一种表面贴装型过电流保护元件的制作方法【专利摘要】本实用新型提供一种表面贴装型过电流保护元件，包括PTC层、导电通孔、端电极、阻焊层，其中PTC层包含PTC材料及贴覆于其表面的上下两层金属箔内层电极，所述导电通孔由第一导电通孔和第二导电通孔组成，所述端电极由第一端电极和第二端电极组成，第一端电极通过第一导电通孔连接上内电极，第二端电极通过第二导电通孔连接下内电极，阻焊层设置于第一端电极和第二端电极之间，用于电气隔离所述端电极。本实用新型的有益效果：本实用新型将PTC层内电极的绝缘槽设计在导电通孔周围的半环形区域，与现有技术相比，本实用新型的绝缘槽设计方法增加了过流保护元件的PTC层的有效面积，有助于提高过流保护元件的维持电流。【专利说明】一种表面贴装型过电流保护元件【
技术领域：
】[0001]本实用新型属于正温度系数（Positivetemperaturecoefficient,PTC)过流保护元件【
技术领域：
】，涉及一种表面贴装型过电流保护元件。【
背景技术：
】[0002]高分子正温度系数热敏电阻（Polymerpositivetemperaturecoefficient，PPTC)，是一种电阻值随温度变化呈正温度系数而变化的电阻元件，以下简称PTC元件。在正常温度或正常电路中，PTC元件表现为较低的阻值，以使与其连接的电路正常运作。但是当电路中发生过电流或过温现象时，PTC的阻值会瞬间达到高阻状态，达到限流的目的，从而保护电路免受损坏。基于PTC器件优异的过电流保护特性，使得其在过流保护、过温保护领域获得广泛的应用。[0003]当前，便携式电子产品的快速发展，不但在外型上持续地小型化、轻量化、薄型化，而且对产品特性方面也不断提出更高的要求。表面贴装型元件（surfacemountabledevice:SMD)也在朝着更小尺寸、更大电流方向发展。当前常规的表面贴装型PPTC元件的内层结构中PTC芯材的上下电极的蚀刻槽设计如图1和图2所示。图1中，PTC元件层10的电极一端靠近导电通孔15的位置蚀刻出一道绝缘槽13,将同一平面上的电极分成两部分：内层电极11和内层蚀刻剩余电极12,每一部分各自与一个端电极相连。图2中，PTC元件层20的电极一端延伸至第一端电极，另一端与第二端电极的导电通孔25之间形成蚀亥Ij槽22,还包括内层电极21，这两种设计中，无论哪一种设计方法PTC的有效面积都大幅下降，导致其维持电流（holdcurrent,是指在特定温度下PTC元件在不触发（trip)的状况下所能承受的最大电流）也下降，无法满足当前PPTC元件小型化和大电流化的需要。
实用新型内容[0004]本实用新型的目的是提供一种新型表面贴装过流保护元件。[0005]-种新型表面贴装过流保护元件，包括PTC层、导电通孔、端电极和阻焊层，其中，PTC层包含PTC材料及贴覆于其上下表面的金属箔内层电极，所述导电通孔由第一导电通孔和第二导电通孔组成，所述端电极由第一端电极和第二端电极组成，第一端电极通过第一导电通孔连接上内电极，第二端电极通过第二导电通孔连接下内电极，阻焊层设置于第一端电极和第二端电极之间，用于电气隔离所述端电极，所述第一端电极和第二端电极设置于绝缘材料层的上方。[0006]其中，PTC材料采用市面上所有PTC材料均可，尤其是由导电粒子分散于结晶性聚合物材料中混合而制成的PTC材料。[0007]本实用新型将PTC元件层表面的绝缘槽设计在导电通孔周围的半环形区域，绝缘槽的宽度为〇.15-0.5mm。[0008]所述绝缘槽是通过化学蚀刻的方法去除导电通孔周围半环形区域PTC层表面的部分金属箔电极而制成。[0009]所述导电通孔是采用机械钻孔并以化学沉积和电镀的方法将金属铜镀覆在其内壁表面而制成。[0010]所述金属箔电极采用铜箔、镀镍铜箔、镍箔中的一种，所述金属箔电极的厚度介于0.15-0.35μm〇toon]所述端电极设置于绝缘材料层之上，通过电镀铜、电镀镍、电镀锡的方法制作。[0012]所述绝缘材料层为环氧树脂与玻璃纤维所制成的具有粘接性的胶膜。[0013]本实用新型的有益效果：本实用新型将PTC层内电极的绝缘槽设计在导电通孔周围的半环形区域，与现有技术相比，本实用新型的绝缘槽设计方法增加了过流保护元件的PTC层的有效面积，提高PTC器件的维持电流。