專利名稱：含有ptc元件的表面可固定電氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及表面可固定的電路保護(hù)裝置和制作該裝置的方法。
眾所周知，許多導(dǎo)電材料的電阻率隨溫度變化。正溫度系數(shù)(“PTC”)材料電阻率隨材料溫度增加而增加。許多由分散導(dǎo)電填料導(dǎo)電制成的晶狀聚合物顯示出這種PTC效應(yīng)。這些聚合物通常包括象聚乙烯、聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物這樣的聚烯烴。某些如鈦酸鋇這樣的摻雜陶瓷也顯示出PTC特性。
當(dāng)溫度低于某一值，如臨界或變換溫度，PTC材料顯示相對低的、恒定的電阻率。然而，隨著PTC材料溫度增加超過該點(diǎn)，只要溫度輕微增加，電阻率會急劇增加。
電氣裝置采用顯示PTC特性的聚合物和陶瓷材料作為電路中的過流保護(hù)。在電路中正常操作條件下，負(fù)荷和PTC裝置的電阻使流經(jīng)PTC裝置的電流相對較小。因此，由于I2R發(fā)熱造成的裝置溫度保持低于PTC裝置的臨界或變換溫度。該裝置被認(rèn)為處于平衡狀態(tài)(即由I2R加熱產(chǎn)生的熱率與該裝置能向其周邊散失的熱率相等)。
如果負(fù)荷短路或電路經(jīng)歷電力沖擊，流經(jīng)PTC裝置的電流增加且PTC裝置溫度(由于I2R加熱)急劇上升至臨界溫度。此刻，大量的電力被消耗在PTC裝置上，而PTC裝置變得不穩(wěn)定(即該裝置產(chǎn)生的熱率大于該裝置能夠向其周邊散失的熱率)。雖然這種電力消耗僅僅出現(xiàn)非常短的時間(即一秒分之幾)，但是由于增加的電力消耗使PTC裝置溫度上升至PTC裝置電阻變成很高的值，以至于電路中的電流被限制在一個相對低的值。這一新的電流值足夠維持PTC裝置在一個新的、高溫度/高電阻平衡點(diǎn)，但將不損壞電路元件。因此，當(dāng)PTC裝置加熱至其臨界溫度范圍時，PTC裝置起到保險絲的作用，降低流經(jīng)短路負(fù)荷的電流至一安全、相對低的值。一旦電路中切斷電流，或清除與短路(或電力沖擊)有關(guān)的條件，PTC裝置將冷卻至其臨界溫度之下回到其正常操作、低電阻狀態(tài)。這種效果就是可重新整定的、電路保護(hù)裝置。
特別有用的這種裝置通常包括夾在一對疊層狀電極之間的PTC元件。為了將這種裝置與其他電氣元件連接，連接端子通常焊接至電極。但是，焊接過程會對聚合物的PTC元件的電阻產(chǎn)生不利影響。而且，由于通常在PTC元件的相反側(cè)進(jìn)行電氣連接，這種裝置在PC板上通常占用更多的空間。
現(xiàn)在我們已發(fā)現(xiàn)，從PTC裝置的同一側(cè)電連接至兩個電極所產(chǎn)生的重要的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的PTC裝置的卷繞結(jié)構(gòu)使得一個能夠電連接至PTC裝置相反側(cè)上的電極。另外，由于本發(fā)明的電氣裝置通過繞PTC元件卷繞導(dǎo)電層進(jìn)行電連接，而不是通過PTC元件中的孔放置導(dǎo)電層進(jìn)行電連接，該裝置利用了全部的PTC元件。而且，根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)電氣裝置的必要制造步驟允許同時制備許多帶條，最后的帶條最終被分為多個電氣裝置。因此，這種方法可減小體積并由此降低本發(fā)明電氣裝置的電阻。
在一方面，本發(fā)明提供一種電氣裝置，包括電阻性元件，具有頂和底面以及第一和第二側(cè)，頂和底面每面具有由中間部分隔離的兩個端部分；與電阻性元件頂面電接觸的第一電極和與電阻性元件底面電接觸的第二電極；接觸第一和第二電極的絕緣層，絕緣層具有從第一和第二電板移開的部分以形成第一和第二觸點(diǎn)；及在絕緣層上形成且與第一和第二電極在觸點(diǎn)電接觸的導(dǎo)電層，導(dǎo)電層具有移開部分以形成由非導(dǎo)電間隙隔離的第一和第二端子。
在第二方面，本發(fā)明提供一種電氣裝置，包括由聚合物組分和導(dǎo)電填料組分構(gòu)成的疊層狀PTC元件，PTC元件具有頂和底面及第一側(cè)和第二側(cè)，頂和底面每面具有由中間部分隔離的一對端部分；第一電極接觸PTC元件頂面，而第二電極接觸PTC元件底面；在第一和第二電極及PTC元件的第一和第二側(cè)上形成的絕緣層，該絕緣層具有從相鄰PTC元件頂面一端部分的第一電極移開以確定第一觸點(diǎn)的部分及從相對第一觸點(diǎn)的相鄰PTC元件底面端部分的第二電極移開以確定第二觸點(diǎn)的部分；
