CN106876063A - 带有保护外壳的过电流保护元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带有保护外壳的过电流保护元件，包含：(a) 至少一个PTC热敏电阻，由具有电阻正温度效应的芯片和导电部件组成；(b) 至少一个保护外壳，覆盖在所述的PTC热敏电阻外面，且该外壳的内部空间大于所述的PTC热敏电阻，使保护外壳不会与PTC热敏电阻的具有电阻正温度效应的芯片接触。本发明因在PTC热敏电阻之外加了保护外壳，可以防止PTC热敏电阻受如挤压、注塑等的外力作用而不能及时保护或误保护；同时，保护外壳内部空间大于PTC热敏电阻，确保PTC热敏电阻始终有足够的膨胀空间，使得该过电流保护元件可以在装配条件更复杂的领域上应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种过电流保护元件，尤其是带有保护外壳的PTC热敏电阻。
背景技术
PTC热敏电阻具有对温度变化反应敏锐的特性，在电路中正常温度下可维持较低的电阻值，而当电路中发生过电流或过高温现象时，其电阻会瞬间增加到一高阻值，使电路处于断路状态，以达到保护电路元件的目的。PTC热敏电阻以回流焊、电阻焊或激光焊的方式连接到电路中，操作方便，适合自动化操作。因此，此类过电流保护元件在电子线路中被广泛应用。
PTC热敏电阻主要有SMD型、条状引脚型、SMT型和插件型四种结构，其过电流和过温保护功能是由具有电阻正温度效应的芯片实现。当电路中发生过电流时，具有电阻正温度效应的芯片发热量大于散热量，发生膨胀，PTC热敏电阻进入高阻状态。如PTC热敏电阻受外界应力作用或周围空间限制，不能发生膨胀，则其无法进入高阻状态，不能达到过电流保护的目的。SMD型PTC热敏电阻如图1所示
随着电子产品的功能多元化，电子元件的安装工艺也日益复杂，这需要过电流保护元件可以经受复杂的安装工艺和恶劣的使用环境。为了解决外界应力及注塑形成的空间限制对过电流保护元件带来不良影响，需要对过电流保护元件的保护提出改进。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种带有保护外壳的过电流保护元件，以保护具有电阻正温度效应的芯片免受外界应力作用。
本发明目的通过下述方案实现：一种带有保护外壳的过电流保护元件，包含：
(a) 至少一个PTC热敏电阻，由具有电阻正温度效应的芯片和导电部件组成；
(b) 至少一个保护外壳，覆盖在所述的PTC热敏电阻外面，且该外壳的内部空间大于所述的PTC热敏电阻，使保护外壳不会与PTC热敏电阻的具有电阻正温度效应的芯片接触。
所述的PTC热敏电阻可以是SMD型、条状引脚型、SMT型或插件型其中的任一种。
本发明提供了一种可抵抗外力作用的保护外壳，同时保护外壳内部有足够PTC热敏电阻膨胀的空间，使得该过电流保护元件可以在有注塑等安装工艺的电路中仍然保持良好性能。
在上述方案基础上，所述的保护外壳设有部分区域缺口，所述的PTC热敏电阻与外电路电气连接的方式为导电部件从缺口延伸出去和/或外电路电极从缺口伸入的其中一种或两种组合。
在上述方案基础上，所述的导电部件形状是点状，线状、带状、层片状、柱状、全圆通孔、半圆通孔、弧形通孔、盲孔、其他不规则形状或它们的组合体。
在上述方案基础上，所述的PTC热敏电阻可在其具有电阻正温度效应的芯片的裸露位置涂覆聚合物包覆层。
在上述方案基础上，所述的保护外壳可以在内壁延伸出支撑杆或凸台。
在上述方案的基础上，所述的保护外壳与导电部件或者PCB保护板一并构成封闭腔体，所述的PTC热敏电阻位于封闭腔体内。
所述的保护外壳是熔点或软化温度在150℃以上的塑料、金属材料、陶瓷材料的一种或任意二种以上的组合，所述的保护外壳厚度介于0.1~5 mm。保护外壳材料采用塑料件时，优选熔点或软化温度在230℃以上，更优选为250℃以上。当保护外壳的材料为金属时，保护外壳与PTC热敏电阻的导电部件不直接接触。
本发明的过电流保护元件可以按如下方法进行制备：
聚合物基材和导电填料共混组成高分子芯材，此高分子芯材与两边的金属电极片紧密贴合，形成复合材料的片材。该片材可以通过蚀刻、层压、钻孔、沉铜、镀锡和划片等一系列PCB工艺加工成表面贴装（SMD）型PTC热敏电阻；也可以分割成规则尺寸，连接带状金属引脚加工成条状引脚型或SMT型PTC热敏电阻，或连接导电金属线加工成插件型PTC热敏电阻。
