CN1434465A - 表面黏着型可复式过电流保护元件及制造方法 - Google Patents

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刘文隆
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Abstract

一种表面黏着型可复式过电流保护元件及制造方法是提供一原材料板,原材料板的两面分别形成一图案化的导电金属箔,之后将原材料板依设计切割,以形成一具有多个条状结构的栅栏状基板,接着形成一绝缘层,绝缘层将栅栏状基板整个包覆,并将条状结构终端端面上的图案化导电金箔层暴露出来,接着再进行一切割步骤,以将栅栏状基板上的条状结构切割成多个晶粒,使得每一个晶粒都具有二切割端面,最后再形成二端电极于晶粒两端的切割端面上。本发明不需以通孔、电镀工艺制作出保护元件的端电极结构,可应用已经量产的被动电阻端电极结构工艺,以有效提升元件工艺的适当性与经济性。

Description

表面黏着型可复式过电流保护元件及制造方法
技术领域
本发明涉及一种表面黏着型可复式过电流保护元件及其制造方法,且特别是关于一种不需利用通孔、电镀工艺所形成的表面黏着型可复式过电流保护元件中具有五面结构的端电极及其制造方法。
背景技术
为了降低电子系统因为异常所造成的过电流烧毁系统的状况发生,越来越多的电子系统均开始搭载过电流保护元件,以期当电子系统发生过电流问题的时候,将损害局限在过电流保护元件上。而进一步的构想为,若保护元件能够在过电流发生之时发挥保护的功用,而在异常排除之后又可以自动恢复原先的状态,则可以相当程度地降低系统的售后服务或是维修成本。基于上述因素,以一种高分子正温度系数材料(PPTC)为主体的可复式过电流保护元件逐渐取代了一次熔断式保险丝过电流保护元件,而在各种电子系统中广泛使用。对于电子系统高密度化整合的应用而言,可复式过电流保护元件可以略分为插件型(DIP)与表面黏着型(SMD)。两种型态运用于封装上,以表面黏着型态的需求成长趋势较占优势。
可复式过电流保护元件的特点为以一高分子正温度系数材料再流通电流超过元件设定上限时,通过元件本身温度的上升会造成元件原始的极低电阻值急速上升,而达到限制流通电流的目的,由于最简单的高分子正温度系数材料结构就是使用高分子正温度系数材料,并在正反两面各配置有一导电金属箔,与现有双面印刷电路板(PCB)的原材料相同,因此,现有表面黏着型可复式过电流保护元件的开发均依据印刷电路板的工艺,其端电极接脚主要由板材的通孔电镀导体所形成。
图1至图7,其绘示为现有表面黏着型可复式过电流保护元件的制作流程示意图。首先请参照图1,提供一具有高分子正温度系数材料层的原材料板100,在原材料板100的正、反两面形成一导电金属箔102。
接着请参照图2与图3,以自动钻孔机制作出通孔104,再以通孔电镀设备在通孔104的侧边上形成一连接导体106,以连接原材料板100正、反两面的导电金属箔102。
接着请参照图4与图5,以印刷电路板工艺中的光刻、蚀刻工艺在导电金属箔上形成多个沟槽结构107,以制作出表面黏着型可复式过电流保护元件的元件主体,并在主要结构部分上方覆盖一层绝缘绿漆108。
最后请参照图6与图7,依据图6中的切割线110切割,以将整片基板切割成多个表面黏着型可复式过电流保护元件。
现有的表面黏着型可复式过电流保护元件端电极的形成,主要是通过通孔、电镀工艺来形成,基本上正、反两面的导体金属箔是通过通孔侧壁的连接导体电性连接,由于元件电极的尺寸限制,通孔的直径尺寸亦会受到限制,进而影响到端电极的电阻表现。
而现有的表面黏着型可复式过电流保护元件的工艺中,高分子正温度系数材料原材料板的面积仅能够大到某一程度与实际印刷电路板工艺所使用的板面积仍有相当大的差异,因此完全使用印刷电路板工艺来制作表面黏着型可复式过电流保护元件仍有工艺调整与经济性的考虑。
