專利名稱：具有過流和esd雙重防護的表面貼裝器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以導(dǎo)電高分子聚合物復(fù)合材料為主要原料的電子元器件結(jié)構(gòu)及其制造方法，尤其是涉及一種具有過流和ESD雙重防護的新型表面貼裝器件及其制法。
背景技術(shù)：
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方面大的多。
高分子芯材的過流防護元件(PTC)作為小型化電子器件已廣泛地應(yīng)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(yīng)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(dāng)由電路故障引起的大電流通過此自復(fù)性保險絲時，其溫度會突然升高到“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“斷路”狀態(tài)，從而保護了電路中的其他元件。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)，電路導(dǎo)通。
另外，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(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件及其制造方法，即在一種元件上實現(xiàn)兩種功能，故能為電子電路節(jié)約很大的面積和體積，并且成本也比兩種元件相加要低得多。
本發(fā)明目的可通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件，包括PTC復(fù)合芯片，由高分子PTC芯材、貼覆于該芯材兩表面的金屬箔片電極、包覆在外面的絕緣層及銅片構(gòu)成，其中，以PTC復(fù)合芯片為基材，在PTC復(fù)合芯片上加載ESD芯材，或者在經(jīng)過層壓制成的多層PTC復(fù)合芯片上加載ESD芯材，其中，PTC復(fù)合芯片為通過印制線路板工藝制成的表面貼裝型元件基材。
所述的高分子PTC芯材由高分子聚合物40％～55％、導(dǎo)電填料40％～55％、納米填料0％～3％、其他填料0％～10％以及加工助劑1％～3％混合而成。
所述的導(dǎo)電填料為碳黑、石墨、碳纖維、金屬粉末、金屬氧化物中的一種或其組合。
所述的納米填料為二氧化硅、納米氧化鋁、納米氧化鋅、納米二氧化鈦、納米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。
所述的高分子聚合物為聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯及其共混物中的一種或其組合。
所述的加工助劑為抗氧劑、交聯(lián)促進劑、偶聯(lián)劑中的一種或其組合，其中，抗氧劑為酚類或胺類化合物，包括酚類抗氧劑ANOX70，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。
一種具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件的制造方法，包括下述步驟(A)PTC復(fù)合芯片的制備
第一步將高分子聚合物、導(dǎo)電填料、納米填料、其他填料以及加工助劑高速混合均勻，制成PTC芯材；第二步用熱壓法把金屬箔片復(fù)合于PTC芯材兩表面，制成PTC芯片；第三步用γ射線(Co60)或電子束輻照交聯(lián)，劑量為5～100Mrad；第四步通過印制線路板工藝制成PTC表面貼裝型元件基材；(B)ESD芯材的制備第一步在PTC表面貼裝型元件基材上制備預(yù)先設(shè)計好的圖形，確定ESD芯材的加工部位；第二步將ESD芯材的漿料涂覆于PTC復(fù)合芯片的加工部位，固化；制得的ESD芯材經(jīng)涂覆包封層、固化包封層、上端電極、劃片、外觀檢測、測試分檔、編帶、制成成品。
所述的印制線路板工藝包括蝕刻(金屬箔片)、層壓、蝕刻(銅片)、鉆孔、沉銅、鍍銅和鍍錫。
所述的ESD芯材漿料包括高分子粘合劑、導(dǎo)電粒子、半導(dǎo)體粒子、絕緣粒子，其中，高分子粘合劑為有機硅樹酯、環(huán)氧樹脂、橡膠中的一種或其組合；導(dǎo)電粒子為鎳粉、羰基鎳、鋁粉中的一種或其組合；半導(dǎo)體粒子為氧化鋅、鈦酸鋇、碳化硅中的一種或其組合；所述的絕緣粒子為二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂中的一種或其組合。
ESD芯材漿料的制備方法為將一種或一種以上高分子粘合劑高速攪拌混合均勻，依次添加導(dǎo)體粒子、半導(dǎo)體粒子和絕緣粒子，每次添加一種需混合攪拌均勻再添加另一種，再將漿料脫泡，制成脫泡的ESD漿料。
