KR102251500B1 - 연계되는 2-차원 포지티브 온도 계수 장치 - Google Patents

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Abstract

본원에서는 연계되는 접촉부를 포함하는 포지티브 온도 계수(PTC) 장치가 제공된다. 일 접근법에서, PTC 장치는 코어 컴포넌트, 및 코어 컴포넌트의 제1 측부를 따라 배치되는 제1 접촉부 및 제2 접촉부를 포함한다. 제1 및 제2 접촉부 각각은 프레임 멤버, 및 프레임 멤버로부터 수직으로 연장되는 복수의 디지트를 포함할 수 있다. 상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트는 상기 제2 첩촉부의 상기 복수의 디지트로 인터리브될 수 있다. 일부 실시 예에서, 상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트와 상기 제2 접촉부의 상기 복수의 디지트는 동일한 평면을 따라 연장되고, 서로 실질적으로 평행하게 배열된다. 일부 실시 예에서, 폴리머 PTC 재료 층은 제1 및 제2 접촉부의 복수의 디지트 위에 제공된다. 인터리브되는 접촉부 디지트는 PTC 장치가 2-D 전류 수집기로서 기능하도록 한다.

Description

연계되는 2-차원 포지티브 온도 계수 장치{INTERDIGITATED 2-D POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT DEVICE}
본 발명은 일반적으로 배터리 보호 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 연계되는 접촉부를 포함하는 포지티브 온도 계수(PTC) 장치에 관한 것이다.
전자, 통신 및 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라, 휴대용 전자 장치의 사용이 증가하고 있다. 많은 휴대용 전자 장치는 2 차(예를 들어, 재충전 가능) 배터리를 전원으로서 사용한다. 리튬 배터리와 같은, 배터리는, 외부 단락 회로, 제어되지 않은 충전, 과충전의 남용 등으로 인한 결함에 민감하다. 배터리 셀에 과열 또는 과전류 보호를 제공하기 위해, 다양한 보호 장치가 개발되었다. 이러한 하나의 보호 장치는 PTC 전도성 폴리머- 예를 들어, 유기 폴리머를 포함하고, 내부에 분산되거나 아니면 분포되는 조성물 -, 미립자 전도성 충전제- 예를 들어, 카본 블랙, 또는 금속 또는 전도성 금속 화합물 -와 같은 PTC 요소를 포함하는, 포지티브 온도 계수 (PTC) 장치를 포함한다. 이러한 장치는 폴리머 PTC, 또는 PPTC 저항기 또는 저항 장치라고 할 수 있다.
PTC 장치는 점점 더 작은 크기 및 더 높은 집적 밀도의 추세를 나타낸다. 따라서, 장치의 무결성과 신뢰성을 유지하면서, 장치 두께를 줄이는 방식이, 해결되어야 할 중요한 문제이다.
전술한 관점에서, 필요한 것은 직교 방향으로 주로 전류를 전달하는(what is needed is a deliver current primarily in an orthogonal direction), 연계되는 접촉부(interdigitated contacts)를 포함하는 포지티브 온도 계수(positive temperature coefficient)(PTC) 장치이며, 따라서 PTC 재료의 전기장 강도로부터 장치 두께를 디커플링(decoupling device thickness from electric field strength of the PTC material)하고 플렉서블 또는 컨포멀 PTC를 위한 장치 또는 기본 단위 셀(basic unit cell or device for flexible or conformal PTC)을 제공한다.
하나의 접근법에서, 본 발명의 실시 예에 따른 표면 장착 장치는 코어 컴포넌트, 및 상기 코어 컴포넌트의 제1 측부를 따라 배치되는 제1 접촉부 및 제2 접촉부를 포함할 수 있다(a surface mounted device according to embodiments of the disclosure may include a core component, and a first contact and a second contact disposed along a first side of the core component). 상기 제1 및 제2 접촉부 각각은 프레임 멤버 및 상기 프레임 멤버로부터 연장되는 복수의 디지트를 포함할 수 있고, 상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트는 상기 제2 첩촉부의 상기 복수의 디지트로 인터리브된다(Each of the first and second contacts may include a frame member and a plurality of digits extending from the frame member, wherein the plurality of digits of the first contact are interleaved with the plurality of digits of the second contact).
