CN212570572U - 一种可有效提高长期环境稳定性的ptc过流保护器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，包含具有电阻正温度系数效应的高分子基导电复合片材、导电孔，所述的器件为单焊接面或双焊接面的表面贴装型器件，或者，为片式元件；导电孔设于器件内部，包括盲孔、通孔，或盲孔与通孔的组合。本发明可在线路板工艺制造过程中，采用钻孔后沉铜电镀工艺实现了电路的导通,并且此导电孔位于元器件内部,有效抑制了PTC芯材的膨胀与收缩幅度,消减了芯材内部小分子的位移，从而实现了提高器件长期环境稳定性的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种以导电高分子聚合物复合材料为主材的表面贴装型PTC过流保护器件，尤其是涉及一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件。
背景技术
高分子聚合物和分散于高分子聚合物中的导电颗粒组成的导电聚合物以及由此导电聚合物制备出的具有正温度系数(PTC)特征的过电流保护器件可用于电路中的过电流保护。通常，高分子PTC过电流保护器件在电路中，在室温或者通过小电流时具有低电阻值，而当温度上升至一临界温度或电路上有过量电流产生时，其电阻值可立刻跳升数千倍以上，藉此抑制过量电流通过，以达到保护电路的目的。当温度下降至室温或电路上不再有过电流的状况时，高分子PTC过电流保护元件可回复至低阻状态，从而电路重新正常运作。此种可重复使用的优点，使高分子PTC过流保护元件广泛应用在电子电路中。
在现有公开的技术中，表面贴装型元件的导电孔位于元器件两端，起导电与导锡作用。此种器件在应用中因长期通电或者多次发生保护后，因热胀冷缩效应，PTC芯材处于循环的膨胀与收缩过程中，内部分子排布产生较大变化，从而致使电阻不断升高，从而影响了使用功能。而片式元件更多采用单层三明治芯片无孔结构，两面电极焊接引脚而成，上述的缺点更加明显。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，避免在应用中因长期通电或者多次发生保护后电阻不断升高而影响使用功能的缺点。
本实用新型技术问题通过下述技术方案解决：一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，包含具有电阻正温度系数效应的高分子基导电复合片材、导电孔，所述的器件为单焊接面或双焊接面的表面贴装型器件，或者，为片式元件；导电孔设于器件内部，包括盲孔、通孔，或盲孔与通孔的组合。
本实用新型将导电孔设计在元器件内部，除了起到导电的作用之外，还能有效抑制PTC的膨胀与收缩幅度，消减了芯材内部小分子的位移，从而大大提高了元器件的长期环境稳定性。
进一步的，对于表面贴装型器件，导电孔为通孔或盲孔，或其组合。
优选的，单焊接面表面贴装型器件中，非焊接面最外层金属箔不设蚀刻槽，整面铺铜，这样可增加元件的整体的力学强度；或者，也可以在非焊接面去除铜层，使产品整体厚度变薄。
在上述方案基础上，对于片式器件，导电孔为盲孔，外层两电极焊接引脚。
本实用新型提供一种双焊接面表面贴装型器件，包括：
1）PTC高分子基导电复合片材，包括：
(a)具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1µΩ.m, 粒径为0.1μm～50μm的导电填料组成，并具有相对的第一，第二表面；
(b)第一导电电极，位于高分子导电复合材料基层的第一表面；
(c)第二导电电极，位于高分子导电复合材料基层的第二表面；
2）位于器件内部的导电孔，包括第一导电孔和第二导电孔，其中，
所述的第一导电孔，不与PTC高分子基导电复合片材中的第一导电电极电气连接，与对应的第二导电电极电气连接；
所述的第二导电孔，与PTC高分子基导电复合片材中的已经与第一导电孔电气连接的第二导电电极不电气连接，与第一导电孔不电气连接的第一导电电极电气连接；
3）端电极，包括第一上、下端电极和第二上、下端电极，其中，
所述的第一上、下端电极，位于整个表面贴装元件的最外层一侧的上、下两面，连接第一导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使器件与外电路一极电气相连；
