CN202632918U - 电路保护器件 - Google Patents

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刘建勇
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Abstract

本实用新型公开了一种电路保护器件，包括：正温度系数的热敏材料层，其包括上表面和下表面；上电极层，其至少部分地覆盖热敏材料层的上表面；下电极层，其至少部分地覆盖热敏材料层的下表面；绝缘层，其覆盖由上电极层、下电极层和热敏材料层共同形成的外表面，并且该绝缘层包括有顶部开口和底部开口；其中，顶部开口用于使上电极层部分地露出，底部开口用于使下电极层部分地露出；第一端电极，其通过顶部开口电连接到上电极层；以及第二端电极，其通过底部开口电连接到下电极层，并与第一端电极间隔开。

Description

电路保护器件
技术领域
本实用新型涉及电子器件技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种电路保护器件。
背景技术
热敏电阻是一种电阻值随温度变化而变化的电阻。按照温度系数的不同，热敏电阻通常分为正温度系数(Positive TemperatureCoefficient，PTC)热敏电阻与负温度系数(Negative TemperatureCoefficient，NTC)热敏电阻。PTC热敏电阻在温度升高时电阻值增加，而NTC热敏电阻在温度升高时电阻值降低。
PTC热敏电阻的这种正温度系数特性可以用于电路保护。图1a与图1b即示出了一种采用PTC热敏电阻的电路保护器件，其中，图1a是该电路保护器件的俯视示意图，而图1b是该电路保护器件沿图1a中AA’方向的剖面示意图。如图1a与1b所示，该电路保护器件为层叠状结构，包括PTC热敏材料层101、第一电极层102a、第二电极层102b、金属电镀层103、第一绝缘层104a、第二绝缘层104b、第一端电极105a以及第二端电极105b。其中，第一电极层102a以及第二电极层102b位于该PTC热敏材料层101两侧，金属电镀层103位于第一电极层102a与第二电极层102b外，第一端电极105a与第二端电极105b分别位于PTC热敏材料层101两端。第一绝缘层104a用于隔离第二端电极105b与第一电极层102a，而第二绝缘层104b用于隔离第一端电极105a与第二电极层102b。
对于图1a与1b所示的电路保护器件，其端电极105a、105b需要通过过孔106来连通位于PTC热敏材料层101两侧的区域，该过孔106会占用PTC热敏材料层101的功能区(Active Area)，从而影响器件的有效利用面积。此外，为形成该过孔106，需要刻蚀金属电镀层103以形成与过孔106对应的通孔，该刻蚀工艺限制了电路保护器件器件尺寸的进一步缩小。
实用新型内容
为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电路保护器件，其包括：
正温度系数的热敏材料层，包括上表面和下表面；
上电极层，其至少部分地覆盖所述热敏材料层的上表面；
下电极层，其至少部分地覆盖所述热敏材料层的下表面；
绝缘层，其覆盖由所述上电极层、所述下电极层和所述热敏材料层共同形成的外表面，并且所述绝缘层包括有顶部开口和底部开口；其中，
所述顶部开口用于使所述上电极层部分地露出，
所述底部开口用于使所述下电极层部分地露出；
第一端电极，其通过所述顶部开口电连接到所述上电极层；以及
第二端电极，其通过所述底部开口电连接到所述下电极层，并与所述第一端电极间隔开。
较优地，所述上电极层对应于所述顶部开口凸设有导电焊盘，所述第一端电极通过所述导电焊盘电连接到所述上电极层；和/或所述下电极层对应于所述底部开口凸设有导电焊盘，所述第二端电极通过所述导电焊盘电连接到所述下电极层。
较优地，所述上电极层完全覆盖所述热敏材料层的上表面。
较优地，所述下电极层完全覆盖所述热敏材料层的下表面。
具体地，所述由所述上电极层、所述下电极层和所述热敏材料层共同形成的外表面由所述上外表面、下外表面以及四个侧外表面组成。
更具体地，所述绝缘层包括覆盖在所述四个侧外表面上的侧绝缘层，所述顶部开口和/或所述底部开口与所述四个侧外表面任一个上的侧绝缘层邻近。
较优地，所述绝缘层包括覆盖在所述四个侧外表面上的侧绝缘层，所述顶部开口与其中一个侧外表面上的侧绝缘层邻近，所述底部开口与另一个侧外表面上的、并与邻近于所述顶部开口的侧绝缘层相对的侧绝缘层相邻近。
