專利名稱：一種熱固性ptc熱敏電阻器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)電高分子聚合物復(fù)合材料為主要原料的電子元器件制造，尤其是一種熱固性高分子PTC熱敏電阻器及其制造方法。
背景技術(shù)：
熱塑性樹脂目前已廣泛地運用到高分子PTC熱敏電阻器的制造中。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)PTC(positive temperature coefficient)現(xiàn)象。也就是說，在較低的溫度時，這類導(dǎo)體呈現(xiàn)較低的電阻率，而當溫度升高到其高分子聚合物熔點以上，也就是所謂的“關(guān)斷”溫度時，電阻率急驟升高。目前常規(guī)的熱塑性聚合物材料包括聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，EVA，EAA，EBA，導(dǎo)電填料包括炭黑、石墨、炭纖維、鎳粉、銅粉、鋁粉等。還包括一些加工助劑，分散劑，抗氧劑，阻燃劑，偶聯(lián)劑，交聯(lián)劑等。具有PTC特性的這類導(dǎo)電體已制成熱敏電阻器，應(yīng)用于電路的過流保護設(shè)置。
但是在以熱塑性樹脂為高分子基材的PTC熱敏電阻制造過程中，需要經(jīng)過高分子復(fù)合材料的多次加工成型、熱處理以及輻照交聯(lián)等復(fù)雜的工序。這給高分子PTC熱敏電阻的制備帶來諸多不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種克服高分子復(fù)合材料的多次加工成型、熱處理以及輻照交聯(lián)等復(fù)雜的工序的一種熱固性高分子PTC熱敏電阻器及其制造方法。
本發(fā)明目的可通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種熱固性PTC熱敏電阻器，它由芯材和貼覆于芯材兩面的金屬箔片，焊接在該金屬箔片外表面上的引腳構(gòu)成，外面還可以包覆絕緣層，所述的芯材由導(dǎo)電高分子材料固化而成，其中，所述的導(dǎo)電高分子材料由熱固性樹酯、固化劑、鎳粉以及其他添加劑混合而成，其配方按重量百分比為熱固性樹酯10％～30％固化劑10％～30％鎳粉 30％～75％其他添加劑 5％～10％其中，所述的熱固性樹酯為環(huán)氧樹脂或有機硅樹酯或其組合物；所述的固化劑為液態(tài)酸酐、脂肪族胺、脂肪族酰胺、芳香族叔胺、硼胺中的一種或其組合；其他添加劑包括固化促進劑、阻燃劑、懸浮劑中的一種或其組合。
所述熱固性樹酯包含環(huán)氧樹脂，其環(huán)氧當量在50～1000g/eq，在100～500g/eq效果較好。
所述環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量優(yōu)選150～300g/eq。
所述熱固性樹酯為環(huán)氧樹脂中滲混有機硅，兩者混合比(按重量百分比)環(huán)氧樹脂/有機硅20∶80～80∶20，而30∶70～70∶30效果較好。
環(huán)氧樹脂/有機硅優(yōu)選(按重量百分比)40∶60～60∶40。
所述的固化劑優(yōu)選液態(tài)酸酐。
所述的阻燃劑為三氧化二鋁、氧化鎂、水合氧化鋁中的一種或其組合物。
所述的鎳粉，其粒徑為2～10μm；密度為0.6～1.1g/ml；BET值為0.1～10m2/g。
其他添加劑中的懸浮劑為二氧化硅或碳化硅中的一種或其組合。
一種熱固性PTC熱敏電阻器的制造方法，包括下述步驟(1)將熱固性樹酯、固化劑、鎳粉和其他添加劑放入容器中于40～100℃的水浴中高速攪拌5～60分鐘；(2)將(1)制得的漿料填充于金屬電極表面，再覆蓋上另一層金屬電極；(3)模壓定型后，高溫固化，制得熱固性高分子PTC板材；(4)切割、焊接至成品。
本發(fā)明的優(yōu)點是克服以熱塑性樹脂為高分子基材的PTC熱敏電阻制造過程中需要經(jīng)高分子復(fù)合材料的多次加工成型、熱處理以及輻照交聯(lián)等復(fù)雜的工序，工藝簡單、易行，制成品性能優(yōu)異。
具體實施例方式
