高分子PTC温度传感器制造技术

本发明专利技术涉及高分子PTC温度传感器，一种以导电高分子聚合物复合材料为主要材料的表面贴装高分子PTC(positive temperature coefficient)温度传感器，有别于传统陶瓷PTC温度传感器，采用便于安装的表面贴装形式，便于安装；采用具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料层作为高分子PTC温度传感器的芯材。产品的成本相较陶瓷类PTC温度传感器低，加工更方便，更适用于小型化器件的要求。

Polymer PTC temperature sensor

The present invention relates to a polymer PTC temperature sensor, the surface of a conductive polymer composite material as the main materials with macromolecule PTC (positive temperature coefficient) temperature sensor, which is different from the traditional ceramic PTC temperature sensor, used to facilitate the installation of the surface mount, convenient installation; the conductive polymer composite layer with resistance the positive temperature coefficient effect as the core material of polymer PTC temperature sensor. Compared with the ceramic PTC temperature sensor, the cost of the product is lower, the processing is more convenient, and the device is more suitable for the miniaturization of the device.

【技术实现步骤摘要】
高分子PTC温度传感器
本专利技术涉及一高分子PTC温度传感器，属于以导电高分子聚合物复合材料为主要材料的电子元器件，尤其是涉及一种表面贴装型高分子PTC温度传感器。
技术介绍
在现有公开的技术中，PTC温度传感器多为陶瓷基。聚合物和分散在聚合物中的导电填料组成的导电聚合物以及由此导电性聚合物制备出的具有正温度系数(PTC)特征的电子元件，广泛用于电路保护。如：申请号201010242175.5公开了一种具有正温度系数,高PTC强度高分子电发热复合材料,按重量百分比计:(1)35%-75%高密度聚乙烯,低密度聚乙烯,乙烯-醋酸乙烯共聚物,乙烯-丙烯酸乙酯共聚物,丁晴橡胶，环氧树脂,聚偏氟乙烯一种或几种混合物;(2)15%-55%碳黑,碳纳米管;(3)无机填充料3%-12%;(4)0.02%-0.1%抗氧化剂,将上述混合物采用密炼或双螺杆加工成型,经辐射交联,即可制得高PTC强度自控温高分子导电发热复合材料。该复合材料由于良好的PTC强度,漏电流非常小,良好的安全性及热稳定性，在电热取暖方面,自控温加热器,过流保护领域及温度传感器有着广泛的应用。另外，本申请人有多个涉及PTC高分子电阻结构及制造方法方面的专利，具有正温度系数(PTC)特征的PTC高分子器件可作为发热元件，从理论上也可以作为温度传感器使用，但其受强度等因素限制，目前为目仍然是以PTC陶瓷材料为主。通常，高分子PTC器件在室温时具有相对低的电阻值，而当温度上升至一临界温度时，其电阻值可立刻跳升数千倍以上，藉此改变电流大小，已达到指示温度的目的。当温度下降至室温时，高分子PTC温度传感器可回复至低阻状态,电路电流恢复正常。此种可重复并在指定临界温度发生变化的特点，使高分子PTC温度传感器可广泛应用在电子电路中。本专利技术旨在提供一种有别于传统陶瓷PTC温度传感器的高分子PTC温度传感器，并采用便于安装的表面贴装形式。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种表面贴装型的高分子PTC温度传感器。本专利技术的再一目的在于：提供所述高分子PTC温度传感器的制造方法。为达上述目的，本专利技术采用下述方案：一种高分子PTC温度传感器，包括：1）至少具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，该复合材料片材由具有第一、第二表面的电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料层和相对于第一、第二表面紧密贴合的第一导电电极、第二导电电极构成，所述的高分子导电复合材料层由聚合物和分散于聚合物中的导电填料组成，其固定熔点在65-300℃之间；2）第一导电端，与每个复合材料片材中的其中一个导电电极电气连接，与对应的另一个导电电极不电气连接；第二导电端，与每个复合材料片材中的已经与第一导电端电气连接的导电电极不电气连接，与每个复合材料片材中与第一导电端不电气连接的导电电极电气连接；3）第一端电极，位于整个元件的最外层的一面或两面上，连接第一导电端，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路一极电气相连；第二端电极，与第一端电极同样位于整个元件的最外层的同一面或两面上，连接第二导电端，并与第一端电极电气隔断，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路另一极电气相连；4）绝缘层，贴覆于上述非同一复合材料片材上的第一导电电极和第二导电电极之间，以及元件最外层的导电电极和端电极之间，并用于电气隔离。