CN110111959A - 一种可有效提高长期环境稳定性的ptc过流保护器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以导电高分子聚合物复合材料为主材的具有优良的长期环境稳定性的高分子PTC过电流保护器件。本发明具有以下特点：1.元件主材为高分子聚合物与导电颗粒的复合材料；2.元件有导电孔，且导电孔位于元件内部；3.元件可由一层导电高分子复合片材组成，也可由多层复合片材叠加而成；4.元件可包含单焊接面和双焊接面两种表面贴装类型，也包含片式元件。

Description

一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件

技术领域

本发明涉及一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，尤其是涉及一种导电孔位于元件内部，具有优良的长期环境稳定性的高分子PTC过电流保护器件。

背景技术

高分子聚合物和分散于高分子聚合物中的导电颗粒组成的导电聚合物以及由此导电聚合物制备出的具有正温度系数(PTC)特征的过电流保护器件可用于电路中的过电流保护。通常，高分子PTC过电流保护器件在电路中，在室温或者通过小电流时具有低电阻值，而当温度上升至一临界温度或电路上有过量电流产生时，其电阻值可立刻跳升数千倍以上，藉此抑制过量电流通过，以达到保护电路的目的。当温度下降至室温或电路上不再有过电流的状况时，高分子PTC过电流保护元件可回复至低阻状态，从而电路重新正常运作。此种可重复使用的优点，使高分子PTC过流保护元件广泛应用在电子电路中。

在现有公开的技术中，表面贴装型元件导电孔位于元器件两端，起导电与导锡作用。

如本申请人专利号：201510080399.3公开了一种具有电阻正温度系数效应的表面贴装型电路保护元件,包含：具有电阻正温度系数效应的导电复合材料基层及贴覆于基层上下表面的上电极和下电极，三者共同组成导电复合层，其中至少有一高电阻导电复合层和一低电阻导电复合层，高电阻导电复合层与低电阻导电复合层的电阻比不小于5：1。与常规表面贴装型电路保护元件相比，该表面贴装型电路保护元件具有过流过压以及过温三重保护的特点。

此种器件在应用中因长期通电或者多次发生保护后，因热胀冷缩效应，PTC芯材处于循环的膨胀与收缩过程中，内部分子排布产生较大变化，从而致使电阻不断升高，从而影响了使用功能。而片式元件更多采用单层三明治芯片无孔结构，两面电极焊接引脚而成，上述的缺点更加明显。

发明内容

本发明目的在于：提供一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，避免在应用中因长期通电或者多次发生保护后电阻不断升高而影响使用功能的缺点。

本发明目的通过下述方案实现：一种可有效提高长期环境稳定性的高分子PTC过电流保护元件，为表面贴装型片式元件，至少包括具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材、导电电极、导电孔及端电极，所述的导电孔位于高分子PTC过电流保护元件内部，其中：

1）至少具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，包括：

(a) 具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层，其体积电阻率不大0.001Ω.m，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1µΩ.m, 粒径为0.1μm～50μm的导电填料组成，并具有相对的第一，第二表面；

(b) 第一导电电极，位于导电复合材料基层的第一表面；

(c) 第二导电电极，位于导电复合材料基层的第二表面；

2）第一导电孔，与每个复合材料片材中的其中一个导电电极电气连接，与对应的另一个导电电极不电气连接；

第二导电孔，与每个复合材料片材中的已经与第一导电孔电气连接的导电电极不电气连接，与每个复合材料片材中与第一导电孔不电气连接的导电电极电气连接；

所述的第一、二导电孔位于元件内部；

3）第一端电极，位于整个表面贴装元件的最外层的一面或两面上，连接第一导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的一极电气相连；

第二端电极，与第一端电极同样位于整个表面贴装元件的最外层的同一面或两面上，并与第一端电极电气隔断，并连接第二导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的另一极电气相连；或者，

第一引脚，位于整个片式元件的一面，与第一金属箔、以及与第一金属箔电气连接的导电孔均电气连接，与每个复合材料片材中的其中一个导电电极电气连接，与对应的另一个导电电极不电气连接；

第二引脚，位于整个片式元件的另一面，与第二金属箔、以及与第二金属箔电气连接的导电孔均电气连接，与每个复合材料片材中的已经与第一引脚电气连接的导电电极不电气连接，与每个复合材料片材中与第一引脚不电气连接的导电电极电气连接；

