表面貼裝型過電流保護(hù)元件及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種過電流保護(hù)元件及其制造方法，尤其是涉及一種具有電阻正溫度效應(yīng)的表面貼裝型過電流保護(hù)元件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于導(dǎo)電復(fù)合材料的正溫度系數(shù)過流防護(hù)元件(PTC)已廣泛地應(yīng)用到通信、計(jì)算機(jī)、汽車、工業(yè)控制、家用電器等眾多領(lǐng)域中，應(yīng)用于電路的過流保護(hù)設(shè)置。在通常狀態(tài)下，電路中的電流相對(duì)較小，熱敏電阻器溫度較低，而當(dāng)由電路故障引起的大電流通過此自復(fù)性保險(xiǎn)絲時(shí)，其溫度會(huì)突然升高到“關(guān)斷”溫度，導(dǎo)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(hù)了電路中其他元件。而當(dāng)故障排除后，熱敏電阻器的溫度下降，其電阻值又可恢復(fù)到低阻值狀態(tài)。
[0003]隨著電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，市場對(duì)表面貼裝型過流保護(hù)元件的要求是小型化、薄型化、低電阻化、大保持電流化。即單位面積單位厚度的保持電流值要不斷的提高。提高保持電流的方法主要有如下幾種方法:(a)尋找和開發(fā)更高導(dǎo)電率的導(dǎo)電填料，來降低導(dǎo)電復(fù)合PTC材料電阻率；(b)提高導(dǎo)電復(fù)合PTC材料的轉(zhuǎn)折溫度；(c)采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，用多層堆疊導(dǎo)電復(fù)合PTC材料層的方式，達(dá)到提高保持電流的效果，但是這種方法增加了產(chǎn)品厚度，限制了其應(yīng)用范圍。
[0004]已公開的專利文件CN201210028641.9和CN200610000389.5中提到了使用各種方式來提高過電流保護(hù)元件的保持電流。CN201210028641.9和CN200610000389.5中提到一種多層堆疊結(jié)構(gòu)的過流元件結(jié)構(gòu)，且CN200610000389.5發(fā)明了一種多層堆疊的結(jié)構(gòu)，但是其導(dǎo)電復(fù)合PTC材料層之間有絕緣層，這種結(jié)構(gòu)不僅額外增加了產(chǎn)品的厚度，而且降低了過電流保護(hù)元件的傳熱和過電流保護(hù)元件內(nèi)部兩并聯(lián)部分的傳熱，一旦某一部分溫度過高，就會(huì)導(dǎo)致整體的動(dòng)作，不利于過電流保護(hù)元件保持電流的提高和其單位面積、單位厚度的承載電流的提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一是提供一種具有新型結(jié)構(gòu)的表面貼裝型過電流保護(hù)元件，該元件具有高保持電流且厚度薄的特點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的再一目的是提供具有新型結(jié)構(gòu)的表面貼裝型過電流保護(hù)元件的制造方法。
[0007]本發(fā)明目的通過下述方案實(shí)現(xiàn):一種具有新型結(jié)構(gòu)的表面貼裝型過電流保護(hù)元件至少包括:
上、下兩層具有電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料基層，每層均具有相對(duì)的上下表面；
第一導(dǎo)電電極，置于上導(dǎo)電復(fù)合材料基層的上表面；
第二導(dǎo)電電極，置于下導(dǎo)電復(fù)合材料基層的下表面； 第三導(dǎo)電電極，置于上下兩導(dǎo)電復(fù)合材料基層的中間，由上導(dǎo)電復(fù)合材料層的下表面和下導(dǎo)電復(fù)合材料基層的上表面共有；
第一導(dǎo)電端面，與第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極導(dǎo)通；
第二導(dǎo)電端面，與第三導(dǎo)電電極導(dǎo)通，分別與第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極未直接連接;
填充體，電氣隔斷第三導(dǎo)電電極與第一導(dǎo)電端面，使第三導(dǎo)電電極與第一導(dǎo)電端面不直接連接；
填充體的上、下金屬層，上金屬層使第一導(dǎo)電電極與第一導(dǎo)電端面電氣連接，下金屬層使第二導(dǎo)電電極與第一導(dǎo)電端面電氣連接；
其中，所述具有電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料基層由聚合物和導(dǎo)電填料組成，所述的聚合物占所述導(dǎo)電復(fù)合材料基層的體積分?jǐn)?shù)介于20%-75%之間，所述的聚合物占所述導(dǎo)電復(fù)合材料基層的體積分?jǐn)?shù)介于20%-75%之間，所述的導(dǎo)電填料選自粒徑為0.05 μ m?50 μ m、體積電阻率不大于0.03 Ω.m的碳黑、石墨、碳纖維、碳納米管、金屬粉末、導(dǎo)電陶瓷粉末中的一種及其混合物。