所述的第二上、下端电极，与第一端电极位于整个表面贴装元件的最外层另一侧的上、下两面，与第一端电极电气隔断，并连接第二导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路另一极电气相连；
4）绝缘层，包括上、下绝缘层贴覆于上述第一、二导电电极和端电极箔之间，用于电气隔离。
双焊接面表面贴装元件因在加工、使用过程中无须区别正反面，具有加工、检测及安装方便的优点，可节约生产及安装成本。
其中，上述的高分子导电复合材料基层体积电阻率小于0.001Ω.m。
本实用新型还提供一种单焊接面表面贴装型器件，导电孔为一个通孔、另一个为盲孔，均设于器件内部，包括：
1）PTC高分子基导电复合片材，包括：
(a)具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1µΩ.m, 粒径为0.1μm～50μm的导电填料组成，并具有相对的第一，第二表面；
(b)第一导电电极，位于高分子导电复合材料基层1的第一表面；
(c)第二导电电极，位于高分子导电复合材料基层1的第二表面；
2）位于器件内部的导电孔，包括第一导电孔和第二导电盲孔，其中，
第一导电孔，不与PTC高分子基导电复合片材中的第一导电电极电气连接，与对应的第二导电电极电气连接；
第二导电盲孔，与第一导电孔不电气连接的第一导电电极电气连接，与PTC导电复合片材中的已经与第一导电孔电气连接的第二导电电极不电气连接；
3）端电极，包括第一、二下端电极，其中，
所述的第一下端电极，位于整个表面贴装器件的最外层一侧的下表面，连接第一导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路一极电气相连；
所述的第二下端电极，与第一端电极同样位于整个表面贴装元件的最外层另一侧的下表面上，与第一端电极电气隔断，并连接第二导电盲孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路另一极电气相连；
第一金属箔在器件上表面的整面为非焊接面，与第一导电孔电气连接；
4）绝缘层，包括上、下绝缘层，
所述的上绝缘层贴覆于上述的第一导电电极和第一金属箔之间，下绝缘层贴覆于第二导电电极和下端电极箔之间，并用于电气隔离。
在上述方案基础上，所述的单焊接面表面贴装型器件可去除第一金属箔和与之连接的绝缘层，进一步减薄本实用新型产品。
本实用新型还提供一种片式元件；导电孔设于器件内部，均为盲孔，包括：
1）PTC高分子基导电复合片材，
(a)具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1µΩ.m, 粒径为0.1μm～50μm的导电填料组成，并具有相对的第一，第二表面；
(b)第一导电电极，位于高分子导电复合材料基层的第一表面；
(c)第二导电电极，位于高分子导电复合材料基层的第二表面；
2）位于器件内部的导电孔，包括第一导电盲孔和第二导电盲孔，其中，
第一导电盲孔，与第一导电电极电气连接，不与对应的PTC高分子基导电复合片材中的第二导电电极电气连接；
第二导电盲孔，与第一导电盲孔不电气连接的第二导电电极电气连接，不与已经与第一导电孔电气连接的第一导电电极电气连接；
3）绝缘层，包括上、下绝缘层，其中，
上绝缘层贴覆于第一导电电极外表面，下绝缘层贴覆于第二导电电极外表面，用于电气隔离；
4）金属箔层，包括第一、二金属箔层，
所述的第一金属箔层贴覆于上绝缘层的外表面，所述的第二金属箔层贴覆于下绝缘层的外表面；
5）引脚，包括第一、二引脚，其中，
第一引脚，位于片式元件的上面，与第一金属箔层贴合，经第二导电盲孔与第二导电电极电气连接，与对应的第一导电电极不电气连接；
第二引脚，位于片式元件的下面，与第二金属箔层贴合，经第一导电盲孔与第一导电电极电气连接，与对应的第二导电电极不电气连接。
本实用新型通过对片式元件无孔结构的改进，有效抑制PTC的膨胀与收缩幅度，消减了芯材内部小分子的位移，极在提供元件长期稳定性。
本实用新型也提供上述产品可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件制备方法，包括下述步骤：