本专利技术至少具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，当由两层或多层具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材时，采用复合片材并联，采用同样的导通方式实现，以达到调整产品阻值的目的。所述的聚合物基导电复合材料层由聚合物和分散于聚合物中的导电填料组成，其中，聚合物占导电复合材料层的体积分数介于20%～75%之间，选自聚乙烯、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、乙烯-辛烯共聚物、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。所述的导电填料选自炭黑、碳纳米管、石墨烯、金属粉末、导电陶瓷粉末中的一种及其混合物。所述的金属粉末选自：铜、镍、钨、锡、银、金或其合金中的一种及其混合物。所述的导电陶瓷粉末选自：金属氮化物、金属碳化物、金属硼化物、金属硅化物之中的一种或几种的混合物。所述的导电端位于元件内部，或者，位于元件侧面，通过激光钻孔或机械钻孔，且孔表面附着导电金属层构成。所述导电端的形状可以是任意规则的或不规则的形状。所述的导电金属层是通过化学沉积、喷涂、溅射、电镀或是这几种工艺复合使用形成的导电金属层。所述导电金属层，是由锌、铜、镍、钴、铁、钨、锡、铅、银、金、铂或其合金中的一种及其混合物组成。本专利技术目的所采取的技术方案为：由高分子复合材料基层和紧密贴覆于上述高分子材料基层两面的第一导电电极和第二导电电极形成复合片材，对复合片材通过内层图形转移蚀刻技术使复合片材的导电电极蚀刻出绝缘槽，然后将两绝缘层叠放于完成蚀刻的复合片材两表面，并分别覆盖金属箔，进行高温压合，之后将压合后的基板经过后续的外层金属箔镀锡、蚀刻外层图形、印刷阻焊油墨、固化阻焊油墨、钻孔、沉铜、镀铜工艺等步骤，得到表面贴装形式的高分子PTC温度传感器。本专利技术提供所述高分子PTC温度传感器的制备方法，按如下步骤：第一，将导电高分子复合材料基层组分高分子聚合物、导电填料在高速混合机内混合，然后将混合物在100～200℃温度下混炼，然后用模压或挤出的方法制成面积为100～5000cm2，厚0.1～3.0mm的复合材料基层；再用热压的方法在热压机上把金属箔片复合于上述材料基层的第一第二两个表面，制成复合材料片材，然后再将此复合片材用γ射线（Co60）或电子束辐照交联，剂量为5～100Mrad，得到固定熔点在65-300℃之间且具有电阻正温度系数效应的复合材料片材；第二，再采用印制线路板工艺制成表面贴装型高分子PTC温度传感器。本专利技术有别于传统陶瓷PTC温度传感器，采用便于安装的表面贴装形式，便于安装；采用具有电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料层作为高分子PTC温度传感器的芯材。产品的成本相较陶瓷类PTC温度传感器低，加工更方便，更适用于小型化器件的要求。附图说明图1：本专利技术实施例1整体立体视图；图2：本专利技术实施例1单层片材剖面结构视图；图3：本专利技术实施例2单层片材剖面结构视图；图1、2中标号说明：1、1a——上、下第一端电极；2、2a——上、下第二端电极；3、3a——上、下绝缘层；4——第一导电电极；5——高分子导电复合材料基层；6——第二导电电极；7——第一导电端；8——第二导电端；9、9a——阻焊层；图3中：1’、1a’——第一端电极；2’、2a’——第二端电极；3’、3a’——绝缘层；4’——第一导电电极；5’——高分子导电复合材料基层；6’——第二导电电极；7’——第一导电端；8’——第二导电端；9’、9a’——阻焊层。具体实施方式实施例1图1本专利技术实施例1整体立体视图和图2本实施例单层复合片材剖面结构视图所示：一种高分子PTC温度传感器，包括：1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子PTC温度传感器，包括：1）至少具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，该复合材料片材由具有第一、第二表面的电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料层和相对于第一、第二表面紧密贴合的第一导电电极、第二导电电极构成，所述的高分子导电复合材料层由聚合物和分散于聚合物中的导电填料组成，其固定熔点在65‑300℃之间；2）第一导电端，与每个复合材料片材中的其中一个导电电极电气连接，与对应的另一个导电电极不电气连接；第二导电端，与每个复合材料片材中的已经与第一导电端电气连接的导电电极不电气连接，与每个复合材料片材中与第一导电端不电气连接的导电电极电气连接；3）第一端电极，位于整个元件的最外层的一面或两面上，连接第一导电端，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路一极电气相连；第二端电极，与第一端电极同样位于整个元件的最外层的同一面或两面上，连接第二导电端，并与第一端电极电气隔断，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路另一极电气相连；4）绝缘层，贴覆于上述非同一复合材料片材上的第一导电电极和第二导电电极之间，以及元件最外层的导电电极和端电极之间，并用于电气隔离。

