專利名稱：有聚合物正溫度系數(shù)電阻元件的電路保護(hù)器件組件的制作方法
本申請是申請?zhí)枮?5193092.3的專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及電路保護(hù)器件組件。
我們的國際申請No.PCT/US94/10137，提交于1994年9月13日(Docket MP1490)，公開了各種改進(jìn)型電路保護(hù)器件(和制作這些電路保護(hù)器件的方法)，該電路保護(hù)器件包含夾在兩個層狀電極之間的層狀電路保護(hù)元件，優(yōu)選的PTC電阻元件是由導(dǎo)電聚合物組成的PTC電阻元件。這些改進(jìn)型電路保護(hù)器件包括橫向?qū)щ姌?gòu)件(常常稱為交叉導(dǎo)體，Cross-conductor)，該構(gòu)件透過該電路保護(hù)元件與一個電極相連，但不與另一個相連。最好，電路保護(hù)器件包含與交叉導(dǎo)體相連的第一層狀電極，不與交叉導(dǎo)體相連的第二層狀電極；和附加層狀導(dǎo)電構(gòu)件，它(i)與交叉導(dǎo)體相連，(ii)與第二電極固定在電路保護(hù)器件的同一面；(iii)與第二電極分離。例如，可以利用從層狀導(dǎo)電構(gòu)件上除去一個條形，從而把層狀導(dǎo)電構(gòu)件分成兩部分的方法，制作附加導(dǎo)電構(gòu)件和第二電極。
利用第二電極和附加導(dǎo)電構(gòu)件的焊料連接，這些改進(jìn)型電路保護(hù)器件特別適用于安裝，例如，在印刷電路板上的安裝。對于這種安裝，附加導(dǎo)電構(gòu)件和/或第二電極最好具有焊料外層。如申請No.PCT/US94/10137所公開的，在通過分割包含許多電路保護(hù)器件的經(jīng)適當(dāng)處理的疊層來制作電路保護(hù)器件時(shí)，優(yōu)選的制備方法使得第一電極表面帶有由相同焊料組成的外層。在連接過程中，附加導(dǎo)電構(gòu)件和第一電極上的焊接層還可以流入孔內(nèi)以提高(甚至于產(chǎn)生)交叉導(dǎo)體的導(dǎo)電能力。
現(xiàn)在我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在安裝這些包含焊料層的電路保護(hù)器件的過程中，特別是安裝在印刷電路板上，具有這樣的危險(xiǎn)熔化的焊料層不僅產(chǎn)生所期望的連接，而且還可能在電極之間產(chǎn)生短路。這些短路可以是由于焊料流過附加導(dǎo)電構(gòu)件與第二電極之間的縫隙而產(chǎn)生的，和/或者由于焊料在電極間的流動而產(chǎn)生的。我們還發(fā)現(xiàn)如果第一(上)電極的外表面完全地被在安裝過程中會熔化的焊料層所覆蓋，這就不可能為電路保護(hù)器件提供用來在安裝后識別電路保護(hù)器件的永久標(biāo)記。
根據(jù)本發(fā)明，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過使用為電路保護(hù)器件提供永久或暫時(shí)構(gòu)件的掩膜和/或隔離材料，在安裝過程中由于焊料流動所產(chǎn)生的問題可以得到緩解或解決，該構(gòu)件(a)確保用于連接的焊料層只形成在所期望的位置，和/或(b)在安裝該電路保護(hù)器件的過程中，防止(至少是延緩)導(dǎo)致電極短路的焊料流動，和/或(c)為識別標(biāo)記在電路保護(hù)器件上提供一個方便的永久位置。如下面的詳細(xì)討論，最好，掩膜或隔離材料應(yīng)用于以后將被分割成大量獨(dú)立電路保護(hù)器件的組件。
