專利名稱：一種新型表面貼裝ptc熱敏電阻及其制作方法
技術領域：
本發明涉及一種導電高分子聚合物復合材料為主要原料的電子元器件及其制造方法，尤其涉及一種新型表面貼裝PTC熱敏電阻及其制作方法。
背景技術：
在填充導電粒子的結晶或半結晶高分子復合材料中可表現出正溫度系數 PTC(positive temperature coefficient)現象。也就是說，在一定的溫度范圍內，自身的電阻率會隨溫度的升高而增大。這些結晶或半結晶聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯，以及它們的共聚物。導電粒子包括碳黑、石墨、碳纖維、金屬粉末(如銀粉、銅粉、鋁粉、鎳粉、不銹鋼粉)。在較低的溫度時，這類導體呈現較低的電阻率，而當溫度升高到其高分子聚合物熔點附近，也就是達到所謂的“關斷”溫度時，電阻率急驟升高。具有PTC特性的這類導電體已制成熱敏電阻器，廣泛應用于電路的過流保護設置。在通常狀態下，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”狀態，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。表面貼裝高分子PTC熱敏電阻器已廣泛地應用到通信、計算機、家用電器等眾多領域中。通常表面貼裝高分子PTC熱敏電阻器的芯材的上電極，一端延伸至第一焊接端，另一端與第二焊接端的導通孔之間形成蝕刻槽(或稱絕緣槽)；芯材的下電極，一端延伸至第二焊接端，另一端與第一焊接端的導通孔之間形成蝕刻槽。見圖5為傳統結構示意圖和圖6傳統設計內層上下電極蝕刻設計圖所示，該結構電路圖形設計方案在印刷電路板工藝的高溫壓合過程中，受高溫下熱壓的影響，蝕刻后芯材極易變形，導致絕緣槽偏移至導通孔內(如圖6右側虛線框位置)，導致產品短路。另外，由于焊接端一面電極被蝕刻后，孔銅與內層電極的連接面減小，導致孔銅連接的可靠性降低， 多次動作后有孔銅斷開的風險。

發明內容
本發明的目的在于提供一種新型表面貼裝PTC熱敏電阻，提高導通孔與內層電極的連接可靠性，以避免PTC多次動作后出現導通孔與內層連接斷開的問題。本發明的再一目的在于提供上述表面貼裝PTC熱敏電阻的制作方法，以利于批
量生產。本發明目的通過下述技術方案實現一種新型表面貼裝PTC熱敏電阻，包括高分子芯材、上下兩層內電極、端電極、絕緣層，其中，將內層電極絕緣槽設在內電極內偏向一端焊接端的位置，絕緣槽的寬度為0. IOmm 1. OOmm0本發明通過改變貼覆于高分子芯材表面的內層電極蝕刻圖形，使高溫下熱壓，絕緣槽不會移向導通孔，有效解決了芯材在印刷電路板的層壓工序中因變形而引起的導通孔與內層連接不可先靠的問題。與現有技術相比，蝕刻區域并非設計在導通孔周圍，即內電極的一端，而是將蝕刻槽設計在內電極內偏向一端焊接端的位置，達到絕緣的效果(圖3-1)。在上述方案基礎上，所述的絕緣槽為直線組合而成，也可以由曲線組合而成，亦可以為直線和曲線組合而成。在上述方案基礎上，所述的高分子芯材由高分子聚合物、導電填料、納米填料以及其他填料和加工助劑混合而成，其中，所述的導電填料是碳黑、石墨、碳纖維中的一種或其混合物。所述的芯材組分中高分子聚合物是一種或一種以上聚合物的共混物，如聚乙烯、 聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯，以及它們的共混物。所述的芯材組分中導電填料是下述一種或幾種材料的混合物，如碳黑、石墨、碳纖維、金屬粉末、金屬氧化物。所述的芯材組分中的其它填料是下述一種或幾種材料的混合物，如陶土、氫氧化
