CN101488385B - 一种高分子基瞬态电压抑制元件及其制造方法 - Google Patents

一种高分子基瞬态电压抑制元件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高分子基瞬态电压抑制元件及其制造方法。所述高分子基瞬态电压抑制元件，包括线路板基体，置于线路板基体两端的端电极，两金属线分别与两端电极焊接相连，金属线的周围以及置于两金属线的另一端部的微电极间充填有高分子压敏材料，高分子压敏材料的外侧置有保护层。印在中间层的高分子基压敏材料具有瞬态电压的抑制功能，当元件上有瞬态电压通过时，金属线端口微电极间的高分子基压敏材料被瞬态电压击穿放电，起到保护被并联的元件的作用。使用本发明制造方法可以获得所需的微电极，大大提高了产品的一致性；同时通过调整高分子压敏材料组合配比，可以得到不同特性的产品，满足不同的需求。

Description

一种高分子基瞬态电压抑制元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种瞬态电压抑制元件，特别是涉及一种高分子基瞬态电压抑制元件及其制造方法。
背景技术
由于电子产品越来越向小型化的趋势发展，尤其是半导体芯片技术的突飞猛进，电子产品遭受瞬态过电压而损坏的比例越来越大。因此瞬态电压抑制元件近几年来发展的势头非常迅猛。
用来抑制瞬态电压的保护元器件主要包括有：压敏电阻、齐纳二极管、硅基瞬态电压抑制二极管以及高分子基瞬态电压抑制元件。
与齐纳二极管、压敏电阻以及硅基瞬态电压抑制二极管产品相比，高分子基瞬态电压抑制元件具备响应时间快，达到纳秒级；产品电容小，非常适合于高频或者高速率传输线路；体积小适合于日益小型化的便携式设备及终端。
采用普通线路板工艺方法制作的高分子基瞬态电压抑制元件，由于受到加工工艺的限制，内部两个微电极的制作很困难，并且电极和压敏材料浆料之间的组合配比不易控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种高分子基瞬态电压抑制元件及其制造方法，特别是如何制造微电极，以及实现电极和高分子压敏材料浆料的配合工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种高分子基瞬态电压抑制元件，包括线路板基体，置于线路板基体两端的端电极，其特征在于：两金属线分别与两所述端电极焊接相连，所述金属线的周围、以及置于所述金属线的另一端部之间的微电极间充填有高分子压敏材料，所述高分子压敏材料的外侧置有保护层。
所述高分子基瞬态电压抑制元件的制造方法，包括以下步骤：
①双面覆铜线路板经蚀刻形成两面对称的图形，作元件的外部焊接端电极；
②在所述端电极的外侧边缘打通孔；
③两端通孔电镀铜，使双面覆铜线路板基体的上、下电极导通，再在通孔部位和上、下电极表面镀覆钯金镀层；
④在线路板一面的两个端电极间通过超声波压焊工艺焊接一根金属线；
⑤在焊接有所述金属线的一面印涂一层高分子压敏材料，并将其固化；
⑥在所述金属线的中心位置用激光将金属线切断；
⑦再印涂一层高分子压敏材料，确保在微电极间(即所述金属线切断位置)充分填进高分子压敏材料，并将其固化；
⑧高分子压敏材料外侧覆盖上一层保护胶，并将其固化；
⑨在线路板背面电极和通孔表面镀覆锡或者化学沉金，作为元件端子的焊接保护层。
所述双面PCB板可以是软板或硬板。
金属线是直径为0.05mm～0.2mm的金线、铝线、铜线或银线中的任何一种。
所述高分子压敏材料中，以体积百分数计，碳化硅、碳化钛，铝粉、镍粉，氧化镁、氧化锌、氧化铈、氢氧化铝中的三种或三种以上的混合物占40％-60％，余量为高分子填充载体环氧树脂、硅橡胶、或聚酯胶。
本发明高分子基瞬态电压抑制元件中，印在中间层的高分子基压敏材料具有瞬态电压的抑制功能，它包裹在被切断的金属线的周围，当元件上有瞬态电压通过时，金属线端口微电极间隙中的高分子基压敏材料被瞬态电压击穿放电，起到保护被并联的元件的作用。本发明提出的高分子基瞬态电压抑制元件及其制造方法，获得所需的微电极的条件容易控制，大大提高了产品的一致性；同时通过调整高分子压敏材料组合配比，可以得到不同特性的产品，满足不同的需求。
附图说明
下面结合附图与具体实施方法对本发明作进一步详细的描述。
图1是高分子基瞬态电压抑制元件的结构示意图；
图2是图1的A向结构示意图；
图3是图1的B向结构示意图；
图4是批量生产时高分子基瞬态电压抑制元件排列位置示意图。
图中，1-线路板基体；2、2′-端电极；3-镀铜层；4-钯金镀层；5-金属线；6-压敏材料；7-微电极；8-保护胶层；9-通孔；10-预留切割缝。
具体实施方式
实施例1
由图1～3可见，一种高分子基瞬态电压抑制元件，包括线路板基体1，置于线路板基体1两端的端电极2，其特征在于：两金属线5分别与所述两端电极2焊接相连，所述金属线5的周围、以及置于所述两金属线5的另一端部的微电极间7之间填充有高分子压敏材料6，所述高分子压敏材料6的外侧置有保护胶层8。
所述高分子基瞬态电压抑制元件的制造方法，包括以下步骤：
①线路板基体1经蚀刻形成两面对称的图形，作电压抑制元件的端电极2；
②在两端电极2的外侧边缘打通孔9；
③两端通孔9部位电镀镀铜层3，使双面覆铜线路板的上、下端电极2导通，再在通孔9和上、下端电极2表面镀覆钯金镀层4；
④在线路板一面的两电极间通过超声波压焊工艺焊接一根金属线5；
⑤在焊接有金属线5的一面印涂一层高分子压敏材料6，并将其固化；
⑥在金属线5的中心位置用激光将金属线5切断；
⑦再印涂一层高分子压敏材料6，确保在微电极7间充分填进高分子压敏材料6，并将其固化；
⑧高分子压敏材料6外侧覆盖上一层保护胶8，并将其固化；
⑨在线路板背面端电极和通孔表面涂覆表面保护层，如镀金，或者镀覆锡。
图4是批量生产时，上述制造方法完成步骤①～④后、在进行步骤⑤～⑨前高分子基瞬态电压抑制元件排列位置示意图。在步骤⑨完成后，用精密划片机沿预留切割缝10(图4中纵向和横向虚线)裁切划开，即得成品高分子基瞬态电压抑制元件。
所述双面PCB板可以是软板或硬板。
金属线5是直径是0.2mm的金线、铝线、铜线和银线中的任何一种。
所述保护胶是环氧树脂、硅橡胶和聚酯胶中的任意一种或是它们的混合物。
高分子压敏浆料6外覆盖有保护胶层8。
高分子压敏材料的组成与配比为(体积百分数)：
碳化硅     10％
碳纳米管    10％
铝粉        35％
环氧树脂    45％
成品：击穿电压1500V，钳位电压280V。
实施例2
按实施例1相同的方法操作，其中：
金属线直径0.05mm。
高分子压敏材料的组成与配比为(体积百分数)：
碳化硅    15％
铝粉      20％
镍粉      5％
氧化锌    10％
氧化铈    5％
环氧树脂  45％
成品：击穿电压350V，钳位电压20V。
实施例3
按实施例1相同的方法操作，其中：
金属线直径0.15mm。
高分子压敏材料的组成与配比为(体积百分数)：
铝粉        35％
氢氧化铝    5％
碳化硅      5％
氧化镁      7％
硅橡胶      48％
成品：击穿电压800V，钳位电压120V。
实施例4
按实施例1相同的方法操作，其中：
金属线直径0.1mm。
高分子压敏材料的组成与配比为(体积百分数)：
镍粉        15％
氢氧化铝    5％
氧化锌      25％
聚酯胶      55％
成品：击穿电压250V，钳位电压18V。
实施例5
按实施例1相同的方法操作，其中：
金属线直径0.2mm。
高分子压敏材料的组成与配比为(体积百分数)：
铝粉        8％
氢氧化铝    10％
碳化硅      10％
氧化锌      15％
聚酯胶      57％
成品：击穿电压1200V，钳位电压275V。
实施例6
按实施例1相同的方法操作，其中：
金属线直径0.1mm。
高分子压敏材料的组成与配比为(体积百分数)：
铝粉      15％
碳化钛    23％
氧化镁    12％
聚酯胶    50％
成品：击穿电压350V，钳位电压36V。
实施例7
按实施例1相同的方法操作，其中：
金属线直径0.1mm。
高分子压敏材料的组成与配比为(体积百分数)：
碳化硅    10％
碳纳米管    10％
铝粉        16％
氧化镁      5％
氧化锌      12％
环氧树脂    47％
成品：击穿电压500V，钳位电压15V。

