一种新型正温度系数热敏电阻器及其制造方法.pdf

本发明涉及一种新型正温度系数热敏电阻器，包括正温度系数电阻元件和耐热绝缘弹性胶体层，正温度系数电阻元件包括具有PTC特性的导电性聚合物芯片、两金属箔电极层和两引出电极，两金属箔电极层分别贴合在导电性聚合物芯片的相对的两面，两引出电极分别连接在两金属箔电极层的外表面上，耐热绝缘弹性胶体层包覆正温度系数电阻元件，两引出电极分别穿出耐热绝缘弹性胶体层，在耐热绝缘弹性胶体层外还可以包封一层粉体绝缘层，本发明的新型正温度系数热敏电阻器设计巧妙，有效较少了电极间电弧放电现象的发生，有效降低开裂、燃烧等异常现象发生几率，从而有效提高产品安全性能及总合格率，同时制造简单、效率高。

1.  一种新型正温度系数热敏电阻器，包括正温度系数电阻元件，所述正温度系数电阻元件包括具有PTC特性的导电性聚合物芯片、两金属箔电极层和两引出电极，两所述金属箔电极层分别贴合在所述导电性聚合物芯片的相对的两面，两所述引出电极分别连接在两所述金属箔电极层的外表面上，其特征在于，所述新型正温度系数热敏电阻器还包括耐热绝缘弹性胶体层，所述耐热绝缘弹性胶体层包覆所述正温度系数电阻元件，两所述引出电极分别穿出所述耐热绝缘弹性胶体层。

2.  根据权利要求1所述的新型正温度系数热敏电阻器，其特征在于，所述耐热绝缘弹性胶体层的耐热温度超过150℃。

3.  根据权利要求1所述的新型正温度系数热敏电阻器，其特征在于，所述耐热绝缘弹性胶体层含有双酚环氧树脂、环氧化酚醛、硅树脂中的一种或几种，或者双酚环氧树脂及其溶剂、环氧化酚醛及其溶剂、硅树脂及其溶剂中的一种或几种。

4.  根据权利要求1所述的新型正温度系数热敏电阻器，其特征在于，两所述引出电极径向引出且分别部分贴合在两所述金属箔电极层上。

5.  根据权利要求1所述的新型正温度系数热敏电阻器，其特征在于，还包括所述新型正温度系数热敏电阻器还包括粉体绝缘层，所述粉体绝缘层包覆所述耐热绝缘弹性胶体层，两所述引出电极分别穿出所述粉体绝缘层。

6.  根据权利要求5所述的新型正温度系数热敏电阻器，其特征在于，所述粉体绝缘层是环氧树脂粉体绝缘层。

7.  一种根据权利要求1所述的新型正温度系数热敏电阻器的制造方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
a.制备所述导电性聚合物芯片；
b.将两所述金属箔电极层贴合在所述的导电性聚合物芯片的相对的两面上；
c.将两所述引出电极分别连接在两所述金属箔电极层的外表面上；
d.将所述耐热绝缘弹性胶体层包覆在所述正温度系数电阻元件上，两所述引出电极分别穿出所述耐热绝缘弹性胶体层。

8.  根据权利要求7所述的新型正温度系数热敏电阻器的制造方法，其特征在于，所述的耐热绝缘弹性胶体层的耐热温度超过150℃。

9.  根据权利要求7所述的新型正温度系数热敏电阻器的制造方法，其特征在于，在步骤d中，具体采用刷涂、喷涂、浸涂或淋涂方式在所述正温度系数电阻元件外部包裹一层耐热绝缘弹性胶体，然后固化所述耐热绝缘弹性胶体形成所述耐热绝缘弹性胶体层。

10.  根据权利要求7所述的新型正温度系数热敏电阻器的制造方法，其特征在于，所述的耐热绝缘弹性胶体层含有双酚环氧树脂、环氧化酚醛、硅树脂中的一种或几种，或者双酚环氧树脂及其溶剂、环氧化酚醛及其溶剂、硅树脂及其溶剂中的一种或几种。

11.  根据权利要求7所述的新型正温度系数热敏电阻器的制造方法，其特征在于，两所述引出电极径向引出且分别部分贴合在两所述金属箔电极层上。

12.  根据权利要求7所述的新型正温度系数热敏电阻器的制造方法，其特征在于，在步骤d后，还包括步以下骤：
将所述粉体绝缘层包覆所述耐热绝缘弹性胶体层，两所述引出电极分别穿出所述粉体绝缘层。