将导电高分子复合材料基层组分高分子聚合物、导电填料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100～5000cm2，厚0.1～3.0mm的复合材料基层；再用热压的方法在热压机上把金属箔片复合于上述材料基层的第一第二两个表面，制成复合片材，然后再将此复合片材用γ射线（Co60）或电子束辐照交联，剂量为5～100Mrad；
采用印制线路板中的压合、钻孔、沉铜电镀等工艺制成元器件的初始结构，该初始结构经蚀刻外层图形、印刷阻焊油墨、固化阻焊油墨等步骤，即可得表面贴装型高分子PTC过电流保护元件；而该初始结构经回流焊，两面电极焊接引脚，即可得片式高分子PTC过电流保护元件。
其中，所述的聚合物占所述导电复合材料基层的体积分数介于20%～75%之间，选自聚乙烯、氯化聚乙烯、氧化聚乙烯、聚氯乙烯、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、酚醛树脂、聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚氟乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种及其混合物。
所述的导电填料选自金属粉末、导电陶瓷粉末中的一种及其混合物。
优选的，所述的金属粉末选自：铜、镍、钨、锡、银、金或其合金中的一种及其混合物。
优选的，所述的导电陶瓷粉末选自：金属氮化物、金属碳化物、金属硼化物、金属硅化物之中的一种或几种的混合物。
进一步的，所述的导电孔位于元件内部，由激光钻孔、机械钻孔等工艺形成。两极导电孔可以均为通孔，也可以均为盲孔，也可以一极为通孔，另一极为盲孔。两极的导电孔可以为一个或者多个。且孔表面附着导电金属层构成，所述导电孔的形状可以是任意规则的或不规则的形状。
所述的引脚为导电金属片，包括铜片、镍片、镀镍铜片等。
导电金属层，通过化学沉积、喷涂、溅射、电镀或是这几种工艺复合使用形成的。
所述导电金属层，是由锌、铜、镍、钴、铁、钨、锡、铅、银、金、铂或其合金中的一种及其混合物组成。
通过后续的端电极镀锡、外层图形蚀刻，印刷阻焊油墨等步骤，形成第一上下端电极和第二上、下端电极；制备出具有两个焊接面的表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。
本实用新型中由高分子复合材料基层和紧密贴覆于上述高分子材料基层两面的第一导电电极和第二导电电极形成复合片材，对复合片材通过内层图形转移蚀刻技术使复合片材的导电电极蚀刻出绝缘槽，然后将两绝缘层叠放于完成蚀刻的复合片材两表面，并分别覆盖金属箔，进行高温压合，之后将压合后的基板经过后续的钻孔、沉铜、镀铜、蚀刻外层图形、印刷阻焊油墨、固化阻焊油墨等步骤，得到具有优良的长期环境稳定性的表面贴装高分子PTC过电流保护器件。也可以将压合后的基板经过后续的钻孔、沉铜、镀铜后形成片式元件的芯片，芯片两面电极焊接引脚，即可得到具有优良的长期环境稳定性的片式高分子PTC过电流保护器件
本实用新型优越性在于：在线路板工艺制造过程中，采用钻孔后沉铜电镀工艺实现了电路的导通,并且此导电孔位于元器件内部,有效抑制了PTC芯材的膨胀与收缩幅度,消减了芯材内部小分子的位移，从而实现了提高器件长期环境稳定性的目的。
附图说明
图1：本实用新型表面贴装器件立体结构示意图；
图2：本实用新型实施例1表面贴装结构单层片材剖面示意图；
图3：本实用新型实施例2表面贴装结构单层片材剖面示意图；
图4：本实用新型实施例3薄型表面贴装结构单层片材剖面示意图；
图5：本实用新型实施例4片式元件剖面示意图；
图6：本实用新型实施例1与比较例高温高湿测试，电阻随放置时间变化的关系图；
图中标号说明：
1——高分子导电复合材料基层；
2——第一导电电极；
2a——第二导电电极；
3、3a——上、下绝缘层；
图1至4中，
4、5——第一上、下端电极；
4a、5a——第二上、下端电极；
4b——第一金属箔；
6——第一导电通孔；
6a——第二导电通孔；
6b——第二导电盲孔；
7、7a——绝缘槽一、二；
图5中，
4c、5b——第一、二金属箔；
6c——第一导电盲孔；
6d——第二导电盲孔；
7b——电气隔离第二导电孔的绝缘槽；
7c——电气隔离第一导电孔的绝缘槽
8、8a——第一、二引脚。
具体实施方式
实施例1
