專利名稱：制造電氣器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣器件和制造電氣器件的方法。
背景技術(shù)：
國(guó)際公開No.WO 94/01876(Raychem Corporation)公開了一種電路保護(hù)器件，它包括第一和第二疊層電極；疊層PTC(正溫度系數(shù))電阻元件，它夾在所述兩個(gè)電極之間；第三疊層導(dǎo)電件，它固定在PTC元件的與第二電極相同的面上，但與之隔開；和交接導(dǎo)體，它穿過PTC元件中的開孔，連接第三導(dǎo)電件與第一電極。這允許從器件的同一側(cè)把兩個(gè)電極連接起來，使得該器件第一電極向上，無需任何導(dǎo)線，即可平放連接在印刷電路板上。電阻元件最好包括由PTC導(dǎo)電聚合物組成的疊層元件。該器件最好包括附加的導(dǎo)電件和附加的交接導(dǎo)體，使得該器件對(duì)稱，哪一面向上都可以放在印刷電路板上。國(guó)際公開No.WO 95/31816(Raychem Corporation)描述了國(guó)際公開No.WO 94/01876中所描述類型的改進(jìn)的器件，它包括防止導(dǎo)電件和相鄰電極之間焊料橋連用的絕緣件。國(guó)際公開No.WO 95/34084描述了制造這樣的器件的改進(jìn)的方法。這些國(guó)際公開中的每一個(gè)都整個(gè)公開被包括在此作為參考用于所有目的。
人們需要一種占用電路板面積非常小而電阻比用已知方法方便地產(chǎn)生的要小的電路保護(hù)器件。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，按照本發(fā)明，可以容易而經(jīng)濟(jì)地把兩個(gè)或更多的國(guó)際公開No.WO 94/01876中所描述的對(duì)稱的器件連接在一起，做成一個(gè)復(fù)合電路保護(hù)器件，它容易安裝，而且比單個(gè)器件具有更低的單位面積電阻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的復(fù)合電路保護(hù)器件包括(A)第一疊層電路保護(hù)器件；和(B)第二疊層電路保護(hù)器件；所述第一和第二疊層電路保護(hù)器件中的每一個(gè)都包括(1)第一疊層電極；(2)第二疊層電極；(3)疊層PTC電阻元件，它(i)呈現(xiàn)PTC性能，并且(ii)具有其上設(shè)置所述第一電極的第一面和其上設(shè)置所述第二電極的相反的第二面；(4)第三疊層導(dǎo)電件，它(i)固定在所述PTC電阻元件的所述第二面上，并且(ii)與所述第二電極隔開；(5)第四疊層導(dǎo)電件，它(i)固定在所述PTC電阻元件的所述第一面上，并且(ii)與所述第一電極隔開；(6)第一橫向?qū)щ娂?a)穿插在所述PTC電阻元件的所述第一面和所述第二面之間；(b)固定在所述PTC元件上；和(c)在物理上和電氣上連接到所述第一疊層電極和所述第三疊層導(dǎo)電件，但不與所述第二疊層電極連接；以及(7)第二橫向?qū)щ娂?，?a)穿插在所述PTC電阻元件的所述第一面和第二面之間；(b)固定在所述PTC元件上；和(c)在物理上和電氣上連接到所述第二疊層電極和所述第四疊層導(dǎo)電件，但與所述第一疊層電極不相連；所述第一和第二疊層電路保護(hù)器件以堆疊結(jié)構(gòu)的形式在物理上固定在一起；并且所述各電路保護(hù)器件通過各相鄰電極和各疊層導(dǎo)電件之間的界面電連接而在電氣上連接起來，使得當(dāng)電源連接到(i)所述各電極之一和(ii)所述PTC電阻元件的與所述電極(i)相同的面上的所述第三或第四疊層導(dǎo)電件時(shí)，所述第一和第二疊層電路保護(hù)器件在電氣上并聯(lián)連接。
除了上面提到的優(yōu)點(diǎn)以外，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這樣的復(fù)合器件的功率耗散與單獨(dú)一個(gè)器件的功率耗散并無顯著不同。結(jié)果，對(duì)于給定的“保持電流”，復(fù)合器件具有較低的電阻，這里的“保持電流”是在不引起自動(dòng)跳閘的情況下器件可以通過的最大電流。另外，通過在裝配成復(fù)合器件之前對(duì)各單一的器件進(jìn)行適當(dāng)分選，即可減小一批復(fù)合器件內(nèi)的性能偏差。