다른 접근법에서, 본 발명의 실시 예에 따른 포지티브 온도 계수(PTC) 장치는 코어 컴포넌트, 및 상기 코어 컴포넌트의 제1 측부를 따라 배치되는 제1 접촉부 및 제2 접촉부(a core component, and a first contact and a second contact disposed along a first side of the core component)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 접촉부 각각은 프레임 멤버 및 상기 프레임 멤버로부터 실질적으로 수직으로 연장되는 복수의 디지트를 포함할 수 있고, 상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트는 상기 제2 첩촉부의 상기 복수의 디지트로 인터리브된다(Each of the first and second contacts may include a frame member and a plurality of digits extending substantially perpendicularly from the frame member, wherein the plurality of digits of the first contact are interleaved with the plurality of digits of the second contact).
또 다른 접근법에서, 본 발명의 실시 예에 따른 표면 장착 장치를 형성하는 방법은 기판 상에 코어 컴포넌트를 제공하는 단계, 및 상기 코어 컴포넌트의 제1 측부를 따라 제1 접촉부 및 제2 접촉부를 제공하는 단계를 포함할 수 있다(a method for forming a surface mounted device according to embodiments of the disclosure may include providing a core component on a substrate, and providing a first contact and a second contact along a first side of the core component). 상기 제1 및 제2 접촉부 각각은 프레임 멤버, 및 상기 프레임 멤버로부터 연장되는 복수의 디지트를 포함할 수 있고, 상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트는 상기 제2 첩촉부의 상기 복수의 디지트로 인터리브된다(Each of the first and second contacts may include a frame member, and a plurality of digits extending from the frame member, wherein the plurality of digits of the first contact are interleaved with the plurality of digits of the second contact).
첨부되는 도면은 본 발명의 원리의 실제 적용을 위해 지금까지 고안되어 개시되는 실시 예의 접근법을 도시하며, 다음과 같다:
도 1은 본 발명의 접근법에 따른, 표면 장착 PTC 장치와 같은, 장치의 등각도(isometric view)이고;
도 2는 본 발명의 접근법에 따른 도 1의 장치의 측면도(side view)이고;
도 3은 본 발명의 접근법에 따른 하나 이상의 PPTC 재료 층을 포함하는 도 1의 장치의 부분 분해도(partially exploded view)이고;
도 4는 본 발명의 접근법에 따른 도 3의 장치의 평면도(top view)를 도시하고;
도 5는 본 발명의 접근법에 따른 도 3의 장치의 측면도를 도시하고;
도 6은 본 발명의 접근법에 따른 결합 층을 포함하는 도 3의 장치의 측면도를 도시하고;
도 7A-B는 본 발명의 접근법에 따른 다양한 표면 장착 PCT 장치를 도시하고;
도 7C는 본 발명의 접근법에 따른 도 7A의 장치의 개략도를 도시하고; 및
도 8은 본 발명의 접근법에 따른 PTC 장치를 형성하는 방법을 도시한다.
도면은 반드시 스케일(scale)하는 것이 필요한 것은 아니다. 도면은 단지 표현일 뿐이며, 본 명세서의 특정 파라미터를 묘사하도록 의도되는 것은 아니다. 도면은 본 발명의 전형적인 실시 예를 묘사하도록 의도되었으며, 따라서 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 도면에서, 동일한 번호는 동일한 요소를 나타낸다.
또한, 도시의 명료성을 위해, 도면의 일부에서의 특정 요소는 생략되거나, 또는 스케일에 맞지 않게(not-to-scale) 도시될 수 있다. 또한, 명확성을 위해, 특정 도면에서 일부 참조 번호는 생략될 수 있다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다. 상기 시스템/회로는 많은 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에 설명되는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시 예는 본 개시가 철저하고 완전하게 이루어질 수 있도록 제공되며, 시스템 및 방법의 범위를 당업자에게 완전히 전달할 것이다.
편의상 및 명확성을 위해, "상단", "하단", "상부", "하부", "수직", "수평", "측 방향", "종 방향", "위" 및 "아래"("top," "bottom," "upper," "lower," "vertical," "horizontal," "lateral," "longitudinal," "above," and "below")와 같은 용어는 다양한 구성 요소의 방향 및 상대적인 배치를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 것이다. 상기 용어는 구체적으로 언급되는 단어, 그 파생어, 및 유사한 내포 단어(words of similar import)가 포함된다.
본원에 사용되는 바와 같이, 단수로 인용되고 "a" 또는 "an" 단어로 진행되는 구성 요소 또는 동작은 그러한 배제가 명시적으로 언급되지 않는 한 복수의 구성 요소 또는 동작을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 개시의 "일 실시 예"에 대한 언급은 열거되는 특징을 또한 통합하는 부가적인 실시 예의 존재를 배제하는 것으로 해석되도록 의도되지 않는다.