一種熱固性PTC熱敏電阻器，它由芯材和貼覆于芯材兩面的金屬箔片，焊接在該金屬箔片外表面上的引腳構(gòu)成，外面還可以包覆絕緣層，所述的芯材由導(dǎo)電高分子材料固化而成，其中熱固性樹酯為10％～30％中的任一值；固化劑為10％～30％中的任一值；鎳粉為30％～75％中的任一值；其他添加劑為5％～10％中的任一值；所述的熱固性樹酯為環(huán)氧樹脂或有機硅樹酯或其組合物；所述的固化劑為液態(tài)酸酐、脂肪族胺、脂肪族酰胺、芳香族叔胺、硼胺中的一種或其組合；其他添加劑包括固化促進劑、阻燃劑、懸浮劑中的一種或其組合。
實施例1一種熱固性PTC熱敏電阻器，它由芯材和貼覆于芯材兩面的金屬箔片，焊接在該金屬箔片外表面上的引腳，外面包覆絕緣層構(gòu)成，所述的芯材由導(dǎo)電高分子材料固化而成，其中，所述的導(dǎo)電高分子材料由熱固性樹酯、固化劑、鎳粉以及其他添加劑混合而成，其中，所述的熱固性樹酯為環(huán)氧樹脂或有機硅樹酯或其組合物；所述的固化劑為液態(tài)酸酐、脂肪族胺、脂肪族酰胺、芳香族叔胺、硼胺中的一種或其組合；其他添加劑包括固化促進劑、阻燃劑、懸浮劑中的一種或其組合。
所述熱固性樹酯為環(huán)氧樹脂中滲混有機硅，兩者混合比(按重量百分比)為環(huán)氧樹脂/有機硅40∶60～60∶40；環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量在150～300g/eq。
所述的鎳粉，其粒徑為2～10μm；密度為0.6～1.1g/ml；BET值為0.1～10m2/g。
其他添加劑中，固化劑為液態(tài)酸酐，阻燃劑為水合三氧化二鋁，懸浮劑為二氧化硅(超細)。
一種熱固性PTC熱敏電阻器的制造方法，包括下述步驟(1)按重量百分比將熱固性樹酯10％、固化劑10％、鎳粉75％和其他添加劑5％放入容器中于50℃的水浴中高速攪拌30～50分鐘；(2)將(1)制得的漿料填充于金屬電極表面，再覆蓋上另一層金屬電極；(3)模壓定型后，高溫固化，制得熱固性高分子PTC板材；(4)切割、焊接、包封，制得熱固性高分子PTC熱敏電阻。
實施例2制造方法均與實施例1相同，只是各組分配方不同，該配方為(按重量百分比)熱固性樹酯15％、固化劑15％、鎳粉65％和其他添加劑5％。
實施例3制造方法均與實施例1相同，只是各組分配方不同，該配方為(按重量百分比)熱固性樹酯20％、固化劑20％、鎳粉55％和其他添加劑5％。
實施例4制造方法均與實施例1相同，只是各組分配方不同，該配方為(按重量百分比)熱固性樹酯25％、固化劑25％、鎳粉45％和其他添加劑5％。
實施例5制造方法均與實施例1相同，只是各組分配方不同，該配方為(按重量百分比)熱固性樹酯30％、固化劑30％、鎳粉35％和其他添加劑5％。
實施例6制造方法均與實施例1相同，只是各組分配方不同，具體制備工藝為將20g環(huán)氧樹脂、16g固化劑、100g鎳粉、3ml固化促進劑、10g水合三氧化二鋁和5超細二氧化硅加入250ml的容器中，置于50℃水浴，恒溫后用高速攪拌機將上述漿料充分混合均勻。將得到的導(dǎo)電高分子漿料涂敷在金屬電極表面，厚度為0.5mm，然后再在漿料上表面覆蓋另一層金屬電極，經(jīng)模壓定形后，于130℃固化2小時再于150℃固化1小時，得到導(dǎo)電高分子板材。用沖床將上述板材沖成尺寸為3mm×4mm的芯片后，經(jīng)過回流焊在兩側(cè)金屬電極表面引出金屬引腳。最后包覆一層環(huán)氧樹脂涂料，即可制成常溫零功率電阻5～15mΩ的熱固性高分子PTC熱敏電阻器。
注環(huán)氧樹脂，上海樹脂廠，牌號618；固化劑，上海樹脂廠，牌號504；固化促進劑，上海樹脂廠，牌號554；鎳粉，INCO公司；水合三氧化二鋁，上海碩斯滑石粉有限公司；超細二氧化硅，卡博特公司。
測試為檢測所得熱固性高分子PTC的耐電流沖擊性能，將所得的熱固性PTC熱敏電阻器在6V，10A下循環(huán)100次，其電阻值變化見表1，可以發(fā)現(xiàn)PTC器件經(jīng)過100次的電流沖擊和反復(fù)動作之后其電阻增加在2～3倍之間。為檢測所得熱固性高分子PTC的耐電壓性能，將制得的熱固性PTC熱敏電阻器在6V，10A下持續(xù)通電24小時，其電阻值變化見表2，可以發(fā)現(xiàn)PTC器件經(jīng)過24小時的連續(xù)通電之后，其電阻增加在2～4倍之間。
表1

表2

權(quán)利要求
