CN101800102A - 过电流保护组件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种过电流保护组件及其制造方法。该过电流保护组件包含一正温度系数材料层、一第一电极层、一第二电极层、一第一端电极及一第二端电极。该正温度系数材料层夹设于该第一电极层及该第二电极层的中间。该第一端电极及该第二端电极分设于该正温度系数材料层的相对的两个侧面，并分别和该第一电极层及该第二电极层相连接。且该第一端电极及该第二端电极分别延伸至与所述两个侧面相邻接并相互垂直的四个表面。从而，能够得到结构简单及本体完全被包覆、低成本、体积小及可靠性佳的电子组件，并能降低制造成本及环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种过电流保护组件(Over-Current Protection Device)及其制造方法，更具体而言，涉及一具有正温度系数(positive temperature coefficient；PTC)特性的表面黏着型过电流保护器。
背景技术
现有的正温度系数组件的电阻值对温度变化的反应相当敏锐。当正温度系数组件于正常使用状况时，其电阻可维持极低值而使电路得以正常运行。但是当发生过电流或过高温的现象而使温度上升至一临界温度时，其电阻值会瞬间弹跳至一高电阻状态(例如104ohm以上)而将过量的电流反向抵销，以达到保护电池或电路组件的目的。
参见图1，美国专利第US 5,852,397号揭示一具有过电流保护的电气装置1，其中正温度系数材料层10的上、下表面分别贴合一金属箔电极片11，再将这些上、下金属箔电极片11的表面蚀刻出长条状沟槽12，如此同一面的金属箔电极片11则分割为两个大小不相同的电极部。另外，该电气装置1的左右边缘各钻出一导通孔，然后再于各导通孔中电镀一导通柱13，因此位于同一端的电极部就能上下导通。
图2为中国台湾专利公告第415,624号所揭示的表面黏着电气装置的立体图。表面黏着电气装置2同样于一正温度系数材料层20的上、下表面分别贴合一金属膜层21，再以蚀刻工艺分别将该上、下金属膜层21的左侧与右侧形成一长条状缺口。接着在上、下金属膜层21分别涂布一绝缘薄膜22，且这些缺口也会被绝缘薄膜22填满。然后于上、下绝缘薄膜22表面分别再贴合一金属箔电极片23，同样以蚀刻工艺将金属箔电极片23的中央部分去除，只留下左右两区对称的端部。
此外，在表面黏着电气装置2的左右边缘要各形成一通孔，并于各通孔壁电镀一导通层24，如此就能将左侧的两金属箔电极片23电性连接至下金属膜层21，以及将右侧的两金属箔电极片23电性连接至上金属膜层21。
上述现有技术均利用类似印刷电路板的生产工艺，例如：曝光、显影、蚀刻、钻孔及电镀等，因此不仅需要较昂贵的生产设备及复杂的工艺，而且会产生污染环境的蚀刻液或电镀液。
另外，关于电气装置1及表面黏着电气装置2，外部电极和内部电极(或导通柱、导通层)间的接触面积小，因此也会导致电阻值升高。在电子组件面积日益微小化的要求之下，该接触面积或通孔直径无法有效被减少，故现有技术并不利于制作小型化电流保护组件。
此外，电气装置1及表面黏着电气装置2，其两个侧面(垂直于上、下金属膜层表面且沿着本体的长边方向的表面)的叠层结构均暴露于空气中，使得正温度系数材料层及上、下金属膜层会被湿气侵入而影响可靠度。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种过电流保护组件，其结构简单及本体完全被包覆，实为一低成本、体积小及可靠性佳的电子组件。
本发明的另一目的在于，提供一种过电流保护组件的制造方法，其采取容易且污染低的工艺，故能降低制造成本及环境污染。
本发明提供一种过电流保护组件，其包含一正温度系数材料层、一第一电极层、一第二电极层、一第一端电极及一第二端电极。该正温度系数材料层夹设于该第一电极层及该第二电极层的中间。该第一端电极及该第二端电极分设于该正温度系数材料层的相对的两个侧面，并分别和该第一电极层及该第二电极层相连接。且该第一端电极及该第二端电极分别延伸至与所述两个侧面相邻接并相互垂直的四个表面。
另外，所述四个表面未被该第一端电极及该第二端电极覆盖的位置处还设有一本体绝缘层。
