具有过流过温保护特性的软硬结合保护板制造技术

本发明专利技术涉及一种具有过流过温保护的软硬结合板，具有电阻正温度效应的保护芯片，包括软板区、硬板区，在该硬板和软板上均设有线路，具有电阻正温度效应的保护芯片内置在硬板内，至少部分软板区与硬板区相互贴合为一体，内置保护芯片通过导电部件与硬板和软板的线路导通，所述具有电阻正温度效应的保护芯片由聚合物基导电复合材料为芯，上下两表面覆有金属导体箔而构成。本发明专利技术除一般普通软硬结合板所具有柔曲立体安装，减少安装空间，利用了内置保护芯片增加了过流过温保护特性，减少了后续贴装过流过温保护元件的加工成本以及所需空间；同时，硬板包覆过流过温保护芯片，隔绝了过流过温保护芯片与环境的接触，提高了过流过温保护芯片环境可靠性。

Soft and hard combination protection board with over flow temperature protection characteristics

【技术实现步骤摘要】
具有过流过温保护特性的软硬结合保护板
本专利技术涉及一种具有过流过温保护特性的软硬结合保护板，特别是一种将具有电阻正温度效应的保护元件内置于硬板内的软硬结合保护板。
技术介绍
聚合物基导电复合材料制备的电阻具有正温度系数效应，材料的电阻对温度变化的反应相当敏锐，即在常温或低温环境下可维持较低的电阻值，当发生过电流或过高温度现象而促使温度上升到一临界温度时，其电阻会瞬间增加到一高阻值，使电路处于断路状态，以达到保护电路元件的目的。把此类聚合物基导电复合材料制备的过流过温保护元件已被广泛应用于电子线路保护元器件上。随着智能移动终端的发展，电子元器件尺寸小型化和高通流能力是未来发展的趋势。此外，电子终端的电子线路设计又有轻量化、配线空间限制少、高灵活度的需求。传统的在线路板表面贴装电路保护元件受到越来越有限的空间限制，如需进一步提升保护元件的性能时，空间的限制致使其性能提升及其有限。
技术实现思路
本专利技术目的在于：提供一种具有过流过温保护特性的软硬结合保护板，不但可以节省电路保护元件的安装空间，具有良好的环境可靠性，还可以增加电子线路设计自由度。本专利技术的再一目的在于，提供所述具有过流过温保护特性的软硬结合保护板的制备方法。一种具有过流过温保护的软硬结合板，包括具有电阻正温度效应的保护芯片，还包括：软板区和硬板区，软板区面积不小于硬板区面积，其中，（a）具有电阻正温度效应的保护芯片，内置于所述刚性绝缘基板中，以聚合物基导电复合材料为芯材，上下两表面覆有金属导体箔而构成，所述聚合物基导电复合材料层包含至少一种聚合物基材和至少一种电阻率低于100μΩ.cm且末粒径分布范围在0.1μm~50μm之间的导电粉末；（b）硬板区：以刚性绝缘基膜为刚性基板，刚性基板中间有保护芯片的容置空间，具有电阻正温度效应的保护芯片置于该容置空间内，并在刚性基板上、下表面覆半固化粘接层，构成内置保护芯片的硬板区的基本结构，按照覆铜结构分为上、下半固化粘接层上双面覆铜箔硬板，或者，在上或下半固化粘接层上单面覆铜箔硬板，或者不覆铜箔硬板，至少部分软板区与该硬板区复合成一体；（c）软板区：为柔性覆铜软板，其面积不小于所述的硬板区，所述的柔性覆铜软板由柔性绝缘基膜与铜箔复合而成层状软板，或者，由柔性绝缘基膜经与形成导体线路的铜箔由胶黏剂粘结组成层状软板，当软板区部分与硬板区复合成一体时，至少软板区部分复合在容置空间的位置，通过导电部件与硬板区和软板区的设有线路与具有电阻正温度效应的保护芯片导通；（d）导电部件，使所述具有电阻正温度效应的保护芯片与软板、硬板中铜箔上的线路形成电气连接，包括导电通孔、导电盲孔、导电埋孔，或者形状为点状、线状、带状、层片状、柱状的其他导电部件，所述导电部件的基材为镍、铜、铝、锌、锡、铋、铟、银、金中的一种及它们的合金。