一種耐壓型過(guò)流自恢復(fù)保護(hù)器及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子元器件領(lǐng)域，尤其涉及一種耐壓能力可達(dá)到600V且體積小巧的新型耐壓型過(guò)流自恢復(fù)保護(hù)器。
【背景技術(shù)】
[0002]PPTC過(guò)流自恢復(fù)保護(hù)器應(yīng)用在電路器件保護(hù)中市場(chǎng)前景非常廣闊，產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域有家電、電機(jī)、通訊、安防、玩具等，其中通訊、電機(jī)領(lǐng)域是最大也是最前沿的市場(chǎng)，其用途對(duì)PPTC過(guò)流自恢復(fù)保護(hù)器保護(hù)元器件提出更高了要求，預(yù)防通訊、電機(jī)在受熱高壓高溫或大電流或短路情況下容易發(fā)生燃燒事故，因此采用本項(xiàng)目產(chǎn)品對(duì)其提供電路過(guò)流的保護(hù)，保障機(jī)電設(shè)備工作順暢和人員安全起到很好的社會(huì)效益。過(guò)流自恢復(fù)保護(hù)器是開發(fā)早、種類多、發(fā)展較成熟的敏感元器件。過(guò)流自恢復(fù)保護(hù)器由高分子導(dǎo)電復(fù)合材料組成，利用的原理是溫度引起電阻變化。溫度低于Tc時(shí)，晶界處的負(fù)電荷被極化電荷部分抵消，使得勢(shì)壘高度大幅降低，晶界呈低阻狀態(tài)；高于Tc時(shí)，自發(fā)極化消失，晶界處的負(fù)電荷無(wú)法得到極化電荷勢(shì)壘處于高位，晶界呈高阻狀態(tài)。材料整體電阻急劇升高。不同反應(yīng)的PTC過(guò)流自恢復(fù)保護(hù)器還可以串聯(lián)在一起，實(shí)行不同點(diǎn)的溫度保護(hù)，這樣可以使得在如:手機(jī)電池，電子、電器等零件在不同溫度階段起到最經(jīng)濟(jì)最優(yōu)良的保護(hù)。但是現(xiàn)在過(guò)流自恢復(fù)保護(hù)器的現(xiàn)狀主要存在以下問(wèn)題:過(guò)流過(guò)載保護(hù)用的PTC過(guò)流自恢復(fù)保護(hù)器器主要品種有:陶瓷片型，殼體型，包封型及貼片式等；我國(guó)在這方面研究起步較晚，技術(shù)工藝水平落后，而不論是國(guó)內(nèi)外，對(duì)產(chǎn)品要求耐壓、耐流、體積小、功率大已成為趨勢(shì)。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，對(duì)高分子PTC過(guò)流自恢復(fù)保護(hù)器器的性能要求越來(lái)越高，在GSM基站、交換中繼線、ADSL、SDH接口電路、電機(jī)、過(guò)流保護(hù)等方面上，普通的耐壓型250V自復(fù)位保護(hù)器難以滿足高電壓使用要求，必須提高產(chǎn)品耐壓性能、增大其使用功率已成為迫切問(wèn)題，如果能利用市場(chǎng)需求，組織研發(fā)部門解決提高600V耐壓型自恢復(fù)過(guò)流保護(hù)器的耐壓?jiǎn)栴}，不僅可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，也為社會(huì)的技術(shù)進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。目前生產(chǎn)250V自復(fù)位過(guò)流保護(hù)器的芯片，采用普通平板壓機(jī)很難滿足生產(chǎn)工藝要求，不能保障足夠大的壓力使銅箔與芯片黑料粘接牢固。上述的問(wèn)題一直存在與行業(yè)中，至今限制了很多相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種具有高耐壓性能的信息熱敏電阻，同時(shí)還熱敏電阻具有快速躍升的性能，同時(shí)本發(fā)明還提供以該熱敏電阻從核心材料芯材到熱敏電阻生產(chǎn)的完整工藝流程。