一种改进型热敏电阻器及其制造方法

yu9988

一种改进型热敏电阻器及其制造方法
摘要
本发明涉及一种改进型热敏电阻器及其制造方法，
它由芯材和贴覆于上述芯材两面的金属箱片、焊接在该
金属锚片外表面上的片状或引线状引出电极以及包覆
在外表面的绝缘层构成。与现有技术相比，本发明采用
了改进型的混料及辐照工艺，使产品既具有较低阻值，
又具有较高的PTC 强度。
1.一种改进型热敏电阻器，其特征在于，它由芯材和贴覆于上述芯材两面
的金属锚片、焊接在该金属宿片外表面上的片状或引线状引出电极以及包覆在外
表面的绝缘层构成，或者在该金属宿片外表面上焊接导电管脚构成，或者通过打
孔、刻蚀、印刷掩膜、镀锡构成。
2. 根据权利要求1 所述的改进型热敏电阻器，其特征在于，所述的芯材由高
分子聚合物、导电填料、无机填料以及加工助剂混合而成，其配方如下(重量百
分数) :
35%-60%
35%-60%
。-20%
0.1-5%
高分子聚合物
导电填料
无机填料
加工助剂
3. 根据权利要求2 所述的改进型热敏电阻器，其特征在于，所述的芯材组分
中高分子聚合物是一种聚合物或两种以上聚合物的共混物，如聚乙烯、聚丙烯、
聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯，以及它们的共聚物。
4. 根据权利要求2 所述的改进型热敏电阻器，其特征在于，所述的芯材组分
中导电填料是下述一种或几种材料的混合物，如碳黑、石墨、碳纤维、金属粉
末、金属氧化物。
5. 根据权利要求2 所述的改进型热敏电阻器，其特征在于，所述的芯材组分
中无机填料是粒径<50μm 的无机物，如氧化馍、氧化铝、二氧化硅、陶土、滑石
粉、碳酸钙、氢氧化模、氢氧化铝。
6. 根据权利要求2 所述的改进型热敏电阻器，其特征在于，所述的芯材组分
中加工助剂是指抗氧剂、交联促进剂、偶联剂，其中抗氧剂可以是酣类或肢类化
合物，交联促进剂可以是多宫能团不饱和化合物，偶联剂可以是硅烧或铁酸酶类
有机化合物。
7. 一种改进型热敏电阻器的制造方法，其特征在于，将芯材组分高分子聚

合物、导电填料、无机填料及加工助剂在100-200.C 温度下混炼，造粒，用y 射线
CCo60 ) 或电子束辐照交联制成母料，辐照剂量1-10Mrad ，然后把母料、高分子
聚合物、导电填料、无机填料及加工助剂在lOO-200.C 温度下再次混炼，用模压或
挤出的方法制成面积为100-1 000cm2 ，厚0.1- 1.0mm的片材，然后用热压的方法在
热压机上把金属宿片复合于上述片材的两个表面，制成复合片材，然后再将此复
合片材用y 射线CCo60) 或电子束辐照交联，剂量为5-100Mrad ，也可以先将芯
材用上述方法辐照交联后再贴覆金属锚片，然后再将复合片材割成一定尺寸的小
片，焊接上片状或引线状金属电极，外面再包覆绝缘层，或者在上述金属锚片外
表面焊接上导电管脚或通过打孔、刻蚀后，印刷掩膜、镀锡工艺制成表面贴装用
一2 一
改进型热敏电阻器。
一种改进型热敏电阻器及其制造方法
本发明涉及以导电高分子聚合物复合材料为主要原料的电子元器件，尤其涉
及一种改进型热敏电阻器及其制造方法。
一般地，在填充导电粒子的结晶或半结晶高分子复合材料中可表现出正温度
系数PTC(positivetemperaturecoefficient)现象。也就是说，在一定的温度范围内，
自身的电阻率会随温度的升高而增大。这些结晶或半结晶聚合物包括聚乙烯、聚
丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯等，以及它们的共聚物。导电粒子包括炭黑、
石墨、碳纤维、金属粉末(如银粉、铜粉、铝粉、镇粉、不锈钢粉等〉、金属氧
化物和表面镀金属的玻璃微珠等。在较低的温度时，这类导体呈现较低的电阻
率，而当温度升高到其高分子聚合物熔点以上，也就是所谓的"关断"温度时，
电阻率急骤升高。具有PTC特性的这类导电体己制成热敏电阻器，应用于电路的
过流保护设置。在通常状态下，电路中的电流相对较小，热敏电阻器温度较低，
而当由电路故障引起的大电流通过此自复性保险丝时，其温度会突然升高到"关
断"温度，导致其电阻值变得很大，这样就使电路处于一种近似"开路"状态，
