CN108389669A - 一种复压式ptc自恢复保险装置的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复压式PTC自恢复保险装置的制备方法，包括如下步骤：1）在芯板上冲切第一U形通槽；2）在上表面覆盖第一上绝缘膜和第一上电极箔，在下表面覆盖第一下绝缘膜和第一下电极箔，压合，去除电极箔；3）在芯板上冲切与第一U形通槽镜像的第二U形通槽；在上表面覆盖第二上绝缘膜和第二上电极箔，在下表面覆盖第二下绝缘膜和第二下电极箔，压合；4）在芯板对应第一和第二U形通槽的表面蚀刻划切线；在上表面打孔至第二上电极箔的上表面并用导电金属填满；在下表面打孔至第二下电极箔的下表面并用导电金属填满；沿划切线切割，得到所述保险装置。该制备方法制得的保险装置电阻一致性佳，废品率低，稳定性高，久置电阻波动性小。
Description
技术领域
本发明属于PTC化学领域，具体涉及一种复压式PTC自恢复保险装置的制备方法。
背景技术
目前，利用高分子PTC(positive temperature coefficient“正温度系数”)复合导电材料制成高分子过流过温保护元件，可以作为电路的过流过温保护装置。其串联在电路中使用，电路正常工作时，通过高分子过流过温保护元件的电流较低，其温度较低，呈现低电阻状态，不会影响电路正常工作。而当由电路故障引起的大电流通过此高分子过流过温保护元件时，其温度会突然升高，引起其自身电阻值骤然变大，这样就使电路呈现近似断路状态，从而起到保护电路作用。当电路恢复正常后，高分子过流过温保护元件的温度下降，其电阻值又可恢复到低阻值状态。因此，其实这是一种可以自动恢复的保险丝，已广泛地应用到计算机、通信设备、汽车电子、家用及工业控制电器设备等领域中。
公知的PTC是由上电极、PTC芯材、下电极串联压合而成。将PTC串联在电路中，当流过的电流过大或PTC表面温度过高时，PTC芯材膨胀，断开电路。由于PTC芯材四周会暴露在空气中，在长期暴露中会使空气中的水分子浸入PTC芯材中，使PTC的内阻升高，降低了性能，一般PTC自恢复保险经过几个月的存放就会使性能下降，保质期缩短，不能正常使用。
CN105869806A“一种高稳定性PTC热敏组件”由含上电极箔、下电极箔及一叠夹在上下电极箔间的具有电阻正温度系数效应的材料层所构成的PTC芯材、包覆在芯材四周的绝缘材料框、覆在绝缘材料框和PTC电极箔两表面的绝缘半固化树脂材料，以及覆盖在半固化树脂材料最外表面端电极箔等组件。它的加工首先要利用冲切机将PTC芯材冲成一个固定尺寸，也就是芯片，然后在绝缘材料上利用冲切机冲出比PTC芯片备大一点的内框，在将PTC芯片放到绝缘框内，如果数量多的就很难使PTC芯片与绝缘框固定，再在装有芯片的绝缘框上下覆膜与覆铜箔，这样在移动与加工压合过程中更加困难，经过压合后在绝缘框上进行划切，划切后的PTC就在绝缘框包裹内。经过压合机压合后的组件，由于绝缘板材的公差与芯材的公差之间的影响，最终生产出来的产品电阻一致性比较差，电阻大小不均，废品率较高，稳定性差。CN105869806A“一种高稳定性PTC热敏组件”采用一种硬质材料板，在板上冲切出正公差固定尺寸的长方孔，在将用热敏材料板冲切出同尺寸负公差的长方体嵌入到硬质材料板中。这种工艺实现是存在很多风险的，它要求硬质材料板与热敏材料板的厚度必须一致，而在各种板材加工中由于工艺条件的限制都存在一定的公差，这样就会使硬质材料板厚度正公差与热敏材料板厚度负公差遇到一起，生产出来的产品电阻就会大；反之，硬质材料板厚度负公差与热敏材料板厚度正公差遇到一起，生产出来的产品耐压就会降低，引起烧片。加工过程程序复杂，需要复杂的两地周转，从时间上与工艺上难于控制。这种结构的产品电阻的一致性差，合格率差的时候只有50％，好的时候也不过85％。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复压式PTC自恢复保险装置的制备方法，有效解决现有技术中电阻一致性比较差，电阻大小不均，废品率较高，稳定性差的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种复压式PTC自恢复保险装置的制备方法，包括如下步骤：