【专利附图】【附图说明】[0014]图1是现有技术内层电极蚀刻设计示意图；[0015]图2是现有技术内层电极蚀刻设计示意图；[0016]图3是本实用新型内层电极蚀刻设计示意图；[0017]图4是本实用新型表面贴装元件主视图；[0018]图5是本实用新型表面贴装元件侧视图；[0019]图6是本实用新型表面贴装元件侧视图；[0020]图7是本实用新型多层PTC结构表面贴装元件主视图；[0021]图8是本实用新型制作工艺的内层电极蚀刻绝缘槽示意图[0022]图9是本实用新型制作工艺的导电通孔示意图[0023]图10是本实用新型制作工艺的导电通孔示意图[0024]图中标记：[0025]10-PTC元件层；11-内层电极；12-内层蚀刻剩余电极；13-绝缘槽；15-导电通孔；[0026]20-PTC元件层；21-内层电极；22-绝缘槽；25-导电通孔；[0027]30-PTC元件层；31-内层电极；32-绝缘槽；35-导电通孔；[0028]40-PTC材料层；41、41'-PTC元件上、下层内电极；42-绝缘槽；[0029]43、43'-第一端电极；44、44'-第二端电极；45、45'-阻焊油墨层；[0030]46、46'-导电通孔；47、47'-绝缘材料层；48、48'-导电通孔内镀层；[0031]50、50'-PTC元件层；[0032]51、51'-PTC元件层50的上、下层内电极；[0033]52、52'-PTC元件层50'的上、下层内电极；[0034]58、58'-PTC元件层50的上下内电极的绝缘槽；[0035]59、59'-PTC元件层50'的上下内电极的绝缘槽；[0036]53、53'-第一端电极；54、54'-第二端电极；55、55'-阻焊油墨层；[0037]56、56'-导电通孔；57、57'-绝缘材料层。[0038]60-PTC元件层；61-绝缘槽；62-导电通孔；63-阻焊油墨层【具体实施方式】[0039]下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明：[0040]实施例1[0041]本实用新型实施例1揭示的一种新型表面贴装元件，其PTC元件层10的电极的绝缘槽是设计在导电通孔15周围蚀刻出一半环形区域。如图3所示即为本发明实施例1的PTC层电极蚀刻示意图，其中，30为本发明的表面贴装元件的一PTC元件层30;还包括PTC元件层30的内层电极31，内层电极31的一端和导电通孔15连接；电极层上蚀刻去铜箔的区域作为绝缘槽32和导电通孔35。[0042]图4-6为本发明实施例1的PTC元件层数为一层的表面贴装过流保护元件结构示意图，其中图4为表面贴装元件的主视图，图5、6为表面贴装元件的侧视图。PTC材料层40，贴覆于PTC元件上、下层内电极41、41'上，及其蚀刻掉部分电极后形成的绝缘槽42。采用机械钻孔或激光钻孔的方法制作出导电通孔46和46'，通过沉铜、电镀的工艺在通孔壁上镀覆有铜、镍、锡的导电通孔内镀层48和48'，同样通过沉铜、电镀的工艺在通孔两端制作出表面镀覆有铜、镍、锡的端电极：第一端电极43/43'、第二端电极44/44'，第一端电极43、43'通过导电通孔连接PTC元件层的上层内金属箔电极41，第二端电极44、44'通过导电通孔46、46'连接PTC元件层40的下层内电极41'。为绝缘材料层47、47'（环氧树脂半固化片），通过热量和压力将绝缘层47、47'与PTC材料层40层压在一起。阻焊油墨层45、45'其上可以印刷产品型号、电流等反映规格参数的信息。[0043]如图7-10所示，PTC元件层50的上、下内层金属箔电极51、51'，PTC元件层50'的上、下内层金属箔电极52、52'，PTC元件层50的上下内层电极的绝缘槽58、58'，PTC元件层50'的上下内层电极的绝缘槽59、59'，第一端电极53、53'，第二端电极54、54'，阻焊油墨层55、55'，导电通孔56、56'，57、绝缘材料层57'。PTC元件层60包括：绝缘槽61、导电通孔62和阻焊油墨层63。