CN1799831A - 高分子ptc芯片多层复合制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明高分子PTC芯片多层复合制造方法涉及一种以导电高分子聚合物复合材料为主要原料的电子元器件及其制造方法，尤其是一种高分子PTC热敏电阻器芯片结构及其制造方法。一种高分子PTC芯片多层复合结构，包括高分子PTC材料层及复合在材料层外面的电极，其中，所述的高分子PTC材料层为二层或二层以上，在各高分子PTC材料层之间加入有铜片层。用此结构所制得的高分子PTC热敏电阻器芯片能有效降低恢复后的电阻漂移，使产品的长期性能得到提高，同时铜片层作为隔离层还可以使元件在失效时沿着铜隔离层裂开，大大降低燃烧的可能性。

Description

高分子PTC芯片多层复合制造方法
所属技术领域
本发明高分子PTC芯片多层复合制造方法涉及一种以导电高分子聚合物复合材料为主要原料的电子元器件及其制造方法，尤其是一种高分子PTC热敏电阻器芯片结构及其制造方法。
背景技术
在填充导电粒子的结晶或半结晶高分子复合材料中可表现出正温度系数PTC(positive temperature coefficient)现象。也就是说，在一定的温度范围内，自身的电阻率会随温度的升高而增大。这些结晶或半结晶聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯，以及它们的共聚物。导电粒子包括碳黑、石墨、碳纤维、金属粉末(如银粉、铜粉、铝粉、镍粉、不锈钢粉)。在较低的温度时，这类导体呈现较低的电阻率，而当温度升高到其高分子聚合物熔点附近，也就是达到所谓的“关断”温度时，电阻率急骤升高。用具有PTC特性的这类导电体已制成热敏电阻器，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”状态，从而保护了电路中其他元件。
通常高分子PTC热敏电阻的芯片结构，如图3习知高分子PTC热敏电阻芯片结构示意图所示，由两层金属箔片电极1’、2’夹一层高分子PTC材料层3’构成。当热敏电阻器处于“关断”状态时，芯片处于高电阻状态，两层电极片间的电压增大。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。但是恢复后的电阻会比初始电阻稍微高一点。而且当PTC承受的电压或电流超出其极限后，元件可能会燃烧。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述技术存在的缺陷而提供一种可以有效降低恢复后的电阻漂移，并且降低元件失效后燃烧可能性的高分子PTC热敏电阻的芯片以及其制造工艺。
本发明的目的可以通过以下方式来实现：一种高分子PTC芯片多层复合结构，包括高分子PTC材料层及复合在材料层外面的电极，其特征在于：所述的高分子PTC材料层为二层或二层以上，在各高分子PTC材料层之间加入有铜片层。本发明原理是：在普通的高分子PTC材料中间插了一层或多层铜隔离层，该隔离层可以使元件内的导电填料在动作后位置变动的范围减小，从而提高产品的长期性能；该隔离层还可以使元件在失效时沿着铜隔离层裂开，大大降低了燃烧的可能性。
为了提高工作稳定性，所述的铜片层是由一张铜箔材的两面以电沉积的方法，复合镍与导电颗粒的共沉积层制成的。
其中，所述的高分子PTC材料组份及配比与本公司以前已申请专利的高分子PTC材料相同，由高分子聚合物、导电填料以及其他填料和加工助剂混合而成。
所述的高分子聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯一种或一种以上聚合物的共混物；
所述的导电填料是碳黑、石墨、碳纤维、金属粉末、及其金属氧化物等材料中的一种或一种以上材料的混合物；
所述的其它填料是下述一种或一种材料的混合物，如陶土、氢氧化镁、氢氧化铝、滑石粉等。
所述的高分子PTC材料组分中的加工助剂是指抗氧剂、交联促进剂、偶联剂，其中抗氧剂可以是酚类或胺类化合物，如酚类抗氧剂ANOX70，交联促进剂可以是多官能团不饱和化合物，如三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC)，偶联剂可以是硅烷或钛酸酯类有机化合物，如钛偶联剂TCF。
这种新型高分子PTC热敏电阻芯片的制造方法，可以描述如下：将芯材组分高分子聚合物、导电填料和其他填料及加工助剂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100～1000cm2，厚0.3～5.0mm的芯材；然后在模具中依次如图一或图二叠放电极片、高分子PTC材料、经特殊处理的铜片通过压机用热压和冷压将其复合在一起。
本发明与现有技术相比，能有效降低恢复后的电阻漂移，使产品的长期性能得到提高，同时铜片层作为隔离层还可以使元件在失效时沿着铜隔离层裂开，大大降低燃烧的可能性。
附图说明
附图1高分子PTC芯片多层复合结构结构示意图
附图2实施例2结构示意图
附图3习知高分子PTC热敏电阻芯片结构示意图
具体实施方式
本发明一种高分子PTC芯片多层复合结构，包括高分子PTC材料层及复合在材料层外面的电极，其中，所述的高分子PTC材料层为二层或二层以上，在各高分子PTC材料层之间加入有铜片层。
实施例1：
如图1高分子PTC芯片多层复合结构结构示意图所示，高分子PTC材料层为二层，在二层高分子PTC材料层3、4之间加入一铜片层5，在高分子PTC材料层的上下表层复合有电极片1、2。
此结构的制造方法是：将高密度聚乙烯、碳黑、纳米碳酸钙、氢氧化镁和抗氧剂按一定比例在高速混合器中混合10min。然后将混合物各组份在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200cm2，厚0.8mm芯材。
在一张铜箔材的两面以电沉积的方法，复合镍与导电颗粒的共沉积层制成特殊铜片。
只用一面做电沉积制成电极片。
在模具中依照图1的结构顺序依序放置各层材料，在压力5Mpa，温度160℃条件下热压8分钟，然后在压力4Mpa，不另外加热的条件下冷压10分钟即得到高分子PTC热敏电阻芯片。
实施例2：
如图2实施例2之高分子PTC芯片多层复合结构结构示意图所示，高分子PTC材料层为三层，在三层高分子PTC材料层3、4、6之间加入二铜片层5、7，即在每二层高分子PTC材料层之间加入一铜片层，在高分子PTC材料层的上下表层复合有电极片1、2。
聚乙烯、聚偏氟乙烯、石墨、金属粉末、滑石粉、抗氧剂、偶联剂混合，其制造方法与实施例1相同。
所制成的高分子PTC热敏电阻器能恢复后的电阻漂移小，长期性能稳定性高，同时，大大降低燃烧的可能性。