一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，包含具有电阻正温度系数效应的高分子基导电复合片材、导电孔，所述的器件为双焊接面表面贴装型器件，导电孔为通孔设于器件内部，如图1和2所示，包括：
1）PTC高分子基导电复合片材，包括：
(a)具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层1，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1µΩ.m, 粒径为0.1μm～50μm的导电填料组成，并具有相对的第一，第二表面；
(b)第一导电电极2，位于高分子导电复合材料基层1的第一表面；
(c)第二导电电极2a，位于高分子导电复合材料基层1的第二表面；
2）位于器件内部的导电孔，包括第一导电孔6和第二导电孔6a，其中，
第一导电孔6，不与PTC高分子基导电复合片材中的第一导电电极2电气连接，与对应的第二导电电极2a电气连接；
第二导电孔6a，与PTC高分子基导电复合片材中的已经与第一导电孔6电气连接的第二导电电极2a不电气连接，与第一导电孔2不电气连接的第一导电电极2电气连接；
3）端电极，包括第一上、下端电极4、5、第二上、下端电极4a、5a，其中，
第一上、下端电极4、5，位于整个表面贴装元件的最外层一侧的上、下两面，连接第一导电孔6，作为焊盘使用，焊接至电路中后使器件与外电路一极电气相连；
第二上、下端电极4a、5a，与第一端电极位于整个表面贴装元件的最外层另一侧的上、下两面，与第一端电极电气隔断，并连接第二导电孔6a，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路另一极电气相连；
4）绝缘层，包括上、下绝缘层3、3a贴覆于上述第一、二导电电极2、2a和端电极箔之间，用于电气隔离。
本实施例按照下述步骤制备：
步骤一，PTC高分子基导电复合片材制备：
将高密度聚乙烯、金属硼化物按比例在高速混合器中混合15min后，将混合物组分在180℃温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却、粉碎后混合物放在压模中，压力5Mpa，温度180℃条件下压制成面积400cm2，厚0.3mm高分子导电复合材料基层1；
将表面粗化后的铜箔经平整后，在压力5Mpa，温度170℃条件下热压到高分子导电复合材料基层1的第一、第二表面作为第一、二导电电极2、2a，即得到PTC高分子基导电复合片材，在真空烘箱中85℃热处理48小时后，用γ射线（Co60）辐照，剂量为15Mrad；
步骤二，将热处理、辐照后的PTC高分子基导电复合片材钻孔、蚀刻：
将PTC高分子基导电复合片材通过图形转移蚀刻技术使第一导电电极2和第二导电电极2a分别蚀刻出绝缘槽一、二7、7a，用于电气隔离第一、二导电孔，如图2所示，然后，将上绝缘层3叠加于第一导电电极2和上端电极箔之间，同时，将下绝缘层3a叠加于第二导电电极2a和下端电极箔之间，进行高温压合，压合后的基板经过钻孔、沉铜、镀铜，形成第一、二导电通孔，分别为第一导电孔6和第二导电孔6a；其中，
第一导电孔6与第二导电电极2a电气连接，与第一导电电极2不电气连接；第二导电孔6a与第一导电电极2电气连接，与第二导电电极2a不电气连接。
第一导电孔6与贴覆在上、下绝缘层3、3a外的上、下端电极箔电气连接；第二导电孔6a与贴覆在上下绝缘层3、3a外的上、下端电极箔电气连接；
步骤三，端电极成型
通过后续的端电极镀锡、外层图形蚀刻，印刷阻焊油墨等步骤，形成第一上下端电极4、5和第二上、下端电极4a、5a。
制备出如图1、2所示具有两个焊接面、环境可靠性高的表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。
本实用新型也可由两层或多层PTC高分子基导电复合片材并联，采用同样的导通方式实现，以达到降低产品内阻的目的。同样的，两极导电孔在器件内部，能有效抑制PTC的膨胀与收缩幅度，从而制备出具有两个焊接面、高长期环境稳定性的表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。
所制备的过电流保护元件如图6所示，在长期环境放置后，相对于传统的导电孔在两端的比较，500至1000小时，电阻增加仍不明显，而传统结构出现电阻增加迅速的情况，说明本实用新型器件环境稳定性显著提高。
实施例2.
