CN109729736B

CN109729736B - 用于座椅电动机保护的聚合物正温度系数装置

Info

Publication number: CN109729736B
Application number: CN201780020655.7A
Authority: CN
Inventors: 卜建明; 方艳; 胡成
Original assignee: Littelfuse Electronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: Littelfuse Electronics Shanghai Co Ltd
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2022-07-22
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: CN109729736A; WO2019041224A1

Abstract

本发明提供一种正温度系数(PTC)装置，包括诸如聚合物正温度系数芯片的保护部件(102)，以及连接到保护部件(102)的相对侧的第一端子(108)和第二端子(110)。正温度系数装置还包括围绕保护部件(102)和端子(108，110)的部件壳体(106)，其中部件壳体(106)包括第一端(114)和第二端(116)，并且其中第一端子(108)和第二端子(110)穿过第二端(116)的端壁(144)延伸。第一端子(108)和第二端子(110)中的每一个包括主体(156)和从主体(156)延伸的端子臂(18)，其中端子臂(158)穿过部件壳体(106)的封闭端的端壁(144)延伸，并且其中主体(156)由部件壳体(106)封闭。

Description

用于座椅电动机保护的聚合物正温度系数装置

技术领域

本公开一般地涉及座椅电动机保护，并且更具体地，涉及包括用于座椅电动机保护的封装聚合物正温度系数芯片的聚合物正温度系数(PPTC)装置。

背景技术

锁定转子经常发生在电动机工作中，它会迅速增加电流然后产生加热以引起高温问题。电机用于汽车工业，如汽车座椅、车窗升降等。为了给汽车座椅电动机提供过热或过电流保护，已经开发了各种保护装置。一种这样的保护装置包括正温度系数(PTC)装置，其可以包含例如正温度系数导电聚合物的正温度系数部件，例如组合物，包含有机聚合物和分散或以其他方式分布在其中的颗粒状导电填料，例如炭黑、或金属或导电金属化合物。这种装置可称为聚合物正温度系数，或聚合物正温度系数电阻器或电阻装置。但是，这些保护装置不能使保护部件充分隔离而不受损坏

发明内容

鉴于前述内容，需要一种用于故障保护的保护装置，其中保护装置布置在部件壳体内，以便更完全地封装容纳在其中的正温度系数部件。

在一种方案中，正温度系数(PTC)装置包括保护部件、电连接到保护部件的第一侧的第一端子以及电连接到保护部件的第二侧的第二端子。正温度系数装置还可以包括部件壳体，围绕保护部件、第一端子和第二端子，其中部件壳体包括第一端和第二端，并且其中第一端子和第二端子穿过第二端的端壁延伸。

在另一个方案中，聚合物正温度系数(PPTC)装置包括聚合物正温度系数芯片、物理地连接到聚合物正温度系数芯片的第一侧的第一端子以及物理地连接到聚合物正温度系数芯片的第二侧的第二端子。聚合物正温度系数装置还可包括部件壳体，围绕聚合物正温度系数芯片、第一端子和第二端子，其中部件壳体包括第一端和第二端，并且其中第一端子和第二端子穿过第二端的端壁延伸。

在还另一种方案中，一种方法可以包括提供保护组件，该保护组件包括设置在一组端子之间的保护部件，其中该组端子的第一端子物理地连接到保护部件的第一侧，并且其中该组端子的第二端子物理地连接到保护部件的第二侧。该方法还可包括用部件壳体围绕保护部件，其中部件壳体包括第一端和第二端，并且其中第一端子和第二端子延伸通过第二端的端壁。