Claims (5)

1.一种高分子PTC芯片多层复合结构，包括高分子PTC材料层及复合在材料层外面的电极，其特征在于：所述的高分子PTC材料层为二层或二层以上，在各高分子PTC材料层之间加入有铜片层。
2.根据权利要求1所述的高分子PTC芯片多层复合结构，其特征在于所述的铜片层是由一张铜箔材的两面以电沉积的方法，复合镍与导电颗粒的共沉积层制成的复合结构层。
3.根据权利要求1或2所述的高分子PTC芯片多层复合结构，其特征在于：所述的高分子PTC材料层中所用材料由高分子聚合物、导电填料以及其他填料和加工助剂混合而成，其中，所述的高分子聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯一种或一种以上聚合物的共混物；所述的导电填料是碳黑、石墨、碳纤维、金属粉末、及这些金属氧化物中的一种或一种以上材料的混合物；所述的其它填料是陶土、氢氧化镁、氢氧化铝、滑石粉中的一种或一种以上材料的混合物；所述的加工助剂是指抗氧剂、交联促进剂、偶联剂。
4.根据权利要求3所述的高分子PTC芯片多层复合结构，其特征在于：抗氧剂可以是酚类或胺类化合物中的一种，所述的酚类抗氧剂为ANOX70；所述的交联促进剂可以是多官能团不饱和化合物，包括三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC)；所述的偶联剂可以是硅烷或钛酸酯类有机化合物中的一种，包括钛偶联剂TCF。
5.一种制造权利要求1所述的高分子PTC芯片多层复合结构的方法如下：先将芯材组份高分子聚合物、导电填料和其他填料及加工助剂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100～1000cm2，厚0.3～5.0mm的芯材；然后，在模具中依序叠放电极片、二层或二层以上的高分子PTC材料层、电极片，其中，铜片层加入在各层高分子PTC材料层之间，通过压机压制成型。
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