在絕緣層上形成且在第一和第二觸點(diǎn)接觸第一和第二電極的第一導(dǎo)電層，該第一導(dǎo)電層具有從相鄰于PTC元件頂面中間部分的絕緣層移開以形成第一非導(dǎo)電間隙的第一部分及從相鄰于PTC元件底面中間部分的絕緣層移開以形成第二非導(dǎo)電間隙的第二部分，及在第一導(dǎo)電層上形成的第二導(dǎo)電層。
本發(fā)明的第三方面提供一種制造電氣裝置的方法，包括步驟提供固體疊層狀PTC片，具有頂和底面，在頂面形成的第一電極，及在底面形成的第二電極；在疊層狀PTC片中以規(guī)則圖案產(chǎn)生多個帶條；用絕緣層涂覆疊層狀PTC片的帶條；在疊層狀PTC片中每個帶條的頂和底面上以規(guī)則圖案形成多個觸點(diǎn)；用第一導(dǎo)電層涂覆疊層狀PTC片中的帶條，第一導(dǎo)電層在每個觸點(diǎn)與電極接觸；在疊層狀PTC片中的每個帶條的頂和底面上以規(guī)則圖案在第一導(dǎo)電層中形成非導(dǎo)電間隙；及將疊層狀PTC片中每個帶條分成多個電氣裝置。
本發(fā)明的最后方面提供一種制造電氣裝置的方法，包括步驟提供疊層狀電阻性元件，具有頂和底面及第一和第二側(cè)，頂和底面的每面具有由中間部分隔離的端部分；在PTC元件頂面上形成第一電極；在PTC元件底面上形成第二電極；用絕緣層涂覆第一和第二電極及PTC元件的第一和第二側(cè)；移去絕緣層的第一部分以形成第一觸點(diǎn)；移去絕緣層的第二部分以形成第二觸點(diǎn)；將第一導(dǎo)電層施加到絕緣層，第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)；移去第一導(dǎo)電層部分以形成由非導(dǎo)電間隙隔離的第一和第二端子；及將第二導(dǎo)電層施加到第一導(dǎo)電層。
參考下列詳細(xì)描述和附圖可以更好地理解本發(fā)明。附圖中顯示的各種元件的厚度和大小已大大放大以更清楚地顯示本發(fā)明的電氣裝置。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的電氣裝置的頂示圖。
圖2是圖1中所示的電氣裝置的第一實(shí)施例沿線a-a的截面圖。
圖3是圖1中所示的電氣裝置的第二實(shí)施例沿線a-a的截面圖。
圖4是具有多個以規(guī)則圖案產(chǎn)生的條帶的疊層狀PTC片的透視圖。
圖4A是具有多個在每個條帶上產(chǎn)生多個斷點(diǎn)的圖4中所示的疊層狀PTC片的透視圖。
圖5是具有如圖4所示多個條帶的疊層狀PTC片的部分放大的透視圖。
圖6A-6H顯示制造本發(fā)明電氣裝置的優(yōu)選方法的各步驟，如應(yīng)用到圖4A中的PTC片的單個條帶的橫截面。
圖7A-7D顯示制造本發(fā)明的電氣元件的第二優(yōu)選方法的步驟，起始于圖6E中顯示的裝置。
圖8是焊接到PC板上的圖1中裝置的優(yōu)選實(shí)施例的截面圖。
本發(fā)明允許有許多不同形式的實(shí)施例，附圖顯示且下面將詳細(xì)描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，但此公開應(yīng)理解為本發(fā)明原理的示例。例如，通常參照具有形成在頂和底面的電極的聚合物PTC元件如下描述本發(fā)明。但是，應(yīng)理解，本發(fā)明考慮具有陶瓷PTC元件或不顯示PTC特征的電阻性元件的電氣裝置。
通常，本發(fā)明的電阻性元件由包括聚合物組分和導(dǎo)電填料組分的PTC成分組成。聚合物組分可以是單種聚合物或兩種或兩種以上不同聚合物的混合物。聚合物組分可包括具有至少40％結(jié)晶度的聚烯烴。適宜的聚合物包括聚乙烯，聚丙烯，聚丁二烯，聚乙烯丙烯酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，以及乙烯丙烯共聚物。在優(yōu)選實(shí)施例中，聚合物組分包括聚乙烯和順丁烯二酐(該聚合物由杜邦公司(Du Pont)制造并以商標(biāo)名FusabondTM銷售)。導(dǎo)電填料組分以足夠數(shù)量貫穿聚合物組分?jǐn)U散以保證成分顯出PTC特性。作為替代方法，導(dǎo)電填料可被嫁接到聚合物上。一般，PTC成分中存在的導(dǎo)電填料組分占約25-75wt％。本發(fā)明中使用的適宜導(dǎo)電填料包括下列金屬的粉、片或球鎳、銀、金、銅、鍍銀銅、或金屬合金。導(dǎo)電填料也可包括碳黑、碳片或碳球，或石墨。在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明使用的導(dǎo)電填料是碳黑(由哥倫比亞化學(xué)公司(Columbian Chemicals)制造并以商標(biāo)名RavenTM銷售)。
