专利名称：一种表面贴装高分子ptc热敏电阻器及其制造方法
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，尤其是涉及一种表面贴装高分子PTC热敏电阻器及其制造方法。
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，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热敏电阻器的芯材结构如图1、图2所示，即两层金属箔片电极夹一层高分子PTC材料芯片构成的芯材，或者由两个以上这样的芯材叠加制成。当热敏电阻器处于“关断”状态时，芯片处于高电阻状态，两层电极片间的电压增大。由于表面贴装高分子PTC是应用在SMT领域，焊接方式是回流焊，在回流焊过程中不可避免的有时会出现锡珠，如果锡珠在PTC侧面出现，就有可能产生短路现象，如图3、图4所示。
发明内容
针对已有技术存在的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种可以避免侧面短路、安全可靠的高分子PTC热敏电阻器；本发明的另一目的在于提供这种高分子PTC热敏电阻器的制造方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的由高分子PTC芯材和贴覆于上述芯材两面的金属箔片电极构成复合片材，通过印制线路板工艺制成表面贴装型式的高分子PTC热敏电阻器，然后在侧面涂上绝缘材料。
所述的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。
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。
所述的芯材组分中纳米填料是下述一种或几种材料的混合物，如纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙。
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ANOX70，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)，偶联剂可以是硅烷或钛酸酯类有机化合物，如钛偶联剂TCF。
所述的绝缘材料是下述一种或几种材料的混合物，如丙二酚环氧树脂，酚醛环氧树脂，甲酚环氧树脂。
一种表面贴装高分子PTC热敏电阻器的制造方法，可以描述如下将芯材组分高分子聚合物、导电填料、纳米填料和其他填料及加工助剂在高速混合机内混合，然后将混合物在100～200℃温度下混炼，然后用模压或挤出的方法制成面积为100～1000cm2，厚0.1～3.0mm的芯材；再用热压的方法在热压机上把金属箔片复合于上述片材的两个表面，制成复合片材，然后再将此复合片材用γ射线(Co60)或电子束辐照交联，剂量为5～100Mrad。再采用印制线路板工艺制成表面贴装型高分子PTC热敏电阻器。最后在侧面涂上绝缘材料。
本发明表面贴装型高分子PTC热敏电阻器产品与现有技术相比，由于采用了侧面涂覆绝缘材料的技术，其优点为避免产品在SMT领域应用时易产生的短路现象。
图1为已有技术的两层金属箔片电极夹一层高分子PTC材料芯片构成的芯材结构图；图2为已有技术的两个以上图1所述的芯材叠加制成的芯材结构图；图3为图1结构在PTC侧面出现锡珠的结构图；图4为图2结构在PTC侧面出现锡珠的结构图；图5为本发明的两层金属箔片电极夹一层高分子PTC材料芯片构成的芯材结构图；图6为本发明的两个以上图5所述的芯材叠加制成的芯材结构图。
图中标号说明1-电镀锡 2-阻焊膜3-绝缘材料 4-金属箔片5-聚合物PTC芯材
具体实施例方式
实施例1将高密度聚乙烯、碳黑、纳米碳酸钙、氢氧化镁和抗氧剂按一定比例在高速混合器中混合10min。然后将混合物组分在180℃温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却，粉碎后将其放在压模中，压力5Mpa，温度180℃条件下压制成面积200cm2，厚0.2mm芯材。将表面粗化后的镍片经平整后，在压力5Mpa，温度160℃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℃热处理48小时后，用γ射线(Co60)辐照，剂量为15Mrad，再将复合片经过印制线路板工艺即可制得表面贴装型式聚合物热敏电阻器。最后将表面贴装型高分子PTC热敏电阻器放入模具中，使其侧面露在模具外。然后用刷子将其侧面涂丙二酚环氧树脂，在烘箱里经145℃，40分钟固化。
实施例2将高密度聚乙烯、碳黑、纳米碳酸钙、氢氧化镁和抗氧剂按一定比例在高速混合器中混合10min。然后将混合物组分在200℃温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却，粉碎后将其放在压模中，压力4Mpa，温度180℃条件下压制成面积500cm2，厚1.5mm芯材。将表面粗化后的镍片经平整后，在压力5Mpa，温度160℃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℃热处理48小时后，用γ射线(Co60)辐照，剂量为30Mrad，再将复合片经过印制线路板工艺即可制得表面贴装型式聚合物热敏电阻器。最后将表面贴装型高分子PTC热敏电阻器放入模具中，使其侧面露在模具外。然后用刷子将其侧面涂丙二酚环氧树脂，在烘箱里经145℃，40分钟固化。
通过上述实施例制得的热敏电阻器如图5、图6所示，图5中聚合物PTC芯材5的两面包有金属箔片(铜片)4，外层的相应位置有阻焊膜2及电镀锡1，在电阻器的侧面涂有绝缘材料3，图6为两个以上图5所述的芯材叠加制成的芯材结构。
权利要求
1.一种表面贴装式高分子PTC热敏电阻器，由高分子PTC芯材和贴覆于上述芯材两面的金属箔片电极构成复合片材，然后制成表面贴装型式的高分子PTC热敏电阻器，其特征在于，在所述表面贴装型式的高分子PTC热敏电阻器的侧面涂有绝缘材料层。
2.根据权利要求1所述的一种表面贴装式高分子PTC热敏电阻器，所述的绝缘材料层为丙二酚环氧树脂、酚醛环氧树脂及甲酚环氧树脂中的一种或一种以上混合物。
3.根据权利要求1或2所述的一种表面贴装式高分子PTC热敏电阻器，其制造方法为A、将芯材组分高分子聚合物、导电填料、纳米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℃温度下混炼，然后用模压或挤出的方法制成芯材；B、再用热压的方法在热压机上把金属箔片复合于上述片材的两个表面，制成复合片材；C、然后再将上述复合片材用γ射线(Co60)辐照交联，再采用印制线路板工艺制成表面贴装型高分子PTC热敏电阻器；D、最后在表面贴装型高分子PTC热敏电阻器的侧面涂上绝缘材料。
4.根据权利要求3所述的一种表面贴装式高分子PTC热敏电阻器的制造方法，其特征在于所述A步骤中制得的芯材面积为100～1000cm2，厚为0.1～3.0mm。
5.根据权利要求3所述的一种表面贴装式高分子PTC热敏电阻器的制造方法，其特征在于所述C步骤的复合片材采用电子束辐照交联。
6.根据权利要求3或权利要求5中任意一项权利所述的一种表面贴装式高分子PTC热敏电阻器的制造方法，其特征在于辐照剂量为5～100Mrad。
全文摘要
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表面贴装高分子PTC热敏电阻器及其制造方法。它的侧面有防止短路的绝缘胶保护。在利用SMT工艺上线安装时经常会出现锡珠现象，普通的表面贴装高分子PTC热敏电阻若有锡珠出现在元件侧面就会短路，而本发明就可以避免这个隐患。与现有技术相比，本发明采用了特殊的加工工艺，通过侧面的绝缘处理，避免了元件由于锡珠或贴装时装歪后可能出现的短路现象，提高了其安全可靠性。
文档编号H01C7/02GK1624818SQ20041009332
公开日2005年6月8日 申请日期2004年12月21日 优先权日2004年12月21日
发明者吴国臣, 王军, 侯李明, 连铁军, 刘怀荣 申请人:上海维安热电材料股份有限公司