4）绝缘层，贴覆于上述非同一复合材料片材上的第一导电电极和第二导电电极之间，以及元件最外层的导电电极和金属箔之间，并用于电气隔离。

所述的聚合物占所述导电复合材料基层的体积分数介于20%～75%之间，选自聚乙烯、氯化聚乙烯、氧化聚乙烯、聚氯乙烯、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、酚醛树脂、聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚氟乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种及其混合物。

所述的导电填料选自金属粉末、导电陶瓷粉末中的一种或其混合物，其中，所述的金属粉末选自：铜、镍、钨、锡、银、金或其合金中的一种及其混合物；所述的导电陶瓷粉末选自：金属氮化物、金属碳化物、金属硼化物、金属硅化物之中的一种或几种的混合物。

所述的导电孔是由激光钻孔或机械钻孔工艺形成的，两极的导电孔为一个或者多个，所述的导电孔为通孔、盲孔，或者一极为通孔，另一极为盲孔；导电孔的表面附着导电金属层。

所述的导电金属层是由锌、铜、镍、钴、铁、钨、锡、铅、银、金、铂或其合金中的一种及其混合物组成，是通过化学沉积、喷涂、溅射、电镀或是这几种工艺复合使用形成的。

所述的引脚为导电金属片，包括铜片、镍片、镀镍铜片等。

本发明可以具体如下述结构：

1）具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，包括：

(a) 具有电阻正温度系数效应的导电复合材料基层，其体积电阻率小于0.001Ω.m，由高密度聚乙烯和分散于高密度聚乙烯的体积电阻率小于1µΩ.m、粒径为0.1μm～50μm的金属硼化物组成厚0.3mm高分子复合材料基层，并具有相对的第一，第二表面与铜箔复合形成复合片材；

(b) 第一导电电极为铜箔，位于导电复合材料基层的第一表面；

(c) 第二导电电极铜箔，位于导电复合材料基层的第二表面，形成的复合片材通过图形转移蚀刻使第一导电电极和第二导电电极分别蚀刻出绝缘槽；

2）第一导电孔为通孔，与第二导电电极电气连接，与对应的第一导电电极不电气连接；

第二导电孔为通孔，与第二导电电极不电气连接，与第一导电电极电气连接；

且第一、二导电孔位于元件内部二侧；

3）上下绝缘层，贴覆于复合材料片材上的第一导电电极和第二导电电极外表面，上绝缘层叠加于第一导电电极和第一金属箔之间，同时，下绝缘层叠加于第二导电电极和第二金属箔之间，用于电气隔离；

4）第一端电极，位于整个表面贴装元件的最外层的上、下二面，连接第一导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的一极电气相连；

第二端电极，与第一端电极同样位于整个表面贴装元件的上下两面，与第一端电极电气隔断，并连接第二导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的另一极电气相连，得到具有两个焊接面、环境可靠性高的目标表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。

或者，本发明还可以具体如下述结构：

1）具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，包括：

(a) 具有电阻正温度系数效应的导电复合材料基层，其体积电阻率小于0.001Ω.m，由高密度聚乙烯和分散于高密度聚乙烯的体积电阻率小于1µΩ.m、粒径为0.1μm～50μm的金属硼化物组成厚0.3mm高分子复合材料基层，并具有相对的第一，第二表面与铜箔复合形成复合片材；

(b) 第一导电电极为铜箔，位于导电复合材料基层的第一表面；

(c) 第二导电电极铜箔，位于导电复合材料基层的第二表面，形成的复合片材通过图形转移蚀刻技术使第一导电电极和第二导电电极分别蚀刻出绝缘槽；

2）第一导电孔为通孔，与第二导电电极电气连接，与对应的第一导电电极不电气连接；

第二导电孔为盲孔，与第一导电电极电气连接，与对应的第二导电电极不电气连接；

且第一、二导电孔位于元件内部二侧；

3）上下绝缘层，贴覆于复合材料片材上的第一导电电极和第二导电电极外表面，上绝缘层叠加于第一导电电极和第一金属箔之间，同时，下绝缘层叠加于第二导电电极和第二金属箔之间，用于电气隔离；

4）第一端电极，第二金属箔经外层图形蚀刻，印刷阻焊油墨后，位于整个表面贴装元件的最外层的下面的第二左金属箔，连接第一导电孔，第一金属箔为非焊接面，第二左金属箔作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的一极电气相连；