本發(fā)明的第一方案提供了具有減小在安裝過程中遭受由于焊料流動而產(chǎn)生短路的傾向的電路保護(hù)器件，它包含(1)具有第一面和第二面的層狀PTC電阻元件；(2)具有(i)與PTC元件的第一面相接觸的內(nèi)表面和(ii)外表面的第一層狀電極；(3)具有(i)與PTC元件的第二面相接觸的內(nèi)表面和(ii)外表面的第二層狀電極；(4)附加層狀導(dǎo)電構(gòu)件，它(a)具有(i)與PTC元件的第二面相接觸的內(nèi)表面和(ii)外表面；且(b)與第二電極分離；該P(yáng)TC元件、第一電極和附加導(dǎo)電構(gòu)件限定了一個在第一電極和附加導(dǎo)電構(gòu)件之間的、穿過PTC元件的孔；(5)橫向?qū)щ姌?gòu)件，它(a)由金屬組成，(b)位于該孔內(nèi)，且(c)與第一電極和附加導(dǎo)電構(gòu)件在物理上和電氣上相連；(6)固定在附加導(dǎo)電構(gòu)件外表面的第一焊料層；(7)固定在第二電極外表面的第二焊料層；(8)隔離構(gòu)件，它(a)由固態(tài)的非導(dǎo)電材料組成，(b)位于第一和第二焊料層之間，且(c)在焊料層熔化的溫度下仍保持固態(tài)。在電路保護(hù)器件安裝過程中，例如安裝到印刷電路板上，當(dāng)焊料層被加熱到使它們?nèi)刍臏囟葧r(shí)，隔離構(gòu)件可阻止第一和第二焊料層產(chǎn)生使電極之間短路的流動。
本發(fā)明的第二方案提供了一種電路保護(hù)器件，該電路保護(hù)器件克服了在電路保護(hù)器件的整個上表面都被在電路保護(hù)器件安裝時(shí)可熔化的焊料層所覆蓋時(shí)，不能在電路保護(hù)器件上制作永久標(biāo)記的難題。本發(fā)明第二方案的電路保護(hù)器件包含(1)具有第一面和第二面的層狀PTC電阻元件；(2)具有(i)與PTC元件的第一面相接觸的內(nèi)表面和(ii)外表面的第一層狀電極；(3)具有(i)與PTC元件的第二面相接觸的內(nèi)表面和(ii)外表面的第二層狀電極；(4)附加層狀導(dǎo)電構(gòu)件，它(a)具有(i)與PTC元件的第二面相接觸的內(nèi)表面和(ii)外表面，(b)與第二電極分離；該P(yáng)TC元件，第一電極和附加導(dǎo)電構(gòu)件限定了一個在第一電極和附加導(dǎo)電構(gòu)件之間的，穿過PTC元件的孔；(5)橫向?qū)щ姌?gòu)件，它(a)由金屬組成，(b)位于孔內(nèi)，(c)與第一電極和附加導(dǎo)電構(gòu)件機(jī)械地電連接；(6)固定在附加導(dǎo)電構(gòu)件外表面的第一焊料層；(7)固定在第二電極外表面的第二焊料層；(8)環(huán)繞橫向?qū)щ姌?gòu)件固定在第一電極的外表面的第三焊料層；和(9)掩膜構(gòu)件，它(a)由固態(tài)材料組成，(b)固定在與第三焊料層毗連的第一電極的外表面。
在本發(fā)明的第二方案的一個實(shí)施方案中，掩膜構(gòu)件可以在電路保護(hù)器件安裝后保留在原處，它(a)延展得使第二和第三焊料層不會發(fā)生疊蓋(在垂直于電路保護(hù)器件的主平面觀看時(shí))，和/或(b)帶有識別標(biāo)記。掩膜構(gòu)件可以由非導(dǎo)電材料或?qū)щ姴牧辖M成。例如，熔點(diǎn)基本上比第一、第二和第三焊料層的焊料的熔點(diǎn)高的焊料。
在本發(fā)明的第二方案的另一個實(shí)施方案中，掩膜構(gòu)件在電路保護(hù)器件安裝前從第一電極上被剝離。在這種情況下，掩膜構(gòu)件還能延展得使第二和第三焊料層不發(fā)生疊蓋。在掩膜構(gòu)件被剝離后，如果需要，識別標(biāo)記可以放置在暴露出的第一電極的表面上，或者位于鍍在其上的金屬層上。
