專利名稱：具有過流和esd雙重防護的插件型熱敏元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以導電高分子聚合物復合材料為主要原料的 電子元器件的制造，尤其是一種具有過流和ESD雙重防護的插件 型熱敏元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
基于高分子芯材的正溫度系數(shù)過流防護元件(PTC)已廣泛地 應用到通信、計算機、汽車、工業(yè)控制、家用電器等眾多領(lǐng)域中， 應用于電路的過流保護設(shè)置。在通常狀態(tài)下，電路中的電流相對 較小，熱敏電阻器溫度較低，而當由電路故障引起的大電流通過 此自復性保險絲時，其溫度會突然升高到"關(guān)斷"溫度，導致其 電阻值變得很大，這樣就使電路處于一種近似"開路"的狀態(tài)， 從而保護了電路中其他元件。而當故障排除后，熱敏電阻器的溫 度下降，其電阻值又可恢復到低阻值狀態(tài)。
基于高分子基的ESD元件由于其低電容的特點正在越來越多 的領(lǐng)域普及應用。
電子產(chǎn)品正在朝多功能、小型化的方向發(fā)展。在很多時候體 積和面積的減小起到的作用比其他的方面大的多。
本發(fā)明的申請人在其申請?zhí)?00610148186.0中公開了一種具
有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件及其制造方法，在制成PTC 復合片材后，通過印刷線路板工藝制成表面貼裝型元件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種具有過流和ESD雙 重防護的插件型熱敏元件，能在同一元件上實現(xiàn)兩種功能，為電 子電路節(jié)約很大的面積和體積，且成本比兩種元件相加要低的多。
本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種上述具有過流 和ESD雙重防護的插件型熱敏元件的制造方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是 一種具有過 流和ESD雙重防護的插件型熱敏元件，包括高分子PTC芯材或經(jīng) 層壓構(gòu)成的多層高分子PTC芯材，芯材兩表面復合金屬箔片電極， 外側(cè)焊接引腳構(gòu)成，所述的插件型熱敏元件，依次復合有單面電 極、PTC芯材、雙面電極、ESD芯材和單面電極，其中，單、雙面 電極為金屬箔片電極，電極上焊接有引腳。具體的，所述的單、 雙面電極分別為其單、雙面經(jīng)表面粗化黑化的金屬箔片電極。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的單面電極，其經(jīng)表面處理的一 面與PTC芯材、ESD芯材復合；雙面電極兩面均經(jīng)過了表面處理， 其一面與PTC芯材復合，另一面與ESD芯材復合。
單面電極外側(cè)焊接有引腳，雙面電極在ESD芯材的一面焊接 有引腳。
所述的插件型熱敏元件，外包封有固化的環(huán)氧樹脂層。 所述的PTC芯材由高分子聚合物、導電填料、納米填料、其 他填料和加工助劑制得，其中高分子聚合物為聚乙烯、聚丙烯、 聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯中的一種或其共混物；導電填料為碳 黑、石墨、碳纖維、金屬粉末、金屬氧化物粉末中的一種或其組 合；納米填料為二氧化硅、氧化鋁、氧化鋅、二氧化碳、碳酸鈣 中的一種或其組合；所述的其他填料為陶土、氫氧化鎂、氫氧化 鋁、滑石粉中的一種或其組合；所述的加工助劑包括抗氧劑、交
聯(lián)促進劑和偶聯(lián)劑。
所述的抗氧劑為酚類或胺類化合物，包括酚類抗氧劑AN0X70， 交聯(lián)促進劑為多官能團不飽和化合物，包括三烯丙基異氰尿酸酯， 偶聯(lián)劑為硅垸或鈦酸酯類有機化合物，包括鈦偶聯(lián)劑TCF。