[0008]本發(fā)明中，所述填充體作為本發(fā)明一個(gè)必要結(jié)構(gòu)要件，其作用在于:(1)填補(bǔ)通孔，支撐起整體的結(jié)構(gòu)；(2)在填充體的支撐下，可以修復(fù)第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極。
[0009]所述導(dǎo)電填料的粒徑優(yōu)選為0.1 μ m?20 μ m ;體積電阻率優(yōu)選為不大于0.02 Ω.m，更優(yōu)為不大于0.01 Ω.m，分散于所述聚合物中。
[0010]所述聚合物選自聚乙烯、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、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、酚醛樹脂、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、馬來酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、環(huán)氧樹脂、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種及其混合物。
[0011]所述的聚合物占所述導(dǎo)電復(fù)合材料基層的體積分?jǐn)?shù)優(yōu)選為25%_70%之間，更優(yōu)為30%-65% 之間 ο
[0012]所述的金屬粉末選自:銅、鎳、鈷、鐵、鎢、錫、鉛、銀、金、鉑或其合金中的一種及其混合物。
[0013]所述的導(dǎo)電陶瓷粉末選自:金屬氮化物、金屬碳化物、金屬硼化物、金屬硅化物之中的一種或幾種的混合物。
[0014]所述導(dǎo)電填料選自碳黑、石墨、碳纖維、碳納米管、金屬粉末、導(dǎo)電陶瓷粉末之間的一種及其混合物。所述金屬粉末可選自:銅、鎳、鈷、鐵、錫、鉛、銀、金、鉑或它們的合金中的一種及其混合物。所述導(dǎo)電陶瓷粉末可選自:金屬氮化物、金屬碳化物、金屬硼化物、金屬硅化物之中的一種或幾種的混合物。
[0015]所述具有電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料基層可含有其他組分，如抗氧劑、輻射交聯(lián)劑(常稱為輻照促進(jìn)劑、交聯(lián)劑或交聯(lián)促進(jìn)劑，例如三烯丙基異氰脲酸酯)、偶聯(lián)劑、分散劑、穩(wěn)定劑、非導(dǎo)電性填料(如氫氧化鎂，碳酸鈣)、阻燃劑、弧光抑制劑或其他組分。這些組分不大于所述的導(dǎo)電復(fù)合材料總體積的15%，例如5%體積百分比。
[0016]所述的第三導(dǎo)電電極為雙面粗化的金屬箔片，該雙面粗化金屬箔片與上下兩層導(dǎo)電復(fù)合材料層緊密粘合。
[0017]所述的雙面粗化金屬箔片的上下表面上都進(jìn)行特殊的粗化處理，使兩面都具有較多的瘤狀突出物。
[0018]本發(fā)明提供一種上述表面貼裝型過電流保護(hù)元件的制造方法，包含以下步驟:
1)制備含有兩層具有電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料基層和三層導(dǎo)電電極的復(fù)合層，復(fù)合層自上而下依次為:第一導(dǎo)電電極、上導(dǎo)電復(fù)合材料基層，第三導(dǎo)電電極、下導(dǎo)電復(fù)合材料基層、第二導(dǎo)電電極；
2)除去第一和第二導(dǎo)電電極的部分區(qū)域，使之不與第二導(dǎo)電端面直接連接；
3)在復(fù)合層上開通孔或通槽；
4)填充通孔或通槽，形成一填充體；
5)在填充體的上表面和下表面形成金屬層，分別與第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極直接連接，并延伸至第一導(dǎo)電端面，得到修復(fù)后的復(fù)合層；
6)在修復(fù)后的復(fù)合層的左右兩端位置鉆通孔或通槽后，在通孔或通槽的內(nèi)壁上形成金屬層，分別得到第一和第二導(dǎo)電端面。
[0019]進(jìn)一步包含如下步驟:
1)在所述修復(fù)后的復(fù)合層的上表面依次放置粘結(jié)層和上金屬箔片，在修復(fù)后的復(fù)合層的下表面依次放置粘接層和下金屬箔片，上下層金屬箔片的粗面都與粘接層接觸，疊層放置后，通過熱壓合的方式，使粘接層與修復(fù)后的復(fù)合層及上下金屬箔片緊密粘合，得到新的復(fù)合層；
2)除去新的復(fù)合層的上下金屬箔片的部分區(qū)域，露出粘接層，使上下金屬箔片的左右兩端斷開；
3)在露出的粘接層上形成一阻焊層，阻焊層之上可以印制產(chǎn)品標(biāo)示符號(hào)。
[0020]除去部分第一和第二導(dǎo)電電極的加工方式為化學(xué)蝕刻、激光燒蝕或機(jī)械雕刻中的一種或幾種。
[0021]10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面貼裝型過流保護(hù)元件的制造方法，其特征在于，所述的填充體的上下表面形狀