本發(fā)明的第一方案的電路保護(hù)器件最好包括環(huán)繞橫向?qū)щ姌?gòu)件固定在第一電極的外表面的第三焊料層。第三層可以分布在第一電極的整個外表面，但是為了減小由于熔化的焊料滴在電路保護(hù)器件邊緣而產(chǎn)生短路的危險(xiǎn)，第三層最好只分布在第一電極的部分外表面，特別是第三焊料層不能疊蓋第二焊料層(在垂直于電路保護(hù)器件的主平面觀看時(shí))。為了把第三焊料層限制在第一電極的優(yōu)選區(qū)域，掩膜構(gòu)件最好(a)在第三焊料層加在該處之前，固定在第一電極的外表面，和(b)在第一，第二和第三焊料層熔化的溫度下，仍保持固態(tài)。掩膜構(gòu)件可以由電絕緣材料組成，例如，交聯(lián)有機(jī)聚合物，或者由導(dǎo)電材料組成，例如，熔點(diǎn)比第一，第二和第三焊料層高的焊料。掩膜構(gòu)件還可以帶有識別標(biāo)記，例如，影印到有機(jī)聚合物掩膜構(gòu)件上或者激光標(biāo)記在高熔點(diǎn)的焊料掩膜構(gòu)件上。
本發(fā)明還包括將根據(jù)本發(fā)明的第一或第二方案的電路保護(hù)器件安裝到印刷電路板上或其它包含分離電導(dǎo)體的電子基片上的工藝?；系膶?dǎo)體最好通過由于第一和第二焊料層熔化而形成的焊料連接分別與附加導(dǎo)電構(gòu)件和第二電極相連。
本發(fā)明還包括印刷電路板和其它根據(jù)本發(fā)明的第一和第二方案與電路保護(hù)器件相連的包含分離電導(dǎo)體的電力基片，導(dǎo)體通過焊料連接分別與附加導(dǎo)電構(gòu)件和第二電極相連。
如上所述，本發(fā)明的電路保護(hù)器件的優(yōu)選制備工藝包含制備相應(yīng)于大量電路保護(hù)器件的組件，緊接著處理由PTC電阻構(gòu)件、上層和下層導(dǎo)電構(gòu)件組成的疊層，這樣就同時(shí)產(chǎn)生了電路保護(hù)器件的全部部件；此后，把組件分割成獨(dú)立電路保護(hù)器件。依賴于在不同地點(diǎn)的便利條件，制作、運(yùn)輸和貯存的要求，和其它因素，組件可以在轉(zhuǎn)化為獨(dú)立電路保護(hù)器件的過程的不同階段進(jìn)行運(yùn)輸、出售和貯存。相應(yīng)地，這些新穎的組件構(gòu)成了本發(fā)明的一部分。處理工序包括至少清除一個導(dǎo)電構(gòu)件上的條形，以便在最終電路保護(hù)器件中提供分離的附加導(dǎo)電構(gòu)件和第二電極。這種清除最好通過清除兩個導(dǎo)電構(gòu)件上的條形來完成，以便確保組件具有平衡的物理性質(zhì)。
本發(fā)明的組件最好包含(1)具有第一面和第二面的層狀PTC電阻構(gòu)件；(2)多個上層層狀導(dǎo)電構(gòu)件，該上層構(gòu)件呈現(xiàn)為相互平行的分離的條形的形式，毗鄰的一對上層構(gòu)件和中間的電阻元件部分限定了多個上層平行的槽，每個上層構(gòu)件具有(i)與PTC構(gòu)件的第一面相接觸的內(nèi)表面和(ii)外表面；(3)多個下層層狀導(dǎo)電構(gòu)件，下層構(gòu)件呈現(xiàn)為相互平行的分離的條形的形式，毗鄰的一對下層構(gòu)件和中間的電阻元件部分限定了多個下層平行槽，每個所述下層構(gòu)件具有(i)與PTC構(gòu)件的第一面相接觸的內(nèi)表面和(ii)外表面；PTC構(gòu)件和層狀導(dǎo)電構(gòu)件限定了多個位于至少一個上層導(dǎo)電構(gòu)件和至少一個下層導(dǎo)電構(gòu)件之間的穿過PTC構(gòu)件的分離的孔。