[0044]本实用新型实施例1的表面贴装过流保护元件为形状因数为SMD1812型（其所代表的元件尺寸是长度0.18英寸和宽度0.12英寸，转换成公制单位是长度4.57mm和宽度3.05mm)，PTC层数为1层，其制作方法及工艺路线如下：[0045]首先是本实施例的PTC元件层的制备：[0046]PTC材料是由具有导电性的碳化钛颗粒分散于聚乙烯材料中经熔融混合的方式而制成。且PTC材料层是由PTC材料上下贴覆镀镍铜箔而制成。[0047]将PTC材料层经模压或挤出压延的方法得到厚度为0.35mm且上下表面贴覆镀镍铜箔的PTC片材。镀镍铜箔为单面粗化处理，厚度35μm，其中镀镍层5μm。然后将PTC片材通过电子束进行辐照交联，辐照剂量为15Mrads。[0048]印刷电路板工艺制作，具体路线如下：[0049]将经过辐照交联的PTC片材采用印刷电路板制作工艺，通过图形转移蚀刻的方法，在其内层电极上蚀刻出半环形的绝缘槽，绝缘槽的宽度为0.25mm，即内层图形。图形转移蚀刻的工艺步骤如下：[0050]第一步：取一PTC片材，退镍处理后，在其表面涂覆感光油墨，将印刷有贴装元件内层电极图形的菲林膜贴在感光油墨表面；[0051]第二步：在紫外线下曝光使得油墨发生聚合反应形成固化的干膜；[0052]第三步：用弱碱性的碳酸钠溶液除去未被紫外光照射的部分油墨，利用三氯化铁溶液蚀刻掉露出的铜形成图8所示的蚀刻图形；[0053]第四步：用强碱性退膜液除去固化的油墨层；[0054]将蚀刻好的PTC片材的铜表面棕化处理，使其表面粗糙化和有机化，然后将两张绝缘材料层（环氧树脂半固化片或粘接剂）与一对金属箔片叠放在PTC片材的上下表面，于热压机中进行压合，得到压合基板。[0055]压合后的基板通过机械或激光钻孔的方法，在内层电极的半环形绝缘槽的圆心处制作出孔径为〇.8_的通孔，然后在通孔内壁依次化学沉铜、电镀铜，电镀镍和锡形成端电极，如图9所示。[0056]在压合基板的外层铜箔表面同样采用图形转移蚀刻的方法蚀刻出外层图形，并用同样的方法蚀刻出切割线，然后印刷阻焊油墨，固化油墨，最终得到包含若干表面贴装型PTC过流保护装置的PCB板材，如图10所示。[0057]最后将上述PCB板材用精密划切机设备，沿着蚀刻线进行切割，得到单颗的形状因数为1812型的表面贴装型PTC过流保护元件。[0058]估算本实施例的1812型表面贴装元件的PTC层有效面积，并实际测量该元件的维持电流值，数据列于表1中。[0059]实施例2[0060]本实施例的表面贴装型元件的PTC材料的组成及配比、内层蚀刻的图形、PTC层数均、表面贴装元件结构均与实施例1相同，并按照与实施例1相同的方法制作表面贴装型过流保护元件。但其形状因数由实施例1的1812型改为1206型（其所代表的元件尺寸是长度0.12英寸和宽度0.06英寸，转换成公制单位是长度3.05mm和宽度I.52mm)，同时将内层蚀刻绝缘槽的宽度由实施例1的〇·25mm改为0·20mm，通孔内径由实施例1的0·8mm改为0.6mm〇[0061]估算本实施例的1206型表面贴装元件的PTC层有效面积，并实际测量该元件的维持电流值，数据列于表1中。[0062]实施例3[0063]本实施例的表面贴装型元件的PTC材料的组成及配比、内层蚀刻的图形、表面贴装元件结构均与实施例1相同，并按照与实施例1相同的方法制作表面贴装型过流保护元件。但其形状因数由实施例1的1812型改为1206型，同时将PTC层数改为2层，内层蚀刻绝缘槽的宽度由实施例1的〇.25mm改为0.20mm，通孔内径由实施例1的0.8mm改为0.6mm。[0064]估算本实施例两层PTC的1206型表面贴装元件的PTC层有效面积，并实际测量该元件的维持电流值，数据列于表1中。[0065]实施例4[0066]本实施例的表面贴装型元件的PTC材料的组成及配比、内层蚀刻的图形、PTC层数均、表面贴装元件结构与实施例1相同，并按照与实施例1相同的方法制作表面贴装型过流保护元件。但其形状因数由实施例1的1812型改为0603型（其所代表的元件尺寸是长度0.06英寸和宽度0.03英寸，转换成公制单位是长度I.52mm和宽度0.76mm)，同时将内层蚀刻绝缘槽的宽度由实施例1的〇·25mm改为0·15mm，通孔内径由实施例1的0·8mm改为0.5mm〇[0067]估算本实施例的0603型表面贴装元件的PTC层有效面积，并实际测量该元件的维持电流值，数据列于表1中。