1)在具有正温度系数的芯板上冲切第一U形通槽；
2)在步骤1)得到的芯板的上表面覆盖第一上绝缘膜，第一上绝缘膜的上表面覆盖第一上电极箔，在步骤1)得到的芯板的下表面覆盖第一下绝缘膜，第一下绝缘膜的下表面覆盖第一下电极箔，然后进行压合，第一上绝缘膜和第一下绝缘膜融化并压挤至所述第一U形通槽内；经蚀刻工艺将第一上电极箔和第一下电极箔去除；
压合时温度高，第一上绝缘膜和第一下绝缘膜融化；
3)在步骤2)得到的芯板上冲切与所述第一U形通槽镜像的第二U形通槽；在步骤2)得到的芯板的上表面覆盖第二上绝缘膜，第二上绝缘膜的上表面覆盖第二上电极箔，在步骤2)得到的芯板的下表面覆盖第二下绝缘膜，第二下绝缘膜的下表面覆盖第二下电极箔，然后进行压合，第二上绝缘膜和第二下绝缘膜融化并压挤至所述第二U形通槽内；以垂直且经过第一U形通槽两端的面为镜像进行冲切得到第二U形通槽；
压合时温度高，第二上绝缘膜和第二下绝缘膜融化；
4)在步骤3)得到的芯板对应所述第一U形通槽和所述第二U形通槽的表面蚀刻划切线；在步骤3)得到的芯板的上表面打孔至第二上电极箔的上表面并用导电金属填满，形成上导柱；在步骤3)得到的芯板的下表面打孔至第二下电极箔的下表面并用导电金属填满，形成下导柱；沿划切线进行切割，即得到所述复压式PTC自恢复保险装置。
优选地，步骤1)中，所述具有正温度系数的芯板包括上电极、正温度系数导电材料和下电极，所述正温度系数导电材料夹在所述上电极和所述下电极之间。
优选地，步骤2)和步骤3)中，第一上绝缘膜、第一下绝缘膜、第二上绝缘膜和第二下绝缘膜的材料为环氧树脂半固化膜。环氧树脂半固化膜：是一种软态的固体膜，在高温高压下可以变成流体，经过常温冷却后变成坚硬的固体。
优选地，步骤2)和步骤3)中，第一上电极箔、第一下电极箔、第二上电极箔和第二下电极箔的材料为铜。
优选地，步骤3)中，所述第二U形通槽与所述第一U形通槽连通，形成回形槽。
优选地，步骤4)中，导电金属为铜。
优选地，步骤4)中，沿划切线进行切割后，绝缘材料包裹所述具有正温度系数的芯板。
本发明的复压式PTC自恢复保险装置的制备方法，包括如下步骤：1)在具有正温度系数的芯板上冲切第一U形通槽；2)在步骤1)得到的芯板的上表面覆盖第一上绝缘膜，第一上绝缘膜的上表面覆盖第一上电极箔，在步骤1)得到的芯板的下表面覆盖第一下绝缘膜，第一下绝缘膜的下表面覆盖第一下电极箔，然后进行压合，第一上绝缘膜和第一下绝缘膜融化并压挤至所述第一U形通槽内；经蚀刻工艺将第一上电极箔和第一下电极箔去除；3)在步骤2)得到的芯板上冲切与所述第一U形通槽镜像的第二U形通槽；在步骤2)得到的芯板的上表面覆盖第二上绝缘膜，第二上绝缘膜的上表面覆盖第二上电极箔，在步骤2)得到的芯板的下表面覆盖第二下绝缘膜，第二下绝缘膜的下表面覆盖第二下电极箔，然后进行压合，第二上绝缘膜和第二下绝缘膜融化并压挤至所述第二U形通槽内；4)在步骤3)得到的芯板对应所述第一U形通槽和所述第二U形通槽的表面蚀刻划切线；在步骤3)得到的芯板的上表面打孔至第二上电极箔的上表面并用导电金属填满，形成上导柱；在步骤3)得到的芯板的下表面打孔至第二下电极箔的下表面并用导电金属填满，形成下导柱；沿划切线进行切割，即得到所述复压式PTC自恢复保险装置。采用该制备方法制得的保险装置在对过流与过温度保护的同时，增加使用的结合力，延长了使用寿命，通过复压工艺提高电阻一致性和成品率，电阻大小均一，废品率低，稳定性高，保持期长。
附图说明
图1是本发明的第一U形通槽的冲切图。
图2是本发明的第一次覆盖绝缘膜与电极箔图。
图3是本发明的第一次压合图。
图4是本发明的蚀刻后图。
图5是本发明的第二U形通槽的冲切图。
图6是本发明的第二次覆盖绝缘膜与电极箔图。
图7是本发明的打孔与蚀刻划切线图。
图8是本发明的划切后产品图。
图9是本发明的产品侧剖图。
附图标记：
1-上电极；
2-正温度系数导电材料；
3-下电极；
4-第一上电极箔；
5-第一上绝缘膜；
6-第一下绝缘膜；
7-第一下电极箔；
8-第二上电极箔；
9-第二上绝缘膜；
10-第二下绝缘膜；
11-第二下电极箔；