根據(jù)本發(fā)明的一種制造復(fù)合電路保護(hù)器件的方法，所述器件包括(A)第一疊層電路保護(hù)器件；和(B)第二疊層電路保護(hù)器件；所述第一和第二疊層電路保護(hù)器件中的每一個(gè)都包括(1)第一疊層電極；(2)第二疊層電極；(3)疊層PTC電阻元件，它(i)呈現(xiàn)PTC性能，并(ii)具有其上固定所述第一電極的第一面和其上固定所述第二電極的相反的第二面；(4)第三疊層導(dǎo)電件，它(i)固定在所述PTC電阻元件的所述第二面上，并(ii)與所述第二電極隔開；(5)第四疊層導(dǎo)電件，它(i)固定在所述PTC電阻元件的所述第一面上，并(ii)與所述第一電極隔開；(6)第一橫向?qū)щ娂?，?a)穿插在所述PTC元件的所述第一面和所述第二面之間；(b)固定在所述PTC元件上；和(c)在物理上和電氣上連接到所述第一疊層電極和所述第三疊層導(dǎo)電件，但與所述第二疊層電極不連接；以及(7)第二橫向?qū)щ娂?a)穿插在所述PTC元件的所述第一面和所述第二面之間；(b)固定在所述PTC元件上；和(c)在物理上和電氣上連接到所述第二疊層電極和所述第四疊層導(dǎo)電件，但與所述第一疊層電極不連接；所述方法包括(A)將一批第一和第二疊層電路保護(hù)器件分選成多個(gè)小批，每一個(gè)小批包含電阻在某個(gè)范圍內(nèi)的器件；以及
(B)將其中一個(gè)小批的疊層器件在物理上和電氣上連接起來，以制備復(fù)合器件，使得所述第一和第二疊層器件以堆疊結(jié)構(gòu)的形式在物理上固定在一起；并且所述各器件通過各相鄰電極和各疊層導(dǎo)電件之間的界面電連接而在電氣上連接起來，使得當(dāng)電源連接到(i)所述各電極之一和(ii)所述PTC電阻元件的與所述電極(i)相同的面上的所述第三或第四疊層件時(shí)，所述第一和第二疊層電路保護(hù)器件在電氣上并聯(lián)。


在附圖中舉例說明了本發(fā)明，其中圖1是適合用于本發(fā)明的復(fù)合電路保護(hù)器件的疊層電路保護(hù)器件的透視圖；圖2和3是與印刷電路板平行地安裝在印刷電路板上的圖1的器件的平面圖和剖面圖；圖4是適合用于本發(fā)明的復(fù)合電路保護(hù)器件的另一種疊層電路保護(hù)器件的透視圖；圖5是本發(fā)明的復(fù)合電路保護(hù)器件的透視圖；圖6是圖5器件的分解透視圖；圖7是圖5器件的平面圖；圖8是沿著圖7的直線8-8的剖面圖；而圖9是本發(fā)明的另一種復(fù)合電路保護(hù)器件的截面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的復(fù)合電路保護(hù)器件包括至少兩個(gè)疊層電路保護(hù)器件，亦即第一和第二電路保護(hù)器件。第一和第二電路保護(hù)器件可以是基本上相同的，或者它們可以是不同的。例如，第一和第二器件可以具有不同的形狀(只要它們?cè)谖锢砩峡梢赃B接而且能夠適當(dāng)?shù)匦纬呻娺B接)，或者具有不同厚度，或者正如后面將要描述的，包括不同類型的電阻元件。在一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合器件可以包括多個(gè)電路保護(hù)器件，亦即3個(gè)或更多的疊層電路保護(hù)器件。為了容易裝配，最好多個(gè)器件基本上是相同的。在最佳實(shí)施例中，復(fù)合器件還包括絕緣件，它位于層疊結(jié)構(gòu)中的第一和第二器件之間。
