智能保護的元件及制成工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及PPTC制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能保護的元件及制成工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]由于PTC復(fù)合材料層具備在正常情況下，保持低阻的狀態(tài)與其連接的電路進行正常使用；而當(dāng)電路或電池發(fā)生過電流或者高溫現(xiàn)象時，其電阻阻值會瞬間變成一高電阻狀態(tài)以起到限制，保護后端電路的有過量的電流通過；電路恢復(fù)正常時，PTC復(fù)合材料層又自動恢復(fù)到低阻阻抗，這種反復(fù)的再現(xiàn)性及復(fù)原存在的時間段，讓各行業(yè)根據(jù)實際需求對其特性的巧妙利用。
[0003]在目前的生產(chǎn)工藝上，PTC復(fù)合材料由一種或一種以上具有結(jié)晶性的聚合物分子及導(dǎo)電填料所組成的，上述導(dǎo)電填料均勻分散于聚合物中。所述導(dǎo)電填料一般為炭黑、金屬顆?；蛱沾煞勰?，例如:碳化鈦或碳化鎢等。在以炭黑為主要導(dǎo)電填料的PTC材料不易于達到低于0.2Ω.cm的體積電阻，即使達到比較好的電性讓炭黑占到90%左右比例，不單單是增加相應(yīng)的生產(chǎn)成本，而且容易出現(xiàn)失去耐電壓的情況，對于生產(chǎn)過程的把控及降低出錯率也是一個急待解決的問題；以金屬顆粒為主導(dǎo)的PTC材料層，就是以碳化鈦或鎳粉為主要的成分，存在其界面結(jié)合差等問題而需要增加適當(dāng)比例的界面相容劑以達到更好的粘結(jié)，但是界面相容劑存在著不可控性的風(fēng)險；以陶瓷粉末為主導(dǎo)的PTC材料會出現(xiàn)導(dǎo)熱性比較差的問題，會造成元件在受熱時散熱存在問題或自身發(fā)熱無法很好的散開縮短使用壽命O
[0004]在成品的電性參數(shù)上，PTC元件因電阻無法降低，以致于其承載電流無法提升，而且按照傳統(tǒng)的制造方法，需要繼續(xù)增加芯片面積；但由于芯片尺寸太大，造成PPTC的過電流保護能力大大降低而存在安裝控件的限制問題，形成對于PTC元件對電路保護的局限性，大大限制了其自身對于市場需求的發(fā)展能力滿足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為以PTC材料層添加石墨烯、調(diào)整元件結(jié)構(gòu)方式和電極層尺寸參數(shù)解決PTC元件無法做到高再現(xiàn)性、低電阻變化、智能控制異常的問題，從而提供一種智能保護的元件結(jié)構(gòu)及制成工藝。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案為一種智能保護的元件，包括PPTC復(fù)合材料芯片和上下端面層疊的至少一個絕緣層及至少一個電極層；所述PPTC復(fù)合材料芯片，包括PPTC復(fù)合材料層、芯片第一保護層和芯片第二保護層，芯片第一保護層和芯片第二保護層層疊PPTC復(fù)合材料層的表面并相互粘結(jié)；其中，電極層包括單個芯片保護層或芯片保護層與至少一個元件保護層用至少一個通孔貫穿元件表面達到電連接組合。
[0007]進一步地，所述的PPTC復(fù)合材料層為炭黑、石墨稀等復(fù)合物中的一種或幾種。
[0008]進一步地，為盡量降低對于傳統(tǒng)生產(chǎn)的改造力度及提高材料層的導(dǎo)熱及再現(xiàn)性，按質(zhì)量百分比，2%-10%的石墨烯，20-80%的炭黑，10-40%的復(fù)合材料，各材料的組分之和為100% O
[0009]進一步地，所述的芯片保護層為金屬銅或銅箔，厚度介于10-55 μ m。
[0010]進一步地，所述的芯片保護層蝕刻比例區(qū)域達到電氣隔絕后形成芯片引用電極，芯片引用電極包括芯片第一引用電極和芯片第二引用電極，各自亦可再分割為至少一個部分。
[0011]進一步地，所述的絕緣層為單個電氣絕緣層或多個不同體積電氣絕緣層組合。
[0012]進一步地，所述的電氣絕緣層包括第一電氣隔絕層和第二電氣隔絕層。
[0013]進一步地，所述的元件保護層包括元件第一保護層和元件第二保護層，元件保護層位于元件外表面，界面積介于0.57-2.8 mm2。
[0014]進一步地，所述的元件保護層經(jīng)過蝕刻后，各自亦可再分割分割為至少一個部分。
[0015]進一步地，所述的通孔包括第一通孔組和第二通孔組；第一通孔組和第二通孔組從元件的一表面貫穿至元件的另一表面，元件保護層與芯片引用電極電連接形成第一引用電極和第二引用電極；
本發(fā)明的另一個技術(shù)方案提供了一種智能保護的元件制成工藝，包括以下步驟:
A.PPTC復(fù)合材料初步處理:將所述復(fù)合材料層材料放進真空干燥機在80° -100°的環(huán)境下進行10-12H的干燥，再將所述的炭黑、石墨烯、復(fù)合材料按照2%-10% ；20-80% ;10-40%的重量比配比進行稱料并按照0.8-1.2H的時間進行混料，以確保達到均勻效果；
