专利名称：：塑封材料及包含塑封材料的薄型温度保护元件及制备工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及电子产品用塑封材料，以及利用该塑封材料封装的薄型温度保护元件及其制备方法，尤其是一种手机电池用薄型温度熔断器及其塑封材料。
背景技术：
：近几年来，通讯业日趋发达，尤其是在无线电通讯方面，手机的市场已普及到几乎是人手一机。手机的普及直接带动了手机零部件尤其是手机电池市场规模的扩大。以中国为例，截止到2007年7月31日，我国的手机用户已达50856.4万户，较之去年末新增4748.2万户。预计07年我国手机销售量将达15139.9万部，同比增长26.9%。以每部手机配备1.8块电池计算，2007年需求量为27251.82万块。但在市场高速发展过程中频频发生的质量问题，如全球各地手机电池爆炸伤人、诺基亚全球召回4600万块松下制造的电池等等，使手机电池安全成为焦点。此外，随着3G(第三代通信)技术的发展使得手机向多功能化方向发展，多功能化要求手机电池容量进一步增大，容量从以往的200mAh激增到目前最大3600mAh(型号DB736)，如此高容量电池的爆炸威力可见一斑。锂电池制造技术的不完善，是导致手机电池不安全的重要因素。日本东京理工大学的教授Wakihara就指出，大部分笔记本和手机所使用的锂离子电池的底层技术都存在潜在危险。然而手机电池的电路保护情况又是如何呢？目前大多数手机电池只是依赖过流保护，也就是说只能提供过流保护，但即使是在电流稳定的状态下，依焦耳热定律，其温度还是会持续的上升，温度若持续升高要么直接引起爆炸；要么在锂电池内的阴极座逐渐析出金属锂然后接触到阳极座，引起短路而产生危险。合金型温度熔断器作为过温保护元件很早就被开发出来，但受到塑封复合材料的制约，无法小型化，且普遍含铅、镉，鲜有手机电池能用温度熔断器。因此，用于薄型温度熔断器的塑封复合材料及环保低熔点合金材料亟待开发。温度熔断器小型化，就对传统的封装工艺提出了巨大的挑战，传统的塑封是大尺寸，低精度，目前国内还没有3mmX4mm的高精度环形塑封，对塑封材料的要求是在较宽的温度范围内能保持优良的物理性能，抗冲击强度高、耐摩擦、刚性好、硬度大、吸湿性小、尺寸稳定性好、电性能优良、无毒无臭、加工方便、制件的外观洁净透明，能耐绝大多数有机溶剂和无机酸的腐蚀等。半晶质材料相比非晶质材料更能满足以上要求，但其二次加工性能要比一次加工性能差的多；要实现塑封，必须解决半晶质材料与金属的复合粘结，自身的复合粘结，由于熔断器中的低熔点合金熔点在10(TC左右，塑料金属之间最好是低温焊接；图4为现有技术中引脚与熔芯热焊的侧视结构示意图。熔芯搭接在引脚上。综上所述本课题所涉及的多元复合理论，焊接理论、渗滤理论、有效介质理论、通用有效介质理论、通用混合理论。本课题研究的薄型温度熔断器系复合材料的过温保护元件，此类复合材料的过温保护元件的工业化应用尚未扩展。与传统温度熔断器相比，具有精4度高、尺寸小、环保等优点，环保低熔点合金同样能应用在热敏元件及温控元件，在小型发热单元将有广阔的应用前景。
发明内容本发明所要解决的技术问题在于提供一种塑封材料，能在较宽的温度范围内保持优良的物理性能，抗冲击强度高、耐摩擦、刚性好、硬度大、吸湿性小、尺寸稳定性好、电性能优良、无毒无臭、加工方便、制件的外观洁净透明，能耐绝大多数有机溶剂和无机酸的腐蚀等。本发明所要解决的再一技术问题在于采用新型镶嵌结构工艺以及新型塑封材料的薄型温度熔断器。本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种上述薄型温度熔断器的制作工艺。本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是提供一种塑封材料，由外层、中层和内层构成层状结构，其中，外层为聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET);中层为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚丙烯(PP)或聚烯烃(P0);内层为聚氨酯(TPU)、聚烯烃(P0)、聚醚砜(PES)、聚酰胺(PA)、聚亚氨酯(PU)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或聚乙烯醇(PVA)。在上述方案的基础上，外层材料的厚度为80100iim;中层材料的厚度为13ym;内层材料的厚度为24iim。在上述方案的基础上，外层材料优选聚对苯二甲酸丁二酯(PBT);中层材料优选超高分子量聚乙烯，分子量为200600万，密度为0.9360.964g/cm3，热变形温度(0.46MPa)85。C，熔点130136°C;内层材料优选聚酰胺(PA)。