專利名稱：表面貼裝型高分子ptc過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于過(guò)電流防護(hù)的電子元器件及其制造方法，具體涉及一種表面貼裝型高 分子PTC過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
功能高分子材料是目前材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)，具有PTC特性的高分子復(fù)合導(dǎo)電材料便是其 中的佼佼者，迄今學(xué)術(shù)界產(chǎn)業(yè)界都在踴躍地對(duì)它進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。所謂高分子PTC復(fù)合導(dǎo)電材 料，就是具有PTC (positive te即erature coefficient "正溫度系數(shù)")電阻特性的高分子復(fù) 合導(dǎo)電材料。也就是說(shuō)，在一定的溫度范圍內(nèi)，這種導(dǎo)電材料自身的電阻率會(huì)隨溫度的升高 而增大。這種過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件由高分子材料填充導(dǎo)電粒子復(fù)合而成。所述的高分子材料包 括熱固性聚合物和熱塑性聚合物，熱塑性聚合物包括聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯 -醋酸乙烯共聚物、乙烯_丙烯酸共聚物、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯等；熱固性聚合物主要 有環(huán)氧樹(shù)脂。導(dǎo)電粒子包括碳黑和金屬粉末，以及表面鍍有金屬的石墨、炭黑、陶瓷微珠、 玻璃微珠。常用的金屬粉末包括銀粉、銅粉、鋁粉、鎳粉、不銹鋼粉。
利用高分子PTC復(fù)合導(dǎo)電材料制成高分子過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，可以作為電路的過(guò)流過(guò)溫保 護(hù)裝置。其串聯(lián)在電路中使用，電路正常工作時(shí)，通過(guò)高分子過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件的電流較低， 其溫度較低，呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，不會(huì)影響電路正常工作。而當(dāng)由電路故障引起的大電流通過(guò) 此高分子過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件時(shí)，其溫度會(huì)突然升高，引起其自身電阻值驟然變大，這樣就使 電路呈現(xiàn)近似斷路狀態(tài)，從而起到保護(hù)電路作用。當(dāng)故障排除后，高分子過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件 的溫度下降，其電阻值又可恢復(fù)到低阻值狀態(tài)。因此，其實(shí)這是一種可以自動(dòng)恢復(fù)的保險(xiǎn)絲， 已廣泛地應(yīng)用到計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、汽車電子、家用及工業(yè)控制電器設(shè)備等領(lǐng)域中。
高分子過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件在過(guò)流防護(hù)領(lǐng)域已經(jīng)得到普遍應(yīng)用，電子元器件的可表面貼裝化 是目前的發(fā)展趨勢(shì)，這也對(duì)高分子過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件的封裝技術(shù)提出了更高的要求。目前普 遍使用的表面貼裝型高分子過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，由于過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件的側(cè)面，尤其是對(duì)于 含有金屬填料的過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，直接暴露在空氣中，容易受到外界環(huán)境中氧氣及水汽等 侵入，造成元件耐候性能變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐候性能好的表面貼裝型過(guò)流過(guò)溫保護(hù) 元件及其制造方法，使得其中的高分子PTC復(fù)合導(dǎo)電材料可以與空氣完全隔離，提高耐候性 能，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下