特別有用的PTC成分電阻率在約25℃時低于10歐姆厘米，尤其小于5歐姆厘米，且特別小于3歐姆厘米。用于本發(fā)明的適宜的PTC成分公開于美國專利申請系列No.08/614,038，和美國專利Nos.4,237,441,4,304,987,4,849,133,4,880,577,4,910,389及5,190,697。
PTC元件具有電接觸頂面的第一電極和電接觸底面的第二電極。電極可與PTC元件的頂和底面直接物理接觸，但本發(fā)明的電氣裝置也可包括位于電極和PTC元件之間的導(dǎo)電粘合成分。
在優(yōu)選實(shí)施例中，PTC元件被夾在兩個金屬薄片電極之間以形成疊層。作為替代方法，可使用傳統(tǒng)的無電極電鍍或電解電鍍工藝在PTC元件的頂和底面形成電極。第一和第二電極最好包括從由鎳、銅、銀、錫、金和其合金構(gòu)成的組中選取的金屬。
現(xiàn)在參考圖1-3，本發(fā)明的電氣裝置10包括具有頂面30，底面40，第一側(cè)50和第二側(cè)60的電阻性元件20。兩個頂和底面30,40具有由中間部分90,90’分離的兩個端部分70,80及70’,80’。第一電極100在電阻性元件20的頂面30上形成，第二電極110在電阻性元件20的底面40上形成。如上所述，最好電阻性元件20由聚合物PTC成分組成。
絕緣層120在電極100,110及電阻性元件20的第一側(cè)50和第二側(cè)60上形成。絕緣層120可由光阻材料，絕緣材料，陶瓷材料，焊料掩膜，或任何非導(dǎo)電材料組成。絕緣層120具有從第一電極100移開的部分以便確定第一觸點(diǎn)130及從第二電板110移開的部分以確定第二觸點(diǎn)140。在圖2-3中所示的優(yōu)選實(shí)施例中，第一觸點(diǎn)130與電阻性元件20的頂面30的端部分70鄰近，而第二觸點(diǎn)140與電阻性元件20的底面40的端部分80’鄰近(即，第一和第二觸點(diǎn)130,140位于電氣裝置10的相反側(cè)和相反端)。雖然優(yōu)選這種結(jié)構(gòu)，本發(fā)明覆蓋了具有位于沿第一和第二電極的任何地方的觸點(diǎn)的電氣裝置，只要能夠從電氣裝置的同側(cè)電連接至兩個電極。
第一導(dǎo)電層150形成在絕緣層120上且在第一和第二觸點(diǎn)130,140與第一和第二電極100,110接觸。導(dǎo)電層150可由任何導(dǎo)電材料組成，但最好包括從由銅、錫、銀、鎳、金和其合金構(gòu)成的組中選取的金屬。第一導(dǎo)電層卷繞電氣裝置側(cè)非常重要。這種卷繞結(jié)構(gòu)允許從電氣裝置的同側(cè)電連接至兩個電極。
第一導(dǎo)電層150有從絕緣層120移開的部分以形成端子155,156。每個端子包括一個觸點(diǎn)。端子155,156被非導(dǎo)電間隙160,170隔開。圖2-3顯示了一個電氣裝置10，其中鄰近電阻性元件20的頂和底面30,40的中間部分90,90’而形成非導(dǎo)電間隙160,170。但是，可以認(rèn)為只要非導(dǎo)電間隙隔離端子155,156，每個端子包括一個觸點(diǎn)，那么非導(dǎo)電間隙160,170可以在第一導(dǎo)電層150中任何位置形成。這種結(jié)構(gòu)防止電流繞電氣裝置環(huán)流。相反，電流可繞電氣裝置的任一端部分經(jīng)一個端子流到第一觸點(diǎn)，并通過電阻性元件流到在電氣裝置相反側(cè)上形成的第二觸點(diǎn)。
非導(dǎo)電間隙160,170可通過傳統(tǒng)的蝕刻工藝形成。圖2-3中，非導(dǎo)電間隙160,170留下空白，由此暴露絕緣層120。作為替代方法，非導(dǎo)電間隙160,170可由任何非導(dǎo)電材料充填。