本专利技术提供了一种具有过流过温保护特性的软硬结合保护板，对智能电子设备的电路柔性设计将是非常有益的。将电路保护元件内置于软硬结合板中的覆铜箔层压板内部，既可以大幅减小电路保护元件厚度带来的影响，又给电路保护元件的面积带来较大的可设计空间，也增加了电子线路设计的灵活性和绕性。电路保护元件被密封在覆铜箔层压板内部，还降低了外界环境对其寿命的影响，因此具有较好的环境可靠性。在上述方案基础上，所述的柔性覆铜软板为单面软板、双面软板和多层软板中的一种，至少部分所述的柔性覆铜软板与硬板区复合，其中，所述的单面软板为无覆盖层单面连接的软板、有覆盖层单面连接的软板中的一种；所述的双面软板为无覆盖层双面连接的软板和有覆盖层双面连接的软板中的一种；所述的多层软板由柔性绝缘基膜、粘结层、铜箔、粘结层按序多循环复合构成，包括有覆盖层和无覆盖层。在上述方案的基础上，所述的双面软性板为无金属化孔、无覆盖层的双面软性板；或者，无金属化孔、有覆盖层的双面软性板；或者，有金属化孔、无覆盖层的双面软性板；或者，有金属化孔、有覆盖层的双面软性板中的一种。进一步的，所述的柔性覆铜软板中的柔性绝缘基膜材质为聚酯、聚酰亚胺、聚酯酰亚胺、氟碳乙烯树脂、聚四氟乙烯、柔性环氧-玻璃布、亚酰胺纤维纸、聚丁烯对钛酸盐树脂中的一种。在上述方案基础上，所述的软板区的双面或同侧面可以分别复合所述硬板区和多层覆铜的硬板区。在上述方案基础上所述的刚性基板材质为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺板、玻璃纤维或无机填料改性环氧树脂、玻璃纤维或无机填料改性酚醛树脂、玻璃纤维或无机填料改性聚酰亚胺板中的一种。在上述方案的基础上，所述的胶黏剂为聚酯胶黏剂、丙烯酸胶黏剂、环氧或改性环氧胶黏剂、聚酰亚胺胶黏剂、酚醛-缩丁醛胶黏剂、酚醛胶黏剂、双马来酰亚胺改性三嗪树脂、二亚苯基醚树脂、马来酸酐亚胺-苯乙烯树脂、聚氰酸酯树脂、聚烯烃树脂中的一种或其混合物。在上述方案的基础上，所述半固化绝缘材料选自环氧树脂、酚醛树脂、玻璃纤维或无机填料改性环氧树脂、玻璃纤维或无机填料改性酚醛树脂。在上述方案的基础上，所述的铜箔为电解铜箔、压延铜箔、铝箔、铜－铍合金箔中的一种。所述的聚合物材料为聚乙烯、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，其中，在具有电阻正温度效应的导电复合材料中的体积百分比为15%~75%。在上述方案基础上：所述导电粉末混合在所述的聚合物材料中体积百分比为25%~85%，包括：碳系导电粉末、金属粉末、导电陶瓷粉末及它们的混合物，其中，所述碳系导电粉末碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨、石墨烯中的一种及它们的混合物；所述金属粉末选自：铜、镍、钴、铁、钨、锡、铅、银、金、铂或其合金中的一种及其混合物；所述导电陶瓷粉末为：金属氮化物、金属碳化物、金属硼化物、金属硅化物、层状结构陶瓷粉之中的一种或几种的混合物。在上述方案基础上，所述金属硼化物为硼化钽、二硼化钽、硼化钒、二硼化钒、二硼化锆、二硼化钛、硼化铌、二硼化铌、硼化二钼、五硼化二钼、二硼化铪、硼化二钨、硼化钨、硼化二铬、硼化铬、二硼化铬或三硼化五铬之中的一种。在上述方案基础上，所述金属氮化物为氮化钽、氮化钒、氮化锆、氮化钛、氮化铌或氮化铪中的一种。在上述方案基础上，所述金属碳化物为碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化钛、碳化铌、碳化二钼、碳化铪、碳化钨、碳化二钨或二碳化三铬之中的一种。