CN1183556C

CN1183556C - 电器件及其制造方法

Info

Publication number: CN1183556C
Application number: CNB988118122A
Authority: CN
Inventors: 莲沼贵司; 铃木克彰; 饭村干夫
Original assignee: Tyco Electronics Raychem KK
Current assignee: Tyco Electronics Raychem KK
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2018-10-02
Also published as: AU9282598A; US20030218529A1; US6542066B1; EP1026705A1; JP4408003B2; EP1026705A4; WO1999018585A1; CN1280701A

Abstract

本发明是具有一对电极；3片基板以及插入到基板之间在两个面上都具有金属层的正温度系数元件的电器件，外侧基板在各自的内表面上具有金属层，双方的金属层电连接到一对电极的一方，而且电接触与该金属层面对的正温度系数元件的金属层，中央的基板在其两个面上都具有金属层，这些金属层电连接到一对基板的另一方，而且电接触与该金属层面对的正温度系数元件的金属层。该电器件能够不增加作为总体的投影面积，增大PTC元件的面积。

Description

电器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及电组件和器件，更详细地讲，涉及包括显示正的温度系数举动的元件的电组件和器件

本发明的电组件和器件由于包含着正温度系数元件，因此，在当前的使用具有正温度系数元件的电组件以及器件的用途，例如，组装到电路中，在电路中流过不同的电流时，可以用作切断电路的电路保护器件。或者，能够组装到电路中，在电阻增加时使得对负载打开串联装入的继电器开关。

背景技术

表现出正的温度系数(positive temperaturecoefficient)的元件(以下，称为「正温度系数元件」或者「PTC元件」)一般具有在比较狭窄的温度范围内，响应温度上升其电阻率增加这样的特性，能够用作电路切断用元件等。

使用了PTC元件的器件在不包括机械要素，而且在电路中流过不同的电流时，由于其电阻增加，切断电路，因此用作电路保护器件。

在电路保护器件的情况下，为了加大保持特性(器件动作时的最小电流值)，希望尽可能减小器件的电阻。为了减小电阻，考虑减小PTC元件的厚度或者加大PTC元件的面积。

在减小PTC元件的厚度方面存在界限，当前在集成电路等电路的保护中使用器件中，正在使用厚度接近于界限的PTC元件。另一方面，如果加大PTC元件的面积，则器件的面积也必然加大，而伴随着集成电路的集成度的加大，要求减小各元件的尺寸，因此不能够把器件的面积加大受到一定限制。

发明内容

本发明的一个目的在于提供不增大总体的投影面积，而是增大了PTC元件面积的包含PTC元件的电组件和器件。

本发明的另一个目的在于提供这种电组件和器件的简便经济的制造方法。

本发明提供以下的电组件，电器件及其制造方法：

[I]一种电组件，具有

(1)本体，该本体(a)由电绝缘性物质形成，(b)包括2个或2个以上空洞，

(2)导电性接点部件，在各空洞中至少存在2个并且被相互隔开，

(3)多个电元件，其中，各电元件配置在一个空洞中，各空洞具有配置在其内部的至少一个该电元件，各电元件在配置了该电元件的空洞内包括与导电性接点部件物理以及电接触的被隔开的导电性端子，电元件的至少一个是正温度系数元件(包括双金属开关)，

(4)导电性连接部件，这是固定在本体上的多个导电性连接部件，上述各接点部件与至少1个导电性连接部件物理以及电接触，

(5)导电性端子部件，其中，各导电性端子部件(a)固定在本体上，(b)与至少1个导电性连接部件物理以及电接触，并且能够把电组件电连接到电路中，

该导电性端子部件连接到电路中时，该连接部件相互电连接使得该电元件至少2个并联连接。

[II]一种电器件，这是具有一对电极(端子部件)；至少3片基板(构成本体)以及插入到基板之间(本体的空洞)中，在其两面具有包括金属层(端子)的正温度系数元件的电器件，