전술한 바와 같이, 여기에는 연계되는 접촉부를 포함하는 포지티브 온도 계수(PTC) 장치가 제공된다. 일 접근법에서, PTC 장치는 코어 컴포넌트, 및 코어 컴포넌트의 제1 측부를 따라 배치되는 제1 접촉부 및 제2 접촉부를 포함한다. 제1 및 제2 접촉부 각각은 프레임 멤버, 및 프레임 멤버로부터 수직으로 연장되는 복수의 디지트를 포함할 수 있다. 제1 접촉부의 복수의 디지트는 제2 접촉부의 복수의 디지트로 인터리브될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제1 접촉부의 복수의 디지트 및 제2 접촉부의 복수의 디지트는 동일한 평면을 따라 연장되고, 서로 실질적으로 평행하게 배열된다. 일부 실시 예에서, 폴리머 PTC 재료 층은 제1 및 제2 접촉부의 복수의 디지트 위에 제공된다. 인터리브되는 접촉부 디지트는 PTC 장치가 2-D 전류 수집기로서 기능하도록 한다(permit the PTC device to function as a 2-D current collector).
또한, 본원에서 상세히 설명하지는 않았지만, 본 발명의 PTC 장치는 PCB FR-4 재료 또는 몰딩 케이스로 만든 코어 컴포넌트 내에 내장되고, 에폭시 또는 캡슐화(epoxy or encapsulation)와 같은, 코팅으로 캡슐화되는 수동 보호 컴포넌트(passive protective components)(예를 들어, PTC, 네거티브 온도 계수(negative temperature coefficient)(NTC), 또는 퓨즈(fuses)) 및 능동 보호 컴포넌트(active protection components)(예를 들어, 집적 회로 또는 센서)를 포함하는, 보호 회로(protection circuit) 내로 통합될 수 있다. 능동 및 수동 컴포넌트(active and passive components)는 보호 회로를 형성하기 위해 도전 층(conductive layer) 및/또는 비아 홀(via hole)과 연결된다.
일부 실시 예에서, 보호 컴포넌트는 다음으로 구성되는 비-제한적인 그룹으로부터 선택된다: 퓨즈, PTC, NTC, IC, 센서, MOSFET, 저항기(resistors) 및 커패시터(capacitors). 이 보호 컴포넌트 중에서, IC 및 센서는 능동 보호 컴포넌트로 간주되는 반면 PTC, NTC, 및 퓨즈는 수동 컴포넌트로 간주된다. 도시되는 실시 예에서, 보호 컴포넌트는 폴리머 PTC 일 수 있다. 하지만, 이 구성은 비-제한적이며, 보호 컴포넌트의 수 및 구성은 적용에 따라 다를 수 있음이 이해될 것이다.
이하에 설명되는 바와 같이, 본 발명의 실시 예는 해당 기술에 대한 다양한 이점을 포함한다. 하나의 이점은 종래 기술의 PTC 장치와 비교하여 장치 두께의 감소를 포함한다. 예를 들어, 장치의 전체 두께를 통과하는 것과는 달리, 일반적인 전류가 코어 컴포넌트를 가로 질러 직각으로 흐르게 함으로써(by allowing the prevalent current to run orthogonally across the core component) 가능한다. 또 다른 장점은 PTC 재료의 전기장 강도(electric field strength)에 대한 디바이스 두께의 디커플링(decoupling)이다. 이는 종래 기술에서와 같이, 장치가 3-D 대신 2-D가 되도록 하는, 접촉부의 디지트 또는 핑거를 연계함(interdigitating the digits or fingers)으로써 가능하다.