(4)多個分離的橫向?qū)щ姌?gòu)件，它(a)由金屬組成，(b)位于一個所述的孔內(nèi)，(c)與至少一個上層導(dǎo)電構(gòu)件和至少一個下層導(dǎo)電構(gòu)件機(jī)械地電連接；(5)多個分離的非導(dǎo)電隔離構(gòu)件，隔離構(gòu)件呈現(xiàn)為相互平行的，且平行于上層、下層構(gòu)件的條形的形式，每個隔離構(gòu)件填充一個上層或下層平行槽，并且分布在限定了槽的構(gòu)件的部分外表面；(6)多個分離的非導(dǎo)電掩膜構(gòu)件，掩膜構(gòu)件呈現(xiàn)為分離條形的形式，該條形(i)相互平行，且平行于上、下層構(gòu)件，(ii)和隔離構(gòu)件交替排列，且和它們是分離的，這樣，毗鄰的隔離和掩膜構(gòu)件與中間的電阻元件部分限定了多個接觸區(qū)域，每個接觸區(qū)域至少包括一個所述孔。在這種優(yōu)選的組件中，交叉導(dǎo)體最好通過把金屬電鍍到孔的內(nèi)表面上來制作。在孔上的電鍍最好在清除上和下導(dǎo)電構(gòu)件上的條形以產(chǎn)生上、下槽之前制作在組件上。這在至少部分(最好全部)上、下層構(gòu)件的外表面上產(chǎn)生電鍍層。在上、下槽產(chǎn)生后，例如，把條形從上、下導(dǎo)電構(gòu)件(可以是經(jīng)過電鍍以后的構(gòu)件)上腐蝕掉，隔離構(gòu)件就完成了(例如，通過在光刻膠的選定區(qū)域光致聚合，然后去除非聚合材料)，然后，將焊料用例如電鍍的方法加在隔離構(gòu)件之間的接觸區(qū)域上。
下面，將主要參照PTC電路保護(hù)器件和這種電路保護(hù)器件的制作對發(fā)明進(jìn)行描述，該電路保護(hù)器件包含由PTC導(dǎo)電聚合物組成的層狀PTC元件和直接固定在PTC元件上的兩個層狀電極。然而，可以理解，只要條件允許，該描述還可以應(yīng)用于包含PTC導(dǎo)電聚合物元件的其它電子電路保護(hù)器件，包含PTC陶瓷元件的電電路保護(hù)器件，和包含兩個層狀電極及在它們之間的層狀元件的其它電電路保護(hù)器件。
如下面的描述和權(quán)利要求，及附圖中的示例，本發(fā)明可以使用一些具體特征。當(dāng)這種特征被公開于具體章節(jié)或作為具體組合的一部分時(shí)，它也可以用于其它章節(jié)或其它組合中，例如，包含兩種或更多種這些特征的其它組合。
適于隔離構(gòu)件和掩膜構(gòu)件使用的材料包括聚酯和其它各種聚合物，可以任選地與其它配料相混合。這種材料以及利用它們制作所需厚度和形狀的構(gòu)件的方法是眾所周知的，例如，使用光刻膠和光成像技術(shù)。
應(yīng)用于本發(fā)明的PTC組合物最好是導(dǎo)電聚合物，它包含晶狀聚合物成份和分布在聚合物成份中的包含導(dǎo)電填料(例如，碳黑或金屬)的特殊填料成份。組合物還能夠包含一種或更多種其它成份，例如，非導(dǎo)電填料，抗氧化劑，交聯(lián)劑，耦合劑或彈性材料。對于在電路保護(hù)器件中的應(yīng)用，PTC組合物在23℃的電阻率最好小于50Ω-cm，特別是小于10Ω-cm，尤其是小于5Ω-cm。例如，適于本發(fā)明使用的導(dǎo)電聚合物公開于美國專利Nos.4,237,441，4,304,987，4,338,607，4,514,620，4,534,889，4,545,926，4,560,498，4,597,700，4,724,417，4,774,024，4,935,156，和5,049,850。