从而保护了电路中其他元件。而当故障排除后，热敏电阻器的温度下降，其电阻
值又可恢复到低阻值状态。
热敏电阻器己广泛地应用到通信、计算机、汽车、工业控制、电子等众多领
域中。目前出现的低阻值高分子PTC材料的PTC特性较差，也就是说达到"关
断"温度后，其PTC强度较小，不能起到很好的过流保护作用。
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有较低阻
值、较高PTC强度的改进型热敏电阻器。
本发明的目的可以通过以下方式来实现:一种改进型热敏电阻器，它由芯材
和贴覆于上述芯材两面的金属宿片、焊接在该金属宿片外表面上的片状或引线状
引出电极以及包覆在外表面的绝缘层构成，或者在该金属锚片外表面上焊接导电
管脚构成，或者通过打孔、刻蚀、印刷掩膜、镀锡等构成。
所述的芯材由高分子聚合物、导电填料、无机填料以及加工助剂混合而成，
其配方如下(重量百分数)
高分子聚合物35%-60%
导电填料35%-60%
0-20%
0.1-5%
无机填料
加工助剂
所述的芯材组分中高分子聚合物是一种聚合物或两种以上聚合物的共混物，
如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯，以及它们的共聚物。
所述的芯材组分中导电填料是下述一种或几种材料的混合物，如碳黑、石
所述的芯材组分中无机填料是粒径<50μm的无机物，如氧化镜、氧化铝、二
氧化硅、陶土、滑石粉、碳酸钙、氢氧化镜、氢氧化铝。
所述的芯材组分中加工助剂是指抗氧剂、交联促进剂、偶联剂，其中抗氧剂
可以是酣类或肢类化合物，如酌类抗氧弗UANOX70. 交联促进剂可以是多宫能团
不饱和化合物，如三烯丙基异氟尿酸醋(TAIC). 偶联剂可以是硅炕或铁酸醋类有
机化合物，如铁偶联剂TCF 。
墨、碳纤维、金属粉末、金属氧化物。
一种改进型热敏电阻器的制造方法，首先将芯材组分高分子聚合物、导电填
料、无机填料及加工助剂在100-200.C 温度下混炼，造粒，用y 射线CCo60) 或
电子束辐照交联制成母料，辐照剂量1-10Mrad. 然后把母料、高分子聚合物、导
电填料、无机填料及加工助剂在100-200.C温度下再次混炼，用模压或挤出的方法
制成面积为100-1 000cm2 • 厚O.l-l.Omm的片材，然后用热压的方法在热压机上把
金属宿片复合于上述片材的两个表面，制成复合片材，然后再将此复合片材用y
射线CCo60) 或电子柬辐照交联，剂量为5-100Mrad. 也可以先将芯材用上述方
法辐照交联后再贴覆金属宿片，然后再将复合片材割成一定尺寸的小片，焊接上
片状或引线状金属电极，外面再包覆绝缘层，或者在上述金属宿片外表面焊接上
导电管脚或通过打孔、刻蚀后，印刷掩膜、镀锡等工艺制成表面贴装用改进型热
敏电阻器。
与现有技术相比，本发明的优点是采用了改进型的混料工艺，既具有较低阻
值，又具有较高的PTC强度。
实施例1 :
单位g
高密度聚乙烯碳黑酣类抗氧剂二烯丙基异铁偶联剂
ANOX70 氧尿酸醋TCF
380 380 2 2
表l
注:高密度聚乙烯熔点13S.C
单位g
母料高密度碳黑盼类抗氧剂二烯丙基异铁偶联剂
聚乙烯ANOX70 氧尿酸酶TCF
400 200 200 2 2
表2
注:高密度聚乙烯熔点13S.C
将表l 中各组分在200.C 温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却，粉碎后用Y 射
线CCo60) 辐照，剂量为3Mrad制成母料。
将表2 中各组分在200.C 温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却，粉碎后将其放
在压模中，压力SMpa ，温度180.C 条件下压制成面积100cm2 ，厚0.2mm片材，将
表面粗化后的镇片经平整后，在压力SMpa ，温度180.C 条件下热压到芯材的双
面，在真空烘箱中80.C 热处理8 小时后，用y 射线C Co60) 辐照，剂量为
20Mrad ，然后冲压成SX 12mm 的小片，然后再在两面分别焊上厚0.10mm ， 4 X