附图说明

附图示出了迄今为止设计的用于其原理的实际应用的所公开实施例的示例性方案，并且其中：

图1是根据本发明的示例性方案的装置(例如正温度系数装置)的等距视图；

图2是根据本发明的示例性方案的图1的正温度系数装置的另一个等距视图；

图3是根据本发明的示例性方案的图1的正温度系数装置的侧剖视图；

图4是根据本发明的示例性方案的图1的正温度系数装置的保护部件的分解图；

图5是根据本发明的示例性方案的图4的保护部件的透视图；

图6是根据本发明的示例性方案的另一正温度系数装置的等距视图；和

图7描绘根据本公开的示例性方案的用于形成正温度系数装置的工艺流程。

附图不一定按比例绘制。附图仅仅是表示，并非旨在描绘本公开的具体参数。附图旨在描绘本公开的典型实施例，因此不应被视为限制范围。在附图中，类似编号表示相同的元件。

此外，为了说明清楚，可能省略或者不按比例示出在一些附图中的某些元件。此外，为了清楚起见，在某些附图中可以省略一些附图标记。

具体实施方式

现在将参考附图在下文中更全面地描述根据本公开的实施例。系统/电路可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反地，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并且将本系统和方法的范围完全传达给本领域技术人员。

为了方便和清楚起见，这里将使用诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“垂直”、“水平”、“横向”和“纵向”的术语来描述各种部件及其组成部分的相对位置和方向。所述术语将包括具体提及的词语、其衍生词和类似含义的词语。

如这里所使用的，以单数形式叙述并且以单词“一”或“一个”继续说的元件或操作应被理解为不排除多个元件或操作，除非明确地叙述了这种排除。此外，对本公开的参照“一个实施例”不旨在被解释为排除也包含所记载特征的另外的实施例的存在。

本文提供了一种正温度系数(PTC)装置，包括例如聚合物正温度系数芯片的保护部件以及连接到保护部件的相对侧的第一端子和第二端子。正温度系数装置还包括围绕保护部件和端子的部件壳体，其中部件壳体包括第一端和第二端，并且其中第一端子和第二端子穿过第二端的端壁延伸。在一些实施例中，第一端子和第二端子中的每一个包括主体和从主体延伸的端子臂，其中端子臂穿过部件壳体的封闭端的端壁延伸，并且其中主体由部件壳体封闭。

在一些方案中，保护部件是无源保护部件，例如正温度系数芯片、负温度系数(NTC)芯片或保险丝。在其他方案中，保护部件可以包括有源保护部件，例如集成电路或传感器。保护部件可以嵌入由柔性材料或模制件制成的部件壳体中，或者涂覆或封装，例如环氧树脂。有源和/或无源部件可以与导电层连接以形成具有一组端子的保护电路。

在一些实施例中，该装置被分成多个层，即顶层、中间层和底层。例如，顶层包括第一端子，中间层嵌入并封装保护部件，并且包含一个或多个焊接层，并且底层包括第二端子。第一端子和第二端子或连接盘可以连接到外部电路或外部装置，例如电机箱中的引线，从而提供部件保护。

结果，本公开的实施例可以提供至少以下优点。首先，实现汽车座椅电机故障保护，同时最小化对故障保护部件的腐蚀或损坏。其次，通过将汽车座椅电机故障保护装置设置在装置的部件壳体内，可以直接检测电池电流、状态和温度等电池参数的变化，从而使汽车座椅故障保护更安全可靠。第三，当采用热切断(TCO)或正温度系数芯片时，正温度系数装置可以重复使用以实现可重复的保护。

现在转向图1-3，示出了根据本公开实施例的示例性正温度系数装置(下文中称为“装置”)100。如图所示，装置100可以包括保护部件102，例如正温度系数芯片，夹在第一端子108和第二端子110之间。保护部件102、第一端子108和第二端子110一起形成被封装在部件壳体106内的保护组件112。一旦连接，保护部件102、第一端子108和第二端子110形成用于检测和减轻故障状况发生的保护电路。

在一些实施例中，保护部件102是用于实现故障保护的主要部件。保护部件102可以包括热切断(TCO)元件、热熔丝或正温度系数(PTC)电路保护部件。根据一些实施例，正温度系数电路保护部件可以是聚合物正温度系数(PPTC)电路保护部件。当采用TCO或正温度系数电路保护部件时，可以重复使用装置100并实现可重复的保护。

