CN1988063A - 一种快速动作高分子ptc热敏电阻器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种快速动作高分子PTC热敏电阻器，由PTC芯材和贴覆于该芯材两表面的金属箔片，焊接在金属箔片外表面上的引出电极以及外侧包覆的绝缘层构成，其中，所述的PTC芯材为三层及三层以上的芯材，层数为奇数，中间层电导率最低，中间层向外层对称分布电导率逐渐提高。其制造方法包括：1.分别制备电导率较低和电导率较高的单层高分子PTC芯材；2.将不同电导率的单层芯材依序复合成复合片材，其中，电导率较低的芯材夹在二电导率相同且较高的芯材的内侧；3.复合片材用γ射线(Co60)或电子辐照交联，交联剂量为5－100Mrad；4.切割、插片制得成品。优点是：提高材料在过流情况下快速反应的特性，适合通信设备对快速动作过流保护用高分子PTC的要求。
Description
技术领域
本发明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，尤其是涉及一种快速动作高分子PTC热敏电阻器及其制造方法。
背景技术
一般地，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以上，也就是所谓的“关断”温度时，电阻率急骤升高。目前常规的聚合物材料包括聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，EVA，EAA，EBA，导电填料包括炭黑、石墨、炭纤维、镍粉、铜粉、铝粉等。还包括一些加工助剂，分散剂，抗氧剂，阻燃剂，偶联剂，交联剂等。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。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。高分子PTC热敏电阻器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。
对于通信设备用高分子PTC热敏电阻目前面临的主要问题是要求较快的过流动作特性。而目前的高分子PTC存在着“开关”动作不够及时，高分子PTC不能及时有效断开的缺点，使得通信设备在过流条件未能得到及时快的保护，给使用带来潜在的隐患。
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的一种快速动作高分子PTC热敏电阻器。
本发明的再一目的是提供所述的快速动作高分子PTC热敏电阻器的制造方法。
本发明通过下述技术实现：一种快速动作高分子PTC热敏电阻器，由PTC芯材和贴覆于该芯材两表面的金属箔片，焊接在金属箔片外表面上的引出电极以及外侧包覆的绝缘层构成，其中，所述的PTC芯材为三层及三层以上的芯材，层数为奇数，中间层电导率最低，中间层向外层对称分布电导率逐渐提高。当PTC元件受过流冲击后，内层低电导率芯材由于电阻高，发热功率高，首先断开从而起到快速动作的目的；而外侧两层高电导率芯材的电阻值相对较低，这使得本发明得到的高分子PTC与相同厚度的传统单层芯材复合PTC相比，在相同元器件电阻值下具有更短的动作时间。
所述的多层芯材由三层单层PTC芯材复合而成，电导率低的内层芯材两表面夹在二电导率相同且较高的PTC单层芯材之间。
单层PTC芯材的厚度为0.2～2mm，内层芯材的体积电阻率为外层芯材电阻率的2～5倍。
针对上述快速动作高分子PTC热敏电阻器提供一种制造方法，包括下述步骤：
(1)分别制备电导率较低和电导率较高的单层高分子PTC芯材；
(2)将不同电导率的单层芯材依序复合成复合片材，其中，电导率较低的芯材夹在二电导率相同且较高的芯材的内侧；
(3)复合片材用γ射线(Co60)或电子辐照交联，交联剂量为5～100Mrad；
(4)切割、插片制得成品。
本发明的优点是：
与现有技术相比，提高了材料在过流情况下快速反应的特性，特别适合通信设备对快速动作过流保护用高分子PTC的要求。
具体实施方式
一种快速动作高分子PTC热敏电阻器，包括PTC芯材和贴覆于该芯材两表面的金属箔片，焊接在金属箔片外表面上的引出电极以及外侧包覆的绝缘层构成，其中，所述的PTC芯材由三层单层PTC芯材复合而成，中间层芯材电导率较低，夹在二电导率相同且较高的PTC单层芯材之间，构成复合芯材。
其制造包括下述步骤：
(1)制备电导率较低和电导率较高的单层高分子PTC芯材：
将高分子聚合物350g、导电填料220g、无机非导电填料150g和助剂1g放入高速搅拌机混合均匀后，加入密炼机在180℃熔融混合，于130℃开炼机上压制成0.66mm厚的单层高分子PTC芯材A(电导率较高)。将高分子聚合物350g、导电填料170g、无机非导电填料150g和助剂1g放入高速搅拌机混合均匀后，加入密炼机在180℃熔融混合，然后于130℃开炼机上压制成0.66mm的单层高分子芯材B(电导率较低)；
(2)两层高分子芯材A中间夹一层高分子芯材B复合成多层高分子芯材，用压机将两张金属电极复合于多层高分子PTC芯材表面，复合温度180℃，压力2～10MPa，复合厚度为2.0mm；
(3)经80度真空烘箱处理16小时后，用电子束辐照剂量为20MRad；
(4)然后用冲床裁制成8×8的小片，经插片、浸焊和环氧包封后即得高分子PTC热敏电阻器。
注：高分子聚合物：5000S聚乙烯，大庆石化厂；
导电填料：N660炭黑，卡博特炭黑；
无机非导电填料：500目三氧化二铝，上海硕斯滑石粉有限公司。
助剂：抗氧剂1010，南京米兰化工有限公司
测试：本发明得到的样品在250V电压下测试过流动作时间，其电流初始值为3A，电流下限值为0.10A(测试标准按照YD/T741-2002进行)，所得测试结果见表1。
