表面貼裝型過電流保護元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面貼裝型過電流保護元件，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元件。
【背景技術(shù)】
[0002]基于導(dǎo)電復(fù)合材料的正溫度系數(shù)過流防護元件(PTC)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“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(fù)到低阻值狀態(tài)。
[0003]隨著電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，市場對表面貼裝型過電流保護元件的應(yīng)用日新月異。傳統(tǒng)的表面貼裝型元件的安裝加工一般為回流焊焊接，此工藝的熱過程對產(chǎn)品的升阻顯而易見。通常，經(jīng)過回流焊后，元件的升阻率超過50%。對于低電阻的PTC保護元件而言，如此高的升阻率是會明顯的影響產(chǎn)品的保持特性。
[0004]如本申請人在申請?zhí)?00910248045.X中公開的一種表面貼裝型過電流保護元件，一種表面貼裝型過電流保護元件，包括兩個單層PTC復(fù)合芯片，芯片由第一 PTC芯材和貼覆于第一 PTC芯材兩表面的第一金屬箔層、第二金屬箔層構(gòu)成，另一芯片由第二 PTC芯材和貼覆于第二 PTC芯材兩表面的第三金屬箔層、第四金屬箔層構(gòu)成，其中:在所述的兩個單層PTC復(fù)合芯片之間由第三絕緣層將第二金屬箔層與第三金屬箔層電氣隔離并粘結(jié)，構(gòu)成雙層PTC復(fù)合芯片；在雙層PTC復(fù)合芯片的中部偏側(cè)位置，在第一金屬箔層和第四金屬箔層上下相對位置上分別形成一個蝕刻圖形以露出內(nèi)側(cè)的第一 PTC芯材和第二 PTC芯材，構(gòu)成復(fù)合小芯片；對復(fù)合小芯片鉆孔、貼裝形成具有PTC特性的表面貼裝型過電流保護元件。
[0005]聚鼎科技股份有限公司在申請?zhí)?201310203815.5中公開了一表面貼裝型過電流保護元件包含PTC材料層、第一及第二連接電路、第一及第二電極及絕緣層。PTC材料層的體積電阻率小于0.2D-cm，且包含結(jié)晶性高分子聚合物及分散于其中的體積電阻率小于500 μ Ω-cm的導(dǎo)電填料。第一及第二連接電路具備有效逸散該PTC材料層產(chǎn)生之熱的功能。第一電極通過該第一連接電路電氣連接該PTC材料層的第一表面。第二電極通過該第二連接電路電氣連接該PTC材料層的第二表面。絕緣層作為第一及第二電極間隔離之用。上述電極和連接電路的面積總和除以PTC材料層的面積及其個數(shù)之值大于等于0.6。過電流保護元件于25。C時，其維持電流除以PTC材料層的面積及其個數(shù)之值大于lA/mm2。
[0006]聚鼎科技股份有限公司在申請?zhí)?201310204088.4還公開了一種表面貼裝型過電流保護元件包含至少一 PTC材料層、第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層、第一電極、第二電極及至少一絕緣層。PTC材料層包含結(jié)晶性高分子聚合物及分散于該結(jié)晶性高分子聚合物中的導(dǎo)電填料。第一及第二導(dǎo)電層分別設(shè)于PTC材料層的第一及第二表面。第一及第二電極分別電氣連接該第一及第二導(dǎo)電層。絕緣層設(shè)置于該第一及第二電極之間，作為電氣隔離。在結(jié)晶性高分子聚合物對應(yīng)的熔點溫度時，結(jié)晶性高分子聚合物與該第一及第二導(dǎo)電層的熱膨脹系數(shù)相差100倍以上，且至少該第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層中之一者的厚度大到足以使得該表面貼裝型過電流保護元件的電阻再現(xiàn)性R3/Ri小于1.4，其中Ri為元件的起始電阻值，R3為觸發(fā)3次后的電阻值。
[0007]以及聚鼎科技股份有限公司在申請?zhí)?01310130672.X公開了一表面貼裝型過電流保護元件包括:PTC材料層、第一及第二導(dǎo)電層、第一及第二電極和第一及第二電氣導(dǎo)通件。PTC材料層包含結(jié)晶性高分子聚合物及導(dǎo)電填料，且其體積電阻率小于0.ΙδΩ-cmo第一和第二導(dǎo)電層分別物理接觸該PTC材料層的相對二表面。第一電極包含一對形成于元件上表面及下表面的第一金屬箔，且和第二導(dǎo)電層電氣隔離。第二電極包含一對形成于元件上表面及下表面的第二金屬箔，且和第一導(dǎo)電層電氣隔離。第一電氣導(dǎo)通件形成于第一端面，且連接第一金屬箔及第一導(dǎo)電層。第二電氣導(dǎo)通件形成于第二端面，且連接第二金屬箔及第二導(dǎo)電層。第一和第二導(dǎo)通件分別占第一和第二端面的面積比例為40%至100%。
