CN109903939A - 一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片 - Google Patents

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宋昌清
梁凤梅
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Abstract

本发明涉及热敏电阻技术领域，公开了一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片，其包括：将聚乙烯材料、炭黑材料和酸酐改性聚乙烯相容性助剂通过密炼塑化、造粒形成改性高分子正温度系数热敏电阻材料；将糙面结构为瘤状生长的电极膜片压合到所述改性高分子正温度系数热敏电阻材料的上下表面以形成改性高分子正温度系数热敏电阻芯片；然后对所述改性高分子正温度系数热敏电阻芯片在一定温度加热下进行真空，去除取向；最后进行辐照交联形成强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片。本发明避免了高分子热敏电阻芯片在高温焊接时极性电极膜片和非极性聚乙烯材料之间出现鼓泡和脱膜缺陷，提高了高分子正温度系数热敏电阻芯片的耐焊接性。

Description

一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片
技术领域
本发明涉及热敏电阻技术领域，尤其涉及一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片。
背景技术
高分子正温度系数热敏电阻元件(Polymeric Positive TemperatureCoefficient，PPTC)是一种可以具有正温度系数热敏特性的高分子材料，广泛用于限流保护和热保护领域。
现有通过在高分子热敏电阻材料两端粘合集流体铜箔做成高分子正温度系数热敏电阻芯片，然后在芯片两端焊接电子引线或金属脚片而形成各种限流保护元件。由于高分子正温度系数热敏电阻芯片采用聚乙烯和炭黑复合加工而成，在220-350℃焊接温度区间时聚乙烯软化收缩变形大，而处在高分子外层的两个集流体铜箔的热变形温度很高，在焊接温度下铜材的热变形尺寸几乎可以忽略。如果集流体铜箔选择不当或聚乙烯、炭黑未经特殊处理，高温焊接时高分子正温度系数热敏电阻芯片很容易出现极性的集流体铜箔和非极性的高分子之间产生鼓泡和脱膜缺陷，影响高分子正温度系数热敏电阻芯片的焊接产出良率和生产效率。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片，解决现有高分子正温度系数热敏电阻芯片在高温焊接时容易出现鼓泡和脱膜缺陷而影响产品焊接良率和生产效率的技术问题。
根据本发明的实施例，提供一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片，包括：将聚乙烯材料、炭黑材料和酸酐改性聚乙烯相容性助剂通过密炼塑化、造粒以形成改性高分子正温度系数热敏电阻材料；然后将瘤状结构电极膜片的糙面压合到所述改性高分子正温度系数热敏电阻材料的上下表面以形成改性高分子正温度系数热敏电阻芯片；对所述改性高分子正温度系数热敏电阻芯片进行抽真空加热，去除取向；以及对去除取向后的改性高分子正温度系数热敏电阻芯片进行辐照交联，最终形成强耐焊高分子热敏电阻芯片。
优选的，所述电极膜片可选用铜箔或镀镍铜箔。
优选的，所述电极膜片包括光面和糙面。
所述光面粗糙度0.01-0.5um，所述糙面粗糙度为2-10um。
优选的，所述电极膜片的糙面呈瘤状生长，在电子显微镜下电极膜片的糙面的生长方式为球型逐步生长，形貌底部大于顶端，瘤状表面无尖锐突刺，底部形貌清晰。
优选的，所述压合通过热压或压延贴合进行。
优选的，所述酸酐改性聚乙烯相容性助剂的浓度为1％-20％。
优选的，所述酸酐改性聚乙烯相容性助剂中酸酐为马来酸酐、偏苯三酸酐、丁二酸酐中的一种或其组合。
优选的，所述辐照交联通过Co60射线或γ射线进行。
优选的，所述真空加热去除取向的真空度大于0.05MPa，温度为80-180℃，时间为0.5-48小时。
优选的，所述去除取向的真空度大于0.09MPa，温度为150℃，时间为0.5小时。
本发明提供的一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片，将聚乙烯材料、炭黑材料和酸酐改性聚乙烯相容性助剂通过密炼塑化、造粒形成改性高分子正温度系数热敏电阻材料；然后将瘤状结构电极膜片的糙面压合到所述改性高分子正温度系数热敏电阻材料的上下表面以形成改性高分子正温度系数热敏电阻芯片；对所述改性高分子正温度系数热敏电阻芯片进行抽真空加热，去除取向；然后对除取向后的改性高分子正温度系数热敏电阻芯片进行辐照交联，形成强耐焊高分子热敏电阻芯片。通过酸酐改性聚乙烯相容性助剂改变高分子正温度系数热敏电阻芯片内聚乙烯的极性，选用瘤状膜确保芯片无缝衔接，并通过抽真空加热消除制成取向，避免了高分子正温度系数热敏电阻芯片在高温焊接时极性电极膜片和非极性聚乙烯材料之间出现鼓泡和脱膜缺陷，提高了高分子正温度系数热敏电阻芯片的耐焊接性和生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片的组成结构示意图。
