CN111524667A - 高可靠性过流保护元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高可靠性过电流保护元件，包含：两个金属镍箔；以及，一个PTC材料层，体积电阻值为0.1Ω～10Ω‑cm，所述的PTC材料层重叠设置于所述的两个金属镍箔之间构成PTC芯片；且在PTC芯片的四周由阻隔性热固性包覆层；在PTC芯片的上面或上、下二面引出金属电极。

Description

高可靠性过流保护元件

技术领域

本发明涉及一种高可靠性过电流保护元件，涉及一种具有PTC导电复合材料的过电流保护元件，具有优秀的长期电阻耐候性，电阻再现性，特别适用于移动通信器材及便携式数码产品电源的保护。

背景技术

由于具有正温度系数（Positive Temperature Coefficient；PTC）特性的导电复合材料的电阻具有对温度变化反应敏锐的特性，可作为电流敏感元件的材料，且目前已被广泛应用于电流保护元件或电路元件上。基于高分子芯材的正温度系数过流防护元件（PTC）已广泛地应用到通信、计算机、汽车、工业控制、家用电器等众多领域中，应用于电路的过流保护设置。在通常状态下，电路中的电流相对较小，热敏电阻器温度较低，而当由电路故障引起的大电流通过此自复性保险丝时，其温度会突然升高到“关断”温度，导致其电阻值变得很大，这样就使电路处于一种近似“开路”的状态，从而保护了电路中其他元件。而当故障排除后，热敏电阻器的温度下降，其电阻值又可恢复到低阻值状态。

一般的说，PTC导电复合材料由一种或一种以上具有结晶性的聚合物和导电填料所组成，所述导电填料均匀分散于上述聚合物中，所述聚合物一般为聚烯烃类聚合物，如：聚乙烯，聚丙烯。而导电填料一般由碳黑﹑金属粉末，（如镍粉或钴粉）或无氧陶瓷粉末，（如碳化钛或碳化钨等）。

所述导电复合材料的导电填料与聚烯烃组成的高分子材料，如裸露在空气中，容易被空气中的氧气或水汽侵蚀，造成产品失效。现在的常规做法为在产品表面包封一层环氧树脂，以防止产品被空气或水汽氧化。此种方式有一定的局限性，不能满足表面贴装型产品的生产使用。

发明内容

本发明目的在于：提供一种高可靠性过电流保护元件，以满足表面贴装型产品长期稳定的生产使用要求。

本发明技术问题通过下述方案解决：一种高可靠性过电流保护元件，包含：

两个金属镍箔；以及，

一个PTC材料层，体积电阻值为0.1Ω～10Ω-cm，所述的PTC材料层重叠设置于所述的两个金属镍箔之间构成PTC芯片；且

在PTC芯片的四周由阻隔性热固性包覆层；

在PTC芯片的上面或上、下二面引出金属电极。

在上述方案基础上，所述的阻隔性热固性涂覆层为含有纳米蒙脱土的环氧树脂热固型涂层，涂覆在两个金属镍箔覆盖的PTC材料层的所有裸露部份。

优选的，所述PTC材料层的起始电阻值为1～1000mΩ。

本发明通过改变产品的设计，使所述的过电流保护元件具有优异的耐候性能和长期使用稳定性。

本发明的过电流保护元件，其中所述作为电极的金属箔片可与第一、二金属镍箔通过焊料经过回流焊方式焊接成一组件。其中，所述第一、二金属镍箔可与电源直连接而形成一导电回路，或第一金属箔片与第一金属镍箔通过回流焊方式焊接，第二金属镍箔或与第二金属镍箔焊接的第二金属箔片连接电路，使PTC元件在过流状态下工作，达到保护回路的作用。

本发明的过电流保护元件，PTC材料层四周侧面采用涂覆工艺包覆，使PTC材料层与空气隔绝。以达到保护PTC材料层的效果。

本发明的优越性在于：PTC材料层四周侧面由阻隔性热固性包覆层，在组装时可以避免助焊剂和锡膏沾在PTC侧面导致短路，且具有长期使用稳定性。

附图说明

图1本实施例1的高可靠性过电流保护元件；

图2本实施例2的高可靠性过电流保护元件；

图中标号说明：

11、12——第一、二金属电极；

2——PTC材料层；

31、32——第一、二金属镍箔；

4——阻隔性热固性包覆层。

具体实施方式

下面通过实施进一步说明本发明。

实施例1

如图1所示，一种高可靠性过电流保护元件，包含：

第一、二金属镍箔31、32；以及，

一个PTC材料层2，体积电阻值为0.1Ω～10Ω-cm，所述的PTC材料层2重叠设置于所述的第一、二金属镍箔31、32之间构成PTC芯片；且在PTC芯片的四周由阻隔性热固性包覆层4；

在该PTC芯片的二面引出第一、二金属电极11、12。

本实施例的所述的阻隔性热固性涂覆层4为含有纳米蒙脱土的环氧树脂热固型涂层，涂覆在PTC材料层四个侧面，最好是第一、二金属箔片31、32覆盖的PTC材料层的所有裸露部份。

