技术领域本实用新型涉及一种表面贴装型过电流保护元件，尤其是涉及一种具有电阻正温度效应的表面贴装型过电流保护元件。
背景技术：
基于导电复合材料的正温度系数过流防护元件（PTC）已广泛地应用到通信、计算机、汽车、工业控制、家用电器等众多领域中，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”的状态，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。随着电子行业的迅猛发展，市场对表面贴装型过电流保护元件的应用日新月异。传统的表面贴装型元件的安装加工一般为回流焊焊接，此工艺的热过程对产品的升阻显而易见。通常，经过回流焊后，元件的升阻率超过50%。对于低电阻的PTC保护元件而言，如此高的升阻率是会明显的影响产品的保持特性。如本申请人在申请号200910248045.X中公开的一种表面贴装型过电流保护元件,一种表面贴装型过电流保护元件,包括两个单层PTC复合芯片,芯片由第一PTC芯材和贴覆于第一PTC芯材两表面的第一金属箔层、第二金属箔层构成,另一芯片由第二PTC芯材和贴覆于第二PTC芯材两表面的第三金属箔层、第四金属箔层构成,其中:在所述的两个单层PTC复合芯片之间由第三绝缘层将第二金属箔层与第三金属箔层电气隔离并粘结,构成双层PTC复合芯片;在双层PTC复合芯片的中部偏侧位置,在第一金属箔层和第四金属箔层上下相对位置上分别形成一个蚀刻图形以露出内侧的第一PTC芯材和第二PTC芯材,构成复合小芯片;对复合小芯片钻孔、贴装形成具有PTC特性的表面贴装型过电流保护元件。聚鼎科技股份有限公司在申请号：201310203815.5中公开了一表面贴装型过电流保护元件包含PTC材料层、第一及第二连接电路、第一及第二电极及绝缘层。PTC材料层的体积电阻率小于0.2Ω-cm，且包含结晶性高分子聚合物及分散于其中的体积电阻率小于500μΩ-cm的导电填料。第一及第二连接电路具备有效逸散该PTC材料层产生之热的功能。第一电极通过该第一连接电路电气连接该PTC材料层的第一表面。第二电极通过该第二连接电路电气连接该PTC材料层的第二表面。绝缘层作为第一及第二电极间隔离之用。上述电极和连接电路的面积总和除以PTC材料层的面积及其个数之值大于等于0.6。过电流保护元件于25°C时，其维持电流除以PTC材料层的面积及其个数之值大于1A/mm2。聚鼎科技股份有限公司在申请号：201310204088.4还公开了一种表面贴装型过电流保护元件包含至少一PTC材料层、第一导电层、第二导电层、第一电极、第二电极及至少一绝缘层。PTC材料层包含结晶性高分子聚合物及分散于该结晶性高分子聚合物中的导电填料。第一及第二导电层分别设于PTC材料层的第一及第二表面。第一及第二电极分别电气连接该第一及第二导电层。绝缘层设置于该第一及第二电极之间，作为电气隔离。在结晶性高分子聚合物对应的熔点温度时，结晶性高分子聚合物与该第一及第二导电层的热膨胀系数相差100倍以上，且至少该第一导电层及第二导电层中之一者的厚度大到足以使得该表面贴装型过电流保护元件的电阻再现性R3/Ri小于1.4，其中Ri为元件的起始电阻值，R3为触发3次后的电阻值。以及聚鼎科技股份有限公司在申请号201310130672.X公开了一表面贴装型过电流保护元件包括：PTC材料层、第一及第二导电层、第一及第二电极和第一及第二电气导通件。PTC材料层包含结晶性高分子聚合物及导电填料，且其体积电阻率小于0.18Ω-cm。第一和第二导电层分别物理接触该PTC材料层的相对二表面。第一电极包含一对形成于元件上表面及下表面的第一金属箔，且和第二导电层电气隔离。第二电极包含一对形成于元件上表面及下表面的第二金属箔，且和第一导电层电气隔离。第一电气导通件形成于第一端面，且连接第一金属箔及第一导电层。第二电气导通件形成于第二端面，且连接第二金属箔及第二导电层。