一種表面貼裝型高分子PTC過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，包括PTC芯片，所述PTC芯片包括PTC材 料層和分別貼覆在高分子PTC層上下表面的金屬箔電極片；其特征在于，還包括殼體，所述 殼體包括底板、蓋板和基板，所述基板的中心設(shè)有通孔，所述底板、蓋板分別蓋在基板的上 面和下面，所述PTC芯片設(shè)置在底板、蓋板和基板的通孔之間的空腔內(nèi)；所述蓋板上表面貼 合有左右兩個(gè)焊盤，兩個(gè)焊盤之間為阻焊膜，所述左焊盤和右焊盤分別與髙分子PTC芯片的 兩個(gè)金屬箔電極片電連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)將高分子PTC芯片設(shè)置在殼體內(nèi)，不直接接觸空氣，耐候 性大大提高，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐候性好等優(yōu)點(diǎn)。
優(yōu)選地，還包括端頭，所述底板的下表面上也貼合有左右兩個(gè)焊盤，左右兩個(gè)焊盤之間 為阻焊膜，底板和蓋板的兩個(gè)左焊盤之間以及兩個(gè)右焊盤之間分別通過(guò)端頭電連接。通過(guò)在 殼體的上下表面均設(shè)置焊盤，使整個(gè)原件沒(méi)有方向性，更便于元件的貼裝。
優(yōu)選地，所述殼體上設(shè)有兩個(gè)缺口，所述端頭設(shè)置于缺口內(nèi)，所述缺口設(shè)置在殼體的左
右兩端，所述缺口為半圓孔型或半橢圓孔型，所述端頭為連接在上下兩個(gè)左焊盤之間以及上 下兩個(gè)右焊盤之間的金屬層。
本發(fā)明同時(shí)公布了上述過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件的制造方法，其包括如下步驟
1) 制備高分子PTC芯片將高分子PTC復(fù)合導(dǎo)電材料和金屬箔片電極復(fù)合制成片材，分
割成一定形狀的小片，然后利用物理或化學(xué)蝕刻的方法，將不需要的部分金屬箔片電
極除去；或?qū)⒏叻肿覲TC復(fù)合導(dǎo)電材料和金屬箔片電極復(fù)合制成片材，利用物理或化 學(xué)蝕刻的方法，將不需要的部分金屬箔片電極除去，然后分割成一定形狀的小片；
2) 制備基板取一張與高分子PTC芯片相同厚度的復(fù)合樹(shù)脂板，按照一定的排布打孔， 孔的形狀與高分子PTC芯片相適應(yīng)；
3) 將高分子PTC芯片放入基板的孔中，在基板兩面各蓋上一張或多張半固化的復(fù)合樹(shù)脂
片，形成蓋板和底板，再各加上一張一面粗糙化處理過(guò)的金屬箔，金屬箔的粗糙面向
內(nèi)，然后通過(guò)加壓加溫壓合在一起；
4) 在得到的復(fù)合板材上鉆通孔，孔的位置位于最終產(chǎn)品端頭的位置，孔的大小足夠大，以能夠在PTC芯片兩端分別形成弧形缺口為準(zhǔn)；
5) 將步驟4)中所有通孔的內(nèi)壁鍍銅，通孔內(nèi)壁的銅鍍層使得板材兩面的金屬箔、PTC 芯片的金屬箔電極片相連接；
6) 利用化學(xué)蝕刻、激光切割或機(jī)械切割的方法，在底板和蓋板表面的金屬箔上雕刻對(duì)應(yīng) 焊盤的形狀；
7) 在上下表面的非焊盤部位印刷或噴涂阻焊膜阻焊膜；阻焊膜上還可以印刷字符；
8) 在上下表面的其余部位再鍍金屬保護(hù)層，形成焊盤；
9) 將步驟8)得到的復(fù)合板材按單元進(jìn)行切割，得到獨(dú)立的最終產(chǎn)品。


圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)分解圖。 圖2是圖1中實(shí)施例的外形圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例在制造過(guò)程中完成步驟6后的板材正面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖l、圖2示出了本發(fā)明的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明表面貼裝型高分子PTC過(guò)流過(guò)溫保 護(hù)元件，包括PTC芯片4和殼體，所述PTC芯片4包括PTC材料層43和分別貼覆在高分子PTC 層上下表面的金屬箔電極片41和42;所述上下兩個(gè)金屬箔電極片41和42均部分覆蓋在高分 子PTC材料層43上，所述髙分子PTC材料層43的上下兩個(gè)表面的裸露部分左右相對(duì)分布。
所述殼體包括底板6、蓋板3和基板5，所述基板5的中心設(shè)有通孔8，所述底板6、蓋 板3分別蓋在基板5的上面和下面，所述PTC芯片4設(shè)置在底板6、蓋板3和基板5的通孔之 間的空腔內(nèi)；所述蓋板上表面貼合有左右兩個(gè)焊盤2和7，兩個(gè)焊盤之間為阻焊膜l，所述左 焊盤2和右焊盤7分別與高分子PTC芯片4的兩個(gè)金屬箔電極片電連接。所述底板6的下表 面上貼合有左右兩個(gè)焊盤2'和7'，左右兩個(gè)焊盤2'和7'之間為阻焊膜l'，底板6和蓋 板3的兩個(gè)左焊盤2和2'之間以及兩個(gè)右焊盤7和7'之間分別通過(guò)端頭10電連接。
基板5、蓋板3和底板6都由復(fù)合樹(shù)脂板制成，可以熱壓為一體，從而將PTC芯片4封閉 在其中。復(fù)合樹(shù)脂板由高分子樹(shù)脂與填充材料構(gòu)成，也可以沒(méi)有填充材料。高分子樹(shù)脂可以 選自酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、聚四氟乙烯樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺三嗪樹(shù)脂、熱 固性聚苯醚類樹(shù)脂或聚酯樹(shù)脂等；填充材料可以為紙、玻璃纖維布或芳酰胺纖維非織布等；可以是一層板，也可以是上述幾種不同材料的多層板。
由金屬層構(gòu)成的左右兩個(gè)焊盤2、 2'、 7、 7'之間因設(shè)有阻焊膜1、 1'而相互絕緣；焊 盤的金屬層可以為內(nèi)層是銅層、外層是鎳層；或內(nèi)層是銅層、外層是錫層；或內(nèi)層是銅層、 中間層是鎳層、外層是金層；或內(nèi)層是銅層、中間層是鎳層、外層是錫層等結(jié)構(gòu)。金屬層厚 度0.002 0.20mm。阻焊膜由環(huán)氧樹(shù)脂或聚酰胺或聚酯構(gòu)成。
殼體的左右兩端各設(shè)有一個(gè)缺口 9，缺口 9為半圓孔型或半橢圓孔型，缺口 9內(nèi)設(shè)有可以 導(dǎo)電的端頭IO，端頭10也由金屬層構(gòu)成，金屬層的結(jié)構(gòu)與左右焊盤的金屬層結(jié)構(gòu)相同，端頭 10將其兩端的焊盤連接起來(lái)，相互導(dǎo)通。其中，由于基板右端的焊盤7與PTC芯片4的上極 板41是電連接的，左端的焊盤2與PTC芯片4的下極板42是電連接導(dǎo)通的。這樣，該過(guò)流 過(guò)溫保護(hù)元件在使用時(shí)，不管是以上面的兩個(gè)焊盤進(jìn)行貼裝還是以下面的兩個(gè)焊盤進(jìn)行貼裝， 都能保證PTC芯片4的兩極被連接在電路中。
上述表面貼裝型過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件可以通過(guò)如下方法制造-
1)制備高分子PTC芯片將高分子PTC復(fù)合導(dǎo)電材料壓制成厚度0. 45mm的片材，然后 利用平板硫化機(jī)在兩面貼覆厚度0. 035mm銅箔，熱壓成形，得到總厚度0. 50mm的復(fù) 合片材，利用電子加速器輻射交聯(lián)后，用沖床沖制成3.0inn^4.0mm的方形小片，然后 利用蝕刻的方法，將上下表面銅箔各剝除0. 5mm*3. Omm區(qū)域，然后進(jìn)行表面銅箔的棕 化處理，清洗烘干后備用。
2〉制備基板取一張厚度0.5mm的環(huán)氧樹(shù)脂板作為基板5，按照一定的排布，利用沖床 打孔，孔的形狀與高分子PTC芯片相適應(yīng)，孔的尺寸為3. 05mra*4. 05mm，打孔的方式 可以采用激光、鉆孔或沖制。
