專利名稱：表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器，其用于例如交換機(jī)和電話機(jī)的過(guò)電流保護(hù)。
在表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器1中，金屬端子4和電極3經(jīng)過(guò)回流焊接方法由焊錫5連接起來(lái)，這個(gè)回流焊接方法包括在金屬端子4的一端4a與電極3之間加上焊劑，在回流爐中加熱熔化焊錫5，然后冷卻熔化的焊錫，使電極3固結(jié)于金屬端子4。
在由低熱導(dǎo)率材料例如鎳銀或不銹鋼制成的金屬端子4中，在焊接期間加在一端4a的熱量不會(huì)較多地傳導(dǎo)至另一端4b。由于另一端4b沒有被氧化，在電路板上的可焊接性沒有實(shí)質(zhì)上的降低。
但是，由這種低熱導(dǎo)率材料制成的金屬端子4妨礙熱量從端部4a傳導(dǎo)至焊錫5，因而焊錫5難以熔化。
因此，在短短的加熱時(shí)間內(nèi)，焊錫5不完全熔化，使金屬端子4和電極3之間的焊接強(qiáng)度較低。如果用足夠長(zhǎng)的時(shí)間加熱以使焊錫5完全熔化，則會(huì)使金屬端子4的端部4a變色，且鍍錫被氧化，以致在電路板上安裝時(shí)，焊錫的可粘性顯著惡化。
參考圖5，水平箭頭表示在焊錫5中的熱傳導(dǎo)。所加的熱量沒有快速傳導(dǎo)至焊錫5的中心，固而妨礙均勻加熱。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器包括平板形正系數(shù)熱敏電阻元件；一對(duì)在正系數(shù)熱敏電阻元件的主表面上的電極，每個(gè)電極包括至少兩層；一對(duì)金屬端子，每個(gè)端子具有連接至相應(yīng)電極的一個(gè)端部區(qū)域上的切口，金屬端子由具有低熱導(dǎo)率的金屬制成，每個(gè)金屬端子的端部區(qū)域連接至相應(yīng)電極的最外層，電極的最外層在切口處被暴露出來(lái)；將相應(yīng)金屬端子的端部連接至相應(yīng)電極最外層。
優(yōu)選的是，每個(gè)電極包括以鎳為主要成分的第一層，和以銀為主要成分的第二層，第二層的面積小于第一層，以便第二層的外圍邊緣與相應(yīng)主表面的外圍邊緣之間有一定的間距。
優(yōu)選的是，金屬端子包括從不銹鋼和銀鎳中選擇的至少一種材料。
優(yōu)選的是，金屬端子經(jīng)過(guò)電鍍處理，以增強(qiáng)可焊性。
優(yōu)選的是，焊錫在金屬端子外表面的切口溢出。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，一種制造表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器的方法，包括步驟制備平板型正系數(shù)熱敏電阻元件，在正系數(shù)熱敏電阻元件的兩個(gè)主表面上形成電極，制備一對(duì)金屬端子，在每個(gè)金屬端子的端部形成切口，在金屬端子的各個(gè)端部和各個(gè)電極之間加上焊錫，然后通過(guò)加熱使焊錫熔化，將金屬端子連接于相應(yīng)的電極。
優(yōu)選的是，通過(guò)近紅外熱輻射束加熱，使焊錫熔化。
在表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器中，與引線型正系數(shù)熱敏電阻器相比較，在安裝時(shí)從預(yù)部施加較大的沖擊力。因此，要求熱敏電阻元件與金屬端子之間牢固結(jié)合。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供在每個(gè)金屬端子一端的切口便于直接加熱提供在金屬端子下面的焊錫。因此，焊錫被充分而均勻地加熱和熔化。再有，焊錫溢出切口流至金屬端子的外表面，使金屬端子與電極之間的接合顯著改善。
另外，當(dāng)正系數(shù)熱敏電阻器在電路板上被安裝時(shí)，它被暴露在較高的溫度環(huán)境中，具有較高熔點(diǎn)的焊錫必須被用來(lái)使金屬端子與電極固結(jié)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，近紅外熱輻射束被用來(lái)快速加熱焊錫至高溫。因?yàn)榻饘俣俗踊旧蠜]有被氧化，當(dāng)熱敏電阻器在電路板上被安裝時(shí)，焊錫具有令人滿意的可粘性。
本發(fā)明的其他性能，元件，特征和優(yōu)點(diǎn)，從下面參考附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中，將看得更清楚。
圖2A和2B分別是沿?cái)嗝婢€II-II所作的斷面圖，分別表示被焊接加熱時(shí)的表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器的狀態(tài)，和被熱熔的焊錫的狀態(tài)。
圖3A，3B，和3C分別是在金屬端子上有具體為矩形孔的表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器，在金屬端子上有多個(gè)具體為圓形的表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器，在金屬端了上有切口的表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器的平面圖。