[0008]另外，聚鼎科技股份有限公司在申請?zhí)?201310129361.1公開了一表面貼裝型過電流保護元件包括:PTC元件、第一電極、第二電極、第一電路及第二電路。PTC元件包含PTC材料層、第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層。PTC材料層設(shè)于第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層之間，且包含結(jié)晶性高分子聚合物及分散其中的導(dǎo)電填料。第一電極包含一對形成于上表面及下表面的第一金屬箔。第二電極包含一對形成于上表面及下表面的第二金屬箔。第一電路電氣連接第一電極及第一導(dǎo)電層，其包含沿水平方向延伸的第一平面線路及沿垂直方向延伸的第一導(dǎo)通件。第二電路電氣連接第二電極及第二導(dǎo)電層，其包含沿水平方向延伸的第二平面線路及沿垂直方向延伸的第二導(dǎo)通件。其中該第一平面線路及第二平面線路中至少一者的熱阻足以防止熱逸散，使得過電流保護元件于25° C、8A測試下可于60秒內(nèi)觸發(fā)。
[0009]為了解決經(jīng)過回流焊后，元件的升阻率超過50%的高升阻率對產(chǎn)品保持特性的影響，電子公司在設(shè)計上，開始嘗試新的無熱過程的安裝方式例如采用卡殼的直接插拔式方案，即元件插入卡槽，兩個彈簧觸點分別壓在元件的左右兩個導(dǎo)電焊盤上，接入電路。此方案不盡能解決升阻的問題，而且還具有安裝簡單、節(jié)能環(huán)保和對保護元件損害小的特點。
[0010]這種方案的新問題是，為了避免接觸電阻小，彈簧觸點壓在元件上的力必須足夠大。當正溫度系數(shù)效應(yīng)的元件處于動作狀態(tài)時，芯片處于膨脹狀態(tài)，材料的強度大幅降低，彈簧觸點的壓力會使元件彎曲。故此方案對保護元件的機械強度要求高。于是開發(fā)滿足此應(yīng)用條件的具有合適力學(xué)強度的保護元件成為此領(lǐng)域的新發(fā)展方向。
[0011]東莞市博鉞電子有限公司在申請?zhí)?201310239798.0和申請?zhí)?01320346767.0公開了一種電路保護元件技術(shù)領(lǐng)域的端頭無焊錫的表面貼裝型熔斷器及其制作方法，包括有內(nèi)部開設(shè)有容置腔的絕緣外殼、設(shè)置在容置腔中的熔斷體、兩個分別蓋設(shè)在外殼兩端的金屬端帽，熔斷體的兩端分別由外殼兩端延伸出外殼外部并向外殼端面彎折形成連接部，兩個端帽分別與相應(yīng)端的連接部相接觸并將連接部夾緊在外殼端面上，本發(fā)明的熔斷體與端帽之間通過緊密接觸的方式連接，不需要焊錫作為端帽與熔斷體之間的連接，避免了熔斷器在組裝和熔斷過程中出錫不良的現(xiàn)象，同時熔斷體被充分保護在絕緣外殼和端帽之內(nèi)，在受環(huán)境冷熱沖擊時有緩沖作用，安全可靠，減少了焊錫的用量，降低了物料成本和組裝加熱成本，能夠適用于大電流產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供一種新型結(jié)構(gòu)的表面貼裝型過電流保護元件，它具有結(jié)構(gòu)堅固，能有抵御外界極端環(huán)境如光、熱、濕、氧、力對過電流保護元件性能的影響。
[0013]本發(fā)明目的的通過下述方案實現(xiàn):一種表面貼裝型過電流保護元件，具有電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的芯片，該芯片包含導(dǎo)電復(fù)合材料基層和電極，所述導(dǎo)電復(fù)合材料基層至少一種聚合物和至少一種均勻分布于所述聚合物中，其中:
1)所述的具有電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的芯片包括:
(a)具有電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料基層，具有相對的上下表面；
(b)第一導(dǎo)電電極，置于導(dǎo)電復(fù)合材料基層的上表面；
(C)第二導(dǎo)電電極，置于導(dǎo)電復(fù)合材料基層的下表面；
2)具有電阻正溫度系數(shù)效應(yīng)的芯片包覆于框形結(jié)構(gòu)體和該結(jié)構(gòu)體上、下部的粘接層構(gòu)成的腔室內(nèi)，上導(dǎo)電焊盤和下導(dǎo)電焊盤分別與結(jié)構(gòu)體的上部和下部連接；
3)上、下導(dǎo)電焊盤分別位于結(jié)構(gòu)體的上下表面的左右兩邊，且導(dǎo)電焊盤長寬比小于
10 ；
4)導(dǎo)電盲孔，包括至少一個上導(dǎo)電盲孔和至少一個下導(dǎo)電盲孔，所述的上導(dǎo)電盲孔電氣連接第一導(dǎo)電電極和上表面的導(dǎo)電焊盤，所述的下導(dǎo)電盲孔電氣連接第二導(dǎo)電電極和下表面的導(dǎo)電焊盤；
5)導(dǎo)電端，包括至少一個左導(dǎo)電端和至少一個右導(dǎo)電端，所述的左導(dǎo)電端在結(jié)構(gòu)體左偵牝電氣連接左邊上下兩個導(dǎo)電焊盤；所述的右導(dǎo)電端在結(jié)構(gòu)體右側(cè)，電氣連接右邊上下兩個導(dǎo)電焊盤。
[0014]本發(fā)明引入框形結(jié)構(gòu)體和接插式導(dǎo)電端，可以通過卡入式方法安裝在充電接口內(nèi)部，安裝工藝簡單，避免了使用復(fù)雜且操作過程難以控制的回流焊或其它焊接工藝來安裝，簡化了工藝，提高了工作效率。
[0015]在上述方案基礎(chǔ)上，所述的導(dǎo)電復(fù)合材料基層，其體積電阻率小于0.001 Ω.m，其包含至少一種聚合物和至少一種均勻分布于所述聚合物中的體積電阻率小于2 μ Ω.πι、粒徑為0.05 μπι?50 μπι的導(dǎo)電填料。其中，
所述的聚合物占所述導(dǎo)電復(fù)合材料基層的體積分數(shù)介于20%?75%之間，選自聚乙烯、氯