13.  根据权利要求12所述的新型正温度系数热敏电阻器的制造方法，其特征在于，所述粉体绝缘层是环氧树脂粉体绝缘层。

14.  根据权利要求7所述的新型正温度系数热敏电阻器的制造方法，其特征在于，在步骤b和c之间、在步骤c和d之间或在步骤d之后，还包括以下步骤：
将贴合两所述金属箔电极层的所述导电性聚合物芯片辐照交联和热处理。

一种新型正温度系数热敏电阻器及其制造方法
技术领域
本发明涉及热敏电阻器技术领域，特别涉及正温度系数热敏电阻器技术领域，具体是指一种新型正温度系数热敏电阻器及其制造方法。
背景技术
正温度系数(PTC，Positive Temperature Coefficient)特性热敏电阻已广泛用于电脑、通讯、消费性电子、汽车、通路、数字内容等6C产业领域中的电路保护。其工作原理是：当电路正常工作时，PTC热敏电阻阻值R₀非常小不阻碍电流通过；而当电路出现过流、过载或过热等故障时，热敏电阻表面温度迅速上升，超过开关温度时瞬间升至高阻态，从而及时限制电路电流到很低水平保护电路；当故障排除后，PTC热敏电阻迅速冷却并恢复到原低阻状态，电路恢复正常后此热敏电阻可再次重复使用。
但是，利用现有结构设计及技术工艺生产的热敏电阻存在如下缺陷，当热敏电阻处于电路故障的高阻态时，一方面，芯片上的两层电极层电压增大，由于芯片很薄，电极间往往存在爬电现象，芯片产生电火花现象，当电弧放电严重时，温度急剧升高芯片会产生不可恢复性损坏，另一方面，由于内部温度急剧升高芯片膨胀不能及时散热，容易造成如产品开裂、燃烧等异常现象，从而导致热敏电阻器失效。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种新型正温度系数热敏电阻器及其制造方法，该新型正温度系数热敏电阻器设计巧妙，有效较少了电极间电弧放电现象的发生，有效降低开裂、燃烧等异常现象发生几率，从而有效提高产品安全性能及总合格率，同时制造简单、效率高。
为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种新型正温度系数热敏电阻器，包括正温度系数电阻元件，所述正温度系数电阻元件包括具有PTC特性的导电性聚合物芯片、两金属箔电极层和两引出电极，两所述金属箔电极层分别贴合在所述导电性聚合物芯片的相对的两面，两所述引出电极分别连接在两所述金属箔电极层的外表面上，其特点是，所述新型正温度系数热敏电阻器还包括耐热绝缘弹性胶体层，所述耐热绝缘弹性胶体层包覆所述正温度系数电阻元件，两所述引出电极分别穿出所述耐热绝缘弹性胶体层。
较佳地，所述耐热绝缘弹性胶体层的耐热温度超过150℃。
较佳地，所述耐热绝缘弹性胶体层含有双酚环氧树脂、环氧化酚醛、硅树脂中的一种或几种，或者双酚环氧树脂及其溶剂、环氧化酚醛及其溶剂、硅树脂及其溶剂中的一种或几种。
较佳地，两所述引出电极径向引出且分别部分贴合在两所述金属箔电极层上。
较佳地，还包括所述新型正温度系数热敏电阻器还包括粉体绝缘层，所述粉体绝缘层包覆所述耐热绝缘弹性胶体层，两所述引出电极分别穿出所述粉体绝缘层。
更佳地，所述粉体绝缘层是环氧树脂粉体绝缘层。
在本发明的第二方面，还提供了一种上述的新型正温度系数热敏电阻器的制造方法，其特点是，所述的方法包括以下步骤：
a.制备所述导电性聚合物芯片；
b.将两所述金属箔电极层贴合在所述的导电性聚合物芯片的相对的两面上；
c.将两所述引出电极分别连接在两所述金属箔电极层的外表面上；
d.将所述耐热绝缘弹性胶体层包覆在所述正温度系数电阻元件上，两所述引出电极分别穿出所述耐热绝缘弹性胶体层。
较佳地，所述耐热绝缘弹性胶体层的耐热温度超过150℃。
较佳地，在步骤d中，具体采用刷涂、喷涂、浸涂或淋涂方式在所述正温度系数电阻元件外部包裹一层耐热绝缘弹性胶体，然后固化所述耐热绝缘弹性胶体形成所述耐热绝缘弹性胶体层。