特別參考圖3，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第二導(dǎo)電層180在第一導(dǎo)電層150上形成。第二導(dǎo)電層不應(yīng)跨越非導(dǎo)電間隙160,170或任何可以填充非導(dǎo)電間隙160,170的非導(dǎo)電材料。第二導(dǎo)電層180最好是允許裝置10容易地連接到PC板的導(dǎo)電端子的焊料成分。通過用第二導(dǎo)電層180完全涂覆第一導(dǎo)電層150，本優(yōu)選實(shí)施例的電氣裝置10是對稱的。因此，在安裝到PC板上或連接到另外電氣元件之前，裝置10無需以特定方式調(diào)整。但是，可以認(rèn)為本發(fā)明覆蓋了一種電氣裝置10，其中第二導(dǎo)電層180僅接觸第一導(dǎo)電層150的一部分，或僅在電氣裝置的一側(cè)與第一導(dǎo)電層150接觸，即非對稱裝置。
本發(fā)明電氣裝置在約25℃時電阻小于1歐姆，最好小于0.5歐姆，尤其小于0.2歐姆。
本發(fā)明的電氣裝置可以各種方式制造。但是，如圖4所示，提供優(yōu)選方法以便在相當(dāng)大的薄板185上執(zhí)行處理步驟，薄板185包括多個帶條186,186’,186”等。最終處理步驟包括將帶條分成多個電氣裝置。由此，可以經(jīng)濟(jì)的方式制得具有低電阻的極小電氣裝置。
在優(yōu)選方法中，電極在適當(dāng)大小的固體疊層狀PTC片的頂和底面上形成。如上所述，最好PTC片夾在兩個金屬薄片電極之間。作為替代方法，利用傳統(tǒng)的電解電鍍或無電極電鍍工藝，電極可直接電鍍在PTC片頂和底面上。參照圖4，限定的疊層狀PTC片被挖刻或沖壓以產(chǎn)生多個帶條186,186’,186”等。帶條以規(guī)則圖案產(chǎn)生，且最好為寬度W，約為最后電氣裝置的希望長度。例如，疊層狀PTC片約6英寸寬，8英寸長，0.015英寸厚，可以挖刻或沖壓產(chǎn)生多個帶條186,186’,186”等，帶條約7英寸長，寬約為0.160-0.180英寸或以下。每個帶條的頂和底面由第一和第二電極100,110組成。由于挖刻或沖壓過程，每個帶條的側(cè)面由PTC元件20組成。
疊層狀的PTC片被挖刻后，跨越每個帶條(圖4A)水平產(chǎn)生多個斷點(diǎn)187,187’,187”…,187a,187a’,187a”…,187b,187b’,187b”…等。通過在每個斷點(diǎn)上施加最小的力，斷點(diǎn)使最終的帶條被分成多個電氣裝置。因此，通過卡斷或簡單地從邊緣上碾過帶條，最后的帶條可有效地分成多個電氣裝置。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)表明，沒有斷點(diǎn)，用傳統(tǒng)的切割和修剪技術(shù)將帶條分成電氣裝置時導(dǎo)電層(下面詳細(xì)描述)易涂抹。涂抹的導(dǎo)電層產(chǎn)生有毛病的電氣裝置且增加短路可能性。
通常，通過移開每個帶條的頂和底面兩者上的電極的部分，產(chǎn)生斷點(diǎn)。這可通過用干膠片光阻材料層疊如圖4所示的挖刻的、限定的PTC片而完成。掩模材料被置于將要顯影或固化的光阻材料的部分上，留下多個約5密耳厚跨越每個帶條水平伸展的未掩模區(qū)。最好，未掩模區(qū)在挖刻的，限定的疊層狀PTC片上以與PTC成分伸長的方向相同的方向形成。由于PTC成分中聚合物鏈在伸長的方向被拉長，PTC片的脆度是各向異性的。即，PTC片在一個方向(即垂直于伸長方向)較平行于伸長方向堅(jiān)固。因此，通過平行于伸長方向產(chǎn)生斷點(diǎn)，最后帶條可容易地分成多個電氣裝置。
應(yīng)該產(chǎn)生未掩模區(qū)以留下多個具有約等于最后電氣裝置所要寬度，如0.100-0.150英寸或更小尺寸的掩模部分。然后帶條被暴露在紫外線下，由此使光阻材料的未掩模區(qū)降解。降解的光阻材料被漂洗掉，以暴露電極表面部分。然后電極暴露的部分用傳統(tǒng)的蝕刻過程清除(例如，將暴露的電極表面置于氯化鐵溶液中)，因此，產(chǎn)生多個斷點(diǎn)。最后，通過將PTC片浸泡在如氫氧化鉀溶劑中化學(xué)清除顯影或固化的干膠片光阻材料。
圖5顯示部分放大的疊層狀PTC片幾個帶條的橫截面圖。雖然斷點(diǎn)在挖刻的PTC片形成后將執(zhí)行各種處理步驟，為了清楚起見，將參照單個帶條的橫截面討論各種處理步驟(如圖6A-6H和7A-7D所示)。
斷點(diǎn)在挖刻的、限定的疊層狀PTC片的每個帶條上產(chǎn)生后(圖6A)，疊層狀PTC片的帶條用絕緣層120(圖6B)涂覆。用下列傳統(tǒng)技術(shù)的任一種刷、層壓、浸泡、網(wǎng)板印刷或噴涂，可提供絕緣層120。絕緣層120可包括任何非導(dǎo)電材料，但是，優(yōu)選材料包括光阻材料，陶瓷材料，絕緣材料，或焊料掩模。