一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，在实施例1基础上，端电极设计不同，上端电极箔作为非焊接面不进行刻蚀，包含具有电阻正温度系数效应的高分子基导电复合片材、导电孔，所述的器件为单焊接面表面贴装型器件，导电孔为一个通孔、另一个为盲孔，均设于器件内部，如图3所示，包括：
1）PTC高分子基导电复合片材，包括：
(a)具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层1，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1µΩ.m, 粒径为0.1μm～50μm的导电填料组成，并具有相对的第一，第二表面；
(b)第一导电电极2，位于高分子导电复合材料基层1的第一表面；
(c)第二导电电极2a，位于高分子导电复合材料基层1的第二表面；
2）位于器件内部的导电孔，包括第一导电孔6和第二导电盲孔6b，其中，
第一导电孔6，不与PTC高分子基导电复合片材中的第一导电电极2电气连接，与对应的第二导电电极2a电气连接；
第二导电盲孔6b，与第一导电孔2不电气连接的第一导电电极2电气连接，与PTC导电复合片材中的已经与第一导电孔6电气连接的第二导电电极2a不电气连接；
3）端电极，包括第一、二下端电极5、5a，其中，
第一下端电极5，第一下端电极5位于整个表面贴装器件的最外层一侧的下表面，连接第一导电孔6，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路一极电气相连；
第二下端电极5a，与第一端电极同样位于整个表面贴装元件的最外层另一侧的下表面上，与第一端电极电气隔断，并连接第二导电盲孔6b，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路另一极电气相连；
第一金属箔4b在器件上表面的整面为非焊接面，与第一导电孔6电气连接；
4）绝缘层，包括上、下绝缘层3、3a，
上绝缘层3贴覆于上述的第一导电电极2和第一金属箔4b之间，下绝缘层3a贴覆于第二导电电极2a和下端电极箔之间，并用于电气隔离。
本实施例按照下述步骤制备：
步骤一，PTC高分子基导电复合片材制备：
将高密度聚乙烯、金属硼化物按一定比例在高速混合器中混合15min后，将混合物组分在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400cm2，厚0.3mm高分子导电复合材料基层1；
将表面粗化后的铜箔经平整后，在压力5Mpa，温度170℃条件下热压到高分子导电复合材料基层1的双面，作为第一、二导电电极2、2a箔，即得到PTC高分子基导电复合片材，在真空烘箱中85℃热处理48小时后，用γ射线（Co60）辐照，剂量为15Mrad；
步骤二，将热处理和辐照后的PTC高分子基导电复合片材钻孔、蚀刻：
将PTC高分子基导电复合片材通过图形转移蚀刻技术在第一导电电极2和第二导电电极2a分别蚀刻出绝缘槽一、二7、7a，如图3所示，然后将上绝缘层3叠加于第一导电电极2和第一金属箔4b之间，同时，将下绝缘层3a叠加于第二导电电极2a和下端电极箔之间，然后进行高温压合，压合后的基板经过钻孔、沉铜、镀铜，形成两个导电孔，分别为第一导电孔6和第二导电盲孔6b；其中，
第一导电孔6与第二导电电极2a电气连接，与第一导电电极2不电气连接，与第一金属箔4b和下端电极箔均电气连接；
第二导电盲孔6b与第一导电电极2电气连接，与第二导电电极2a不电气连接，与下端电极箔电气连接，与第一金属箔4b不电气连接。
步骤三，端电极，为单面的端电极
对下端电极箔经过镀锡、外层图形蚀刻，印刷阻焊油墨等步骤，形成第一下端电极5和第二下端电极5a，第一金属箔4b为非焊接面；
制备出如图3所示具有单个焊接面、力学强度好、高长期环境稳定性的表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。
本实用新型也可由两层或多层复合片材并联，采用同样的导通方式实现，以达到降低产品内阻的目的。除了非焊接面的金属箔无需蚀刻绝缘槽外，其余各层导电电极以及焊接面金属箔均需蚀刻绝缘槽。而第二导电盲孔，需至少钻至靠近非焊接面金属箔的那层电极，但不与非焊接面的金属箔电气连接。这样才能有效抑制PTC的膨胀与收缩幅度，从而制备出具有单个焊接面、力学强度好、高长期环境稳定性的表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。
实施例3.
