CN210575321U - 片式热敏电阻及电子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种片式热敏电阻及电子装置。该片式热敏电阻，包括：片式热敏电阻本体，包括第一、第二端电极；碳基膜，包括依次层叠的绝缘保护层、碳基导热层及粘结层，碳基膜设于片式热敏电阻本体的外周壁上，并环绕呈环状；导电支架，包括第一、第二L形折板，第一、第二L形折板的竖板分别与第一、第二端电极在横向贴合并电连接，第一、第二L形折板的横板向内延伸，并与碳基膜在竖向上间隔设置，横板用于与电路板贴合并电连接。碳基膜的导热系数较高，能将片式热敏电阻本体产生的热量快速散发至空气中，有效保护片式热敏电阻本体及电路板。电路板与碳基膜能通过导电支架间隔，热量可以经间隙散出，进一步减少传输至电路板上的热量。

Description

片式热敏电阻及电子装置

技术领域

本实用新型涉及热敏电阻技术领域，特别是涉及一种片式热敏电阻及电子装置。

背景技术

热敏电阻是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值，正温度系数热敏电阻(PTC)在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻(NTC)在温度越高时电阻值越低。由于热敏电阻的温敏特性，热敏电阻被广泛应用于手机、平板、电子烟雾化器等电子装置的温度控制、温度检测、温度补偿、集成电路的保护中，从而成为电子元件研究的热点。传统的热敏电阻具有引脚，采用插装的方式，将引脚插于电路板板的孔洞内，再焊接固定。这种方式需要引脚与孔洞对准，拆装不便。随着电子装置集成化的需要和表面贴装(SMT)技术的发展，出现了与此技术相适应的片式热敏电阻。

如图1及图2所示，片式热敏电阻10的半导体陶瓷材料11内交叠设置有多层内电极12，内电极12为半导体陶瓷材料11提供有效地内部电连接。半导体陶瓷材料11的外周壁上设置有玻璃层13，玻璃层13能将半导体陶瓷材料11及内电极12隔离，起到防水防氧化效果。半导体陶瓷材料11的两端均设置有端电极14，并与内电极12电连接，从而片式热敏电阻10可以通过端电极14与电路板(PCB板)20电连接。在相关技术中，片式热敏电阻10贴在电路板20上，片式热敏电阻10两端的端电极14分别与电路板20的两个焊盘22接触，然后锡焊，使得焊锡24连接端电极14与焊盘22。由于片式热敏电阻10直接贴在电路板板20上，当片式热敏电阻10急剧升温时，由于片式热敏电阻10与电路板板20的热膨胀系数不同，会产生较大的应力差，导致片式热敏电阻10破裂损坏，而片式热敏电阻10的热量传输至电路板20上，导致电路板20温度过高，可能出现电路板20碳化损坏，影响其他电子元器件的问题。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能避免片式热敏电阻及电路板损坏的片式热敏电阻及电子装置。

一种片式热敏电阻，包括：

片式热敏电阻本体，包括位于所述片式热敏电阻本体两端的第一端电极及第二端电极；

碳基膜，具有柔性、绝缘性及导热性，所述碳基膜包括碳基导热层、设于所述碳基导热层一表面的粘结层及设于所述碳基导热层另一表面的绝缘保护层，所述碳基膜通过所述粘结层粘结于所述片式热敏电阻本体的外周壁上，并环绕呈环状，且露出所述第一端电极及所述第二端电极；以及

导电支架，包括第一L形折板及第二L形折板，所述第一L形折板包括相连的第一横板及第一竖板，所述第二L形折板包括相连的第二横板及第二竖板，所述第一L形折板及所述第二L形折板分别位于所述片式热敏电阻本体的两端外，且所述第一竖板与所述第二竖板分别与所述第一端电极及所述第二端电极在横向贴合并电连接，所述第一横板与所述第二横板与所述碳基膜在竖向上间隔设置，且所述第一横板与所述第二横板朝向所述片式热敏电阻本体的正投影位于所述片式热敏电阻本体上，所述第一横板与所述第二横板用于电路板上的两个焊盘贴合并电连接。