所述ESD芯材由高分子粘結(jié)劑、導電粒子、半導體粒子和絕 緣粒子制得，其中高分子粘結(jié)劑為有機硅樹脂、環(huán)氧樹脂、橡膠 中的一種或其組合；導電粒子為鎳粉、羥基鎳、鋁粉中的一種或 其組合；半導體粒子為氧化鋅、鈦酸鋇、碳化硅中的一種或其組 合；絕緣粒子為二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂中的一種或其組合。
針對上述的具有過流和ESD雙重防護的插件型熱敏元件的制 造方法，包括下述步驟-
第一步將高分子聚合物、導電填料、納米填料、其他填料和加
工助劑混合，制成PTC芯材； 第二步PTC芯材兩表面分別復合單面電極和雙面電極，制成PTC
復合片材，其中，單面電極經(jīng)表面處理的一面與PTC芯
材復合；
第三步用Y射線(Co6°)或電子束輻照交聯(lián)，劑量為5 100Mrad;
第四步切片，在單面電極、雙面電極外側(cè)焊接引腳，制成插件
型PTC元件基體； 第五步將ESD芯材漿料印刷在元件基體的雙面電極上，固化制
成ESD芯材；
第六步ESD芯材表面復合單面電極，其中，單面電極經(jīng)表面處理
的一面與ESD芯材復合，電極外側(cè)焊接引腳；
第七步用環(huán)氧樹脂層包封，固化包封層。
具體的，將芯材組分高分子聚合物、導電填料、納米填料和
其他填料及加工助劑在高速混合機內(nèi)混合，然后將混合物在ioo
20(TC溫度下混煉，然后用模壓或擠出的方法制成面積為100 1000cm2，厚0.1 3.0mm的芯材；再用熱壓的方法在熱壓機上分別 將單雙面金屬箔片復合于上述片材的兩個表面，制成復合片材， 然后再將此復合片材用Y射線(Co6°)或電子束輻照交聯(lián)，劑量為 5 100Mrad。用沖床將PTC芯材沖成0>6. 5mm的小圓片，再采用 插片焊接工藝制成插件式的元器件基體，然后將預先制備的ESD 芯材印刷在元器件基體的雙面電極片端，固化芯材后，在ESD芯 材上復合上①6.5mm的單面電極片，并焊接引腳、環(huán)氧包封、固 化包封層。
在上述方案的基礎(chǔ)上，第二步中所述的PTC芯材為將多數(shù)片 PTC芯材經(jīng)層壓制成的多層PTC芯材。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述ESD芯材漿料的制備，包括先將 高分子粘結(jié)劑攪拌均勻，然后依次加入導電粒子、半導體粒子和 絕緣粒子。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的熱敏元件在在同一元件上實 現(xiàn)具有過流和ESD雙重防護功能，為電子電路節(jié)約很大的面積和 體積，且成本比兩種元件相加要低的多；另外，相比通過印刷線 路板工藝制成的表面貼裝型熱敏元件，工藝更為簡便。


圖1為電路設(shè)計中應用本發(fā)明的原理圖。
圖2為本發(fā)明PTC芯材復合電極的層狀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明插件型熱敏元件的層狀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明插件型熱敏元件的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明具有多層PTC芯材的插件型熱敏元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中標號說明
l一雙面電極 2—PTC芯材 3， 4一單面電極 5 — ESD芯材
6， 7， 8 —引腳
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
請參閱圖1為電路設(shè)計中應用本發(fā)明的原理圖所示，其中， 虛線內(nèi)部分為本發(fā)明具有過流和ESD雙重防護的插件型熱敏元件。
實施例1
請參閱圖2為本發(fā)明PTC芯材復合電極的層狀結(jié)構(gòu)示意圖， 圖3為本發(fā)明插件型熱敏元件的層狀結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本發(fā)明 插件型熱敏元件的俯視結(jié)構(gòu)示意圖所示， 一種具有過流和ESD雙 重防護的插件型熱敏元件，包括高分子PTC芯材，芯材兩表面復 合金屬箔片電極，外側(cè)焊接引腳構(gòu)成，其中，所述的插件型熱敏 元件，自下而上依次復合有單面電極3、 PTC芯材2、雙面電極l、 ESD芯材5和單面電極4，其中，所述的單面電極3， 4為單面經(jīng) 表面粗化黑化的金屬箔片電極，而雙面電極1為雙面均經(jīng)表面粗 化黑話的金屬箔片電極。
