專利名稱：表面貼裝型的ptc熱敏電阻器及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及導電高分子聚合物復合材料為主要原料的電子元器件，尤其是一種表 面貼裝型的PTC熱敏電阻器及其制備方法，用于安裝在特定的電路中，起過流保護作用。
背景技術：
現(xiàn)有的表面貼裝型的PTC電阻元件，其芯材側面大多暴露在空氣中，在使用過程 中，隨著時間的延長，空氣中的氧氣或濕氣會逐漸與PTC芯材中的聚合物或?qū)щ娏Ｗ影l(fā)生 化學作用，從而使電阻器失去PTC效應。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種表面貼裝型的PTC熱敏電阻器，芯材由 環(huán)氧樹脂層及外側的保護層包圍，不易被氧、受潮，增加了熱敏電阻的長期電阻穩(wěn)定性。
本發(fā)明所要解決的另一技術問題在于提供上述表面貼裝型的PTC熱敏電阻器的 制備方法。 本發(fā)明解決上述技術問題所采取的技術方案是一種表面貼裝型的PTC熱敏電阻 器，包括芯片，芯片由芯材和貼覆于該芯材兩表面的金屬電極構成，芯片由環(huán)氧樹脂層包覆 在四周，其中， 所述的芯片設在環(huán)氧樹脂片形狀對應的中部孔中，在環(huán)氧樹脂片的上下表面均設 有半固化片，在半固化片的上下表面均設有外電極，共同構成復合芯片，復合芯片的兩端設 有端頭通孔，其中， 所述芯片的兩片金屬電極上分別形成一個蝕刻圖形以露出內(nèi)側的芯材，且兩個蝕 刻圖形分設在芯片的左右兩側； 所述的外電極具有中空部以露出內(nèi)側的半固化片，在中空部的兩側形成焊盤；
所述的復合芯片自焊盤處設有兩個貫穿的內(nèi)通孔，該內(nèi)通孔與芯片的蝕刻圖形同 心，且孔徑小于蝕刻圖形的面積； 在內(nèi)通孔的內(nèi)壁及外電極的焊盤表面鍍有銅層，在外電極的中空部及內(nèi)通孔孔口
處填塞有阻焊油墨，在焊盤表面的銅層上方以及端頭通孔內(nèi)壁鍍有金屬保護層。 在上述方案的基礎上，所述的外電極為銅箔，且與半固化片相貼的一面為粗糙面。 在上述方案的基礎上，所述的芯材由高分子聚合物、導電填料、半導體填料、絕緣
填料及加工助劑混合而成。 在上述方案的基礎上，所述的蝕刻圖形為圓形、橢圓形或方形，為減小有效面積的 損失，一般采用圓形。 在上述方案的基礎上，所述蝕刻圖形優(yōu)選為圓形，內(nèi)徑為0. 6mm，內(nèi)通孔的內(nèi)徑為 0. 4mm。 在上述方案的基礎上，為增加有效面積，一般所述的芯片為矩形，所述環(huán)氧樹脂片 的中部孔為形狀相應的矩形孔。
4
在上述方案的基礎上，所述的銅層厚度為0. 02 0. 03mm。 針對上述的表面貼裝型的PTC熱敏電阻器的制備方法，包括下述步驟 第一步將包括高分子聚合物和導電填料混合制成高分子芯材，在芯材的上、下表
面貼覆金屬電極，用Y射線(Co6°)或電子束輻照交聯(lián)，劑量為10 100Mrad; 第二步在金屬電極表面通過化學蝕刻工藝去除不需要的部分形成蝕刻圖形以露
出內(nèi)側的芯材，且兩個蝕刻圖形分設在芯片的左右兩側，按尺寸切割制成芯片； 第三步取與芯片厚度相同的環(huán)氧樹脂片，在環(huán)氧樹脂片鉆出與芯片形狀對應的