鎂、氫氧化鋁、滑石粉。所述的芯材組分中的加工助劑是指抗氧劑、交聯促進劑、偶聯劑，其中抗氧劑可以是酚類或胺類化合物，如酚類抗氧劑AN0X70，交聯促進劑可以是多官能團不飽和化合物， 如三烯丙基異氰尿酸酯(TAIC)，偶聯劑可以是硅烷偶聯劑或鈦酸酯類偶聯劑，如鈦偶聯劑 TCF。本發明提供上述表面貼裝PTC熱敏電阻的制作方法，依下述步驟
第一，將芯材組分高分子聚合物、導電填料和其他填料及加工助劑在高速混合機內混合，然后將混合物100 200°C溫度下混煉，然后用模壓或擠出的方法制成高分子芯材，面積為100 5000cm2，厚0. 1 3. Omm的芯材；
第二，熱壓復合金屬箔片于上述高分子芯材的兩個表面，制成復合片材，如在熱壓機上把金屬箔片復合于上述片材的兩個表面；
第三，將復合片材用Y射線(Co60)或電子束輻照交聯，劑量為5 lOOMrad，最好劑量為 10 IOOMrad ；
第四，將經過輻照交聯的復合片材采用印制線路板工藝，通過圖形轉移蝕刻，使內電極片蝕刻出絕緣槽，該絕緣槽設在偏向一端焊接端的位置，絕緣槽的寬度為0. IOmm 1. OOmm ；
第五，將絕緣層與一對金屬箔片疊放于復合片材上并進行高溫壓合，壓合后的基板經過后續的鉆孔、沉銅、鍍銅、端電極鍍錫，蝕刻外層圖形，印刷阻焊油墨，固化阻焊油墨制成 PCB層板，將板材按照單元進行切割，得到新型表面貼裝PTC熱敏電阻。在線路板工藝制造過程中，焊接端內電極采用本發明所特殊設計的蝕刻圖形。在上述方案基礎上，所述的高分子PTC熱敏電阻器由一層高分子芯材組成，或通過層壓方式，由多層高分子芯材組成。本發明的優越性在于避免芯材變形后絕緣槽偏移至導通孔，導致的產品短路問題。本發明的設計圖形，即使出現芯材變形導致偏移，該蝕刻槽會隨著整體偏移，其寬度基本不會變化，所以出現短路的風險大大降低，如圖4右側受壓變形后的圖示。而且本發明的設計圖形決定了芯材的上下兩電極均與孔銅連接，提高了孔的可靠性。


附圖1本發明結構示意圖； 附圖2本發明結構分解示意圖； 附圖3本發明側剖示意圖4為內層上下電極蝕刻設計圖，其中，左側為絕緣槽在設計位置，箭頭右側為受壓變形絕緣槽偏移情況示意圖； 圖5傳統設計側剖示意圖6傳統設計內層上下電極蝕刻設計圖，其中，左側為絕緣槽在設計位置，箭頭右側為受壓變形絕緣槽偏移情況示意圖； 圖中標號 1-高分子芯材； 2、3-上下兩層內電極； 4、9-端電極；
5-導通孔；
6—絕緣槽；
7、8-絕緣層；
10、11一傳統上下兩層內電極。
具體實施例方式一種新型表面貼裝PTC熱敏電阻，如附圖1本發明結構示意圖、附圖2本發明結構分解示意圖、附圖3本發明側剖示意圖所示，包括高分子芯材1、上下兩層內電極2、3、二端電極4、9、二絕緣層7、8，將內層電極絕緣槽設在內電極內偏向一端焊接端的位置，如圖4為內層上下電極蝕刻設計圖，其中，左側為絕緣槽在設計位置，箭頭右側為受壓變形絕緣槽偏移情況示意圖所示，絕緣槽的寬度為0. IOmm 1. 00mm。如圖1至3所示，高分子芯材1可采用現有通用配方，如將高密度聚乙烯、碳黑、 氫氧化鎂和抗氧劑按一定比例在高速混合器中混合lOmin。然后將混合物組分在180°C溫度下于密煉機中混煉均勻，經冷卻，粉碎后將其放在壓模中，壓力5Mpa，溫度180 °C條件下壓制成面積200cm2，厚0. 2 mm高分子芯材1 ；
將表面粗化后的銅箔經平整后，在壓力5Mpa，溫度160°C條件下熱壓到芯材的雙面，即得到高分子PTC復合片材，在真空烘箱中80°C熱處理48小時后，用γ射線(Co60)輻照，劑量為 15Mrad ；