第一和第二导通件分别占第一和第二端面的面积比例为40%至100%。另外，聚鼎科技股份有限公司在申请号：201310129361.1公开了一表面贴装型过电流保护元件包括：PTC元件、第一电极、第二电极、第一电路及第二电路。PTC元件包含PTC材料层、第一导电层及第二导电层。PTC材料层设于第一导电层及第二导电层之间，且包含结晶性高分子聚合物及分散其中的导电填料。第一电极包含一对形成于上表面及下表面的第一金属箔。第二电极包含一对形成于上表面及下表面的第二金属箔。第一电路电气连接第一电极及第一导电层，其包含沿水平方向延伸的第一平面线路及沿垂直方向延伸的第一导通件。第二电路电气连接第二电极及第二导电层，其包含沿水平方向延伸的第二平面线路及沿垂直方向延伸的第二导通件。其中该第一平面线路及第二平面线路中至少一者的热阻足以防止热逸散，使得过电流保护元件于25°C、8A测试下可于60秒内触发。为了解决经过回流焊后，元件的升阻率超过50%的高升阻率对产品保持特性的影响，电子公司在设计上，开始尝试新的无热过程的安装方式例如采用卡壳的直接插拔式方案，即元件插入卡槽，两个弹簧触点分别压在元件的左右两个导电焊盘上，接入电路。此方案不尽能解决升阻的问题，而且还具有安装简单、节能环保和对保护元件损害小的特点。这种方案的新问题是，为了避免接触电阻小，弹簧触点压在元件上的力必须足够大。当正温度系数效应的元件处于动作状态时，芯片处于膨胀状态，材料的强度大幅降低，弹簧触点的压力会使元件弯曲。故此方案对保护元件的机械强度要求高。于是开发满足此应用条件的具有合适力学强度的保护元件成为此领域的新发展方向。东莞市博钺电子有限公司在申请号：201310239798.0和申请号201320346767.0公开了一种电路保护元件技术领域的端头无焊锡的表面贴装型熔断器及其制作方法，包括有内部开设有容置腔的绝缘外壳、设置在容置腔中的熔断体、两个分别盖设在外壳两端的金属端帽，熔断体的两端分别由外壳两端延伸出外壳外部并向外壳端面弯折形成连接部，两个端帽分别与相应端的连接部相接触并将连接部夹紧在外壳端面上，本发明的熔断体与端帽之间通过紧密接触的方式连接，不需要焊锡作为端帽与熔断体之间的连接,避免了熔断器在组装和熔断过程中出锡不良的现象，同时熔断体被充分保护在绝缘外壳和端帽之内,在受环境冷热冲击时有缓冲作用，安全可靠，减少了焊锡的用量,降低了物料成本和组装加热成本，能够适用于大电流产品。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种新型结构的表面贴装型过电流保护元件，它具有结构坚固，能有抵御外界极端环境如光、热、湿、氧、力对过电流保护元件性能的影响。本实用新型目的的通过下述方案实现：一种表面贴装型过电流保护元件，具有电阻正温度系数效应的芯片，该芯片包含导电复合材料基层和电极，所述导电复合材料基层至少一种聚合物和至少一种均匀分布于所述聚合物中的导电填料，其中：1）所述的具有电阻正温度系数效应的芯片包括：(a)具有电阻正温度系数效应的导电复合材料基层，其体积电阻率小于0.001Ω.m，具有相对的上下表面；(b)第一导电电极，置于导电复合材料基层的上表面；(c)第二导电电极，置于导电复合材料基层的下表面；2）具有电阻正温度系数效应的芯片包覆于框形结构体和该结构体上、下部的粘接层构成的腔室内，上导电焊盘和下导电焊盘分别与结构体的上部和下部连接；3）上、下导电焊盘分别位于结构体的上下表面的左右两边，且导电焊盘长宽比小于10；4）导电盲孔，包括至少一个上导电盲孔和至少一个下导电盲孔，所述的上导电盲孔电气连接第一导电电极和上表面的导电焊盘，所述的下导电盲孔电气连接第二导电电极和下表面的导电焊盘；5）导电端，包括至少一个左导电端和至少一个右导电端，所述的左导电端在结构体左侧，电气连接左边上下两个导电焊盘；所述的右导电端在结构体右侧，电气连接右边上下两个导电焊盘。