在上述方案基础上，所述金属硅化物为二硅化钽、三硅化五钽、硅化三钒、二硅化钒、二硅化锆、二硅化钛、三硅化五钛、二硅化铌、二硅化钼、二硅化铪、二硅化钨、硅化三铬或二硅化铬之中的一种。在上述方案基础上，所述层状结构陶瓷粉为Sc2InC、Ti2AlC、Ti2GaC、Ti2In本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有过流过温保护的软硬结合板，包括具有电阻正温度效应的保护芯片，其特征在于，还包括：软板区和硬板区，其中，/n（a）具有电阻正温度效应的保护芯片，内置于所述刚性绝缘基板中，以聚合物基导电复合材料为芯材，上下两表面覆有金属导体箔而构成，所述聚合物基导电复合材料层包含至少一种聚合物基材和至少一种电阻率低于100μΩ.cm且末粒径分布范围在0.1μm~50μm之间的导电粉末；/n（b）硬板区：以刚性绝缘基膜为刚性基板，刚性基板中间有保护芯片的容置空间，具有电阻正温度效应的保护芯片置于该容置空间内，并在刚性基板上、下表面覆半固化粘接层，构成内置保护芯片的硬板区的基本结构，按照覆铜结构分为上、下半固化粘接层上的双面覆铜箔硬板，或者，在上或下半固化粘接层上单面覆铜箔硬板，或者不覆铜箔硬板，至少部分软板区与该硬板区复合成一体；/n（c）软板区：为柔性覆铜软板，其面积不小于所述的硬板区，所述的柔性覆铜软板由柔性绝缘基膜与铜箔复合而成层状软板，或者，由柔性绝缘基膜经与形成导体线路的铜箔由胶黏剂粘结组成层状软板，当软板区部分与硬板区复合成一体时，至少软板区部分复合在容置空间的位置，通过导电部件与硬板区和软板区的设有线路与具有电阻正温度效应的保护芯片导通；/n（d）导电部件，使所述具有电阻正温度效应的保护芯片与软板、硬板形成电气连接，包括导电通孔、导电盲孔、导电埋孔，或者形状为点状、线状、带状、层片状、柱状的其他导电部件，所述导电部件的基材为镍、铜、铝、锌、锡、铋、铟、银、金中的一种及它们的合金。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有过流过温保护的软硬结合板，包括具有电阻正温度效应的保护芯片，其特征在于，还包括：软板区和硬板区，其中，
（a）具有电阻正温度效应的保护芯片，内置于所述刚性绝缘基板中，以聚合物基导电复合材料为芯材，上下两表面覆有金属导体箔而构成，所述聚合物基导电复合材料层包含至少一种聚合物基材和至少一种电阻率低于100μΩ.cm且末粒径分布范围在0.1μm~50μm之间的导电粉末；
（b）硬板区：以刚性绝缘基膜为刚性基板，刚性基板中间有保护芯片的容置空间，具有电阻正温度效应的保护芯片置于该容置空间内，并在刚性基板上、下表面覆半固化粘接层，构成内置保护芯片的硬板区的基本结构，按照覆铜结构分为上、下半固化粘接层上的双面覆铜箔硬板，或者，在上或下半固化粘接层上单面覆铜箔硬板，或者不覆铜箔硬板，至少部分软板区与该硬板区复合成一体；
（c）软板区：为柔性覆铜软板，其面积不小于所述的硬板区，所述的柔性覆铜软板由柔性绝缘基膜与铜箔复合而成层状软板，或者，由柔性绝缘基膜经与形成导体线路的铜箔由胶黏剂粘结组成层状软板，当软板区部分与硬板区复合成一体时，至少软板区部分复合在容置空间的位置，通过导电部件与硬板区和软板区的设有线路与具有电阻正温度效应的保护芯片导通；
（d）导电部件，使所述具有电阻正温度效应的保护芯片与软板、硬板形成电气连接，包括导电通孔、导电盲孔、导电埋孔，或者形状为点状、线状、带状、层片状、柱状的其他导电部件，所述导电部件的基材为镍、铜、铝、锌、锡、铋、铟、银、金中的一种及它们的合金。