在上述片式热敏电阻中，通过设置具有柔性、绝缘性及导热性的碳基膜来实现绕设设置、绝缘及导热等功能。由于碳基膜的导热系数较高，具有较强的导热能力，能将片式热敏电阻本体产生的热量快速散发至空气中，从而有效降低片式热敏电阻本体的温度，避免片式热敏电阻本体过热，并减少传输至电路板上的热量，避免电路板过热，进而有效保护片式热敏电阻本体及电路板。而且通过设置导电支架，从而使得电路板与碳基膜间隔，热量可以经电路板与碳基膜之间的空气散出，进而可以进一步减少传输至电路板上的热量。

在其中一个实施例中，所述碳基导热层为石墨导热层、石墨烯导热层或石墨导热层与石墨烯导热层的复合层；及/或

所述粘结层为丙烯酸层；及/或

所述绝缘保护层为聚酰亚胺层或聚四氟乙烯层；及/或

所述碳基膜的厚度为0.05-0.15mm，所述绝缘保护层的厚度为0.01-0.05mm，所述粘结层的厚度为0.005-0.05mm；及/或

所述第一L形折板及所述第二L形折板的材质均为镍铜合金或锡铜合金。

在其中一个实施例中，所述碳基膜的导热系数大于等于1000W/m·K，所述碳基导热层为石墨烯导热层或石墨导热层与石墨烯导热层的复合层。

在其中一个实施例中，所述片式热敏电阻本体包括半导体陶瓷材料、多层内电极，以及玻璃层，多层所述内电极层叠设于所述半导体陶瓷材料内，且相邻两层所述内电极的一端分别与所述第一端电极及所述第二端电极电连接，且相邻两层所述内电极的另一端位于同一基准平面上的正投影重叠，所述玻璃层设于所述半导体陶瓷材料的外周壁上，并环绕呈环状，其中，所述碳基膜设于所述玻璃层的外周壁上。

在其中一个实施例中，所述片式热敏电阻本体包括片式热敏电阻单元，所述片式热敏电阻单元包括所述第一端电极、所述第二端电极，以及半导体陶瓷材料、第一表面电极、第二表面电极及玻璃层，所述第一端电极与所述第二端电极分别设于所述半导体陶瓷材料的相对的两个端面，所述第一表面电极与所述第二表面电极分别设于所述半导体陶瓷材料的相对的两个表面，且所述第一表面电极与所述第二表面电极的一端分别与所述第一端电极及所述第二端电极电连接，所述第一表面电极与所述第二表面电极的另一端位于同一基准平面上的正投影重叠，所述玻璃层设于所述半导体陶瓷材料、所述第一表面电极及所述第二表面电极构成的整体的外周壁上，并环绕呈环状，所述碳基膜设于所述玻璃层的外周壁上。

在其中一个实施例中，所述片式热敏电阻单元的数目为多个，多个所述片式热敏电阻单元沿竖向间隔排布，所述碳基膜的数目与所述片式热敏电阻单元的数目相同，并一一对应，所述第一竖板同时连接多个所述片式热敏电阻单元的所述第一端电极，所述第二竖板同时连接多个所述片式热敏电阻单元的所述第二端电极。

在其中一个实施例中，所述第一端电极及所述第二端电极均包括自内而外的银层、镍阻挡层及锡层。

在其中一个实施例中，所述第一端电极及所述第二端电极均自所述片式热敏电阻本体的端面延伸至所述片式热敏电阻本体的外周壁上，并形成一端开口一端封闭的中空结构，所述碳基膜位于所述第一端电极及所述第二端电极的开口端之间，且所述碳基膜的外周壁与所述第一端电极及所述第二端电极的外周壁齐平。

在其中一个实施例中，所述第一竖板与所述第一端电极之间以及所述第二竖板与所述第二端电极之间均设置有锡膏或银膏。

一种电子装置，包括：

电路板；以及

上述的片式热敏电阻，所述第一横板与所述第二横板与所述电路板上的两个焊盘贴合并焊接。

附图说明

图1为传统的片式热敏电阻的剖面示意图；

图2为传统的片式热敏电阻与电路板焊接在一起的剖面示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的片式热敏电阻的剖面示意图；

图4为本实用新型另一实施例提供的片式热敏电阻的剖面示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图3所示，本实用新型一实施例提供的片式热敏电阻30，包括片式热敏电阻本体100、碳基膜200及导电支架300。