將經過輻照的復合片材通過圖形轉移蝕刻技術使上下內電極片2、3蝕刻出絕緣槽6， 如圖4所示，然后將絕緣層7、8與一對金屬箔片作為的端電極4、9疊放于復合片材上并進行高溫壓合。壓合后的基板經過后續的鉆孔形成導通孔5、沉銅、鍍銅、端電極鍍錫，蝕刻外層圖形，印刷阻焊油墨，固化阻焊油墨等步驟制成表面貼裝型式的高分子PTC熱敏電阻器。如圖1至4所示，在用線路板工藝制板時，在上下內層電極2、3內電極內偏一端焊接端的位置，蝕刻一道寬度為0. 20mm的絕緣槽，即可制成一層PTC型貼裝型式聚合物熱敏電阻器，即使受壓變形后，如圖4箭頭右側所示，該電阻器仍可避免芯材變形后絕緣槽偏移至導通孔，導致的產品短路問題。
本發明所述的高分子PTC熱敏電阻器也可由多層高分子芯材組成。
權利要求
1.一種新型表面貼裝PTC熱敏電阻，包括高分子芯材、上下兩層內電極、端電極、絕緣層，其特征在于，將內層電極絕緣槽設在內電極內偏向一端焊接端的位置，絕緣槽的寬度為 0. IOmm 1. OOmm0
2.根據權利要求1所述一種新型表面貼裝PTC熱敏電阻，其特征在于，所述的絕緣槽為直線組合而成，也可以由曲線組合而成，亦可以為直線和曲線組合而成。
3.根據權利要求1所述的新型表面貼裝高分子PTC熱敏電阻器，其特征在于，所述的高分子芯材由高分子聚合物、導電填料、納米填料以及其他填料和加工助劑混合而成，其中， 所述的導電填料是碳黑、石墨、碳纖維中的一種或其混合物。
4.根據權利要求1至3之一所述一種新型表面貼裝PTC熱敏電阻的制作方法，其特征在于，依下述步驟第一，將芯材組分高分子聚合物、導電填料和其他填料及加工助劑在高速混合機內混合，然后將混合物100 200°C溫度下混煉，然后用模壓或擠出的方法制成高分子芯材；第二，熱壓復合金屬箔片于上述高分子芯材的兩個表面，制成復合片材；第三，將復合片材用Y射線(Co60)或電子束輻照交聯，劑量為10 IOOMrad;第四，將輻照交聯的復合片材通過圖形轉移蝕刻使內電極片蝕刻出絕緣槽，該絕緣槽設在偏向一端焊接端的位置，絕緣槽的寬度為0. IOmm 1. OOmm ；第五，將絕緣層與一對金屬箔片疊放于復合片材上并進行高溫壓合，壓合后的基板經過后續的鉆孔、沉銅、鍍銅、端電極鍍錫，蝕刻外層圖形，印刷阻焊油墨，固化阻焊油墨制成 PCB層板，將板材按照單元進行切割，得到新型表面貼裝PTC熱敏電阻。
5.根據權力要求1所述的新型表面貼裝高分子PTC熱敏電阻器的制作方法，其特征在于，所述的高分子PTC熱敏電阻器由一層高分子芯材組成，或通過層壓方式，由多層高分子芯材組成。
全文摘要
本發明涉及一種新型表面貼裝PTC熱敏電阻，包括高分子芯材、上下兩層內電極、端電極、絕緣層，其特征在于，將內層電極絕緣槽設在內電極內偏向一端焊接端的位置，絕緣槽的寬度為0.10mm～1.00mm。本發明還涉及可用于批量工業化生產的所述新型表面貼裝PTC熱敏電阻的制作方法。本發明的優越性在于避免芯材變形后絕緣槽偏移至導通孔，導致的產品短路問題。本發明的設計圖形，即使出現芯材變形導致偏移，該蝕刻槽會隨著整體偏移，其寬度基本不會變化，所以出現短路的風險大大降低。而且本發明的設計圖形決定了芯材的上下兩電極均與孔銅連接，提高了孔的可靠性。
文檔編號H01C1/00GK102426888SQ20121000336
公開日2012年4月25日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者劉正平, 劉玉堂, 吳國臣, 楊銓銓, 王軍 申請人:上海長園維安電子線路保護有限公司