3) 將前面得到的高分子PTC芯片4放入一個(gè)個(gè)孔中，然后在兩側(cè)依次各加一張環(huán)氧玻纖 布半固化片作為蓋板3和底板4,再各加上一張一面粗糙化處理過(guò)的金屬箔，金屬箔 的粗糙面向內(nèi)，利用真空熱壓機(jī)熱壓復(fù)合在一起。
4) 將上面得到的復(fù)合結(jié)構(gòu)的板材按照一定的排布，利用鉆床在相應(yīng)位置打通孔，孔的位 置位于最終產(chǎn)品兩端的缺口9的位置，孔的大小足夠大，以能夠在PTC芯片兩端分別 形成弧形缺口為準(zhǔn)；
5) 利用化學(xué)鍍銅方法，將步驟4)中所有通孔的內(nèi)壁鍍銅，通孔內(nèi)壁的銅鍍層使得板材 兩面的金屬箔、PTC芯片的金屬箔電極片相連接，鍍層厚度0. 025-0. 05mm;
6) 利用化學(xué)蝕刻、激光切割或機(jī)械切割的方法，在底板和蓋板表面的金屬箔上雕刻對(duì)應(yīng) 焊盤的形狀；如圖3中的12，蝕刻前用干膜保護(hù)非蝕刻區(qū)，蝕刻完后退除保護(hù)層。7) 在上下表面的非焊盤部位印刷或噴涂阻焊膜，然后加熱固化，根據(jù)需要可以在阻焊膜 表面印刷字符。
8) 在上下表面的其余部位再鍍金屬保護(hù)層，形成焊盤；然后經(jīng)過(guò)噴錫或者鍍金處理，在 孔內(nèi)及焊盤區(qū)完成表面金屬處理。
9) 將步驟8)得到的復(fù)合板材按單元進(jìn)行切割，得到獨(dú)立的最終產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種表面貼裝型高分子PTC過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，包括PTC芯片(4)，所述PTC芯片(4)包括PTC材料層(43)和分別貼覆在高分子PTC層上下表面的金屬箔電極片(41，42)；其特征在于，還包括殼體，所述殼體包括底板(6)、蓋板(3)和基板(5)，所述基板(5)的中心設(shè)有通孔(8)，所述底板(6)、蓋板(3)分別蓋在基板(5)的上面和下面，所述PTC芯片設(shè)置在底板(6)、蓋板(3)和基板(5)的通孔之間的空腔內(nèi)；所述蓋板上表面貼合有左右兩個(gè)焊盤(2，7)，兩個(gè)焊盤之間為阻焊膜(1)，所述左焊盤和右焊盤分別與高分子PTC芯片的兩個(gè)金屬箔電極片電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝型高分子PTC過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，其特征在于所述上下 兩個(gè)金屬箔電極片(41， 42)均部分覆蓋在高分子PTC材料層上，所述高分子PTC材料層 的上下兩個(gè)表面的裸露部分左右相對(duì)分布。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面貼裝型高分子PTC過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，其特征在于還包括端 頭，所述底板(6)的下表面上貼合有左右兩個(gè)焊盤(2', 7')，左右兩個(gè)焊盤(2'， 7') 之間為阻焊膜(r)，底板(6)和蓋板(3)的兩個(gè)左焊盤(2， 2')之間以及兩個(gè)右焊盤(7， 7')之間分別通過(guò)端頭(10)電連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面貼裝型高分子PTC過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，其特征在于，所述殼體 上設(shè)有兩個(gè)缺口 (9)，所述端頭(10)設(shè)置于缺口 (9)內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面貼裝型高分子PTC過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，其特征在于，所述缺口(9)設(shè)置在殼體的左右兩端，所述缺口 (9)為半圓孔型或半橢圓孔型，所述端頭(10) 為連接在上下兩個(gè)左焊盤(2， 2')之間以及上下兩個(gè)右焊盤(7， 7，)之間的金屬層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面貼裝型高分子PTC過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，其特征是所述左右焊 