2.根据权利要求1所述的具有过流过温保护的软硬结合板，其特征在于，所述的柔性覆铜软板为单面软板、双面软板和多层软板中的一种，部分所述的柔性覆铜软板与硬板区复合，其中，所述的单面软板为无覆盖层单面连接的软板、有覆盖层单面连接的软板中的一种；所述的双面软板为无覆盖层双面连接的软板和有覆盖层双面连接的软板中的一种；所述的多层软板由柔性绝缘基膜、粘结层、铜箔按序多循环复合构成，包括有覆盖层和无覆盖层。


3.根据权利要求1或2所述的具有过流过温保护的软硬结合板，其特征在于，所述的柔性覆铜软板中的柔性绝缘基膜材质为聚酯、聚酰亚胺、聚酯酰亚胺、氟碳乙烯树脂、聚四氟乙烯、柔性环氧-玻璃布、亚酰胺纤维纸、聚丁烯对钛酸盐树脂中的一种。


4.根据权利要求2所述的具有过流过温保护的软硬结合板，其特征在于，所述的双面软性板为无金属化孔、无覆盖层的双面软性板；或者，无金属化孔、有覆盖层的双面软性板；或者，有金属化孔、无覆盖层的双面软性板；或者，有金属化孔、有覆盖层的双面软性板中的一种。


5.根据权利要求3所述的具有过流过温保护的软硬结合板，其特征在于，所述的软板区的双面或同侧面分别复合所述硬板区和多层覆铜的硬板区。


6.根据权利要求5所述的具有过流过温保护的软硬结合板，其特征在于，所述的刚性基板材质为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺板、玻璃纤维或无机填料改性环氧树脂、玻璃纤维或无机填料改性酚醛树脂、玻璃纤维或无机填料改性聚酰亚胺板中的一种。


7.根据权利要求1所述的具有过流过温保护的软硬结合板，其特征在于，所述的胶黏剂为聚酯胶黏剂、丙烯酸胶黏剂、环氧或改性环氧胶黏剂、聚酰亚胺胶黏剂、酚醛-缩丁醛胶黏剂、酚醛胶黏剂、双马来酰亚胺改性三嗪树脂、二亚苯基醚树脂、马来酸酐亚胺-苯乙烯树脂、聚氰酸酯树脂、聚烯烃树脂中的一种或其混合物。


8.根据权利要求1所述的具有过流过温保护的软硬结合板，其特征在于，所述半固化绝缘材料选自环氧树脂、酚醛树脂、玻璃纤维或无机填料改性环氧树脂、玻璃纤维或无机填料改性酚醛树脂的一种或其混合物。


9.根据权利要求1所述的具有过流过温保护的软硬结合板，其特征在于，所述的铜箔为电解铜箔、压延铜箔、铝箔、铜－铍合金箔中的一种。


10.一种根据权利要求1至9所述的具有过流过温保护的软硬结合板的制备方法，其特征在于，具有过流过温保护的软硬结合板包含：软板区、硬板区、具有电阻正温度效应的保护芯片和导电部件，包括下述方法制备：
保护芯片制备：由具有电阻正温度效应的导电复合材料基层、上金属导体铜箔和下金属导体铜箔组成片材，通过裁切成设定的尺寸的具有电阻正温度效应的保护芯片；
硬板区：先将上述具有电阻正温度效应的保护芯片，置于硬板区的刚性绝缘基材的容置空间中，将半固化上、下胶粘层热压合在刚性绝缘基材的上、下表面，然后，选择在半固化上、下胶粘层复合铜箔，或不复合铜箔，形成内置具有电阻正温度效应的保护芯片硬板区；和/或，刚性绝缘基膜与铜箔复合重复叠加复合的硬板区；
软板区：将柔性绝缘基膜、胶黏剂、铜箔按次序叠放压合形成无覆盖单面软性板的软板区，或者，将柔性绝缘基膜、胶黏剂、铜箔、胶黏剂按次序叠放压合形成有覆盖单面连接软性板，或者，将柔性绝缘基膜、胶黏剂、铜箔、胶黏剂按次序重复叠放压合形成有覆盖双面或多面连接的软性板，软板区的面积大于硬板区的面积；
导电部件与各铜箔和具有电阻正温度效应的保护芯片电气连接，构成所需的电器电路；
最后，制作具有过流过温保护的软硬结合板的表面绝缘及电子元件表贴或测试焊盘，形成具过流过温保护的软硬结合保护板的上、下绝缘涂层和电子元件表贴或测试焊盘，得到所需的具有过流过温保护的软硬结合板。