此外,现有在制作表面黏着型可复式过电流保护元件的端电极时,需要自动钻孔设备与通孔电极导体电镀设备,故需投入设备的成本,同时对于新工艺仍必须重新学习。
发明内容
因此,本发明的目的在提出一种表面黏着型可复式过电流保护元件及其制造方法,不需以通孔、电镀工艺制作出保护元件的端电极结构,可应用已经量产的被动电阻端电极结构工艺,以有效提升元件工艺的适当性与经济性。
为达本发明的上述目的,本发明提供了一种表面黏着型可复式过电流保护元件,该结构包含:一原材料板,该原材料板的两面上分别配置有一图案化的导电金属箔;一绝缘层,该绝缘层将该原材料板包覆,并将该原材料板的二端面上的该些图案化导电金属箔层断面暴露;以及二端电极,该二端电极分别配置于该主体元件基板的二端,该二端电极具有五个面用以将该绝缘层与该二端面所暴露出的该些图案化导电金属箔层断面包覆,且该二端电极与该些图案化导电金属箔层断面电性连接。
本发明还提供了一种表面黏着型可复式过电流保护元件的制造方法,该方法是提供一原材料板,原材料板的两面上分别形成一图案化的导电金属箔,之后将原材料板依设计切割,以形成一具有多个条状结构的栅栏状基板,接着形成一绝缘层,绝缘层将栅栏状基板整个包覆,并将条状结构终端端面上的图案化导电金箔层暴露出来,接着再进行一切割步骤,以将栅栏状基板上的条状结构切割成多个晶粒,使得每一个晶粒都具有二切割端面,最后再形成二端电极于晶粒两端的切割端面上。其中,端电极结构包括一导电胶与一焊接界面层,而焊接面层包含一镍金属层及一锡/铅合金金属层,导电胶与二切割端面所暴露出的导电金属箔断面电性连接,同时在端面的五面上形成端电极,焊接界面层包括一镍金属层及一锡/铅合金金属层再与导电胶电性连接。
本发明在晶粒两端的切割端面上仍可有所变化,例如将晶粒边缘靠近端面的不分区域的绝缘层剥除,以暴露出其下的图案化导电金属箔层,使得后续在形成端电极时,会增加与端电极之间的接触截面,增进元件端电极的电阻表现与附着性。
此外,本发明在晶粒两端的五面接触端电极结构与现有端电极结构完全不同,本发明的端电极结构大幅提升端电极的接触截面,故可以增进元件的电性表现与表面黏着时的附着性。
本发明至少具有下列优点:
1.本发明的表面黏着型可复式过电流保护元件结构中,端电极是形成于元件的两个端面上,有别于现有仅以通孔中的连接导体作为端电极的方式,且元件外表四周包覆一层绝缘层,可增加产品的可靠性,同时在两端分别形成具有五个面结构的端电极,故可以增大其有效面积,降低端电极的阻抗,增加元件黏着时的附着性。
2.本发明的表面黏着型可复式过电流保护元件结构中,端电极不需以现有的通孔、电镀工艺来制作,可应用已经量产的被动电阻端电极结构工艺,有效提升元件工艺的适当性与经济性。
3.本发明的表面黏着型可复式过电流保护元件结构中,原材料板可以为高分子正温度系数材料与导电金属箔交互堆栈的双层、三层甚至四层的结构,故所形成的元件具有良好的元件特性。
4.本发明的表面黏着型可复式过电流保护元件结构于现有不同,由于结构上的差异所衍伸出的工艺亦与现有工艺大相径庭,且工艺不流于复杂,确为可行的方法。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂,下文特举一较佳实施例,并配合附图,作详细说明如下:
图1至图7绘示为现有表面黏着型可复式过电流保护元件的制作流程示意图;
图8至图11、图12A以及图13A绘示为依照本发明一较佳实施例表面黏着型可复式过电流保护元件的制作流程示意图;
图8至图11、图12B以及图13B绘示为依照本发明另一较佳实施例表面黏着型可复式过电流保护元件的制作流程示意图;
图14绘示为依照本发明一较佳实施例中由两层高分子正温度系数材料层与三层导电金属箔交互堆栈构成的原材料板;以及
图15绘示为依照本发明一较佳实施例中由三层高分子正温度系数材料层与四层导电金属箔交互堆栈构成的原材料板。
图中符号说明:
100:原材料板
102:导电金属箔
104:通孔
106:连接导体
108:绝缘绿漆层
110:切割线