最外侧的2片基板在各自的内面上具有金属层(导电性接点部件)，双方的金属层(导电性接点部件)与面对该金属层的正温度系数元件的金属层(端子)电连接，

其它的基板在其两面上具有金属层(导电性接点部件)，这些金属层(导电性接点部件)与面对该金属层(导电性接点部件)的正常温度系数元件的金属层(端子)电连接，

所有的正温度系数元件对于电极(端子部件)并联连接。

[III]上述[II]中所述的电器件，其中，

基板的数量是3片，

外侧基板在各自的内面上具有金属层(导电性接点部件)，双方的金属层(导电性接点部件)电连接到一对电极(端子部件)的一个上，而且与面对该金属层(导电性接点部件)的正温度系数元件的金属层(端子)电接触，

中央的基板在其两面上具有金属层(导电性接点部件)，这些金属层(导电性部件)电连接到一对电极(端子部件)的另一个上，而且与面对该金属层(导电性部件)的正温度系数元件的金属层(端子)电接触。

[IV]上述[III]中所述的电器件，其中，

3片基板与背面板一方的面粘合成一体，

位于2片外侧基板内表面上的金属层(导电性接点部件)由形成在这些基板以及背面板外表面上的电极(导电性连接部件)进行电连接，

形成在中央基板两面上的金属层(导电性接点部件)由至少设置在背面板的通孔以及形成在背面板外表面的电极(导电性连接部件)进行电连接。

[V]上述[III]中所述的电器件，其中，

3片基板与背面板一方的面粘合成一体，

位于外侧基板的一个内表面上的金属层连接到形成在该基板以及背面板的外表面上的电极上，

位于两侧基板内面上的金属层之间，由形成在背面板内表面上的金属带电连接，

形成在中央基板两面上的金属层由至少设置在背面板上的通孔以及形成在背面板外表面上的电极进行电连接。

[VI]上述[IV]中所述的电器件的制造方法，包括以下的工艺，

把背面板与3片基板用树脂成形为一体，

在外侧基板的内表面上与中央基板的两面上形成金属层，而且在外侧基板的外表面与背面板的外表面上形成连接到外侧基板内面上的两个金属层的第1电极，至少在设置于背面板上的通孔以及背面板的外表面上形成连接到中央基板两面上的金属层的第2电极，

在基板之间，插入在两面上有金属层的正温度系数元件。

[VII]一种制造方法，这是同时制造上述[V]中所述的2个电器件的方法，包括以下工艺，

把背面板与5片基板形成为一体，

在最外侧基板的内表面上和其它3片基板的两面上形成金属层，

在最外侧基板的外表面和背面板的外表面上形成分别与最外侧基板内表面上的金属层连接的第1电极，至少在设置于背面板的通孔和背面板的外表面上形成与夹在最外侧基板与中央基板之间的各中间基板两面上的金属层连接的第2电极，

而且在背面板的内表面上形成把最外侧基板内表面上的每一个金属层与中央基板一个面上的金属层电连接的金属带，

在基板之间，插入在两个面上具有金属层的正温度系数元件，

沿着厚度方向垂直切断中央基板。

附图说明

图1是本发明电器件的第1形态的正面图。

图2是本发明电器件的第1形态的平面图。

图3是本发明电器件的第1形态的侧面图。

图4是本发明电器件的第1形态的底面图。

图5是本发明电器件的第2形态的平面图。

具体实施方式

在本发明的电组件的理想形态中，至少一个电元件包括第1和第2平面电极以及在电极间的正温度系数元件。在其它的理想形态中，各电元件包括第1和第2平面电极以及正温度系数元件，把端子部件连接到电路的情况下，所有的电元件相互并联连接。

在本发明的电组件中，如果端子部件位于本体的平面表面上，则能够把组件安装在印刷电路底板的表面上。

在其它的理想形态中，导电性连接部件具有贯通本体的电镀的孔。

进而在理想形态中，本体是一体的聚合物本体，并且开放着各空洞。

以下，参照附图说明本发明的电组件或者器件。

图1是构成本发明第1形态的电器件的基板和背面板一例的正面图。3片基板11、12以及13与背面板20成形为一体，在基板之间具有对应于PTC元件(正温度系数元件)厚度的间隙。

图2是基板的平面图。如图2所示，在两侧基板11以及13的内表面，即在与中央基板12相对的面上，分别形成金属层31以及32。进而，在中央基板12的两面上形成金属层33以及33’。

在基板11和13的外表面和上端面以及背面板20上，如图3(基板13一侧的侧面图)和图2以及图4(底面图)所示，形成一个电极41，电极41与形成在基板11与13内表面上的金属层31和32进行电连接。