PTC電阻元件最好是層狀元件，能夠由一個或更多個導(dǎo)電聚合物構(gòu)件組成，其中至少有一種構(gòu)件是由PTC材料組成的。當(dāng)存在一種以上導(dǎo)電聚合物構(gòu)件時(shí)，電流最好按順序流過不同的組合物，例如，每一組合物都呈現(xiàn)為分布在整個電路保護(hù)器件的層狀。在存在一種以PTC組合物時(shí)，PTC構(gòu)件常常通過連接在一起來制備。例如，利用加熱和加壓，把不同組合物元件制成疊層結(jié)構(gòu)。例如，PTC元件可以包含兩個由第一PTC成份組成的層狀元件和夾在它們中間的，由比第一成份電阻率更高的第二PTC成份組成的一個層狀元件。
當(dāng)PTC電路保護(hù)器件關(guān)斷時(shí)，通常，降落在電路保護(hù)器件上的大部分電壓降落在被稱為熱線(hot line)、熱面(hot plane)或熱區(qū)域(hot zone)的電路保護(hù)器件的相對很小的一部分上。在本發(fā)明的電路保護(hù)器件中，PTC元件可以有一個或更多個通常與兩個電極分離的，使熱線形成在預(yù)期位置的部件，本發(fā)明中，適于這種應(yīng)用的部件公開于，例如，美國專利Nos.4,317,027，4,352,083，4,907,340，和4,924,072。
特別有用的電路保護(hù)器件包含兩個金屬箔電極和夾在它們之間的PTC導(dǎo)電聚合物元件，尤其是這種用作電路保護(hù)器件且在23℃時(shí)具有通常是小于10Ω特別是小于3Ω，尤其是小于0.5Ω的低電阻的電路保護(hù)器件。特別適宜的箔電極是微觀粗糙的金屬箔電極，特別是包括在公開于美國專利4,689,475和4,800,253中的電子淀積鎳箔和鎳層電子淀積銅箔電極。根據(jù)本發(fā)明可以改進(jìn)的各種層狀電路保護(hù)器件公開于美國專利Nos.4,238,812，4,255,978，4,272,471，4,315,237，4,317,027，4,330,703，4,426,633，4,475,138，4,724,417，4,780,598，4,845,838，4,907,430，和4,924,074。該電極可以經(jīng)調(diào)整以產(chǎn)生預(yù)期的熱效應(yīng)。
電極最好直接固定于PTC電阻元件。孔和交叉導(dǎo)體術(shù)語“孔”在這里用來表示一個開口，它(a)具有閉合的橫截面，例如，一個圓，一個橢圓，或一個通常的矩形，或者(b)具有開口的內(nèi)凹的橫截面，它(i)的深度至少是橫截面最大寬度的0.15倍，最好至少是0.5倍，特別地是1.2倍，例如，1/4圓弧或半圓弧或端面開口的狹縫，和/或(ii)相對邊至少有部分是相互平行的。在本發(fā)明的能夠分割為多個電子電路保護(hù)器件的組件中，孔通常具有封閉的橫截面，但是如果有一條或更多條分割線通過具有封閉橫截面的孔，那么，在最終得到的電路保護(hù)器件中的孔將具有開口橫截面。
孔可以是一個圓孔，對于許多情況，在獨(dú)立電路保護(hù)器件和電路保護(hù)器件組件中這都可得到滿足。
在使交叉導(dǎo)體具有必須的電流運(yùn)載能力的條件下，孔可以盡可能地小。對于電路保護(hù)器件，孔的直徑為0.1至5mm，最好為0.15至1.0mm，例如，0.2至0.5mm，通常是令人滿意的。通常，單個交叉導(dǎo)體就可以滿足從電路保護(hù)器件的另一面到第一電極的電氣連接的全部需要。然而，兩個或更多個交叉導(dǎo)體可以用于產(chǎn)生同樣的連接。
孔最好利用鉆孔法制作，或利用其它適宜的技術(shù)，然后鍍上一種金屬或金屬混合物，特別是焊料，以提供交叉導(dǎo)體。
