一种表面贴装型ptc与温度保险丝组合元件及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及过流保护元件技术领域，具体而言，涉及一种表面贴装型PTC可恢复 保险丝与熔断型不可恢复保险丝串联连接组成的过电流保护组合元件及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 高分子正温度系数热敏电阻（Polymer positive temperature coefficient，PPTC)，是一种电阻值随温度变化呈正温度系数而变化的电阻元件，以下简称 PTC元件。正常温度下PTC元件表现为较低的阻值，以使与其连接的电路正常运作。但是 当电路发生过电流或过温现象时，过电流产生的焦耳热使其自身达到高温态或其周围环境 温度使其达到高温态，PTC电阻异常升高而起到限制电路电流流过，由此具有保护电路的功 能。基于PTC器件优异的阻值变化特性特性，使得其在过电流与过温保护领域获得广泛的 应用。同时，随着当前便携式电子产品的快速发展，PTC元件不断的向着表面贴装化、小型 化、轻量化、薄型化的方向发展。
[0003] PTC元件对电路的保护是基于高阻限流的机制，并未完全切断电路，电路中仍有很 小的漏电流通过，可以说这是一种对电路暂时的保护。当电路故障排除，PTC元件温度下降， 其阻值可以逐渐恢复到初始状态，因而具有可恢复性，不需要在接触故障后更换新的元件， 所以PTC元件也被称为自恢复或可恢复保险丝，在很多领域可以替代传统的熔断型保险丝 用于电路过流保护。然而，也存在一些情况，比如电气设备本身存在本质的故障问题，可能 是设计存在问题或是重大的不能简单修理的故障状态。这时从完全上考虑需要保护元件能 够使电路永久的成为开路状态，而不能有在故障未完全解除的情况下，电路再度接通或再 度过热，这时就应该选用熔断型的保险丝而不能使用可恢复型的。
[0004] 单一的PTC元件或温度保险丝元件无法兼具上述所描述的可以根据所发生的故 障状态的种类来选择暂时性或永久性断开电路的能力。要使保护元件能达到兼具这种可恢 复或不可恢复功能并可根据需要选择其中一种功能，就需要将PTC和温度保险丝组合成一 种模块式的元件，而当前市场上还此类产品。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述问题，本发明提供了一种兼具可恢复及不可恢复功能的表面贴装型 过电流保护组合元件。
[0006] -种表面贴装型过电流保护组合元件，包括至少一 PTC部件、至少一温度熔丝部 件、第一导电连接构件和第二导电连接构件、阻焊层，第一导电通孔和第二导电连接构件， 所述PTC部件的上下分别设置有上内电极和下内电极，所述第一端电极通过第一导电连接 构件连接PTC部件的所述上内电极，所述第二端电极通过所述第二导电连接构件连接PTC 部件的所述下内电极，所述阻焊层设置于所述第一端电极和所述第二端电极之间。
[0007] 所述PTC部件由PTC材料及贴覆于其表面的上下两层金属箔电极所构成。
[0008] 优选的，所述的PTC材料是由结晶性聚合物、导电填料、界面相容剂、辅助填料混 合而成。按照质量百分比为：4~20%的结晶聚合物，0.5~10%的界面相容剂，50~95% 的导电填料，〇. 5~30%的辅助填料，所述PTC导电材料中各材料的组分之和为100%。
[0009] 优选的，所述结晶性聚合物为结晶性烯烃聚合物，该结晶性烯烃聚合物选自高密 度聚乙烯（HDPE)、低密度聚乙烯（LDPE)、线型低密度聚乙烯（LLDPE)和聚偏氟乙烯（PVDF) 中一种或多种。