10mm大小的片状金属电极，即可制得零功率电阻0.10Q 左右的聚合物的热敏电阻
器，其在13时电阻值与其在20.C 时电阻值的比值(去〉不小于川
实施例2:
配方同实施例1
将表l 中各组分在200.C 温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却，粉碎后用y 射
线CCo60 ) 辐照，剂量为3Mrad制成母料。
将表2 中各组分在200.C 温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却，粉碎后将其放
在压模中，压力SMpa ，温度180.C 条件下压制成面积100cm2 ，厚0.2mm片材，将
表面粗化后的镰片经平整后，在压力SMpa ，温度180.C 条件下热压到芯材的双
面，在真空烘箱中80.C 热处理8 小时后，用Y 射线C Co60 >辐照，
105 。
实施例3~4
辐照方式改为电子束辐照，辐照剂量和其他条件分别与实施例1-2相同，可
得到与实施例1-2相类似产品。
实施例5~8
混料方式改用挤出机挤出，挤出机各段温度控制分别设定为:
150.C 160.C 170.C 180.C
其他条件分别同实施例1-4相同，分别得到与实施例1 -4相似的产品。
表3
高密度聚乙烯碳黑盼类抗氧剂二烯丙基异铁偶联剂
ANOX70 氨尿酸醋TCF
410 370 2 2 2
单位g
实施例9
表4
母料高密度碳黑氢氧化镇盼类抗氧剂二烯丙基异铁偶联
聚乙烯ANOX70 氧尿酸酶剂TCF
400 180 180 40 2 2 2
单位g
注:高密度聚乙烯熔点135.C
注:高密度聚乙烯熔点135.C
将表3 中各组分在200.C 温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却，粉碎后用y 射
线CCo60 ) 辐照，剂量为3Mrad制成母料。
将表4中各组分在200.C 温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却，粉碎后将其放
在压模中，压力SMpa ，温度180.C 条件下压制成面积100cm2 ，厚0.2mm片材，将
表面粗化后的镇片经平整后，在压力SMpa ，温度180.C 条件下热压到芯材的双
面，在真空烘箱中80.C 热处理8 小时后，用y 射线(Co60) 辐照，剂量为
20Mrad ，然后冲压成φ6.7mm 的小圆片，再在两面分别焊上φ0.6mm镀锡铜引
线，然后用环氧包封料包封，即可制得与实施例l 电性能类似聚合物热敏电阻器。
实施例10
辐照方式改为电子束辐照，辐照剂量和其他条件分别与实施例9相同，可得
到与实施例9相类似产品。
实施例11-12
混料方式改用挤出机挤出，挤出机各段温度控制分别设定为:
IS0.C 160.C 170.C 180.C
其他条件分别同实施例9-10相同，分别得到与实施例9-10相似的产品。
实施例13
将表3 中各组分在200.C 温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却，粉碎后用y 射
线CCo60) 辐照，剂量为3Mrad制成母料。
将表4 中各组分在200.C 温度下于密炼机中混炼均匀，经冷却，粉碎后将其放
在压模中，压力SMpa ，温度180.C 条件下压制成面积100cm2 ，厚0.2mm片材，将
表面粗化后的镇片经平整后，在压力SMpa ，温度180.C 条件下热压到芯材的双
面，在真空烘箱中80.C 热处理8 小时后，用Y 射线(Co60) 辐照，剂量为
20Mrad ，然后冲压成4.S X 3.3mm 的小片，然后在小片的一端用高速冲床冲出
0.2Smm的孔，再在金属锚片和孔的表面化学镀铜，清洗后在孔的远片边侧刻蚀掉
一条O.ISmm的金属条，然后采用网板印刷掩膜、光固化，再在片的两端热风吹焊
O .3mm厚的锡层，即可制得零功率电阻0 .4 Q 左右的表面贴装用聚合物热敏电阻
器，其在13S.C 时电阻值与其在2时电阻值的比值(仨〉不小于ω
实施例14
辐照方式改为电子柬辐照，辐照剂量和其他条件分别与实施例13相同，可得
到与实施例13 相类似产品。