进一步地，所述第一端电极覆盖所述顶部开口；和/或所述第二端电极覆盖所述底部开口。
更进一步地，所述第一端电极形成有导电凸起，所述导电凸起通过所述顶部开口与所述上电极层抵接；和/或所述第二端电极形成有导电凸起，所述导电凸起通过所述底部开口与所述下电极层抵接。
选择性地，所述第一端电极与所述第二端电极由导电银浆形成。
选择性地，所述热敏材料层包括聚合物PTC热敏材料。。
相比于传统的电路保护器件，本实用新型的电路保护器件通过绝缘层上的顶部开口和底部开口使端电极分别与上、下电极层电连接，这样，在涂覆绝缘层时可以在六个表面上进行，在提升了耐候性的同时，该保护器件的制造效率也得到明显的提升。另外，这种新型的电路保护器件还减少了对PTC热敏材料层功能区的占用，提高了器件的有效利用面积，从而提高了器件性能。此外，由于不需要形成过孔，即避免了对PTC热敏材料层的蚀刻，因而本实用新型的电路保护器件可以具有较小的器件尺寸。
本实用新型的以上特性及其他特性将在下文中的实施例部分进行明确地阐述。
附图说明
通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，能够更容易地理解本实用新型的特征、目的和优点。其中，相同或相似的附图标记代表相同或相似的装置。
图1a示意性地示出了一种现有技术的电路保护器件的俯视平面图；
图1b示意性地示出了图1a所示的电路保护器件的AA’方向的截面图；
图2a示出了根据本实用新型的第一种实施方式的电路保护器件200的透视图；
图2b示意性地示出了第一种实施方式的电路保护器件200的俯视图；以及
图2c示意性地示出了第一种实施方式的电路保护器件200的截面图；
图3a示意性地示出了第二种实施方式的电路保护器件300的俯视图；以及
图3b示意性地示出了第二种实施方式的电路保护器件300的截面图。
具体实施方式
下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本实用新型的特定方式，而非限制本实用新型的范围。
参考图2a-2c，在此示出了根据本实用新型的优选实施方式的电路保护器件200。其中，图2a为该电路保护器件200的透视图，图2b为该电路保护器件200的示意性俯视图，图2c为该电路保护器件200的示意性截面图。接下来，结合图2a-2c对本实用新型优选实施方式的电路保护器件200进行说明。
如图2a-2c所示，该电路保护器件200包括：
正温度系数的热敏材料层202，所述热敏材料层202包括上表面202a和下表面202b；
上电极层204，其覆盖热敏材料层202的上表面202a；
下电极层206，其覆盖热敏材料层202的下表面202b；
绝缘层208，其覆盖由上电极层204、下电极层206和热敏材料层202共同形成的外表面，并且该绝缘层208限定有顶部开口210和底部开口212；其中，
顶部开口210用于使上电极层204部分地露出，
底部开口212用于使下电极层206部分地露出；
第一端电极214，其通过顶部开口210电连接到上电极层204；以及
第二端电极216，其通过底部开口212电连接到下电极层206，并与端电极214间隔开。
具体地，该电路保护器件200包括将PTC热敏材料层202的上表面202a、下表面202b分别电引出的两个电极，其中，上电极层204以及与其相连的第一端电极214构成其中的一个电极；而下电极层206以及与其相连的第二端电极216构成其中的另一个电极。在上电极层204与下电极层206之间的PTC热敏材料层202即作为该电路保护器件200的功能区。当该电路保护器件200被接入电路时，该功能区沿基本垂直于上表面202a以及下表面202b的方向导电。因而，该电路保护器件200的电阻值正比于上表面202a或下表面202b上该功能区的面积。可选地，该PTC热敏材料层202例如为聚合物PTC热敏材料。
在图2a-2c所示出的这种较优的实施方式中，上电极层204完全覆盖热敏材料层202的上表面202a，下电极层206也完全覆盖热敏材料层202的下表面202b。由上电极层204、下电极层206和热敏材料层202共同形成的外表面由六个外表面组成，具体而言，这六个外表面分别是：上电极层204的上外表面、下电极层206的下外表面以及由上电极层204、热敏材料层202和下电极层206的侧面层叠而成的四个侧外表面。因此，绝缘层208具有覆盖上外表面的上绝缘层208a、覆盖下外表面的下绝缘层208b以及分别覆盖四个侧外表面的侧绝缘层208c。顶部开口210和底部开口212分别与左右两个相对的侧外表面上的侧绝缘层邻近。