12-划切线；
13-上导柱；
14-下导柱；
15-第一U形通槽；
16-第二U形通槽；
17-绝缘材料。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
一种复压式PTC自恢复保险装置的制备方法，包括如下步骤：
1)如图1所示，在具有正温度系数的芯板上冲切第一U形通槽15；
所述冲切为现有技术，可以为常温物理冲切；
2)如图2所示，在步骤1)得到的芯板的上表面覆盖第一上绝缘膜5，第一上绝缘膜5的上表面覆盖第一上电极箔4，在步骤1)得到的芯板的下表面覆盖第一下绝缘膜6，第一下绝缘膜6的下表面覆盖第一下电极箔7，如图3所示然后进行压合，第一上绝缘膜5和第一下绝缘膜6融化并压挤至所述第一U形通槽15内；如图4所示，经蚀刻工艺将第一上电极箔4和第一下电极箔7去除；
所述压合为现有技术，可以按照如下工艺条件进行：初始值为真空1000mmHg、初始温度150℃、压力85Psi保持20分，压力150Psi、温度160℃、保持5分，压力180Psi、温度170℃、保持3分，压力220Psi、温度170℃、保持5分，压力280Psi、温度170℃、保持105分，压力220Psi、温度170℃、保持20分，压力210Psi、温度120℃转入冷压，冷压压力100Psi、冷压温度30℃、时间30分；
压合时温度高，第一上绝缘膜和第一下绝缘膜融化；
所述蚀刻工艺为现有技术，可以按照如下工艺条件进行：经过3-5％H2SO4酸洗除油、80℃烘干、100-120℃贴感光膜、6-8/21class曝光、50-60％显影，蚀刻完成；
3)如图5所示，在步骤2)得到的芯板上冲切与所述第一U形通槽15镜像的第二U形通槽16；如图6所示，在步骤2)得到的芯板的上表面覆盖第二上绝缘膜9，第二上绝缘膜9的上表面覆盖第二上电极箔8，在步骤2)得到的芯板的下表面覆盖第二下绝缘膜10，第二下绝缘膜10的下表面覆盖第二下电极箔11，然后进行压合，第二上绝缘膜9和第二下绝缘膜10融化并压挤至所述第二U形通槽16内；
所述压合为现有技术，可以按照如下工艺条件进行：初始值为真空1000mmHg、初始温度150℃、压力85Psi保持20分，压力150Psi、温度160℃、保持5分，压力180Psi、温度170℃、保持3分，压力220Psi、温度170℃、保持5分，压力280Psi、温度170℃、保持105分，压力220Psi、温度170℃、保持20分，压力210Psi、温度120℃转入冷压，冷压压力100Psi、冷压温度30℃、时间30分；
压合时温度高，第二上绝缘膜和第二下绝缘膜融化；
所述第二U形通槽16与所述第一U形通槽15连通，形成回形槽；形成第一U形通槽15的冲切与形成第二U形通槽16的冲切正反两方向，并且通过精确定位完成；
4)如图7所示，在步骤3)得到的芯板对应所述第一U形通槽15和所述第二U形通槽16的表面蚀刻划切线12；在步骤3)得到的芯板的上表面打孔至第二上电极箔8的上表面并用导电金属填满，形成上导柱13，其中，孔的半径为本领域中常规的大小，如半径为0.2mm；在步骤3)得到的芯板的下表面打孔至第二下电极箔11的下表面并用导电金属填满，形成下导柱14；如图8所示沿划切线进行切割，即得到如图9所示的复压式PTC自恢复保险装置，第二上电极箔、上导柱、上电极、正温度系数导电材料、下电极、下导柱与第二下电极箔电连接，设置绝缘材料17将上电极、正温度系数导电材料、下电极全部包裹起来，上电极通过上导柱与第二上电极箔电连接，下电极通过下导柱与第二下电极箔电连接，使正温度系数导电材料即PTC芯材完全与空气隔绝。第二上电极箔与第二下电极箔分别作为电连接端，当串联在电路中有电流流过时，电流经外第二上电极箔、上导柱、上电极、正温度系数导电材料即PTC芯材、下电极、下导柱与第二下电极箔至负载，若电流大小超过正温度系数导电材料即PTC芯材所能承受的电流时，正温度系数导电材料即PTC芯材膨胀断开电路，若正温度系数导电材料即PTC芯材表面温度超过承受温度时，正温度系数导电材料即PTC芯材膨胀断开电路，达到保护电路的目的。
