CN113972120A - 一种全新型架构的高压贴片式pptc自恢复保险丝 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝，包括高压PPTC芯片、PCB板、第一导电膜、绝缘层，PCB板中间设有内开孔，PCB板两端头分别设有半圆缺口，高压PPTC芯片嵌入内开孔内共同构成内嵌芯片板，内嵌芯片板上下外表面分别覆盖有绝缘层，绝缘层外表面设有导电膜，内嵌芯片板上外表面上的第一导电膜在靠近半圆缺口并垂直于两条边线的位置，蚀刻有第一断裂槽口，内嵌芯片板下外表面上的第一导电膜在靠近半圆缺口并垂直于两条边线的位置，蚀刻有第二断裂槽口。本发明的有益效果是：本发明的高压贴片式PPTC自恢复保险丝耐长时间的仓库存储、不会被盐、潮、湿空气氧化、腐蚀而变性。

Description

一种全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝

技术领域

本发明涉及保险丝领域，尤其涉及全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，电子产品设备的装连工艺的不断进步，其自动化、规模化、高效率生产的要求，原来的插件器件逐步减小，贴片器件的需求迅速扩大，而到目前为止，贴片式PPTC的生产厂家众多，而且PPTC的应用也非常广泛，其应用已经渗透到各行各业、方方面面的电子产品，完成短路保护、过流保护功能。但自贴片式PPTC的发明、诞生、到广泛应用以来，只能生产低压的PPTC产品，一直没有高压的PPTC生产，但市场上对高压贴片式PPTC自恢复保险丝的需求有非常多，目前的设备生产厂家都是无奈的选用插件产品以实现电路保护功能，不仅要增加一道工序，而且效率低下。事实上到目前为止，其低压的贴片式PPTC，一直是以纯芯片方式直接载板应用的方式，就是用贴片式PPTC芯片直接焊装到PCB电路板上应用的，其贴片式PPTC芯片本身是扁平片状结构，并在其两个面压合铜膜组成，在贴片式PPTC芯片两端需的半圆缺口以镀锡工艺而连通两个铜膜面作为装联电极，为了让两个铜膜面分别连接到一个端头的半圆缺口，需要在两个铜膜面靠近半圆口位置蚀刻掉一条让铜膜断裂的缺口槽，只有这样才能使芯片的面铜膜与端头的半圆镀锡口形成电气连通，而确保两个面的铜膜不会短路，再在两个铜膜面外涂上黑油漆后丝印LOGO，在加工工艺上，首先是较大面积的核心芯片上覆铜膜、钻孔、蚀刻、后印(或喷涂)黑油漆、丝印LOGO、对已钻孔后镀锡，上述工艺完成后再从所钻孔的中间通过切割成为小片，这个小片就是贴片式PPTC的成品直接出货给电子设备生产厂家，应用到设计的指定位置，使用时是将贴片式PPTC芯片放到PCB板上，并在两个端头的半圆缺口处焊锡而连接到设备的电路上以发挥其功能。上述的贴片式PPTC就是一直以来的生产、制作、应用的传统工艺。然而这种工艺的贴片式PPTC产品在生产、应用的实践中已暴露出很多难于处理的问题：1、从产品结构而言，两面的铜膜必须蚀刻缺口，致使两面的铜膜对称覆盖的重叠面的有效面积减少了30％--50％左右，这使PPTC可应用于正常工作的工作电流同等减小30％-50％的情况，致使规定尺寸的贴片式PPTC的工作电流无法做大、电压也无法做高。所以使用的环境大大受到限制；2、这种传统工艺的贴片式PPTC的四周均暴露于空气中，容易被氧化、容易吸收潮湿气体、容易被腐蚀(有腐蚀气体时)而致PPTC变坏、报废、不耐存储，所以存储3个月以上都必须从新检验其可适用性和可靠性；3、这种贴片式PPTC是通过热胀冷缩完成其功能的，但这种结构使得其在两端头的半圆缺口在焊接时会受到高温冲击，使这种贴片式PPTC在焊接后因高温冲击而受损、电阻值变大50％-150％，使其电性能劣化、电损耗增加、易于误动作的出现，这种情况同样无法通过生产工艺得到解决；3、因这种贴片式PPTC是通过大片切割而成小片的产品，又是平面紧贴于PCB上的安装工艺，在电烙铁焊接或在波峰焊通过波峰锡面时，容易使焊锡通过PPTC侧面裸露的铜而产生锡尖拉锡而短路(装贴于焊接面时)，使其丧失功能，这种情况同样无法通过生产工艺改变而得到解决；4、因这种贴片式PPTC是通过大片切割而成的产品，在电烙铁焊的过程中，在高温电烙铁头触碰到两侧面时，很容易让其边缘变形、或直接报废，这种情况同样无法通过生产工艺得到解决；5、这种贴片式PPTC在应用中，会因突发大电流、或突发高电压下起火、燃烧，很不安全、或具有安全隐患，所以具有不安全、不可靠性、安全隐患，这种情况同样无法通过生产工艺修改而得到解决；上述的5大弊病是贴片式PPTC的致命缺陷，也是在这个行业中一直都在攻克的难题，但一直没有过突破的先例。

