TWI416548B - Ｐｔｃ裝置及其電氣裝置 - Google Patents

Description

PTC裝置及其電氣裝置

本發明有關於一種具有PTC(Positive Temperature Coefficient：正溫度係數)元件之PTC裝置，尤其有關一種具有用作電路保護元件之聚合物PTC元件的PTC裝置，以及具有該PTC裝置的電氣或電子裝置。

在各種電氣或電子裝置中，在電源電路等有過大的電流流動之情況下，為了預防構成裝置之重要部件發生故障，廣泛使用聚合物PTC元件來作為電路保護元件。這樣的元件本身是眾所周知的，通常具有PTC要素以及配置於其相向之主表面的金屬電極。其中該PTC要素通常為層狀形態，由在聚合物中有導電性填料(conductive filler)分散的聚合物組合物所組成，該金屬電極例如為金屬箔電極。

例如：在作為電氣裝置之可充電式電池組使用一種PTC裝置，其具有上述般之PTC元件以及連接到該PTC元件之引線。在電池組之一端部具有陰極端子，該陰極端子經由引線電性連接著PTC元件。

這樣的PTC元件應具備之要件之一是在電氣裝置平常時，PTC元件本身之電阻必須小。這樣的低電阻PTC元件所用之PTC要素中，使用金屬填料(metal filler)例如鎳或鎳合金之填料來作為分散在聚合物中的導電性填料。這樣的金屬填料由於存在於PTC元件周邊氣氛中的氧因而容易氧化，導致PTC要素之電阻值增加。這樣的電阻值的增加不利於本來應為低電阻的PTC元件。

因此，對於使用這樣的金屬填料的聚合物PTC元件採用了如下的對策：避免PTC要素之露出部分直接接觸周邊氣氛，因此，為了防止金屬填料之氧化而形成至少覆蓋露出部分之樹脂塗層(resin coating)。PTC要素之主表面如上所述被金屬電極覆蓋，所以這樣的露出部分是PTC要素之整個側面部分(亦即，規定層狀PTC要素之厚度的側面部分或周圍部分，因此是將PTC要素之相向的主表面之外周部相互連接的面)。

這樣的樹脂塗層在防止金屬填料之氧化這一點上基本上是有效的，但是隨著使用具有PTC元件之PTC裝置的環境的不同有時候未必十分有效。例如：當PTC元件存在於有溶劑(例如蒸氣或微細液滴形態的溶劑)存在於周圍的環境內時，樹脂塗層由於溶媒而劣化，導致局部被破壞，有時候氧能接近(access)PTC要素。此時，金屬填料氧化，導致PTC元件可能不會適當地運作。

[先行技術文件]

[專利文件]

[專利文件一]國際公開WO1997/06538號公報

因此，本發明所欲解決之課題係提供一種PTC裝置，即便在會給PTC元件帶來不良影響、像溶劑的物質存在的環境使用PTC裝置之情況下，PTC元件也會適當地運作。

有鑑於上述之課題，發明者不斷地致力研究後發現，將PTC元件封入廣泛用於半導體裝置之陶瓷封裝體內，藉此，即使使用PTC裝置之環境包含像溶劑那樣會對PTC元件造成不良影響之物質，仍能有效防止PTC元件所含之金屬填料之氧化，結果，能使PTC元件維持低電阻。

因此，本發明提供一種PTC裝置，係具有：(1)聚合物PTC元件，具有聚合物PTC要素、以及配置於其兩側之主表面的第一及第二金屬電極；(2)引線，連接到聚合物PTC元件之至少一邊之金屬電極；以及(3)陶瓷封裝體，具有容納聚合物PTC元件之開放空間部，該開放空間部具有至少一個界定該開放空間部的開口部，其特徵為：該引線封閉著該開口部，使配置於該開放空間部之聚合物PTC元件與陶瓷封裝體之周圍環境隔離。

本發明之PTC裝置中，由於該引線封閉該開口部，所以PTC元件實質上密封於陶瓷封裝體內。該陶瓷封裝體由稱為陶瓷之材料所製成，已知這種材料一般具有耐溶劑性。以這種陶瓷而言，例如為金屬(例如：鋁、矽、鈦、鋯、鋅等)之氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等無機化合物。