本发明提供一种过电流保护组件的制造方法，其包含下列步骤：提供一正温度系数材料层；以印刷方式于该正温度系数材料层的上表面及下表面分别形成一第一电极层及一第二电极层；切割该正温度系数材料层、该第一电极层及该第二电极层的叠层结构为多个本体单元；以及将各本体单元沾涂(dipping)一导电材料以形成两个相对的端电极。
本发明还包含覆盖一本体绝缘层于该本体单元未被该第一端电极及该第二端电极附着的位置处的步骤。
本发明还包含滚镀一可焊性金属于该端电极表面的步骤。
通过本发明可以得到结构简单及本体完全被包覆、低成本、体积小及可靠性佳的电子组件，并能降低制造成本及环境污染。
附图说明
图1为现有的过电流保护组件的示意图；
图2为另一现有的过电流保护组件的示意图；以及
图3A～3G为本发明过电流保护组件的制造步骤的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1电气装置 2表面黏着电气装置
10正温度系数材料层 11金属箔电极片
12沟槽 13导通柱
21金属膜层 22绝缘薄膜
23金属箔电极片 24导通层
30电流保护组件 31正温度系数材料层
32第一电极层 33第二电极层
36、36′第一端电极 37、37′第二端电极
38本体绝缘层 39本体单元
311上表面 312下表面
具体实施方式
图3A～3F为本发明过电流保护组件的制造步骤的示意图。首先提供一正温度系数材料层(或基板)31，此外本实例使用高分子正温度系数(polymerPTC)材料。然后以印刷(printing)方式于正温度系数材料层31的上表面311及下表面312分别形成一第一电极层32及一第二电极层33，如图3B所示。
为能使正温度系数材料层31与第一电极层32及第二电极层33间的接合界面有更好的结合性，可以先将上表面311及下表面312粗化处理，例如：喷砂及研磨等。该第一电极层32及该第二电极层33的图案上下交错布置，亦即第一电极层32及第二电极层33分别包含多个等间距的长条状区域，且所述多个长条状区域并未于上、下表面对齐设置。本发明可使用网印工艺将第一电极层32及第二电极层33的图案直接限定于正温度系数材料层31上，故与现有技术以光学蚀刻工艺限定铜箔图案相比是更简单且低廉的工艺。第一电极层32及第二电极层33的材料可选用金、银、钯、铜、镍、碳或前述材料任意组合的混合物。
参见图3C，正温度系数材料层31、第一电极层32及第二电极层33的叠层结构已完成，并可延着图3C中所示的网格状切割路径将该叠层结构分割为多个本体单元39。
图3D为显示出一个本体单元39的立体图。第一电极层32的左侧与正温度系数材料层31的左侧近似对齐，但第一电极层32的右侧未延伸至正温度系数材料层31的右侧。此外第二电极层33的与正温度系数材料层31的右侧近似对齐，但第二电极层33的左侧未延伸至正温度系数材料层31的左侧。
各本体单元39要沾涂一导电材料以形成两个相对的第一端电极36及第二端电极37，例如：沾银或沾铜。此外该第一端电极36及该第二端电极37分设于本体单元39的相对的两个侧面，并分别和第一电极层32及第二电极层33相连接。且第一端电极36及第二端电极37分别自所述相对的两个侧面延伸至与所述两个侧面相邻接并相互垂直的四个表面，因此形成各具有五个外表面的端电极。相对于现有技术中三个表面的端电极，本发明的过电流保护组件更有利于后续表面黏着工艺的实施。
参见图3E～3F，一本体绝缘层38覆盖于该本体单元39。优选地，本体绝缘层38可以设于所述四个表面未被该第一端电极36及该第二端电极37覆盖的位置处。由于本体绝缘层38能避免湿气侵入本体单元39内，故可以提升过电流保护组件30的可靠性。另外，优选地，该第一电极层32邻接该第一端电极36的部分未被该本体绝缘层38覆盖，该第二电极层33邻接该第二端电极37的部分未被该本体绝缘层38覆盖。
为能提升第一端电极36及第二端电极37于后续表面黏着工艺的可焊性，可通过滚镀沉积一可焊性金属于其表面，使过电流保护组件30具有可焊性佳的第一端电极36′及第二端电极37′，如图3G所示。该可焊性金属为镍、锡或锡铅合金等。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域技术人员可以基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的范围，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为所附权利要求书所限定的范围所涵盖。
