CN108806903A - 制作电路保护元件的多层结构以及电路保护元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制作电路保护元件的多层结构及电路保护元件，多层结构包括依次叠放的上表面层、至少两层导电芯片和下表面层，上表面层和导电芯片间、相邻导电芯片间和导电芯片与下表面层间均通过至少一层粘合层粘合固定，形成层叠结构；所述导电芯片由上电极层和下电极层夹设正温度系数材料层构成，所述粘合层由绝缘材料制成；上表面层和下表面层均由导电区和绝缘区交替设置而成，且上表面层和下表面层上的导电区、绝缘区均上下相对。本发明为由上表面层、至少两层导电芯片和下表面层间通过粘合层粘合叠放固定，其易于制作生产SMD颗粒。

Description

制作电路保护元件的多层结构以及电路保护元件

技术领域

本发明涉及电路保护元件的制作领域，特别是涉及一种制作电路保护元件的多层结构以及该电路保护元件。

背景技术

功能高分子材料是目前材料科学研究的热点，具有PTC特性的高分子复合导电材料便是其中的佼佼者，迄今学术界产业界都在踊跃地对它进行研究开发。所谓高分子PTC复合导电材料，就是具有PTC(positive temperature coefficient“正温度系数”)电阻特性的高分子复合导电材料，也称PPTC材料。也就是说，在一定的温度范围内，这种导电材料自身的电阻率会随温度的升高而增大。这种过流过温保护元件由高分子材料填充导电粒子复合而成。所述的高分子材料包括热固性聚合物和热塑性聚合物，热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；热固性聚合物主要有环氧树脂。导电粒子包括碳黑和金属粉末，以及表面镀有金属的石墨、炭黑、陶瓷微珠、玻璃微珠。常用的金属粉末包括银粉、铜粉、铝粉、镍粉、不锈钢粉。

利用高分子PTC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。高分子过流过温保护元件在过流防护领域已经得到普遍应用，电子元器件的可表面贴装化是目前的发展趋势，这也对高分子过流过温保护元件的封装技术提出了更高的要求。目前普遍使用的表面贴装型高分子过流过温保护元件，由于过流过温保护元件的侧面，尤其是对于含有金属填料的过流过温保护元件，直接暴露在空气中，容易受到外界环境中氧气及水汽等侵入，造成元件耐候性能变差。中国专利200810038955.0公开了一种表面贴装型高分子PTC过流过温保护元件，包括PTC芯片，所述PTC芯片包括PTC材料层和分别贴覆在高分子PTC层上下表面的金属箔电极片；还包括壳体，所述壳体包括底板、盖板和基板，所述基板的中心设有通孔，所述底板、盖板分别盖在基板的上面和下面，所述PTC芯片设置在底板、盖板和基板的通孔之间的空腔内；所述盖板上表面贴合有左右两个焊盘，两个焊盘之间为阻焊膜，所述左焊盘和右焊盘分别与高分子PTCC芯片的两个金属箔电极片电连接。本专利采用盲孔电镀法导出电极，因此其加工设备要求严格、工序长、成本高，同时不适用于多层并联的电路保护元件。

因此，需要一种既能避免过流过温保护元件直接暴露在空气中，又易于生产的多层并联的电路保护元件。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制作电路保护元件的多层结构以及电路保护元件，用于解决现有技术中多层并联的电路保护元件中的PPTC材料暴露在空气中且难于生产的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种制作电路保护元件的多层结构，其包括依次叠放的上表面层、至少两层导电芯片和下表面层，上表面层和导电芯片间、相邻导电芯片间和导电芯片与下表面层间均通过至少一层粘合层粘合固定，形成层叠结构；所述导电芯片由上电极层和下电极层夹设正温度系数材料层构成，所述粘合层由绝缘材料制成；上表面层和下表面层均由导电区和绝缘区交替设置而成，且上表面层和下表面层上的导电区、绝缘区均上下相对。

优选的，在所述层叠结构上形成纵横交错且贯穿整个层叠结构的填充槽，且横向填充槽位于焊盘区内，一条横向的填充槽将一根导电区在纵向上一分为二，且相邻纵向填充槽间的横向填充槽上具有一个直径大于横向填充槽宽度的贯穿孔，除贯穿孔外的填充槽内均被包封材料填满；所述层叠结构被纵横交错的填充槽分割成多个导电块，每个导电块围成所述贯穿孔的表面具有导电层，且每个导电块中的导电芯片上具有电极避空区。