一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，如图4所示，与实施例2近似，只是去除了非焊接面的金属箔和上绝缘层，包含具有电阻正温度系数效应的高分子基导电复合片材、导电孔，所述的器件为单焊接面表面贴装型器件，导电孔为通孔，均设于器件内部，如图4所示，包括：
1）PTC高分子基导电复合片材，包括：
(a)具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层1，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1µΩ.m, 粒径为0.1μm～50μm的导电填料组成，并具有相对的第一，第二表面；
(b)第一导电电极2，位于高分子导电复合材料基层1的第一表面；
(c)第二导电电极2a，位于高分子导电复合材料基层1的第二表面；
2）位于器件内部的导电孔，包括第一导电孔6和第二导电孔6b，其中，
第一导电孔6，不与PTC高分子基导电复合片材中的第一导电电极2电气连接，与对应的第二导电电极2a电气连接；
第二导电孔6b，与第一导电孔2不电气连接的第一导电电极2电气连接，与PTC导电复合片材中的已经与第一导电孔6电气连接的第二导电电极2a不电气连接；
3）绝缘层，包括下绝缘层3a，下绝缘层3a贴覆于第二导电电极2a和下端电极箔之间，并用于电气隔离；
4）端电极，包括第一、二下端电极5、5a，其中，
第一下端电极5，位于整个表面贴装器件的最外层一侧的下表面，连接第一导电孔6，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路一极电气相连；
第二下端电极5a，与第一端电极相同表面，位于整个表面贴装元件的最外层另一侧的下表面，与第一端电极5电气隔断，并连接第二导电孔6b，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路另一极电气相连。
本实施例与实施例2比，去除非焊接面金属箔层和上绝缘层后，可有效使产品整体厚度变薄。
从而制备出如图4所示的具有单个焊接面、产品厚度薄、高长期环境稳定性的表面贴装型高分子PTC过电流保护元件。
实施例4
一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，包含具有电阻正温度系数效应的高分子基导电复合片材、导电孔，所述的器件为片式元件；导电孔设于器件内部，均为盲孔，如图5所示，包括：
1）PTC高分子基导电复合片材，
(a)具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层1，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1µΩ.m, 粒径为0.1μm～50μm的导电填料组成，并具有相对的第一，第二表面；
(b)第一导电电极2，位于高分子导电复合材料基层1的第一表面；
(c)第二导电电极2a，位于高分子导电复合材料基层1的第二表面；
2）位于器件内部的导电孔，包括第一导电盲孔6c和第二导电盲孔6d，其中，
第一导电盲孔6c，与第一导电电极2电气连接，不与对应的PTC高分子基导电复合片材中的第二导电电极2a电气连接；
第二导电盲孔6d，与第一导电盲孔6c不电气连接的第二导电电极2a电气连接，不与已经与第一导电孔6电气连接的第一导电电极2电气连接；
3）绝缘层，包括上、下绝缘层3、3a，其中，
上绝缘层3贴覆于第一导电电极2外表面，下绝缘层3a贴覆于第二导电电极2a外表面，用于电气隔离；
4）金属箔层，包括第一、二金属箔层4c、5b，
所述的第一金属箔层4c贴覆于上绝缘层3的外表面，所述的第二金属箔层5b贴覆于下绝缘层3a的外表面；
5）引脚，包括第一、二引脚8、8a，其中，
第一引脚8，位于片式元件的上面，与第一金属箔层4c贴合，经第二导电盲孔6d与第二导电电极2a电气连接，与对应的第一导电电极2不电气连接；
第二引脚8a，位于片式元件的下面，与第二金属箔层5b贴合，经第一导电盲孔6c与第一导电电极2电气连接，与对应的第二导电电极2不电气连接。
本实施例按照下述步骤制备：
步骤一，PTC高分子基导电复合片材制备：
将高密度聚乙烯、金属硼化物按一定比例在高速混合器中混合15min后，将混合物组分在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400cm2，厚0.3mm高分子导电复合材料基层1；
将表面粗化后的铜箔经平整后，在压力5Mpa，温度170℃条件下热压到高分子复合材料基层的双面，即得有第一、二导电电极2、2a的PTC高分子基导电复合片材，在真空烘箱中85℃热处理48小时后，用γ射线（Co60）辐照，剂量为15Mrad；
步骤二，将热处理和辐照后的PTC高分子基导电复合片材钻孔、蚀刻：
将PTC高分子基导电复合片材通过图形转移蚀刻技术使第一导电电极2和第二导电电极2a分别蚀刻出电气隔离第二导电孔绝缘槽7b和电气隔离第一导电孔的绝缘槽7c；
7c——然后将上绝缘层3叠加于第一导电电极2上表面和第一金属箔4c之间，同时，将下绝缘层3a叠加于第二导电电极2a和第二金属箔5b之间，进行高温压合，压合后的基板经过钻孔、沉铜、镀铜，形成第一、二导电盲孔6c、6d；其中，
第一导电盲孔6c与第一导电电极2以及第二金属箔5b电气连接，与第二导电电极2a以及第一金属箔4c不电气连接；第二导电盲孔6d与第二导电电极2a以及与第一金属箔4c电气连接，与第一导电电极2以及与第二金属箔5b不电气连接。
步骤三，连接引脚：
分别在第一金属箔4c上焊接第一引脚8，在第二金属箔5b上焊接第二引脚8a，从而制备出如图5所示具有高长期环境稳定性的片式高分子PTC过电流保护元件。