圖4A，4B，和4C分別是已知的表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器的平面圖，縱斷面圖，和底視圖。
圖5是沿?cái)嗝婢€V-V所作的斷面圖，表示被焊接加熱的表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器的狀態(tài)。
表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器11最好包括平板形正系數(shù)熱敏電阻元件12、提供在盤式正系數(shù)熱敏電阻元件12的兩個(gè)主表面上的一對(duì)相對(duì)的電極13、被連接至相應(yīng)電極13的一對(duì)金屬端子14、焊錫15。焊錫15將相應(yīng)的金屬層端子14的一端14a連接至相應(yīng)的電極13。金屬端子14的另一端14b用焊錫或其他合適材料(圖中未示出)連接至電路板上的電子電路。金屬端子14在端部14a有一個(gè)孔16，以使焊錫15溢出孔16流至金屬端子14的外表面。
表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器11最好用下述方法制成。
用主要包括鈦酸鋇陶瓷半導(dǎo)體材料并具有正系數(shù)熱敏材料經(jīng)干燥處理形成未燒結(jié)的盤形壓制品，再經(jīng)過(guò)焙燒，制備正系數(shù)熱敏電阻元件12，它的直徑約8mm，厚度約2mm，電阻約20Ω，居里溫度約120℃。
電極13通過(guò)下述方法在正系數(shù)熱敏電阻元件12的主表面上形成。下層13a在正系數(shù)熱敏電阻元件12的整個(gè)主表面上用化學(xué)鍍鎳的方法形成，以確保主表面上的電阻性接觸。包括銀漿的最外層13b用烘烤的方法在下層13a上形成，以確保電極13的可焊性。最外層13b的面積最好小于下層13a的面積。因此，在每個(gè)最外層13b的外圍邊緣與相應(yīng)的正系數(shù)熱敏電阻元件12的主表面外圍邊緣之間提供有一定的間距。例如，在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，最外層13b具有大約為6mm的直徑。
其次，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的金屬端子14按下述方法制備。厚度約0.15至0.2mm，寬度約4mm的不銹鋼金屬板用鎳電鍍(厚度約0.5至約1μm)，再電鍍以錫(約90％)一鉛(約10％)焊料(厚度約3至約5μm)，并被處理為斷面的L形的結(jié)構(gòu)，如

圖1B中所示。
用沖壓或其他合適方法，在每個(gè)金屬端子14和端部區(qū)域14a(在圖1A或1C中畫以陰影)的靠近中心的部位形成孔16，金屬端子14的端部區(qū)域14a與相應(yīng)電極13的最外層13b連接。孔基本上與電極表面垂直，最好有大約1mm的直徑。
焊劑被加在每個(gè)金屬端子14的端部14a與相應(yīng)電極13的最外層13b之間。焊劑用近紅外熱輻射束熔化，然后被冷卻，從而使金屬端子14的端部14a與電極13固結(jié)。
調(diào)節(jié)焊料15的量，使熔化的焊料溢出孔16流至金屬端子14的外表面。
已知的表面安裝的5正系數(shù)熱敏電阻器1是這樣制備的，其中每個(gè)金屬端子4不包括孔16，并通過(guò)回流焊接被固結(jié)于相應(yīng)電極3。將這種表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器1與根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器11比較，結(jié)果被表示在表1中
表1

表1證明，已知的表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器1在大約30秒的加熱時(shí)間內(nèi)沒有完全熔化，致使金屬端子4與電極3之間的連接不成功。此外，延長(zhǎng)加熱時(shí)間至大約120秒，雖然由于焊錫的熔化能完成連接，但金屬端子4的端部4b所鍍的錫氧化變色。
相反，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器11中，焊錫在大約30秒的加熱時(shí)間內(nèi)被熔化，使金屬端子14通過(guò)焊接完全而可靠地連接至電極13。金屬端子14的端部14b不變色。
這是因?yàn)楸砻姘惭b的正系數(shù)熱敏電阻器11的金屬端子14端部14a的孔16能夠?qū)稿a15有效地加熱。另外，來(lái)自鹵素?zé)舻慕t外熱輻射束加熱金屬端子14的端部14a。
在上述優(yōu)選實(shí)施例中，基本上為單個(gè)圓形的孔16被提供在金屬端子14的端部14a。如在圖3A(表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器11’)中所示，非圓形的孔16’可被提供用來(lái)代替具體為圓形的孔16。換另一種方式，如在圖3B(表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器11”)中所示，提供了多個(gè)孔16。再一種方式，如在圖3C(表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器21)中所示，提供了不同于孔16的切口26。在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“切口”包括上述任何一種。