PTC成分第一和第二疊層電路保護(hù)器件中的每一個(gè)都包括表現(xiàn)出PTC性能、亦即在相對(duì)較小的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出隨著溫度急劇增加的電阻率的疊層PTC電阻元件。在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)“PTC”用來指具有至少為2.5的R14值和/或至少為10的R100值的成分或器件，最好是具有至少為6的R30值的成分或器件，其中R14是14℃范圍的結(jié)束和開始處的電阻率的比值，R100是100℃范圍的結(jié)束和開始處的電阻率的比值，而R30是30℃范圍的結(jié)束和開始處的電阻率的比值。本發(fā)明的器件中用的成分一般表現(xiàn)出電阻率增大，增大的電阻率較其最小值大得多。
電阻元件可以包括導(dǎo)電聚合物，亦即包括聚合物和分散或分布于其中的顆粒狀導(dǎo)電填料的成分或者陶瓷，例如摻雜的鈦酸鋇。本發(fā)明用的PTC成分最好是導(dǎo)電聚合物，它包括晶態(tài)聚合物組分和分散在聚合物組分中的顆粒狀填料組分，后者包括導(dǎo)電填料，例如炭黑或金屬。填料組分還可以包括非導(dǎo)電填料，它不僅改變導(dǎo)電聚合物的電性能，而且改變其物理和/或熱性能。晶態(tài)聚合物組分還可以包括兩種或多種不同的聚合物。所述成分還可以包括一種或多種其他組分，例如，抗氧化劑、交聯(lián)劑、偶合劑或高彈體。PTC成分在23℃下的電阻率最好小于50ohm-cm(歐姆-厘米)，特別是小于10ohm-cm，尤其是小于5ohm-cm，更尤其是小于2ohm-cm。例如，在以下文獻(xiàn)中公開了適合用于本發(fā)明的導(dǎo)電聚合物美國(guó)專利No.4,237,441(van Konynenburg等)，4,304,987(van Konynenburg)，4,388,607(Toy等)，4,514,620(Cheng等)，4,534,889(van Konynenburg等)4,545,926(Fouts等)，4,560,498(Horsma等)，4,591,700(Sopory)，4,724,417(Au等)，4,774,024(Deep等)，4,935,156(van Konynenburg)，5,049,850(Evans等)，5,378,407(Chandler等)，5,451,919(Chu等)，5,582,770(Chu等)，5,747,147(Wartenberg等)和5,801,612(Chandler等)以及國(guó)際公開No.WO 96/29711(Raychem Corporat ion)和WO 99/05689(RaychemCorporation)。
PTC電阻元件是疊層狀元件，可以包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電聚合物件，其中至少一個(gè)包括PTC材料。當(dāng)有一個(gè)以上的導(dǎo)電聚合物件時(shí)，電流最好依次流過不同的成分，作為實(shí)例，當(dāng)每一個(gè)成分都采用層的形式，而且每一層橫過整個(gè)器件伸展時(shí)。當(dāng)只有一個(gè)PTC成分并且所需要的PTC元件的厚度大于能夠用單個(gè)步驟方便地制造的厚度時(shí)，具有所需要的厚度的PTC元件可以方便地通過借助熱和壓力把兩層或更多層例如PTC成分的熔融擠壓層接合在一起例如層疊起來來制造。當(dāng)有多于一個(gè)的PTC成分時(shí)，PTC元件通常通過借助熱和壓力把不同成分的元件接合在一起、例如層疊在一起來制造。例如，PTC元件可以包括包含第一PTC成分的兩個(gè)疊層元件以及夾在兩者之間疊層元件，后者包括其電阻率高于第一成分的第二PTC成分。
第一和第二電路保護(hù)器件的電阻元件可以包括不同的導(dǎo)電聚合物成分。例如，改變第一和第二電路保護(hù)器件的成分的方法可以是使用不同的聚合物，這可能導(dǎo)致不同的切換溫度(亦即器件從低阻狀態(tài)切換到高阻狀態(tài)的溫度)；使用不同的填料，這可能影響該器件的熱性能和/或電性能；或使用不同電阻率的材料。