本实用新型引入框形结构体和接插式导电端，可以通过卡入式方法安装在充电接口内部，安装工艺简单，避免了使用复杂且操作过程难以控制的回流焊或其它焊接工艺来安装，简化了工艺，提高了工作效率。在上述方案基础上，所述的导电复合材料基层,其包含至少一种聚合物和至少一种均匀分布于所述聚合物中的体积电阻率小于2µΩ.m、粒径为0.05μm～50μm的导电填料。其中，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，选自聚乙烯、氯化聚乙烯、氧化聚乙烯、聚氯乙烯、丁二烯-丙烯腈共聚物、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。所述聚合物占所述导电复合材料基层的体积分数优选为25%-70%之间，更优为30%-65%之间。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。所述的金属粉末选自：铜、镍、钴、铁、钨、锡、铅、银、金、铂或其合金中的一种及其混合物。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。所述导电填料的粒径优选为0.05μm～50μm，更优为0.1μm～20μm；体积电阻率不大于2µΩ.m，优选为不大于1µΩ.m，更优为不大于0.5µΩ.m。所述导电填料占所述导电复合材料基层体积分数的25%～80%，优选为30%-75%之间，更优为35%-70%之间，分散于所述聚合物中。所述导电填料的粒径优选为0.05μm～50μm，更优为0.1μm～20μm；所述导电填料占所述导电复合材料基层体积分数的25%～80%，优选为30%-75%之间，更优为35%-70%之间，分散于所述聚合物中。所述具有电阻正温度系数效应的导电复合材料基层可含有其他组分，如抗氧剂、辐射交联剂（常称为辐照促进剂、交联剂或交联促进剂，例如三烯丙基异氰脲酸酯）、偶联剂、分散剂、稳定剂、非导电性填料（如氢氧化镁，碳酸钙）、阻燃剂、弧光抑制剂或其他组分。这些组分通常占高分子基导电复合材料总体积份数不大于15%，例如体积百分比5%。所述的框形结构体由纤维或纤维毡为骨架，热塑性或热固性聚合物为胶结料组成的复合物，其挠曲强度介于100MPa～50GPa。所述的粘接层为导热率系数0.1～10W/m·K的高导热型的聚合物复合材料层。所述的导电盲孔是通过钻孔，并在孔的表面附着导电金属层构成，所述导电盲孔的形状是圆柱形、圆锥形、长方体形、正方体形或其他棱柱体形等，也可以是使导电电极和导电焊盘电气连接的任何形状。其中，所述的钻孔可以是机械钻孔和激光钻孔，所述的在孔的表面附着导电金属层的方法是通过化学沉积、喷涂、溅射、电镀或是这几种工艺复合使用。所述的框形结构体为矩形，导电端分布于所述框形结构体的左、右两侧。所述的左导电端可以分布在长方体型结构体左端的任何部位；所述的右导电端可以分布在长方体型结构体右端的任何部位。所述的左导电端和右导电端的数量分别是一个或一个以上。所述的导电盲孔可以穿过导电电极并深入导电复合材料基层内部，这种连接可以更好的保证导电盲孔和芯片的连接稳定性。本实用新型的优越性在于：1）本实用新型可通过卡入方式直接安装在充电接口内部，避免使用复杂且过程难以控制的回流焊或其它焊接工艺来安装，简化了工艺，提高了工作效率；2）功能上，可以在电流异常及接口温度过高时及时截断电流，直至故障被解除，从而保护电子设备和线路；3）结构上，在保证核心功能的情况下，有非常好的结构强度，能抵御外界极端环境如光、热、湿、氧、力对过电流保护元件性能的影响。