本發(fā)明的優(yōu)點是通過在一個高分子基上疊加兩種功能材料，并通過電路設(shè)計將兩種不同的功能集中在一個元器件上，實現(xiàn)了一種元件集成了過流和ESD防護的雙重功能，電容低，多功能，小型化，具有廣泛的應(yīng)用價值。


圖1為電路設(shè)計中應(yīng)用本發(fā)明的原理圖，其中，虛線內(nèi)部分為本發(fā)明具有過流和ESD雙重防護的新型表面貼裝器件。
圖2為PTC芯材貼覆金屬箔片并蝕刻后半成品的層狀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為實施例1PTC芯片與絕緣層和銅片復(fù)合的層狀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為器件基體上蝕刻的圖形。
圖5為本發(fā)明具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件切割后外形。
圖6為實施例2兩層PTC芯片與絕緣層和銅片復(fù)合的層狀結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中標(biāo)號說明1，1’-金屬箔片 2-PTC芯材3，3’，3”-絕緣層4，4’-銅片5，5’-PTC芯片6，6’-切割線7-ESD漿料涂覆區(qū)具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
一種具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件，包括PTC復(fù)合芯片，其中，所述的PTC復(fù)合芯片由高分子PTC芯材和貼覆于該芯材兩表面的金屬箔片電極構(gòu)成，其以PTC復(fù)合芯片為基材，在PTC復(fù)合芯片上加載ESD芯材，或者，在經(jīng)過層壓制成的多層PTC復(fù)合芯片上加載ESD芯材，其中，PTC復(fù)合芯片為通過印制線路板工藝制成的表面貼裝型元件基材。
所述的高分子PTC芯材由高分子聚合物、導(dǎo)電填料、納米填料、其他填料以及加工助劑混合而成。其中聚合物為40％～55％中任一數(shù)；導(dǎo)電填料為40％～55％中的任一數(shù)；納米填料為0％～3％中的任一數(shù)；其他填料為0％～10％中的任一數(shù)；加工助劑為1％～3％中的任一數(shù)。
實施例1一種具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件的制造方法，包括下述步驟(A)PTC復(fù)合芯片的制備第一步將高密度聚乙烯336g、碳黑400g、氧化聚乙烯42g、抗氧劑17g、三烯丙基異氰尿酸酯7g及鈦偶聯(lián)劑7g高速混合10分鐘，將混合物組分在180℃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180℃條件下壓制成面積200cm2，厚0.2mm芯材制成PTC芯材；第二步將金屬箔片1，1’用熱壓法在壓力5Mpa，溫度160℃條件下熱壓到PTC芯材2的兩表面，制成PTC芯片5(見圖2)；第三步在真空烘箱中80℃熱處理48小時后，用γ射線(Co60)輻照，劑量為15Mrad；第四步通過印制線路板工藝制成表面貼裝型元件基材，包括在金屬箔片1，1’上蝕刻(見圖2)、層壓(見圖3)，即包覆絕緣層3，3’并在最外層復(fù)合銅片4，4’、在銅片4，4’上蝕刻(見圖4)、鉆孔、沉銅、鍍銅、鍍錫，即制得表面貼裝型式的元器件基體。
(B)ESD芯材的制備第一步在PTC表面貼裝型元件基材上制備預(yù)先設(shè)計好的圖形；第二步取(按質(zhì)量百分比計)Dow Corning公司的有機硅樹脂A組分26％，B組分26％，用高速攪拌器將樹脂顏色攪拌均勻為止。依序?qū)⑾确Q量的Ni 42％、SiC 5.8％、SiO20.2％混入攪拌好的樹脂中，將其在樹脂中攪拌均勻。將混合好的ESD漿料通過預(yù)先開好的鋼網(wǎng)印刷在器件基板上的ESD漿料涂覆區(qū)7，然后用150℃將其固化一小時。
然后在漿料上印刷綠油并固化，制得ESD芯材經(jīng)涂覆包封層、固化包封層、上端電極、沿切割線6，6’劃片(見圖5)、外觀檢測、測試分檔、編帶、制成成品。
實施例2其他步驟均與實施例1相同，只是在經(jīng)過層壓制成的多層PTC復(fù)合芯片上加載ESD芯材。
請參閱圖6為實施例2兩層PTC芯片與絕緣層和銅片復(fù)合的層狀結(jié)構(gòu)示意圖所示，PTC芯材在兩表面貼覆金屬箔片后，制成兩片PTC芯片5，5’。在PTC復(fù)合芯片的制備的第四步中層壓(見圖6)，即在兩片PTC芯片5，5’之間設(shè)有絕緣層3’，且在外側(cè)包覆絕緣層3，3”，并在最外層復(fù)合銅片4，4’。
權(quán)利要求