對于能夠用于本發(fā)明的PTC組合物、層狀電極、孔和交叉導(dǎo)件、組件和工藝的補(bǔ)充組節(jié)和本發(fā)明的電路保護(hù)器件的尺寸、電阻和安裝的補(bǔ)充組節(jié)，可以參照國際申請Nos.PCT/US94/10137，但為了使用，根據(jù)本發(fā)明對掩膜材料和/或隔離材料做一些改進(jìn)的是必須的。
本發(fā)明示例于附圖之中，其中為了清晰的目的，孔的尺寸和部件的厚度都已被放大。

圖1至5是從疊層板轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蜓刂摼€和與虛線垂直的線(圖中未示出)切割成為多個本發(fā)明的獨(dú)立電路保護(hù)器件的組件的過程的圖解部分剖面圖。圖3中的組件的圖解部分平面圖顯示在國際申請Nos.PCT/US94/10137的圖7中。
圖1顯示了包含由PTC導(dǎo)電聚合物組成的層狀PTC元件、并且具有與金屬箔3相連的第一面和與金屬箔5相連的第二面的組件。多個按規(guī)則圖案排列的圓孔鉆通在組件上。圖2顯示了用在孔表面上形成交叉導(dǎo)體1和在箔3、5外表面上形成金屬層2的金屬電鍍之后的圖1中的組件。圖3顯示了在刻蝕金屬箔3、5以便把它們分割成多個上層構(gòu)件30和多個下層構(gòu)件50之后圖2中的組件，毗鄰的一對這種構(gòu)件和PTC元件7的部分限定了多個上、下平行槽。圖4顯示了利用光刻工藝，在形成了(a)多個添充上、下槽并且分布在毗鄰構(gòu)件30或50的部分外表面的平行隔離構(gòu)件8和(b)多個放置得使毗鄰的隔離構(gòu)件、掩膜構(gòu)件和PTC元件限定了多個接觸區(qū)域的平行掩膜構(gòu)件9之后的圖3中的組件。圖5顯示了在用焊料電鍍以便在接觸區(qū)域上形成焊料層61、62和在交叉導(dǎo)體上形成焊料層之后的圖4中的組件?？梢钥吹?，接觸區(qū)域被放置得使焊料層在通過分割組件制備獨(dú)立電路保護(hù)器件時(shí)只疊蓋在交叉導(dǎo)體附近，因此在電路保護(hù)器件安裝時(shí)，如果任何焊料從電路保護(hù)器件頂部流到電路保護(hù)器件底部，使得焊料不會與第二電極的焊料層相接觸。
圖6至10是從平面圖看具有矩形或正方形形狀的本發(fā)明電路保護(hù)器件的圖解剖面圖。在圖6至10的每一個圖中，電路保護(hù)器件包括具有與第一金屬箔電極13相接的第一面和與第二金屬箔電極15相接的第二面的層狀PTC元件。與電極15在電氣上不相連的附加金屬箔導(dǎo)電構(gòu)件49也和PTC元件的第二面相接。交叉導(dǎo)體51位于由第一電極13、PTC元件17和附加構(gòu)件49限定的孔內(nèi)。交叉導(dǎo)體是一個通過電鍍工藝形成的空心管，該工藝還使在電鍍工藝中暴露的電極13、電極15和附加構(gòu)件49的表面分別產(chǎn)生電鍍層。另外，焊料層64，65，66，67分別出現(xiàn)在(a)交叉導(dǎo)體51區(qū)域內(nèi)的第一電極13上，(b)附加構(gòu)件49上，(c)第二電極15上，和(d)交叉導(dǎo)體51上。
圖6還顯示了由熔點(diǎn)基本上比焊料層64，65，66和67高的焊料組成的掩膜構(gòu)件81。掩膜構(gòu)件81在層64，65，66和67之前放置好，這樣可以掩蔽電極13以便焊料層64不疊蓋焊料層66。構(gòu)件81還能夠作為電路保護(hù)器件永久標(biāo)記位置。另外，構(gòu)件81可以由在電路保護(hù)器件安裝時(shí)不流動的電絕緣材料組成。
圖7是一種通過清除掩膜構(gòu)件81，進(jìn)而暴露出能夠作為電路保護(hù)器件永久標(biāo)記位置的電鍍第一電極13的一部分，而從圖6所示的電路保護(hù)器件獲得的產(chǎn)品。