本发明提供一种利用上述塑封材料的薄型温度保护元件，由熔芯、一对引脚和塑封材料构成，其中，所述的熔芯为鹏铃型，具有两个圆形端部，所述引脚的端部均形成有圆弧形缺口，熔芯的两个圆弧形端部嵌在引脚端部的圆弧形缺口内相互过盈配合，熔芯的表面涂覆有助熔剂，塑封材料包覆熔芯和助熔剂的全部以及引脚的端部。当薄性温度保护器件(熔断器)受热时，中间部分的低熔点合金往两端移动，因为两端的低熔点合金面积较大，靠自身润湿性的拉力将中间较少的低熔点合金拉向两端较多的低熔点合金。与传统的靠镀锡层润湿低熔点合金相比，低熔点合金自身的润湿力比锡层强的多；此外，本发明的熔芯与引脚避免了热焊接，用过盈配合来解决熔芯与引脚的焊接。在上述方案的基础上，所述弓|脚端部的圆弧形缺口为切去小半边的圆缺形，缺口开口处的宽度小于缺口的最大内径。在上述方案的基础上，所述的熔芯按摩尔百分比包含下述金属组分铟6470%铋2530%锌26%。具体的，铟可以的含量可以为64，65，66，67，68，69或70mol%;铋的含量可以为25，26，27，28，29或30mol%;锌的含量可以为2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，5.5或6mol%。在上述方案的基础上，所述的引脚为镍金属，与熔芯过盈配合的端部电镀有锡铋为马来松香、聚合松香、歧化松香、氢化松香、普通松香的一种或几种的混合物；所述的醇胺类为一乙醇胺、二乙醇胺、二甘醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺，苯丙醇胺的一种或几种的混合物；所述醇类为甲醇、乙醇、丙醇、丙三醇、正丁醇、异丁醇中的一种或者几种的混合物；所述的硅油为甲基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、乙基硅油、乙基含氢硅油中的一种或者几种的混合物。具体的，松香的含量可以为60，62，64，66，68或70wt^;醇胺类的含量可以为10，12，14，16，18或20wt^;醇类的含量可以为5，6，7，8，9或10wt%;硅油的含量可以为0.5，1，2，3，5，6，8或10wt%。针对上述薄型温度保护元件的制备工艺，采用熔芯镶嵌工艺制成，包括下述步骤第一步将一对引脚相隔设定距离与塑封材料下载带热压粘合，一对引脚的端部分别形成有圆弧形缺口，且缺口相对设置；第二步将哑铃型熔芯的两个圆弧形端部嵌在引脚的圆弧形缺口内，形成熔芯与两引脚的过盈配合；第三步在熔芯表面涂覆助熔剂；第四步用塑封材料上载带将熔芯和助熔剂的全部以及引脚的端部包覆，经精密瞬时热压制成薄型温度保护元件。在上述方案的基础上，所述塑封材料的制备包括先将中层材料涂覆在外层材料上；中层材料固化后将内层材料涂覆再中层材料上，经固化制成三层结构的塑封材料。本发明的有益效果是该塑封材料由于有中间层过渡材料，既能保证层与层之间紧密的结合力，又能保证该塑封材料可以在较低的温度下热压塑封。图1为本发明塑封材料的结构示意图。图2为本发明引脚与熔芯过盈配合的结构示意图。图3为本发明引脚与熔芯过盈配合的侧视结构示意图。图4为现有技术中引脚与熔芯热焊的侧视结构示意图。图5为本发明引脚的结构示意图。图6为本发明薄型温度保护元件的部分剖视结构示意图。附图中标号说明图1，2，3，5，6中1-外层材料2-中层材料3-内层材料4，4'-引脚5，5'-端部51,51'-圆弧形缺口67-塑封材料上载带8-塑封材料下载带9-锡铋合金10-助熔剂图4中4"，4"，-引脚6，-熔芯具体实施方式实施例1请参阅图1为本发明塑封材料的结构示意图，图2为本发明引脚与熔芯过盈配合的结构示意图，图3为本发明引脚与熔芯过盈配合的侧视结构示意图，图5为本发明引脚的结构示意图和图6为本发明薄型温度保护元件的部分剖视结构示意图所示，一种薄型温度保护元件，所述的薄型温度保护元件由熔芯6、一对引脚4，4'和塑封材料下载带8、塑封材料上载带7构成，其中，所述的熔芯6为哑铃型，具有两个圆形端部61，62，所述引脚4，4'的端部5，5'均形成有圆弧形缺口51，51'，熔芯6的两个圆弧形端部61，62嵌在引脚端部5，5'的圆弧形缺口51,51'内相互过盈配合，熔芯6的表面涂覆有助熔剂IO，塑封材料下载带8、塑封材料上载带7包覆熔芯6和助熔剂10的全部以及引脚4，4'的端部5，5'。塑封材料中，外层材料选用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，厚度为80100iim;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PBT上，控制厚度13ym;固化后将聚氨酯(TPU)涂覆在聚乙烯上，控制厚度24ym，经固化制成三层结构的复合塑封材料(A)。