多個觸點(diǎn)130,140以規(guī)則圖案在每個帶條的頂和底面上形成(圖6C-6D)。可以認(rèn)為，本發(fā)明包括了一些方法，其中絕緣層120應(yīng)用于為產(chǎn)生觸點(diǎn)130,140而留下最初暴露的電極100,110部分的帶條。另外，本發(fā)明覆蓋了絕緣層120最初應(yīng)用于每個帶條的全部表面的方法。然后通過移開絕緣層120的部分形成觸點(diǎn)130,140。例如，參照圖6B-6D，正工作光阻材料用作絕緣層120。參照圖6C中的字母M，掩模應(yīng)用于光阻材料部分，該光阻材料將在每個帶條的表面上顯影或固化，留下將形成未掩模的觸點(diǎn)130,140的光阻材料部分(如圖6C中所示的絕緣層的交叉陰影線部分)。然后帶條被暴露到紫外線下，由此降解光阻材料的未掩模部分。降解的光阻材料被漂洗掉以暴露電極表面(圖6D)，因此，在每個帶條的頂和底面上形成多個觸點(diǎn)。使用負(fù)光阻材料可以顛倒這個過程(即，暴露到紫外線下顯影或固化未掩模材料)。
在多個觸點(diǎn)130,140形成后，第一導(dǎo)電層150加到帶條上(圖6E)?？赏ㄟ^傳統(tǒng)的電鍍技術(shù)(如無電極電鍍)施加導(dǎo)電層150。作為替代方法，也可以液體形式向帶條浸泡、噴涂或刷導(dǎo)電材料來施加導(dǎo)電層。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層150包括從由鎳、銅、錫、銀、金及其合金構(gòu)成的組中選取的金屬。第一導(dǎo)電層150必須與在帶條上形成的每個觸點(diǎn)處的電極100,110電接觸。
如圖2-3和6E所示，第一導(dǎo)電層150卷繞電氣裝置10的端部分。這種卷繞結(jié)構(gòu)能夠使得可從電氣裝置同一側(cè)電氣接觸兩個電極。
在下一步中，多個非導(dǎo)電間隙160,170在每個帶條的頂和底面上以規(guī)則圖案在第一導(dǎo)電層150中形成(圖6F-6G)。通過以留下暴露的絕緣層120的方式最初提供第一導(dǎo)電層150，可以形成非導(dǎo)電間隙160，170。但是，本發(fā)明也覆蓋了一些方法，其中每個帶條被第一導(dǎo)電層150完全包覆，且通過在每個帶條的頂和底面上以規(guī)則圖案移開第一導(dǎo)電層150的部分而產(chǎn)生非導(dǎo)電間隙160,170。任一過程導(dǎo)致在每個帶條上形成由非導(dǎo)電間隙160,170隔離的多個第一和第二端子155,156。
例如，參考圖6E-6G，圖6F中參考字母M所示的保護(hù)掩模被加到導(dǎo)電層150上，留下暴露的預(yù)定部分(暴露部分由圖6F中的導(dǎo)電層150的交叉陰影線部分表示)。然后用傳統(tǒng)的蝕刻工藝，如將暴露部分置于氯化鐵溶液中，移去暴露部分。
作為替代方法，非導(dǎo)電間隙160,170及端子155,156可用下面的方法形成。第一導(dǎo)電層150被加到每個帶條，涂覆絕緣層120和觸點(diǎn)130，140(圖6E)。現(xiàn)在參考圖7A-7D，光阻材料190加到導(dǎo)電層150上。如果光阻材料用于形成絕緣層120，那么用于該步驟的第二光阻材料190一定對紫外線有相反的反應(yīng)(即，如果負(fù)工作光阻材料用于形成絕緣層，那么正工作光阻材料必須用于在導(dǎo)電層中形成非導(dǎo)電間隙，反之亦然)。圖7B中的參考字母M所示的掩模材料應(yīng)用于外光阻層190，留下以規(guī)則圖案暴露的層190的頂和底面的多個部分。然后帶條置于紫外線下，使外光阻層190的未掩模部分降解。漂洗掉光阻材料190的降解部分，留下多個在每個帶條的頂和底面上以規(guī)則圖案暴露的第一導(dǎo)電層150的部分(圖7C)。然后通過將帶條浸泡在標(biāo)準(zhǔn)的蝕刻液中移去導(dǎo)電層150的暴露部分(如圖7C中所示的導(dǎo)電層的交叉陰影線部分)。結(jié)果，絕緣層120的部分被暴露。然后通過進(jìn)一步暴露帶條在紫外線下(圖7D)移去外光阻材料190。由于在該步驟期間，絕緣層120的部分被暴露，重要的是，使用光阻材料190，光阻材料190與可能已用于形成絕緣層120的光阻材料相比，對紫外線具有相反反應(yīng)。