片式热敏电阻本体100包括位于片式热敏电阻本体100两端的第一端电极110及第二端电极120。

碳基膜200具有柔性、绝缘性及导热性。碳基膜200包括碳基导热层210、设于碳基导热层210一表面的粘结层220及设于碳基导热层210另一表面的绝缘保护层230。碳基膜200通过粘结层220粘结于片式热敏电阻本体100的外周壁上，并环绕呈环状。在一些实施例中，碳基膜200相对于片式热敏电阻本体100环绕一周或略大于一周。碳基膜200露出第一端电极110及第二端电极120。

导电支架300包括第一L形折板310及第二L形折板320。第一L形折板310包括相连的第一横板312及第一竖板314。第二L形折板320包括相连的第二横板322及第二竖板324。第一L形折板310及第二L形折板320分别位于片式热敏电阻本体100的两端外，且第一竖板314与第二竖板324分别与第一端电极110及第二端电极120在横向贴合并电连接。第一横板312与第二横板322与碳基膜200在竖向间隔设置，且第一横板312与第二横板322朝向片式热敏电阻本体100的正投影位于片式热敏电阻本体100上，也即第一横板312与第二横板322相对于导电支架300向内延伸。第一横板312与第二横板322用于电路板40上的两个焊盘42贴合并电连接。

在上述片式热敏电阻30中，通过设置具有柔性、绝缘性及导热性的碳基膜200来实现绕设设置、绝缘及导热等功能。由于碳基膜200的导热系数较高，具有较强的导热能力，能将片式热敏电阻本体100产生的热量快速散发至空气中，从而有效降低片式热敏电阻本体100的温度，避免片式热敏电阻本体100过热，并减少传输至电路板40上的热量，避免电路板40过热，进而有效保护片式热敏电阻本体100及电路板40。而且通过设置导电支架300，从而使得电路板40与碳基膜200间隔，热量可以经电路板40与碳基膜200之间的空气散出，进而可以进一步减少传输至电路板40上的热量。

在一些实施例中，第一端电极110及第二端电极120均自片式热敏电阻本体100的端面延伸至片式热敏电阻本体100的外周壁上，并形成一端开口一端封闭的中空结构。碳基膜200位于第一端电极110及第二端电极120的开口端之间，且碳基膜200的外周壁与第一端电极110及第二端电极120的外周壁齐平。如此，能避免碳基膜200凸出于片式热敏电阻30，而导致片式热敏电阻本体100的尺寸增大。

在一些实施例中，片式热敏电阻本体100包括半导体陶瓷材料130及多层内电极140，多层内电极140层叠设于半导体陶瓷材料130内，且相邻两层内电极140的一端分别与第一端电极110及第二端电极120电连接，相邻两层内电极140的另一端位于同一基准平面上的正投影重叠。在上述结构中，多层内电极140重叠设置，并均从片式热敏电阻本体100两端的第一端电极110及第二端电极120引出，从而形成并联结构，极大的降低了片式热敏电阻本体100的室温电阻，利于降低片式热敏电阻30的功耗。其中，相邻两层内电极140构成一个电阻单元，在图3所示结构中，三个电阻单元并联。

在一些实施例中，如图3所示，片式热敏电阻本体100还包括玻璃层150，玻璃层150设于半导体陶瓷材料130的外周壁上，并环绕呈环状。其中，碳基膜200设于玻璃层150的外周壁上。

玻璃层150能将半导体陶瓷材料130及内电极140隔离，起到防水防氧化效果，还能防止后续电镀形成镍阻挡层104及锡层106时，电镀液污染半导体陶瓷材料130。在具体制备过程中，将包括半导体陶瓷材料130及内电极140的整体放入至玻璃浆料中浸泡一段时间后，取出后，烧结，再打磨端部，去除端部的玻璃层，露出内电极140的端部，即可以形成上述玻璃层150。