도 1-2를 참조하면, 본 개시에 따른 기구 또는 장치(100)의 일 실시 예가 도시되어 있다. 도시되는 장치(100)는, 예를 들어, 2 차 전지의 충전/방전 회로(charge/discharge circuit) 내 위치될 수 있고, 회로를 통해 이러한 전류가 통과할 때 과도한 전류를 차단하는 회로 보호 장치로서 사용될 수 있다. 도시되는 바와 같이, 표면 장착 PTC 장치 또는 폴리머 PTC 장치일 수 있는, 장치(100)는, 코어 컴포넌트(110)의 제1 측부(108)를 따라 배치되는 제1 접촉부(102) 및 제2 접촉부(104)를 포함한다. 일부 실시 예에서, 코어 컴포넌트(110)는 FR-4 유리-강화 에폭시 라미네이트, 세라믹, 또는 다른 성형 가능한/플렉서블 재료(moldable/flexible material)일 수 있다. 제1 및 제2 접촉부(102, 104)는 각각의 프레임 멤버(116, 118)를 포함할 수 있다. 프레임 멤버(116 및 118)로부터 각각 연장되는 것은 복수의 디지트(120, 122)이다. 일부 실시 예에서, 복수의 디지트(120, 122)는 구리 또는 다른 전기 전도성 재료로 또한 제조될 수 있는, 프레임 멤버(116 및 118)로부터 수직으로 연장되는 구리의 솔리드 스트립(solid strips of copper extending perpendicularly)이다.
도시되는 바와 같이, 제1 접촉부(102)의 복수의 디지트(120)는 제2 접촉부(104)의 복수의 디지트(122)로 인터리브된다(interleaved)- 예를 들어, 교대 구성(alternating configuration). 일부 실시 예에서, 제1 접촉부(102)의 복수의 디지트(120)는 제2 접촉부(104)의 복수의 디지트(122)에, 평행하게, 또는 실질적으로 평행하게, 배열된다. 또한, 복수의 디지트(120, 122)는 코어 컴포넌트(110)의 제1 측부(예를 들어, 상부 표면)(108)에 의해 정해지는 제2 평면에 실질적으로 평행한, 제1 평면을 따라 반대 방향으로 서로 지나서 연장된다(extend past one another in opposite directions).
일부 실시 예에서, 도 2에 보다 잘 도시되는 바와 같이, 장치(100)는 코어 컴포넌트(110)의 제2 측부(130)를 따라 배치되는 제3 접촉부(124) 및 제4 접촉부(128)를 더 포함한다. 제3 및 제4 접촉부(124, 128)는 컴포넌트(110)의 제1 측부(108)를 따라 배치되는 제1 및 제2 접촉부(102, 104)와 동일하거나 유사할 수 있다. 이와 같이, 제3 및 제4 접촉부(124, 128)는 각각의 프레임 멤버(132, 134)를 포함할 수 있다. 프레임 멤버(132, 134)로부터 각각 연장하는 것은 복수의 디지트(138, 140)이다. 일부 실시 예에서, 복수의 디지트(138, 140)는 구리 또는 다른 전기 전도성 재료(copper or another electrically conductive material)로 또한 제조될 수 있는 프레임 멤버(132, 134)로부터 수직으로 연장되는 구리의 솔리드 스트립(solid strips of copper extending perpendicularly)이다. 제3 접촉부(124)의 복수의 디지트(138)는, 예를 들어, 교대 구성으로, 제4 접촉부(128)의 복수의 디지트(140)로 인터리브된다. 일부 실시 예에서, 제3 접촉부(124)의 복수의 디지트(138)는 제4 접촉부(128)의 복수의 디지트(140)에, 평행하게, 또는 실질적으로 평행하게, 배열된다. 또한, 복수의 디지트(138, 140) 각각은 코어 컴포넌트(110)의 제2 제1 측부(second first side) (예를 들어, 하단 표면(bottom surface))(130)에 의해 정해지는 제2 평면에 실질적으로 평행한, 제3 평면을 따라 반대 방향으로 서로 지나서 확장된다(extend past one another in opposite directions along a third plane).
일부 실시 예에서, 제1 접촉부(102)는 제1 비아(142)를 사용하여 제3 접촉부(124)와 전기적으로 연결될 수 있고, 반면에 제2 접촉부(104)는 제2 비아(144)를 사용하여 제4 접촉부(128)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제3 및 제4 접촉부(124, 128)는 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(PCB)과 같은, 기판(148) 바로 최상단에 형성된다. 다른 실시 예에서, 예를 들어, 제3 및 제4 접촉부(124, 128)가 존재하지 않는 경우, 코어 컴포넌트(110)는 기판(148)에 직접 결합된다. 일부 실시 예에서, 기판은 PTC 변화를 야기하는 주어진 온도 하에서 안정한 치수(stable dimensions)를 가지는 플렉서블 폴리머 기판(flexible polymer substrate)일 수 있다. 예를 들어, 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate)(EVA)의 경우, PET 또는 PFA 기판을 가지는 폴리프로필렌(polypropylene) PTC, 또는 폴리이미드 기판(polyimide substrate) 및 PVDF를 가지는 PTC일 수 있다.