單面電極3， 4外側(cè)分別焊接有引腳6， 8，雙面電極1在ESD 芯材5的一面焊接有引腳7。
所述的插件型熱敏元件，外包封有固化的環(huán)氧樹脂層。
針對上述的具有過流和ESD雙重防護的插件型熱敏元件的制 造方法，包括下述步驟
第一步將高密度聚乙烯、碳黑、納米碳酸鈣、氫氧化鎂和抗氧 劑按一定比例在高速混合器中混合10min。然后將混合物 組分在18(TC溫度下于密煉機中混煉均勻，經(jīng)冷卻，粉碎
后將其放在壓模中，壓力5Mpa，溫度18(TC條件下壓制
成面積200cm2，厚O. 2mm的PTC芯材2; 第二步用熱壓機以熱壓方法在PTC芯材兩表面分別復合單面電
極3和雙面電極1，制成PTC復合片材，其中單面電極3
經(jīng)表面處理的一面與PTC芯材2復合； 第三步用Y射線(CcT)輻照交聯(lián)，劑量為15Mrad; 第四步用沖床將PTC芯材沖成。6. 5mm的小圓片，在單面電極3，
雙面電極1外側(cè)焊接引腳6， 7，采用插片焊接工藝制成
插件型PTC元件基體(見圖2); 在制備PTC元件基體的過程中或前后制備ESD芯材漿料，具 體過程包括取Dow Corning公司的有機硅樹脂A， B組分，按照 1: 1的質(zhì)量比，用高速攪拌器將樹脂顏色攪拌均勻為止，依序?qū)?先稱量的鎳粉、碳化硅、二氧化硅粒子混入攪拌好的樹脂中，將 其在樹脂中攪拌均勻，制成ESD芯材漿料。
第五步將ESD芯材漿料通過預先開好的鋼網(wǎng)印刷在元件基體的 雙面電極上，150。C固化1小時左右制成ESD芯材5 (見 圖3);
第六步ESD芯材5表面復合單面電極4，其中，單面電極4經(jīng)表 面處理的一面與ESD芯材5復合，單面電極4外側(cè)焊接 引腳8;
第七步用環(huán)氧樹脂層包封，固化包封層(見圖4)。 實施例2
請參閱圖5為本發(fā)明具有多層PTC芯材的插件型熱敏元件的 結(jié)構(gòu)示意圖所示，其他結(jié)構(gòu)及制造方法均與實施例1相同，只是 PTC芯材為經(jīng)層壓構(gòu)成的多層PTC芯材，多層PTC芯材2之間設(shè)置 有雙面電極l，位于最外側(cè)的PTC芯材2外復合單面電極3，單面
電極3經(jīng)表面處理的一面與最外層的PTC芯材2復合，制成多層
PTC復合片材，引腳6焊接在單面電極3外側(cè)。
權(quán)利要求
1、一種具有過流和ESD雙重防護的插件型熱敏元件，包括高分子PTC芯材或經(jīng)層壓構(gòu)成的多層高分子PTC芯材，芯材兩表面復合金屬箔片電極，外側(cè)焊接引腳構(gòu)成，其特征在于所述的插件型熱敏元件，依次復合有單面電極、PTC芯材、雙面電極、ESD芯材和單面電極，其中，單、雙面電極為金屬箔片電極，電極上焊接有引腳。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有過流和ESD雙重防護的插件型熱敏 元件，其特征在于所述的單面電極，其經(jīng)表面處理的一面與PTC 芯材、ESD芯材復合。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有過流和ESD雙重防護的插件型熱敏 元件，其特征在于單面電極外側(cè)焊接有引腳，雙面電極在ESD 芯材的一面焊接有引腳。