【技术特征摘要】
1.一种高分子PTC温度传感器，包括：1）至少具有一个电阻正温度系数效应的复合材料片材，该复合材料片材由具有第一、第二表面的电阻正温度系数效应的高分子导电复合材料层和相对于第一、第二表面紧密贴合的第一导电电极、第二导电电极构成，所述的高分子导电复合材料层由聚合物和分散于聚合物中的导电填料组成，其固定熔点在65-300℃之间；2）第一导电端，与每个复合材料片材中的其中一个导电电极电气连接，与对应的另一个导电电极不电气连接；第二导电端，与每个复合材料片材中的已经与第一导电端电气连接的导电电极不电气连接，与每个复合材料片材中与第一导电端不电气连接的导电电极电气连接；3）第一端电极，位于整个元件的最外层的一面或两面上，连接第一导电端，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路一极电气相连；第二端电极，与第一端电极同样位于整个元件的最外层的同一面或两面上，连接第二导电端，并与第一端电极电气隔断，作为焊盘使用，焊接至电路中后使元件与外电路另一极电气相连；4）绝缘层，贴覆于上述非同一复合材料片材上的第一导电电极和第二导电电极之间，以及元件最外层的导电电极和端电极之间，并用于电气隔离。2.根据权利要求1所述的高分子PTC温度传感器，其特征在于，所述的聚合物基导电复合材料层由聚合物和分散于聚合物中的导电填料组成，其中，聚合物占导电复合材料层的体积分数介于20%～75%之间，选自聚乙烯、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、乙烯-辛烯共聚物、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。3.根据权利要求1或2所述的高分子PTC温度传感器，其特征在于，所述的聚合物基导电复合材料层中导电填料选自炭黑、碳纳米管、石墨烯、金属粉末、导电陶瓷粉末中的一种及其混合物。4.根据权利要求3所述的高分子PTC温度传感器，其特征在于，所述的金属粉末选自：铜、镍、钨、锡、银、金或其合金中的一种及其混合物。5.根据权利要求3所述的高分子PTC温度传感器，其特征在于，所述的导电陶瓷粉末选自：金属氮化物、金属碳化物、金属硼化物、金属硅化物之中的一种或几种的混合物。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹，刘玉堂，何建成，孙天举，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