保护外壳是以注塑、铸造、烧结、粘接其中的一种或数种组合的成型方式制成。保护外壳可以先与PTC热敏电阻组合形成一个整体，再进行使用；也可以在PTC热敏电阻安装加入PCB保护板，通过与PCB保护板连接达到与PTC热敏电阻组合，并达到保护位于其内部的PTC热敏电阻的目的。
本发明优越性在于：因在PTC热敏电阻之外加了保护外壳，可以防止PTC热敏电阻受如挤压、注塑等的外力作用而不能及时保护或误保护；同时，保护外壳内部空间大于PTC热敏电阻，确保PTC热敏电阻始终有足够的膨胀空间，使得该过电流保护元件可以在装配条件更复杂的领域上应用。
附图说明
图1 SMD型PTC热敏电阻的剖面结构示意图；
图2实施例1的过电流保护元件的剖面结构示意视图；
图3具有两面开口的保护外壳的SMD型PTC热敏电阻的三维结构示意图；
图4具有三面开口且其中开口面无相互平行的保护外壳的SMD型PTC热敏电阻的三维结构示意图；
图5具有三面开口且其中有两个开口面相互平行的保护外壳的SMD型PTC热敏电阻的三维结构示意图；
图6带有保护外壳的条状引脚型PTC热敏电阻的剖视示意图；
图7带有保护外壳的插件型PTC热敏电阻的剖视示意图；
附图标号说明
10——具有电阻正温度效应的芯片；
11——高分子芯材；
12，13——上、下金属电极片；
14、15——上、下绝缘层；
16——金属箔片；
17a、17b——上端电极一、二；
18a、18b——下端电极一、二；
19——条状引脚；
20——金属引线；
21、21’、21’’、21’’’、21’’’’、21’’’’’——保护外壳；
22、22’、22’’——-保护外壳内壁延伸出的支撑杆或凸台；
23、23’、23’’——具有粘结性的媒介。
具体实施方式
以下通过具体的优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种SMD型PTC热敏电阻如图1所示，聚合物基材和导电填料组成的高分子芯材与两边的金属电极片紧密贴合，形成复合材料的片材。此片材经过一系列PCB工艺制备成SMD型PTC热敏电阻，具有电阻正温度效应的芯片10包括高分子芯材11和上、下金属电极片12，13，在上、下金属电极片12，13的上表面和下表面有上、下绝缘层14、15，金属箔片16，以及上端电极一、二17a、17b；下端电极一、二18a、18b。
如图2所示，一个保护外壳21盖在所述的SMD型PTC热敏电阻外面，且该保护外壳21的内部空间大于所述的SMD型PTC热敏电阻，使保护外壳21与SMD型PTC热敏电阻的具有电阻正温度效应的芯片接触。
本实施例PTC热敏电阻外面加一个仅有下面开口的保护外壳21，该SMD型PTC热敏电阻的下端电极一、二18a、18b位于开口处，保护外壳21内壁设有延伸出的支撑杆或凸台22，直接与SMD型PTC热敏电阻的端电极之间通过具有粘结性的媒介23连接，具有粘结性的媒介23为胶水或双面胶等。保护外壳21下表面始终高于SMD型PTC热敏电阻下端端电极一、二18a，18b，但前者应尽可能与后者趋于水平。本实施例的过电流保护元件焊接到PCB保护板上之后，若受到压力作用，保护外壳可以小幅向下移动至接触PCB保护板；此时，保护外壳21仅对位于PTC热敏电阻两端的上端电极一、二17a，17b施加一定的力，而不影响PTC热敏电阻占绝大部分的中间位置的膨胀。若支撑杆或凸台与该PTC热敏电阻端电极之间以双面胶等具有弹性的媒介连接，则保护外壳对PTC热敏电阻的端电极施加的力更小。同时，可以用热固化胶水或UV固化胶水将保护外壳21与PCB保护板粘结形成封闭空间；此时，即使PCB保护板要经过注塑工艺，注塑料亦不会流到PTC热敏电阻与保护外壳之间，从而使得PTC热敏电阻上方仍有足够的膨胀空间，可正常工作不受影响。
实施例2
本实施例的PTC热敏电阻与实施例1相同，为SMD型PTC热敏电阻，但在SMD型PTC热敏电阻外加一个两面开口的保护外壳21’，其三维结构示意图如图3所示。保护外壳21’的两个开口是在相邻两个面，即前面和下面，该PTC热敏电阻的下端端电极一、二18a、18b应位于其中一个开口所在面，并略高于此开口所在的表面。保护外壳21’内壁设有支撑杆或凸台22’，并以具有粘结性的媒介23’与PTC热敏电阻上端电极一、二17a，17b固定连接。保护外壳21’可以保护PTC热敏电阻不受上方压力作用。同时，可以用热固性胶水或UV固化胶水将保护外壳21’与PCB保护板粘接；此时，保护外壳21’在非开口位置均能防止外力直接作用PTC热敏电阻的作用。
