一种表面贴装型电路保护元件及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种表面贴装型电路保护元件及制造方法，尤其是涉及一种具有电阻正温度效应的表面贴装型过流过压保护元件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]电子产品正在朝多功能、小型化、集成化的方向发展。具有单一过流或者过压功能的元器件已越来越多的被集成元件所取代。因此需要一种表面贴装型电路保护元件，其具有过流、过压保护功能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:提供一种表面贴装型电路保护元件，该元件具有过电流、过电压以及过温保护三重功能的特点。
[0005]本发明的再一目的在于:提供所述的表面贴装型电路保护元件的制造方法。
[0006]本发明目的通过下述方案实现:一种表面贴装型电路保护元件，至少有两层具有电阻正温度系数效应的导电复合材料基层和四个电极，其中:
所述的导电复合材料基层至少包括一高电阻导电复合材料基层和一低电阻导电复合材料基层，所述的高电阻导电复合材料基层与所述的低电阻导电复合材料基层的电阻比不小于5:1，且每层均具有相对的上表面和下表面；所述的导电复合材料基层按照电阻排列为低至尚、尚至低、尚低尚、低尚低、尚尚低、或低低尚的排列方式；
第一电极，与具有电阻正温度系数效应的低电阻导电复合材料基层的上表面紧密结合；
第二电极，与具有电阻正温度系数效应的低电阻导电复合材料基层的下表面紧密结合；
第三电极，与具有电阻正温度系数效应的高电阻导电复合材料基层的上表面紧密结合；
第四电极，与具有电阻正温度系数效应的高电阻导电复合材料基层的下表面紧密结合；
所述第一电极、低电阻导电复合材料基层、第二电极紧密结合，形成一低电阻导电复合层；
所述第三电极、高电阻导电复合材料基层、第四电极紧密结合，形成一高电阻导电复合层；
包括四个面，其中有三个导电端面:
第一电极延伸至第一导电端面，且与其他两个导电端面隔断；
第二电极延伸至第三导电端面，且与其他两个导电端面隔断；
第三电极延伸至第二导电端面，且与其他两个导电端面隔断；
第四电极延伸至第一导电端面，且与其他两个导电端面隔断，并且所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极皆延伸至第四个面；
且所述的导电端面的两端有相对的两个金属箔片以及连接两金属箔片的导电体；在相邻两导电复合层之间以及导电复合层与形成导电端面的金属箔片之间设有粘结层，其与相邻导电复合层、或者与形成导电端面的金属箔片之间紧密结合，因此至少有三层粘接层；其中，
所述具有电阻正温度系数效应的导电复合材料基层由占所述导电复合材料基层的体积分数介于20%-75%的聚合物和导电填料组成，所述导电填料选自碳黑、石墨、碳纤维、碳纳米管、金属粉末、导电陶瓷粉末中的一种及其混合物。
[0007]上述所述的第一、第二、第三、第四电极是按照表面贴装型电路保护元件中内部层次结构依序的表示，而非特指某一端面；同理，第一、第二、第三导电端面可按照其相对位置任意设置于产品的端面(本发明所述的表面贴装型电路保护元件一共为三个导电端面)。
[0008]例如，上文所述的第一电极延伸至第一导电端面，且与第二、第三导电端面隔断；第二电极延伸至第三导电端面，且与第一、第二导电端面隔断”可以解释为表面贴装型电路保护元件中内部第一层电极延伸至第一个导电端面，并且与其他两个导电端面隔断；表面贴装型电路保护元件中内部第二层电极延伸至第二个导电端面，并且与其他两个导电端面隔断。”
在具体的生产、使用过程中，可以制成上述的由一个低电阻导电复合层和一个高电阻导电复合层、电极和粘接层等组成的表面贴装型电路保护元件；也可以制成由两个低电阻导电复合层和一个高电阻导电复合层、电极和粘接层等组成的表面贴装型电路保护元件；还可以制成由一个低电阻导电复合层和两个高电阻导电复合层、电极和粘接层等组成的表面贴装型电路保护元件。上述低电阻导电复合层和高电阻导电复合层的连接顺序多样，比如至少可以:低一高；高一低；高一低一高；低一高一低；高一高一低；低一低一高等等方式。高电阻基层与低电阻基层的电阻比不小于5:1，优选为不小于10:1，且每层均具有相对的上表面和下表面。
[0009]所述聚合物选自聚乙烯、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介于20%-75%之间，优选为25%-70%之间，更优为30%-65%之间。
[0010]所述电填料的粒径优选为0.05 μ m?50 μ m，更优为0.1 μ m?20 μ m ;体积电阻率不大于0.03 Ω.m，优选为不大于0.02 Ω.m，更优为不大于0.01 Ω.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。
[0011]所述金属粉末选自:铜、镍、钴、铁、钨、锡、铅、银、金、铂或其合金中的一种及其混合物。
[0012]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。
[0013]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。这些组分不大于高分子基导电复合材料总体积的15%，例如5%体积百分比。
[0014]本发明提供上述表面贴装型电路保护元件的制造方法，至少包括以下步骤:
首先，制备至少两层具有电阻正温度系数效应的导电复合材料基层，并使第一电极和第二电极紧密结合在低电阻导电复合材料基层的上表面和下表面上，形成低电阻导电复合层，第三电极和第四电极紧密结合在高电阻导电复合材料基层的上表面和下表面上，形成高电阻导电复合层；其中高电阻导电复合层与低电阻导电复合层的电阻比不小于5:1 ;所述的导电复合材料基层有四个面，其中有三个面定义为导电端面；
之后，除去低电阻导电复合层第一电极的部分区域，使之不与第二导电端面和第三导电端面直接连接；除去低电阻导电复合层第二电极的部分区域，使之不与第一导电端面和第二导电端面直接连接；除去高电阻导电复合层第三电极的部分区域，使之不与第一导电端面和第三导电端面直接连接；除去高电阻导电复合层第四电极的部分区域，使之不与第二导电端面和第三导电端面直接连接；
将粘接层置于相邻两个导电复合层之间以及导电复合层与形成导电端面的金属箔片之间，并通过热压合的方式将两层导电复合层以及上下表面的金属箔片紧密结合在一起，形成一导电构件；
在所述的导电构件上开通孔或通槽，在所述的通孔或通槽的内壁上形成导电体(可以通过在通孔或通槽的内壁上镀铜的方式形成导电体)；除去所述导电构件的上下金属箔片的部分区域，露出粘接层，在上、下金属箔片上各形成不直接连接的三个区域，所述不直接连接的三个区域将分别与对应的通孔或通槽内壁上的导电体直接连接，形成第一导电端面、第二导电端面和第三导电端面。
[0015]为了满足更多的功能需求，所述的表面贴装型电路保护元件的制造方法还可以进一步包含如下步骤:在露出的粘接层上形成一阻焊层，并可进一步在阻焊层上标记产品识别字符或图案。
[0016]所述的除去部分第一、第二电极和第三、第四电