薄型温度保护元件的制作工艺，采用熔芯镶嵌工艺制成，包括下述步骤第一步将一对引脚4，4'相隔设定距离与塑封材料下载带8热压粘合，一对引脚4，4'的端部5，5'分别形成有圆弧形缺口51，51'，且缺口51,51'相对设置；第二步将哑铃型熔芯6的两个圆弧形端部61，62嵌在引脚端部5，5'的圆弧形缺口51,51'内，其中熔芯(6)的组成摩尔百分为In68%、Bi29%、Zn3%，形成熔芯6与两引脚4，4'的过盈配合；第三步在熔芯6表面涂覆助熔剂10;其中助熔剂重量百分比为松香67%、醇胺18%、乙醇10%、硅油5%;第四步用塑封材料上载带7将熔芯6和助熔剂10的全部以及引脚的端部5，5'包覆，经精密瞬时热压制成薄型温度保护元件。实施例2薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)，厚度为80100iim;将P0(聚烯烃)用淋膜设备涂覆在PBT上，控制厚度13iim;固化后将TPU涂覆在P0上，控制厚度24iim，经固化制成三层结构的复合塑封材料B。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例3薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)，厚度为80100iim;将PP(聚丙烯)用淋膜设备涂覆在PBT上，控制厚度13iim;固化后将TPU涂覆在PP上，控制厚度24m，经固化制成三层结构的复合塑封材料C。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例4薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)，厚度为80100i！m;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PBT上，控制厚度l3ym;固化后将P0涂覆在聚乙烯上，控制厚度24iim，经固化制成三层结构的复合塑封材料D。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例5薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)，厚度为80100iim;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PBT上，控制厚度13iim;固化后将PES涂覆在聚乙烯上，控制厚度24iim，经固化制成三层结构的复合塑封材料E。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例6薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)，厚度为80100iim;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PBT上，控制厚度l3ym;固化后将PA涂覆在聚乙烯上，控制厚度24iim，经固化制成三层结构的复合塑封材料F。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例7薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)，厚度为80100iim;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PBT上，控制厚度13iim;固化后将EVA涂覆在聚乙烯上，控制厚度24iim，经固化制成三层结构的复合塑封材料G。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例8薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)，厚度为80100iim;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PBT上，控制厚度l3ym;然后将PU涂覆在聚乙烯上，控制厚度24iim，经固化制成三层结构的复合塑封材料H。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例9薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)，厚度为80100iim;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PBT上，控制厚度l3ym;然后将PVA涂覆在聚乙烯上，控制厚度24ym，经固化制成三层结构的复合塑封材料I。