中部孔，將芯片嵌入環(huán)氧樹脂板的中部孔中； 第四步在環(huán)氧樹脂片的上下表面貼覆半固化片，外電極的一面被粗化，粗化的一 面貼覆在半固化片上，然后進行加溫加壓，制成復合芯片； 第五步在復合芯片的兩端鉆端頭通孔，在復合芯片外電極的焊盤上鉆有內(nèi)通孔， 內(nèi)通孔位置與金屬電極形成蝕刻圖形對應，且孔徑小于蝕刻圖形的面積； 第六步在內(nèi)通孔的內(nèi)壁及焊盤表面電鍍銅層，使金屬電極與外電極相連，具體 的，使金屬電極與外電級相連(也就是將金屬電極與外電級的焊盤相連，焊盤即復合芯片 的端電極)，進而連接到兩端的端頭通孔上； 第七步采用化學蝕刻或其他切割方法，將外電極的中部去除形成中空部，在中空 部的兩側形成焊盤，蝕刻或切割除了保留焊盤外，內(nèi)通孔周圍的金屬電極(金屬箔片)應當 要保留，保證內(nèi)通孔可以與相應的外電級的焊盤(端電極)相連； 第八步將內(nèi)通孔通過塞孔技術填塞阻焊油墨，并在外電極的中空部涂刷阻焊油 墨，進行烘烤固化； 第九步在焊盤表面電鍍銅層上以及端部通孔內(nèi)壁鍍有金屬保護層，可采用噴錫、 鍍錫或者鎳金工藝，防止銅層氧化，并助于焊接，制成表面貼裝型的PTC熱敏電阻器。
在上述方案的基礎上，所述的環(huán)氧樹脂片為一整片，其上分布有一定排布的多數(shù) 個供芯片嵌入的中部孔，在中部孔之間形成框架，復合芯片的端部通孔開設在該框架上，大 小要適中，要求不能鉆破環(huán)氧樹脂片框架。 在上述方案的基礎上，沿環(huán)氧樹脂片框架的中線切割，制成單個的表面貼裝型的
PTC熱敏電阻器。 本發(fā)明的有益效果是 1、本發(fā)明通過在復合芯材外封裝了環(huán)氧樹脂材料，保證了芯片與空氣的隔離，從 而有效防止了復合導電材料的氧化，提高了高分子PTC熱敏電阻的耐候性能；
2、本發(fā)明采用印制線路板工藝制成，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)效率提高。
圖1為本發(fā)明的分解結構示意圖。 圖2為本發(fā)明的剖面結構示意圖。 圖3為本發(fā)明芯片蝕刻后圖形。 圖4為本發(fā)明的芯片嵌入一整片環(huán)氧樹脂層的結構示意圖。 圖5為本發(fā)明的外電極蝕刻后的表面圖形。 圖6為本發(fā)明的表面貼裝型高分子PTC熱敏電阻的立體圖。附圖中標號說明i、r -外電極ii、ir -中空部12、13、12，、13，-焊盤2、2'-端頭通孔3、3'-內(nèi)通孔4、4'-半固化片5-芯片6-環(huán)氧樹脂片61-中部孔7_芯材8 、9-金屬電極81、91-蝕刻圖形io-阻焊油墨14-銅層15-金屬保護層
具體實施例方式
請參閱圖1為本發(fā)明的分解結構示意圖，圖2為本發(fā)明的剖面結構示意圖和圖6 為本發(fā)明的表面貼裝型高分子PTC熱敏電阻的立體圖所示，一種表面貼裝型的PTC熱敏電 阻器，包括芯片5，芯片5由芯材7和貼覆于芯材7上下表面的二金屬電極8、9構成，芯片 5由環(huán)氧樹脂層6包覆在四周，并在上下表面貼覆半固化樹脂材料4，4'與外電極l，l'，組 成復合芯材，通過產(chǎn)品端頭通孔2與產(chǎn)品內(nèi)通孔3使芯片表面電極8、9與外電極l，l'相連 通。采用化學蝕刻工藝將外表面部分金屬箔去除，從而形成PTC熱敏電阻的通路，制成PTC 熱敏電阻(見圖6)。 芯材7由高分子聚合物、導電填料、半導體填料、絕緣填料及加工助劑混合而成；
