專利名稱：一種熱敏電阻器及其制造方法
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，尤其涉及一種熱敏電阻器及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般地，在填充導(dǎo)電粒子的結(jié)晶或半結(jié)晶高分子復(fù)合材料中可表現(xiàn)出正溫度系數(shù)效應(yīng)。正溫度系數(shù)(PTC，Positive TemperatureCoefficient)效應(yīng)是指材料的電阻率隨溫度升高而增加的現(xiàn)象。眾所周知，許多聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯等在純凈態(tài)為優(yōu)良的絕緣體。當(dāng)加入導(dǎo)電填料包括碳黑、石墨、碳纖維、金屬粉末等之后，尤其當(dāng)導(dǎo)電填料的濃度超過(guò)某一臨界值(稱為滲流閥值)以后，其電阻率顯著下降，形成導(dǎo)電復(fù)合材料。在較低溫度時(shí)，這類導(dǎo)體呈現(xiàn)較低的電阻率，而當(dāng)溫度升高到其高分子聚合物熔點(diǎn)附近，也就是所謂的“關(guān)斷溫度”時(shí)，電阻率急驟升高。具有PTC特性的這類導(dǎo)電體已制成熱敏電阻器，應(yīng)用于電路的過(guò)流保護(hù)裝置。在通常狀態(tài)下，電路中的電流相對(duì)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(guò)此熱敏電阻時(shí)，其溫度會(huì)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(kāi)路”狀態(tài)，從而保護(hù)了電路中其他元件。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)到低電阻值狀態(tài)。熱敏電阻器已廣泛應(yīng)用于通信、計(jì)算機(jī)、汽車、工業(yè)控制、電子等眾多領(lǐng)域。其封裝型式也有插件式和表面貼裝型式。而目前出現(xiàn)的高分子PTC熱敏電阻器存在以下不足熱敏電阻經(jīng)焊接后電阻變化比較大，也即其耐可焊接性能較差；熱敏電阻長(zhǎng)期環(huán)境老化性能比較差，也即長(zhǎng)期高溫電阻穩(wěn)定性比較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有耐可焊接性能和耐環(huán)境老化性能的熱敏電阻器及其制造方法。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)一種熱敏電阻器，它由芯材和貼覆于上述芯材兩面的金屬箔片、焊接在該金屬箔片外表面上的片狀或引線狀引出電極以及包覆在外表面的絕緣層構(gòu)成，或者通過(guò)印制線路板工藝制成表面貼裝型式構(gòu)成，特點(diǎn)是所述的芯材由高分子聚合物、導(dǎo)電填料、納米填料以及其他填料和加工助劑混合而成，其配方如下(重量百分?jǐn)?shù))高分子聚合物 35～60％導(dǎo)電填料 35～60％納米填料 0.1～10％其他填料 0～20％加工助劑 0～5％
所述的芯材組分中的加工助劑是指抗氧劑、交聯(lián)促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑，其中抗氧劑可以是酚類或胺類化合物，如酚類抗氧劑ANOX70，交聯(lián)促進(jìn)劑可以是多官能團(tuán)不飽和化合物，如三烯丙基異氰尿酸酯(TAIC)，偶聯(lián)劑可以是硅烷或鈦酸酯類有機(jī)化合物，如鈦偶聯(lián)劑TCF。
所述的芯材組分中高分子聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯中的一種或一種以上聚合物的共混物。
所述的芯材組分中導(dǎo)電填料是碳黑、石墨、碳纖維、金屬粉末、金屬氧化物中的一種或一種以上材料的混合物。
所述的芯材組分中納米填料是納米二氧化硅、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幾種材料的混合物。
所述的芯材組分中的其它填料是陶土、氫氧化鎂、氫氧化鋁、滑石粉中的一種或一種以上材料的混合物。