b.PPTC復(fù)合材料密煉:將初步處理后的PPTC復(fù)合材料以高過各材料的熔點以上15° -50°下經(jīng)同向雙螺桿擠出造粒機，呈現(xiàn)顆粒狀；煉料完成時，再PPTC復(fù)合材料進行粉粹均勻；
c.PPTC復(fù)合材料成型:將PPTC復(fù)合材料攪拌均勻通過抽空擠出，以延壓機延壓成片型板材，延壓時上下粘結(jié)芯片保護層，所述芯片保護層通過放卷裝置自動放卷，得到PPTC復(fù)合材料芯片，厚度為0.1-0.8mm ;
d.開菲林片:PPTC復(fù)合材料芯片冷卻后，切割左右邊緣，使得板材寬度為200mm;
e.微電腦切片:成片板材冷卻后進行沖切，切割為300mmX200mm芯片；
f.輻照交聯(lián):用鈷源或電子束輻照交聯(lián)，輻照量為5-lOOMrad;
g.實現(xiàn)線路板:以公布的PCB工藝進行加工，實現(xiàn)芯片保護層蝕刻為芯片引用電極，壓合元件絕緣層和元件保護層，再對元件保護層進行蝕刻及利用通孔進行電連接，形成元件引用電極，并于表面進行電鍍保護；
h.后處理工藝:進行切割元件表面的邊沿，再在線路板表面進行貼膜并劃片成為單體。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比。
[0017]本發(fā)明具有如下效果:PPTC材料層使用由一種或一種以上具有結(jié)晶性的聚合物分子及導(dǎo)電填料所組成的，但其本身單純依靠炭黑出現(xiàn)難降低體積電阻或失去耐壓性，而以金屬粉末或者陶瓷粉末為主則會出現(xiàn)導(dǎo)熱不良或結(jié)合性差，本發(fā)明石墨烯與炭黑相互密煉可以明顯降低體積電阻讓其保持較好的耐壓性，符合了行業(yè)的對位需要及便捷管理，做到電路異常時的智能高速調(diào)節(jié)；而？?扣元件在進行應(yīng)用中需要過高溫，元件本身都會造成電阻阻值的變化，而且元件內(nèi)部的不均勻受熱對于元件本身的電性造成干擾，通過石墨烯避開炭黑自身的導(dǎo)熱缺陷改變整體熱能傳導(dǎo)性及分子狀態(tài)，調(diào)整元件結(jié)構(gòu)方式和電極層尺寸參數(shù)，確保元件在受熱過程中PPTC材料層將熱能快速散開減少高溫造成對再現(xiàn)性影響，金屬電性連接件的受熱均勻性有助于消除自身的熱能不均而積熱，做到應(yīng)用時可以智能調(diào)節(jié)自身受熱而降低電阻阻值變化值。
【附圖說明】
[0018]實施例1:電極層為單個芯片保護層(芯片保護層即為元件保護層，以每組通孔各兩個達到電連接)
圖1為本發(fā)明實施例1中的PPTC復(fù)合材料芯片，標(biāo)記:元件第一保護層一一201 ;元件第二保護層一一202 ;PPTC復(fù)合材料層一一101 ;
圖2為本發(fā)明實施例1中的元件保護層進行蝕刻電氣隔絕，標(biāo)記:元件第一保護層左--312 ;兀件第一保護層右--311 ;兀件第二保護層左--321 ;兀件第二保護層右--322 ；
圖3為本發(fā)明實施例1中的絕緣層電氣隔絕元件保護層，標(biāo)記:第一電氣隔絕層一一401 ;第二電氣隔絕層——402 ;
圖4為本發(fā)明實施例1中的用通孔實現(xiàn)電連接并鍍錫，標(biāo)記:第一引用電極一一601 ;第二引用電極——602 ;
圖5為本發(fā)明實施例1中的印刷型號規(guī)格標(biāo)記處，標(biāo)記:型號規(guī)格標(biāo)記處--701 ；
實施例2:電極層為單個芯片保護層(芯片保護層即為元件保護層，以每組通孔各一個達到電連接)
圖6為本發(fā)明實施例2中的PPTC復(fù)合材料芯片，標(biāo)記:元件第一保護層——201 ;元件第二保護層一一202 ;PPTC復(fù)合材料層一一101 ;
圖7為本發(fā)明實施例2中的元件保護層進行蝕刻電氣隔絕，標(biāo)記:元件第一保護層左--312 ;兀件第一保護層右--311 ;兀件第二保護層左--321 ;兀件第二保護層右--322 ；
圖8為本發(fā)明實施例2中的絕緣層電氣隔絕元件保護層，標(biāo)記:第一電氣隔絕層一一401 ;第二電氣隔絕層——402 ;
圖9為本發(fā)明實施例2中的用通孔實現(xiàn)電連接并鍍錫，標(biāo)記:第一引用電極一一601 ;第二引用電極——602 ;
圖10為本發(fā)明實施例2中的印刷型號規(guī)格標(biāo)記處，標(biāo)記:型號規(guī)格標(biāo)記處——701 ；實施例3:電極層為芯片保護層與元件保護層電連接(以每組通孔各一個達到電連接)圖11為本發(fā)明實施例3中的PPTC復(fù)合材料芯片，標(biāo)記:芯片第一保護層——201 ;芯片第二保護層一一202 ;PPTC復(fù)合材料層一一101 ;
圖12為本發(fā)明實施例3中的芯片保護層進行蝕刻電氣隔絕，標(biāo)記:芯片第一引用電極--311 ;芯片第二引用電極--321 ；
圖13為本發(fā)明實施例3中的絕緣層電氣隔絕元件保