)包封层，位于元件侧面，使导电孔位于元件内部，且导电复合材料基层与外界环境隔离。
[0007]本发明高分子PTC过电流保护元件为表面贴装型结构，在过电流保护元件侧面增加了包封层，不但提高过电流保护元件的环境可靠性，而且增加了本发明元件的强度，避免其在空气中使用或放置一段时间后，阻值大幅上升影响其使用性能的缺点；另外，起电气连接作用的导电孔位于元件内部，既保证了元件具有良好的焊接性能，又使元件不受侧面包封工艺的影响。
[0008]本发明元件包含单焊接面或双焊接面两种类型，其中单焊接面元件的特点有:元件非焊接面最外层金属箔无蚀刻槽，可增加元件的整体的力学强度；双焊接面元件的特点为:因在加工、使用过程中可不区别正反面，具有加工、检测及安装方便的优点，可节约生产及安装成本。
[0009]在上述方案基础上，所述的导电复合材料基层，其体积电阻率小于0.001 Ω.πι。
[0010]在上述方案基础上，所述的聚合物占所述导电复合材料基层的体积分数介于20%?75%之间，选自聚乙稀、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、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、酚醛树脂、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、马来酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、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种及其混合物。
[0011]在上述方案基础上，所述的导电填料选自金属粉末、导电陶瓷粉末中的一种及其混合物。
[0012]在上述方案基础上，所述的金属粉末选自:铜、镍、钨、锡、银、金或其合金中的一种及其混合物。
[0013]在上述方案基础上，所述的导电陶瓷粉末选自:金属氮化物、金属碳化物、金属硼化物、金属硅化物之中的一种或几种的混合物。
[0014]在上述方案基础上，所述的导电孔可以是盲孔或通孔，由通过钻孔成型后在孔表面附着导电金属层，所述导电孔的形状可以是任意规则的或不规则的形状。
[0015]在上述方案基础上，所述的导电金属层，是由锌、铜、镍、钴、铁、钨、锡、铅、银、金、铂或其合金中的一种及其混合物组成，通过化学沉积、喷涂、溅射、电镀或是这几种工艺复合使用形成的。
[0016]在上述方案基础上，所述的包封层，为环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、硅橡胶、聚氨酯或无机胶中的一种或它们的复合物。
[0017]本发明的制备方法为:
由具有电阻正温度系数效应的导电复合材料基层和紧密贴覆于所述具有电阻正温度系数效应的导电复合材料基层两面的第一导电电极和第二导电电极形成一个具有电阻正温度系数效应的复合材料片材；对具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材通过内层图形转移蚀刻技术使复合片材的导电电极蚀刻出绝缘槽，然后将两绝缘层叠放于完成蚀刻的复合片材两表面，并分别覆盖金属箔，进行高温压合，之后将压合后的基板经过后续的外层金属箔镀锡、蚀刻外层图形、印刷阻焊油墨、固化阻焊油墨、钻孔、沉铜、镀铜工艺等步骤及包封工艺，得到具有优异环境稳定性的高分子PTC过流保护元件。
[0018]具体的制备方法可以描述如下:
1)具有电阻正温度系数效应的复合材料片材制备:将导电高分子复合材料基层组分高分子聚合物、导电填料在高速混合机内混合，然后将混合物在100?200°C温度下混炼，然后用模压或挤出的方法制成面积为100?5000cm2，厚0.1?3.0mm的复合材料基层；再用热压的方法在热压机上把金属箔片复合于上述材料基层的第一第二两个表面，制成复合片材，然后再将此复合片材用γ射线(Co6°)或电子束辐照交联，剂量为5?lOOMrad。
[0019]2)采用印制线路板工艺制成表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。在线路板工艺制造过程中，采用包封工艺在过电流保护元件叠层侧面增加包封层，使元件高分子材料基层与空气环境隔离，从而提高了产品的环境可靠性能。
[0020]本发明优越性在于:在过电流保护元件侧面增加了包封层，不但提高过电流保护元件的环境可靠性，而且增加了元件的强度；起电气连接作用的导电孔位于元件内部，既保证了元件具有良好的焊接性能，又使元件不受侧面包封工艺的影响。
【附图说明】
[0021]图示说明:
图1:本发明整体立体视图；
图2:实施例1单层片材、双焊接面的剖面示意图；
图3:实施例2单层片材、单焊接面的剖面示意图；
图4:实施例3双层片材、双焊接面的剖面示意图；
图5:实施例4双层片材、单焊接面的剖面示意图；
图6:实施例1的分解结构示意图；
图7:本发明实施例1与比较例高温高湿环境中，电阻随放置时间变化的关系图；
附图中标号说明
1、la、la’第一端电极；
2、2a--第二端电极；
3、3’第一绝缘层；3a、3a’ 第一■绝缘层；3b、3b’ 第二绝缘层；
4、4’、4a、4a’--第一导电电极；
5、5’第一导电复合材料基层；5a、5a’ 第二导电复合材料基层；