保护部件102可以具有任何合适的形状，用于与第一端子108和第二端子110连接并且用于布置在部件壳体106内。根据其他实施例，保护部件102可以设计为带或芯片型元件。当设计为带时，保护部件102可以具有约1mm至5mm的宽度，以及约0.2mm至2mm的厚度。然而，在其他实施例中，保护部件102可以采用其他长度、形状和/或尺寸。

在一些实施例中，保护部件102从以下组成的非限制性组中选择：熔丝、正温度系数、NTC、IC、传感器、MOSFET、电阻器和电容器。在这些保护部件中，IC和传感器被认为是有源保护部件，而正温度系数、NTC和保险丝被认为是无源部件。在所示的实施例中，保护部件102可以是聚合物正温度系数芯片。然而，应当理解，本文描述的实施例不限于任何数量或特定类型的保护部件。

此外，保护部件102的正温度系数材料可以由包含聚合物和导电填料的正温度系数导电组合物制成。正温度系数材料的聚合物可以是选自聚乙烯、聚丙烯、聚辛烯、聚偏二氯乙烯及其混合物的结晶聚合物。导电填料可以分散在聚合物中，并且选自炭黑、金属粉末、导电陶瓷粉末及其混合物。此外，为了改善正温度系数材料的灵敏度和物理性质，正温度系数导电组合物还可包含添加剂，例如光引发剂、交联剂、偶联剂、分散剂、稳定剂、抗氧化剂和/或非导电防击穿填料。

如进一步所示，装置100可包括封装保护组件112的部件壳体106。在一些实施例中，部件壳体106可包括第一端114、第二端116、上壁120、底壁122和在上壁120和底壁122之间延伸的一对侧壁124。在所示的实施例中，第一端114是打开的，而第二端116由端壁144封闭。在组装期间，保护组件112可以被插入部件壳体106的腔130中，其中保护组件112的突片或突起132延伸到部件壳体106的开口136中，以限制保护组件112相对于部件壳体106的移动。保护组件112的插入和对准可以通过构造成接收/接合突起132的内部槽150来实现。一旦就位，突起132的后表面140与开口136的内部边缘142重叠以限制第一端子108和第二端子110朝向部件壳体106的第一端114的移动。在一些实施例中，突起132和开口136以卡扣布置的方式连接在一起。

如图所示，第一端子108和第二端子110构造成穿过端壁144的一组开口148，149延伸。在一些实施例中，开口148，149的尺寸设计成紧密地配合在第一端子108和第二端子110中的每一个周围，以限制在部件壳体106的腔130内的保护部件102的污染。如图2中最佳所示，在一些实施例中，开口148，149可以相对于彼此偏移。换句话说，开口148可以更靠近底壁122定位，而开口149可以更靠近上壁120定位。开口148，149可以相对于彼此偏移以补偿保护组件112的堆叠布置。

尽管不限于任何特定形状或配置，但是部件壳体106可以具有大致矩形的形状。在一些实施例中，部件壳体106由环氧涂层材料制成。在其他实施例中，部件壳体106由可模制材料制成。在示例性实施例中，部件壳体106用作防腐蚀密封元件，用于防止保护部件102被例如锂聚合物电池电解质中存在的元素侵蚀。为了实现这一点，在一些特定实施例中，部件壳体106与第一端子108和第二端子110结合以完全覆盖保护部件102。

根据一些特定实施例，部件壳体106是柔性的，使得部件壳体106可以顺应保护部件102和/或第一端子108和第二端子110的热膨胀或收缩，从而确保围绕保护部件102的密封效果。根据其他实施例，部件壳体106包括热收缩管、注塑模制品和涂膜中的至少一个。用于可热收缩管的材料可以是塑料，包括聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。可以将材料挤出模塑成具有预定尺寸和形状的塑料管，并且然后通过使用辐照技术将聚合物互连。通过模具扩大管的尺寸，然后通过在加热条件下通过辐射使聚合物互连来使管收缩以达到预定的尺寸和形状，从而为部件壳体106提供隔离密封，并且进而通过将受保护部件与外部环境隔离，使受保护部件具有抗腐蚀功能。

