有封胶体的过电流保护元件的制作方法

本实用新型涉及一种有封胶体的过电流保护元件，属具有良好耐候性的小型化过电流保护元件。

背景技术：

过电流保护元件在正常温度下可维持较低的电阻值，具有对温度变化反应敏锐的特性，即当电路中发生过电流或过高温现象时，其电阻会瞬间增加到一高阻值，使电路处于断路状态，以达到保护电路元件的目的，此类元件已被广泛应用于电子线路保护元器件上。

为了适应IC制成技术微小化的趋势，电子信息产品已经走向轻薄短小的趋势，以SMD而言，其规格尺寸通常为SMD1812、1210、1206、0805、0603、0402等，以规格1812和0402为例，SMD1812元件表面积为35.49mm²，其体积为6.97 mm³，折算成元件单位体积所暴露在环境中面积为5.09mm²；SMD0402元件表面积为2.556mm²，其体积为0.258 mm³，折算成单位体积的元件所暴露在环境中面积为9.91mm²；SMD0402元件单位体积所暴露在环境中面积几乎是SMD1812的2倍。所以小尺寸过电流保护元件元件更加容易受到外在环境的影响，从而加速其电气性能的劣化，过电流保护元件中的SMD0402几乎是极限尺寸，过小尺寸的SMD产品其耐候性会变得非常差，无法满足电子产品日益增长的需求。

技术实现要素：

本实用新型所有解决的技术问题是：提供一种有封胶体的过电流保护元件，在保证过电流保护元件小型化的同时，可提升其耐候性。

本实用新型技术问题通过下述方案实现：一种有封胶体的过电流保护元件，其包含：

至少一具有正温度系数的PTC模块、一第一电极、一第二电极，PTC模块设于第一电极和第二电极之间；

一底部绝缘层，贴合第一电极；

一顶部绝缘层，贴合第二电极；

一封胶体，包覆在PTC模块四周与底部绝缘层和顶部绝缘层构成一体化结构，将PTC模块、第一电极和第二电极包裹在内，第一和第二电极分别延伸至封胶体的其中一侧端面表面；

一第一外端电极，包覆绝缘层、封胶体、第一电极构成一体化结构元件的一侧端面和元件上下表面；

一第二外端电极，包覆绝缘层、封胶体、第二电极构成一体化结构元件的另一侧端面和元件上下表面。

在上述方案基础上，所述的PTC模块包含具有正温度系数的聚合物基导电复合材料和金属电极的PTC单元，其中，聚合物基导电复合材料叠设于两金属电极之间。

在上述方案基础上，所述第一电极设于底部绝缘层上表面，与PTC模块下表面金属电极贴合；所述第二电极设于顶部绝缘层下表面，与PTC模块上表面金属电极贴合。

在上述方案基础上，所述的PTC模块由二个以上的PTC单元串联构成。

在上述方案基础上，所述的PTC模块由二个以PTC单元并联构成。

所述聚合物基导电复合材料在25℃时的体积电阻率小于0.01Ω.cm，其承载电流大于0.25A/mm²，特征在于其包含：

1）至少一种聚合物，占聚合物基导电复合材料体积分数30%～60%；所述聚合物为：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、聚酰亚胺、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。

2）至少一种导电填料，所述导电填料选自金属粉末或者导电陶瓷粉末。

所述金属粉末选自：镍、铜、铁、锡、铅、银、金、铂、钯、铋、铟中的一种及其混合物或其合金。

所述导电陶瓷粉末选自：碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化钛、碳化铌、碳化二钼、碳化铪、碳化钨、碳化二钨或二碳化三铬之中之中的一种及其混合物。优选一种金属碳化物粉末，金属碳化物粉末占所述聚合物基导电复合材料体积分数的40%～70%，分散于所述聚合物基材中。

所述绝缘层为陶瓷材料、聚合物或者聚合物基复合材料等具有散热特性的材料制成。

所述第一电极设于底部绝缘层上表面，与PTC模块下表面金属电极贴合，第一电极延伸至封胶体的一侧端面表面，与第一外端电极电气连接；所述第二电极设于顶部绝缘层下表面，与PTC模块上表面金属电极贴合，第二电极延伸至封胶体的一侧端面表面，与第二外端电极电气连接。