本实用新型也可由两层或多层复合片材并联，采用同样的导通方式实现，以达到降低产品内阻的目的。而两极导电孔，需至少钻至靠近不电气连接金属箔的那层电极。这样才能有效抑制PTC的膨胀与收缩幅度，从而制备出具有高长期环境稳定性的片式高分子PTC过电流保护元件。
本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上,然而本领域技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰。因此,本实用新型的保护范围应不限于实施例所揭示,而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰,并为以上的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，包含具有电阻正温度系数效应的高分子基导电复合片材、导电孔，其特征在于：所述的器件为单焊接面或双焊接面的表面贴装型器件，或者，为片式元件；导电孔设于器件内部，包括盲孔、通孔，或盲孔与通孔的组合。
2.根据权利要求1所述的可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于：对于表面贴装型器件，导电孔为通孔或盲孔，或其组合。
3.根据权利要求1所述的可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于：单焊接面表面贴装型器件中，非焊接面最外层金属箔不设蚀刻槽，整面铺铜，增加元件的整体的力学强度；或者，在非焊接面去除铜层，使产品整体厚度变薄。
4.根据权利要求1所述的可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于：对于片式器件，导电孔为盲孔，外层两电极焊接引脚。
5.根据权利要求1或2所述的可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于：所述的器件为双焊接面表面贴装型器件，包括：
PTC高分子基导电复合片材，包括：
具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1µΩ.m, 粒径为0.1μm～50μm的导电填料组成，并具有相对的第一，第二表面；
第一导电电极，位于高分子导电复合材料基层的第一表面；
第二导电电极，位于高分子导电复合材料基层的第二表面；
位于器件内部的导电孔，包括第一导电孔和第二导电孔，其中，
所述的第一导电孔，不与PTC高分子基导电复合片材中的第一导电电极电气连接，与对应的第二导电电极电气连接；
所述的第二导电孔，与PTC高分子基导电复合片材中的已经与第一导电孔电气连接的第端电极，包括第一上、下端电极和第二上、下端电极，其中，
所述的第一上、下端电极，位于整个表面贴装元件的最外层一侧的上、下两面，连接第一导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使器件与外电路一极电气相连；
所述的第二上、下端电极，与第一端电极位于整个表面贴装元件的最外层另一侧的上、下两面，与第一端电极电气隔断，并连接第二导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路另一极电气相连；
绝缘层，包括上、下绝缘层贴覆于上述第一、二导电电极和端电极箔之间，用于电气隔离。
6.根据权利要求5所述的可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于：所述的高分子导电复合材料基层体积电阻率小于0.001Ω.m。
7.根据权利要求1或2所述的可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于：所述的器件为单焊接面表面贴装型器件，导电孔为一个通孔、另一个为盲孔，均设于器件内部，包括：
PTC高分子基导电复合片材，包括：
具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1µΩ.m, 粒径为0.1μm～50μm的导电填料组成，并具有相对的第一，第二表面；
第一导电电极，位于高分子导电复合材料基层1的第一表面；
第二导电电极，位于高分子导电复合材料基层1的第二表面；
位于器件内部的导电孔，包括第一导电孔和第二导电盲孔，其中，
第一导电孔，不与PTC高分子基导电复合片材中的第一导电电极电气连接，与对应的第二导电电极电气连接；
第二导电盲孔，与第一导电孔不电气连接的第一导电电极电气连接，与PTC导电复合片材中的已经与第一导电孔电气连接的第二导电电极不电气连接；
端电极，包括第一、二下端电极，其中，
所述的第一下端电极，位于整个表面贴装器件的最外层一侧的下表面，连接第一导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路一极电气相连；
所述的第二下端电极，与第一端电极同样位于整个表面贴装元件的最外层另一侧的下表面上，与第一端电极电气隔断，并连接第二导电盲孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路另一极电气相连；
第一金属箔在器件上表面的整面为非焊接面，与第一导电孔电气连接；
绝缘层，包括上、下绝缘层，
所述的上绝缘层贴覆于上述的第一导电电极和第一金属箔之间，下绝缘层贴覆于第二导电电极和下端电极箔之间，并用于电气隔离。
8.根据权利要求1或3所述的可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于：所述的器件为单焊接面表面贴装型器件，导电孔为通孔，均设于器件内部，包括：
PTC高分子基导电复合片材，包括：