发明内容

本发明提供了一种全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝，包括高压PPTC芯片、PCB板、第一导电膜、绝缘层，所述PCB板中间设有内开孔，所述PCB板两端头分别设有半圆缺口，所述高压PPTC芯片嵌入所述内开孔内共同构成内嵌芯片板，所述内嵌芯片板上下外表面分别覆盖有所述绝缘层，所述绝缘层外表面设有所述导电膜，所述内嵌芯片板上外表面上的所述第一导电膜在靠近所述半圆缺口并垂直于两条边线的位置，蚀刻有第一断裂槽口，所述内嵌芯片板下外表面上的所述第一导电膜在靠近所述半圆缺口并垂直于两条边线的位置，蚀刻有第二断裂槽口，所述第一导电膜在安装有所述高压PPTC芯片位置上设有阵列式小孔，所述第一导电膜通过所述阵列式小孔与所述高压PPTC芯片相连接。

作为本发明的进一步改进，所述阵列式小孔内壁电镀第二导电膜，所述高压PPTC芯片外表面设有内部芯片导电膜，所述内部芯片导电膜上设有多个连接点，所述第二导电膜一端与所述连接点相连，所述第二导电膜另一端与所述第一导电膜相连。

作为本发明的进一步改进，所述内嵌芯片板上下外表面上的所述第一导电膜分别在靠近所述半圆缺口凹面底部0.5mm、并垂直于两条边线的位置，各蚀刻有所述第一断裂槽口、所述第二断裂槽口；所述第一断裂槽口、所述第二断裂槽口宽度分别为0.3-0.5mm。

作为本发明的进一步改进，所述半圆缺口凹面电镀有第三导电膜，且所述第三导电膜分别与所述内嵌芯片板上下外表面上的所述第一导电膜相连，所述第三导电膜外表面、以及靠近所述半圆缺口位置的所述第一导电膜外表面分别覆盖有焊锡层。

作为本发明的进一步改进，所述阵列式小孔距离所述高压PPTC芯片的四个边1.5mm左右；所述阵列式小孔的钻孔密度和数量视所述高压PPTC芯片大小不同而确定。

作为本发明的进一步改进，所述阵列式小孔的排列包括4-6孔、2-4孔、3-9孔，各小孔孔间距为0.8-1.0mm，各小孔孔内径为φ0.15-0.2mm。

作为本发明的进一步改进，该高压贴片式PPTC自恢复保险丝还包括绝缘黑漆，所述绝缘黑漆涂覆在安装有所述高压PPTC芯片位置的所述第一导电膜上，且所述绝缘黑漆覆盖所述第一断裂槽口、所述第二断裂槽口；所述绝缘黑漆外表面可丝印LOGO。

作为本发明的进一步改进，所述绝缘层为防火绝缘树脂层，所述绝缘层厚度为0.15-0.20mm；所述高压PPTC芯片由高分子聚合树脂与纳米半导体晶粒制作而成；所述高压PPTC芯片的厚度与所述PCB板厚度相同。

作为本发明的进一步改进，所述第一导电膜、所述第二导电膜、所述第三导电膜为单面粗糙铜膜。

作为本发明的进一步改进，所述内部芯片导电膜为双面粗糙铜膜；所述PCB板为环氧树脂材料制成。

本发明的有益效果是：1.本发明的全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝与一直沿用的传统贴片PPTC比较，不仅使芯片的有效面积增加、可以做出更大电流通量的新产品，而且避免了背景技术中陈述的五大缺陷弊端，巧妙的解决了上述五大问题，使的高压贴片式PPTC自恢复保险丝的可靠性大大提高、使用寿命大大延长、耐长时间的仓库存储、不会被盐、潮、湿空气氧化、腐蚀而变性；2.本发明的全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝采用防火的环氧树脂材料与防火的绝缘层材料，使其具有更高的防火安全性；3.采用本发明全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝会使设备的安全性与可靠性非常高，相关的设计工程师也会更乐于接受，而且能直接提升了生产厂家的市场竞争优势。