第一端电极214和第二端电极216具有基本相同的形状。第一端电极214由导电金属形成，其具有一体形成的凸起214a，当将第一端电极214与绝缘层配合时，该第一端电极214上的凸起214a恰好通过顶部开口210与上电极层204抵接。而且，该第一端电极214不仅覆盖顶部开口210而且还部分地覆盖下绝缘层208b的下表面。第二端电极216也由导电金属形成，其具有一体形成的凸起216a，当将第二端电极216与绝缘层配合时，该第二端电极216上的凸起216a恰好通过底部开口212与下电极层206抵接。而且，该第二端电极216不仅覆盖底部开口212而且还部分地覆盖上绝缘层208a的上表面。
本领域技术人员应当可以理解，上电极层204部分地(即，非完全地)覆盖所述热敏材料层202的上表面202a，同时，下电极层206也部分地覆盖所述热敏材料层202的下表面202b也是可以的。可选择地，上电极层204部分地覆盖所述热敏材料层202的上表面202a，同时，下电极层206完全地覆盖所述热敏材料层202的下表面202b也是可以的。可选择地，上电极层204完全地覆盖所述热敏材料层202的上表面202a，同时，下电极层206部分地覆盖所述热敏材料层202的下表面202b也是可以的。
本领域技术人员也应当可以理解，上述顶部开口210和底部开口212邻近某个侧外表面上的侧绝缘层208c的设置仅仅是优选的设计但这并不意味着这种设计方式是必需的。
本领域技术人员还应当可以理解，第一端电极214和第二端电极216的形状并不限于图2c所公开的形状，其他形状也是可以的。例如，第一端电极214(或第二端电极216)可以为完全地覆盖上绝缘层208a(或下绝缘层208b)而不覆盖侧绝缘层208c的较长的板状电极；可选择地，第一端电极214(或第二端电极216)也可以为覆盖预部开口210(或底部开口212)但并不完全地覆盖上绝缘层208a(或下绝缘层208b)并且也不覆盖侧绝缘层208c的较短的板状电极；可选择地，第一端电极214(或第二端电极216)也可以为完全覆盖上绝缘层208a(或下绝缘层208b)同时部分地覆盖侧绝缘层208c的U形电极(或倒U形电极)。无论如何，只要第一端电极214覆盖顶部开口210且第二端电极216覆盖底部开口212，同时确保第一端电极214和第二端电极216被间隔开(即非电连接)，就能够实现本实用新型所公开的端电极目的。
另外，可以理解，绝缘层208可以包括阻焊层，该阻焊层采用阻焊材料构成。也可以理解，较优地，第一端电极214与第二端电极216可以由导电银浆形成。
参见图3a和图3b，这里示出了另一种实施方式的电路保护器件300。该电路保护器件300的结构与第一种实施方式基本相同，譬如，也包括正温度系数的热敏材料层302、上电极层304、下电极层306、绝缘层308、顶部开口310、底部开口312、第一端电极314以及第二端电极316。与第一种实施方式不同之处在于，第一端电极314和第二端电极316并不具有导电凸起，为了通过顶部开口310和底部开口312将电极引出，替代性地，上电极层304对应于顶部开口310凸设有导电焊盘318，第一端电极314通过导电焊盘318电连接到上电极层304，同时，下电极层306对应于底部开口312凸设有导电焊盘320，第二端电极316通过导电焊盘320电连接到下电极层306。
本实用新型第一种实施例的电路保护器件200的制作方法的流程简要介绍如下，其包括：
(1)提供热敏材料层202，热敏材料层202具有相对的上表面202a与下表面202b；
(2)在热敏材料层的上表面202a与下表面202b上分别形成上电极层204和下电极层206；
(3)在由上电极层204、下电极层206和热敏材料层202共同形成的外表面上六面涂覆绝缘层208；
(4)通过镭射打孔的方法去除上电极层204和下电极层206上的部分绝缘材料而形成顶部开口210和底部开口212，从而部分地露出上电极层204和下电极层206；
(5)形成第一端电极214和第二端电极216，并且通过顶部开口210将第一端电极214与上电极层204电连接，以及通过底部开口212将第二端电极216与下电极层206电连接。
其中，在步骤(4)中，镭射打孔的方法也可以以下述方法替代，即，通过夹具先覆盖住上电极层204和下电极层206的预定区域以使该预定区域在步骤(5)中不被涂覆上绝缘层208。
