CN219676985U - 一种过电流保护元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子元器件技术领域，尤其是一种过电流保护元件，克服现有这类元件导电性不好、响应慢和被焊接使用时自身防护性不好的问题，元件具有一芯材，所述芯材包含一顶面、相对于所述顶面的一底面、位于所述顶面及所述底面之间的两个侧面以及两个端面；一第一导电层形成于所述芯材的所述的顶面，一第二导电层形成于所述芯材的所述底面；一包封层包覆所述第一导电层及所述第二导电层，并至少包封一所述侧面；一第一端电极电性连接所述第一导电层，一第二端电极电性连接所述第二导电层。

Description

一种过电流保护元件

技术领域

本实用新型涉及电子元器件技术领域，尤其是一种过电流保护元件。

背景技术

热敏电阻是一种对温度敏感的保护元件，它一般可分为正温度系数热敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC)，在不同的温度下呈现不同的阻值是它的特点，热敏电阻一般串联在电路中，使用热敏电阻可以有效地抑制开机浪涌电流并且在完成抑制浪涌电流作用以后，利用电流的持续作用，以保证电子设备免遭破坏的最为简便而有效的措施。

PPTC(Polymeric Positive Temperature coefficient)是高分子聚合物正系数温度电阻的英文缩写，在国内电子过流过压保护行业，习惯把PPTC称为自恢复保险丝，器件两端是焊接电极，中间是高分子聚合物与导电填料形成的PPTC复合材料，单个的PPTC由整块制成的大块板材进行分切而成的，由这种工艺特性决定了现有PPTC存在一些性能上的缺陷，具体的缺陷情况下面以两件公开的现有技术文献进行说明：

中国专利公开号CN2470923Y、公开日2002年1月9公开了一种表面粘着电气装置，由于最终需要在层结构(层结构的形式见该文献中的附图1)单个的器件的两头端面上形成电连接的结构，所以事先需要在大块板材上对应于分切端面处钻通孔(钻孔位置见文献的附图2A)，钻孔后对通孔部金属化，形成由上至下导通的结构(导通状态仍见该文献附图2A)，分切后半孔弧线的长度占端面上总长度小于50％，这样导致电极与中间薄板状电阻元件仅实现较小面积导通，这就降低了元件的导电能力、导热能力和延长了过电流保护响应时间，另外，元件端面上露出的薄板状电阻元件在将元件焊接到电路板上时易受助焊剂洗板剂等溶剂的侵蚀。

针对上述缺陷，另一件技术文献进行了改善，中国专利公开号CN105976954A、公开日2016年9月28日公开了一种过电流保护元件，该元件取消钻孔并在分切后对端面进行导电混合物的涂复，即形成两端的第一电气连接件和第二电气连接件，参见该文献的附图1，元件上下平面上除电极外为防焊绝缘层，防焊绝缘层是在分切前制成的，在元件的两侧面上还形成左、右聚合物包覆层(见该文献附图4)，这种结构仍存在缺陷：一、电气连接件为复合材料导电混合物，导电性能较差；二、电气连接件与电极和PPTC复合材料存在接缝，制作和使用时受热胀冷缩的影响使电性连接可靠性不好，而且，电气连接件是后期施加的，更加剧了这种缺陷。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供过电流保护元件，克服现有这类元件导电性不好、响应慢和被焊接使用时自身防护性不好的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种过电流保护元件，具有一芯材，所述芯材包含一顶面、相对于所述顶面的一底面、位于所述顶面及所述底面之间的两个侧面以及两个端面；

一第一导电层形成于所述芯材的所述的顶面，一第二导电层形成于所述芯材的所述的底面；

一包封层包覆所述第一导电层及所述第二导电层，并至少包封一所述侧面；

一第一端电极电性连接所述第一导电层，一第二端电极电性连接所述第二导电层。

较好的一种包封层包封结构是，所述包封层为连续结构，且环形包封所述第一导电层、所述第二导电层、一第一侧面以及一第二侧面。

包封层可以是另一种结构，所述包封层包含一第一包封层、一第二包封层、一第三包封层以及一第四包封层，分别包覆所述第一导电层、所述第二导电层、所述第一侧面以及所述第二侧面，且所述第一包封层、第二包封层、第三包封层以及第四包封层之间具有接合处。

包封层还可以是另一种结构，所述包封层包含一第一包封层、一第二包封层、一第三包封层以及一第四包封层，分别包覆所述第一导电层、所述第二导电层、所述第一侧面以及所述第二侧面，且所述第一包封层与所述第三包封层以及所述第四包封层为连续结构，所述第二包封层与所述第三包封层以及所述第四包封层具有接合处。