作為任一過程的結(jié)果，即(1)將導(dǎo)電層應(yīng)用于帶條的全表面且然后移去導(dǎo)電層的部分，或(2)開始以留下暴露的絕緣層部分的方式使用導(dǎo)電層，形成第一和第二端子155,156。
在圖3和6H所示的優(yōu)選實(shí)施例中，第二導(dǎo)電層180被加到第一導(dǎo)電層150。第二導(dǎo)電層180最好由焊料成分組成且可用任何傳統(tǒng)工藝施加，包括電解電鍍或焊料浸泡。焊料層使本發(fā)明的電氣裝置10容易地連接PC板的導(dǎo)電端子。
在最后一步中，在每個斷點(diǎn)處，帶條被分成多個電氣裝置，這樣每個裝置在裝置的兩側(cè)(即，頂和底)有一個接觸點(diǎn)和一個非導(dǎo)電間隙。如上所述，通過在每個斷點(diǎn)簡單地施加最小壓力，帶條可被分成多個電氣裝置。
參考圖8，箭頭表示電流流經(jīng)裝置的方向。端子允許電流從PC板導(dǎo)電端繞裝置外緣(經(jīng)第一端子)流到第一觸點(diǎn)處的第一電極。然后電流經(jīng)PTC元件流到第二電極。電流經(jīng)第二端子的觸點(diǎn)流出裝置并繼續(xù)流過電路的其余部分。
權(quán)利要求
1.一種電氣裝置，包括電阻性元件，具有頂和底面以及第一和第二側(cè)，頂和底面每面具有由中間部分隔離的兩個端部分；與電阻性元件頂面電接觸的第一電極和與電阻性元件底面電接觸的第二電極；接觸第一和第二電極的絕緣層，絕緣層具有從第一和第二電極移開的部分以形成第一和第二觸點(diǎn)；及在絕緣層上形成且與第一和第二電極在觸點(diǎn)電接觸的導(dǎo)電層，導(dǎo)電層具有移開部分以形成由非導(dǎo)電間隙隔離的第一和第二端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電氣裝置，其特征在于電阻性元件呈現(xiàn)PTC特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電氣裝置，其特征在于電阻性元件包括導(dǎo)電聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電氣裝置，其特征在于第二導(dǎo)電層在第一和第二端子上形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電氣裝置，其特征在于第一觸點(diǎn)相鄰于電阻性元件的頂面端部分，而第二觸點(diǎn)相鄰于相對第一觸點(diǎn)的電阻性元件底面端部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電氣裝置，其特征在于第一電流中斷間隙相鄰于電阻性元件頂面中間部分，而第二電流中斷間隙相鄰于電阻性元件底面中間部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電氣裝置，其特征在于第一導(dǎo)電層包括從由錫、銀、銅、鎳、金及其合金構(gòu)成的組中選取的金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的電氣裝置，其特征在于第二導(dǎo)電層包括焊料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的電氣裝置，其特征在于絕緣層是從由光阻，絕緣，陶瓷及焊料掩模組成的組中選取的材料。
10.一種電氣裝置，包括由聚合物組分和導(dǎo)電填料組分構(gòu)成的疊層狀PTC元件，PTC元件具有頂和底面及第一側(cè)和第二側(cè)，頂和底面每面具有由中間部分隔離的一對端部分；第一電極接觸PTC元件頂面，而第二電極接觸PTC元件底面；在第一和第二電極及PTC元件的第一和第二側(cè)上形成的絕緣層，該絕緣層具有從相鄰PTC元件頂面一端部分的第一電極移開以確定第一觸點(diǎn)的部分及從相對第一觸點(diǎn)的相鄰PTC元件底面一端部分的第二電極移開以確定第二觸點(diǎn)的部分；在絕緣層上形成且在第一和第二觸點(diǎn)接觸第一和第二電極的第一導(dǎo)電層，該第一導(dǎo)電層具有從相鄰于PTC元件頂面中間部分的絕緣層移開以形成第一非導(dǎo)電間隙的第一部分及從相鄰于PTC元件底面中間部分的絕緣層移開以形成第二非導(dǎo)電間隙的第二部分，及在第一導(dǎo)電層上形成的第二導(dǎo)電層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的電氣裝置，其特征在于該裝置在約25℃時的電阻小于1歐姆。