在一些实施例中，如图4所示，片式热敏电阻本体100包括片式热敏电阻单元100a。片式热敏电阻单元100包括第一端电极110、第二端电极120以及半导体陶瓷材料130a、第一表面电极140a、第二表面电极140b及玻璃层150a。第一端电极110与第二端电极120分别设于半导体陶瓷材料130a的相对的两个端面。第一表面电极140a与第二表面电极140b分别设于半导体陶瓷材料130a的相对的两个表面，且第一表面电极140a与第二表面电极140b的一端分别与第一端电极110及第二端电极120电连接，第一表面电极140a与第二表面电极140b的另一端位于同一基准平面上的正投影重叠。玻璃层150a设于半导体陶瓷材料130a、第一表面电极140a及第二表面电极140b构成的整体的外周壁上，并环绕呈环状。碳基膜200设于玻璃层150a的外周壁上。上述结构的片式热敏电阻单元100a相对于图4所示的片式热敏电阻本体100更易于制作。

在一些实施例中，片式热敏电阻单元100a的数目为多个，多个片式热敏电阻单元100a沿竖向间隔排布。碳基膜200的数目与片式热敏电阻单元100a的数目相同，并一一对应。第一竖板314同时连接多个片式热敏电阻单元100a的第一端电极110，第二竖板324同时连接多个片式热敏电阻单元100a的第二端电极120。在上述结构中，设置多个片式热敏电阻单元100a，多个片式热敏电阻单元100a通过第一竖板314及第二竖板324引出，从而形成并联结构，极大的降低了片式热敏电阻本体100的室温电阻，从而利于降低片式热敏电阻30的功耗。其中，单个片式热敏电阻单元100a构成一个电阻单元，在图4所示结构中，两个电阻单元并联。

在一些实施例中，第一竖板314与第一端电极110之间以及第二竖板324与第二端电极120之间均设置有锡膏或银膏。

在一些实施例中，半导体陶瓷材料130(130a)为BaTiO₃系半导体陶瓷材料，也即片式热敏电阻本体100为正温度系数热敏电阻(PTC)。内电极140、第一表面电极140a及第二表面电极140b均为镍电极，镍电极相对于金、银、铂等贵金属电极，能有效降低片式热敏电阻本体100的成本。

在一些实施例中，第一端电极110及第二端电极120均包括自内而外的银层102、镍阻挡层104及锡层106。银层102具有相对较低的电阻率，能使得内电极140、第一表面电极140a及第二表面电极140b良好的引出。镍阻挡层104能隔离锡层106与银层102，避免在进行锡焊时，会有银层102的材料熔化到锡层106中，导致锡层106出现焊锡腐蚀问题。

在一些实施例中，碳基导热层210为石墨导热层、石墨烯导热层或石墨导热层与石墨烯导热层的复合层。在一些实施例中，粘结层220为丙烯酸层。在一些实施例中，绝缘保护层230为高耐热型绝缘保护层。具体地，在一些实施例中，绝缘保护层230为聚酰亚胺(PI)层或聚四氟乙烯层。在其他一些实施例中，绝缘保护层230与粘结层220的材质可以相同，此时，绝缘保护层230也可以为丙烯酸层。

石墨烯导热层的导热系数通常大于石墨导热层的导热系数。在一些实施例中，碳基膜200的导热系数大于等于1000W/m·K，此时，碳基导热层210为石墨烯导热层或石墨导热层与石墨烯导热层的复合层。

在一些实施例中，碳基膜200的厚度为0.05-0.15mm，粘结层220的厚度为0.005-0.05mm，绝缘保护层230的厚度为0.01-0.05mm。

在一些实施例中，第一L形折板310及第二L形折板320的材质均为镍铜合金或锡铜合金。如此，既具有较好的导电性能，又具有较好的支撑刚性，以稳定支撑片式热敏电阻本体100。

上述片式热敏电阻30能应用于手机、平板、电子烟雾化器等电子装置的温度控制、温度检测、温度补偿、集成电路的保护中。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种片式热敏电阻，其特征在于，包括：

片式热敏电阻本体，包括位于所述片式热敏电阻本体两端的第一端电极及第二端电极；

碳基膜，具有柔性、绝缘性及导热性，所述碳基膜包括碳基导热层、设于所述碳基导热层一表面的粘结层及设于所述碳基导热层另一表面的绝缘保护层，所述碳基膜通过所述粘结层粘结于所述片式热敏电阻本体的外周壁上，并环绕呈环状，且露出所述第一端电极及所述第二端电极；以及

