CN1418451A - 具有ptc导电聚合体的电子元件 - Google Patents
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Abstract
一种具有PTC导电聚合体的电子装置由结合电极制得，其中在电镀铜箔上形成无电镍金属电镀层与PTC导电聚合体。电极有位于电镀铜箔两边的无电－电镀镍金属层，并且PTC导电聚合体被焊接在类似于三明治形式的电极之间。因为无电－电镀镍金属电子元件的厚度均匀，电子元件会在电极和PTC导电聚合体之间获得改善的PTC性质以及获得良好的化学和机械结合能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有正温度系数(positive temperaturecoefficient，简称PTC)导电聚合体的电子元件，特别是涉及一种利用在一个电解铜箔上形成无电镀镍层(electroless nickel polymer)的电极与PTC导电聚合体相结合方法制得的导电聚合体电子元件，利用PTC导电聚合体，确保改善PTC的性质并且在电极和PTC导电聚合体之间获得良好的化学和机械结合能力。
背景技术
在相关现有技术中有很多具有PTC导电聚合体的电子元件。导电聚合体表现出分散于有机聚合体上的导电填充物的PTC性质。
PTC意味着一种在相对较小的温度范围内由于温度升高引起电阻值迅速升高的性质。具有PTC性质的高分子物质通常用于恒温电线、用于防止电流过载的保护装置、电路保护单元、加热器以及类似的装置。
这种导电聚合体与电子元件中的至少一种电极采用机械化学方法结合，以及，一种通常作为电极使用的金属板与导电聚合体的结合。这种金属板的作用是将导电聚合体连接到一个外部电极上，并且不会使导电聚合体的PTC性质恶化。基于这些原因，导电聚合体应该有良好的结合能力以确保金属板具有电学的以及机械的结合能力。
金属板和导电聚合体之间的结合能力通常具有两种性质：机械结合能力和化学结合能力。为了提高机械结合能力，需要一个提高金属板表面粗糙度的过程，以抑制金属板与导电聚合体之间的分离。但是，尽管具有同样的表面粗糙度，金属板会因为金属与聚合体之间的化学结合能力的不同而显示出与聚合体结合能力显著不同的能力。对于大多数像天然橡胶和聚丙烯之类的聚合体，其化学结合能力会按铜、铁、镍、铝、锌等的顺序依次提高。因此，与聚合体相结合的金属板会按照缩放性质、利用黄铜或者锌进行的表面处理或者利用硅烷基的粘合应用而进行加工处理。
同时，电镀是用于通过增加金属板表面粗糙度来抑制金属板与导电聚合体之间的分离性能的一种典型的方法。现今，一种用于印刷电路板(在这里用PCB代替)的铜板电镀箔以及一种用在具有PTC性质的电子元件中的金属板都可以使用这种方法制备。
用于PCB的铜板电镀箔可制成10～150μm的厚度，在这种电镀箔中在一种棱锥形式的节点上形成环状节点，对于导电聚合体起到机械固定作用。
为了制造PCB，铜箔在基础板上被碾压，然后被加热加压。铜箔应当具有耐化学腐蚀性能(例如需要耐酸)、与基板相联接进行蚀刻之后的耐变色性能以及蚀刻后不能生锈的性能。基于这些原因，PCB使用的铜箔表面会被一层含有锌、铟、黄铜或者类似物的涂层所覆盖(第51-35711号日本专利公开)，或者使用一种两层的电镀铜层(第53-39376号日本专利公开)。在这些例子中，通过在阴极上含有铜离子、锌离子、强酸和碱的电镀槽中，对铜箔表面进行电镀，然后对其进行铬酸盐处理制成铜-锌层(第5,304,428号美国专利)。
其它的与具有PTC性质的导电聚合体电子装置相关的技术在第4,426,633号美国专利、第4,689,475号美国专利、第4,800,253号美国专利、第5,874,885号美国专利和第5,234,573号美国专利等专利技术中均有披露。
但是，采用电解电镀(electrolytic plating)或者电镀(electrodeposition)制得的传统电极表现出厚度不均匀性，这会导致电极与PTC聚合体相分离。
因而，本发明的发明人为解决上述问题，通过将用于PCB的电镀铜箔进行无电电镀生产一种厚度均匀的电极。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子元件，这种电子元件通过在一个电解铜箔上形成均匀厚度的无电镀镍层的电极与PTC导电聚合体相结合方法制得，利用PTC导电聚合体，确保改善PTC的性质并且在电极和PTC导电聚合体之间获得良好的化学和机械结合能力。
为了达到上述目的，本发明提供一种有正温度系数的(PTC)导电聚合体的电子装置，这种装置包括在电镀铜箔两边具有无电-电镀镍金属层的电极和焊接在电极间的PTC导电聚合体，其特征在于无电-电镀镍金属具有均匀的厚度，以保证PTC导电聚合体具有足够的结合能力。
电镀铜箔的表面粗糙度最好在1～20μm之间，并且无电-电镀镍金属层的厚度最好在0.01～10μm之间。
附图说明
本发明的这些以及其它特征、方面和优点会结合下面的描述、权利要求和附图变得更加容易理解，附图中的相应部件具有相同的数字标识。
图1是本发明中所使用的一个电镀铜箔的表面照片；
图2是一个厚度为1μm的无电镍金属-电镀板的电镀铜箔样本的表面照片；
图3是本发明的一种电子装置；以及