包封层还可以为另一种结构，所述包封层包含一第一包封层、一第二包封层、一第三包封层以及一第四包封层，分别包覆所述第一导电层、所述第二导电层、所述第一侧面以及所述第二侧面，且所述第二包封层与所述第三包封层以及所述第四包封层为连续结构，所述第一包封层与所述第三包封层以及所述第四包封层具有接合处。

具体的，一第一绝缘片形成于所述第一导电层，一第二绝缘片形成于所述第二导电层。

具体的，为了增加电极在元件上的粘接牢度和导电性，一第三导电层形成于所述第一绝缘片之表面、并延伸至第一端电极和第一端面之间且继续延伸至第二绝缘片之表面，一第四导电层形成于所述第二绝缘片之表面、并延伸至第二端电极和第二端面之间且继续延伸至第一绝缘片之表面。

具体的，所述第一端电极以及所述第二端电极为“L”状，且分别从所述第一、二端面延伸至部分所述底面。

具体的，所述第一端电极以及所述第二端电极为“U”状，且分别从所述第一、二端面延伸至部分所述顶面以及部分所述底面。

具体的，所述芯材包括相组合的上层芯材和下层芯材。

本实用新型的有益效果是：

一、端电极为包裹状的电极，进一步使用电镀电极、印刷电极、喷涂电极、蒸镀电极或磁控溅射电极，电极的导电性能好，使用时响应迅速；

二、包封层形成除端电极外的部分包覆或整体包覆，包封层能够抗静电和防止水气渗透至元件内部影响元件可靠度，另外，当元件组装于电路板时可以抵抗助焊剂、洗板溶剂等化学溶剂侵蚀；

三、元件安装到电路板上时可焊接面积增加，焊接效果与电气连接都获改善，同时导电效果与导热效果好，进一步加快过电流保护元件响应时间。

附图说明

图1是本实用新型的立体图；

图2是本实用新型的剖视图；

图3是图2的A-A剖视处第一种结构图；

图4是图2的A-A剖视处第二种结构图；

图5是图2的A-A剖视处第三种结构图；

图6是图2的A-A剖视处第四种结构图；

图7是图2的B-B剖视图；

图8是以图6为例显示搭接结构的示意图；

图9是本实用新型具有第三、四导电层的结构示意图；

图10是本实用新型端电极为L形的结构示意图；

图11是本实用新型中芯材为组合结构的示意图。

图中：1、芯材，2、第一导电层，3、第二导电层，4、包封层，4-1、第一包封层，4-2、第二包封层，4-3、第三包封层，4-4、第四包封层，5、第一端电极，6、第二端电极，7、第一绝缘片，8、第二绝缘片，9、第三导电层，10、第四导电层。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

一种过电流保护元件，外部形状如附图1所示，在下面的表述上，长度方向为两端，宽度方向为两侧，厚度方向为顶底，内部各结构形式如附图2至11所示，具有一芯材1，芯材1包含一顶面、相对于顶面的一底面、位于顶面及底面之间的两个侧面以及两个端面，芯材1为一矩形体，该芯材1是由聚合物基材以及分散于该聚合物基材中的导电材料组成，具体的，聚合物基材为：聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚三氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、氯化聚乙烯、氧化聚乙烯、聚氯乙烯、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲醛、酚醛树脂、马来酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或一种以上的混合物；导电材料为：碳黑、金属碳化物和金属中的一种或一种以上的混合物；

如附图2，一第一导电层2形成于芯材1的顶面并且还延伸至第一端面，一第二导电层3形成于芯材1的底面并且还延伸至第二端面，该两导电层也可以不延伸至各端面；

一包封层4包覆第一导电层2及第二导电层3，并至少包封一侧面，包封层4的包封结构有四种，分别为：

图3所示的第一种结构，即，包封层4为连续结构，且环形包封第一导电层2、第二导电层3、一第一侧面以及一第二侧面；

图4所示的第二种结构，即，包封层4包含一第一包封层4-1、一第二包封层4-2、一第三包封层4-3以及一第四包封层4-4，分别包覆第一导电层2、第二导电层3、第一侧面以及第二侧面，且第一包封层4-1、第二包封层4-2、第三包封层4-3以及第四包封层4-4之间具有接合处；

图5所示的第三种结构，即，包封层4包含一第一包封层4-1、一第二包封层4-2、一第三包封层4-3以及一第四包封层4-4，分别包覆第一导电层2、第二导电层3、第一侧面以及第二侧面，且第一包封层4-1与第三包封层4-3以及第四包封层4-4为连续结构，第二包封层4-2与第三包封层4-3以及第四包封层4-4具有接合处；