另一方面，如图3以及图4所示，在基板11以及13的外表面以及背面板20上形成另一个电极42，电极42经过通孔50，与形成在中央基板12的两面上的金属层33以及33’电连接。

如果在基板之间，插入在两个面上都具有金属层的PTC元件(未图示)，则2个PTC元件的金属层分别接触金属层31和33，以及金属层32和33’，完成本发明的电器件。

在这样构成的电器件中，由于2片PTC元件对于电极并联连接，因此PTC元件面积成为2倍，电器件总体的电阻成为1/2。其结果，保持特性增大到大约1.4倍。

在本发明电器件的第2形态中，位于两侧基板的一个内表面上的金属层连接到形成在基板外表面以及背面板外表面上的电极上，位于两侧基板内表面上的金属层之间由形成在背面板内表面上的电极进行电连接。参照附图说明该形态。

图5是第2形态的基板以及背面板的平面图。

除去中央基板12的一部分以外，在与其对应的背面板的内表面上形成槽60，在该槽60中设置金属带61，把形成在基板11以及13的内表面上的金属层31以及32进行电连接。

在该第2形态中，在第1形态中设置在基板11和13的外表面以及上端面上的电极41和42在一个基板(图5中是基板11)一侧不再需要，而为了与电路的电连接，需要设置在另一个基板外侧和上端面上的电极41以及背面板上的电极42。从而，该形态的电器件的底面图实质上与图4相同。

其次，说明制造本发明电器件的方法。

本发明的电器件最好用MID(Molded Interconnect Device)法制造。MID法是在由注射模塑成形等成形了的树脂基体材料上通过电镀直接形成电路以及/或者电极的成形加工技术，例如，实施以下的工艺：

腐蚀处理成形了的基体材料表面，在进行了催化剂处理以后，在整个面上进行无电解铜镀。

接着，用抗蚀剂遮挡预定的位置，在进行了电镀以后，剥离抗蚀剂，进行铜腐蚀。

本发明电器件的基板以及背面板由工程塑料，更理想的是由液晶聚合物一体成形。

图1～4所示的电器件的情况下，如以下那样形成金属层以及电极。

通过电镀在外侧基板11以及13的内表面上和中央基板12的两面上形成金属层31、32、33以及33’，而且，在外侧基板11和12的外表面以及背面板20的外表面上形成连接外侧基板内表面上的两金属层31以及32的第1电极41，通过电镀至少在背面板20的外表面上，更理想的是在背面板20的外表面上以及外侧基板11和13的外表面上形成连接中央基板12的两面上的金属层33和33’的第2电极42。第2电极42更理想的是经过设置在背面板11上的通孔50，与金属层33以及33’电连接。

接着，在基板之间分别插入在两面上都具有金属层的PTC元件(未图示)。

金属层以及电极的厚度只要可以得到充分的导电性就没有什么限制，而通常是15～45μm，更理想的是25～35μm。

在更理想的形态中，与此不同，制造具有图5所示构造的电器件。

即，把背面板20，与具有基板11的2倍厚度的中央基板，其外侧的2片中间基板12以及2片最外侧基板13共5片基板成形为一体。中央基板12的每一个在适当的位置切断(参照图5)。

通过电镀在最外侧基板13的内表面上和其它3片基板的两面上形成金属层。

在最外侧基板13的外表面上和背面板20的外表面上形成连接最外侧基板13内表面上的每一个金属层32的第1电极41，通过电镀在背面板20的外表面上和最外侧基板13的外表面上形成与被夹在最外侧基板13与中央基板之间的每个中间基板12的两面上的金属层33和33，连接的第2电极42。在该形态中，第2电极42也最好通过设置在背面板11上的通孔50，与金属层33以及33’电连接。

同时，通过电镀在形成于背面板内表面的槽60内形成把最外侧基板13内表面上的每个金属层32与中央基板一个面上的金属层31进行电连接的金属带61。

在基板之间插入在两个面上都具有金属层的PTC元件，最后，相对于其厚度方向垂直切断中央基板11，完成本发明的电器件。

中央基板的厚度可以至少是完成了的电器件的基板11的2倍厚度。

至此为止，对于具有2片PTC元件的情况说明了本发明的电器件，而根据需要也可以把PTC元件的数量取为3片或者3片以上，与此相对应，可以变更电极的设计，使基板的数量增加，并使所有的PTC元件并联连接。