具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1µΩ.m, 粒径为0.1μm～50μm的导电填料组成，并具有相对的第一，第二表面；
第一导电电极，位于高分子导电复合材料基层的第一表面；
第二导电电极，位于高分子导电复合材料基层的第二表面；
位于器件内部的导电孔，包括第一导电孔和第二导电孔，其中，
所述的第一导电孔，不与PTC高分子基导电复合片材中的第一导电电极电气连接，与对应的第二导电电极电气连接；
所述的第二导电孔，与第一导电孔不电气连接的第一导电电极电气连接，与PTC导电复合片材中的已经与第一导电孔电气连接的第二导电电极不电气连接；
绝缘层，包括下绝缘层，所述的下绝缘层贴覆于第二导电电极和下端电极箔之间，并用于电气隔离；
端电极，包括第一、二下端电极，其中，
所述的第一下端电极，位于整个表面贴装器件的最外层一侧的下表面，连接第一导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路一极电气相连；
所述的第二下端电极，与第一端电极相同表面，位于整个表面贴装元件的最外层另一侧的下表面，与第一端电极电气隔断，并连接第二导电孔，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路另一极电气相连。
9.根据权利要求1或4所述的可有效提高长期环境稳定性的PTC过流保护器件，其特征在于：所述的器件为片式元件；导电孔设于器件内部，均为盲孔，包括：
PTC高分子基导电复合片材，
具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料基层，由至少一种聚合物和至少一种分散于所述聚合物中的体积电阻率小于1µΩ.m, 粒径为0.1μm～50μm的导电填料组成，并具有相对的第一，第二表面；
第一导电电极，位于高分子导电复合材料基层的第一表面；
第二导电电极，位于高分子导电复合材料基层的第二表面；
位于器件内部的导电孔，包括第一导电盲孔和第二导电盲孔，其中，
第一导电盲孔，与第一导电电极电气连接，不与对应的PTC高分子基导电复合片材中的第二导电电极电气连接；
第二导电盲孔，与第一导电盲孔不电气连接的第二导电电极电气连接，不与已经与第一导电孔电气连接的第一导电电极电气连接；
绝缘层，包括上、下绝缘层，其中，
上绝缘层贴覆于第一导电电极外表面，下绝缘层贴覆于第二导电电极外表面，用于电气隔离；
金属箔层，包括第一、二金属箔层，
所述的第一金属箔层贴覆于上绝缘层的外表面，所述的第二金属箔层贴覆于下绝缘层的外表面；
引脚，包括第一、二引脚，其中，
第一引脚，位于片式元件的上面，与第一金属箔层贴合，经第二导电盲孔与第二导电电极电气连接，与对应的第一导电电极不电气连接；
第二引脚，位于片式元件的下面，与第二金属箔层贴合，经第一导电盲孔与第一导电电极电气连接，与对应的第二导电电极不电气连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021447203.2U CN212570572U (zh) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | 一种可有效提高长期环境稳定性的ptc过流保护器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021447203.2U CN212570572U (zh) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | 一种可有效提高长期环境稳定性的ptc过流保护器件 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212570572U true CN212570572U (zh) | 2021-02-19 |
Family
ID=74631719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202021447203.2U Active CN212570572U (zh) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | 一种可有效提高长期环境稳定性的ptc过流保护器件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212570572U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111696739A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-09-22 | 上海维安电子有限公司 | 一种可有效提高长期环境稳定性的ptc过流保护器件 |
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2020
- 2020-07-21 CN CN202021447203.2U patent/CN212570572U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111696739A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-09-22 | 上海维安电子有限公司 | 一种可有效提高长期环境稳定性的ptc过流保护器件 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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