较佳地，所述耐热绝缘弹性胶体层含有双酚环氧树脂、环氧化酚醛、硅树脂中的一种或几种，或者双酚环氧树脂及其溶剂、环氧化酚醛及其溶剂、硅树脂及其溶剂中的一种或几种。
较佳地，两所述引出电极径向引出且分别部分贴合在两所述金属箔电极层上。
较佳地，在步骤d后，还包括以下步骤：
将所述粉体绝缘层包覆所述耐热绝缘弹性胶体层，两所述引出电极分别穿出所述粉体绝缘层。
更佳地，所述粉体绝缘层是环氧树脂粉体绝缘层。
较佳地，在步骤b和c之间、在步骤c和d之间或在步骤d之后，还包括以下步骤：
将贴合两所述金属箔电极层的所述导电性聚合物芯片辐照交联和热处理。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的新型正温度系数热敏电阻器是在正温度系数电阻元件上包裹一层耐热绝缘弹性胶体层，设计巧妙，由于在正温度系数电阻元件外部紧密包裹一层耐热绝缘弹性胶体层，使产品有效的隔绝空气，一方面，有效较少了电极间电弧放电现象的发生；另一方面，产品故障内部温度急剧升高时，内部胶体膨胀为芯片提供热缓冲层，有效降低开裂、燃烧等异常现象发生几率；从而有效提高产品安全性能及总合格率；
2、本发明的新型正温度系数热敏电阻器的耐热绝缘弹性胶体层外包裹一粉体绝缘层，提高了热敏电阻的绝缘、耐潮等性能；
3、本发明的新型正温度系数热敏电阻器制造方法比常规方法多出一个涂覆及固化耐热绝缘弹性胶体从而形成耐热绝缘弹性胶体层的步骤，可选的还可包括在耐热绝缘弹性胶体层外包裹粉体绝缘层，制造简单，效率高。
附图说明
图1是本发明的新型正温度系数热敏电阻器的一具体实施例的主视局部剖视示意图。
图2是图1所示的具体实施例的侧视局部剖视示意图。
图3是本发明的新型正温度系数热敏电阻器的另一具体实施例的主视局部剖视示意图。
图4是图3所示的具体实施例的侧视局部剖视示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
实施例1：
参照图1和2说明本发明的实施例1的新型正温度系数热敏电阻器结构及其制造方法。
图1是本发明的新型正温度系数热敏电阻器的一具体实施例的主视局部剖视示意图，其是径向引出型PTC热敏电阻的新型结构的内部剖面图，图2是该径向引出型PTC热敏电阻的侧视局部剖视示意图。
此径向引出型PTC特性热敏电阻包括具有PTC特性的导电性聚合物芯片1、两金属箔电极层2以及耐热绝缘弹性胶体层3及两引出电极4。其中，两层金属箔电极层2紧密覆盖于上述PTC特性的导电性聚合物芯片1的上下两面上，引出电极4紧密贴于上下两金属箔电极层2的外表面上，形成正温度系数电阻元件，耐热绝缘弹性胶体层3均匀覆盖于上述正温度系数电阻元件的整体六面上，引出电极4穿出耐热绝缘弹性胶体层3，金属箔电极层2、引出电极4与PTC特性的导电性聚合物芯片1保持良好的电气连接。
下面，对上述径向引出型PTC热敏电阻制造方法加以说明。
首先，将一种或多种晶体聚合物、导电填充料以及加工助剂等原料混合分别通过双螺杆挤出压延等加工方式制成总厚度为0.10～5mm的薄片，即具有PTC特性的导电性聚合物芯片1，然后两金属箔电极层2分别紧密叠压于具有PTC特性的导电性聚合物芯片1上下两面上；
随之用γ射线、剂量为1～100Mrad辐照后，在真空烘箱内80～150℃热处理1～24小时；
继而，在上述两金属箔电极层2的外表面上分别焊接引出电极4，形成正温度系数电阻元件；
其后，通过刷涂、喷涂、浸涂、淋涂等方式，将上述带有引出电极4的正温度系数电阻元件的外部包裹一层耐热绝缘弹性胶体层3，引出电极4穿出耐热绝缘弹性胶体层3，最后将上述已包裹耐热绝缘弹性胶体层3固化即可。
这里，只是针对于产品具体结构说明其制造工序，没有对各工序具体参数作细致说明，采用常规参数进行，而其中的辐照交联、热处理、涂胶等工序可根据具体元件的电气性能(如电阻-温度特性、电流特性、电压-电流特性)要求，顺序可适当部分互换，以下各实施例皆如此，故不赘述。