再者，本發明也提供一種PTC裝置之製造方法、以及具有該PTC裝置之電氣或電子裝置。

本發明之PTC裝置中，構成陶瓷封裝體之陶瓷具有耐溶劑性。因此，在PTC元件密封於陶瓷封裝體內之狀態，即使在使用PTC裝置之環境含有溶劑，密封在內之狀態下之PTC元件也實質上不受到PTC裝置之周邊環境之影響。結果，能有效防止構成PTC元件之金屬填料被存在於PTC裝置周邊環境之空氣或氧所氧化。因此，不必將上述之樹脂塗層設置在PTC元件之周圍部分。結果，不必考慮塗料流出(塗料流出到元件必須有電性導通之處(例如：金屬電極面)有時無法確保元件必要的電性導通)到PTC元件之金屬電極面上，其中該塗料係用於在形成樹脂塗層時產生之PTC元件上形成樹脂塗層。因此，PTC裝置或PTC元件之設計上之限制變得寬鬆，且PTC裝置或PTC元件之良率提高。

樹脂塗層之尺寸精度未必足夠，相對於此，本發明之PTC裝置中，能使用具有標準尺寸之陶瓷封裝體，陶瓷封裝體實質上確定PTC裝置之尺寸，所以PTC裝置之尺寸精度提高。結果，在PTC裝置之使用者將PTC裝置裝進電氣裝置等時容易設定(setting)。再者，構成陶瓷封裝體之陶瓷材料對於電池(例如：二次電池)之電解液也是穩定的，所以能將本發明之PTC裝置裝進電池之內部。結果，能在發熱源之旁邊配置PTC裝置，所以偵測PTC裝置之異常的感度提高，電池之可靠性提高。

[用以實施發明之形態]

本發明之PTC裝置所含之PTC元件本身為眾所周知，構成該PTC元件之PTC要素及金屬電極也為眾所周知。本說明書中，PTC元件之用語是以在本技術領域中一般使用之用語之意思來使用。聚合物PTC元件具有將所謂的聚合物PTC組合物形成為例如層狀的PTC要素(亦即，聚合物PTC要素)，以及配置於其各主表面之第一金屬電極(尤其是箔狀電極)及第二金屬電極(尤其是箔狀電極)。此外，聚合物PTC要素由所謂的導電性聚合物組合物所構成，該導電性聚合物組合物係有金屬填料(銅、鎳、鎳鈷合金等填料)分散在聚合物材料(例如聚乙烯、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)等)中。通常，對這樣的組合物進行擠壓成形，藉此能獲得PTC要素。

PTC元件在層狀PTC要素兩側之整個主表面具有層疊狀態之金屬電極(通常是金屬箔電極)，通常整體來說是層狀或圓盤狀要素。將金屬電極熱壓接在PTC要素，或是在擠壓成形PTC要素時同時供給金屬電極或擠壓成形後立刻做熱壓接，藉此能形成PTC元件(通常元件之尺寸小，所以是PTC元件之集合體)。此外，PTC要素可以例如為圓板狀或薄的矩形狀。

使用於本發明PTC元件之陶瓷封裝體具有實質上能容納PTC元件的空間部。通常，陶瓷封裝體整體上是其內部能容納PTC元件之箱形態，因此是殼體。此空間部具有至少一個其當中供PTC元件放入之開口部。因此，空間部在開口部處於開放狀態。亦即，空間部是開放空間部。

界定此開放空間部之開口部至少有一個，別的態樣中可以有二個。前者之態樣中，陶瓷封裝體在其一個主表面形成開口，陶瓷封裝體本身是有底殼體。後者之態樣中，陶瓷封裝體在其相向成對之主表面形成開口，因此，陶瓷封裝體具有貫通空間部。

為了保護半導體晶片、水晶振盪器等微小元件不受其周邊環境的影響而使用陶瓷封裝體，但是能將與這樣的陶瓷封裝體類似的物體使用於本發明之裝置。陶瓷封裝體可以由任何適當的陶瓷材料所形成，可以例如由氧化鋁(Al₂ O₃ )、富鋁紅柱石(3Al₂ O₃ 及2SiO₂ )，氮化鋁(AlN)等所形成。

本發明之PTC裝置中，為了在PTC元件位於陶瓷封裝體內之狀態將PTC元件密封在陶瓷封裝體之空間部內，因而藉由與PTC裝置連接之引線來封閉開口部。此引線，在使用PTC裝置之電氣裝置中是為了將PTC元件電性連接到預設之電路，更具體而言連接到配線、零件、焊墊(pad)、焊接部(land)、端子(terminal)等而存在的，只要能封閉開口部，可以為任何適當的形態。引線可以例如為正方形或矩形金屬箔、或金屬片等狹長形物體。此外，構成引線之材料可以為任何的導電性材料。例如能由鎳、可乏(Kovar：鐵、鎳、鈷的合金)、42合金(Fe與42%Ni的合金)等材料來形成引線。