Claims (19)
1.一种过电流保护组件，包含：
一第一电极层；
一第二电极层；
一正温度系数材料层，夹设于该第一电极层及该第二电极层之间；
一第一端电极，电性连接该第一电极层；
一第二端电极，电性连接该第二电极层；
其中该第一端电极及该第二端电极分设于该正温度系数材料层的相对的两个侧面，且该第一端电极及该第二端电极分别延伸至与所述两个侧面相邻接并相互垂直的四个表面。
2.根据权利要求1所述的过电流保护组件，其中该正温度系数材料层的材料为一高分子正温度系数材料。
3.根据权利要求1所述的过电流保护组件，还包含设于所述四个表面未被该第一端电极及该第二端电极覆盖的位置处的一本体绝缘层。
4.根据权利要求1所述的过电流保护组件，其中该第一端电极及该第二端电极的表面分别包含一可焊性金属。
5.根据权利要求4所述的过电流保护组件，其中该可焊性金属的材料为镍、锡或锡铅合金。
6.根据权利要求1所述的过电流保护组件，其中该第一电极层及该第二电极层的材料为金、银、钯、铜、镍、碳或前述材料任意组合的混合物。
7.根据权利要求1所述的过电流保护组件，其中该第一电极层邻接该第一端电极的部分未被该本体绝缘层覆盖，该第二电极层邻接该第二端电极的部分未被该本体绝缘层覆盖。
8.根据权利要求1所述的过电流保护组件，其中该第一端电极及该第二端电极各具有五个外表面。
9.一种过电流保护组件的制造方法，包含下列步骤：
提供一正温度系数材料层；
以印刷方式于该正温度系数材料层的上表面及下表面分别形成一第一电极层及一第二电极层；
切割该正温度系数材料层、该第一电极层及该第二电极层的叠层结构为多个本体单元；以及
将各所述本体单元沾涂一导电材料以形成两个相对的端电极。
10.根据权利要求9所述的过电流保护组件的制造方法，还包含在该第一端电极及该第二端电极的中间覆盖一本体绝缘层的步骤。
11.根据权利要求9所述的过电流保护组件的制造方法，还包含滚镀一可焊性金属于该端电极表面的步骤。
12.根据权利要求11所述的过电流保护组件的制造方法，其中该可焊性金属的材料为镍、锡或锡铅合金。
13.根据权利要求9所述的过电流保护组件的制造方法，还包含粗化处理该正温度系数材料层的上表面及下表面的步骤。
14.根据权利要求9所述的过电流保护组件的制造方法，其中该正温度系数材料层的材料为一高分子正温度系数材料。
15.根据权利要求9所述的过电流保护组件的制造方法，其中该第一电极层及该第二电极层通过网印工艺分别限定图案于该正温度系数材料层的上表面及下表面。
16.根据权利要求9所述的过电流保护组件的制造方法，其中该第一电极层及该第二电极层的材料为金、银、钯、铜、镍、碳或前述材料任意组合的混合物。
17.根据权利要求9所述的过电流保护组件的制造方法，其中各所述本体单元通过沾银或沾铜形成所述两个相对的端电极。
18.根据权利要求9所述的过电流保护组件的制造方法，其中所述两个相对的端电极分设于该本体单元的相对的两个侧面，且分别延伸至与所述两侧面相邻接并相互垂直的四个表面。
19.根据权利要求9所述的过电流保护组件的制造方法，其中该本体单元的所述端电极中的一个端电极电性连接该第一电极层，此外所述端电极中的另一个端电极电性连接该第二电极层。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103093909A (zh) * | 2011-11-03 | 2013-05-08 | 瑞侃电子(上海)有限公司 | 电路保护器件及其制作方法 |
| US9420705B2 (en) | 2013-05-02 | 2016-08-16 | Cyntec Co., Ltd. | Current conducting element |
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2009
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