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的電氣裝置，其特征在于PTC元件在約25℃時的電阻率小于3歐姆厘米。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的電氣裝置，其特征在于第一和第二電極是從由鎳、銅、銀、錫、金及其合金組成的組中選取的金屬。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的電氣裝置，其特征在于絕緣層是從由光阻，絕緣，陶瓷及焊料掩模組成的組中選取的材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的電氣裝置，其特征在于第一導(dǎo)電層是從由鎳、銅、銀、錫、金及其合金組成的組中選取的金屬。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的電氣裝置，其特征在于第二導(dǎo)電層接觸且完全覆蓋第一導(dǎo)電層。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的電氣裝置，其特征在于第二導(dǎo)電層包括焊料。
18.一種制造電氣裝置的方法，包括步驟提供固體疊層狀PTC片，具有頂和底面，在頂面形成的第一電極，及在底面形成的第二電極；在疊層狀PTC片中以規(guī)則圖案產(chǎn)生多個帶條；用絕緣層涂覆疊層狀PTC片的帶條；在疊層狀PTC片中每個帶條的頂和底面上以規(guī)則圖案形成多個觸點(diǎn)；用第一導(dǎo)電層涂覆疊層狀PTC片中的帶條，第一導(dǎo)電層在每個觸點(diǎn)與電極接觸；在疊層狀PTC片中的每個帶條的頂和底面上以規(guī)則圖案在第一導(dǎo)電層中形成非導(dǎo)電間隙；及將疊層狀PTC片中每個帶條分成多個電氣裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于在帶條涂覆絕緣層之前在每個帶條頂和底面上形成多個斷點(diǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于在疊層狀PTC片中的每個帶條分成多個電氣元件之前在第一導(dǎo)電層上形成第二導(dǎo)電層。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于在PTC片的頂和底面上形成第一和第二電極的步驟包括將該P(yáng)TC片層疊在一對金屬薄片之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于在PTC片的頂和底面上形成第一和第二電極的步驟包括無電極電鍍。
23.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于在PTC片的頂和底面上形成第一和第二電極的步驟包括電解電鍍。
24.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于絕緣層是從由光阻，絕緣，陶瓷及焊料掩模組成的組中選取的材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于用絕緣層涂覆疊層狀PTC片中帶條的步驟包括將絕緣層網(wǎng)板印刷到帶條上。
26.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于第一導(dǎo)電層是從由銅、錫、鎳、銀、金及其合金組成的組中選取的金屬。
27.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于通過蝕刻第一導(dǎo)電層部分由此暴露絕緣層來形成多個非導(dǎo)電間隙。
28.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于第二導(dǎo)電層包括焊料且通過電解電鍍或焊料浸泡施加到第一導(dǎo)電層。
29.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于在疊層狀PTC片中產(chǎn)生的帶條，寬度為W，小于0.20英寸。
30.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其特征在于將每個帶條分成多個電氣裝置的步驟包括向斷點(diǎn)施加壓力。