圖8與圖7相似，但是還包括隔離構(gòu)件85，它(a)由電絕緣材料85組成，(b)填充第二電極15和附加構(gòu)件49之間的槽，(c)分布在電極15和構(gòu)件49的部分表面，以便減小焊料層65、66的延展。
圖9除了還包含由電絕緣材料組成的掩膜構(gòu)件82之外，和圖8是相同的。
圖10與圖9相似，但它是一個能夠以電路保護(hù)器件的任何一面以相同方式連接的對稱電路保護(hù)器件。
本發(fā)明通過下例說明。實(shí)施例導(dǎo)電聚合組合物這樣制備，預(yù)混合按重量占48.6％的高密度聚乙烯(PetrotheneTMLB 832，可從USI獲得)和按重量占51.4％的碳黑(RavenTM430，可從Columbian Chemicals獲得)，用BanburyTM攪拌機(jī)攪拌混合料，模壓混合物使它成為片形，通過3.8cm(1.5英寸)的擠壓機(jī)模壓片形以產(chǎn)生厚度為0.25mm(0.010英寸)的薄層。模壓后的薄層分割為0.31×0.41米(12×16英寸)的坯料，每塊坯料被迭加在兩塊0.025mm(0.001英寸)厚的電子淀積鎳箔(從Fukuda獲得)之間。各層通過加熱和加壓被壓制成厚度大約為0.25mm(0.010英寸)的板。每一塊板經(jīng)受10Mrad的輻照。每一塊板通過下面工藝來制備大量的電路保護(hù)器件。
直徑0.25mm(0.01英寸)的孔按照為每一個電路保護(hù)器件提供一個孔的規(guī)則圖案鉆通在板上。在清洗孔之后，板得到處理以便使金屬箔和孔的暴露出的表面得到無電銅鍍，然后是大約0.076mm(0.003英寸)厚的電解銅鍍層。
在清洗完電鍍板后，光刻膠用來在除了相應(yīng)于電路保護(hù)器件的附加導(dǎo)電構(gòu)件和第二電極之間的槽的平行條形之外的鍍箔表面產(chǎn)生掩膜。暴露出的條形經(jīng)過腐蝕以清除那些區(qū)域上的鍍箔，然后去除掩膜。
在清洗已腐蝕的鍍板之后，掩膜材料被影印、固化到板的一面，然后再影印、固化到板的另一面。影印掩膜材料近似等于最終所需的圖案，但稍稍大一點(diǎn)。最后的圖案這樣制作，利用掩膜精確地光固化所需的掩膜材料部分，然后洗去沒有徹底固化的掩膜材料。在板的兩面，安全固化的材料掩蔽(a)相應(yīng)于每個電路保護(hù)器件中的第一電極，除包含交叉導(dǎo)體的條形之外的區(qū)域，(b)被腐蝕的條形，(c)相應(yīng)于第二電極，除遠(yuǎn)離交叉導(dǎo)體的條形之外的區(qū)域，和(d)相應(yīng)于附加導(dǎo)電構(gòu)件，除與交叉導(dǎo)體的毗鄰的條形之外的區(qū)域。
掩膜材料然后通過影印在相應(yīng)于第一電極(它提供了已安裝電路保護(hù)器件的上表面)的區(qū)域上、緊接著被固化的油墨來標(biāo)記(例如，帶有額定電功率和/或一組數(shù)字)。
然后，沒有被掩膜材料覆蓋的板區(qū)鍍以0.025mm(0.001英寸)厚的錫/鉛(63/37)焊料。
最后，板被切割為獨(dú)立電路保護(hù)器件。
權(quán)利要求
1.一種有聚合物正溫度系數(shù)電阻元件的電路保護(hù)器件組件，它包括(1)具有第一面和第二面的層狀PTC電阻構(gòu)件(7)，它含有呈現(xiàn)PTC特性的導(dǎo)電聚合物；(2)與PTC元件的第一面相接觸的上層層狀導(dǎo)電構(gòu)件；和(3)與PTC元件的第二面相接觸下層層狀導(dǎo)電構(gòu)件；特征在于(A)所述上層層狀導(dǎo)電構(gòu)件的形式為多個上層層狀導(dǎo)電構(gòu)件(30)，所述多個上層構(gòu)件呈現(xiàn)為