一種熱敏電阻器的制造方法，其特征在于將芯材組分高分子聚合物、導(dǎo)電填料、納米填料在高速混合機(jī)內(nèi)混合，然后將混合物、其他填料及其它加工助劑在100～200℃溫度下混煉，然后用模壓或擠出的方法制成面積為100～1000cm2，厚0.1～3.0mm的片材；再用熱壓的方法在熱壓機(jī)上把金屬箔片復(fù)合于上述片材的兩個(gè)表面，制成復(fù)合片材，然后再將此復(fù)合片材用γ射線(Co60)或電子輻照交聯(lián)，劑量為5～100Mrad，也可以先將芯材用上述方法輻照交聯(lián)后再貼覆金屬箔片。再將復(fù)合片割成一定尺寸的小片，焊接上片狀或引線狀金屬電極，外面在包覆絕緣層，或者采用印制線路板工藝制成表面貼裝型熱敏電阻器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用了納米填料以提高PTC熱敏電阻的耐可焊接性能和環(huán)境老化性能。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1表1單位g

注高密度聚乙烯熔點(diǎn)為135℃。
納米二氧化硅舟山明日納米材料材料公司，粒徑20nm。
將表1中高密度聚乙烯、碳黑、納米二氧化硅在高速混合器中混合5min。然后將混合物與表中其余的各組分在200℃溫度下于密煉機(jī)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片材。將表面粗化后的鎳片經(jīng)平整后，在壓力5Mpa，溫度160℃條件下熱壓到芯材的雙面，在真空烘箱中80℃熱處理24小時(shí)后，用γ射線(Co60)輻照，劑量為20Mrad，再將復(fù)合片割成10*10的尺寸后焊接上引線，然后包封上環(huán)氧樹(shù)脂包封料，即可制得插件式聚合物熱敏電阻器。對(duì)制得的熱敏電阻器進(jìn)行波峰焊接和環(huán)境老化實(shí)驗(yàn)得到表2結(jié)果
表2

注δ＝(R1-R0)/R0，R0為實(shí)驗(yàn)前電阻，R1為實(shí)驗(yàn)后電阻。
波峰焊條件焊接溫度250℃±2℃，時(shí)間3~5S。
高溫實(shí)驗(yàn)條件85℃，1000h。
實(shí)施例2表3單位g

注高密度聚乙烯熔點(diǎn)為135℃。
納米碳酸鈣上海雪美精細(xì)化工廠，粒徑60～90nm。
將表3中高密度聚乙烯、碳黑、納米碳酸鈣在高速混合器中混合10min。然后將混合物與表中其余的各組分在180℃溫度下于密煉機(jī)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片材。將表面粗化后的鎳片經(jīng)平整后，在壓力5Mpa，溫度160℃條件下熱壓到芯材的雙面，在真空烘箱中80℃熱處理48小時(shí)后，用γ射線(Co60)輻照，劑量為15Mrad，再將復(fù)合片經(jīng)過(guò)印制線路板工藝即可制得表面貼裝型式聚合物熱敏電阻器。對(duì)制得的熱敏電阻器進(jìn)行回流焊接和環(huán)境老化實(shí)驗(yàn)得到表4結(jié)果表4

注δ＝(R1-R0)/R0，R0為實(shí)驗(yàn)前電阻，R1為實(shí)驗(yàn)后電阻。
回流焊條件焊接溫度250℃±2℃，時(shí)間10～20S。
高溫實(shí)驗(yàn)條件85℃，1000h。
權(quán)利要求
1，一種熱敏電阻器，它由芯材和貼覆于上述芯材兩面的金屬箔片、焊接在該金屬箔片外表面上的片狀或引線狀引出電極以及包覆在外表面的絕緣層構(gòu)成，或者通過(guò)印制線路板工藝制成表面貼裝型式構(gòu)成，特點(diǎn)是所述的芯材由高分子聚合物、導(dǎo)電填料、納米填料以及其他填料和加工助劑混合而成，各組份重量百分含量為高分子聚合物35～60％導(dǎo)電填料35～60％納米填料0.1～10％其他填料0～20％加工助劑0～5％所述的芯材組分中的加工助劑是指抗氧劑、交聯(lián)促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑，其中抗氧劑可以是酚類或胺類化合物，交聯(lián)促進(jìn)劑可以是多官能團(tuán)不飽和化合物，偶聯(lián)劑可以是硅烷或鈦酸酯類有機(jī)化合物。