이제 도 3-5를 참조하면, 본 발명에 따른 폴리머 PTC(PPTC) 재료 층이 보다 상세히 설명될 것이다. 도시되는 바와 같이, 장치(100)는 제1 및 제2 접촉부(102, 104) 위에 형성되는 제1 PPTC 재료 층(150)을 더 포함할 수 있다. 제1 PPTC 재료 층(150)은 복수의 디지트(120 및 122) 위에 배치될 수 있고, 제1 PPTC 재료 층(150)은 제1 및 제2 접촉부(102, 104)의 프레임(116, 118) 위에 연장하지 않는다. 유사하게, 장치(100)는 제3 및 제4 접촉부(124, 128) 위에 형성되는 제2 PPTC 재료 층(155)을 더 포함할 수 있다. 제2 PPTC 재료 층(155)은 제1 및 제2 접촉부(116, 118)의 프레임(132, 134) 위에 연장되지 않는다. 일부 실시 예에서, 제1 및 제2 PPTC 재료 층(150, 155)은 동일하거나 상이한 크기/치수일 수 있다.
PPTC 재료 층(150, 155)은 125℃, 165℃, 180℃과 같은 온도로 변화에 저항하는 비-선형 변화를 나타내는 재료, 또는 다른, 또는 유사한 특성을 가지는 상이한 재료에 해당할 수 있다. 예를 들어, PPTC 재료 층(150, 155)은 폴리머 및 전도성 필러를 포함하는 포지티브 온도 계수 전도성 조성물로 이루어질 수 있다. 일부 실시 예에서, PPTC 재료 층(150, 155)의 폴리머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리옥틸렌, 폴리비닐리덴, 클로라이드 및 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 결정성 폴리머(crystalline polymer selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyoctylene, polyvinylidene chloride and a mixture thereof)이거나, 또는 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리에틸렌, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, 에틸렌-비닐 아세테이트, 에틸렌 부틸 아크릴레이트 또는 유사한 특성을 가지는 상이한 물질 및 혼합물과 같은 반-결정성 폴리머(a semi-crystalline polymer such as polyvinylidene difluoride, polyethylene, ethylene tetrafluoroethylene, ethylene-vinyl acetate, ethylene butyl acrylate or different materials having similar characteristics and a mixture thereof)일 수 있다. 상기 전도성 필러는 상기 폴리머에 분산되어 있으며, 카본 블랙, 금속 분말, 전도성 세라믹 분말 및 이들의 혼합물(carbon black, metal powder, conductive ceramic powder and a mixture thereof)로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 또한, PTC 재료의 감도 및 물리적 특성(sensitivity and physical properties of the PTC material)을 향상시키기 위해, PTC 전도성 조성물은 광 개시제, 크로스-링크제, 커플링제, 분산제, 안정제, 항-산화 및/또는 비전도성 안티-아킹 필러와 같은, 첨가제(additive, such as a photo initiator, cross-link agent, coupling agent, dispersing agent, stabilizer, anti-oxidant and/or nonconductive anti-arcing filler)를 포함할 수도 있다. 일부 실시 예에서, PPTC 재료 층(150, 155)은 PPTC 잉크 층으로서 도포된다(applied as layers of PPTC ink).
이제 도 6을 참조하면, 장치(100)는 일부 실시 예에서 제1 PPTC 재료 층(150) 위에 배치되는 결합 층(160)을 더 포함할 수 있다. 결합 층(160)은 장치(100)를 형성하는 다양한 층의 일부 또는 전부를 둘러싸는 캡슐화 재료일 수 있다. 캡슐화 재료는 장치가 작동하도록 의도되는 환경 조건을 견딜 수 있는 고유전율을 가지는 재료에 해당할 수 있다. 예를 들어, 캡슐화 재료(encapsulating material)는 플라스틱, 폴리페닐렌 설파이드, 액정 폴리머, 폴리이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 또는 유사한 특성을 가지는 상이한 재료(plastic, polyphenylene sulfide, liquid crystal polymer, polyimide, polytetrafluroethylene, or a different material with similar characteristics.)에 해당할 수 있다.