[0010] 所述导电填料选自导电炭黑、金属颗粒、导电陶瓷的一种或几种。
[0011] 优选的，所述导电炭黑的平均粒径为20~120nm，吸油值为40cm3/100g~ 200cm3/100g〇
[0012] 优选的，所述金属颗粒的粒径大小介于0. 1~20 μπι，选自镍粉、铜粉、银粉中一种 或多种。
[0013] 优选的，所述导电陶瓷粉的粒径大小介于0. 1~50 μπι，所述导电陶瓷粉为无氧导 电陶瓷粉，选自碳化钛、碳化钨、碳化锆、碳化钒、硼化钛、氮化钛中一种或多种。
[0014] 优选的所述界面相容剂为马来酸酐接枝烯烃聚合物，选自马来酸酐接枝高密度聚 乙烯、马来酸酐接枝低密度聚乙烯和马来酸酐接枝线型低密度聚乙烯中的一种。马来酸酐 接枝率大于1. 〇%。
[0015] 优选的，所述辅助填料选自氧化钙、氧化锌、氧化镁、氧化铝、二氧化硅、碳酸钙、氢 氧化镁、氢氧化铝的一种或几种。
[0016] 优选的，所述金属箔选自铜箔、镍箔、镀镍铜箔中的一种，厚度介于0. 15~ 0. 35 μ m〇
[0017] 优选的，为改善金属箔与所述有机聚合物间的附着强度，所述金属箔的其中一面 经过粗化处理。
[0018] 所述的，温度熔丝部件，是指温度保险丝部件。
[0019] 优选的，温度熔丝选自低熔点合金；
[0020] 优选的，温度熔丝选自锡、铅、铋、镉的合金；
[0021] 优选的，温度熔丝部件的形状可为直线、曲线、螺旋线条或曲面形；
[0022] 优选的，可采用电镀、离子沉积、溅射、印刷的方式形成温度熔丝部件。
[0023] 所述的，PTC部件与温度保险丝部件以串联方式电气连接。
[0024] 优选的，温度熔丝部件可以设置在PTC部件上下表面的内层电极内，或者将熔丝 部件设置为表面贴装型组合元件的导电连接构件；
[0025] 优选的，采用化学蚀刻的方法将PTC部件上下表面的至少一内层电极上蚀刻出宽 度为0. 15-1. Omm的绝缘槽，采用电镀、离子沉积、溅射、印刷中的一种方法，将低熔点合金 以直线、曲线或螺旋线条的方式在绝缘槽内形成温度熔丝部件，将两部分因蚀刻而分离的 内层电极电气连接起来。
[0026] 优选的，所述导电连接构件为半圆形、半椭圆形的凹入截面，是由圆型或椭圆形的 导电通孔沿着分割线切割而成的。
[0027] 优选的，所述导电通孔是通过机械钻孔、激光钻孔的方式制作而成；
[0028] 优选的，通过机械钻孔、激光钻孔的方式制作出通孔后接着在孔内壁进行沉积、涂 覆或电镀或组合的方式形成金属膜层；
[0029] 优选的，所述导电通孔内壁上的金属膜层包括单一金属或金属的混合物；
[0030] 优选的，通孔内壁附着的金属层选自金属铜、镍、锡以及低熔点合金中的至少一 种；
[0031] 优选的，所述导电通孔内壁上的金属膜层可以是一种温度熔丝部件，即低熔点合 金既作为导电连接构件，也作为温度保险丝部件使用。
[0032] 优选的，所述端电极，是在导电通孔内壁及两端经镀铜、镀镍、镀锡而制成。
[0033] 优选的，所述温度熔丝部件的熔点比结晶性聚合物的熔点高至少5°C。
[0034] 本发明还提供了一种表面贴装PTC与温度保险丝组合过流保护元件的制造方法， 包括以下步骤：
[0035] 步骤1 :将所述结晶性聚合物、界面相容剂、导电填料和辅助填料按照一定的质量 比混合，然后在所述结晶性聚合物的熔点以上10~50°C下混炼，得到PTC材料，再经模压 或挤出压延的方法得到厚度为0. 2~1.0 mm且上下表面贴覆金属箔片的PTC片材。然后将 PTC元件层通过电子束或γ射线（C〇60)进行辐照交联，为了提高电阻稳定性，所述PTC材 料通过福照而交联，福射剂量在1到lOOMrads。