优选的，所述上表面层具有纵横交错的切割线，纵向切割线位于所述纵向填充槽内，横向切割线位于横向填充槽内。

优选的，所述每个导电块中的所述导电区形成焊盘。

优选的，所述电极避空区为条形、圆形或椭圆形。

优选的，所述上电极层和所述下电极层均为导体薄膜电极。

优选的，所述粘合层所用绝缘材料的绝缘性需要保证置于粘合层上下两方的导电芯片上的相对电极间不被击穿。

本发明还提供一种具有并联电路的电路保护元件，所述电路保护元件包括两层带有焊盘区和阻焊区的外表面层，以及由至少两层导电芯层叠放粘合而成的中间芯层，两个外表面层分别通过粘合层固定在中间芯层的上下两表面上，导电芯层由上电极层和下电极层夹设正温度系数材料层构成，导电芯层上具有电极避空区，且在电路保护元件的相对两侧面上具有弧形凹槽，弧形凹槽对应焊盘区，在电路保护元件的周侧壁除弧形凹槽外的区域均被包封材料包封，弧形凹槽的表面上具有导电层。

优选的，所述上电极层和所述下电极层均为导体薄膜电极。

优选的，所述电路保护元件为沿上述的制作电路保护元件的多层结构中的纵向切割线和横向切割线切割而成。

如上所述，本发明的制作电路保护元件的多层结构以及电路保护元件，具有以下有益效果：多层结构自身为由上表面层、至少两层导电芯片和下表面层间通过粘合层粘合叠放固定，其易于制作；另外，其可以通过划分切割线设置贯穿孔等生产出多个电路保护元件，制作方便，且电路保护元件中的中间芯层被上下两表面和由包封材料和导电图层围成的周侧壁包围，避免了正温度系数材料层暴露于空气中。

附图说明

图1显示为本发明的制作电路保护元件的多层结构的一实施例示意图。

图2显示为本发明的上表面和下表面的具体结构示意图。

图3显示为本发明的导电芯片和粘合层间隔层叠的实施例图。

图4显示为本发明的带有切割线的多层结构的一实施例图。

图5显示为本发明的具有并联电路的电路保护元件的外观图。

图6显示为本发明的具有并联电路的电路保护元件的爆炸图。

元件标号说明

1 上表面层

11 导电区

12 绝缘区

2 粘合层

3 导电芯片

31 电极避空区

32 导电层

4 下表面层

5 包封材料

6 贯穿孔

7 导电块

100 层叠结构

9 电路保护元件

91、96 电路保护元件

92、95 粘合层

93 导电层

94 导电芯层

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士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及功效。

请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明提供一种制作电路保护元件的多层结构，如图2所示，其包括依次叠放的上表面层1、至少两层导电芯片3和下表面层4，上表面层1和导电芯片3间、相邻导电芯片3间和导电芯片3与下表面层4间均通过至少一层粘合层2粘合固定，形成层叠结构；所述导电芯片3由上电极层和下电极层夹设正温度系数材料层构成，所述粘合层2由绝缘材料制成；上表面层1和下表面层4均由导电区11和绝缘区12交替设置而成，且上表面层1和下表面层4上的导电区11、绝缘区12均上下相对。本发明通过将上表面层1、至少两层导电芯片3和下表面层4各层间均通过至少一层粘合层层叠固定，其内设有两层以及两层以上的导电芯片，以此实现了一种可制作并联式电路保护元件的结构。本实施例中的正温度系数材料层即PTC材料层，其包括PPTC材料和CPTC材料，PPTC材料为高分子聚合物正温度系数，CPTC材料为陶瓷正温度系数材料。

为更好地生产并联式的电路保护元件，见图1所示，本实施例在上述层叠结构上形成纵横交错且贯穿整个层叠结构的填充槽，且横向填充槽位于导电区11内，一条横向的填充槽将一根导电区11在纵向上一分为二，且相邻纵向填充槽间的横向填充槽上具有一个直径大于横向填充槽宽度的贯穿孔6，除贯穿孔6外的填充槽内均被包封材料5填满；上述层叠结构被纵横交错的填充槽分割成多个导电块7，见图3所示，每个导电块7围成所述贯穿孔6的表面具有导电层32，且每个导电块7中的导电芯片上具有电极避空区31。贯穿孔6的设置是为了将多层导电芯片形成并联相连，且便于形成电路保护元件的引出电极，而与现有的盲孔引出电极的方式相比，贯穿孔6的制作更加方便。