請參閱圖4為本發(fā)明的芯片嵌入一整片環(huán)氧樹脂層的結構示意圖所示，所述的芯 片5為矩形，所述環(huán)氧樹脂片6的中部孔61為形狀相應的矩形孔，芯片5設在中部孔61中， 在環(huán)氧樹脂片6的上下表面均設有環(huán)氧樹脂半固化片4、4'，在半固化片4、4'的上下表面均 設有外電極1、1'，外電極1、1'的粗化面向內(nèi)與半固化片4、4'貼合，共同構成復合芯片，復 合芯片的兩端設有端頭通孔2、2'; 請參閱圖3為本發(fā)明芯片蝕刻后圖形所示，所述芯片5的兩片金屬電極8、9上分 別形成一個蝕刻圖形81、91以露出內(nèi)側的芯材7，且兩個蝕刻圖形81、91分設在芯片5的左 右兩側，蝕刻圖形81、91為圓形，內(nèi)徑為0. 6mm; 請參閱圖5為本發(fā)明的外電極蝕刻后的表面圖形所示，所述的外電極1、l'具有中 空部11、11'以露出內(nèi)側的半固化片4、4'，在中空部11、11'的兩側形成焊盤12U3、12'、 13'; 所述的復合芯片自焊盤12、13、12'、13'處設有兩個貫穿的內(nèi)通孔3、3'，該內(nèi)通孔 3、3'與芯片5的蝕刻圖形81、91同心，內(nèi)徑為0. 4mm ; 在內(nèi)通孔3、3'的內(nèi)壁及外電極1、1'的焊盤12、13、12'、13'表面鍍有銅層14，厚 度為0. 02 0. 03mm，在外電極1、1'的中空部11、11'及內(nèi)通孔3、3'孔口處填塞有阻焊油 墨10，在焊盤表面的銅層上方以及端頭通孔2、2'內(nèi)壁鍍有金屬保護層15。
表面貼裝型的PTC熱敏電阻器的制備方法，其特征在于包括下述步驟
第一步將高高密度聚乙烯(BHB5012，菲利普石油)與鎳粉(CNP525， INCO)以重 量比1 : 5在19(TC的密煉機中混煉均勻，在開煉機中拉出厚度0. 35±0. 02mm的芯材7，在 芯材7的上、下表面貼覆金屬電極8、9，在18(TC條件下熱壓成型，制成0. 40mm厚度的復合 片材，經(jīng)Y射線(Co6°)或電子束交聯(lián)，劑量為15Mrad; 第二步通過化學蝕刻方法，在金屬電極8、9形成內(nèi)徑0.6mm的圓形蝕刻圖形81、 91以露出內(nèi)側的芯材7，且兩個蝕刻圖形81、91分設在芯片5的左右兩側，按尺寸切割制成 2. 5mmX2. Omm矩形芯片5 ; 第三步取與芯片5厚度相同的環(huán)氧樹脂片6，環(huán)氧樹脂片6為一整片，在其上鉆 出與芯片5形狀對應的多數(shù)個2. 55mmX2. 05mm的矩形中部孔61，在中部孔61之間形成框 架62，將芯片5嵌入環(huán)氧樹脂板6的中部孔61中； 第四步在環(huán)氧樹脂片6的上下表面貼覆玻璃纖維布增強2116樹脂半固化片4、 4'，外電極1、1'的一面被粗化，粗化的一面貼覆在半固化片4、4'上，然后在18(TC條件下熱 壓在一起制成復合芯片； 第五步在復合芯片的兩端，環(huán)氧樹脂板6的框架62上鉆端頭通孔2、2'，大小適 中，不能鉆破環(huán)氧樹脂片框架62，在復合芯片外電極1、1'的焊盤12、13、12'、13'上鉆有內(nèi) 通孔3、3'，內(nèi)通孔3、3'位置與金屬電極8、9形成蝕刻圖形81、91對應，內(nèi)通孔3、3'的內(nèi)徑 為0. 4mm ; 第六步在內(nèi)通孔3、3'的內(nèi)壁及焊盤12、13、12'、13'表面電鍍銅層14，厚度在 0. 02 0. 03mm，使金屬電極8、9與外電極1、 1'相連，進而連接到兩端的端頭通孔2、2'上；
第七步將外電極1、1'的中部去除形成中空部11、11'，在中空部11、11'的兩側 形成O. 5mmX0. 5mm的焊盤12、 13、 12'、 13'; 第八步將內(nèi)通孔3、3'通過塞孔技術填塞阻焊油墨IO，并在外電極1、1'的中空 部11、11'涂刷阻焊油墨IO，在阻焊油墨IO表面印刷文字，并在烘箱中進行烘烤固化；