图6所示的第四种结构，即，包封层4包含一第一包封层4-1、一第二包封层4-2、一第三包封层4-3以及一第四包封层4-4，分别包覆第一导电层2、第二导电层3、第一侧面以及第二侧面，且第二包封层4-2与第三包封层4-3以及第四包封层4-4为连续结构，第一包封层4-1与第三包封层4-3以及第四包封层4-2具有接合处。

前述的接合处可以是附图4、5和6所示的对接的形式，也可以是如附图8所示的以附图6第四种结构为例进行变形的一种搭接的形式，搭接形式有：a、第一包封层4-1覆盖部分的第三包封层4-3和部分的第四包封层4-4；b、第二包封层4-2覆盖部分的第三包封层4-3和部分的第四包封层4-4；c、第三包封层4-3覆盖部分的第一包封层4-1和部分的第二包封层4-2；d、第四包封层4-4覆盖部分的第一包封层4-1和部分的第二包封层4-2。

仍见附图2，一第一端电极5形成于第一端面且电性连接至第一导电层2，一第二端电极6形成于第二端面且电性连接至第二导电层3。

第一导电层2及第二导电层3包含金属箔或金属涂层或金属镀层，即，第一导电层2及第二导电层3可分别为铜箔、电镀层、金属镀层或印刷金属层，其中的铜箔可选用镀镍铜箔。

第一导电层2及第二导电层3图案化镂空后将芯材1部分裸露。

再如附图2，第一导电层2及第二导电层3包含断开部，其中一断开部距第一端面的距离h2为0～10mm，另一断开部距第二端面的距离h1为0～10mm，优选h1和h2为1～5mm，其中一断开部的沿元件宽度方向的剖面结构如附图7，断开部自身的宽度为0.05～5mm。

一第一绝缘片7形成于第一导电层2，一第二绝缘片8形成于第二导电层3。

一第三导电层9形成于所述第一绝缘片7之表面、并延伸至第一端电极5和第一端面之间且继续延伸至第二绝缘片8之表面，一第四导电层10形成于所述第二绝缘片8之表面、并延伸至第二端电极6和第二端面之间且继续延伸至第一绝缘片7之表面，第三导电层9和第四导电层10的结构如附图9，第三导电层9和第四导电层10大致呈U形，第三导电层9和第四导电层10可为电镀铜层，电镀层可实现优良的接触导电性，电镀层自身呈一体状，所以，第三导电层9和第四导电层10的设置相当于是为提高导电性和将端电极与另一个一体的U形导电件接触以增加接触可靠性、而在第一端电极5和第二端电极6与芯材1之间增加的导电层。

端电极可以是如附图2所示的一种结构，即第一端电极5以及第二端电极6为“U”状，且分别从第一、二端面延伸至部分顶面以及部分底面。

端电极还可以是如附图10所示的另一种结构，即第一端电极5以及第二端电极6为“L”状，且分别从第一、二端面延伸至部分底面。

其中第一端电极5以及第二端电极6为铜层或镍层或锡层之任一或其任意两种及三种的组合。

其中包封层4的用料为聚酰亚胺或预浸料或防焊油墨或矽氧树脂或氟系树脂或环氧树脂或聚烯烃之任一或其任意两种及两种以上的组合。

其中第一绝缘片7及第二绝缘片8用料为聚酰亚胺或预浸料或防焊油墨或矽氧树脂或氟系树脂或环氧树脂或聚烯烃之任一或其任意两种及两种以上的组合。

为了实现热敏电阻能够具有各种电学性能，芯材1可以是包括相组合的上层芯材和下层芯材，结构如附图11所示，上层芯材和下层芯材相邻的下、上表面上具有各自的导电层，各自的导电层之间由绝缘片相隔，上层芯材和下层芯材以并联的形式设置在两个端电极之间，上层芯材的上表面和下层芯材的下表面与第一端电极5电性连接，上层芯材的下表面和下层芯材的上表面与第二端电极6电性连接，导电层上断开部的位置根据电性连接要求设定，即，上下两个断开部位于同一端，而中间两个断开部都位于另一端；进一步的，上层芯材和下层芯材中分别使用不同的聚合物基材和/或导电材料。

另外，如果将包封层4的材料选择与芯材1中聚合物基材材质相同或以使用包封层4在侧面上与芯材1侧面较好的融合，例如芯材1的聚合物基材为聚偏氟乙烯，则包封层4的用料为氟系树脂。