도시되는 바와 같이, 결합 층(160)은 제1 PPTC 재료 층(150)의 상부 표면뿐만 아니라, 제1 및 제2 접촉부(102, 104)의 프레임 멤버(116, 118)와 일치한다. 다른 실시 예에서, 결합 층(160)은 또한 코어 컴포넌트(110)를 둘러싼다. 결합 층(160)은, 예를 들어, 사출 성형에 의해, 장치(100)의 층 최상단에 형성되는 하나 이상의 에폭시 층(one or more layers of epoxy formed atop the layers of the device 100, for example, by injection molding)일 수 있다. 도시되지는 않았지만, 다른 실시 예에서, 결합 층은 또한 제2 PPTC 재료 층(155) 주위에 배치될 수 있다.
이제 도 7A-C를 참조하면, 예시적인 장치(200, 300)는 보다 상세히 설명될 것이다. 도시되는 바와 같이, 장치(200, 300)는 장치(100)와 관련하여 전술한 특징들 중 다수 또는 전부를 포함하는 표면 장착 PTC 장치일 수 있다. 이와 같이, 장치(200, 300)의 특정 측면만 이하에서 간결성을 위해 설명될 것이다. 도시되는 바와 같이, 장치(200)는 프레임 멤버(216, 218)로부터 수직으로 연장되는 연계되거나 또는 인터리브되는 디지트(220, 222)를, 각각, 가지는 제1 및 제2 접촉부(202, 204)를 포함한다. 이 실시 예에서, 총 12 개의 디지트는 PPTC 활성화 영역(270) 내 존재한다.
유사하게, 장치(300)는 프레임 멤버(316 및 318)로부터 수직으로 연장되는 연계되거나 또는 인터리브되는 디지트(320, 322)를, 각각, 가지는 제1 및 제2 접촉부(302, 304)를 포함한다. 이 실시 예에서, 총 8 개의 디지트는 PPTC 활성화 영역(370) 내 존재한다. 장치(200)를 장치(300)와 비교하면, PPTC 활성화 영역(270)의 각 디지트 사이의 거리는 PPTC 활성화 영역(370)의 각 디지트 사이의 거리보다 적음을 알 수 있다. 디지트 간의 거리가 감소함에 따라, 전체 장치 저항도 감소한다(As the distance between digits decreases, so does overall device resistance). 이는 다중 경로에 걸친 저항 분할(division of resistance across multiple paths) 때문이다. 예를 들어, 디바이스(200)의 일부를 개략적으로 나타내는, 도 7C는 12 디지트(예를 들어, R1-R12)에 걸친 저항 분할을 나타낸다(demonstrates). 원하는 만큼 저항을 조절하기 위해 더 적거나 또는 더 많은 디지트가 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
이제 도 8을 참조하면, 장치(100, 200, 및/또는 300)와 같은, 표면 장착 PTC 장치를 형성하는 방법 또는 프로세스 흐름(400)은, 보다 상세히 설명될 것이다. 401에서, 코어 컴포넌트가 기판 위에 형성된다. 일부 실시 예에서, 기판은 PCB이다. 일부 실시 예에서, 코어 컴포넌트는 FR-4 유리-강화 에폭시 라미네이트, 세라믹, 또는 다른 성형 가능한/플렉서블 재료로 만들어진다. 일부 실시 예에서, 접촉부 세트는 코어 컴포넌트가 형성되기 전에 기판 최상단에 먼저 즉시 형성(first formed directly)된다. 일부 실시 예에서, PTC 장치는 평면, 관형 및/또는 다중 표면 기판(planar, tubular and/or multi surface substrates) 상에 증착(deposited)될 수 있다.
403에서, 제1 접촉부 및 제2 접촉부가 코어 컴포넌트의 제1 측부를 따라 형성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제1 및 제2 접촉부 각각은 프레임 멤버, 및 프레임 멤버로부터 연장되는 복수의 디지트를 포함하고, 제1 접촉부의 복수의 디지트는 제2 접촉부의 복수의 디지트로 인터리브된다. 일부 실시 예에서, 제1 접촉부의 복수의 디지트 및 제2 접촉부의 복수의 디지트는 서로 실질적으로 평행하게 배열되고, 제2 접촉부의 복수의 디지트 및 제1 접촉부의 복수의 디지트는 코어 컴포넌트의 상부 표면에, 평행한, 또는 실질적으로 평행한, 제1 평면을 따라 연장된다. 일부 실시 예에서, 인터디지탈 핑거(interdigital fingers)는 스크린 인쇄, 전기도금, 무전해 증착, 그라비어 증착, 스퍼터링, 데칼 등으로써 증착(deposited by screen printing, electroplating, electroless deposition, gravure deposition, sputtering, decal, etc)될 수 있다.
