[发明专利]一种具有局部制冷功能的PTC贴片元件

说明书

本发明公开一种具有局部制冷功能的PTC贴片元件，其特征在于包含：具备制冷功能的PTC芯片层、绝缘导热层、侧边外电极和金属箔片引脚，具备制冷功能的PTC芯片层包含聚合物基复合材料芯材和贴覆于芯材两面的内电极片，聚合物基复合材料芯材由聚合物基材和分布于其中的热电半导体填料组成。元件兼具过流保护和热管理的功能，将元件贴装在电子线路中需要散热的部位，小电流正常工作状态下原件内部导通，并通过内部热电半导体的帕尔帖效应对贴装面进行制冷；在故障大电流状态下通过PTC效应断开电路，实现对电子线路的保护。多层芯片并联贴装的设计可以大大提升制冷效率，并可实现元件内部温度场中各芯片层过流协同保护。

技术领域

本发明涉及一种具有局部制冷功能的PTC贴片元件，属于电子材料和电子元件技术领域。

背景技术

随着电子技术的发展，各种高集成度的电路设计以及高功耗的元件的散热问题日益突出，需要对各种电子器件进行有效的热管理。同时，为应对电子线路中的故障大电流，需要进行过流过温保护。聚合物基PTC复合材料通常是以聚合物为基体，向其中掺加导电填料制成。具有电阻正温度系数的导电复合材料在正常温度下可维持极低的电阻值，且具有对温度变化反应敏锐的特性，即当电路中发生过电流快速升温时，其电阻会瞬间增加到一高阻值，使电路处于断路状态，用于可恢复保险丝，以达到保护电路元件的目的。

热电材料是一种在固体状态下通过自身的载流子(空穴或电子)的传输实现热能与电能相互转换的材料。利用热电材料的帕尔帖效应制作的半导体致冷设备可以实现电能的直接制冷，不需要压缩机等活动部件，并可实现小范围局部点制冷。目前，将热电半导体粉末引入聚合物基PTC热敏电阻以同时实现局部制冷和可恢复电路保护的敏感材料和集成元件尚未有报道。将热电半导体粉末作为聚合物PTC热敏电阻的导电填料，制成单层或多层贴片式元件，可实现对电子器件热管理和过流保护的集成功能。

发明内容

针对现有技术空白，本发明提供一种具有局部制冷功能的PTC贴片元件，其特征在于包含：具备制冷功能的PTC芯片层、绝缘导热层、侧边外电极和金属箔片引脚，具备制冷功能的PTC芯片层包含聚合物基复合材料芯材和贴覆于芯材两面的内电极片，聚合物基复合材料芯材由聚合物基材和分布于其中的热电半导体填料组成，内电极片的两侧均与芯片的非焊接端面之间留有间距，形成绝缘槽，贴装面和散热面的两外电极间设有绝缘导热层，当元件处于导通状态时，利用帕尔帖效应使得元件一面冷却，另一面散热，冷却的一面为贴装面，散热的一面为非贴装面，金属箔片引脚位于冷却贴装面一侧。

所述贴片元件由内向外依序包括：

制冷功能的高分子PTC热敏电阻芯材层；

第一内电极片，设在芯片的冷却面，其一端延伸至第二侧边外电极的焊接端面，相对的另一端与第一侧边外电极的焊接端面之间留有间距，形成绝缘槽；

第二内电极片，设在芯片的散热面，其一端延伸至第一侧边外电极的焊接端面，相对的另一端与第二侧边外电极焊接端面之间留有间距，形成绝缘槽；

第一绝缘导热层，设在第一内电极片的上，内侧覆盖整个第一内电极片及露出的芯片冷却面；

第二绝缘导热层，设在第二内电极片的上，内侧覆盖整个第二内电极片及露出的芯片散热面；

第一侧边外电极，沿芯片的第一焊接端面设置，第一侧边外电极连接第二内电极片和第一金属箔片引脚；

第二侧边外电极，沿芯片的第二焊接端面设置，第二侧边外电极连接第一内电极片和第二金属箔片引脚；

第一金属箔片引脚，设在第一绝缘导热层上，连接第一侧边外电极；

第二金属箔片引脚，设在第一绝缘导热层上，连接第二侧边外电极，两个金属箔片之间留有空间。