相互平行的、分離的條形的形式，毗鄰的一對上層構(gòu)件和中間的電阻元件部分限定了多個上層平行槽，每個上層構(gòu)件具有(i)與PTC構(gòu)件的第一面相接觸的內(nèi)表面和(ii)外表面；(B)所述下層層狀導(dǎo)電構(gòu)件的形式為多個下層層狀導(dǎo)電構(gòu)件(50)，所述多個下層構(gòu)件呈現(xiàn)為相互平行的、分離的條形的形式，并且平行于上層構(gòu)件，毗鄰的一對下層構(gòu)件和中間的電阻元件部分限定了多個下層平行槽，每個下層構(gòu)件具有(i)與PTC構(gòu)件的第一面相接的內(nèi)表面和(ii)外表面；PTC構(gòu)件(7)和層狀導(dǎo)電構(gòu)件(30，50)限定了多個分離的孔，每個孔位于至少一個上層導(dǎo)電構(gòu)件(30)和至少一個下層導(dǎo)電構(gòu)件(50)之間并穿過PTC構(gòu)件(7)；和該組件還包括(4)多個分離的橫向?qū)щ姌?gòu)件(1)，每個橫向?qū)щ姌?gòu)件(a)由金屬組成，(b)位于一個孔內(nèi)，且(c)與至少一個上層導(dǎo)電構(gòu)件(30)和至少一個下層導(dǎo)電構(gòu)件(50)機(jī)械地電連接，(5)多個分離的非導(dǎo)電的隔離構(gòu)件(8)，隔離構(gòu)件(8)呈現(xiàn)為相互平行的條形的形式，且平行于上、下層構(gòu)件，每個隔離構(gòu)件填充一個上或下層平行槽，并且分布在限定了槽的導(dǎo)電構(gòu)件(30，50)的部分外表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電路保護(hù)器件組件，其特征在于該組件還包含(6)多個分離的非導(dǎo)電的掩膜構(gòu)件(9)，掩膜構(gòu)件呈現(xiàn)為分離的條形的形式，該條形(i)相互平行，且平行于上、下層構(gòu)件，(ii)和隔離構(gòu)件交替排列，且和它們是分離的，這樣，毗鄰的隔離和掩膜構(gòu)件與其中間的電阻元件部分規(guī)定了多個接觸區(qū)域，每個接觸區(qū)域至少包括一個孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電路保護(hù)器件組件，特征在于所述層狀導(dǎo)電構(gòu)件(30，50)是金屬箔，每個橫向?qū)щ姌?gòu)件(1)包含鍍在孔上的金屬箔，其中上、下層導(dǎo)電構(gòu)件(30，50)的外表面鍍有相同的金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電路保護(hù)器件組件，特征在于所述孔基本為矩形形狀。
全文摘要
有聚合物正溫度系數(shù)電阻元件的電路保護(hù)器件,包括兩個層狀電極(13、15),以及它們之間的PTC元件(17),和穿過器件層只與兩個電極中的一個相接觸的交叉導(dǎo)體。這允許在電路保護(hù)器件的同一邊連接兩個電極。該電路保護(hù)器件還包括用于連接的器件表面上的焊料層(64,65,66,67),隔離構(gòu)件和/或掩膜構(gòu)件,該構(gòu)件(a)在電路保護(hù)器件的安裝過程中可減少由于焊料流動而產(chǎn)生短路的危險(xiǎn),和/或提供用于器件永久標(biāo)記的位置。
文檔編號H01C7/02GK1275778SQ99117738
公開日2000年12月6日 申請日期1999年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月16日
發(fā)明者M·張, S·-M·方 申請人:雷伊化學(xué)公司