[发明专利]温度熔断器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子器件，尤其涉及一种利用印刷法制作的高透光性温度熔断器，可以用于电子产品的温度监控，有效防止工作环境的温度过高。 

背景技术

温度熔断器是一种温度敏感型电子元件，可以在环境温度高于特定温度时切断电子回路，并无法自动恢复。该类器件可以用于电子产品对工作环境温度的监控，保证产品在合适的温度下正常运行，避免因高温环境造成的损失。

印刷电子 (printed electronics) 技术是指采用直接在基板上印刷导体、半导体、介电材料、绝缘材料等电子功能层的方法来制造电子产品的生产工艺。在过去的几十年里，降低成本、提高性价比始终是电子产业不断发展壮大的推动力。而相比较于传统电子行业刻蚀形成电路的减成法（subtractive manufacturing），以印刷为代表的加成法（additive manufacturing）将电子材料成膜与实现图案化两大过程合二为一，具有节约原料、工艺简单、绿色环保（所产生的工业废液少）等优势，而且易于配合新型材料实现大面积柔性器件，更加有利于满足电子产业降低成本、扩大市场的要求。目前印刷电子器件相关研究已经扩展到相当广泛领域的有机器件， 涉及导体、半导体、介电材料、电解质等种类的材料。利用印刷方法生产电子产品可以有效降低生产成本，是目前世界各国的学术机构和企业研究的重点。鉴于传统的印刷工业已经非常成熟，一旦印刷电子产业的瓶颈得到解决，可望在相当短的时间内将电子制造业和印刷业相结合，从而带来电子产品成本的大幅下降和应用领域的极大扩展，并解决目前困扰电子行业的环境和资源问题以及可持续发展问题。

在印刷电子产业众多器件种类的开发中，温度熔断器作为一个比较少见的器件品种，尚未引起足够的重视。按照传统方法生产的温度熔断器，导电材料需要同时具备温度敏感和导电双重功能，可选择材料的范围比较狭窄。在现有的印刷电子产品中应用温度熔断器时确实存在着一系列问题：首先，如果在印刷电子产品中应用传统方法生产的温度熔断器，则该传统器件的高成本会削弱产品整体的成本竞争力；其次，由于印刷电子产品很难用焊接等传统方法连接，在印刷电子产品中应用传统的温度熔断器还存在整合的问题。另一方面，传统的温度熔断器所用的低熔点导体材料也很难实现印刷法制造，需要另行开发新结构的温度熔断器。 

发明内容

针对上述提到的现有技术存在的问题，本发明提供了一种温度熔断器及其制备方法，该熔断器结构简单，制作工艺简便，成本低廉，利于与印刷电子产品相整合。

为了实现上述的目的，本发明提供了如下的技术方案：

    一种温度熔断器，包括：

    绝缘基底；

    位于绝缘基底上的温度敏感层，所述温度敏感层为绝缘材料，其在受热时发生形变或熔化；

    形成于温度敏感层上的导电层，所述导电层在所述温度敏感层形变或熔化时切断；

电性连接于所述导电层两端的第一电极和第二电极。

具体的，所述绝缘基底的材料选自玻璃、陶瓷、无机氧化物、聚合物或复合材料；优选的，所述无机氧化物为二氧化硅、氧化铝，氧化锆或氧化铪；所述聚合物为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸酯或聚醛；所述复合材料为聚酰亚胺-二氧化硅复合材料或聚醛-玻璃纤维复合材料。

所述温度敏感层的材料选自聚合物、有机化合物以及复合材料中的任意一种或多种；优选的，所述聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烃或聚醛；所述有机化合物为固态烃类、固态醇类、石蜡或沥青；所述复合材料为聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅复合材料或聚烯烃-氧化铝复合材料。

所述导电层的材料选自碳纳米管、金属纳米线、金属氧化物纳米线、无机非金属纳米线和有机纳米线中的任意一种或多种。

优选的，所述绝缘基底、温度敏感层以及导电层均为透光材料；进一步的，该温度熔断器的透光率为55%以上。

所述导电层是通过印刷工艺形成于温度敏感层上；具体的，所述印刷工艺为喷墨打印工艺、气流喷印工艺、丝网印刷工艺、凹版印刷工艺、柔版印刷工艺以及胶版印刷中的任意一种。

 所述温度敏感层是通过印刷工艺、真空沉积工艺、涂布工艺和旋涂工艺中的任意一种制备获得。 

 如上所述的温度熔断器的制备方法，其包括以下步骤：

    S1：提供一绝缘基底，先后浸泡在乙醇、异丙醇和水中进行超声清洗；

    S2：在绝缘基底上制备彼此相隔离的第一电极和第二电极；