而上述热敏电阻的PTC特性的导电性聚合物芯片1亦可做成其他如圆柱形、正方体形及其他不规则状。
对比传统结构及工艺，本实施例1的径向引出型热敏电阻与以往的同类径向引出型热敏电阻结构相比，所揭示的热敏电阻结构多了一层耐热绝缘弹性胶体层3；与以往的同类热敏电阻工艺相比，本发明所揭示的热敏电阻工艺多一道操作简单的涂胶工序。这样，由于在正温度系数特性芯片外部紧密包裹一层耐热绝缘弹性胶体层3，使产品有效的隔绝空气，使得一方面，有效较少了电极间电弧放电现象的发生；另一方面，产品故障内部温度急剧升高时，内部胶体膨胀为芯片提供热缓冲层，有效降低开裂、燃烧等异常现象发生几率；从而有效提高产品安全性能及总合格率。
实施例2：
参照图3和4说明本发明的实施例2的新型正温度系数热敏电阻器结构及其制造方法。
图3是新型正温度系数热敏电阻器的另一具体实施例的主视局部剖视示意图，其是另一径向引出型PTC热敏电阻的新型结构的内部剖面图，图4是该径向引出型PTC热敏电阻的新型结构的侧视局部剖视示意图。
此径向引出型PTC特性热敏电阻包括具有PTC特性的导电性聚合物芯片11、两金属箔电极层12以及耐热绝缘弹性胶体层13、两引出电极14及环氧树脂粉体绝缘层15。其中，两层金属箔电极层12紧密覆盖于上述PTC特性的导电性聚合物芯片11的上下两面上，两引出电极14紧密贴于上下两金属箔电极层12的外表面上，形成正温度系数电阻元件，耐热绝缘弹性胶体层13均匀覆盖于上述正温度系数电阻元件的整体六面上，环氧树脂粉体绝缘层15均匀包裹于耐热绝缘弹性胶体层13外部，引出电极14穿出耐热绝缘弹性胶体层13和环氧树脂粉体绝缘层15，金属箔电极层12、引出电极14与PTC特性的导电性聚合物芯片11保持良好的电气连接。
下面，对上述径向引出型PTC热敏电阻制造方法加以说明。
首先，将一种或多种晶体聚合物、导电填充料以及加工助剂等原料混合分别通过双螺杆挤出压延等加工方式制成总厚度为0.10～5mm的薄片，即具有PTC特性的导电性聚合物芯片11，然后两金属箔电极层12分别紧密叠压于具有PTC特性的导电性聚合物芯片11上下两面上；
随之用γ射线、剂量为1～100Mrad辐照后，在真空烘箱内80～150℃热处理1～24小时；
继而，在上述两金属箔电极层12的外表面上分别焊接引出电极14，形成正温度系数电阻元件；
其后，通过刷涂、喷涂、浸涂、淋涂等方式，将上述带有引出电极14的正温度系数电阻元件的外部包裹一层耐热绝缘弹性胶体层13，引出电极14穿出耐热绝缘弹性胶体层13，并固化所述耐热绝缘弹性胶体层13；
再在上述耐热绝缘弹性胶体层13外部包封一层环氧树脂粉体绝缘层15，引出电极14穿出环氧树脂粉体绝缘层15。
同样，上述热敏电阻的PTC特性的导电性聚合物芯片1亦可做成其他如圆柱形、正方体形及其他不规则状。
对比传统结构及工艺，本实施例2的径向引出型热敏电阻与以往的同类包封的径向引出型热敏电阻结构相比，所揭示的热敏电阻结构多了一层耐热绝缘弹性胶体层13；与以往的同类热敏电阻工艺相比，本发明所揭示的热敏电阻工艺多一道操作简单的涂胶工序。这样，由于在正温度系数特性芯片外部紧密包裹一层耐热绝缘弹性胶体层13，使产品有效的隔绝空气，使得一方面，有效较少了电极间电弧放电现象的发生；另一方面，产品故障内部温度急剧升高时，内部胶体膨胀为芯片提供热缓冲层，有效降低开裂、燃烧等异常现象发生几率；从而有效提高产品安全性能及总合格率。
综上，本发明的新型正温度系数热敏电阻器设计巧妙，有效较少了电极间电弧放电现象的发生，有效降低开裂、燃烧等异常现象发生几率，从而有效提高产品安全性能及总合格率，同时制造简单、效率高。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。