405에서, 하나 이상의 폴리머 PPTC 재료 층은 제1 및 제2 접촉부의 복수의 디지트 위에 형성될 수 있다. 일부 실시 예에서, PPTC 재료 층은 폴리머 및 전도성 필러를 포함하는 포지티브 온도 계수 전도성 조성물을 가질 수 있다. 일부 구현 예에서, PTC 재료 층의 폴리머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리옥틸렌, 폴리비닐리덴 클로라이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 결정성 폴리머, 또는 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리에틸렌, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, 에틸렌-비닐 아세테이트, 에틸렌 부틸 아크릴레이트 또는 유사한 특성을 가지는 상이한 물질 및 이들의 혼합물과 같은, 반-결정성 폴리머(a crystalline polymer selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyoctylene, polyvinylidene chloride and a mixture thereof, or a semi-crystalline polymer such as polyvinylidene difluoride, polyethylene, ethylene tetrafluoroethylene, ethylene-vinyl acetate, ethylene butyl acrylate or different materials having similar characteristics and a mixture thereof)일 수 있다. 도전성 필러는 폴리머 내에 분산될 수 있으며, 카본 블랙, 금속 분말, 전도성 세라믹 분말 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시 예에서, 부피에 의해 분말 및 필러의 입자 크기가 최적화될 수 있다(the particle size of the powders and the filler by volume can be optimized). 예를 들어, 필러의 부피율(volume fraction)은 약 10 % 내지 70 %일 수 있다. 또한, PTC 재료의 감도 및 물리적 특성을 향상시키기 위해, PTC 전도성 조성물은 PTC 전도성 조성물은 광 개시제, 크로스-링크제, 커플링제, 분산제, 안정제, 항-산화 및/또는 비전도성 안티-아킹 필러와 같은, 첨가제를 포함할 수도 있다. 일부 실시 예에서, PPTC 재료 층은 에멀젼을 가지는 스크린을 통해 PPTC 잉크 층으로서 도포된다(applied as layers of PPTC ink through a screen with emulsion). 일부 실시 예에서, PPTC 재료 층은 두꺼운-필름 기술 증착(thick-film technique deposited)될 수 있다(예를 들어, 스크린 인쇄 EPD 전기 영동 증착 또는 스프레이 등, 또는 적층, 닥터 블레이딩, 그라비어 코팅 등(screen printed EPD electrophoretic deposition or sprayed etc., or laminated, doctor bladed, gravure coated etc.))
407에서, 하나 이상의 결합 층은 PPTC 재료 층 위에 제공될 수 있다. 일부 실시 예에서, 결합 층은 장치의 노출되는 표면에 부착되는, 에폭시의 컨포멀 층(conformal layer)일 수 있다. 일부 실시 예에서, 결합 층은 사출 성형을 통해 증착된다.
본 개시가 특정 접근법을 참조하여 설명되었지만, 첨부되는 청구 범위에서 정해지는 바와 같이, 본 개시의 범위 및 범위를 벗어나지 않으면서 설명되는 접근법에 대한 많은 수정, 변경 및 대체가 가능하다. 따라서, 본 개시는 설명되는 접근법에 한정되지 않고, 다음의 청구 범위의 언어, 및 그 등가물에 의해 정해지는 전체 범위를 가진다. 반면에 첨부되는 청구 범위에 정해지는 바와 같이, 본 개시가 특정 접근법을 참조하여 설명되었지만, 개시되는 접근법에 대한 많은 수정, 변경 및 대체가 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 가능하다. 따라서, 본 개시는 설명되는 접근법에 한정되지 않고, 다음의 청구 범위의 언어, 및 그 등가물에 의해 정해지는 전체 범위를 가진다.