Claims

1.一种电器件，特征在于：

具有

(1)本体，它包括与背面板成一体且垂直于该背面板而设置的至少三片彼此平行的基板，该本体

(a)由电绝缘性物质形成，

(b)包括2个或2个以上在所述平行基板之间形成的空洞，

(3)多个正温度系数元件，各元件包括第一和第二平面电极和位于第一和第二电极之间的聚合物正温度系数元件，并且配置在一个空洞中，各空洞具有配置在其内部的至少一个该元件，各元件的第一和第二平面电极与在配置所述器件的空洞内的接点部件物理以及电接触，

(5)导电性端子部件，所述器件可通过该导电性端子部件电连接到电路，每个端子

(a)固定在本体上，

(b)与至少1个导电性连接部件物理以及电接触，

每个导电性接点部件、导电性连接部件和导电性端子部件包含金属层，该导电性端子部件连接到电路中时，该连接部件相互电连接使得所有正温度系数元件并联连接。

2.如权利要求1中所述的电器件，特征在于：

端子部件位于本体的平面表面上，由此，能够把器件安装到印刷电路底板的表面上。

3.如权利要求1中所述的电器件，特征在于：

导电性连接部件包括贯通本体的电镀了的孔。

4.如权利要求1中所述的电器件，特征在于：

本体是一体的聚合物本体，并且开放着各空洞。

5.一种电器件，具有一对电极；至少3片基板以及插入到基板之间的正温度系数元件，每个正温度系数元件在两个表面有金属层，其中各基板与背面板成一体并垂直于该背面板而设置，所述各基板彼此平行，最外侧的2片基板在各自的内表面上具有金属层，双方的金属层与面对该金属层的正温度系数元件的金属层电接触，

其它的基板在其两面上具有金属层，这些金属层与面对该金属层的正温度系数元件的金属层电接触，

所有的正温度系数元件与电极并联连接。

6.如权利要求5中所述的电器件，其中，

基板的数量是3片，

外侧基板在各自的内表面上有金属层，双方的金属层电连接到一对电极的一方，而且与面对该金属层的正温度系数元件的金属层电接触，

中央的基板在其两面上具有金属层，这些金属层电连接到一对电极的另一方上，而且与面对该金属层的正温度系数元件的金属层电接触。

7.如权利要求6中所述的电器件，特征在于：

3片基板与背面板的内表面粘合成一体，

位于2片外侧基板内表面上的金属层由形成在这些基板外表面以及背面板外表面的电极进行电连接，

形成在中央基板两面上的金属层由至少设置在背面板的通孔以及形成在背面板外表面的电极进行电连接。

8.如权利要求6中所述的电器件，特征在于：

3片基板与背面板的内表面粘合成一体，

位于外侧基板的一个内表面上的金属层连接到形成在该基板以及背面板外表面上的电极上，

位于两外侧基板内表面上的金属层由形成在背面板内表面上的金属带电连接，

9.一种用于制造如权利要求7所述的电器件的制造方法，特征在于包括以下的工艺：

通过树脂把背面板与3片基板成形为一体，

在外侧基板的内表面上与中央基板的两面上形成金属层，而且在外侧基板的外表面以及背面板的外表面上形成连接外侧基板内表面上的两个金属层的第1电极，至少在设置于背面板上的通孔以及背面板外表面上形成连接中央基板两面上的金属层的第2电极，

在基板之间，插入在两个面上具有金属层的正温度系数元件。

10.一种电器件的制造方法，其特征在于包括以下工艺：

通过树脂把背面板与5片基板形成为一体，

在最外侧基板的外表面和背面板的外表面上形成连接最外侧基板内表面上的每一个金属层的第1电极，至少在设置于背面板的通孔以及背面板的外表面上形成与被央在最外侧基板与中央基板之间的每一个中间基板两面上的金属层连接的第2电极，

在基板之间，插入在两面上具有金属层的正温度系数元件，

沿着基板厚度方向垂直切断中央基板。

11.如权利要求10中所述的方法，特征在于：

中央基板的厚度至少是其它基板厚度的2倍。

12.如权利要求10中所述的方法，特征在于：

把背面板内表面上的金属带形成在形成于该内面的槽中。