步骤1)中，所述具有正温度系数的芯板包括上电极1、正温度系数导电材料2和下电极3，所述正温度系数导电材料2夹在所述上电极1和所述下电极3之间。
步骤2)和步骤3)中，第一上绝缘膜5、第一下绝缘膜6、第二上绝缘膜9和第二下绝缘膜10的材料为环氧树脂半固化膜。
步骤2)和步骤3)中，第一上电极箔4、第一下电极箔7、第二上电极箔8和第二下电极箔11的材料为铜。
步骤3)中，所述第二U形通槽16与所述第一U形通槽15连通，形成回形槽。
步骤4)中，导电金属为铜。
步骤4)中，沿划切线进行切割后，绝缘材料包裹所述具有正温度系数的芯板。
本发明的复压式PTC自恢复保险装置的制备方法不受板材厚度的影响，本地加工无需周转，采用的是环氧树脂半固化膜(半固化环氧树脂胶膜)，在高温高压下可以变成流体，当将它覆盖在冲切后的芯板(热敏材料板)上外加高温高压时，环氧树脂胶变成流体，一部分流进冲切口中将其填平，另一部分可将不平整的芯板找平，经过冷却后形成坚硬平整的固体膜包在芯板(热敏材料板)的外表面，获得的复压式PTC自恢复保险装置电阻的一致性好，耐压不受影响，产品的合格率达到99.7％。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种复压式PTC自恢复保险装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在具有正温度系数的芯板上冲切第一U形通槽(15)；
2)在步骤1)得到的芯板的上表面覆盖第一上绝缘膜(5)，第一上绝缘膜(5)的上表面覆盖第一上电极箔(4)，在步骤1)得到的芯板的下表面覆盖第一下绝缘膜(6)，第一下绝缘膜(6)的下表面覆盖第一下电极箔(7)，然后进行压合，第一上绝缘膜(5)和第一下绝缘膜(6)融化并压挤至所述第一U形通槽(15)内；经蚀刻工艺将第一上电极箔(4)和第一下电极箔(7)去除；
3)在步骤2)得到的芯板上冲切与所述第一U形通槽(15)镜像的第二U形通槽(16)；在步骤2)得到的芯板的上表面覆盖第二上绝缘膜(9)，第二上绝缘膜(9)的上表面覆盖第二上电极箔(8)，在步骤2)得到的芯板的下表面覆盖第二下绝缘膜(10)，第二下绝缘膜(10)的下表面覆盖第二下电极箔(11)，然后进行压合，第二上绝缘膜(9)和第二下绝缘膜(10)融化并压挤至所述第二U形通槽(16)内；
4)在步骤3)得到的芯板对应所述第一U形通槽(15)和所述第二U形通槽(16)的表面蚀刻划切线(12)；在步骤3)得到的芯板的上表面打孔至第二上电极箔(8)的上表面并用导电金属填满，形成上导柱(13)；在步骤3)得到的芯板的下表面打孔至第二下电极箔(11)的下表面并用导电金属填满，形成下导柱(14)；沿划切线进行切割，即得到所述复压式PTC自恢复保险装置。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述具有正温度系数的芯板包括上电极(1)、正温度系数导电材料(2)和下电极(3)，所述正温度系数导电材料(2)夹在所述上电极(1)和所述下电极(3)之间。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)中，第一上绝缘膜(5)、第一下绝缘膜(6)、第二上绝缘膜(9)和第二下绝缘膜(10)的材料为环氧树脂半固化膜。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)中，第一上电极箔(4)、第一下电极箔(7)、第二上电极箔(8)和第二下电极箔(11)的材料为铜。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述第二U形通槽(16)与所述第一U形通槽(15)连通，形成回形槽。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，导电金属为铜。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，沿划切线进行切割后，绝缘材料包裹所述具有正温度系数的芯板。
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