一种新型并联结构过流保护元件制造技术

本发明专利技术涉及一种新型并联结构过流保护元件，包含：至少一个聚合物基PTC芯片，和至少一个聚合物基电容芯片，元件中聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片并联连接。起到抵消尖峰电流，适当减缓PTC动作时间的作用。当元件处于平稳工作状态下时，聚合物基PTC芯片导通，聚合物基电容芯片不起作用；当出现短时尖峰电流时，聚合物基电容芯片充电，起到稳定电路和保护PTC芯片的作用；当长时间大电流状态时，PTC芯片过流大幅度升阻切断电路，起保护电路的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型并联结构过流保护元件，属于电子学和材料学

技术介绍
聚合物基PTC复合材料通常是以聚合物为基体，向其中掺加导电填料制成。具有电阻正温度系数的导电复合材料在正常温度下可维持极低的电阻值，且具有对温度变化反应敏锐的特性，即当电路中发生过电流快速升温时，其电阻会瞬间增加到一高阻值，使电路处于断路状态，用于可恢复保险丝，以达到保护电路元件的目的。当聚合物PTC电阻接入的电路处于不稳定状态时，反复出现的尖峰电流冲击会使得PTC电阻性能疲劳劣化甚至烧毁，带来不安全因素。对于相同配方成分的PTC芯片，如果要增大芯片的耐压耐流性能，需要增加厚度，提高元件电阻，会使得元件的保持电流降低。工业上也有采用多个芯片并联的贴片式元件可提高相同尺寸元件电流承载能力，但由于实际材料和制造工艺存在一定的离散性，不同芯层的电流保持、动作特性以及耐压性能通常难以做到精确匹配，实际的性能相比单层元件提升有限。聚合物基复合介电材料用于制作各类无源嵌入式介质电容元件，主要采用高介电常数的铁电陶瓷粉体与聚合物基体进行复合制备，如PVDF-BaxSr1-xTiO3复合介电材料，也有利用低于渗流阈值含量的Ni、Al、Ag、C等导电材料与聚合物复合得到的渗流型复合介电材料。
技术实现思路
本专利技术目的在于：提供一种新型并联结构过流保护元件，在不降低保持电流的状态下，能具有抗尖峰电流冲击性能。本专利技术目的通过下述方案实现：提供一种新型并联结构过流保护元件，包含：至少一个聚合物基PTC芯片，其包含第一电极箔、第二电极箔及一层夹在该第一和第二电极箔间的具有正温度系数效应的材料层；至少一个聚合物基电容芯片，其包含第三电极箔、第四电极箔及一层夹在该第三和第四电极箔间的聚合物基绝缘电介质材料；第一金属引脚，同时连接聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片的一个电极箔；第二金属引脚，同时连接聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片另一个电极箔，元件中聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片并联连接。本专利技术利用聚合物介质电容与PPTC相结合改善电子线路抗尖峰电流冲击性能，该元件的工作原理是：聚合物基PTC芯片导通，聚合物基电容芯片不起作用；当出现短时尖峰电流时，聚合物基电容芯片充电，起到稳定电路和保护PTC芯片的作用；当长时间大电流状态时，PTC芯片过流大幅度升阻切断电路，起保护电路的作用。聚合物基PTC芯片是由正温度系数复合材料层和第一、第二金属电极箔构成的“三明治”结构。正温度系数复合材料层的聚合物基体优选聚乙烯、氯化聚乙烯、氧化聚乙烯、聚氯乙烯、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、酚醛树脂、聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚氟乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种及其混合物；导电填料优选金属颗粒、金属碳化物颗粒、金属硼化物颗粒、炭黑、短切碳纳米管、石墨烯等，颗粒粒径在0.05微米到100微米之间，粒径长径比小于500，导电填料的体积电阻率不大于200μΩ×cm，导电填料占正温度系数复合材料的体积百分比介于25%~85%。第一、第二金属电极箔为镍箔或镀镍铜箔。聚合物基电容芯片是由聚合物基绝缘电介质材料层和第三、第四金属电极箔构成的“三明治”结构。聚合物基绝缘电介质材料层的体电阻率大于106Ω×cm，聚合物优选聚乙烯、氯化聚乙烯、氧化聚乙烯、聚氯乙烯、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、酚醛树脂、聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚氟乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种及其混合物，填料优选二氧化硅、二氧化锆、二氧化钛、钛酸锶钡、钛酸铜钙、锆钛酸铅等绝缘电介质微纳米粉末或体积分数不超过常温渗流阈值30%的导电填料。第三、第四金属电极箔为镍箔或镀镍铜箔。当所述的聚合物基PTC芯片为二个以上，所述的聚合物基电容芯片也为二个以上，聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片间隔排布并均采用并联方式接入电路。即：元件中可以有超过一个的聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片，所有芯片均采用并联方式接入电路。在上述方案基础上，本专利技术采用三明治结构制聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片，将制作好的聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片采用图形转移技术刻出绝缘槽，将图形化后的聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片用绝缘胶热压合，过钻孔镀铜方式得到聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片并联的电气结构，后经印刷阻焊油墨、固化阻焊油墨的方式得到贴片式并联结构过流保护元件。本专利技术的优越在于：通过聚合物基PTC材料和聚合物电容并联结构，起到抵消尖峰电流，适当减缓PTC动作时间的作用。当元件处于平稳工作状态下时，元件可以在不降低保持电流的状态下消除短时间大电流冲击的影响，当长时间大电流状态时，PTC芯片过流大幅度升阻切断电路，保护电路。附图说明图1实施例1新型并联结构过流保护元件结构示意图；图2实施例2新型并联结构过流保护元件结构示意图；图3实施例3新型并联结构过流保护元件结构示意图；图4实施例4新型并联结构过流保护元件结构示意图；图5实施例5新型并联结构过流保护元件结构示意图；图中标号说明：1、1’——聚合物基PTC芯材；11、12、13——第一、第二、第三聚合物基PTC芯材；2、2’——聚合物基电容芯材；21、22——第一、第二聚合物基电容芯材；31、32、33、34——第一、第二、第三和第四电极箔；31’、32’、33’、34’——第一、第二、第三和第四内电极箔；41、41’、41’’——第一引脚；42、42’、42’’——第二引脚；5——绝缘层；51、52、53——第一、第二、第三绝缘层；61、62——第一、第二阻焊油墨层。具体实施方式实施例1如图1实施例1新型并联结构过流保护元件结构示意图所示：一种具有抗尖峰电流冲击的并联结构过流保护元件，如图1所示：聚合物基PTC芯材1为高密度聚乙烯（HDPE）和碳化钨陶瓷粉共混复合材料，聚合物基电容芯材2为聚丙烯和二氧化钛共混复合材料，第一、第二、第三和第四电极箔31、32、33、34为镀镍铜箔。由聚合物基PTC芯材1和与其上下贴合的第一、第二电极箔31、32构成聚合物基PTC芯片，由聚合物基电容芯材2和与其上下贴合的第三和第四电极箔33、34构成聚合物基电容芯片，第一引脚41为U型引脚，第一、第二引脚41、42为铜电极，第一引脚41分别与第一和第四电极箔31、34电气导通，在第一引脚41的U型底部有一绝缘层5，使第一引脚41与第二、第三电极箔32、33电气绝缘，接入电路后聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片呈并联排列。实施例2图2实施例2新型并联结构过流保护元件结构示意图所示：一种具有抗尖峰电流冲击的并联结构过流保护元件，结构如图2所示，在实施例基础上，只是第一引脚41’为V型，因此可以保证与第一、第四电极箔31本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型并联结构过流保护元件，其特征在于：元件包含：至少一个聚合物基PTC芯片，其包含第一电极箔、第二电极箔及一层夹在该第一和第二电极箔间的具有正温度系数效应的材料层；至少一个聚合物基电容芯片，其包含第三电极箔、第四电极箔及一层夹在该第三和第四电极箔间的聚合物基绝缘电介质材料；第一金属引脚，同时连接聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片的一个电极箔；第二金属引脚，同时连接聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片的另一个电极箔，元件中聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片并联连接。