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例10薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PC(聚碳酸酯)，厚度为80100m;将高分子量聚乙烯用淋膜设备涂覆在PC上，控制厚度13m;然后将TPU涂覆在聚乙烯上，控制厚度24m，经固化制成三层结构的复合塑封材料J。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例11薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PC(聚碳酸酯)，厚度为80100m;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PC上，控制厚度13iim;然后将P0涂覆在聚乙烯上，控制厚度24ym，经固化制成三层结构的复合塑封材料K。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例12薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PC(聚碳酸酯)，厚度为80100i！m;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PC上，控制厚度13m;然后将PES涂覆在聚乙烯上，控制厚度24m，经固化制成三层结构的复合塑封材料L。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例13薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PC(聚碳酸酯)，厚度为80100m;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PC上，控制厚度13iim;然后将PA涂覆在聚乙烯上，控制厚度24ym，经固化制成三层结构的复合塑封材料M。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例14薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PC(聚碳酸酯)，厚度为80100i！m;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PC上，控制厚度13m;然后将EVA涂覆在聚乙烯上，控制厚度24m，经固化制成三层结构的复合塑封材料N。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例15薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PC(聚碳酸酯)，厚度为80100m;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PC上，控制厚度13iim;然后将PU涂覆在聚乙烯上，控制厚度24ym，经固化制成三层结构的复合塑封材料0。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例16薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PC(聚碳酸酯)，厚度为80100i！m;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PC上，控制厚度13m;然后将PVA涂覆在聚乙烯上，9控制厚度24m，经固化制成三层结构的复合塑封材料P。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。实施例17薄型温度保护元件的结构与实施例1相同。塑封材料中，外层材料选用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，厚度为80lOOym;将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)用淋膜设备涂覆在PET上，控制厚度l3ym;然后将PA涂覆在聚乙烯上，控制厚度24iim，经固化制成三层结构的复合塑封材料Q。薄型温度保护元件的制作工艺与实施例1相同。将实施例117所制得的薄型温度熔断器分别进行抗拉力试验、14(TC耐温渗透试验，实验结果列于表l。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>从表中我们可以看出，外层材料使用PBT，中间层采用超高分子量聚乙烯，厚度13iim;内层选用PA，厚度24iim时，塑封效果最佳。请参阅图5为本发明引脚的结构示意图所示，引脚4，4'(图中未示)为镍金属，端部5，5'(5图中未示)电镀有锡铋合金9，9'(9图中未示)。请参阅图4所示，现有技术中，熔芯6'与一对引脚4"，4"'采用热焊接。