第二端电极，与第一端电极同样位于整个表面贴装元件的下面第二右金属箔，与第一端电极电气隔断，并连接第二导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的另一极电气相连，得到具有单个焊接面、环境可靠性高的目标表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。

在上述结构基础上，本发明也可以具体如下述结构：去除非焊接面金属箔，两极导电孔除了与某一导电电极电气连接，对应的导电电极不电气连接之外，均只需与焊接面的金属箔电极连接。

或者，本发明也可以具体如下述结构：

1）具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，包括：

(a) 具有电阻正温度系数效应的导电复合材料基层，其体积电阻率小于0.001Ω.m，由高密度聚乙烯和分散于高密度聚乙烯的体积电阻率小于1µΩ.m、粒径为0.1μm～50μm的金属硼化物组成厚0.3mm高分子复合材料基层，并具有相对的第一，第二表面与铜箔复合形成复合片材；

(b) 第一导电电极为铜箔，位于导电复合材料基层的第一表面；

(c) 第二导电电极铜箔，位于导电复合材料基层的第二表面，形成的复合片材通过图形转移蚀刻使第一导电电极和第二导电电极分别蚀刻出绝缘槽；

2）第一导电孔为盲孔，第一导电孔与第一导电电极以及第二金属箔电气连接，与对应的第二导电电极不电气连接；

第二导电孔为盲孔，与第二导电电极以及第一金属箔电气连接，与第一导电电极不电气连接；

且第一、二导电孔位于元件内部二侧；

3）上下绝缘层，贴覆于复合材料片材上的第一导电电极和第二导电电极外表面，上绝缘层叠加于第一导电电极和第一金属箔之间，同时，下绝缘层叠加于第二导电电极和第二金属箔之间，用于电气隔离；

4）第一引脚，位于整个片式元件的一面，与第一金属箔、以及与第一金属箔电气连接的第二导电孔均电气连接，与对应的第一导电电极不电气连接；

第二引脚，位于整个片式元件的另一面，与第二金属箔、以及与第二金属箔电气连接的第一导电孔均电气连接，与对应的第二导电电极不电气连接，得到具有高长期环境稳定性的目标片式高分子PTC过电流保护元件。

本发明的结构特点是：1.保护元件起电气连接作用的导电孔位于元件内部，能有效抑制PTC的膨胀与收缩幅度；2.导电孔可包含盲孔和通孔两种类型；3.可包含单焊接面和双焊接面两种表面贴装类型以及一种片式类型，其中单焊接面表面贴装元件的特点有：元件非焊接面最外层金属箔可以不设计蚀刻槽，整面铺铜，这样可增加元件的整体的力学强度；也可以在非焊接面将铜层整体去除，可有效使产品整体厚度变薄。而双焊接面表面贴装元件的特点为：因在加工、使用过程中无须区别正反面，具有加工、检测及安装方便的优点，可节约生产及安装成本。而片式元件的特点是两极导电孔均为盲孔，位于芯片内部，外层两电极焊接引脚。

本发明旨在提供一种可有效解决上述问题的PTC过电流保护元件，即将导电孔设计在元器件内部，除了起到导电的作用之外，还能有效抑制PTC的膨胀与收缩幅度，消减了芯材内部小分子的位移，从而大大提高了元器件的长期环境稳定性。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：由高分子复合材料基层和紧密贴覆于上述高分子材料基层两面的第一导电电极和第二导电电极形成复合片材，对复合片材通过内层图形转移蚀刻技术使复合片材的导电电极蚀刻出绝缘槽，然后将两绝缘层叠放于完成蚀刻的复合片材两表面，并分别覆盖金属箔，进行高温压合，之后将压合后的基板经过后续的钻孔、沉铜、镀铜、蚀刻外层图形、印刷阻焊油墨、固化阻焊油墨等步骤，得到具有优良的长期环境稳定性的表面贴装高分子PTC过电流保护器件。也可以将压合后的基板经过后续的钻孔、沉铜、镀铜后形成片式元件的芯片，芯片两面电极焊接引脚，即可得到具有优良的长期环境稳定性的片式高分子PTC过电流保护器件。