1.一種具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件，包括PTC復(fù)合芯片，由高分子PTC芯材、貼覆于該芯材兩表面的金屬箔片電極、包覆在外側(cè)的絕緣層及銅片構(gòu)成，其特征在于以PTC復(fù)合芯片為基材，在PTC復(fù)合芯片上加載ESD芯材，或者在經(jīng)過層壓制成的多層PTC復(fù)合芯片上加載ESD芯材，其中，PTC復(fù)合芯片為通過印制線路板工藝制成的表面貼裝型元件基材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件，其特征在于所述的高分子PTC芯材包括以下配方聚合物 40％～55％導(dǎo)電填料40％～55％納米填料0％～3％其他填料0％～10％加工助劑1％～3％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件，其特征在于所述的導(dǎo)電填料為碳黑、石墨、碳纖維、金屬粉末、金屬氧化物中的一種或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件，其特征在于所述的納米填料為二氧化硅、納米氧化鋁、納米氧化鋅、納米二氧化鈦、納米碳酸鈣中的一種或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件，其特征在于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。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件，其特征在于所述的聚合物為聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯及其共混物中的一種或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件，其特征在于所述的加工助劑為抗氧劑、交聯(lián)促進劑、偶聯(lián)劑中的一種或其組合，其中，抗氧劑為酚類或胺類化合物，包括酚類抗氧劑ANOX70，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。
8.針對權(quán)利要求1至7之一所述的一種具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件的制造方法，包括下述步驟(A)PTC復(fù)合芯片的制備第一步將高分子聚合物、導(dǎo)電填料、納米填料、其他填料以及加工助劑高速混合均勻，制成PTC芯材；第二步用熱壓法將金屬箔片復(fù)合于PTC芯材兩表面，制成PTC芯片；第三步用γ射線(Co60)或電子束輻照交聯(lián)，劑量為5～100Mrad；第四步通過印制線路板工藝制成PTC表面貼裝型元件基材；(B)ESD芯材的制備第一步在PTC表面貼裝型元件基材上制備預(yù)先設(shè)計好的圖形，確定ESD芯材的加工部位；第二步將ESD芯材的漿料涂覆于第一步中確定的加工部位，固化；制得的ESD芯材經(jīng)涂覆包封層、固化包封層、上端電極、劃片、外觀檢測、測試分檔、編帶、制成成品。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件制造方法，其特征在于所述的ESD芯材漿料包括高分子粘合劑、導(dǎo)電粒子、半導(dǎo)體粒子、絕緣粒子，其中，高分子粘合劑為有機硅樹酯、環(huán)氧樹脂、橡膠中的一種或其組合；導(dǎo)電粒子為鎳粉、羰基鎳、鋁粉中的一種或其組合；半導(dǎo)體粒子為氧化鋅、鈦酸鋇、碳化硅中的一種或其組合；所述的絕緣粒子為二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂中的一種或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件制造方法，其特征在于ESD芯材漿料的制備方法為將一種或一種以上高分子粘合劑高速攪拌混合均勻，依次添加導(dǎo)體粒子、半導(dǎo)體粒子和絕緣粒子，每次添加一種需混合攪拌均勻再添加另一種，再將漿料脫泡，制成脫泡的ESD漿料。
全文摘要
本發(fā)明具有過流和ESD雙重防護的表面貼裝器件及其制法，為導(dǎo)電高分子復(fù)合材料電子元器件結(jié)構(gòu)及制造方法，其中，以PTC復(fù)合芯片為基材，在PTC復(fù)合芯片上加載ESD芯材，或者在經(jīng)過層壓制成的多層PTC復(fù)合芯片上加載ESD芯材，其中，PTC復(fù)合芯片為通過印制線路板工藝制成的表面貼裝型元件基材。制法包括(A)PTC復(fù)合芯片的制備制成PTC芯材；金屬箔片復(fù)合，制成PTC芯片；束輻照交聯(lián)；通過印制線路板工藝制成PTC表面貼裝型元件基材；(B)ESD芯材的制備在PTC表面貼裝型元件基材上制備預(yù)先設(shè)計好的圖形；ESD芯材漿料涂覆于加工部位，固化。其優(yōu)點是實現(xiàn)一種元件集成了過流和ESD防護的雙重功能，電容低，多功能，小型化，具應(yīng)用價值。
文檔編號H01L23/62GK1996591SQ20061014818
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者吳國臣, 侯李明, 王軍, 劉玉堂, 劉峰 申請人:上海維安熱電材料股份有限公司