为了实现导电芯片被全包裹，而不会与空气接触，本实施例通过填充槽内填充包封材料，而贯穿孔的孔壁采用导电层32，即被分割而成的导电块其左右两侧为包封材料形成的包封壳，本实施例中包封壳为由绝缘体形成的平整面，该包封壳与贯穿孔6以及上表面层1、下表面层4均紧密结合，形成对内部导电芯片3的完全嵌入式包封。每个导电块7上的导电层32均可连接上表面层1和下表面层4中与其对应的导电区11，同时连接着各层导电芯片3上的一个电极，同时由于导电芯片上的电极避空设计，导电层32与各层导电芯片3的另外一个电极不得相连。

如图3所示，本实施例中的相邻导电芯片3之间必须至少有一层粘合层2，图3中所示为两个导电芯片，即具有两条支路并联的实施例。如有必要也可以增加更多的粘合层2。若导电芯片3数量为n，则粘合层数量至少为n+1。导电芯片3和粘合层2一起构成层叠式阵列排布结构，在该结构的上下表面也必须是粘合层2，通过粘合层与上述上表面层1和下表面层4层叠固定。

本实施例中每个导电块7中的导电芯片上具有电极避空区31，上述导电芯片3的中间层为PPTC材料，导电芯片的上下表面分别为上电极层和下电极层，即导电芯片的上下两个电极，其可以是导体薄膜电极。每个导电芯片上下表面的电极在对置的两端位置均去除掉一部分做为避空处理，即形成上述电极避空区31。电极避空区31的形状可以是条形，也可以是圆形或椭圆形，或者其它形状。电极避空区31的形状可以为矩形，其优点为便于加工；电极避空区31的形状可以为圆弧形，其可以提高每个导电块中PPTC材料的有效利用面积，降低电阻。电极避空区31应足够宽，这个宽度以保证残余电极不会与去除电极一端的贯穿孔位置处的导电层导通为最小值。本实施例中的电极避空区31在上述导电芯片3的前后两端方向上(前后两端方向即上述纵向填充槽的延伸方向)对置排列，其可以同向排列也可以异向排列甚至无规则排列。

如图4所示，为便于将上述导电块从上述层叠结构100中分割，由此形成多个电路保护元件，本实施例的上表面层1具有纵横交错的切割线，纵向切割线S1位于纵向填充槽内，最优的纵向切割线位于纵向填充槽的中心线上，横向切割线S2位于横向填充槽内，最优的，横向切割线位于横向填充槽的中心线上，沿上述纵向切割线S1和横向切割线S2进行切割，则形成独立的嵌入式的多层PPTC并联的电路保护元件，上述贯穿孔6被横向切割线S2一分为二，成为两个半圆通孔，分别位于两个相邻的电路保护元件上。各层导电芯片3由圆筒形的导电层32全通式连接起来的全部电极被区分为完全对置的两组，从而使各层导电芯片形成实质上的电路并联结构。本实施例中经上述纵向切割线和横向切割线切割而成的电路保护元件为矩形的SMD颗粒。

为便于使用，上述每个导电块7中的导电区11形成焊盘，即上表面层1和下表面层4上的导电区11、绝缘区12均预留焊盘区和阻焊区，以方便表面贴装工艺使用。为保证上述电路保护元件的使用可靠性，上述粘合层2所用绝缘材料的绝缘性需要保证置于粘合层上下两方的导电芯片上的相对电极间不被击穿。

本实施例中的焊盘区还可以兼容利用盲孔电镀法来导出正温度系数材料层上电极的方式实现电极的导引。

本发明还提供一种具有并联电路的电路保护元件，本实施例中的电路保护元件9其可由上述多层结构经切割而成，见图5及图6所示，所述电路保护元件9包括两层带有焊盘区(即导电区11)和阻焊区(即绝缘区12)的外表面层91、96，以及由至少两层导电芯层94叠放粘合而成的中间芯层，两个外表面层91、96分别通过粘合层92固定在中间芯层的上下两表面上，导电芯层94由上电极层和下电极层夹设正温度系数材料层构成，导电芯层94上具有电极避空区，且在电路保护元件9的相对两侧面上具有弧形凹槽，弧形凹槽对应焊盘区，在电路保护元件的周侧壁除弧形凹槽外的区域均被包封材料97包封，弧形凹槽的表面上具有导电层93。本发明中的电路保护元件其保护至少两层导电芯层94，其为并联式，并且中间芯层的上下表面被外表面层覆盖，而中间芯层的四周被包封材料以及导电层紧密包裹，由此形成嵌入式的电路元件，避免了中间芯层与空气的接触。且本实施例中的电路保护元件其可通过上述制作电路保护元件的多层结构切割而成，其易于生产制造，降低生产成本，即本实施例中的电路保护元件可沿上述制作电路保护元件的多层结构上的纵向切割线和横向切割线切割，而形成多个本实施例的电路保护元件。