本发明的制备方法可以描述如下：将导电高分子复合材料基层组分高分子聚合物、导电填料在高速混合机内混合，然后将混合物在100～200℃温度下混炼，然后用模压或挤出的方法制成面积为100～5000cm²，厚0.1～3.0mm的复合材料基层；再用热压的方法在热压机上把金属箔片复合于上述材料基层的第一第二两个表面，制成复合片材，然后再将此复合片材用γ射线（Co⁶⁰）或电子束辐照交联，剂量为5～100Mrad。再采用印制线路板中的压合、钻孔、沉铜电镀等工艺制成元件的初始结构。该初始结构经蚀刻外层图形、印刷阻焊油墨、固化阻焊油墨等步骤，即可得表面贴装型高分子PTC过电流保护元件；而该初始结构经回流焊，两面电极焊接引脚，即可得片式高分子PTC过电流保护元件。

在线路板工艺制造过程中，采用钻孔后沉铜电镀工艺实现了电路的导通,并且此导电孔位于元器件内部,有效抑制了PTC芯材的膨胀与收缩幅度,从而实现提高器件长期环境稳定性的目的。

本发明具有以下特点：

1.元件主材为高分子聚合物与导电颗粒的复合材料；

2.元件有导电孔，且导电孔位于元件内部；

3.元件可由一层导电高分子复合片材组成，也可由多层复合片材叠加而成；

4.元件可包含单焊接面和双焊接面两种表面贴装类型，也包含片式元件。

附图说明

图1：本发明表面贴装元件整体立体视图；

图2：本发明实施例1表面贴装结构单层片材剖切面视图；

图3：本发明实施例2表面贴装结构单层片材剖切面视图；

图4：本发明实施例2薄型表面贴装结构单层片材剖切面视图；

图5：本发明实施例3片式结构单层片材剖切面视图；

图6：本发明实施例1与比较例高温高湿测试，电阻随放置时间变化的关系图；

附图中标号说明：

1——高分子导电复合材料基层；

2——第一导电电极；

2a——第二导电电极；

3、3a——上、下绝缘层；

4、4a——左、右第一金属箔；4b、4c——第一金属箔；

5、5a——左、右第二金属箔；5b——第二金属箔；

6、6c——第一导电孔；

6a、6b、6d——第二导电孔；

7、7a——第一、二导电孔的绝缘槽；

8——第一引脚；

8a——第二引脚。

具体实施方式

实施例1

如图1本发明表面贴装元件整体立体视图和图2本发明实施例1表面贴装结构单层片材剖切面视图所示，一种高分子PTC过电流保护元件，其特征在于，

1）具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，包括：

(a) 具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层1，其体积电阻率小于0.001Ω.m，由高密度聚乙烯和分散于高密度聚乙烯的体积电阻率小于1µΩ.m、粒径为0.1μm～50μm的金属硼化物组成厚0.3mm高分子复合材料基层，并具有相对的第一，第二表面与铜箔复合形成复合片材；

(b) 第一导电电极2为铜箔，位于导电复合材料基层的第一表面；

(c) 第二导电电极2a为铜箔，位于导电复合材料基层的第二表面，形成的复合片材通过图形转移蚀刻第一、二导电孔的绝缘槽7、7a；

2）第一导电孔6为通孔，与第二导电电极电气连接，与对应的第一导电电极不电气连接；

第二导电孔6a为通孔，与第二导电电极不电气连接，与第一导电电极电气连接；

且第一、二导电孔位于元件内部二侧；

3）上、下绝缘层3、3a，贴覆于复合材料片材上的第一导电电极2和第二导电电极2a外表面，上绝缘层3叠加于第一导电电极2和第一金属箔之间，同时，下绝缘层3a叠加于第二导电电极2a和第二金属箔之间，用于电气隔离, 第一金属箔和第二金属箔刻蚀后；

4）第一端电极，位于整个表面贴装元件的最外层的上、下二面，左第一金属箔4和左第二金属箔5形成上、下第一端电极，连接第一导电孔6，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的一极电气相连；

第二端电极，与第一端电极同样位于整个表面贴装元件的上下两面，右第一金属箔4a和右第二金属箔5a形成上、下第二端电极，与第一端电极电气隔断，并连接第二导电孔6a，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的另一极电气相连，得到具有两个焊接面、环境可靠性高的目标表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。