疊層電極第一和第二疊層電路保護(hù)器件中的每一個(gè)都包括第一疊層電極和第二疊層電極。PTC電阻元件的第一面固定在第一電極上，而PTC電阻元件相反的第二面固定在第二電極上，而且在最佳實(shí)施例中，形成穿插在第一和第二面之間的第一和第二開孔。這些電極可以直接固定在電阻元件上或借助粘接劑或帶層固定。尤其適用的箔電極是微粗糙(microrough)的金屬箔電極，包括電積鎳箔和鍍鎳電積銅箔電極，尤其如美國(guó)專利No.4,689,475(Matthiesen)和4,800,253(Kleiner等)以及國(guó)際公開No.WO 95/34081(Raychem Corporation)中所公開的。可以修改所述電極，以便產(chǎn)生所需要的熱效應(yīng)。
第三和第四疊層導(dǎo)電件第一和第二電路保護(hù)器件中的每一個(gè)都包括固定在PTC電阻元件第二面并與第二電極隔開的第三疊層導(dǎo)電件，和固定在PTC電阻元件第一面并與第一電極隔開的第四疊層導(dǎo)電件。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，第三疊層導(dǎo)電件處于第一開孔的區(qū)域，而第四疊層導(dǎo)電件處于第二開孔的區(qū)域。
第三和第四疊層導(dǎo)電件最好是通過去掉疊層導(dǎo)電件的一部分而形成的剩余件，形成第三疊層導(dǎo)電件的一個(gè)疊層導(dǎo)電件的剩余部分是第二電極，形成第四疊層導(dǎo)電件的一個(gè)疊層導(dǎo)電件的剩余部分是第一電極。所述第三和第四件的形狀以及第三件與第二電極之間的縫隙的形狀和第四件與第一電極之間的縫隙的形狀可以改變，以適應(yīng)所需要的器件特性并為了容易制造。于是，第三件宜為矩形器件一端的小矩形，由矩形的縫隙與第二電極隔開，第四件宜為矩形器件一端的小矩形，由矩形縫隙與第一電極隔開。替代的配置是可能的，而且所述第三件及其相關(guān)縫隙的形狀可以與所述第四件及其縫隙的形狀相同或不同。
開孔及橫向?qū)щ娂谝粋€(gè)最佳實(shí)施例中，疊層PTC電阻元件確定穿插在第一和第二面之間的第一和第二開孔。這里所用的“開孔”一詞是指這樣的開孔，從與器件平面垂直的方向看時(shí)(a)具有閉合的截面，例如，圓形、橢圓形或一般的矩形，或者(b)具有凹入截面，術(shù)語(yǔ)“凹入截面”是用來指開放的截面，它(i)其深度是截面最大寬度的至少0.15倍，最好至少0.5倍，尤其是至少1.2倍，例如1/4圓形或半圓形或開放端縫隙，和/或(ii)其至少一部分的橫截面的相反的邊緣彼此平行。
為了易于電連接和可檢查性(inspectability)，最好至少一個(gè)、最好兩個(gè)開孔都具有開放的截面，并位于電阻元件的邊沿。例如，若第一和第二疊層電路保護(hù)器件是通過裝配國(guó)際公開No.WO 94/01876中所描述的類型而制成的，亦即可以分成多個(gè)電氣器件的，則開孔一般將是閉合的截面，但是若一條或多條分界線經(jīng)過閉合截面的開孔，則所得器件中的開孔將具有開放的截面。
開孔可以是圓形孔，并對(duì)于許多目的來說，這對(duì)單個(gè)器件或器件的裝配件而言都是令人滿意的。但是，若裝配件包括被至少一條分界線橫斷的開孔，則最好用長(zhǎng)形孔，因?yàn)樗鼈冊(cè)诜纸缇€的精度上要求較低。
第一和第二疊層電路保護(hù)器件中的每一個(gè)都包括(a)第一橫向?qū)щ娂┎逶赑TC元件的第一和第二面之間，固定在PTC元件上，在物理上和電氣上連接到第一疊層電極和第三疊層導(dǎo)電件，但是不與第二疊層導(dǎo)電件連接，和(b)第二橫向?qū)щ娂┎逶赑TC元件的第一和第二面之間，固定在PTC元件上，在物理上和電氣上連接到第二疊層電極和第四疊層導(dǎo)電件，但是不與第一疊層導(dǎo)電件連接。若開孔存在，則第一橫向?qū)щ娂幵诘谝婚_孔內(nèi)，而第二橫向?qū)щ娂幵诘诙_孔內(nèi)。第一和第二橫向?qū)щ娂€稱作交接導(dǎo)體。
當(dāng)開孔沒有被分界線橫斷時(shí)，對(duì)于具有必要的電流承載能力的橫向?qū)щ娂碚f，它可以盡量小。對(duì)于電路保護(hù)器件，直徑為0.1至5mm(毫米)，最好0.15至1.0mm，例如，0.2至0.5mm的開孔一般是令人滿意的。一般每一個(gè)電連接，例如，第一疊層電極和第三疊層件之間的連接可以由單一的橫向?qū)щ娂纬?，但也可以用兩個(gè)或多個(gè)橫向?qū)щ娂?shí)現(xiàn)這種單一的連接。橫向?qū)щ娂臄?shù)目和尺寸，因而它們的熱容量對(duì)復(fù)合電路保護(hù)器件進(jìn)入其高阻狀態(tài)的速率可能有顯著影響。