图2为本发明实施例中一种瘤状结构电极膜SEM显微图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明实施例中的强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片，包括：将聚乙烯材料、炭黑材料和酸酐改性聚乙烯相容性助剂通过密炼塑化、造粒形成混合粒子，形成改性的高分子正温度系数热敏电阻材料；改性的高分子正温度系数热敏电阻材料通过热压或挤出压延，将瘤状结构电极膜片的糙面压合到所述高分子正温度系数热敏电阻材料的上下表面以形成改性高分子正温度系数热敏电阻芯片；对所述改性高分子正温度系数热敏电阻芯片进行抽真空加热，去除取向；然后对抽空真加热去除取向后的改性高分子正温度系数热敏电阻芯片进行辐照交联。
其中，所述在SEM显微镜状态下观测电极膜片的糙面，铜或镍的颗粒形貌为瘤状结构生长。所述的酸酐改性聚乙烯相容性助剂的添加量为1％-20％。所述酸酐改性聚乙烯相容性助剂中酸酐为马来酸酐、偏苯三酸酐、丁二酸酐中的一种或多种组合。所述辐照交联通过Co60射线或γ射线进行。所述真空加热去除取向的真空度大于0.05MPa，温度为80-180℃，时间为0.5-48小时。
所述强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片，包括：将聚乙烯材料、炭黑材料和酸酐改性聚乙烯相容性助剂组成的组合材料通过密炼塑化、造粒和真空压合以形成高分子正温度系数热敏电阻材料；将电极膜片的糙面压合到所述高分子正温度系数热敏电阻材料的上下表面以形成高分子正温度系数热敏电阻芯片；对所述高分子正温度系数热敏电阻芯片进行真空去除取向；以及对真空去除取向后的高分子正温度系数热敏电阻芯片进行辐照交联。
图2为本发明一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片实施例中中的一种瘤状结构电极膜糙面SEM图。选择如图1形貌的厚度35um瘤状铜箔，光面(S面)Ra0.11～0.13um，糙面(M面)Rz在6.0～6.5um的电极膜材料。采用以下三组改性高分子正温度系数热敏电阻配方，4#配方为对比例，采用常规PCB板(覆铜板)铜箔，形貌结构非瘤状。
将上述配方在用密炼机共混，混合后造粒按每10g为单位平铺在对齐的两电极膜M面之间，采用185℃+15min+15MPa在0.3mm模具上热压成0.3～0.4mm厚的薄片做成高分子热敏电阻芯片。将上述1#、2#、3#芯片进行抽真空150℃+0.5h去除取向处理，而后进行钴60钴源放射线辐照加工，完成高分子正温度系数热敏电阻芯片制作。
对上述芯片冲切成12×12mm2的尺寸，在不同焊接条件下进行焊接，结果如下表：
实施例2
选择如图2形貌的厚度18um瘤状镀镍铜箔，光面(S面)Ra2为0.25um，糙面(M面)Rz为8um的作为电极膜材料。采用以下2组改性高分子正温度系数热敏电阻配方，3#配方为对比例，采用常规锂电铜箔，形貌结构非瘤状。
原料名称 1# 2# 3#对比例
HDPE 2275 2275 2275
炭黑 1800 1200 1800
马来酸酐接枝改性HDPE 575 100 0
酸酐接枝改性LLDPE 0 475 0
其他填料 70 660 70
将上述配方在密炼机中共混，混合造粒冷却为造粒粒子。将造粒粒子在铜塑复合压延覆膜机上一次性挤出辊压覆膜为热敏电阻压延芯片，芯片厚度在0.5-0.6mm，压延牵速率为1.3m/s。同样电极膜M毛面和高分子芯片确保无缝接触，两电极膜S光面在最外端，压延覆膜结构如附图1所示。将上述压延芯片进行125℃真空+2h去除取向处理，而后进行钴60钴源放射线辐照加工，完成正温度系数热敏电阻芯片制作。
对上述压延正温度系数热敏电阻芯片冲切成直径18.5mm的圆形尺寸，在不同焊接条件下进行焊接实验，结果如下表：
本发明专利以参照特定的实施例做了描述，但是很显然可以做出各种配比、参数修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片，其特征在于，包括：
将聚乙烯材料、炭黑材料和酸酐改性聚乙烯相容性助剂通过密炼塑化、造粒形成混合粒子，形成改性的高分子正温度系数热敏电阻材料；
改性的高分子正温度系数热敏电阻材料通过热压或挤出压延，将瘤状结构电极膜片的糙面压合到所述高分子正温度系数热敏电阻材料的上下表面以形成改性高分子正温度系数热敏电阻芯片；
对所述改性高分子正温度系数热敏电阻芯片进行抽真空加热，去除取向；然后对抽空真加热去除取向后的改性高分子正温度系数热敏电阻芯片进行辐照交联。
2.根据权利要求1所述的一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片，其特征在于，所述在SEM显微镜状态下观测电极膜片的糙面，铜或镍的颗粒形貌为瘤状结构生长。
3.根据权利要求1或2所述的一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片，其特征在于，所述的酸酐改性聚乙烯相容性助剂的添加量为1％-20％。
4.根据权利要求1或2所述的一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片，其特征在于，所述酸酐改性聚乙烯相容性助剂中酸酐为马来酸酐、偏苯三酸酐、丁二酸酐中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片，其特征在于，所述辐照交联通过Co60射线或γ射线进行。
6.根据权利要求1或2所述的一种强耐焊高分子正温度系数热敏电阻芯片，其特征在于，所述真空加热去除取向的真空度大于0.05MPa，温度为80-180℃，时间为0.5-48小时。
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