具体按下述步骤制作：

将高密度聚乙烯、金属硼化物按一定比例在高速混合器中混合15min。然后将混合物组分在180℃温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却，粉碎后将其放在压模中，压力5Mpa，温度180℃条件下压制成面积400cm²，厚0.3mm高分子导电复合材料基层1；将表面粗化后的铜箔经平整后，在压力5Mpa，温度170℃条件下热压到高分子复合材料基层的双面，即得到了由第一导电电极2、高分子导电复合材料基层1和第二导电电极2a组合高分子PTC复合片材，在真空烘箱中85℃热处理48小时后，用γ射线（Co⁶⁰）辐照，剂量为15Mrad；之后将复合片材通过图形转移蚀刻技术使第一导电电极2和第二导电电极2a分别蚀刻出第一、二导电孔的绝缘槽7、7a，然后将上绝缘层3叠加于第一导电电极2和第一金属箔之间，同时将下绝缘层3a叠加于第二导电电极2a和第二金属箔之间，刻蚀形成左、右第一金属箔4、4a和左、右第二金属箔5、5a，然后进行高温压合，压合后的基板经过钻孔、沉铜、镀铜，形成为第一导电孔6和第二导电孔6a。两个导电孔均为通孔。其中第一导电孔6与第二导电电极2a电气连接，与第一导电电极2不电气连接；第二导电孔6a与第一导电电极2电气连接，与第二导电电极2a不电气连接。两个通孔均与贴覆在两面的第一、第二金属箔电气连接。再通过后续的端电极镀锡、外层图形蚀刻，印刷阻焊油墨等步骤，由左第一金属箔4和左第二金属箔5形成上、下第一端电极，和右第一金属箔4a、右第二金属箔5a形成上、下第二端电极。从而制备出具有两个焊接面、环境可靠性高的表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。（参考图1、2）

本发明也可由两层或多层复合片材并联，采用同样的导通方式实现，以达到降低产品内阻的目的。同样两极导电孔在器件内部，能有效抑制PTC的膨胀与收缩幅度，从而制备出具有两个焊接面、高长期环境稳定性的表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。

所制备的过电流保护元件在长期环境放置后，相对于传统的导电孔在两端的比较，环境稳定性显著提高，参看图6。

实施例2

一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件：

1）具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，包括：

(a) 具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层1，其体积电阻率小于0.001Ω.m，由高密度聚乙烯和分散于高密度聚乙烯的体积电阻率小于1µΩ.m、粒径为0.1μm～50μm的金属硼化物组成厚0.3mm高分子复合材料基层，并具有相对的第一，第二表面与铜箔复合形成复合片材；

(b) 第一导电电极2为铜箔，位于导电复合材料基层的第一表面；

(c) 第二导电电极2a为铜箔，位于导电复合材料基层的第二表面，形成的复合片材通过图形转移蚀刻技术使第一导电电极和第二导电电极分别蚀刻出绝缘槽；

2）第一导电孔6为通孔，与第二导电电极2a电气连接，与对应的第一导电电极2不电气连接；

第二导电孔6b为盲孔，与第一导电电极2电气连接，与对应的第二导电电极2a不电气连接；

且第一、二导电孔位于元件内部二侧；

3）上下绝缘层，贴覆于复合材料片材上的第一导电电极和第二导电电极外表面，上绝缘层叠加于第一导电电极和第一金属箔之间，同时，下绝缘层叠加于第二导电电极和第二金属箔之间，用于电气隔离；

4）第一端电极，第二金属箔经外层图形蚀刻，印刷阻焊油墨后，位于整个表面贴装元件的最外层的下面的第二左金属箔，连接第一导电孔，第一金属箔为非焊接面，第二左金属箔作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的一极电气相连；

第二端电极，与第一端电极同样位于整个表面贴装元件的下面第二右金属箔，与第一端电极电气隔断，并连接第二导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的另一极电气相连，得到具有单个焊接面、环境可靠性高的目标表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。