Claims (17)

  1. 코어 컴포넌트; 및
    상기 코어 컴포넌트의 제1 표면 상에서, 직접적인 기계적 접촉과 함께, 배치되는 제1 접촉부 및 제2 접촉부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 접촉부 각각은:
    프레임 멤버; 및
    상기 프레임 멤버로부터 연장되는 복수의 디지트
    를 포함하고,
    상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트는 상기 제2 첩촉부의 상기 복수의 디지트로 끼워지며
    전류가 상기 코어 컴포넌트를 가로 질러 직각으로 흐르며,
    상기 제1 및 제2 접촉부의 상기 복수의 디지트의 최상단에 배치되는 폴리머 포지티브 온도 계수(PPTC) 재료 층을 더 포함하는,
    표면 장착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트와 상기 제2 접촉부의 상기 복수의 디지트는 서로 실질적으로 평행하게 배열되는 표면 장착 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트와 상기 제2 접촉부의 상기 복수의 디지트는 제1 평면을 따라 연장되는 표면 장착 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 평면은 상기 코어 컴포넌트의 상부 표면에 의해 정해지는 제2 평면에 실질적으로 평행한 표면 장착 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 접촉부 각각의 상기 프레임 멤버를 관통하여 형성되는 비아를 더 포함하는 표면 장착 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 표면의 맞은편인 상기 코어 컴포넌트의 제2 표면 상에서, 직접적인 기계적 접촉과 함께, 배치되는 제3 접촉부 및 제4 접촉부를 더 포함하고, 상기 제3 및 제4 접촉부 각각은:
    프레임 멤버; 및
    상기 프레임 멤버로부터 연장되는 복수의 디지트
    를 포함하고,
    상기 제3 접촉부의 상기 복수의 디지트는 상기 제4 접촉부의 상기 복수의 디지트로 끼워지는 표면 장착 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 PPTC 재료 층 위에 배치되는 결합 층을 더 포함하는 표면 장착 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 PPTC 재료 층은 상기 제1 및 제2 접촉부의 상기 프레임 위로 연장되지 않는 표면 장착 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 코어 컴포넌트는 FR-4 유리-강화 에폭시 라미네이트 또는 세라믹인 표면 장착 장치.
  10. 코어 컴포넌트; 및
    상기 코어 컴포넌트의 제1 표면 상에서, 직접적인 기계적 접촉과 함께, 배치되는 제1 접촉부 및 제2 접촉부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 접촉부 각각은:
    프레임 멤버; 및
    상기 프레임 멤버로부터 실질적으로 수직으로 연장되는 복수의 디지트
    를 포함하고,
    상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트는 상기 제2 첩촉부의 상기 복수의 디지트로 끼워지며,
    전류가 상기 코어 컴포넌트를 가로 질러 직각으로 흐르며,
    상기 제1 및 제2 접촉부의 상기 복수의 디지트의 최상단에 배치되는 폴리머 포지티브 온도 계수(PPTC) 재료 층을 더 포함하는
    포지티브 온도 계수(PTC) 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트와 상기 제2 접촉부의 상기 복수의 디지트는 서로 실질적으로 평행하게 배열되고, 상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트와 상기 제2 접촉부의 상기 복수의 디지트는 제1 평면을 따라 연장되는 PTC 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 평면은 상기 코어 컴포넌트의 상기 제1 측부에 의해 정해지는 제2 평면에 실질적으로 평행한 PTC 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 접촉부 각각의 상기 프레임 멤버를 관통하여 제공되는 비아를 더 포함하는 PTC 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 표면의 맞은편인 상기 코어 컴포넌트의 제2 표면 상에서, 직접적인 기계적 접촉과 함께, 배치되는 제3 접촉부 및 제4 접촉부를 더 포함하고, 상기 제3 및 제4 접촉부 각각은:
    프레임 멤버; 및
    상기 프레임 멤버로부터 연장되는 복수의 디지트
    를 포함하고,
    상기 제3 접촉부의 상기 복수의 디지트는 상기 제4 접촉부의 상기 복수의 디지트로 끼워지는 PTC 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 PPTC 재료 층 위에 배치되는 결합 층을 더 포함하는 PTC 장치.
  16. 표면 장착 장치를 형성하는 방법으로서,
    기판 상에 코어 컴포넌트를 제공하는 단계; 및
    상기 코어 컴포넌트의 제1 표면 상에서, 직접적인 기계적 접촉과 함께, 배치되는 제1 접촉부 및 제2 접촉부를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 접촉부 각각은:
    프레임 멤버; 및
    상기 프레임 멤버로부터 연장되는 복수의 디지트
    를 포함하고,
    상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트는 상기 제2 첩촉부의 상기 복수의 디지트로 끼워지며,
    전류가 상기 코어 컴포넌트를 가로 질러 직각으로 흐르며,
    상기 제1 및 제2 접촉부의 상기 복수의 디지트 위에 폴리머 포지티브 온도 계수(PPTC) 재료 층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트를 상기 제2 접촉부의 상기 복수의 디지트에 실질적으로 평행하게 배열하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 접촉부의 상기 복수의 디지트와 상기 제2 접촉부의 상기 복수의 디지트는 제1 평면을 따라 연장되는, 방법.
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