第九步在焊盤12、13、12'、13'表面電鍍銅層14上以及端部通孔2、2'內(nèi)壁鍍有 金屬保護層15，可采用噴錫或者鎳金工藝； 第十步將環(huán)氧樹脂片6沿框架62的中線切割，制成單個的表面貼裝型的PTC熱 敏電阻器。
權利要求
一種表面貼裝型的PTC熱敏電阻器，包括芯片(5)，芯片(5)由芯材(7)和貼覆于該芯材(7)兩表面的金屬電極(8)、(9)構成，芯片(5)由環(huán)氧樹脂層(6)包覆在四周，其特征在于所述的芯片(5)設在環(huán)氧樹脂片(6)形狀對應的中部孔(61)中，在環(huán)氧樹脂片(6)的上下表面均設有半固化片(4)、(4’)，在半固化片(4)、(4’) 的上下表面均設有外電極(1)、(1’)，共同構成復合芯片，復合芯片的兩端設有端頭通孔(2)、(2’)，其中，所述芯片(5)的兩片金屬電極(8)、(9)上分別形成一個蝕刻圖形(81)、(91)以露出內(nèi)側的芯材(7)，且兩個蝕刻圖形(81)、(91)分設在芯片(5)的左右兩側；所述的外電極(1)、(1’)具有中空部(11)、(11’)以露出內(nèi)側的半固化片(4)、(4’)，在中空部(11)、(11’)的兩側形成焊盤(12、13)、(12’、13’)；所述的復合芯片自焊盤(12、13)、(12’、13’)處設有兩個貫穿的內(nèi)通孔(3)、(3’)，該內(nèi)通孔(3)、(3’)與芯片(5)的蝕刻圖形(81)、(91)同心，且孔徑小于蝕刻圖形(81)、(91)的面積；在內(nèi)通孔(3)、(3’)的內(nèi)壁及外電極(1)、(1’)的焊盤(12、13)、(12’、13’)表面鍍有銅層(14)，在外電極(1)、(1’)的中空部(11)、(11’)及內(nèi)通孔(3)、(3’)孔口處填塞有阻焊油墨(10)，在焊盤表面的銅層上方以及端頭通孔(2)、(2’)內(nèi)壁鍍有金屬保護層(15)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的表面貼裝型的PTC熱敏電阻器，其特征在于所述的外電極 (1)、 (1，)為銅箔，且與半固化片(4)、 (4，)相貼的一面為粗糙面。
3. 根據(jù)權利要求1所述的表面貼裝型的PTC熱敏電阻器，其特征在于所述的芯材(7) 由高分子聚合物、導電填料、半導體填料、絕緣填料及加工助劑混合而成。
4. 根據(jù)權利要求1所述的表面貼裝型的PTC熱敏電阻器，其特征在于所述的蝕刻圖 形(81)、 (91)為圓形、橢圓形或方形。
5. 根據(jù)權利要求4所述的表面貼裝型的PTC熱敏電阻器，其特征在于所述蝕刻圖形 (81) 、 (91)為圓形，內(nèi)徑為0. 6mm，內(nèi)通孔(3) 、 (3')的內(nèi)徑為0. 4mm。
6. 根據(jù)權利要求1所述的表面貼裝型的PTC熱敏電阻器，其特征在于所述的芯片(5) 為矩形，所述環(huán)氧樹脂片(6)的中部孔(61)為形狀相應的矩形孔。
7. 根據(jù)權利要求1所述的表面貼裝型的PTC熱敏電阻器，其特征在于所述的銅層 (14)厚度為0. 02 0. 03mm。