200:原材料板
202:导电金属箔
204:沟槽结构
206a、206b、206c:铅垂线
208:长条结构
210:栅栏状基板
212:绝缘层
214:切割线
216:晶粒
218:端电极
具体实施方式
请参照图8至图11、图12A以及图13A绘示为依照本发明一较佳实施例表面黏着型可复式过电流保护元件的制作流程示意图,而图8至图11、图12B以及图13B绘示为依照本发明另一较佳实施例表面黏着型可复式过电流保护元件的制作流程示意图。首先请参照图8,提供一原材料板200,此原材料板200中例如具有高分子正温度系数材料层,而在原材料板200的正、反两面上分别形成一导电金属箔202,例如为铜或镍金属箔等导电性良好的金属。
接着请参照图9,将原材料板200两面的导电金属箔202图案化(patterning),以于其上形成多个沟槽结构204,此沟槽结构204例如以印刷电路板工艺中的光刻、蚀刻工艺或是一般的切割工艺将原材料板200正、反面不需要的导电金属箔去除而形成。其中,基于后续量产、切割的考虑,将原材料板200正、反两面所形成的多个沟槽结构204的位置设计成交错配置于不同铅垂线206a、206b以及206c上,而不会配置于同一铅垂线如206a、206b或206c上。
接着请参照图10,将具有多个沟槽结构204的原材料板200例如以切割或是冲压(punch)的方式制作出具有多个长条结构208的栅栏状基板210。其中,冲压后所形成的栅栏状基板210数目可视原材料板200的面积而定,例如冲压成两个以上的栅栏状基板210。
接着请同时参照图11、图12A以及图12B,将经过冲压所形成的栅栏状基板210的条状结构208以一绝缘层212包覆,仅暴露出条状结构208终端端面的图案化导电金属箔202与原材料板200。其中,绝缘层212例如以浸渍或是印刷工艺所形成。接着沿着切割线214将栅栏状基板210的条状结构208切割多个晶粒216。
其中,每一个晶粒216都具有两个切割端面,如图12A与图12B所绘示的两种晶粒216的端面结构,以利后续具有五个面的端电极218(未绘示)在元件两端的制作。图12A所绘示的晶粒216是图12B所绘示晶粒216的延伸结构,其在切割端面以外的区域将部分绝缘层212移除以暴露出其下的图案化导电金属箔202,增加后续形成端电极218(未绘示)与图案化导电金属箔202断面的接触截面,进而增进元件的电性表现。
接着请参照图13A与图13B,在图12A与图12B所绘示的晶粒216的两端上形成端电极218,端电极218的结构例如包括一导电胶与一焊接接口层。其中,导电胶例如配置于晶粒216的两端面以及绝缘层212靠近端面的区域上,且与暴露出的图案化导电金箔层202断面电性连接,而焊接接口层例如配置于导电胶上与导电胶具有相同的分布位置,并与导电胶电性连接。由导电胶与焊接接口层所形成的端电极218结构例如具有五面的结构,如图13A与图13B所绘示具有五面结构的端电极218的晶粒216,二端的五面结构端电极218相较于现有端电极只有一面的结构具有较大的接触截面积,故可增进端电极218的电阻表现与附着性。
最后请参照图14与图15,其分别绘示为依照本发明一较佳实施例中由两层高分子正温度系数材料层与三层导电金属箔以及三层高分子正温度系数材料层与四层导电金属箔所构成的原材料板。通过多层高分子正温度系数材料层200与多层导电金属箔202搭配所构成的原材料板取代图9中的原材料板200,多层结构增加有效面积可降低元件的电阻值,进而增进端电极218的电阻表现与附着性。
而上述多层高分子正温度系数材料层200与多层导电金属箔202搭配所构成的原材料板,是以压合方式形成,再加上工艺复杂度不高,更符合经济效益。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰,因此本发明的保护范围当以权利要求书并结合说明书及附图所界定者为准。

Claims (16)

1.一种表面黏着型可复式过电流保护元件,其特征在于:其包含:
