具有ptc導電聚合體的電子元件的製作方法

2023-10-10 09:09:29 2

專利名稱：具有ptc導電聚合體的電子元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有正溫度係數(positive temperaturecoefficient，簡稱PTC)導電聚合體的電子元件，特別是涉及一種利用在一個電解銅箔上形成無電鍍鎳層(electroless nickel polymer)的電極與PTC導電聚合體相結合方法製得的導電聚合體電子元件，利用PTC導電聚合體，確保改善PTC的性質並且在電極和PTC導電聚合體之間獲得良好的化學和機械結合能力。
PTC意味著一種在相對較小的溫度範圍內由於溫度升高引起電阻值迅速升高的性質。具有PTC性質的高分子物質通常用於恆溫電線、用於防止電流過載的保護裝置、電路保護單元、加熱器以及類似的裝置。
這種導電聚合體與電子元件中的至少一種電極採用機械化學方法結合，以及，一種通常作為電極使用的金屬板與導電聚合體的結合。這種金屬板的作用是將導電聚合體連接到一個外部電極上，並且不會使導電聚合體的PTC性質惡化。基於這些原因，導電聚合體應該有良好的結合能力以確保金屬板具有電學的以及機械的結合能力。
金屬板和導電聚合體之間的結合能力通常具有兩種性質機械結合能力和化學結合能力。為了提高機械結合能力，需要一個提高金屬板表面粗糙度的過程，以抑制金屬板與導電聚合體之間的分離。但是，儘管具有同樣的表面粗糙度，金屬板會因為金屬與聚合體之間的化學結合能力的不同而顯示出與聚合體結合能力顯著不同的能力。對於大多數像天然橡膠和聚丙烯之類的聚合體，其化學結合能力會按銅、鐵、鎳、鋁、鋅等的順序依次提高。因此，與聚合體相結合的金屬板會按照縮放性質、利用黃銅或者鋅進行的表面處理或者利用矽烷基的粘合應用而進行加工處理。
同時，電鍍是用於通過增加金屬板表面粗糙度來抑制金屬板與導電聚合體之間的分離性能的一種典型的方法。現今，一種用於印刷電路板(在這裡用PCB代替)的銅板電鍍箔以及一種用在具有PTC性質的電子元件中的金屬板都可以使用這種方法製備。
用於PCB的銅板電鍍箔可製成10～150μm的厚度，在這種電鍍箔中在一種稜錐形式的節點上形成環狀節點，對於導電聚合體起到機械固定作用。
為了製造PCB，銅箔在基礎板上被碾壓，然後被加熱加壓。銅箔應當具有耐化學腐蝕性能(例如需要耐酸)、與基板相聯接進行蝕刻之後的耐變色性能以及蝕刻後不能生鏽的性能。基於這些原因，PCB使用的銅箔表面會被一層含有鋅、銦、黃銅或者類似物的塗層所覆蓋(第51-35711號日本專利公開)，或者使用一種兩層的電鍍銅層(第53-39376號日本專利公開)。在這些例子中，通過在陰極上含有銅離子、鋅離子、強酸和鹼的電鍍槽中，對銅箔表面進行電鍍，然後對其進行鉻酸鹽處理製成銅-鋅層(第5,304,428號美國專利)。
其它的與具有PTC性質的導電聚合體電子裝置相關的技術在第4,426,633號美國專利、第4,689,475號美國專利、第4,800,253號美國專利、第5,874,885號美國專利和第5,234,573號美國專利等專利技術中均有披露。
但是，採用電解電鍍(electrolytic plating)或者電鍍(electrodeposition)製得的傳統電極表現出厚度不均勻性，這會導致電極與PTC聚合體相分離。
因而，本發明的發明人為解決上述問題，通過將用於PCB的電鍍銅箔進行無電電鍍生產一種厚度均勻的電極。
為了達到上述目的，本發明提供一種有正溫度係數的(PTC)導電聚合體的電子裝置，這種裝置包括在電鍍銅箔兩邊具有無電-電鍍鎳金屬層的電極和焊接在電極間的PTC導電聚合體，其特徵在於無電-電鍍鎳金屬具有均勻的厚度，以保證PTC導電聚合體具有足夠的結合能力。
電鍍銅箔的表面粗糙度最好在1～20μm之間，並且無電-電鍍鎳金屬層的厚度最好在0.01～10μm之間。