8. 針對權利要求1至7之一所述的表面貼裝型的PTC熱敏電阻器的制備方法，其特征 在于包括下述步驟第一步將包括高分子聚合物和導電填料混合制成高分子芯材(7)，在芯材(7)的上、 下表面貼覆金屬電極(8) 、 (9)，用y射線(Co6°)或電子束輻照交聯(lián)，劑量為10 100Mrad ;第二步在金屬電極(8) 、(9)形成蝕刻圖形(81) 、(91)以露出內(nèi)側的芯材(7)，且兩個 蝕刻圖形(81)、 (91)分設在芯片(5)的左右兩側，按尺寸切割制成芯片(5);第三步取與芯片(5)厚度相同的環(huán)氧樹脂片(6)，在環(huán)氧樹脂片(6)鉆出與芯片(5) 形狀對應的中部孔(61)，將芯片(5)嵌入環(huán)氧樹脂板(6)的中部孔(61)中；第四步在環(huán)氧樹脂片(6)的上下表面貼覆半固化片(4)、 (4')，外電極(1)、 (I')的 一面被粗化，粗化的一面貼覆在半固化片(4)、(4')上，然后進行加溫加壓，制成復合芯片；第五步在復合芯片的兩端鉆端頭通孔(2)、 (2')，在復合芯片外電極a)、 (r )的焊盤(12、13)、 (12'、13')上鉆有內(nèi)通孔(3)、 (3')，內(nèi)通孔(3)、 (3')位置與金屬電極(8)、 (9)形成蝕刻圖形(81)、 (91)對應，且孔徑小于蝕刻圖形(81)、 (91)的面積;第六步在內(nèi)通孔(3)、 (3')的內(nèi)壁及焊盤(12、13)、 (12'、13')表面電鍍銅層(14)， 使金屬電極(8)、 (9)與外電極(1)、 (1，)相連，進而連接到兩端的端頭通孔(2)、 (2，)上;第七步將外電極(i)、(r)的中部去除形成中空部(ii)、(ir)，在中空部(ii)、(ir)的兩側形成焊盤(12、13)、 (12'、13');第八步將內(nèi)通孔(3)、 (3，)通過塞孔技術填塞阻焊油墨(IO)，并在外電極(1)、 (1，)的中空部(ii)、 (ir )涂刷阻焊油墨(io)，進行烘烤固化；第九步在焊盤(12、13)、(12'、13')表面電鍍銅層(14)上以及端部通孔(2)、(2')內(nèi) 壁鍍有金屬保護層(15)，制成表面貼裝型的PTC熱敏電阻器。
9. 權利要求8所述的表面貼裝型的PTC熱敏電阻器的制備方法，其特征在于所述 的環(huán)氧樹脂片(6)為一整片，其上分布有多數(shù)個供芯片(5)嵌入的中部孔(61)，在中部孔 (61)之間形成框架(62)，復合芯片的端部通孔(2)、 (2')開設在該框架(62)上。
10. 權利要求9所述的表面貼裝型的PTC熱敏電阻器的制備方法，其特征在于沿環(huán)氧 樹脂片框架(62)的中線切割，制成單個的表面貼裝型的PTC熱敏電阻器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種表面貼裝型的PTC熱敏電阻器及其制備方法，用于安裝在特定的電路中，起過流保護作用。一種表面貼裝型的PTC熱敏電阻器，包括芯片，芯片由芯材和貼覆于該芯材兩表面的金屬電極構成，芯片由環(huán)氧樹脂層包覆在四周，由該芯片、及覆在電極兩表面的半固化樹脂材料與外表面端電極所構成。本發(fā)明通過在復合芯材外封裝了環(huán)氧樹脂材料，保證了芯片與空氣的隔離，從而有效防止了復合導電材料的氧化，提高了高分子PTC熱敏電阻的耐候性能；本發(fā)明采用印制線路板工藝制成，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)效率提高。
文檔編號H01C1/02GK101740188SQ20091024788
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權日2009年12月31日
發(fā)明者劉正平, 劉玉堂, 吳國臣, 王軍 申請人:上海長園維安電子線路保護股份有限公司