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的具有過流和ESD雙重防護的插 件型熱敏元件，其特征在于所述的插件型熱敏元件，外側(cè)包封 有固化的環(huán)氧樹脂層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有過流和ESD雙重防護的插件型熱敏 元件，其特征在于所述的PTC芯材由高分子聚合物、導電填料、 納米填料、其他填料和加工助劑制得，其中高分子聚合物為聚乙 烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯中的一種或其共混物；導電填料為碳黑、石墨、碳纖維、金屬粉末、金屬氧化物粉末中的一種或其組合；納米填料為二氧化硅、氧化鋁、氧化鋅、二氧 化碳、碳酸鈣中的一種或其組合；所述的其他填料為陶土、氫氧 化鎂、氫氧化鋁、滑石粉中的一種或其組合；所述的加工助劑包 括抗氧劑、交聯(lián)促進劑和偶聯(lián)劑。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有過流和ESD雙重防護的插件型熱敏元件，其特征在于所述的抗氧劑為酚類或胺類化合物，包括酚 類抗氧劑AN0X70，交聯(lián)促進劑為多官能團不飽和化合物，包括三 烯丙基異氰尿酸酯，偶聯(lián)劑為硅烷或鈦酸酯類有機化合物，包括鈦偶聯(lián)劑TCF。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有過流和ESD雙重防護的插件型熱敏 元件，其特征在于所述ESD芯材由高分子粘結(jié)劑、導電粒子、 半導體粒子和絕緣粒子制得，其中高分子粘結(jié)劑為有機硅樹脂、 環(huán)氧樹脂、橡膠中的一種或其組合；導電粒子為鎳粉、羥基鎳、 鋁粉中的一種或其組合；半導體粒子為氧化鋅、鈦酸鋇、碳化硅 中的一種或其組合；絕緣粒子為二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂中的 一種或其組合。
8、 針對權(quán)利要求1或2所述的具有過流和ESD雙重防護的插件型 熱敏元件的制造方法，其特征在于包括下述步驟第一步將高分子聚合物、導電填料、納米填料、其他填料和加 工助劑混合，制成PTC芯材；第二步PTC芯材兩表面分別復合單面電極和雙面電極，制成PTC 復合片材，其中，單面電極經(jīng)表面處理的一面與PTC芯 材復合；第三步用Y射線(Co6°)或電子束輻照交聯(lián)，劑量為5 100Mrad;第四步切片，在單面電極、雙面電極外側(cè)焊接引腳，制成插件型PTC元件基體； 第五步將ESD芯材槳料印刷在元件基體的雙面電極上，固化制成ESD芯材；第六步ESD芯材表面復合單面電極，單面電極經(jīng)表面處理的一面與ESD芯材復合，電極外側(cè)焊接引腳； 第七步用環(huán)氧樹脂層包封，固化包封層。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有過流和ESD雙重防護的插件型熱敏元件的制造方法，其特征在于第二步中所述的PTC芯材為將多數(shù)片PTC芯材經(jīng)層壓制成的多層PTC芯材。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有過流和ESD雙重防護的插件型熱 敏元件的制造方法，其特征在于所述ESD芯材漿料的制備，包 括先將高分子粘結(jié)劑攪拌均勻，然后依次加入導電粒子、半導體 粒子和絕緣粒子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有過流和ESD雙重防護的插件型熱敏元件及其制造方法，所述的插件型熱敏元件包括高分子PTC芯材或經(jīng)層壓構(gòu)成的多層高分子PTC芯材，芯材兩表面復合金屬箔片電極，外側(cè)焊接引腳構(gòu)成，所述的插件型熱敏元件，依次復合有單面電極、PTC芯材、雙面電極、ESD芯材和單面電極，電極上焊接有引腳。制造方法為制成PTC芯材；兩表面分別復合單面電極和雙面電極，制成PTC復合片材；輻照交聯(lián)；切片，焊接引腳；ESD芯材漿料印刷，固化；ESD芯材表面復合單面電極，外側(cè)焊接引腳；包封。本發(fā)明在同一元件上實現(xiàn)具有過流和ESD雙重防護功能，成本低；工藝更為簡便。
文檔編號H01C7/00GK101183576SQ200710172258
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者偉 劉, 劉正平, 劉玉堂, 吳國臣, 軍 王 申請人:上海維安熱電材料股份有限公司