若有開孔存在，則它們可以在裝入橫向?qū)щ娂靶纬?，或開孔的形成和橫向?qū)щ娂姆湃肟梢酝瑫r(shí)進(jìn)行。最佳的程序是，例如通過鉆孔、切片或其他任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)形成開孔，然后形成鍍層或者否則涂敷或填充開孔的內(nèi)表面。所述鍍層可以通過無電敷鍍，或電解鍍或兩者結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。所述鍍層可以是單層或多層的，可以包括單一金屬或多種金屬，尤其是焊料。所述鍍層還往往在裝配件其他暴露的導(dǎo)電表面上形成。若不想形成這樣的鍍層，則必須將其他暴露的導(dǎo)電表面屏蔽住或者對(duì)其減敏。但形成鍍層一般是在這樣額外的鍍層不會(huì)產(chǎn)生有害作用的處理階段進(jìn)行的。在某些實(shí)施例中，所述鍍層可能不僅產(chǎn)生所述橫向?qū)щ娂?，還產(chǎn)生所述器件的疊層導(dǎo)電件的至少一部分。
形成穿過絕緣電路板的導(dǎo)電通孔用的形成鍍層的技術(shù)可以用在本發(fā)明之中。但是，在本發(fā)明中，鍍層只用來使電流橫穿器件，而鍍過的通孔必須與其他組件形成良好的電接觸。因而，本發(fā)明中所要求的鍍層的質(zhì)量可以低于通孔所要求的質(zhì)量。
用于設(shè)置橫向?qū)щ娂牧硪环N技術(shù)是把可模制的或液體的導(dǎo)電成分放置在預(yù)先形成的開孔中，并且在需要或必要的時(shí)候處理開孔中的所述成分，以便產(chǎn)生具有所要求的特性的橫向?qū)щ娂？梢岳缋煤Y網(wǎng)選擇性向開孔提供所述成分，或向整個(gè)裝配件提供所述成分，當(dāng)必要時(shí)在預(yù)處理至少某些裝配件之后，使得該成分不粘在它上面。例如，若想利用波峰焊技術(shù)，則熔融的導(dǎo)電成分，例如焊料就可以這樣使用。
橫向?qū)щ娂梢杂妙A(yù)先形成件，例如，金屬棒或管，例如鉚釘來設(shè)置。使用這樣的預(yù)先形成件時(shí)，可以在把橫向?qū)щ娂迦肫骷?nèi)適當(dāng)位置時(shí)形成所述開孔。
橫向?qū)щ娂梢圆糠值鼗蛲耆靥畛湓撻_孔。當(dāng)開孔部分填充時(shí)，它們可以在該器件與其他電氣組件連接過程中，尤其是焊接過程中進(jìn)一步填充(包括完全填充)。在開孔內(nèi)或周圍設(shè)置額外的焊料，尤其是包括在開孔內(nèi)或其周圍鍍焊料時(shí)這樣作尤為有利。一般至少橫向?qū)щ娂囊徊糠衷谠撈骷B接到其他電氣組件之前就位。但是，對(duì)于某些實(shí)施例，橫向?qū)щ娂梢栽谶B接的過程中形成，例如，在焊接過程中利用焊料的毛細(xì)管作用。
在另一個(gè)實(shí)施例中，沒有開孔，而每一個(gè)橫向?qū)щ娂梢晕挥谄骷倪呇?，以便在器件的部分或全部平的橫向面上連接所述第一和第二面。每一個(gè)橫向?qū)щ娂ń饘賹樱缋蒙鲜鐾糠箝_孔用的技術(shù)來涂敷的金屬鍍層。
疊層絕緣件第一和第二疊層電路保護(hù)器件在物理上疊起來固定在一起，并在一個(gè)最佳實(shí)施例中，在它們之間具有疊層絕緣件。該絕緣件可以包括國(guó)際公開No.WO 95/31816中所描述的類型的固體、非導(dǎo)電材料，例如聚酯，它還用來防止導(dǎo)電件和相鄰電極之間的焊料橋連。作為另一方案，或除此之外，絕緣件還可以包括不導(dǎo)電的粘結(jié)劑，例如，環(huán)氧樹脂或熱熔粘結(jié)劑，其中可以加上填料，以便實(shí)現(xiàn)特殊的熱效應(yīng)。對(duì)于大部分應(yīng)用，絕緣件的電阻率至少為106ohm-cm，最好至少109ohm-cm。但是，對(duì)于某些實(shí)施例，絕緣件本身可以是導(dǎo)電的，只要在23℃下的電阻率至少是PTC導(dǎo)電聚合物的電阻率的104倍，最好至少105倍，尤其是至少106倍。(若第一和第二電路保護(hù)器件包括不同的導(dǎo)電聚合物，絕緣件的電阻率與較高電阻率的器件的電阻率相比。)對(duì)于這些實(shí)施例，在正常的工作條件下，絕緣件承受很小的電流(如果有的話)，但當(dāng)器件進(jìn)入高阻狀態(tài)時(shí)，絕緣件可以承受相當(dāng)大部分電流。絕緣件可以相對(duì)較小，只覆蓋空間的小部分，或者它可以基本上覆蓋第一和/或第二疊層電路保護(hù)器件全部面積。它可以是加有標(biāo)記的介質(zhì)層。