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種耐壓型過(guò)流自恢復(fù)保護(hù)器，所述的過(guò)流自恢復(fù)保護(hù)器由設(shè)置在兩層金屬膜之間的芯材構(gòu)成，所述的金屬膜上設(shè)有引出電極，且其外層包封絕緣密封材料，其特征在于:所述的芯材由以下組分構(gòu)成(重量比)，28-33%高密度聚乙烯HDPE，18-23%導(dǎo)電材料，0.2-0.5%抗氧劑1010即四[β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，分子式C73H108012，44-48%氫氧化鎂構(gòu)成的阻燃劑組成。所述的芯材最佳組分構(gòu)成(重量比)，30%高密度聚乙烯，19.5%導(dǎo)電材料，0.3%抗氧劑，46%阻燃劑組成。
[0005]為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的成型和加工性能，在所述的芯材中還添加有0.1-7%的其他助劑，所述的其他助劑包括氧化鋅和硬脂酸鈣。所述的其他助劑其最佳添加比例為4.2%。上述兩種助劑屬于選擇性添加，對(duì)于芯材的材料本身性能影響較小，在不添加上述助劑的前提下，并不影響芯材的性能。
[0006]本發(fā)明中的導(dǎo)電材料為炭黑金屬鎳粉或?qū)щ娞沾煞刍蛱技{米管或?qū)щ娞亢?。由此可知上述的?dǎo)電材料僅僅是本發(fā)明中優(yōu)選的種類，其他具有良好導(dǎo)電性能的材料同樣可以添加制作芯材。
[0007]一種耐壓型過(guò)流自恢復(fù)保護(hù)器的生產(chǎn)工藝，所述的生產(chǎn)工藝四個(gè)步驟:
A、芯材材料制作；
將復(fù)合材料各組分高密度聚乙烯、導(dǎo)電材料、抗氧劑、阻燃劑，放置在烘箱或真空烘箱中進(jìn)行水分去除預(yù)處理，溫度控制在8(T18(TC，真空預(yù)處理時(shí)間為40~46h ;然后將通過(guò)預(yù)處理的上述原料經(jīng)過(guò)稱重配比在密煉機(jī)油溫16(Tl8(TC溫度、延遲加壓30-60min下于密煉機(jī)中混煉均勻，密煉時(shí)間0.8~1.5h并密煉料成團(tuán)后，切成小塊冷卻到常溫后、經(jīng)破碎機(jī)破碎成< 5_左右顆粒，然后用開煉機(jī)或擠出機(jī)制成兩面未覆銅膜芯片材料；
B、芯材雙面覆銅膜；
將芯材夾在兩層經(jīng)過(guò)鍍炭處理過(guò)的銅箔之間，放于真空機(jī)的壓模中，在真空機(jī)給予5~15MPa壓片，壓制成型工藝:預(yù)熱5-10min，硫化熱壓5-10min，熱壓壓力5~15MPa，熱壓溫度 17(Tl90°C，片材厚度 2~4mm，真空度-0.05^0.08MPa ；
C、覆銅膜長(zhǎng)方形芯片材料加工及處理；
將覆膜后的芯材接制成兩面覆銅膜的長(zhǎng)方形芯片，裝入塑料袋或保鮮膜中，用Y射線(Co60)或采用電子加速器輻照交聯(lián)；
D、芯材封裝及處理；
經(jīng)過(guò)輻照后的芯片，根據(jù)客戶阻值需要經(jīng)過(guò)沖床沖成需要的半成品尺寸形狀、在覆有銅膜的兩面分別焊上引出電極，而后在烘箱中預(yù)熱處理80~170溫度/0.l~0.2h時(shí)間等工藝參數(shù)，經(jīng)過(guò)270~285度無(wú)鉛焊錫爐中將半成品焊好。
[0008]焊接好的半成品然后經(jīng)包封環(huán)氧樹脂或涂上絕緣漆，并進(jìn)行包封、熱固化工序制成成品。
[0009]所述的高密度聚乙烯、導(dǎo)電材料、抗氧劑、阻燃劑預(yù)處理時(shí)，真空箱的工藝參數(shù)為溫度范圍最佳控制在130-180度，真空度為-0.05~ 0.08MPa。
[0010]所述的芯材材料制作在經(jīng)過(guò)預(yù)處理、密煉、冷卻和破碎后，可以直接使用擠出覆銅膜一體機(jī)直接制成兩面覆銅膜的芯片材料，也就是將B步驟工序由擠出覆銅膜一體機(jī)直接完成。