孔16和16’以及切口26必須形成在與電極13的最外層13b相連接的端部區(qū)域14a(圖1A，1C和3A至3C的陰影區(qū))，因?yàn)樵阢y漿被焙燒時(shí)，包含鎳的最外層13b被氧化。氧化了的最外層13b不能用普通焊劑連接至金屬端子14的端部14a。
在上述優(yōu)選實(shí)施例中，金屬端子14最好由不銹鋼制成。在本發(fā)明中，最好使用包括具有低熱導(dǎo)率的金屬的金屬端子14。這類金屬的實(shí)例是鎳銀和不銹鋼。
當(dāng)具有低熱導(dǎo)率的金屬端子14用焊劑連接至電極13的最外層13b時(shí)，金屬端子14沒有快速地被加熱，引起金屬端子14的外表面和內(nèi)表面之間的大的溫差。因此，表面鍍層必須長(zhǎng)時(shí)間的暴露在高溫下，直至內(nèi)表面上的焊劑被熔化。在這種情況下，金屬端子14的表面被氧化和變色，引起可焊性的降低。
但是，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在金屬端子14的一個(gè)端部區(qū)域14a提供有切口，它與電極相連，并且使用的是近紅外熱輻射束。因此，能在短時(shí)間內(nèi)快速地獲得足夠高的固結(jié)強(qiáng)度。
雖然上面已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解，對(duì)熟悉技術(shù)的人來(lái)說(shuō)，在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，變更和修改是顯然可行的。因此，本發(fā)明的范圍完全由下列權(quán)利要求來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器，包括平板形正系數(shù)熱敏電阻元件；一對(duì)電極，它們被提供在正系數(shù)熱敏電阻元件的兩個(gè)主表面上，每對(duì)電極至少包括兩層；一對(duì)金屬端子，每個(gè)端子都在連接至對(duì)應(yīng)一個(gè)電極的一個(gè)端部區(qū)域具有切口，這對(duì)金屬端子由具低熱導(dǎo)率的金屬制成，每個(gè)金屬端子的端部區(qū)域被連接至相應(yīng)一個(gè)電極的至少兩層的最外層，這對(duì)電極的最外層在切口處暴露；以及焊錫，其將相應(yīng)一個(gè)金屬端子的端部區(qū)域連接至相應(yīng)一個(gè)電極的最外層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于，每一電極包括以鎳為主要成分的第一層，以銀為主要成分的第二層，第二層的面積小于第一層的面積，以至第二層的外圍邊緣與對(duì)應(yīng)兩個(gè)主表面的一個(gè)主表面的外圍邊緣間隔開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于，這對(duì)金屬端子包括至少?gòu)牟讳P鋼和銀鎳中選擇的一種金屬材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于，這對(duì)金屬端子被電鍍，以增強(qiáng)可焊性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于，焊錫溢出這對(duì)金屬端子外表面上的切口。
6.一種制造表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器的方法，包括步驟制備平板形正系數(shù)熱敏電阻元件；在正系數(shù)熱敏電阻元件的兩個(gè)主表面上形成電極；制備一對(duì)金屬端子；在每個(gè)金屬端子的一端形成切口；以及在這對(duì)金屬端子的相應(yīng)端部與相應(yīng)電極之間施加焊錫，然后加熱和熔化焊錫，以使金屬端子連接至相應(yīng)電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求所述6的方法，其特征在于，焊錫由來(lái)自近紅外熱輻射束的熱量熔化。
全文摘要
一種表面安裝的正系數(shù)熱敏電阻器,包括:平板形正系數(shù)熱敏電阻元件,在正系數(shù)熱敏電阻器的相應(yīng)兩個(gè)主表面上的一對(duì)電極,一對(duì)金屬端子,每個(gè)端子都在其一個(gè)端部區(qū)域具有與相應(yīng)電極連接的切口,金屬端子包括具有低熱電率的金屬,和將相應(yīng)金屬端子的端部區(qū)域連接至相應(yīng)電極最外層的焊錫。金屬端子在短的時(shí)間周期內(nèi)快速而均勻被焊接至電極。
文檔編號(hào)C04B35/46GK1379416SQ0210759
公開日2002年11月13日 申請(qǐng)日期2002年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月5日
發(fā)明者勝木隆與, 西堀正范 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所