31.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于形成的每個電氣裝置面積小于0.060英寸。
32.一種制造電氣裝置的方法，包括步驟提供疊層狀電阻性元件，具有頂和底面及第一和第二側(cè)，頂和底面的每面具有由中間部分隔離的端部分；在電阻性元件的頂面上形成第一電極；在電阻性元件的底面上形成第二電極；用絕緣層涂覆第一和第二電極及電阻性元件的第一和第二側(cè)；移去絕緣層的第一部分以形成第一觸點(diǎn)；移去絕緣層的第二部分以形成第二觸點(diǎn)；將第一導(dǎo)電層施加到絕緣層，第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)；移去第一導(dǎo)電層部分以形成由非導(dǎo)電間隙隔離的第一和第二端子；及將第二導(dǎo)電層施加到第一導(dǎo)電層。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其特征在于電阻性元件呈現(xiàn)PTC特性。
34.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其特征在于電阻性元件包括聚合物組分和導(dǎo)電填料組分。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其特征在于聚合物組分包括聚乙烯。
36.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其特征在于聚合物組分包括聚乙烯和順丁烯二酐。
37.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其特征在于第二導(dǎo)電層包括焊料。
38.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其特征在于第一和第二電極包括鎳。
39.一種制造電氣裝置的方法，包括步驟提供固體疊層狀導(dǎo)電片，具有頂和底面，在頂面上形成的第一電極，在底面上形成的第二電極；在疊層狀導(dǎo)電片中以規(guī)則圖案產(chǎn)生多個帶條；用絕緣層涂覆疊層狀導(dǎo)電片中的帶條；在疊層狀導(dǎo)電片中每個帶條的頂和底面上以規(guī)則圖案形成多個觸點(diǎn)；用第一導(dǎo)電層涂覆疊層狀導(dǎo)電片中的帶條，第一導(dǎo)電層在每個觸點(diǎn)與電極接觸；在疊層狀導(dǎo)電片中的每個帶條的頂和底面上以規(guī)則圖案在第一導(dǎo)電層中形成多個非導(dǎo)電間隙；及將疊層狀導(dǎo)電片中的每個帶條分成多個電氣裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其特征在于疊層狀導(dǎo)電片呈現(xiàn)PTC特性。
41.根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其特征在于在帶條涂覆絕緣層之前在每個帶條的頂和底面上形成多個斷點(diǎn)。
42.根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其特征在于在疊層狀導(dǎo)電片中的每個帶條被分成多個電氣裝置之前在第一導(dǎo)電層上形成第二導(dǎo)電層。
全文摘要
一種電氣裝置(10),包括電阻性元件(20),該電阻性元件具有與電阻性元件(20)的頂面(30)電接觸的第一電極(100)及與電阻性元件(20)的底面(40)電接觸的第二電極(110)。絕緣層(120)在第一和第二電極(100,110)上形成。絕緣層部分(120)被從第一和第二電極(100,110)移開以形成第一和第二觸點(diǎn)(130,140)。導(dǎo)電層(150)形成在絕緣層(120)上且在觸點(diǎn)(130,140)與第一和第二電極(100,110)電接觸。導(dǎo)電層(150)具有移去的部分以形成由非導(dǎo)電間隙(160,170)隔離的第一和第二端子(155,156)。該裝置(10)的卷繞結(jié)構(gòu)允許從電氣裝置(10)的同一側(cè)電氣連接至兩個電極(100,110)。
文檔編號H01H85/041GK1212072SQ97192553
公開日1999年3月24日 申請日期1997年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月22日
發(fā)明者卡瑟林·M·麥古里, 邁克·A·沃德 申請人:保險絲公司