【技术特征摘要】
1.一种新型并联结构过流保护元件，其特征在于：元件包含：至少一个聚合物基PTC芯片，其包含第一电极箔、第二电极箔及一层夹在该第一和第二电极箔间的具有正温度系数效应的材料层；至少一个聚合物基电容芯片，其包含第三电极箔、第四电极箔及一层夹在该第三和第四电极箔间的聚合物基绝缘电介质材料；第一金属引脚，同时连接聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片的一个电极箔；第二金属引脚，同时连接聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片的另一个电极箔，元件中聚合物基PTC芯片和聚合物基电容芯片并联连接。2.根据权利要求1所述一种新型并联结构过流保护元件，其特征在于：所述的聚合物基PTC芯片中具有正温度系数效应的材料层包括聚合物基材和导电填料，其中，所述的正温度系数复合材料层的聚合物基材优选聚乙烯、氯化聚乙烯、氧化聚乙烯、聚氯乙烯、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、酚醛树脂、聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚氟乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种及其混合物；所述的导电填料优选金属颗粒、金属碳化物颗粒、金属硼化物颗粒、炭黑、短切碳纳米管、石墨烯等，颗粒粒径在0.05微米到100微米之间，粒径长径比小于500，导电填料的体积电阻率不大于200μΩ×cm，导电填料占正温度系数复合材料的体积百分比介于25%~85%；其第一、第二金属电极箔为镍箔或镀镍铜箔。...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪元元，杨铨铨，方勇，刘玉堂，刘兵，吴国臣，
申请(专利权)人：上海长园维安电子线路保护有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31