具体按下述步骤制作：

将高密度聚乙烯、金属硼化物按一定比例在高速混合器中混合15min。然后将混合物组分在180℃温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却，粉碎后将其放在压模中，压力5Mpa，温度180℃条件下压制成面积400cm²，厚0.3mm高分子复合材料基层（标号1）。将表面粗化后的铜箔经平整后，在压力5Mpa，温度170℃条件下热压到高分子复合材料基层的双面，即得到高分子PTC复合片材（标号1、2、2a组合），在真空烘箱中85℃热处理48小时后，用γ射线（Co⁶⁰）辐照，剂量为15Mrad。之后将复合片材通过图形转移蚀刻技术使第一导电电极（标号2）和第二导电电极（标号2a）分别蚀刻出绝缘槽（标号7、7a），然后将一绝缘层（标号3）叠加于第一导电电极（标号2）和第一金属箔（标号4b）之间，同时将另一绝缘层(标号3a)叠加于第二导电电极（标号2a）和第二金属箔（标号5、5a组合）之间，然后进行高温压合，压合后的基板经过钻孔、沉铜、镀铜，形成两个导电孔，分别为第一导电孔（标号6）和第二导电孔（标号6b）。其中第一导电孔为通孔，第二导电孔为盲孔。其中第一导电孔（标号6）与第二导电电极（标号2a）电气连接，与第一导电电极（标号2）不电气连接，与贴覆在两面的第一第二金属箔(标号4b和5、5a组合)均电气连接；第二导电孔（标号6b）与第一导电电极（标号2）电气连接，与第二导电电极（标号2a）不电气连接，与第二金属箔(标号5a)电气连接，与第一金属箔（标号4b）不电气连接。然后第二金属箔(标号5、5a组合)经过镀锡、外层图形蚀刻，印刷阻焊油墨等步骤，形成第一端电极（标号5）和第二端电极（标号5a），第一金属箔（标号4b）为非焊接面。从而制备出具有单个焊接面、力学强度好、高长期环境稳定性的表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。（参考图3）

本发明也可由两层或多层复合片材并联，采用同样的导通方式实现，以达到降低产品内阻的目的。除了非焊接面的金属箔无需蚀刻绝缘槽外，其余各层导电电极以及焊接面金属箔均需蚀刻绝缘槽。而第二导电盲孔，需至少钻至靠近非焊接面金属箔的那层电极，但不与非焊接面的金属箔电气连接。这样才能有效抑制PTC的膨胀与收缩幅度，从而制备出具有单个焊接面、力学强度好、高长期环境稳定性的表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。

实施例3

参考图4，其他结构与实施例2相同，只是去除非焊接面第一金属箔4b，两极导电孔与一导电电极电气连接，对应的导电电极不电气连接，其中，第一导电孔6与第二导电电极2a电气连接，第二导电孔6b与第一导电电极2电气连接，均与焊接面的金属箔电极连接。可有效使产品整体厚度变薄。从而制备出具有单个焊接面、产品厚度薄、高长期环境稳定性的表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。

实施例4

将高密度聚乙烯、金属硼化物按一定比例在高速混合器中混合15min。然后将混合物组分在180℃温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却，粉碎后将其放在压模中，压力5Mpa，温度180℃条件下压制成面积400cm²，厚0.3mm高分子复合材料基层（标号1）。将表面粗化后的铜箔经平整后，在压力5Mpa，温度170℃条件下热压到高分子复合材料基层的双面，即得到高分子PTC复合片材（标号1、2、2a组合），在真空烘箱中85℃热处理48小时后，用γ射线（Co⁶⁰）辐照，剂量为15Mrad。之后将复合片材通过图形转移蚀刻技术使第一导电电极（标号2）和第二导电电极（标号2a）分别蚀刻出绝缘槽（标号7、7a），然后将一绝缘层（标号3）叠加于第一导电电极（标号2）和第一金属箔（标号4c）之间，同时将另一绝缘层(标号3a)叠加于第二导电电极（标号2a）和第二金属箔（标号5b）之间，然后进行高温压合，压合后的基板经过钻孔、沉铜、镀铜，形成两个导电孔，分别为第一导电孔（标号6c）和第二导电孔（标号6d）。两个导电孔均为盲孔。其中第一导电孔（标号6c）与第一导电电极（标号2）以及第二金属箔（标号5b）电气连接，与第二导电电极（标号2a）以及第一金属箔（标号4c）不电气连接；第二导电孔（标号6d）与第二导电电极（标号2a）以及与第一金属箔（标号4c）电气连接，与第一导电电极（标号2）以及与第二金属箔（标号5b）不电气连接。然后分别在第一金属箔（标号4c）上焊接第一引脚（标号8），在第二金属箔（标号5b）上焊接第二引脚（标号8a），从而制备出具有高长期环境稳定性的片式高分子PTC过电流保护元件。（参考图5）