附图说明

图1是本发明高压PPTC芯片结构图；

图2是本发明PCB板结构图；

图3是本发明高压PPTC芯片安装在PCB板的结构图；

图4是本发明上下表面层分离结构图；

图5是本发明成品结构图。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明公开的全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝，具体如下：

高压贴片式PPTC自恢复保险丝内部芯片是高压的PPTC的核心芯片，即一个没有焊接引线的高压裸芯片；将其高压PPTC芯片1嵌套入开孔的PCB板2内部，其PCB板2内开孔20的大小与高压PPTC芯片1的大小尺寸完全相同、厚度完全相同，PCB板2无缺口大长边的孔壁厚度为0.8-1.2mm、有缺口边的孔壁在半圆缺口21凹面底部的壁厚为0.8-1.2mm；再在前面完成了的嵌入高压PPTC芯片1后的整体(内嵌芯片板4)的上下两个面涂上0.15-0.20mm的高强度的防火绝缘树脂层(绝缘层6)以覆盖全部表面，这时的内嵌芯片板4整体表面都是防火绝缘的不导电的绝缘体，其内部的高压PPTC芯片1就被完全包围在防火绝缘体内部了，之后在上下两个面的绝缘层6外面覆盖一层第一导电膜3并牢固粘合在绝缘层6外表面并形成一个完整的组合整体，然后在上下两个表面导电铜膜面的距两端头半圆缺口21凹面底部0.5mm的位置，并垂直于两条边线的地方，各蚀刻一条0.3-0.5mm的断裂槽口(第一断裂槽口31、第二断裂槽口32)并留下绝缘层6，使第一导电膜3因缺口而断开电气连接，第一导电膜3的上下两个面各蚀刻一条断裂槽口，而且断裂槽口必须要垂直于两边的边线，蚀刻完成后，再在第一导电膜3(即外层铜膜)与内部芯片导电膜8(即内部芯片重叠铜膜)位置之间，透过绝缘层6钻上阵列排布的小孔(φ0.15-0.2mm)，小孔距离高压PPTC芯片1四个边1.5mm左右，而且钻孔密度和多少视高压PPTC芯片1大小不同而确定，可以4-6孔，也可以2-4孔，或3-9孔等，孔间距以0.8-1.0mm为宜，钻孔后在孔内壁电镀第二导电膜(铜膜)，使内部芯片导电膜8(即内部芯片铜膜)与第一导电膜3(即外表铜膜)之间通过电镀的第二导电膜相连接，形成电气连通，而无孔位置是绝缘层6隔开的。然后再在上下两个安装有所述高压PPTC芯片1位置的所述第一导电膜3外表面涂以绝缘黑漆5，并在绝缘黑漆5外面丝印LOGO，涂漆位置以覆盖表面铜膜缺口(即第一断裂槽口31、第二断裂槽口32)为准。其后再在两端头半圆缺口21位置电镀铜膜(即第三导电膜)和焊锡层，并使其第三导电膜层与内嵌芯片板4上下外表面上的第一导电膜3实现电气连通，完成后的结果是两端半圆缺口21分别与靠近所述半圆缺口21位置的第一导电膜3相连接，形成连接到高压PPTC芯片1两个上下外表面导电膜(即内部芯片导电膜8)构成高压PPTC芯片1的两个引出电极(第一铜膜电极7、第二铜膜电极9)。当两个端头的半圆缺口2通过焊锡连接到电路板与其它元器件通过PCB铜箔连接形成功能电路时，使该高压贴片式PPTC1起到应有的功能作用。到此整个全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝的设计原理、工艺结构与组成的描述已完成。

而该全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝的工作原理与内核芯片的PPTC发挥的功能作用相同，而内部核心PPTC芯片是主要由高分子聚合树脂与纳米半导体晶粒以特殊工艺制作而成，现成一个非线性热敏电阻，即：当正常电流通过时，高压PPTC芯片1呈低电阻状态，其发热与散热平衡，并长期稳定的工作。而当有故障大电流通过该PPTC时，会迅速发热膨胀(很微小的0.01mm的膨胀)，这个膨胀使其内部的导电通路绝大部分断裂，现成高电阻而限制了该回路的电流，达到了过流保护的目的，并一直保持这种高电阻状态，只有在断开电源后，该高压PPTC芯片1才会降低温度而遇冷收缩、恢复到低电阻状态，当电路正常时再继续工作，这是高压PPTC芯片的工作原理。

