[发明专利]制造聚合物型正温度系数热敏电阻器的方法和设备

说明书

本发明涉及用连续形成工艺制成的片式聚合物正温度系数电阻器或热敏电阻器(PTC)的制造和检测设备及方法。

聚合物正温度系数(PTC)热敏电阻器(TPC)是在导电层之间有聚合物层的叠层形结构。通常，用镍或镍基材料构成电极或引出端。这些导电层可以是极薄材料，例如，镍箔或镀镍铜箔。导电层之间或之上可以加其它涂层，以防止引出端被腐蚀使其与连接件保持良好电接触，或有助于电极粘接到聚合物层上。

聚合物PTC热聚电阻器的结构特征和工作特性是公知的，例如Raychem Corporation的“Polyswitch”电路保护器件类产品。因此，这里只简单描述以便对其功能有基本了解，从而理解发明的基本原理。

可将PTC热敏电阻器比作开关或保险丝。聚合物层在正常工作条件和温度下使电极之间导电。当聚合物温度达到一称为断开温度的特定值时，聚合层的电阻值显著增大。有效地断开电路电极。该温度上升可能是因环境温度上升或电流流过器件而产生的自热效应造成的。这在以后的应用中我们对允许PTC热敏电阻器用作保险丝特别感兴趣。在断开的情况，器件不是严格地断开电路，而只提高了电阻值。该高电阻不允许足够的电流通过器件，以使器件保持在开状态(即高电阻状态)。然而，一旦电功率转到器件的“断开”状态，保持电流消除，使聚合物层冷却，器件再回其导通或低阻抗态，器件重新运作起来。

改变聚合物层的体积和聚合物组分可改变PTC器件的工作特性。在其它的全部因素相同下加特定的电流时，较大的聚合物层体意味着较慢的关断时间。然而，片子的厚度和表面积改变电阻值，从而，改变关断电流。

一种制造PTC热敏电阻器的方法中，形成一大片导电聚合物材料，用叠层工艺将电极加于该片上，其包括热压组合片使其达到所需厚度。然后将此大片切割成多个有预定大小的器件，然后测试这样形成的器件，检测是否达到规定特性，当测得的特性超出误差特性时可调整聚合物混合体。当混合一批新聚合物材料或要制造不同特性的PTC热敏电阻器时，通常只需调节聚合物混合体。而且，由于片子的面积大、通常片子的长和宽均会改变，从每张片子的相同位置只能得到一两个标准样品。当要求该用于PTC热敏电阻器的PTC特性紧密匹配时片子中的变化会引起大的报废率。

最近在制造聚合物PTC热敏电阻器的方法中开发了所谓连续形成工艺，在连续工艺中聚合物材料带，一定宽度的器件通过模具冲压，并直接与电极叠放，然后按最终长度或按以后分割的长带长度切开。用模具按单个预定宽度和厚度制造这些带，因此用于制造每个器件的片或横向变化相同。宽度和厚度由模具中的槽的尺寸决定。器件之间的变化是如何均匀制备聚合物混合体的指示，即，器件之间的变化与聚合物混合的变化可能有关，而与器件之间的厚度变化无关。

就真正均匀的聚合物混合物而言，按相同长度切割成的每个器件均应有一致的特性，但实际上是不可能的，即使按相同尺寸切割的多个器件之间均稍有差别。由于在冲压和用叠置辊加压中的变化会造成厚度变化。在整个片式制造工艺中这些变化有了极大的改善，这些变化在某些应用中是不能允许的。

因此，本发明企图消除或至少减小同批器件之间的这些变化，使其达到允许的程度。实现该目的的方法是，改变器件的切割长度或表面积，以补偿影响器件特性的其它变化。按最近切割器件的测量特性来确定切割长度和表面积。

因此，本发明提供了一种制造聚合物型正温度系数热敏电阻器件的方法，该方法包括下列工艺步骤：取一聚合物型正温度系数电阻器材料带，从带上切割出有预定长度的器件，测试器件的电阻值，将测得的电阻值与规定的电阻值比较，根据先前预定形状、测得的电阻值和规定的电阻值确定新的预定形状，再按新的预定形状从材料带上切割出器件。

以下将参考附图说明本发明的优选实施例。

图1是聚合物型PCT热敏电阻器的透视图；

图2是按本发明的制造PCT热敏电阻器的工艺简化示意图；和

图3是说明PTC热敏电阻器的电阻值测试方法的示意图。