界面電連接第一和第二疊層電路保護(hù)器件疊在一起，使得這些器件在電氣上并聯(lián)連接而形成復(fù)合器件。這種連接是用這樣一種方法實(shí)現(xiàn)的，即，當(dāng)電源連接到(i)電極中的一個(gè)和(ii)PTC元件上與該電極(i)處于同一面的第三或第四疊層件時(shí)，第一和第二疊層電路保護(hù)器件并聯(lián)。這個(gè)電連接是界面電連接。在本說明書中，術(shù)語(yǔ)“界面”指不同器件相對(duì)的各面之間的連接。于是，例如，如圖8所示，若復(fù)合器件的第一疊層電路保護(hù)器件通過第二疊層電極和第三疊層導(dǎo)電件固定在基片上，亦即在印刷電路板上，則第四導(dǎo)電件和第一疊層電極可以通過界面電連接分別連接到第二電路保護(hù)器件的相對(duì)的第二疊層電極和第三疊層導(dǎo)電件?；蛘撸鐖D9所示，第一電路保護(hù)器件的第四疊層導(dǎo)電件和第一疊層電極通過界面連接分別連接到第二疊層電路保護(hù)器件的第三疊層導(dǎo)電件和第二電極。根據(jù)這些器件如何堆疊而形成復(fù)合器件，相鄰的堆疊的器件的電極和疊層件之間的所述縫隙可能重疊或?qū)R。當(dāng)不存在絕緣件時(shí)，最好采用圖9中所示的相鄰的堆疊的器件的電極和疊層件之間的縫隙是對(duì)齊的疊法。
盡管形成界面連接用的材料可以是任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料，但界面連接最好是焊接。當(dāng)該器件設(shè)計(jì)成被軟熔焊接在基片上時(shí)，可以由第一焊料來形成界面連接，并在第一和/或第二電極以及第三和/或第四疊層件的暴露面上使用其軟熔溫度高于第一焊料的第二焊料。這樣，當(dāng)器件固定在基片上時(shí)，焊料軟熔操作不會(huì)使器件的界面連接分離。
器件本發(fā)明的器件在23℃下具有低的電阻，一般低于10ohm(歐姆)，最好低于5ohm，更好是低于1ohm，特別好是低于0.5ohm，尤其好是低于0.1ohm，較低的電阻例如低于0.5ohm是可能的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是幾個(gè)電路保護(hù)器件可以堆疊在一起而形成電阻更低的復(fù)合器件。為了容易制造，這些器件最好是基本上相同的，盡管對(duì)于某些應(yīng)用，可以使用不同配置的器件，例如一個(gè)具有不同厚度的器件可以疊在兩個(gè)相同器件之間。對(duì)于包括兩個(gè)以上電路保護(hù)器件的復(fù)合器件，最好有p個(gè)基本上相同的疊層電路保護(hù)器件和(p-1)個(gè)疊層絕緣件，其中p是3或更多。最好這些基本上相同的疊層電路保護(hù)器件是對(duì)稱的。當(dāng)堆疊在一起時(shí)，這樣對(duì)稱的器件允許復(fù)合器件在任何一面向上的情況下固定在基板上。
本發(fā)明的器件可以具有任何適當(dāng)?shù)某叽?。但是，能夠容易地制造非常小的器件是重要的?yōu)點(diǎn)。最好的器件具有最多12mm，最好最多7mm的最大尺寸，和/或在垂直于復(fù)合器件的平面的方向上看到的最多30mm2的，最好是最多20mm2，特別好是最多15mm2的基片上的覆蓋區(qū)(footprint)(表面積)。
制法包括交接導(dǎo)體的本發(fā)明的器件可以用任何方法制造。但是，最好所有或大部分制造步驟是在大的疊層上進(jìn)行，然后把疊層分成多個(gè)單獨(dú)的器件，或者較小的幾組在物理上連接在一起和在電氣上可以互相串聯(lián)或并聯(lián)或既串聯(lián)又并聯(lián)的器件。疊層的劃分可以沿著通過一個(gè)或兩個(gè)或不通過任何一個(gè)疊層導(dǎo)電件的線，或者不通過、通過一些或通過全部交接導(dǎo)體的線進(jìn)行。劃分之前的處理步驟通?？梢砸匀魏畏奖愕捻樞蜻M(jìn)行。國(guó)際公開No.WO 95/31816和WO 95/34084公開了制造這些器件的最佳工藝步驟。