表1
| 电阻值，欧姆 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 |
| 动作时间，秒 | 0.75 | 0.62 | 0.56 | 0.48 | 0.42 | 0.35 | 0.30 |
比较例
其制造包括下述步骤：
(1)制备高分子PTC芯材：
将高分子聚合物350g、导电填料200g、无机非导电填料150g和助剂1g放入高速搅拌机混合均匀后，加入密炼机在180℃熔融混合，然后于130℃开炼机上压制成2.0mm厚的片材；
(2)用压机将两张金属电极复合于高分子PTC芯材表面，复合温度180℃，压力2～10MPa，复合厚度为2.0mm；
(3)经80度真空烘箱处理16小时后，用电子束辐照剂量为20MRad；
(4)然后用冲床裁制成8×8的小片，经插片、浸焊和环氧包封后即得高分子PTC热敏电阻器。
其中，原料均与实施例1相同。
测试：本发明得到的样品在250V电压下测试过流动作时间，其电流初始值为3A，电流下限值为0.10A(测试标准按照YD/T741-2002进行)，所得测试结果见表2。
表2
| 电阻值，欧姆 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 |
| 动作时间，秒 | 2.96 | 2.36 | 2.25 | 2.16 | 2.06 | 1.95 | 1.75 |
对照实施例表明采用本发明制得的多层复合结构的高分子PTC热敏电阻具有快速过流动作的特性。
Claims (5)
1、一种快速动作高分子PTC热敏电阻器，由PTC芯材和贴覆于该芯材两表面的金属箔片，焊接在金属箔片外表面上的引出电极以及外侧包覆的绝缘层构成，其特征在于：所述的PTC芯材为三层及三层以上的芯材，层数为奇数，中间层电导率最低，中间层向外层对称分布电导率逐渐提高。
2、根据权利要求1所述的快速动作高分子PTC热敏电阻器，其特征在于：所述的多层芯材由三层单层PTC芯材复合而成，电导率低的内层芯材两表面夹在二电导率相同且较高的PTC单层芯材之间。
3、根据权利要求2所述的快速动作高分子PTC热敏电阻器，其特征在于：单层PTC芯材的厚度为0.2～2mm，内层芯材的体积电阻率为外层芯材体积电导率的2～5倍。
4、一种针对权利要求1至3之一所述的快速动作高分子PTC热敏电阻器的制造方法，包括下述步骤：
(1)分别制备电导率较低和电导率较高的单层高分子PTC芯材；
(2)将不同电导率的单层芯材依序复合成复合片材，其中，电导率
较低的芯材夹在二电导率相同且较高的芯材的内侧；
(3)复合片材用γ射线(Co60)或电子辐照交联，交联剂量为5～100Mrad；
(4)切割、插片制得成品。
5、根据权利要求4所述的快速动作高分子PTC热敏电阻器的制造方法，其特征在于：
(1)制备电导率较低和电导率较高的单层高分子PTC芯材，其中，将高分子聚合物350g、导电填料220g、无机非电阻填料150g和助剂1g放入高速搅拌机混合均匀后，加入密炼机在180℃熔融条件下混合，于130℃开炼机上压制成0.66mm厚且电导率较高的单层高分子PTC芯材A；将高分子聚合物350g、导电填料170g、无机非导电填料150g和助剂1g放入高速搅拌机混合均匀后，加入密炼机在180℃熔融条件下混合，然后于130℃开炼机上压制成0.66mm且电导率较低的单层高分子芯材B；
(2)两层高分子芯材A中间夹一层高分子芯材B复合成多层高分子芯材，用压机将两张金属电极复合于多层高分子PTC芯材表面，复合温度180℃，压力2～10MPa，复合厚度为2.0mm；
(3)经80度真空烘箱处理16小时后，用电子束辐照剂量为20MRad；
(4)然后冲切成8×8的小片，经插片、浸焊和环氧包封后得到高分子PTC热敏电阻器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200610148188 CN1988063A (zh) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | 一种快速动作高分子ptc热敏电阻器及其制造方法 |
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| CN 200610148188 CN1988063A (zh) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | 一种快速动作高分子ptc热敏电阻器及其制造方法 |
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| CN1988063A true CN1988063A (zh) | 2007-06-27 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103515040A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-01-15 | 上海长园维安电子线路保护有限公司 | 表面贴装型热敏电阻元件 |
| CN111508672A (zh) * | 2019-01-30 | 2020-08-07 | 富致科技股份有限公司 | 过电流保护装置 |
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2006
- 2006-12-27 CN CN 200610148188 patent/CN1988063A/zh active Pending
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