所述PTC材料层的起始电阻值为1～1000mΩ。

本实施例一种高可靠性过电流保护元件可按以下步骤制备：

1）PTC材料层2的混合制备：

PTC材料包含至少一种结晶性聚合物，非导电填料，导电粉末选自金属粉、炭黑、或金属碳化物中的一种或二种以上的混合物，混料后满足PTC材料层的起始电阻值为1～1000mΩ，体积电阻值为0.1Ω～10Ω-cm。

可根据常规的PPTC的生产工艺，将高分子聚乙烯，导电粉末，非导电填料经过混料、密炼、开练、拉片，得PTC材料层，其中，非导电填料选自有阻燃效果火炕电弧效应的无机化合物，例如：氧化锌，氧化镁，氧化铝以及含有氢氧基（OH）的化合物，例如：氢氧化镁，氢氧化铝，氢氧化钡等非导电填料粒径大小介于0.05µm至50µm之间，且其重量比介于PTC材料总质量的1%至20%之间。

2）与金属箔片复合：

将第一、二金属镍箔31、32和PTC材料层热压复合，第一、二金属镍箔31、32的粗糙性表面分别与PTC材料层第一、二表面压合，直接性物理接触，然后经辐照、冲片、退火等工序得PTC芯片。

3）阻隔性热固性涂覆层的制备：

对PTC芯片的四个侧面进行涂覆，涂覆后进行固化，该涂覆层为纳米填料填充型环氧树脂涂层，其中，环氧树脂为含有苯环的多环氧基环氧树脂，固化剂为多元胺类固化剂，纳米填料为片状的纳米蒙脱土。

将环氧树脂、一部分固化剂、溶剂和纳米蒙脱土一起超声波混合10min，再将剩余的固化剂并加入合适的溶剂调节黏度搅拌10min，脱泡30min。

4）连接金属电极

阻隔性热固性涂覆层4固化后的PTC芯片焊接两个金属电极，如图1所示，将第一、二金属镍箔31、32分别与第一、二金属电极11、12经过回流焊方式接合成一组件。对产品进行清洗，制作完成成品PTC。

其中，所述第一、二金属镍箔31、32可与电源连接而形成一导电回路，或第一、二金属电极11、12直接连接电路，使PTC元件达到保护电路的作用。

实施例2

本实施例其他与实施例1相同，第一金属镍箔31与第一金属电极11，第二金属镍箔32直接作为第二电极，如图2所示，包含：

第一、二金属镍箔31、32；以及，

一个PTC材料层2，体积电阻值为0.1Ω～10Ω-cm，所述的PTC材料层2重叠设置于所述的第一、二金属镍箔31、32之间构成PTC芯片；且在PTC芯片的四周由阻隔性热固性包覆层4；

在该PTC芯片的第一金属镍箔31焊接第一金属电极11。

所述第一金属镍箔31与第一金属电极11回流焊成一体，与第二金属镍箔32接入电路形成导电回路。

本发明过电流保护元件，通过阻隔性热固性涂覆层，使PTC材料层四周侧面与空气隔绝，同时，在组装时可以避免助焊剂和锡膏沾在PTC侧面导致短路。

本实施例制备方法如实施例1，取10个样品进行测试，表1为本实施例的测试结果，其中，85%湿度和85度温度放置1000小时后经过触发（Trip）一次后回到室温的阻值测试数据。其中，为10个随机样品初始电阻R0和85%湿度和85度温度放置1000小时后经过一次触发的电阻R1，从表1可以显示出本发明具有优异的环境性能和良好的电阻再现性能。

对比例

其他与实施例相同，只是没有阻隔性热固性包覆层4。

随机取10个本比较例样品，制备方法如实施例1，但删除步骤3），结果见表2。

表2为比较例，85%湿度和85度温度放置1000小时后经过触发（Trip）一次后回到室温的阻值测试数据。表中的R0为所述电流保护元件的初始电阻；R1为85%湿度和85度温度放置1000小时后经过一次触发的电阻，与本发明比较电阻再现性能降低明显。

由表1，表2可以看出本发明具有优异的环境性能和良好的电阻再现性能。本发明为具有高可靠性的过流保护元件过。

Claims (3)

1.一种高可靠性过电流保护元件，包含：

两个金属镍箔；以及，

一个PTC材料层，体积电阻值为0.1Ω～10Ω-cm，所述的PTC材料层重叠设置于所述的两个金属镍箔之间构成PTC芯片；且

在PTC芯片的四周由阻隔性热固性包覆层；

在PTC芯片的上面或上、下二面引出金属电极。

2.根据权利要求1所述的高可靠性过电流保护元件，其特征在于，所述的阻隔性热固性涂覆层为含有纳米蒙脱土的环氧树脂热固型涂层，涂覆在两个金属镍箔覆盖的PTC材料层的所有裸露部份。

3.根据权利要求1或2所述的高可靠性过电流保护元件，其特征在于，所述PTC材料层的起始电阻值为1～1000mΩ。

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