圖1是本發明中所使用的一個電鍍銅箔的表面照片；圖2是一個厚度為1μm的無電鎳金屬-電鍍板的電鍍銅箔樣本的表面照片；圖3是本發明的一種電子裝置；以及圖4是根據第一到第三實施例所得的電子裝置的電阻-溫度曲線圖。
具有PTC性質的導電聚合體可以通過將導電裝填物、交叉連接媒質、抗氧化劑等與有機聚合體混合得到。
在這裡，有機聚合體可以是聚乙烯、乙烯-丙烯基酸共聚物、乙烯-乙烷基丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯基醋酸聚合物和乙酸-丁基丙烯酸聚合物中的一種，其中，最好採用聚乙烯。
導電填充物可以是粉狀鎳金屬、金粉、銅粉、銀粉銅、合金粉末、碳黑、碳粉或者碳石墨中的一種，其中，最好採用碳黑。
金屬電極由無電-電鍍一種金屬製得，這種電極對於PTC導電聚合體具有良好的化學結合能力，在電鍍銅箔上具有良好的機械結合能力。電鍍銅箔的表面粗糙度Rz通過電解電鍍製造過程可以保證在1～20μm之間。本發明所使用的電鍍銅箔可以從LG Industry Co.獲得。
電鍍銅箔是一種無電-電鍍鎳金屬。無電鎳金屬-電鍍過程包括一個脫脂過程、一個浸酸過程、一個驅動過程、一個光敏處理過程、一個無電鎳金屬-電鍍過程以及一個漂洗過程。圖2的表面照片是一個鎳金屬層厚度為1μm的無電-電鍍樣本。通過圖2，可以很容易的得知樣本的表面粗糙度和表面形態，這與實際的差別不大。
由上面的描述，鎳金屬為位於銅上的無電-電鍍層的金屬，電極2被焊接在PTC導電聚合體1的兩邊，以製成如圖3所示的電子裝置。
現在，本發明的實施例在下面進行詳細描述。但是，這些實施例僅是一些優選方案，不應被看作是對本發明的限制。
這意味著本發明的電子元件不僅加強了位於PTC導電聚合體和電極之間的結合能力，也與採用傳統的電鍍銅箔的電子裝置一樣，保證了其電阻-溫度性質。試驗2溼度試驗在溼度試驗的前後，分別測量由實施例1以及比較例所得的電子元件的電阻。結果列於下面的表1中。表1

由表1所示，比較例中使用銅電極的電子元件，在溼度試驗前後，電阻值有很大的不同。但是，採用實施例1的無電鎳金屬電鍍方法獲得的電子元件的電阻值在溼度試驗後的減少值小於10mΩ。
考慮試驗1和2所示結果，可以很容易的理解與傳統的採用電解電鍍和電鍍的電子元件相比，本發明的電子元件在PTC導電聚合體和電極之間獲得更好的PTC性質和更好的結合能力。
本發明所採用的無電電鍍的優點在於與電解電鍍或者電鍍相比，它能使不平的表面變的平整。
因此，本發明中所使用的採用在電解銅箔上無電-電鍍鎳金屬的電極的電子元件的優點在於它在PTC導電聚合體上獲得更好的機械和化學結合能力，以及對PTC性質的改變。
由上面所描述的本發明的具有PTC導電聚合體的電子元件需要和實施例結合理解。但是所有基於本發明意圖和範圍的任何改變都處於本發明所保護的範圍。
權利要求
1.一種具有正溫度係數(PTC)導電聚合體的電子元件，包括在電鍍銅箔的兩邊含有無電-電鍍鎳金屬層的電極；以及焊接在電極之間的PTC導電聚合體，其特徵在於無電-電鍍鎳金屬層的厚度均勻，以確保PTC導電聚合體具有足夠的結合能力。
2.如權利要求1所示電子元件，其特徵在於電鍍銅箔的表面粗糙度在1～20μm之間。
3.如權利要求1所示電子元件，其特徵在於無電-電鍍鎳金屬層的厚度在0.01～10μm之間。
全文摘要
一種具有PTC導電聚合體的電子裝置由結合電極製得，其中在電鍍銅箔上形成無電鎳金屬電鍍層與PTC導電聚合體。電極有位於電鍍銅箔兩邊的無電－電鍍鎳金屬層，並且PTC導電聚合體被焊接在類似於三明治形式的電極之間。因為無電－電鍍鎳金屬電子元件的厚度均勻，電子元件會在電極和PTC導電聚合體之間獲得改善的PTC性質以及獲得良好的化學和機械結合能力。
文檔編號H01C7/02GK1418451SQ01806684
公開日2003年5月14日 申請日期2001年3月30日 優先權日2000年4月8日
發明者崔水安, 李鍾昊, 崔淌熙, 金泰成 申請人:Lg電線有限公司