导电支架，包括第一L形折板及第二L形折板，所述第一L形折板包括相连的第一横板及第一竖板，所述第二L形折板包括相连的第二横板及第二竖板，所述第一L形折板及所述第二L形折板分别位于所述片式热敏电阻本体的两端外，且所述第一竖板与所述第二竖板分别与所述第一端电极及所述第二端电极在横向贴合并电连接，所述第一横板与所述第二横板与所述碳基膜在竖向上间隔设置，且所述第一横板与所述第二横板朝向所述片式热敏电阻本体的正投影位于所述片式热敏电阻本体上，所述第一横板与所述第二横板用于电路板上的两个焊盘贴合并电连接。

2.根据权利要求1所述的片式热敏电阻，其特征在于，所述碳基导热层为石墨导热层、石墨烯导热层或石墨导热层与石墨烯导热层的复合层；及/或

所述粘结层为丙烯酸层；及/或

所述绝缘保护层为聚酰亚胺层或聚四氟乙烯层；及/或

所述碳基膜的厚度为0.05-0.15mm，所述绝缘保护层的厚度为0.01-0.05mm，所述粘结层的厚度为0.005-0.05mm；及/或

所述第一L形折板及所述第二L形折板的材质均为镍铜合金或锡铜合金。

3.根据权利要求1所述的片式热敏电阻，其特征在于，所述碳基膜的导热系数大于等于1000W/m·K，所述碳基导热层为石墨烯导热层或石墨导热层与石墨烯导热层的复合层。

4.根据权利要求1所述的片式热敏电阻，其特征在于，所述片式热敏电阻本体包括半导体陶瓷材料、多层内电极，以及玻璃层，多层所述内电极层叠设于所述半导体陶瓷材料内，且相邻两层所述内电极的一端分别与所述第一端电极及所述第二端电极电连接，且相邻两层所述内电极的另一端位于同一基准平面上的正投影重叠，所述玻璃层设于所述半导体陶瓷材料的外周壁上，并环绕呈环状，其中，所述碳基膜设于所述玻璃层的外周壁上。

5.根据权利要求1所述的片式热敏电阻，其特征在于，所述片式热敏电阻本体包括片式热敏电阻单元，所述片式热敏电阻单元包括所述第一端电极、所述第二端电极，以及半导体陶瓷材料、第一表面电极、第二表面电极及玻璃层，所述第一端电极与所述第二端电极分别设于所述半导体陶瓷材料的相对的两个端面，所述第一表面电极与所述第二表面电极分别设于所述半导体陶瓷材料的相对的两个表面，且所述第一表面电极与所述第二表面电极的一端分别与所述第一端电极及所述第二端电极电连接，所述第一表面电极与所述第二表面电极的另一端位于同一基准平面上的正投影重叠，所述玻璃层设于所述半导体陶瓷材料、所述第一表面电极及所述第二表面电极构成的整体的外周壁上，并环绕呈环状，所述碳基膜设于所述玻璃层的外周壁上。

6.根据权利要求5所述的片式热敏电阻，其特征在于，所述片式热敏电阻单元的数目为多个，多个所述片式热敏电阻单元沿竖向间隔排布，所述碳基膜的数目与所述片式热敏电阻单元的数目相同，并一一对应，所述第一竖板同时连接多个所述片式热敏电阻单元的所述第一端电极，所述第二竖板同时连接多个所述片式热敏电阻单元的所述第二端电极。

7.根据权利要求1所述的片式热敏电阻，其特征在于，所述第一端电极及所述第二端电极均包括自内而外的银层、镍阻挡层及锡层。

8.根据权利要求1所述的片式热敏电阻，其特征在于，所述第一端电极及所述第二端电极均自所述片式热敏电阻本体的端面延伸至所述片式热敏电阻本体的外周壁上，并形成一端开口一端封闭的中空结构，所述碳基膜位于所述第一端电极及所述第二端电极的开口端之间，且所述碳基膜的外周壁与所述第一端电极及所述第二端电极的外周壁齐平。

9.根据权利要求1所述的片式热敏电阻，其特征在于，所述第一竖板与所述第一端电极之间以及所述第二竖板与所述第二端电极之间均设置有锡膏或银膏。

10.一种电子装置，其特征在于，包括：

电路板；以及

如权利要求1-9中任一项所述的片式热敏电阻，所述第一横板与所述第二横板与所述电路板上的两个焊盘贴合并焊接。

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