根据一些特定实施例，可热收缩管可以是双壁可热收缩管。双壁热缩管的外壁的材料可以是半刚性聚丙烯，其提供足够的强度，并且内壁的材料可以是柔软的聚丙烯，其有助于密封。在本公开中，当使用双壁可热收缩管时，可以实现对保护部件102的增加的密封效果。

在一些实施例中，可热收缩管可包括设置在可热收缩管的边界(即，由可热收缩管覆盖的部件与未被可热收缩管覆盖的部分之间的界面)上的一个或多个防腐蚀密封层。用于该防腐蚀密封层的材料可以是防腐蚀塑料材料，包括液晶聚合物(LCP)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)等。通过防腐密封层密封可热收缩管的可能开口面积，进一步提高了防腐密封部件的密封效果。

现在参照图4-5，将更详细地描述保护组件112。如图所示，保护组件112包括保护部件102、第一端子108和第二端子110。第一端子108可以直接物理地连接到保护部件102的顶表面152，而第二端子110可以直接物理地连接到保护部件102的底表面154。第一端子108和第二端子110中的每一个可以包括主体156和从主体156延伸的端子臂158。如前所述，每个端子臂158可以穿过部件壳体106的端壁144延伸。在示例性实施例中，每个端子108和110的主体156由部件壳体106封闭，并且通常尺寸设计成完全在保护部件102的主体156上方延伸。

如进一步所示，第一端子108和/或第二端子110可包括从主体156的外表面160延伸的突起132，其中突起132构造成延伸通过部件壳体106的开口136。在一些实施例中，突起132包括后表面140和倾斜的前表面162，其中后表面140垂直于或基本垂直于由主体156的外表面160限定的平面。在插入期间，倾斜的前表面162使得突起132在槽150内的接合变得容易。

现在转向图6，将更详细地描述根据本公开另一实施例的保护装置200。在该实施例中，部件壳体206可以通过注塑或涂覆工艺形成。例如，注射成型工艺中使用的材料可以是防腐塑料材料，包括液晶聚合物(LCP)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)等。根据一些特定实施例，涂覆工艺中使用的材料可以是可固化的防腐蚀材料，包括一些可热固化的树脂，例如环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、硅树脂、聚(对二甲苯)聚合物和氟树脂。

在第一端子208和第二端子210已经连接到保护部件202之后，部件壳体206可以围绕保护部件202模制或作为涂层涂覆盖到保护部件202。通过这样做，可以围绕保护部件202与第一端子208和第二端子210的连接形成更好的密封。如图所示，部件壳体206围绕第一端子208和第二端子210中的每一个的主体(不可见)延伸，而端子臂258穿过端壁244向外延伸。在该实施例中，部件壳体206的第一端214也是闭合的，使得除了用于端子臂258穿过端壁244的一组开口之外没有设置穿过部件壳体206的开口。

根据一些特定实施例，在通过涂覆工艺形成部件壳体206的情况下，部件壳体206可包括多层结构。例如，部件壳体206可以从内向外依次包括柔性粘合剂涂层、氧气阻隔层和防腐蚀涂层。使用具有多个涂层的分层的部件壳体206可以改善对保护部件202的保护效果。例如，柔性粘合剂涂层的主要部件可以是硅树脂，其不仅确保部件壳体206和保护部件202之间的结合力，还提供缓冲功能以减少内应力的发生。氧气阻隔层的主要成分可以是环氧树脂，其能够使保护部件202与氧化的影响隔离，例如通过氧气等。最外面的防腐蚀涂层的主要成分可以是氟树脂，其提供对电池电解质的保护。然而，多层部件壳体206不限于三层结构，并且可以根据需要选择层的数量(例如，两层)和每层的功能。

现在转向图7，将更详细地描述用于提供保护装置的示例性过程300。首先，如在方框301处所示，过程300包括提供保护组件，保护组件包括设置在一组端子之间的保护部件，其中该组端子的第一端子物理地连接到保护部件的第一侧，并且其中该组端子的第二端子物理地连接到保护部件的第二侧。在一些实施例中，保护部件是以下之一：熔丝、正温度系数、NTC、IC、传感器、MOSFET、电阻器和电容器。在一些实施例中，第一端子和第二端子经由导电层(例如焊接材料)与保护部件电连接。