在上述结构与组成的材料选择上，其要求是：其高压PPTC芯片1材料与其包裹在外面环氧树脂材料、以及绝缘层材料等具有相同的热胀冷缩系数、相近的热阻、即导热系数也相同，在上述的组成与工艺加工中，高压PPTC芯片1是嵌套在环氧树脂内部(PCB板2)，其PCB板2的内开孔20孔壁厚控制在0.8mm-1.2mm，而开孔的PCB板2的厚度将依据高压PPTC芯片1(包括铜膜)的总厚度确定，以确保高压PPTC芯片1的厚度与包裹的PCB板2的厚度完全相同，以确保制作完成的全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝的外观结构不能被识别其制作工艺，而只能通过测试确定其功能的对电路的适应性、与电气匹配度。

材料选择：

1、高压PPTC芯片1：特制高耐压型非线性热敏电阻芯片，芯片的大小尺寸依据客户电路的电流、电压要求制造，可制作130V系列、250V系列、600V系列等等多种耐压、耐流系列产品。将依据市场需求、电路匹配要求生产制作，不局限于一个具体型号，而是满足市场需要的多种型号序列需要。

2、环氧树脂(PCB板2)选择耐热、防火型材料生产制作，并要求与高压PPTC芯片1材料具有相同的热胀系数与低热阻特性，已确保元件在应用中不会变形损坏。

3、绝缘层材料(绝缘层6)：选择耐热、防火型高强度绝缘材料生产制作，并要求与高压PPTC芯片1材料具有相同的热胀系数和低热阻特性，已确保元件在应用中不会变形损坏。

4、铜膜选择：高压PPTC内核芯片1的表面铜膜(即内部芯片导电膜)选择双面粗糙铜膜、外层铜膜(即第一导电膜、第二导电膜、第三导电膜)选择单面粗糙铜膜，这种材料选择，使其结合力更大、使整个元件结构强度更高、更不容易变形、或被破坏。

本发明公开的全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝整体是一个单体的非线性热敏电阻贴片元件，其特点在于：

高压PPTC芯片1的尺寸较大(最大达26mm×30mm)、厚度较厚(最厚达4.5mm)，本发明应用了巧妙的嵌套式设计、利用巧妙的排板布局设计、所用核心元件均选用我司原装芯片，开发出的新型嵌套式工艺，并设计为将高压PPTC芯片1嵌入于PCB板2内部，并与环氧树脂开孔板材的开孔同等尺寸以及同等厚度，这种设计使高压PPTC芯片1被环氧树脂板材和两面的绝缘层6及外敷铜层(即第一导电膜3)完全包裹，使高压PPTC芯片1与外界环境和空气完全隔绝。使高压PPTC芯片1不会受到潮湿空气的影响和存储环境的高低温影响，也就不会产生氧化、性能衰变、退化、老化问题；同时高压芯片PPTC 1与包裹在外面的环氧树脂材料的热胀冷缩系数相同，这种特性使其产品的应用可靠性大大提高，而且这个被环氧树脂包裹、严格密封在内部的高压PPTC芯片1，不会直接与空气接触、也不会直接与高温的电烙铁头接触、也不会与高温的波峰焊锡直接接触，所以不会有被高温氧化变性问题、也不会有被盐、潮湿空气氧化问题。使高压PPTC芯片1的存储时间大大延长、正常使用寿命大大延长、同时使高压PPTC芯片1的可靠性和稳定性也大大提高了。既解决了高压PPTC芯片生产厂家的库存的存储问题、也解决了使用高压PPTC芯片的生产厂家的库存问题。设计为一个整体、一个单体元件。应用两个端头的半圆缺口21镀锡设计、还有半圆缺口21两侧是裸露的环氧树脂板材，可以与另一个相同元件在生产过程相连接，生产时使用精密切割机切割开即为产品成品，以实现规模化、自动化批量生产的目的。