所述封胶体，与底部绝缘层和顶部绝缘层构成一体化结构，将PTC模块、第一电极和第二电极包裹在内，使第一电极与第二外端电极电气隔离，第二电极与第一外端电极电气隔离。

所述封胶体基材选自环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂中的一种或它们的复合物。

所述两个外端电极、第一及第二电极基材选自：银、金、铜、镍、钯、铋、铟或铂中的一种或其合金复合物，且以涂布、沾覆、蒸镀薄膜、溅镀薄膜或热压复合工艺制成。

本实用新型的优越性在于：通过引入封胶体结构，使过电流保护元件在保证元件小型化的同时具有良好的耐候性。

附图说明

图1是实施例1的过电流保护元件的结构剖视图；

图2是PTC模块串联的过电流保护元件的结构剖视图；

图3是PTC模块并联的过电流保护元件的结构剖视图；

图4是85℃，85%RH的环境中实施例1SMD元件和传统SMD元件电气性能对比图；

图中号说明：

10、20、30——PTC模块；

11、21、31——第一外端电极；

12、22、32——第二外端电极；

13、23、33——顶部绝缘层；

14、24、34——底部绝缘层；

15、25、35——第一电极；

16、26、36——第二电极；

17、27、37——封胶体；

实施例1中：

19——PTC模块的上金属电极；

18——PTC模块的下金属电极；

110——PTC模块的PTC材料层；

实施例3中：

38、312——PTC模块的上金属电极一、二；

39、311——PTC模块的下金属电极一、二；

3-10、3-13——PTC材料层一、二。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1

图1是实施例1的过电流保护元件的结构剖视图所示，底部绝缘层14上贴合第一电极15，顶部绝缘层13贴合第二电极16，具有正温度系数的PTC模块10上下表面，叠设于第一电极15和第二电极16之间，PTC模块10的四周被封胶体17包围，封胶体17与底部绝缘层14和顶部绝缘层13构成一体化结构，将PTC模块10、第一电极15和第二电极16包裹在内，第一电极15和第二电极16分别延伸至封胶体17的其中一侧端面表面；第一外端电极11包覆于上、下绝缘层13、14、封胶体17、第一电极15所构成一体化结构的一侧端面和元件上下表面；第二外端电极12于包覆上、下绝缘层13、14、封胶体17、第二电极16所构成一体化结构的另一侧端面和元件上下表面。

本实施例列举一种制备本实用新型过电流保护元件的制备工艺；包含以下步骤：

1）预先制备具有正温度系数的PTC模块；

2）以陶瓷材料、聚合物或者聚合物基复合材料等具有散热特性的材料作为绝缘层，在绝缘层上设有第一电极和第二电极；

3）在底部绝缘层14上第一电极15和顶部绝缘层13上第二电极16印上、沾上或点上导电膏；

4）通过导电膏连接，将步骤1）制备的PTC模块10连接到底部绝缘层14上第一电极15和顶部绝缘层13上第二电极16之间；

5）对介于所述底部绝缘层14和顶部绝缘层13之间的空间实施绝缘材料封装，形成所述封胶体17；

6）对步骤5）制成的半成品的上下绝缘层13、14、封胶体17、第一电极15所构成一体化结构一侧端面和元件上下表面分别制备第一外端电极11，且与对应第一电极构成电气连接；半成品的上下绝缘层13、14、封胶体17、第二电极16所构成一体化结构的侧端面和元件上下表面分别制备第二外端电极12，且与对应第二电极16构成电气连接，构成SMD元件。

所述聚合物基导电复合材料在25℃时的体积电阻率小于0.01Ω.cm，其承载电流大于0.25A/mm²。

所述封胶体基材选自环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂中的一种或它们的复合物，优选环氧树脂，更优选双酚A型环氧树脂。

所述两个外端电极、第一及第二电极基材选自：银、金、铜、镍、钯、铋、铟或铂中的一种或其合金复合物，优选铜箔；且以涂布、沾覆、蒸镀薄膜、溅镀薄膜或热压复合工艺制成。

图4是85℃，85%RH的环境中，本实施例1的SMD元件和传统SMD元件电气性能对比图，图4中SMD产品尺寸规格为0402，系小尺寸SMD产品，由图可知，本实用新型所述过电流保护元件在小尺寸的同时可以保持良好的耐候性，使用寿命更长。

实施例2

如图2是PTC模块串联的过电流保护元件的结构剖视图所示，其他结构与实施例1相同，只是PTC单元串联构成PTC模块20；

底部绝缘层24上贴合第一电极25，顶部绝缘层23贴合第二电极26，具有正温度系数的PTC模块20上下表面，叠设于第一电极25和第二电极26之间，PTC模块20的四周被封胶体27包围，封胶体27与底部绝缘层24和顶部绝缘层23构成一体化结构，将PTC模块20、第一电极25和第二电极26包裹在内，第一电极25和第二电极26分别延伸至封胶体17的一侧端面表面；第一外端电极21包覆上下绝缘层23、24、封胶体27、第一电极25所构成一体化结构的一侧端面和元件上下表面；第二外端电极22于包覆上下绝缘层23、24、封胶体27、第二电极26所构成一体化结构的另一侧端面和元件上下表面，其中，PTC模块20依据由上、下PTC模块的上金属电极一29、28和PTC材料层一210构成的PTC模块一，和其上方上、下PTC模块的上金属电极二212、211和PTC材料层二213构成的PTC模块二，PTC模块二叠加在PTC模块一上方，PTC模块的上金属电极二212与第二电极26相接； PTC模块的下金属电极一28与第一电极25相接；PTC模块的上金属电极一29和PTC模块的下金属电极二相接，构成二个PTC串联单元的PTC模块20。

实施例3

图3是PTC模块并联的过电流保护元件的结构剖视图所示，其他结构与实施例1相同，只是PTC单元串联构成PTC模块30；

底部绝缘层34上贴合第一电极35，顶部绝缘层33贴合第二电极36，具有正温度系数的PTC模块30上下表面，有二个PTC单元并联设于第一电极35和第二电极36之间，PTC模块30的四周被封胶体37包围，封胶体37与底部绝缘层34和顶部绝缘层33构成一体化结构，将PTC模块30、第一电极35和第二电极36包裹在内，第一电极35和第二电极36分别延伸至封胶体37的其中一侧端面表面；第一外端电极31包覆于上、下绝缘层33、34、封胶体37、第一电极35所构成一体化结构的一侧端面和元件上下表面；第二外端电极32包覆上、下绝缘层33、34、封胶体17、第二电极36所构成一体化结构的另一侧端面和元件上下表面。

PTC模块的上金属电极一、二38、312与第二电极36相接，PTC模块的下金属电极一、二39、311与第一电极35相接，PTC材料层一、二3-10、3-13分别置于PTC模块的上金属电极一、二38、312和PTC模块的下金属电极一、二39、311。

本实用新型中，在实施例1结构的基础上，所述PTC模块中还可以由两个以上PTC单元并联或者串联构成PTC模块，或者PTC模块串联或者并联其他元件，以实现不同的功能。

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，本实用新型的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应该包括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。