[0036] 步骤2 :通过机械或激光钻孔的方法在辐照后的PTC片材表面钻制定位孔和通 孔；
[0037] 步骤3 :在通孔内壁上依次化学沉积金属层、电镀金属层，金属层为铜或易溶金 属、低熔点合金，在通孔上下外表面电镀镍和电镀锡形成端电极；
[0038] 步骤4 :印刷电路板制作工艺，通过图形转移蚀刻法，在PTC片材的上下表面上相 邻两个通孔之间并靠近通孔的位置分别蚀刻出1条或2条宽度为0. 15-1. Omm的绝缘槽，以 及蚀刻出切割线；
[0039] 步骤5 :通过电镀、离子沉积、溅射、印刷的方法，将低熔点合金以直线、曲线或螺 旋线条的方式形成温度熔丝部件，并将一个绝缘槽两端的因蚀刻而分离的两部分金属箔电 极电气连接起来；
[0040] 步骤6 :在两端电极之间印刷阻焊油墨，固化油墨，制得PCB板。
[0041] 步骤：7 :将PCB基板于精密切割机上沿着蚀刻线进行切割得到单颗的新型表面贴 装过流保护元件。
[0042] 在上述技术方案的基础上，所述表面贴装过流保护组合元件由一层PTC元件组 成，或者多层PTC元件通过层压的方式组成。
[0043] 本发明的有益效果在于：本发明将PTC可恢复保险丝元件与不可恢复的熔断型温 度保险丝元件组合，兼顾了可恢复及不可恢复两种功能，并可根据需要选择其中一种功能。 与同时使用两种独立元件相比，本发明的表面贴装型组合元件可以节省安装空间和提高使 用的方便性。
【附图说明】
[0044] 图1本发明表面贴装元件1主视图。
[0045] 图2本发明表面贴装元件1俯视图。
[0046] 图3本发明实施例2的表面贴装元件主视图。
[0047] 图4本发明实施例3的表面贴装元件主视图。 图5是本发明表面贴装元件侧视图。 图6是本发明表面贴装元件侧视图。 图7是本发明多层PTC结构表面贴装元件主视图。 图8是本发明制作工艺的内层电极蚀刻绝缘槽示意图。 图9是本发明制作工艺的导电通孔示意图。 图10是本发明制作工艺的导电通孔示意图。
[0048] 图中标记：
[0049] 10-PTC元件层；11、11' -PTC元件上、下层内电极；12、12' -绝缘槽；
[0050] 13、13' -第一端电极；14、14' -第二端电极；15、15' -阻焊油墨层；
[0051] 16-温度熔丝部件；18-第一、第二导电连接构件；
[0052] 20-PTC元件层；21、2Γ -PTC元件上、下内电极；22、22'-绝缘槽；
[0053] 23、23' -第一端电极；24、24' -第二端电极；25、25' -阻焊油墨层；
[0054] 26、26' -温度熔丝部件；28-第一、第二导电连接构件；
[0055] 30-PTC元件层；31、3Γ -PTC元件上、下层内电极；32、32'-绝缘槽；
[0056] 33、33' -第一端电极；34、34' -第二端电极；35、35' -阻焊油墨层；
[0057] 36-温度熔丝部件；38-导电连接构件；
【具体实施方式】
[0058] 下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：
[0059] 实施例1
[0060] 本发明实施例1施例1揭示一种新型表面贴装PTC元件层10与温度保险丝组合 元件，其PTC元件层10与温度保险丝部件16以串联方式电气连接，且温度熔丝部件16设 置于PTC层表面金属箔电极的断开部分之间，将断开部分电气连接起来，与断开的金属箔 电极一起构成PTC层的新的电极。该表面贴装元件的结构如图1和2