实施例3
本实施例的PTC热敏电阻与实施例1相同，为SMD型PTC热敏电阻，但在SMD型PTC热敏电阻外加一个三面开口的保护外壳21’’，PTC热敏电阻的下端端电极一、二18a、18b位于其中一个开口所在面，并略高于此开口所在的表面。与此面平行的另一面无开口，可以保护PTC热敏电阻不受上方压力的作用。保护外壳21’’另外两个开口可以处于相邻位置，如图4所示，保护外壳21’’为前面、侧面和下面三面开口；也可以处于平行位置；如图5所示保护外壳21’’’的前后二面及下面开口。
实施例4
本实施例的复合材料的片材的制备过程与实施例1相同，至少一个PTC热敏电阻，由具有电阻正温度效应的芯片和导电部件组成，其中，具有电阻正温度效应的芯片10由高分子芯材11、上、下金属电极片12，13制成；但片材制成之后，冲切成一固定尺寸，并与条状引脚19回流焊接，形成条状引脚型PTC热敏电阻。
保护外壳21’’’’由两部分组合形成，两部分加装到条状引脚型PTC热敏电阻之上后以胶水或超声焊接方式组合。组合后的保护外壳21’’’’与引脚19一起构成一封闭的腔体，具有电阻正温度效应的芯片10由引脚19悬空固定在保护外壳21’’’’腔体内。本实施例的过电流保护元件受到外界应力时，外界应力作用在引脚上，或作用在保护外壳21’’’’上并由保护外壳21’’’’传导至引脚19上，不会影响到具有电阻正温度效应的芯片10上，同时保护外壳21’’’’可以防止PTC热敏电阻的具有电阻正温度效应的芯片受注塑料的束缚。
实施例5
本实施例的复合材料的片材的制备过程与实施例1相同，具有电阻正温度效应的芯片由高分子芯材11、上、下金属电极片12，13制成，但片材制成之后，冲切成一固定尺寸，并与金属引线20波峰焊接，形成插件型PTC热敏电阻。
保护外壳21’’’’’以两个部分组合的形式加装到PTC热敏电阻外面，并以胶水粘接的方式与金属引线形成相对位置的固定，具有电阻正温度效应的芯片悬空固定在保护外壳21’’’’’的内部空间。此时，保护外壳21’’’’’可以防止具有电阻正温度效应的芯片不受外界应力和注塑工艺可能带来空间束缚的影响。
本发明的内容和特点已揭示如上，然而前面叙述的本发明仅仅简要地或只涉及本发明的特定部分，本发明的特征可能比在此公开的内容涉及的更多。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应该包括在不同部分中所体现的所有内容的组合，以及各种不背离本发明的替换和修饰，并为本发明的权利要求书所涵盖。
Claims (7)
1.一种带有保护外壳的过电流保护元件，其特征在于包含：
(a) 至少一个PTC热敏电阻，由具有电阻正温度效应的芯片和导电部件组成；
(b) 至少一个保护外壳，覆盖在所述的PTC热敏电阻外面，且该外壳的内部空间大于所述的PTC热敏电阻，使保护外壳不会与PTC热敏电阻的具有电阻正温度效应的芯片接触。
2.根据权利要求1所述的带有保护外壳的过电流保护元件，其特征在于，所述的保护外壳设有部分区域缺口，所述的PTC热敏电阻接入外电路的方式为导电部件从缺口延伸出去和/或外电路电极从缺口伸入的其中一种或两种组合。
3.根据权利要求1所述的带有保护外壳的过电流保护元件，其特征在于所述的导电部件形状是点状，线状、带状、层片状、柱状、全圆通孔、半圆通孔、弧形通孔、盲孔、其他不规则形状或它们的组合体。
4.根据权利要求1或2所述的带有保护外壳的过电流保护元件，其特征在于，所述的PTC热敏电阻在其具有电阻正温度效应的芯片的裸露位置涂覆聚合物包覆层。
5.根据权利要求1或2所述的带有保护外壳的过电流保护元件，其特征在于，所述的保护外壳可以在内壁延伸出支撑杆或凸台。
6.根据权利要求1或2所述的带有保护外壳的过电流保护元件，其特征在于，所述的保护外壳与导电部件或者PCB保护板一并构成封闭腔体，所述的PTC热敏电阻位于封闭腔体内。
7.根据权利要求1或2所述的带有保护外壳的过电流保护元件，其特征在于，所述的保护外壳是熔点或软化温度在150℃以上的塑料、金属材料、陶瓷材料的一种或任意二种以上的组合，所述的保护外壳厚度介于0.1~5 mm。
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