11.一种根据权利要求10所述的具有过流过温保护的软硬结合板的制备方法，其特征在于，包括下述方法制备：
保护芯片制备：由具有电阻正温度效应的导电复合材料基层、上金属导体铜箔和下金属导体铜箔组成，通过裁切成设定的尺寸的具有电阻正温度效应的保护芯片；
硬板区：先将上述具有电阻正温度效应的保护芯片，置于硬板区的刚性绝缘基材的容置空间中，将半固化上、下胶粘层热压合在刚性绝缘基材的上、下表面，然后，将上、下铜箔分别压合在半固化上、下胶粘层上形成双层刚性覆铜板的硬板区；
软板区：将柔性绝缘基膜、胶黏剂、铜箔按次序叠放压合形成无覆盖单面连接软性板的软板区，软板区的宽度与硬板区相同，但软板区的长度大于硬板区的长度；
无覆盖单面连接的软板区与双层刚性覆铜板的硬板区复合：将硬板区的上铜箔表面与软板区一端的柔性绝缘基膜表面贴合，经热压成型为一体结构的软硬结合保护板；
导电部件与各铜箔的电气连接：将保护芯片上金属导体铜箔通过与软、硬板复合面垂直的导电部件一与硬板区的上铜箔电气连接；将保护芯片下金属导体铜箔通过导电部件二与硬板区的下铜箔电气连接，硬板区下铜箔通过导电部件三与软板区的铜箔电气连接，导电部件一、二、三相互平行；软板区的铜箔、硬板区的上、下铜箔加工成所需电路；
具有过流过温保护的软硬结合板的表面绝缘及电子元件表贴或测试焊盘制作：在软板区的铜箔表面和硬板区的下铜箔分别覆盖一层绝缘漆，形成具过流过温保护的软硬结合保护板的上、下绝缘涂层和电子元件表贴或测试焊盘一、二、三，制备成所需的具有过流过温保护的软硬结合板。


12.一种根据权利要求10所述的具有过流过温保护的软硬结合板的制备方法，其特征在于，包括下述步骤制备：
保护芯片制备：由具有电阻正温度效应的导电复合材料基层、上金属导体铜箔和下金属导体铜箔组成，通过裁切成设定的尺寸的具有电阻正温度效应的保护芯片；
硬板区制备：具有电阻正温度效应的保护芯片置于硬板区的刚性绝缘基材的容置空间内，将半固化的上、下胶粘层热压合在刚性绝缘基材的上下表面，然后在半固化的上胶粘层上覆铜箔压合，形成单层刚性覆铜板且内置具有电阻正温度效应的保护芯片的硬板区；
软板区制备：将柔性绝缘基膜一、胶黏剂一、上铜箔、胶黏剂二、柔性绝缘基膜二、胶黏剂三、下铜箔、胶黏剂四和柔性绝缘基膜三自上而下按次序叠放压合形成有覆盖双面连接的软性板的软板区，软板区宽度与硬板区相同，软板区的长度大于硬板区长度；
有覆盖双面连接的软性板与单层刚性覆铜板的硬板区复合：将硬板区的铜箔表面与软板区一端的柔性绝缘基膜三经胶黏剂贴合为一体结构的软硬结合保护板；
导电部件与各铜箔的电气连接：将保护芯片的上金属导体铜箔通过导电部件一与软板区上铜箔电气连接；将保护芯片的下金属导体铜箔通过导电部件二与硬板区的铜箔和软板区的下铜箔电气连接，导电部件一、二相互平行，且垂直于软硬板复合面；软板区上、下铜箔及硬板区的铜箔加工成所需电路；
具有过流过温保护的软硬结合板表面的电子元件表贴或测试焊盘制作：在软硬结合保护板的上下外层表面加工形成电子元件表贴或测试焊盘一、二、三，得到所需的具有过流过温保护的软硬结合板。


13.一种根据权利要求10所述的具有过流过温保护的软硬结合板的制备方法，其特征在于，包括下述步骤制备：
保护芯片制备：具有电阻正温度效应的保护芯片由具有电阻正温度效应的导电复合材料基层、上金属导体铜箔和下金属导体铜箔组成，通过裁切成设定的尺寸的具有电阻正温度效应的保护芯片；
硬板区制备：将具有电阻正温度效应的保护芯片置于硬板区的刚性绝缘基材的容置空间中，将半固化上、下胶粘层热压合在刚性绝缘基材的上、下表面，然后，将铜箔压合在半固化下胶粘层上形成单层刚性覆铜板的硬板区；
软板区制备：将柔性绝缘基膜一、胶黏剂层一、铜箔一、柔性绝缘基膜二、铜箔二、胶黏剂层二和柔性绝缘基膜三按从上而次序叠放压合形成有覆盖层双面连接的软性板的软板区，所述软板区宽度与硬板区相同，但长度大...

【专利技术属性】
技术研发人员：方勇，刘玉堂，黄贺军，夏坤，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