附图说明图1表面贴装型过电流保护元件的立体图；图2导电复合材料芯片截面图；图3将芯片放入框板后的截面图；图4芯片被完整包裹后的结构体的截面图；图5形成盲孔和通孔后的截面图；图6形成导电盲孔、导电通孔和导电焊盘后的截面图；图7形成导电保护层后的截面图；图8本实用新型的实施例2的截面结构示意图；图9本实用新型的实施例3的俯视结构图；图中标号说明10——表面贴装型过电流保护元件；11、12——第一、第二四分之一通孔；13、14——第三、第四四分之一通孔；20——具有电阻正温度系数效应的芯片；21a、21b——第一、第二导电电极；22——导电复合材料基层；30——具有电阻正温度系数效应的芯片放置在内的结构体；31——框形结构体；40——器件；41a、41b——上、下金属电极片；42a、42b——上下粘接层；得到如图5所示的50。50——钻孔后的结构体强化的导电材料元件；53a、53b——上、下盲孔；60——带焊盘的元件；61a、61b、61c、61d——右上、左上、右下、左下导电焊盘；63a、63b——上、下导电盲孔；64a、64b——上、下绝缘槽；70——形成导电保护层的元件；73a、73b——有保护层的上、下导电盲孔；75a、75b、75c、75d——右上、左上、右下、左下导电焊盘上的保护层；80——实施例2元件；81a、81b——激光钻孔形成的上、下盲孔；90——实施例3元件；91a、91b、91c、91d——右一、右二、左一、左二导电端。具体实施方式实施例1如图1表面贴装型过电流保护元件的立体图、图2导电复合材料芯片截面图、图3将芯片放入框板后的截面图、图4芯片被完整包裹后的结构体的截面图、图5形成盲孔和通孔后的截面图和图6形成导电盲孔、导电通孔和导电焊盘后的截面图所示，本实用新型一种表面贴装型过电流保护元件10，如图1所示，在元件的左侧二角设有第一、第二四分之一通孔11、12作为左侧导电端；在元件的右侧二角设有第三、第四四分之一通孔13、14作为右侧导电端；所述的表面贴装型过电流保护元件10包括具有电阻正温度系数效应的芯片20，其中，1）所述的具有电阻正温度系数效应的芯片20包括：(a)具有电阻正温度系数效应的导电复合材料基层22，如图2所示，具有相对的上下表面，如图2所示，具有相对的上下表面,其体积电阻率小于0.001Ω.m，其包含至少一种聚合物和至少一种均匀分布于所述聚合物中的体积电阻率小于2µΩ.m、粒径为0.05μm～50μm的导电填料；(b)第一导电电极21a，置于导电复合材料基层22的上表面；(c)第二导电电极21b，置于导电复合材料基层22的下表面；2）具有电阻正温度系数效应的芯片20包覆于框形结构体31和该结构体31上、下粘接层42a、42b构成的腔室内，如图3和图4所示，具有电阻正温度系数效应的芯片20放置在内的结构体30的上、下部分别与上导电焊盘41a和下导电焊盘41b连接；3）上、下导电焊盘分别位于该结构体的上下表面的左右两边，且导电焊盘长宽比小于10；4）导电盲孔，如图5所示，包括一个上导电盲孔53a和一个下导电盲孔53b，所述的上导电盲孔53a电气连接第一导电电极21a和上导电焊盘51a，所述的下导电盲孔53b电气连接第二导电电极21b和下导电焊盘51b；5）如图6所示，通过在上下导电焊盘51a、51b的中间设置绝缘槽64a、64b，形成有右上、左上导电焊盘61a、61b，和左下、右下导电焊盘61d、61c的器件60，则上导电盲孔63a电气连接第一导电电极21a和上表面的上右导电焊盘61a，下导电盲孔63b电气连接第二导电电极21b和下表面的下左导电焊盘61d；导电端，如图1所示，包括一个左导电端11和一个右导电端12，所述的右导电端12在结构体右侧，电气连接右上、右下导电焊盘61a、61c；所述的左导电端11在结构体左侧，电气连接左边左上、左下导电焊盘61b、61d。具体制作依序按下述步骤：一、核心功能芯片的制作将聚合物、导电填料、加工助剂按合适的配方配料。将密炼机温度设定为180度，转速为30转/分钟，先加入聚合物密炼3分钟后，然后加入导电填料和加工助剂，加料在3分钟内完成，继续密炼15分钟后出料，得到导电复合材料。将上述熔融混合好的导电复合材料通过开炼机压延，得到厚度为0.20-0.25毫米的导电复合材料基层22，如图2。