[发明专利]塑封材料及包含塑封材料的薄型温度保护元件及制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及电子产品用塑封材料，以及利用该塑封材料封装的薄型温度保护元件及其制备方法，尤其是一种手机电池用薄型温度熔断器及其塑封材料。

背景技术

近几年来，通讯业日趋发达，尤其是在无线电通讯方面，手机的市场已普及到几乎是人手一机。手机的普及直接带动了手机零部件尤其是手机电池市场规模的扩大。以中国为例，截止到2007年7月31日，我国的手机用户已达50856.4万户，较之去年末新增4748.2万户。预计07年我国手机销售量将达15139.9万部，同比增长26.9％。以每部手机配备1.8块电池计算，2007年需求量为27251.82万块。

但在市场高速发展过程中频频发生的质量问题，如全球各地手机电池爆炸伤人、诺基亚全球召回4600万块松下制造的电池等等，使手机电池安全成为焦点。此外，随着3G(第三代通信)技术的发展使得手机向多功能化方向发展，多功能化要求手机电池容量进一步增大，容量从以往的200mAh激增到目前最大3600mAh(型号DB736)，如此高容量电池的爆炸威力可见一斑。

锂电池制造技术的不完善，是导致手机电池不安全的重要因素。日本东京理工大学的教授Wakihara就指出，大部分笔记本和手机所使用的锂离子电池的底层技术都存在潜在危险。

然而手机电池的电路保护情况又是如何呢？目前大多数手机电池只是依赖过流保护，也就是说只能提供过流保护，但即使是在电流稳定的状态下，依焦耳热定律，其温度还是会持续的上升，温度若持续升高要么直接引起爆炸；要么在锂电池内的阴极座逐渐析出金属锂然后接触到阳极座，引起短路而产生危险。

合金型温度熔断器作为过温保护元件很早就被开发出来，但受到塑封复合材料的制约，无法小型化，且普遍含铅、镉，鲜有手机电池能用温度熔断器。因此，用于薄型温度熔断器的塑封复合材料及环保低熔点合金材料亟待开发。

温度熔断器小型化，就对传统的封装工艺提出了巨大的挑战，传统的塑封是大尺寸，低精度，目前国内还没有3mm×4mm的高精度环形塑封，对塑封材料的要求是在较宽的温度范围内能保持优良的物理性能，抗冲击强度高、耐摩擦、刚性好、硬度大、吸湿性小、尺寸稳定性好、电性能优良、无毒无臭、加工方便、制件的外观洁净透明，能耐绝大多数有机溶剂和无机酸的腐蚀等。半晶质材料相比非晶质材料更能满足以上要求，但其二次加工性能要比一次加工性能差的多；要实现塑封，必须解决半晶质材料与金属的复合粘结，自身的复合粘结，由于熔断器中的低熔点合金熔点在100℃左右，塑料金属之间最好是低温焊接；图4为现有技术中引脚与熔芯热焊的侧视结构示意图。熔芯搭接在引脚上。

综上所述本课题所涉及的多元复合理论，焊接理论、渗滤理论、有效介质理论、通用有效介质理论、通用混合理论。本课题研究的薄型温度熔断器系复合材料的过温保护元件，此类复合材料的过温保护元件的工业化应用尚未扩展。与传统温度熔断器相比，具有精度高、尺寸小、环保等优点，环保低熔点合金同样能应用在热敏元件及温控元件，在小型发热单元将有广阔的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种塑封材料，能在较宽的温度范围内保持优良的物理性能，抗冲击强度高、耐摩擦、刚性好、硬度大、吸湿性小、尺寸稳定性好、电性能优良、无毒无臭、加工方便、制件的外观洁净透明，能耐绝大多数有机溶剂和无机酸的腐蚀等。

本发明所要解决的再一技术问题在于采用新型镶嵌结构工艺以及新型塑封材料的薄型温度熔断器。

本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种上述薄型温度熔断器的制作工艺。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：提供一种塑封材料，由外层、中层和内层构成层状结构，其中，外层为聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；中层为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚丙烯(PP)或聚烯烃(PO)；内层为聚氨酯(TPU)、聚烯烃(PO)、聚醚砜(PES)、聚酰胺(PA)、聚亚氨酯(PU)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或聚乙烯醇(PVA)。

在上述方案的基础上，外层材料的厚度为80～100μm；中层材料的厚度为1～3μm；内层材料的厚度为2～4μm。

在上述方案的基础上，外层材料优选聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)；中层材料优选超高分子量聚乙烯，分子量为200～600万，密度为0.936～0.964g/cm³，热变形温度(0.46MPa)85℃，熔点130～136℃；内层材料优选聚酰胺(PA)。