本發(fā)明的復(fù)合器件也可以用這樣一種方法制造，就是把一批疊層電路保護(hù)器件分選成多個(gè)小批，每一個(gè)小批包含其電阻在某個(gè)范圍內(nèi)的器件。然后通過在物理上和電氣上連接所述小批中的一小批的疊層器件來制備復(fù)合器件。這樣就能制備出在狹窄的電阻窗口范圍內(nèi)的器件，使器件之間偏差最小。
附圖附圖中舉例說明了本發(fā)明，其中為了清晰起見，夸大了組件的開孔和厚度尺寸。圖1是適合于用作本發(fā)明復(fù)合器件的第一或第二電路保護(hù)器件中任何一個(gè)的疊層電路保護(hù)器件的透視圖。圖2是安裝在印刷電路板上的圖1的器件的平面圖，而圖3是圖2沿著直線3-3的剖面圖。該器件包括疊層PTC元件17，后者具有其上固定了第一疊層電極13和第四導(dǎo)電件35的第一面和其上固定了第二疊層電極15和第三導(dǎo)電件49的第二面。該器件是對(duì)稱的，因此哪一面向上都能安置在電路板上。第一橫向?qū)щ娂?1處在由第一電極13、PTC元件17和第三導(dǎo)電件49確定的開孔內(nèi)。第二橫向?qū)щ娂?1處在由第二電極15、PTC元件17和第四導(dǎo)電件35確定的開孔內(nèi)。第一和第二橫向?qū)щ娂?1和31都是形成了鍍層的空心管，其中暴露表面首先鍍銅，然后鍍焊料。這個(gè)處理過程的結(jié)果是器件的表面上產(chǎn)生鍍層52，后者在鍍的過程中是暴露的。器件已經(jīng)焊接在絕緣基片9上線跡41和43上。在焊接過程中，器件上焊料鍍層流動(dòng)，并完全填充開孔。
圖4是器件的透視圖，它與圖1至3所示的相似，但其中每一個(gè)開孔都具有半圓形的開放截面。
圖5是本發(fā)明復(fù)合電路保護(hù)器件10的透視圖，而圖6用分解的透視圖表示復(fù)合器件。第一疊層電路保護(hù)器件11通過絕緣件53固定在第二電路保護(hù)器件12上。介質(zhì)層55覆蓋器件10頂面的大部分。圖6中虛線表示的是處在介質(zhì)層55下面而在圖8中表示得更加清楚的第三導(dǎo)電件49和第二電極15之間的縫隙。
圖7是圖5的器件的平面視圖，而圖8是沿著圖7的直線8-8的剖面圖(未示出介質(zhì)層55)。界面連接54把第二電路保護(hù)器件12的第三導(dǎo)電件49連接到第一電路保護(hù)器件11的第一電極，并把第一電路保護(hù)器件11的第二電極15連接到第二電路保護(hù)器件12的第四導(dǎo)電件35。在這個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)第一和第二器件11，12的導(dǎo)電件和電極之間的縫隙彼此錯(cuò)開。
圖9表示與圖8相似的剖面圖，但在這個(gè)復(fù)合器件中，第一器件11的第二電極15和第三導(dǎo)電件49之間的縫隙與第二器件12的第四導(dǎo)電件35和第一電極13之間的縫隙對(duì)齊。盡管示出了絕緣件53，但是其存在不是必要的。
上面提出的所有實(shí)施例和方面都作為申請(qǐng)人發(fā)明的一部分，盡管其中的詳細(xì)描述比上面提出摘要要寬。相反，詳細(xì)描述在任何意義上都不應(yīng)看作是限制性的，上面提出本發(fā)明的摘要的一般性。此外，如上所述和后面要求的，以及在附圖中舉例說明的，本發(fā)明可以利用若干特定的特征。當(dāng)在特定的范圍內(nèi)公開了這樣的特征或作為特定組合的一部分時(shí)，它還可以用于其他方面或在其他組合中，包括兩個(gè)或更多這樣的特征的其他組合。
權(quán)利要求