盤(2， 2'， 7， 7')為金屬層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的表面貼裝型高分子PTC過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，其特征是所述金 屬層可以為內(nèi)層是銅層、外層是鎳層；或內(nèi)層是銅層、外層是錫層；或內(nèi)層是銅層、中 間層是鎳層、外層是金層；或內(nèi)層是銅層、中間層是鎳層、外層是錫層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝型高分子PTC過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，其特征是:所述基板(5)、 蓋板(3)和底板(6)采用復(fù)合樹(shù)脂板制成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝型高分子PTC過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，其特征是所述阻焊膜(1)可選自環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰胺或聚酯之一。
10. 如權(quán)利要求7所述的表面貼裝型高分子PTC過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟1) 制備高分子PTC芯片將高分子PTC復(fù)合導(dǎo)電材料和金屬箔片電極復(fù)合制成片材，分 割成一定形狀的小片，然后利用物理或化學(xué)蝕刻的方法，將不需要的部分金屬箔片電極除去；或?qū)⒏叻肿覲TC復(fù)合導(dǎo)電材料和金屬箔片電極復(fù)合制成片材，利用物理或化 學(xué)蝕刻的方法，將不需要的部分金屬箔片電極除去，然后分割成一定形狀的小片；2) 制備基板取一張與高分子PTC芯片相同厚度的復(fù)合樹(shù)脂板，按照一定的排布打孔，孔的形狀與高分子PTC芯片相適應(yīng)；3) 將高分子PTC芯片放入基板的孔中，在基板兩面各蓋上一張或多張半固化的復(fù)合樹(shù)脂 片，形成蓋板和底板，再各加上一張一面粗糙化處理過(guò)的金屬箔，金屬箔的粗糙面向 內(nèi)，然后通過(guò)加壓加溫壓合在一起；4) 在得到的復(fù)合板材上鉆通孔，孔的位置位于最終產(chǎn)品端頭的位置，孔的大小足夠大， 以能夠在PTC芯片兩端分別形成弧形缺口為準(zhǔn)；5) 將步驟4)中所有通孔的內(nèi)壁鍍銅，通孔內(nèi)壁的銅鍍層使得板材兩面的金屬箔、PTC 芯片的金屬箔電極片相連接；6).利用化學(xué)蝕刻、激光切割或機(jī)械切割的方法，在底板和蓋板表面的金屬箔上雕刻對(duì)應(yīng)焊盤的形狀；7) 在上下表面的非焊盤部位印刷或噴涂阻焊膜；8) 在上下表面的其余部位再鍍金屬保護(hù)層，形成焊盤；9) 將步驟8)得到的復(fù)合板材按單元進(jìn)行切割，得到獨(dú)立的最終產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種表面貼裝型高分子PTC過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，包括PTC芯片，所述PTC芯片包括PTC材料層和分別貼覆在高分子PTC層上下表面的金屬箔電極片；還包括殼體，所述殼體包括底板、蓋板和基板，所述基板的中心設(shè)有通孔，所述底板、蓋板分別蓋在基板的上面和下面，所述PTC芯片設(shè)置在底板、蓋板和基板的通孔之間的空腔內(nèi)；所述蓋板上表面貼合有左右兩個(gè)焊盤，兩個(gè)焊盤之間為阻焊膜，所述左焊盤和右焊盤分別與高分子PTC芯片的兩個(gè)金屬箔電極片電連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)是通過(guò)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)把PTC芯片包裹在殼體內(nèi)部，不直接接觸空氣，耐候性大大提高。
文檔編號(hào)H01C1/14GK101299362SQ20081003895
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者馮明君, 王繼才 申請(qǐng)人:上海神沃電子有限公司