在方框303处，过程300可以包括用部件壳体围绕保护部件，其中部件壳体包括第一端和第二端，并且其中第一端子和第二端子穿过第二端的端壁延伸。在一些实施例中，部件壳体包住保护部件。在一些实施例中，部件壳体可以围绕保护部件的第一端和第二端卷绕，而通过第一端或第二端的一组开口允许端子的端子臂暴露。在一些实施例中，在第一端子和第二端子已经连接到保护部件之后，部件壳体可以围绕保护部件模制或作为涂层涂覆到保护部件。

在一些实施例中，部件壳体是围绕第一端子和第二端子的一部分的壳体或盖子。在一些实施例中，过程300还可包括将保护组件插入部件壳体的空腔中，其中保护组件的突出部延伸到部件壳体的开口中，以限制保护部件相对于部件壳体的移动。在一些实施例中，过程300可以进一步包括在保护部件插入到部件壳体中时沿着部件壳体的壁中的内部槽引导突起。

总之，本公开的实施例至少提供以下技术益处和优点。首先，聚合物正温度系数装置可以组装到恶劣的环境中，并且可以更容易地处理。其次，聚合物正温度系数子部件的封装有助于避免由于熔化锡滴落在金属部件上而导致的短路。第三，封装壳体的尺寸可根据客户喜好进行定制。例如，仅仅一个正温度系数子部件类型和规范可以被应用到使用封装层尺寸调整的不同的模型。第四，采用插入成型或环氧树脂涂覆工艺的封装可以实现更薄的层，并且该工艺更容易实现自动化生产，从而实现更低的成本。第五，使用塑料壳体盒的封装允许正温度系数装置卡扣就位，因此减少了组装时间和成本。

虽然已经参考某些方案描述了本公开，但是在不背离如所附权利要求中限定的本公开的范围和范围的情况下，对所描述的方案进行的许多修改、改变和变化是可能的。因此，意图是本公开不限于所描述的方案，而是具有由所附权利要求的语言限定的全部范围及其等同物。虽然已经参考某些方法描述了本公开，但是在不背离如所附权利要求中限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对所描述的方法进行多种修改、改变和变化。因此，意图是本公开不限于所描述的方法，而是具有由所附权利要求的语言及其等同物限定的全部范围。

Claims

1.一种正温度系数装置，包括：

保护部件；

第一端子，连接到保护部件的第一侧；

第二端子，连接到保护部件的第二侧，所述第一端子、保护部件和第二端子形成多层结构；和

部件壳体，环绕保护部件、第一端子和第二端子并将保护部件、第一端子和第二端子封装在其中，其中部件壳体包括第一端和第二端，并且其中第一端子和第二端子穿过第二端的端壁延伸，其中，第一端子直接物理地连接到保护部件的第一侧，并且第二端子直接物理地连接到保护部件的第二侧，其中，第一端子覆盖保护部件的第一侧，并且第二端子覆盖保护部件的第二侧，

所述保护部件、第一端子和第二端子一起形成被封装在部件壳体内的保护组件，

所述部件壳体的第二端设置有开口，所述开口尺寸设计成紧密地配合在第一端子和第二端子的每个的周围，

所述部件壳体包括柔性粘合剂涂层、氧气阻隔层和防腐蚀涂层。

2.根据权利要求1所述的正温度系数装置，其中所述保护部件是聚合物正温度系数芯片。

3.根据权利要求1所述的正温度系数装置，其中所述第一端子和第二端子中的每一个包括：

主体；和

端子臂，从所述主体延伸，其中端子臂穿过部件壳体的第二端的端壁延伸，并且其中所述主体由部件壳体围绕。

4.根据权利要求3所述的正温度系数装置，其中所述第一端子和所述第二端子中的至少一个包括从所述主体的外表面延伸的突起，并且其中所述突起延伸到所述部件壳体的上壁和/或底壁的开口中。