[0011]用Y射線(Co60)或采用電子加速器輻照交聯(lián)，輻照工藝參數(shù)，輻照總劑量50~150KGY、能量 2~10Mev、每次輻照 5~20KGY，輻照 3~5 次。
[0012]所述的包封工序的工藝參數(shù)為:預(yù)熱時(shí)間:10—180s ;硫化時(shí)間:5 — 15s ;浸粉時(shí)間:5 — 15s ;震動(dòng)時(shí)間:0 — 0.8s ;浸粉時(shí)間:1 — 6s ;流平時(shí)間:0.6~2min ;包封次數(shù):1—4次；設(shè)定溫度:135°C — 1800C (允許有二塊溫度表設(shè)置低于135°C);設(shè)定壓力:0.4 一0.8Mpa ;高壓:0.4-0.8Mpa ;低壓:0.1Mpa ;震動(dòng)電壓:120 — 150V ;包封腳高度:彡2mm ;進(jìn)行包封、固化工藝要:溫度:80°C ±2°C保溫:30 min后，即時(shí)升溫至150 °C ±2°C保溫:30min關(guān)閉烘箱，自然降溫到60°C以下，方可出烘箱。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:
1、研制出具有正溫度系數(shù)效應(yīng)、室溫電阻率在10 2 Ω.cm、PTC強(qiáng)度大于16個(gè)數(shù)量級(jí)、耐壓600V的高分子PTC復(fù)合材料配方體系，并通過(guò)完成配方體系的設(shè)計(jì)，制備出電路保護(hù)用的超小尺寸、超低電阻的耐壓型自恢復(fù)過(guò)流保護(hù)器(PPTC熱敏電阻產(chǎn)品)。在產(chǎn)品的小尺寸和低阻化應(yīng)用方面跨出實(shí)質(zhì)性一步，打破國(guó)外元件廠商的技術(shù)壟斷，降低國(guó)內(nèi)電子企業(yè)的生產(chǎn)成本。本發(fā)明耐壓600V型自復(fù)位過(guò)流保護(hù)器(PPTC熱敏電阻產(chǎn)品)能在6(T90°C高溫、600V高電壓環(huán)境中使用，克服了在600V時(shí)高電壓下不能長(zhǎng)期使用的缺陷，在使用過(guò)程中當(dāng)高壓下溫度超過(guò)一定值時(shí)，它的電阻值隨著溫度的升高幾乎是呈105~106階躍式的增高，起到有效保護(hù)電路作用。解決PTC產(chǎn)品耐壓性不夠的問(wèn)題，保證了產(chǎn)品耐壓性能提高30%。
[0014]2、產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo):耐電壓480V超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)彡25%，最大耐電壓能力達(dá)到600V ;可性能恢復(fù)到初始值1.6倍左右的水平時(shí)間t ( Imin ;電阻極化率極差δ值和動(dòng)態(tài)電阻變化率均小于30%，耐老化I分鐘通電+1分鐘斷電循環(huán)疲勞1000次，不燒不裂。
[0015]3、采用特殊型號(hào)樹脂和導(dǎo)電炭黑，研發(fā)了一種耐壓600V型高分子樹脂基體的具溫度敏感性的自復(fù)位過(guò)流保護(hù)器(PPTC熱敏電阻)，一旦產(chǎn)品溫度超過(guò)材料居里點(diǎn)13(T140°C時(shí)，它的電阻值隨著溫度的升高幾乎是呈階躍式的增高；具有獨(dú)特的正溫度系數(shù)電阻特性，可廣泛適合用作過(guò)流保護(hù)器件.4、另外本發(fā)明還通過(guò)獨(dú)特的加工工藝，如密煉芯材、真空壓片等，密煉型片壓合工藝，可更大限度的提高產(chǎn)品一致性，大幅度降低操作員工作強(qiáng)度以及產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)度依賴人員操作水平。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)