图4是根据第一到第三实施例所得的电子装置的电阻-温度曲线图。
具体实施方式
以下是本发明参照附图进行详细描述的优选实施例。本发明提供一种包具有PTC(正温度系数)性质的导电聚合体的电子装置和无电-电镀金属电极。PTC导电聚合体焊接在类似于三明治形式的电极之间。
具有PTC性质的导电聚合体可以通过将导电装填物、交叉连接媒质、抗氧化剂等与有机聚合体混合得到。
在这里，有机聚合体可以是聚乙烯、乙烯-丙烯基酸共聚物、乙烯-乙烷基丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯基醋酸聚合物和乙酸-丁基丙烯酸聚合物中的一种，其中，最好采用聚乙烯。
导电填充物可以是粉状镍金属、金粉、铜粉、银粉铜、合金粉末、碳黑、碳粉或者碳石墨中的一种，其中，最好采用碳黑。
金属电极由无电-电镀一种金属制得，这种电极对于PTC导电聚合体具有良好的化学结合能力，在电镀铜箔上具有良好的机械结合能力。电镀铜箔的表面粗糙度Rz通过电解电镀制造过程可以保证在1～20μm之间。本发明所使用的电镀铜箔可以从LG Industry Co.获得。
电镀铜箔是一种无电-电镀镍金属。无电镍金属-电镀过程包括一个脱脂过程、一个浸酸过程、一个驱动过程、一个光敏处理过程、一个无电镍金属-电镀过程以及一个漂洗过程。图2的表面照片是一个镍金属层厚度为1μm的无电-电镀样本。通过图2，可以很容易的得知样本的表面粗糙度和表面形态，这与实际的差别不大。
由上面的描述，镍金属为位于铜上的无电-电镀层的金属，电极2被焊接在PTC导电聚合体1的两边，以制成如图3所示的电子装置。
现在，本发明的实施例在下面进行详细描述。但是，这些实施例仅是一些优选方案，不应被看作是对本发明的限制。
实施例1
将聚乙烯和碳黑混合制得PTC导电聚合体。通过电解电镀将一个电镀铜箔的表面粗糙度控制在5～10μm之间。然后，通过一个脱脂过程、一个浸酸过程、一个驱动过程、一个光敏处理过程、一个无电镍金属-电镀过程以及一个漂洗过程在电镀铜箔上形成一个厚度为1μm的无电镍金属-电镀层，以制得电极。电极焊接在类似于三明治的PTC导电聚合体的两边，得到如图3所示的电子装置。
实施例2
将聚乙烯和碳黑混合制得PTC导电聚合体。通过电解电镀将一个电镀铜箔的表面粗糙度控制在5～10μm之间。然后，通过一个脱脂过程、一个浸酸过程、一个驱动过程、一个光敏处理过程、一个无电镍金属-电镀过程以及一个漂洗过程在电镀铜箔上形成一个厚度为10μm的无电镍金属-电镀层，以制得电极。电极焊接在类似于三明治的PTC导电聚合体的两边，得到如图3所示的电子装置。
实施例3
采用与实施例1相同的方式制得一个电子装置。但是，在无电-电镀过程中去除驱动以及光敏处理过程，并且紧接着浸酸过程实施无电镍金属-电镀过程。然后将铬金属通过在铬浴中进行置换电镀覆盖在无电镍金属-电镀层上。比较例
采用不同于上面实施例1～3中所描述的在铜上进行无电镍金属-电镀，而采用将铜箔焊接在PTC导电聚合体的方式制备传统电极以形成图3所示形式的电子装置。试验1电阻-温度性质
图4表示实施例1～3的电阻随电子元件的温度的变化曲线。由图4所示，可以很容易的理解本发明的电子元件与采用传统的电镀铜箔的电子元件相比，在电阻-温度性质上没有特别的区别。
这意味着本发明的电子元件不仅加强了位于PTC导电聚合体和电极之间的结合能力，也与采用传统的电镀铜箔的电子装置一样，保证了其电阻-温度性质。试验2湿度试验
在湿度试验的前后，分别测量由实施例1以及比较例所得的电子元件的电阻。结果列于下面的表1中。表1
| 湿度试验前 | 湿度试验后 | |
| 实施例1(镍金属) | 200mΩ | 190mΩ |
| 比较例(铜) | 200mΩ | 小于10mΩ |
由表1所示，比较例中使用铜电极的电子元件，在湿度试验前后，电阻值有很大的不同。但是，采用实施例1的无电镍金属电镀方法获得的电子元件的电阻值在湿度试验后的减少值小于10mΩ。
考虑试验1和2所示结果，可以很容易的理解与传统的采用电解电镀和电镀的电子元件相比，本发明的电子元件在PTC导电聚合体和电极之间获得更好的PTC性质和更好的结合能力。
本发明所采用的无电电镀的优点在于：与电解电镀或者电镀相比，它能使不平的表面变的平整。
因此，本发明中所使用的采用在电解铜箔上无电-电镀镍金属的电极的电子元件的优点在于：它在PTC导电聚合体上获得更好的机械和化学结合能力，以及对PTC性质的改变。
由上面所描述的本发明的具有PTC导电聚合体的电子元件需要和实施例结合理解。但是所有基于本发明意图和范围的任何改变都处于本发明所保护的范围。
Claims (3)
1.一种具有正温度系数(PTC)导电聚合体的电子元件，包括：
在电镀铜箔的两边含有无电-电镀镍金属层的电极；以及
焊接在电极之间的PTC导电聚合体，
其特征在于无电-电镀镍金属层的厚度均匀，以确保PTC导电聚合体具有足够的结合能力。
2.如权利要求1所示电子元件，其特征在于电镀铜箔的表面粗糙度在1～20μm之间。
3.如权利要求1所示电子元件，其特征在于无电-电镀镍金属层的厚度在0.01～10μm之间。
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