5.根据权利要求4所述的正温度系数装置，其中所述突起包括后表面和倾斜的前表面，所述后表面从所述主体的外表面大致垂直地延伸。

6.根据权利要求5所述的正温度系数装置，其中所述后表面与所述开口的内边缘重叠，以限制所述第一端子和所述第二端子朝向所述部件壳体的第一端的移动。

7.根据权利要求4所述的正温度系数装置，其中所述部件壳体包括内部槽，所述内部槽构造成接合所述突起。

8.根据权利要求1所述的正温度系数装置，其中所述部件壳体的第一端是开口端，并且其中所述部件壳体的第二端是封闭端，使得除了用于所述第一端子和第二端子穿过所述第二端的端壁延伸的一组开口之外，没有设置穿过所述部件壳体的开口。

9.根据权利要求1所述的正温度系数装置，其中所述第二端是封闭端，使得除了用于所述第一端子和第二端子穿过所述第二端的端壁延伸的一组开口之外，没有设置穿过所述部件壳体的开口。

10.一种聚合物正温度系数装置，包括：

聚合物正温度系数芯片；

第一端子，物理地连接到聚合物正温度系数芯片的第一侧；

第二端子，物理地连接到聚合物正温度系数芯片的第二侧，所述第一端子、聚合物正温度系数芯片和第二端子形成多层结构；和

部件壳体，围绕聚合物正温度系数芯片、第一端子和第二端子并将聚合物正温度系数芯片、第一端子和第二端子封装在其中，其中部件壳体包括第一端和第二端，并且其中第一端子和第二端子穿过所述第二端的端壁延伸，其中，第一端子覆盖保护部件的第一侧，并且第二端子覆盖保护部件的第二侧，

11.根据权利要求10所述的聚合物正温度系数装置，其中所述第一端子和第二端子中的每一个包括：

主体；和

12.根据权利要求11所述的聚合物正温度系数装置，其中所述第一端子和所述第二端子中的至少一个包括延伸进入所述部件壳体的上壁和/或底壁的开口中的突起，所述突起包括后表面和倾斜的前表面，并且所述后表面基本上垂直地从所述主体延伸。

13.根据权利要求12所述的聚合物正温度系数装置，其中所述后表面与所述开口的内边缘重叠，以限制所述第一端子和所述第二端子朝向所述部件壳体的第一端的移动。

14.根据权利要求12所述的聚合物正温度系数装置，所述部件壳体包括：

与底壁相对的上壁；和

内部槽，设置在上壁或底壁中的至少一个中，内部槽构造成在第一端子和第二端子插入部件壳体中时接合所述突起。

15.根据权利要求10所述的聚合物正温度系数装置，其中所述第二端是封闭端，使得除了用于所述第一端子和第二端子穿过所述第二端的端壁延伸的一组开口之外，没有设置穿过所述部件壳体的开口。

16.一种形成正温度系数装置的方法，包括：

提供保护组件，所述保护组件包括设置在一组端子之间的保护部件，其中所述一组端子中的第一端子物理地连接到所述保护部件的第一侧，并且其中该组端子的第二端子物理地连接到保护部件的第二侧，所述第一端子、保护部件和第二端子形成多层结构，其中，第一端子覆盖保护部件的第一侧，并且第二端子覆盖保护部件的第二侧，其中所述保护部件、第一端子和第二端子一起形成被封装在部件壳体内的保护组件，所述保护组件插入所述部件壳体的空腔中；和

用部件壳体围绕所述保护部件并将保护部件、第一端子和第二端子封装在其中，其中所述部件壳体包括第一端和第二端，并且其中所述第一端子和第二端子穿过所述第二端的端壁延伸，

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述部件壳体围绕所述保护组件被模制。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述保护组件的突起延伸进入所述部件壳体的上壁和/或底壁的开口中，以限制所述保护部件相对于所述部件壳体的移动。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：当所述保护组件插入所述部件壳体中时，沿着所述部件壳体的壁中的内部槽引导所述突起。