1.一種制造復(fù)合電路保護(hù)器件的方法，所述器件包括(A)第一疊層電路保護(hù)器件；和(B)第二疊層電路保護(hù)器件；所述第一和第二疊層電路保護(hù)器件中的每一個(gè)都包括(1)第一疊層電極；(2)第二疊層電極；(3)疊層PTC電阻元件，它(i)呈現(xiàn)PTC性能，并(ii)具有其上固定所述第一電極的第一面和其上固定所述第二電極的相反的第二面；(4)第三疊層導(dǎo)電件，它(i)固定在所述PTC電阻元件的所述第二面上，并(ii)與所述第二電極隔開；(5)第四疊層導(dǎo)電件，它(i)固定在所述PTC電阻元件的所述第一面上，并(ii)與所述第一電極隔開；(6)第一橫向?qū)щ娂?a)穿插在所述PTC元件的所述第一面和所述第二面之間；(b)固定在所述PTC元件上；和(c)在物理上和電氣上連接到所述第一疊層電極和所述第三疊層導(dǎo)電件，但與所述第二疊層電極不連接；以及(7)第二橫向?qū)щ娂?，?a)穿插在所述PTC元件的所述第一面和所述第二面之間；(b)固定在所述PTC元件上；和(c)在物理上和電氣上連接到所述第二疊層電極和所述第四疊層導(dǎo)電件，但與所述第一疊層電極不連接；所述方法包括(A)將一批第一和第二疊層電路保護(hù)器件分選成多個(gè)小批，每一個(gè)小批包含電阻在某個(gè)范圍內(nèi)的器件；以及(B)將其中一個(gè)小批的疊層器件在物理上和電氣上連接起來，以制備復(fù)合器件，使得所述第一和第二疊層器件以堆疊結(jié)構(gòu)的形式在物理上固定在一起；并且所述各器件通過各相鄰電極和各疊層導(dǎo)電件之間的界面電連接而在電氣上連接起來，使得當(dāng)電源連接到(i)所述各電極之一和(ii)所述PTC電阻元件的與所述電極(i)相同的面上的所述第三或第四疊層件時(shí)，所述第一和第二疊層電路保護(hù)器件在電氣上并聯(lián)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括位于所述堆疊結(jié)構(gòu)中的第一和第二疊層器件之間的疊層絕緣件。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一和第二疊層電路保護(hù)器件基本上是相同的。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述復(fù)合器件包括p個(gè)基本上相同的疊層電路保護(hù)器件和(p-1)個(gè)疊層絕緣件，其中p是3或更多；所述各疊層器件(a)以堆疊結(jié)構(gòu)的形式在物理上固定在一起，每一對(duì)疊層器件之間有一個(gè)所述疊層絕緣件，而且(b)在電氣上連接在一起，使得當(dāng)電源連接到(i)所述各電極之一和(ii)所述PTC電阻元件的與所述電極(i)相同的面上的所述第三或第四件時(shí)，所有疊層電路保護(hù)器件在電氣上并聯(lián)在一起。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合電路保護(hù)器件在于所述界面電連接是以下部件之間的焊接(a)所述第一疊層器件的第三件和所述第二疊層器件的第一電極之間的焊接，和(b)所述第二疊層器件的第四件和所述第一疊層器件的第一電極之間的焊接。
全文摘要
一種復(fù)合電路保護(hù)器件，包括第一和第二疊層電路保護(hù)器件和任選的疊層絕緣件。各第一和第二疊層電路保護(hù)器件包括第一疊層電極；第二疊層電極；疊層PTC電阻元件；第三疊層導(dǎo)電件；第四疊層導(dǎo)電件；第一橫向?qū)щ娂?，它穿插在第一面和所述第二面之間并且在物理上和電氣上連接到第一疊層電極和第三疊層導(dǎo)電件，但不與第二疊層電極連接；以及第二橫向?qū)щ娂┎逶诘谝幻婧退龅诙嬷g并且在物理上和電氣上連接到第二疊層電極和第四疊層導(dǎo)電件，但與第一疊層電極不相連。第一和第二疊層器件以堆疊結(jié)構(gòu)的形式在物理上固定在一起，若有疊層絕緣件，則夾在它們之間。
文檔編號(hào)H01C7/02GK1750180SQ20051009944
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期1999年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月14日
發(fā)明者J·赤安, 方曉明, W·C·貝德林 申請(qǐng)人:泰科電子有限公司