将导电复合材料基层22，按图2所示置于上下二层金属箔片之间，将上、下金属箔片的粗糙面与导电复合材料基层22紧密结合，构成第一、第二电极21a和21b。通过热压合的方法将上述三层叠好紧密结合在一起。热压合的温度为180摄氏度，压力为12兆帕，时间为10分钟，最后在冷压机上冷压10分钟，得到图2所示的具有电阻正温度系数效应的复合材料层。将复合材料层，经过装有冲压模具的冲床设备，冲成合适大小的具有电阻正温度系数效应的芯片20。该芯片的大小取决于最终产品的尺寸。一般最终产品的尺寸为0805、1210、1206、1812、2016等。二、后续加工将具有电阻正温度系数效应的芯片20放入如图3所示的框形结构体31内，制成具有电阻正温度系数效应的芯片放置在内的结构体30。为了便于生产，通常将如图4所示的下粘接层42b采用多点粘合的方式部分粘结于如图4所示的框形结构体31的底面,然后将芯片放入框形结构体31内,这样芯片不会上下移动,便于下面叠层压合；上、下金属电极片；将如图4所示，自上而下依序将上金属电极片41a、上粘接层42a、放入芯片的结构体30、下粘接层42b、下金属电极片41b叠放在一起，然后经过热压合，热压合的温度为180摄氏度，压力为5兆帕，时间为120分钟，形成完好的叠层如图4。框体31和上下粘接层42a、42b完全包裹芯片，同时电极片41a和41b紧紧地贴合于结构体的上下面的器件40。在图5所示，在上下金属电极片41a和41b的表面按预先设计好的钻孔位置钻盲孔53a和53b，每面盲孔的数量可以一个也可以是多个，钻孔的深度以钻头完全钻过芯片的上、下金属电极片41a、41b、第一导电电极21a和第二导电电极21b为最佳，以利于上导通盲孔53a和芯片第一导电电极21a形成“十”字交叉,下导通盲孔53b和第二导电电极21b形成“十”字交叉,得到如图5所示的钻孔后的结构体强化的导电材料元件50。将如图5所示的钻孔后的结构体强化的导电材料元件50通过化学沉铜和点镀铜的方式，形成上、下导电盲孔63a、63b,且上、下导电盲孔63a、63b与上、下金属电极片41a、41b和第一导电电极21a、第二导电电极21b形成“十”字型连接且电气导通。通过图形转移蚀刻技术在上、下金属电极片41a、41b上蚀刻出绝缘槽64a、64b，得到右上、左上、右下、左下导电焊盘61a、61b、61c、61d，获得如图6所示的带焊盘的元件60。最后，经过化学镀工艺，在如图7所示的右上、左上、右下、左下导电焊盘61a、61b、61c、61d，以及上、下导电盲孔63a、63b上镀一层金属保护层，金属保护层可以是Ni/Au复合层，也可以是其它可以起到保护作用的金属层，并且具有很好的导电能力。经过在矩形器件的四个角钻出1/4通孔，即第一、第二、第三、第四四分之一通孔131、132、133、134，分别在器件的左右形成左、右导电端11、12。获得图1所示的表面贴装型过电流保护元件10。实施例2本实用新型的第2实施例的表面贴装型过电流保护元件的结构示意图如图8所示，其基本步骤和实施例1相同，只是将钻盲孔的工艺由机械钻孔改为激光钻孔。激光钻孔形成的盲孔81a和81b分别连接具有电阻正温度系数效应的芯片的上电极21a和21b。实施例3本实用新型的第3实施例的表面贴装型过电流保护元件的俯视图如图9所示，其基本步骤和实施例1相同，只是将导电端由分布在四个角上的四份之一导通孔变为分布在左右两端的二分之一半圆孔91a，91b，91c和91d。本实用新型的内容和特点已揭示如上，然而前面叙述的本实用新型仅仅简要地或只涉及本实用新型的特定部分，本实用新型的特征可能比在此公开的内容涉及的更多。因此，本实用新型的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应该包括在不同部分中所体现的所有内容的组合，以及各种不背离本实用新型的替换和修饰，并为本实用新型的权利要求书所涵盖。