[0068]比较例1[0069]本比较例的表面贴装型元件的PTC材料的组成及配比、PTC层数、表面贴装元件的形状因数、蚀刻槽宽度、通孔孔径与实施例1相同，并按照与实施例1相同的方法制作表面贴装型过流保护元件。但其内层电极的蚀刻图形由实施例1的靠近通孔位置的半环形绝缘槽（如图3所示）改为如图1所示的绝缘槽。[0070]估算本比较例的1812型表面贴装元件的PTC层有效面积，并实际测量该元件的维持电流值，数据列于表1中。[0071]比较例2[0072]本比较例的表面贴装型元件的PTC材料的组成及配比、PTC层数、内层蚀刻绝缘槽的设计均与比较例1相同，并按照与比较例1相同的方法制作表面贴装型过流保护元件。但其形状因数由比较例1的1812型改为1206型，同时将内层蚀刻绝缘槽的宽度由比较例1的0.25mm改为0.20mm,通孔内径由比较例1的0.8mm改为0.6_。[0073]估算本比较例的1206型表面贴装元件的PTC层有效面积，并实际测量该元件的维持电流值，数据列于表1中。[0074]比较例3[0075]本比较例的表面贴装型元件的PTC材料的组成及配比、PTC层数、内层蚀刻绝缘槽的设计均与比较例1相同，并按照与比较例1相同的方法制作表面贴装型过流保护元件。但其形状因数由比较例1的1812型改为0603型，同时将内层蚀刻绝缘槽的宽度由比较例1的0.25mm改为0.15mm,通孔内径由比较例1的0.8mm改为0.5_。[0076]估算本比较例的0603型表面贴装元件的PTC层有效面积，并实际测量该元件的维持电流值，数据列于表1中。[0077]比较例4[0078]本比较例的表面贴装型元件的PTC材料的组成及配比、PTC层数、表面贴装元件的形状因数、蚀刻槽宽度、通孔孔径与实施例1相同，并按照与实施例1相同的方法制作表面贴装型过流保护元件。但其内层电极的蚀刻图形由实施例1的靠近通孔位置的半环形绝缘槽（如图3所示）改为如图2所示的绝缘槽。[0079]估算本比较例的1812型表面贴装元件的PTC层有效面积，并实际测量该元件的维持电流值，数据列于表1中。[0080]比较例5[0081]本比较例的表面贴装型元件的PTC材料的组成及配比、PTC层数、内层蚀刻绝缘槽的设计均与比较例4相同，并按照与比较例4相同的方法制作表面贴装型过流保护元件。但其形状因数由比较例1的1812型改为1206型，同时将内层蚀刻绝缘槽的宽度由比较例1的0.25mm改为0.20mm,通孔内径由比较例1的0.8mm改为0.6_。[0082]估算本比较例的1206型表面贴装元件的PTC层有效面积，并实际测量该元件的维持电流值，数据列于表1中。[0083]本发明实施例1-4和比较例1-5的对应元件结构、尺寸、PTC材料层单层有效面积、维持电流详细列于表1所示：[0084]表1【权利要求】1.一种表面贴装型过电流保护元件，其特征在于，包括PTC层、导电通孔、端电极和阻焊层，其中，所述PTC层包含PTC材料及贴覆于其表面的上下两层金属箔内层电极，所述导电通孔由第一导电通孔和第二导电通孔组成，所述端电极由第一端电极和第二端电极组成，第一端电极通过第一导电通孔连接上金属电极，第二端电极通过第二导电通孔连接下金属电极，所述阻焊层设置于第一端电极和第二端电极之间。2.如权利要求1所述的表面贴装型过电流保护元件，其特征在于，所述导电通孔周围的半环形区域设置有绝缘槽，绝缘槽的宽度为0.15-0.5_。3.如权利要求1所述的表面贴装型过电流保护元件，其特征在于，所述金属箔电极采用铜箔、镀镍铜箔中的一种，所述金属箔电极的厚度为〇.15-0.35iim。4.如权利要求1所述的表面贴装型过电流保护元件，其特征在于，所述金属箔的其中一面经过粗化处理。【文档编号】H01C17/28GK204167030SQ201420621774【公开日】2015年2月18日申请日期:2014年10月24日优先权日:2014年10月24日【发明者】李大军,徐行涛申请人:深圳市慧瑞电子材料有限公司