1.一種熱固性PTC熱敏電阻器，它由芯材、貼覆于芯材兩面的金屬箔片、焊接在該金屬箔片外表面上的引腳構(gòu)成，或再在外面包覆絕緣層構(gòu)成，所述的芯材由導(dǎo)電高分子材料固化而成，其特征在于所述的導(dǎo)電高分子材料由熱固性樹酯、固化劑、鎳粉以及其他添加劑混合而成，其配方按重量百分比為熱固性樹酯10％～30％固化劑10％～30％鎳粉 30％～75％其他添加劑5％～10％其中，所述的熱固性樹酯為環(huán)氧樹脂或有機硅樹酯或其組合物；所述的固化劑為液態(tài)酸酐、脂肪族胺、脂肪族酰胺、芳香族叔胺、硼胺中的一種或其組合；其他添加劑包括固化促進劑、阻燃劑、懸浮劑中的一種或其組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱固性PTC熱敏電阻器，其特征在于所述熱固性樹酯包含環(huán)氧樹脂，其環(huán)氧當量在50～1000g/eq。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱固性PTC熱敏電阻器，其特征在于所述環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量優(yōu)選150～300g/eq。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種熱固性PTC熱敏電阻器，其特征在于所述熱固性樹酯為環(huán)氧樹脂中滲混有機硅，兩者混合比(按重量百分比)環(huán)氧樹脂/有機硅20∶80～80∶20。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種熱固性PTC熱敏電阻器，其特征在于環(huán)氧樹脂/有機硅優(yōu)選(按重量百分比)40∶60～60∶40。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱固性PTC熱敏電阻器，其特征在于所述的固化劑優(yōu)選液態(tài)酸酐。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱固性PTC熱敏電阻器，其特征在于所述的阻燃劑為三氧化二鋁、氧化鎂、水合氧化鋁中的一種或其組合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱固性PTC熱敏電阻器，其特征在于所述的鎳粉，其粒徑為2～10μm；密度為0.6～1.1g/ml；BET值為0.1～10m2/g。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱固性PTC熱敏電阻器，其特征在于其他添加劑中的懸浮劑為二氧化硅或碳化硅中的一種或其組合。
10.針對權(quán)利要求1至9之一所述的一種熱固性PTC熱敏電阻器的制造方法，包括下述步驟(1)將熱固性樹酯、固化劑、鎳粉和其他添加劑放入容器中于40～100℃的水浴中高速攪拌5～60分鐘；(2)將(1)制得的漿料填充于金屬電極表面，再覆蓋上另一層金屬電極；(3)模壓定型后，高溫固化，制得熱固性高分子PTC板材；(4)切割、焊接至成品。
全文摘要
一種熱固性PTC熱敏電阻器，為導(dǎo)電高分子復(fù)合材料電子元器件結(jié)構(gòu)及制造方法，其中，所述的導(dǎo)電高分子材料由熱固性樹脂、固化劑、鎳粉以及其他添加劑混合而成，其配方為熱固性樹脂10－30％；固化劑10－30％；鎳粉30－75％；其他添加劑5－10％，其中，所述的熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂或有機硅樹脂或其組合物；所述固化劑為液態(tài)酸酐等；其他添加劑包括固化促進劑、阻燃劑、懸浮劑中的一種或其組合。其制造方法包括將各組分放入容器中于40－100℃水浴中高速攪拌5－60分鐘；將制得的漿料填充于金屬電極表面，再覆蓋上另一層金屬電極；模壓定型后，高溫固化，制得熱固性高分子PTC板材；切割、焊接至成品。優(yōu)點是工藝簡單、易行，制成品性能優(yōu)異。
文檔編號H01C7/02GK1996513SQ200610148189
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者王強, 侯李明, 王軍 申請人:上海維安熱電材料股份有限公司