本发明也可由两层或多层复合片材并联，采用同样的导通方式实现，以达到降低产品内阻的目的。而两极导电孔，需至少钻至靠近不电气连接金属箔的那层电极。这样才能有效抑制PTC的膨胀与收缩幅度，从而制备出具有高长期环境稳定性的片式高分子PTC过电流保护元件。

Claims (10)

1.一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，为表面贴装型片式元件，至少包括具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材、导电电极、导电孔及端电极，其特征在于：所述的导电孔位于高分子PTC过电流保护元件内部，其中:

1）至少具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，包括：

(a) 具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层，其体积电阻率不大于0.001Ω.m，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1µΩ.m,粒径为0.1μm～50μm的导电填料组成，并具有相对的第一，第二表面；

(b) 第一导电电极，位于导电复合材料基层的第一表面；

(c) 第二导电电极，位于导电复合材料基层的第二表面；

2）第一导电孔，与每个复合材料片材中的其中一个导电电极电气连接，与对应的另一个导电电极不电气连接；

第二导电孔，与每个复合材料片材中的已经与第一导电孔电气连接的导电电极不电气连接，与每个复合材料片材中与第一导电孔不电气连接的导电电极电气连接；

所述的第一、二导电孔位于元件内部；

3）第一端电极，位于整个表面贴装元件的最外层的一面或两面上，连接第一导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的一极电气相连；

第二端电极，与第一端电极同样位于整个表面贴装元件的最外层的同一面或两面上，并与第一端电极电气隔断，并连接第二导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的另一极电气相连；或者，

第一引脚，位于整个片式元件的一面，与第一金属箔、以及与第一金属箔电气连接的导电孔均电气连接，与每个复合材料片材中的其中一个导电电极电气连接，与对应的另一个导电电极不电气连接；

第二引脚，位于整个片式元件的另一面，与第二金属箔、以及与第二金属箔电气连接的导电孔均电气连接，与每个复合材料片材中的已经与第一引脚电气连接的导电电极不电气连接，与每个复合材料片材中与第一引脚不电气连接的导电电极电气连接；

4）绝缘层，贴覆于上述非同一复合材料片材上的第一导电电极和第二导电电极之间，以及元件最外层的导电电极和金属箔之间，并用于电气隔离。

2.根据权利要求1所述的一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于，所述的聚合物占所述导电复合材料基层的体积分数介于20%～75%之间，选自聚乙烯、氯化聚乙烯、氧化聚乙烯、聚氯乙烯、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二

甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、酚醛树脂、聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚氟乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种及其混合物。

3.根据权利要求1所述的一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于所述的导电填料选自金属粉末、导电陶瓷粉末中的一种或其混合物，其中，所述的金属粉末选自：铜、镍、钨、锡、银、金或其合金中的一种及其混合物；所述的导电陶瓷粉末选自：金属氮化物、金属碳化物、金属硼化物、金属硅化物之中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于，所述的导电孔是由激光钻孔或机械钻孔工艺形成的，两极的导电孔为一个或者多个，所述的导电孔为通孔、盲孔，或者一极为通孔，另一极为盲孔；导电孔的表面附着导电金属层。

5.根据权利要求4所述的一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于，所述的导电金属层是由锌、铜、镍、钴、铁、钨、锡、铅、银、金、铂或其合金中的一种及其混合物组成，是通过化学沉积、喷涂、溅射、电镀或是这几种工艺复合使用形成的。

6.据权利要求1所述的一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于，所述的引脚为导电金属片，包括铜片、镍片、镀镍铜片等。

7.据权利要求1至4之任一项所述的一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于，

1）具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，包括：

(a) 具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层，其体积电阻率小于0.001Ω.m，由高密度聚乙烯和分散于高密度聚乙烯的体积电阻率小于1µΩ.m、粒径为0.1μm～50μm的金属硼化物组成厚0.3mm高分子复合材料基层，并具有相对的第一，第二表面与铜箔复合形成复合片材；