本实用新型第二种实施例的电路保护器件300制作流程简单叙述如下。
首先，提供热敏材料层302，该热敏材料层302具有相对的上表面302a与下表面302b；
接着，在该热敏材料层302的上表面302a上形成上电极层304，并在其下表面302b上形成下电极层306；其中，该上电极层304与下电极层306包括金属材料，该金属材料可导电，从而将热敏材料层302的两个面分别引出；
然后，在预留出一部分顶部区域和一部分底部区域后在上电极层304和下电极层306上的其他区域上涂覆光敏剂；
再接着，在上电极层304上所预留的顶部区域电镀上导电焊盘318以及在下电极层306上所预留的底部区域上电镀上导电焊盘320；
随后，去除上电极层304和下电极层306上的光敏剂；
接着，对上电极层304、下电极层306和光敏材料层302所形成的六个表面涂覆绝缘层308；
再接着，将覆盖在导电焊盘318、320表面的绝缘层308磨掉以露出导电焊盘318、320；
最后，形成第一端电极314和第二端电极316，并且将第一端电极314和第二端电极316分别电连接到导电焊盘318、320上。
尽管在附图和前述的描述中详细阐明和描述了本实用新型，应认为该阐明和描述是说明性的和示例性的，而不是限制性的；本实用新型不限于所上述实施方式。
那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。方向性的术语，例如“左”、“右”“顶部”、“底部”等，参考附图中描述的方向使用。因此本实用新型的实施方式的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。在实用新型的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。

Claims (11)

1.一种电路保护器件，其特征在于，所述电路保护器件包括：
正温度系数的热敏材料层，包括上表面和下表面；
上电极层，其至少部分地覆盖所述热敏材料层的上表面；
下电极层，其至少部分地覆盖所述热敏材料层的下表面；
绝缘层，其覆盖由所述上电极层、所述下电极层和所述热敏材料层共同形成的外表面，并且所述绝缘层包括有顶部开口和底部开口；其中，所述顶部开口用于使所述上电极层部分地露出，所述底部开口用于使所述下电极层部分地露出；
第一端电极，其通过所述顶部开口电连接到所述上电极层；以及
第二端电极，其通过所述底部开口电连接到所述下电极层，并与所述第一端电极间隔开。
2.根据权利要求1所述的电路保护器件，其特征在于，所述上电极层对应于所述顶部开口凸设有导电焊盘，所述第一端电极通过所述导电焊盘电连接到所述上电极层；和/或所述下电极层对应于所述底部开口凸设有导电焊盘，所述第二端电极通过所述导电焊盘电连接到所述下电极层。
3.根据权利要求1所述的电路保护器件，其特征在于，所述上电极层完全覆盖所述热敏材料层的上表面。
4.根据权利要求1或3所述的电路保护器件，其特征在于，所述下电极层完全覆盖所述热敏材料层的下表面。
5.根据权利要求1所述的电路保护器件，其特征在于，所述由所述上电极层、所述下电极层和所述热敏材料层共同形成的外表面由所述上外表面、下外表面以及四个侧外表面组成。
6.根据权利要求5所述的电路保护器件，其特征在于，所述绝缘层包括覆盖在所述四个侧外表面上的侧绝缘层，所述顶部开口和/或所述底部开口与所述四个侧外表面任一个上的侧绝缘层邻近。
7.根据权利要求5所述的电路保护器件，其特征在于，所述绝缘层包括覆盖在所述四个侧外表面上的侧绝缘层，所述顶部开口与其中一个侧外表面上的侧绝缘层邻近，所述底部开口与另一个侧外表面上的、并与邻近于所述顶部开口的侧绝缘层相对的侧绝缘层相邻近。
8.根据权利要求7所述的电路保护器件，其特征在于，所述第一端电极覆盖所述顶部开口；和/或所述第二端电极覆盖所述底部开口。
9.根据权利要求8所述的电路保护器件，其特征在于，所述第一端电极形成有导电凸起，所述导电凸起通过所述顶部开口与所述上电极层抵接；和/或所述第二端电极形成有导电凸起，所述导电凸起通过所述底部开口与所述下电极层抵接。
10.根据权利要求1所述的电路保护器件，其特征在于，所述第一端电极与所述第二端电极由导电银浆形成。
11.根据权利要求1所述的电路保护器件，其特征在于，所述热敏材料层包括聚合物PTC热敏材料。
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