下面用芯材不同用料在分别的包封情况下的两对四组数据对比说明本实用新型热敏电阻抗环境冲击的效果：

表1：四个示例情况表

表2：双85测试数据表

	对比例1	实施例1	对比例2	实施例2
					R0(mΩ)	146.3	144.7	74.5	77.9
R1(双85,1000hr)	270.7	169.3	156.5	98.2
					R1/R0	1.85	1.17	2.1	1.26

表中R0代表初始阻值(室温)，R1是在湿度85％温度85度的环境下维持1000hr，R0/R1是指双85变化率，双85变化率的数值越小表示受极端环境冲击越小。

根据表2可以看出本实用新型的包封结构使过电流保护元件能够较好的承受极端环境冲击。

下面再对本实用新型其它的一些设计原理进行一些说明：

由于本实用新型同时为了克服元件由整块板料分切制成这一工艺所造成的一些缺陷，但又需要尽可能保留一些工艺过程在整板制作时完成，所以，在第一、二导电层上各设置断开部，断开部到相近的端面上留有一小部分的导电层，这是因为，导电层整张贴合后，再开设断开部会存在位置上的误差，为方便开设断开部和分切时能够保证相邻的一个元件上相邻的端面上能够露出导电层、保证涂镀电极时电极与导电层充分的电性连接。

另外，附图为了显示清楚，对产品的厚度进行了加大处理，第一、二导电层的厚度较薄，第一、二绝缘片为纤维织物与绝缘树脂复合固化而成的薄片，绝缘片是热压合在导电层上的，绝缘片能够延伸入断开部，如附图2所示。

以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。

Claims (10)

1.一种过电流保护元件，具有一芯材，其特征在于：

所述芯材包含一顶面、相对于所述顶面的一底面、位于所述顶面及所述底面之间的两个侧面以及两个端面；

一第一导电层形成于所述芯材的所述的顶面，一第二导电层形成于所述芯材的所述的底面；

一包封层包覆所述第一导电层及所述第二导电层，并至少包封一所述侧面；

一第一端电极电性连接所述第一导电层，一第二端电极电性连接所述第二导电层。

2.根据权利要求1所述的一种过电流保护元件，其特征在于：所述包封层为连续结构，且环形包封所述第一导电层、所述第二导电层、一第一侧面以及一第二侧面。

3.根据权利要求1所述的一种过电流保护元件，其特征在于：所述包封层包含一第一包封层、一第二包封层、一第三包封层以及一第四包封层，分别包覆所述第一导电层、所述第二导电层、所述第一侧面以及所述第二侧面，且所述第一包封层、第二包封层、第三包封层以及第四包封层之间具有接合处。

4.根据权利要求1所述的一种过电流保护元件，其特征在于：所述包封层包含一第一包封层、一第二包封层、一第三包封层以及一第四包封层，分别包覆所述第一导电层、所述第二导电层、所述第一侧面以及所述第二侧面，且所述第一包封层与所述第三包封层以及所述第四包封层为连续结构，所述第二包封层与所述第三包封层以及所述第四包封层具有接合处。

5.根据权利要求1所述的一种过电流保护元件，其特征在于：所述包封层包含一第一包封层、一第二包封层、一第三包封层以及一第四包封层，分别包覆所述第一导电层、所述第二导电层、所述第一侧面以及所述第二侧面，且所述第二包封层与所述第三包封层以及所述第四包封层为连续结构，所述第一包封层与所述第三包封层以及所述第四包封层具有接合处。

6.根据权利要求1所述的一种过电流保护元件，其特征在于：一第一绝缘片形成于所述第一导电层，一第二绝缘片形成于所述第二导电层。

7.根据权利要求6所述的一种过电流保护元件，其特征在于：一第三导电层形成于所述第一绝缘片之表面、并延伸至第一端电极和第一端面之间且继续延伸至第二绝缘片之表面，一第四导电层形成于所述第二绝缘片之表面、并延伸至第二端电极和第二端面之间且继续延伸至第一绝缘片之表面。

8.根据权利要求1所述的一种过电流保护元件，其特征在于：所述第一端电极以及所述第二端电极为“L”状，且分别从所述第一、二端面延伸至部分所述底面。

9.根据权利要求1所述的一种过电流保护元件，其特征在于：所述第一端电极以及所述第二端电极为“U”状，且分别从所述第一、二端面延伸至部分所述顶面以及部分所述底面。

10.根据权利要求1所述的一种过电流保护元件，其特征在于：所述芯材包括相组合的上层芯材和下层芯材。