本发明的有益效果：1.本发明的全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝与一直沿用的传统贴片PPTC比较，不仅使芯片的有效面积增加、可以做出更大电流通量的新产品，而且避免了背景技术中陈述的五大缺陷弊端，巧妙的解决了上述五大问题，使的高压贴片式PPTC自恢复保险丝的可靠性大大提高、使用寿命大大延长、耐长时间的仓库存储、不会被盐、潮、湿空气氧化、腐蚀而变性；2.本发明的全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝采用防火的环氧树脂材料与防火的绝缘层材料，使其具有更高的防火安全性；3.采用本发明全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝会使设备的安全性与可靠性非常高，相关的设计工程师也会更乐于接受，而且能直接提升了生产厂家的市场竞争优势。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全新型架构的高压贴片式PPTC自恢复保险丝，其特征在于：包括高压PPTC芯片(1)、PCB板(2)、第一导电膜(3)、绝缘层(6)，所述PCB板(2)中间设有内开孔(20)，所述PCB板(2)两端头分别设有半圆缺口(21)，所述高压PPTC芯片(1)嵌入所述内开孔(20)内共同构成内嵌芯片板(4)，所述内嵌芯片板(4)上下外表面分别覆盖有所述绝缘层(6)，所述绝缘层(6)外表面设有所述导电膜(3)，所述内嵌芯片板(4)上外表面上的所述第一导电膜(3)在靠近所述半圆缺口(21)并垂直于两条边线的位置，蚀刻有第一断裂槽口(31)，所述内嵌芯片板(4)下外表面上的所述第一导电膜(3)在靠近所述半圆缺口(21)并垂直于两条边线的位置，蚀刻有第二断裂槽口(32)，所述第一导电膜(3)在安装有所述高压PPTC芯片(1)位置上设有阵列式小孔(30)，所述第一导电膜(3)通过所述阵列式小孔(30)与所述高压PPTC芯片(1)相连接。

2.根据权利要求1所述的高压贴片式PPTC自恢复保险丝，其特征在于：所述高压PPTC芯片(1)外表面设有内部芯片导电膜(8)，所述阵列式小孔(30)内壁电镀第二导电膜，所述内部芯片导电膜(8)上设有多个连接点(9)，所述第二导电膜一端与所述连接点(9)相连，所述第二导电膜另一端与所述第一导电膜(3)相连。

3.根据权利要求1所述的高压贴片式PPTC自恢复保险丝，其特征在于：所述内嵌芯片板(4)上下外表面上的所述第一导电膜(3)分别在靠近所述半圆缺口(21)凹面底部0.5mm、并垂直于两条边线的位置，各蚀刻有所述第一断裂槽口(31)、所述第二断裂槽口(32)；所述第一断裂槽口(31)、所述第二断裂槽口(32)宽度分别为0.3-0.5mm。

4.根据权利要求1所述的高压贴片式PPTC自恢复保险丝，其特征在于：所述半圆缺口(21)凹面电镀有第三导电膜，且所述第三导电膜分别与所述内嵌芯片板(4)上下外表面上的所述第一导电膜(3)相连，所述第三导电膜外表面、以及靠近所述半圆缺口(21)位置的所述第一导电膜(3)外表面分别覆盖有焊锡层。

5.根据权利要求1所述的高压贴片式PPTC自恢复保险丝，其特征在于：所述阵列式小孔(30)距离所述高压PPTC芯片(1)的四个边1.5mm左右；所述阵列式小孔(30)的钻孔密度和数量视所述高压PPTC芯片(1)大小不同而确定。

6.根据权利要求5所述的高压贴片式PPTC自恢复保险丝，其特征在于：所述阵列式小孔(30)的排列包括4-6孔、2-4孔、3-9孔，各小孔孔间距为0.8-1.0mm，各小孔孔内径为φ0.15-0.2mm。

7.根据权利要求1所述的高压贴片式PPTC自恢复保险丝，其特征在于：该高压贴片式PPTC自恢复保险丝还包括绝缘黑漆(5)，所述绝缘黑漆(5)涂覆在安装有所述高压PPTC芯片(1)位置的所述第一导电膜(3)上，且所述绝缘黑漆(5)覆盖所述第一断裂槽口(31)、所述第二断裂槽口(32)；所述绝缘黑漆(5)外表面可丝印LOGO。

8.根据权利要求1所述的高压贴片式PPTC自恢复保险丝，其特征在于：所述绝缘层(6)为防火绝缘树脂层，所述绝缘层(6)厚度为0.15-0.20mm；所述高压PPTC芯片(1)由高分子聚合树脂与纳米半导体晶粒制作而成；所述高压PPTC芯片(1)的厚度与所述PCB板(2)厚度相同。

9.根据权利要求1或2或4任一项所述的高压贴片式PPTC自恢复保险丝，其特征在于：所述第一导电膜(3)、所述第二导电膜、所述第三导电膜为单面粗糙铜膜。

10.根据权利要求2所述的高压贴片式PPTC自恢复保险丝，其特征在于：所述内部芯片导电膜为双面粗糙铜膜；所述PCB板(2)为环氧树脂材料制成。

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