在确定塑封材料组成的前提下，比较本发明的熔芯过盈配合工艺与传统的熔芯焊接工艺以及引脚端部电镀Sn-Bi合金与电镀纯Sn对薄型熔断器的影响，分别测试阻值，熔断温度，比较结果如表2所示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>测试标准均按GB9816-1998执行从表2中可以看出，在同样的升温速率下，本发明的过盈配合比单纯层叠焊接的熔断温度低了0.9度，说明过盈配合下制成的薄型温度保护器件动作更快，镀层的对熔芯的"润湿拉力"比不上熔芯自身的收縮拖拽，同时纯Sn镀层也不如Sn-Bi合金镀层的"润湿拉力"大。权利要求一种塑封材料，由外层、中层和内层构成层状结构，其特征在于所述的外层为聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯；中层为超高分子量聚乙烯、聚丙烯或聚烯烃；内层为聚氨酯、聚烯烃、聚醚砜、聚酰胺、聚亚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚乙烯醇。2.根据权利要求1所述的塑封材料，其特征在于外层材料的厚度为80lOOym;中层材料的厚度为13iim;内层材料的厚度为24iim。3.根据权利要求1或2所述的塑封材料，其特征在于所述的中层材料为超高分子量聚乙烯，分子量为200600万，密度为0.9360.964g/cm3。4.一种利用权利要求1至3之一塑封材料封装的薄型温度保护元件，由熔芯、一对引脚和塑封材料构成，其特征在于，所述的熔芯为鹏铃型，具有两个圆形端部，所述引脚的端部均形成有圆弧形缺口，熔芯的两个圆弧形端部嵌在引脚端部的圆弧形缺口内相互过盈配合，熔芯的表面涂覆有助熔剂，塑封材料包覆熔芯和助熔剂的全部以及引脚的端部。5.根据权利要求4所述的薄型温度保护元件，其特征在于所述引脚端部的圆弧形缺口为切去小半边的圆缺形，缺口开口处的宽度小于缺口的最大内径。6.根据权利要求4所述的薄型温度保护元件，其特征在于所述的熔芯按摩尔百分比包含下述金属组分铟6470%铋2530%锌26%。7.根据权利要求4所述的薄型温度保护元件，其特征在于所述的引脚为镍金属，与熔芯过盈配合的端部电镀有锡铋合金。8.根据权利要求4所述的薄型温度保护元件，其特征在于所述的助熔剂按重量百分比计包括下述组分松香6070%醇胺类1020%醇类510%硅油0.510%，其中，所述的松香为马来松香、聚合松香、歧化松香、氢化松香、普通松香的一种或几种的混合物；所述的醇胺类为一乙醇胺、二乙醇胺、二甘醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺，苯丙醇胺的一种或几种的混合物；所述醇类为甲醇、乙醇、丙醇、丙三醇、正丁醇、异丁醇中的一种或者几种的混合物；所述的硅油为甲基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、乙基硅油、乙基含氢硅油中的一种或者几种的混合物。9.针对权利要求4至8之一所述的薄型温度保护元件的制作工艺，采用熔芯镶嵌工艺制成，包括下述步骤第一步将一对引脚相隔设定距离与塑封材料下载带热压粘合，一对引脚的端部分别形成有圆弧形缺口，且缺口相对设置；第二步将鹏铃型熔芯的两个圆弧形端部嵌在引脚的圆弧形缺口内，形成熔芯与两引脚的过盈配合；第三步在熔芯表面涂覆助熔剂；第四步用塑封材料上载带将熔芯和助熔剂的全部以及引脚的端部包覆，经精密瞬时热压制成薄型温度保护元件。10.根据权利要求9所述的薄型温度保护元件的制作工艺，其特征在于所述塑封材料的制备包括先将中层材料涂覆在外层材料上；中层材料固化后将内层材料涂覆在中层材料上，经固化制成三层结构的塑封材料。全文摘要本发明涉及电子产品用塑封材料，及用该塑封材料封装的薄型温度保护元件及其制备方法。一种塑封材料，由外层、中层和内层构成层状结构，其中，外层为聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯；中层为超高分子量聚乙烯、聚丙烯或聚烯烃；内层为聚氨酯、聚烯烃、聚醚砜、聚酰胺、聚亚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚乙烯醇。一种利用上述塑封材料封装的薄型温度保护元件，由熔芯、一对引脚和塑封材料构成，所述的熔芯为哑铃型，具有两个圆形端部，所述引脚的端部均形成有圆弧形缺口，熔芯的两个圆弧形端部嵌在引脚端部的圆弧形缺口内相互过盈配合，熔芯的表面涂覆有助熔剂，塑封材料包覆熔芯和助熔剂的全部以及引脚的端部。文档编号H01H85/08GK101746096SQ200810204348公开日2010年6月23日申请日期2008年12月10日优先权日2008年12月10日发明者张子川,李从武,李金琢,沈十林,钱朝勇申请人:上海长园维安电子线路保护股份有限公司