Claims (4)

1.一种高分子基瞬态电压抑制元件的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
①双面覆铜线路板基体(1)经蚀刻形成两面对称的图形，作元件的外部焊接端电极(2)，所述端电极(2)置于线路板基体(1)的两端；
②在置于两端的所述端电极(2)的外侧边缘打通孔(9)；
③在位于两端的所述通孔(9)电镀镀铜层(3)，使线路板基体(1)的上、下端电极(2)导通，再在所述通孔(9)和上、下端电极(2)表面镀覆钯金镀层(4)；
④在线路板的一面，两个所述端电极(2)间通过超声波压焊工艺焊接一根金属线(5)；
⑤在焊接所述金属线(5)的一面印涂一层高分子压敏材料(6)，并将其固化；
⑥在所述金属线(5)的中心位置用激光将金属线(5)切断，形成微电极(7)；
⑦再印涂一层高分子压敏材料(6)，确保在微电极(7)间充分填进高分子压敏材料(6)，并将其固化；
⑧所述高分子压敏材料(6)外侧覆盖一层保护胶(8)，并将其固化；
⑨在线路板的另一面端电极(2)和通孔(9)表面镀覆锡或者化学沉金，作为元件端子的焊接保护层。
2.根据权利要求1所述一种高分子基瞬态电压抑制元件的制造方法，其特征在于：所述双面覆铜线路板基体(1)是软板或硬板。
3.根据权利要求1所述一种高分子基瞬态电压抑制元件的制造方法，其特征在于：所述金属线(5)是直径为0.05mm～0.2mm的金线、铝线、铜线或银线中的任何一种。
4.根据权利要求1所述一种高分子基瞬态电压抑制元件的制造方法，其特征在于：所述高分子压敏材料中，以体积百分数计，碳化硅、碳化钛，铝粉、镍粉，氧化镁、氧化锌、氧化铈、氢氧化铝中的三种或三种以上的混合物占40％-60％，余量为高分子填充载体环氧树脂、硅橡胶或聚酯胶。
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