(b) 第一导电电极为铜箔，位于导电复合材料基层的第一表面；

(c) 第二导电电极铜箔，位于导电复合材料基层的第二表面，形成的复合片材通过图形转移蚀刻使第一导电电极和第二导电电极分别蚀刻出绝缘槽；

2）第一导电孔为通孔，与第二导电电极电气连接，与对应的第一导电电极不电气连接；

第二导电孔为通孔，与第二导电电极不电气连接，与第一导电电极电气连接；

且第一、二导电孔位于元件内部二侧；

3）上下绝缘层，贴覆于复合材料片材上的第一导电电极和第二导电电极外表面，上绝缘层叠加于第一导电电极和第一金属箔之间，同时，下绝缘层叠加于第二导电电极和第二金属箔之间，用于电气隔离；

4）第一端电极，位于整个表面贴装元件的最外层的上、下二面，连接第一导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的一极电气相连；

第二端电极，与第一端电极同样位于整个表面贴装元件的上下两面，与第一端电极电气隔断，并连接第二导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的另一极电气相连，得到具有两个焊接面、环境可靠性高的目标表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。

8.据权利要求1至4之任一项所述的一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于，

1）具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，包括：

(a) 具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层，其体积电阻率小于0.001Ω.m，由高密度聚乙烯和分散于高密度聚乙烯的体积电阻率小于1µΩ.m、粒径为0.1μm～50μm的金属硼化物组成厚0.3mm高分子复合材料基层，并具有相对的第一，第二表面与铜箔复合形成复合片材；

(b) 第一导电电极为铜箔，位于导电复合材料基层的第一表面；

(c) 第二导电电极铜箔，位于导电复合材料基层的第二表面，形成的复合片材通过图形转移蚀刻技术使第一导电电极和第二导电电极分别蚀刻出绝缘槽；

2）第一导电孔为通孔，与第二导电电极电气连接，与对应的第一导电电极不电气连接；

第二导电孔为盲孔，与第一导电电极电气连接，与对应的第二导电电极不电气连接；

且第一、二导电孔位于元件内部二侧；

3）上下绝缘层，贴覆于复合材料片材上的第一导电电极和第二导电电极外表面，上绝缘层叠加于第一导电电极和第一金属箔之间，同时，下绝缘层叠加于第二导电电极和第二金属箔之间，用于电气隔离；

4）第一端电极，第二金属箔经外层图形蚀刻，印刷阻焊油墨后，位于整个表面贴装元件的最外层的下面的第二左金属箔，连接第一导电孔，第一金属箔为非焊接面，第二左金属箔作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的一极电气相连；

第二端电极，与第一端电极同样位于整个表面贴装元件的下面第二右金属箔，与第一端电极电气隔断，并连接第二导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路的另一极电气相连，得到具有单个焊接面、环境可靠性高的目标表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。

9.据权利要求8所述的一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于，去除非焊接面金属箔，两极导电孔除了与某一导电电极电气连接，对应的导电电极不电气连接之外，均只需与焊接面的金属箔电极连接。

10.据权利要求1至4之任一项所述的一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于，

1）具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，包括：

(a) 具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层，其体积电阻率小于0.001Ω.m，由高密度聚乙烯和分散于高密度聚乙烯的体积电阻率小于1µΩ.m、粒径为0.1μm～50μm的金属硼化物组成厚0.3mm高分子复合材料基层，并具有相对的第一，第二表面与铜箔复合形成复合片材；

(b) 第一导电电极为铜箔，位于导电复合材料基层的第一表面；

(c) 第二导电电极铜箔，位于导电复合材料基层的第二表面，形成的复合片材通过图形转移蚀刻使第一导电电极和第二导电电极分别蚀刻出绝缘槽；

2）第一导电孔为盲孔，第一导电孔与第一导电电极以及第二金属箔电气连接，与对应的第二导电电极不电气连接；

第二导电孔为盲孔，与第二导电电极以及第一金属箔电气连接，与第一导电电极不电气连接；

且第一、二导电孔位于元件内部二侧；

3）上下绝缘层，贴覆于复合材料片材上的第一导电电极和第二导电电极外表面，上绝缘层叠加于第一导电电极和第一金属箔之间，同时，下绝缘层叠加于第二导电电极和第二金属箔之间，用于电气隔离；

4）第一引脚，位于整个片式元件的一面，与第一金属箔、以及与第一金属箔电气连接的第二导电孔均电气连接，与对应的第一导电电极不电气连接；

第二引脚，位于整个片式元件的另一面，与第二金属箔、以及与第二金属箔电气连接的第一导电孔均电气连接，与对应的第二导电电极不电气连接，得到具有高长期环境稳定性的目标片式高分子PTC过电流保护元件。