一原材料板,该原材料板的两面分别配置有一图案化的导电金属箔;
一绝缘层,该绝缘层将该原材料板包覆,并将该原材料板的二端面上的该些图案化导电金属箔层断面暴露;以及
二端电极,该二端电极分别配置于该主体元件基板的二端,该二端电极具有五个面用以将该绝缘层与该二端面所暴露出的该些图案化导电金属箔层断面包覆,且该二端电极与该些图案化导电金属箔层断面电性连接。
2.根据权利要求1所述的表面黏着型可复式过电流保护元件,其特征在于:该原材料板具有至少一高分子正温度系数材料层。
3.根据权利要求1所述的表面黏着型可复式过电流保护元件,其特征在于:该原材料板是由该高分子正温度系数材料层以及多个导电金属箔层交互堆栈压合构成。
4.根据权利要求3所述的表面黏着型可复式过电流保护元件,其特征在于:该原材料板为三层该高分子正温度系数材料层与四层该图案化导电金属箔压合所构成。
5.根据权利要求1所述的表面黏着型可复式过电流保护元件,其特征在于:该图案化的导电金属箔覆盖于该原材料板上的部分区域,并将该原材料板边缘区域暴露。
6.根据权利要求1所述的表面黏着型可复式过电流保护元件,其特征在于:覆盖于该原材料板边缘区域的该绝缘层是令该些图案化导电金箔层与该些端电极之间电性绝缘。
7.根据权利要求1所述的表面黏着型可复式过电流保护元件,其特征在于:每一该些端电极还包含:
一导电胶,该导电胶配置于该主体元件基板的二端面上,且与该暴露出的该图案化导电金箔层断面电性连接;以及
一焊接接口层,包括一镍金属层及一锡/铅合金金属层,该焊接接口层配置于该导电胶上,且与该导电胶电性连接。
8.一种表面黏着型可复式过电流保护元件的制造方法,该方法包含:
提供一原材料板,该原材料板的两面上分别配置有一图案化的导电金属箔;
将该原材料板切割,以形成一具有多个条状结构的栅栏状基板;
形成一绝缘层,该绝缘层将该栅栏状基板包覆,并将该些条状结构终端端面上的该图案化导电金箔层暴露;
进行一切割步骤,以将该栅栏状基板的该些条状结构切割成多个晶粒,其中,每一该些晶粒具有二切割端面;以及
形成二端电极,该二端电极分别形成于该二切割端面上,并将该绝缘层与该二切割端面所暴露出的该些图案化导电金箔层包覆,且该二端电极与该二切割端面所暴露出的该些图案化导电金箔层电性连接。
9.根据权利要求8所述的表面黏着型可复式过电流保护元件的制造方法,其特征在于:该原材料板具有至少一高分子正温度系数材料层。
10.根据权利要求8所述的表面黏着型可复式过电流保护元件的制造方法,其特征在于:该原材料板是由该高分子正温度系数材料层以及多个导电金属箔层交互堆栈压合构成。
11.根据权利要求10所述的表面黏着型可复式过电流保护元件的制造方法,其特征在于:该原材料板为三层该高分子正温度系数材料层与四层该图案化导电金属箔压合所构成。
12.根据权利要求8所述的表面黏着型可复式过电流保护元件的制造方法,其特征在于:该些图案化的导电金属箔具有多个沟槽结构,以将该图案化的导电金属箔分成多个区域。
13.根据权利要求8或12所述的表面黏着型可复式过电流保护元件的制造方法,其特征在于:该绝缘层填入该些沟槽结构中,以将该端电极与该图案化的导电金属箔电性隔离。
14.根据权利要求8所述的表面黏着型可复式过电流保护元件的制造方法,其特征在于:该绝缘层是以浸渍或印刷工艺所形成。
15.根据权利要求8所述的表面黏着型可复式过电流保护元件的制造方法,其特征在于:每一该些端电极还包含有:
涂布一导电胶,该导电胶形成于该主体元件基板的二端面上,且与该暴露出的该图案化导电金箔层断面电性连接;以及
形成一焊接接口层,该焊接接口层包含一镍金属层及一锡/铅合金金属层,形成于该导电胶上,且与该导电胶电性连接。
16.根据权利要求15所述的表面黏着型可复式过电流保护元件的制造方法,其特征在于:该焊接接口层是以电镀方式形成。
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