本实施例中的中间芯层为相邻导电芯层94间通过至少一层粘合层95粘合叠放而成。优选的，上电极层和下电极层均为导体薄膜电极。每个导电芯层94的上电极层和下电极层在对置的两端位置均去除掉一部分做为避空处理，该部分可以是条形，也可以是圆形或其它形状，即上述电极避空区31。

综上所述，本发明的制作电路保护元件的多层结构以及电路保护元件，多层结构自身为由上表面层、至少两层导电芯片和下表面层间通过粘合层粘合叠放固定，其易于制作；另外，其可以通过划分切割线设置贯穿孔等生产出多个电路保护元件，制作方便，且电路保护元件中的中间芯层被上下两表面和由包封材料和导电图层围成的周侧壁包围，避免了正温度系数材料层暴露于空气中。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种制作电路保护元件的多层结构，其特征在于，包括依次叠放的上表面层、至少两层导电芯片和下表面层，上表面层和导电芯片间、相邻导电芯片间和导电芯片与下表面层间均通过至少一层粘合层粘合固定，形成层叠结构；所述导电芯片由上电极层和下电极层夹设正温度系数材料层构成，所述粘合层由绝缘材料制成；上表面层和下表面层均由导电区和绝缘区交替设置而成，且上表面层和下表面层上的导电区、绝缘区均上下相对。

2.根据权利要求1所述的制作电路保护元件的多层结构，其特征在于，在所述层叠结构上形成纵横交错且贯穿整个层叠结构的填充槽，且横向填充槽位于导电区内，一条横向的填充槽将一根导电区在纵向上一分为二，且相邻纵向填充槽间的横向填充槽上具有一个直径大于横向填充槽宽度的贯穿孔，除贯穿孔外的填充槽内均被包封材料填满；所述层叠结构被纵横交错的填充槽分割成多个导电块，每个导电块围成所述贯穿孔的表面具有导电层，且每个导电块中的导电芯片上具有电极避空区。

3.根据权利要求2所述的制作电路保护元件的多层结构，其特征在于：所述上表面层具有纵横交错的切割线，纵向切割线位于所述纵向填充槽内，横向切割线位于横向填充槽内。

4.根据权利要求3所述的制作电路保护元件的多层结构，其特征在于：所述每个导电块中的所述导电区形成焊盘。

5.根据权利要求2所述的制作电路保护元件的多层结构，其特征在于：所述电极避空区为条形、圆形或椭圆形。

6.根据权利要求1所述的制作电路保护元件的多层结构，其特征在于：所述上电极层和所述下电极层均为导体薄膜电极。

7.根据权利要求1所述的制作电路保护元件的多层结构，其特征在于：所述粘合层所用绝缘材料的绝缘性需要保证置于粘合层上下两方的导电芯片上的相对电极间不被击穿。

8.一种具有并联电路的电路保护元件，其特征在于：所述电路保护元件包括两层带有焊盘区和阻焊区的外表面层，以及由至少两层导电芯层叠放粘合而成的中间芯层，两个外表面层分别通过粘合层固定在中间芯层的上下两表面上，导电芯层由上电极层和下电极层夹设正温度系数材料层构成，导电芯层上具有电极避空区，且在电路保护元件的相对两侧面上具有弧形凹槽，弧形凹槽对应焊盘区，在电路保护元件的周侧壁除弧形凹槽外的区域均被包封材料包封，弧形凹槽的表面上具有导电层。

9.根据权利要求8所述的具有并联电路的电路保护元件，其特征在于：所述上电极层和所述下电极层均为导体薄膜电极。

10.根据权利要求8所述的具有并联电路的电路保护元件，其特征在于：所述电路保护元件为沿权利要求3所述的制作电路保护元件的多层结构中的纵向切割线和横向切割线切割而成。