2，一種熱敏電阻器，它由芯材和貼覆于上述芯材兩面的金屬箔片、焊接在該金屬箔片外表面上的片狀或引線狀引出電極通過(guò)印制線路板工藝制成表面貼裝型結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的芯材由高分子聚合物、導(dǎo)電填料、納米填料以及其他填料和加工助劑混合而成，各組份重量百分含量為高分子聚合物 35～60％導(dǎo)電填料 35～60％納米填料0.1～10％其他填料0～20％加工助劑0～5％所述的芯材組分中的加工助劑是指抗氧劑、交聯(lián)促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑，其中抗氧劑可以是酚類或胺類化合物，如酚類抗氧劑ANOX70，交聯(lián)促進(jìn)劑可以是多官能團(tuán)不飽和化合物，如三烯丙基異氰尿酸酯(TAIC)，偶聯(lián)劑可以是硅烷或鈦酸酯類有機(jī)化合物，如鈦偶聯(lián)劑TCF。
3，根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱敏電阻器，其特征在于所述的芯材組分中高分子聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯中的一種或一種以上聚合物的共混物。
4，根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱敏電阻器，其特征在于所述的芯材組分中導(dǎo)電填料是碳黑、石墨、碳纖維、金屬粉末、金屬氧化物中的一種或一種以上材料的混合物。
5，根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱敏電阻器，其特征在于所述的芯材組分中納米填料是納米二氧化硅、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幾種材料的混合物。
6，所述的芯材組分中的其它填料是陶土、氫氧化鎂、氫氧化鋁、滑石粉中的一種或一種以上材料的混合物。
7，根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱敏電阻器，其特征在于所述抗氧劑可以是酚類抗氧劑ANOX70，所述交聯(lián)促進(jìn)劑可以是三烯丙基異氰尿酸酯TAIC，所述偶聯(lián)劑可以是鈦偶聯(lián)劑TCF。
8，根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱敏電阻器的制造方法，其特征在于將芯材組分高分子聚合物、導(dǎo)電填料、納米填料在高速混合機(jī)內(nèi)混合，然后將混合物、其他填料及其它加工助劑在100～200℃溫度下混煉，然后用模壓或擠出的方法制成面積為100～1000cm2，厚0.1～3.0mm的片材；再用熱壓的方法在熱壓機(jī)上把金屬箔片復(fù)合于上述片材的兩個(gè)表面，制成復(fù)合片材，然后再將此復(fù)合片材用γ射線(Co60)或電子輻照交聯(lián)，劑量為5～100Mrad，也可以先將芯材用上述方法輻照交聯(lián)后再貼覆金屬箔片。再將復(fù)合片割成一定尺寸的小片，焊接上片狀或引線狀金屬電極，外面在包覆絕緣層，或者采用印制線路板工藝制成表面貼裝型熱敏電阻器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱敏電阻器及其制造方法。熱敏電阻器由芯材和貼覆于上述芯材兩面的金屬箔片、焊接在該金屬箔片外表面上的片狀或引線狀引出電極以及包覆在外表面的絕緣層構(gòu)成，或者通過(guò)印制線路板工藝制成表面貼裝型式構(gòu)成，特點(diǎn)是所述的芯材由高分子聚合物35～60％、導(dǎo)電填料35～60％、納米填料0.1～10％、其他填料0～20％、加工助劑0～5％，所述的芯材組分中的加工助劑是指抗氧劑、交聯(lián)促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑，其中抗氧劑可以是酚類或胺類化合物，交聯(lián)促進(jìn)劑可以是多官能團(tuán)不飽和化合物，偶聯(lián)劑可以是硅烷或鈦酸酯類有機(jī)化合物。本發(fā)明因采用了納米填料以提高PTC熱敏電阻的耐可焊接性能和環(huán)境老化性能。
文檔編號(hào)H01C7/02GK1555066SQ20031012275
公開(kāi)日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者王軍, 侯李明, 連鐵軍, 楊兆國(guó), 潘昂, 李從武, 王 軍 申請(qǐng)人:上海維安熱電材料股份有限公司