也可以藉由任何的適當方法將這樣的引線以封閉陶瓷封裝體開口部之方式黏接在陶瓷封裝體上。例如：如後所述，可以使用連接材料(焊錫材料、導電性黏接劑、導電性漿料等)來黏接引線與陶瓷封裝體。別的態樣中，也可以藉由所謂的銀合金硬焊來黏接引線與陶瓷封裝體。例如在陶瓷封裝體上擺放作為連接材料之銀合金部件，在其上配置引線，將銀合金部件定位於引線與陶瓷封裝體之間，使銀合金熔融，將這些部件熔接成為一體。有關銀合金部件，例如為由AgCu合金、Ag-Cu-Ti合金等所形成的部件，或是由可乏等所形成的部件，較佳為包圍陶瓷封裝體開口部之形狀之部件(例如為環(圓環)形狀或矩形環狀之部件)。在像焊錫材料、銀合金部件這樣的連接材料介於引線與陶瓷封裝體之間之狀態下進行加熱(此外，視情況同時施力)，藉此能使連接材料熔融，而形成將引線黏接到陶瓷封裝體之連接部件。

陶瓷封裝體中，較佳為開口部之周圍具有金屬層，當引線配置成引線封閉開放空間部之開口部時，較佳為架構成引線之周緣部位於此金屬層上。這樣的金屬層更佳為設置成緊貼於界定陶瓷封裝體開口部之面之周緣部。為了獲得這樣的緊貼，可以藉由例如燒結、鍍覆等在陶瓷封裝體之周緣部設置那樣的金屬層。

如上所述，在引線位於金屬層上之狀態下將這些部件連接為一體。為了做此連接，在金屬層上配置焊錫材料、導電性黏接劑、導電性漿料或銀合金部件等連接材料，較佳為配置焊錫材料。此外，在其上配置引線，然後，例如藉由加熱手段做加熱或放進回焊爐(reflow furnace)使連接材料熔融而形成連接部件，藉此能將這些部件連在一起，良好地封閉陶瓷封裝體之開放空間部。

別的態樣中，可以在引線直接位於陶瓷封裝體所設之金屬層上之狀態下(亦即，沒有如上所述配置連接材料)將這些部件熔接為一體而形成連接部件，藉此連接這些部件。此時，金屬層與引線在接觸界面熔融所形成之熔接部作為連接部件發揮作用。為了做這樣的熔接，例如能使用電阻熔接(例如：接縫熔接)或雷射熔接等。

當連接材料介於引線與陶瓷封裝體之金屬層之間時(亦即，使用焊錫材料、銀合金部件等連接材料來間接做連接時)，或當引線與陶瓷封裝體之金屬層直接接觸時(亦即，藉由熔接直接做連接時)，引線更確實地連接到陶瓷封裝體，結果，PTC元件更確實地密封在陶瓷封裝體內。這樣的金屬層可以由任何適當的材料所形成，有關那樣的材料，例如是鉬與錳之合金、鎢、Ag-Cu-Ti合金等。可以例如於陶瓷封裝體之預設處塗布，形成金屬層之金屬粉末之漿料，對此漿料進行燒結，而形成與陶瓷封裝體緊貼之金屬層。

如上所述陶瓷封裝體具有金屬層之態樣中，將引線透過焊錫材料、銀合金部件等連接材料間接連接到金屬層時，或是將這些部件熔接直接做連接時，為了更促進黏接，可以使金屬層之上具有別的金屬層。那樣的別的金屬層是可以藉由例如鍍覆、蒸鍍等來形成。具體來說，可以例如於作為金屬層之鉬與錳之合金層或鎢層等之上形成鎳鍍層、錫鍍層等以作為別的金屬層，接著，於此別的金屬層形成金色閃標(gold flash)鍍層。

其次，參照圖式更詳細說明本發明之PTC裝置。第一圖(a)顯示本發明PTC裝置之一個態樣的示意側視剖面圖。此外，第一圖(b)係用於第一圖(a)所示PTC裝置之陶瓷封裝體之示意立體圖。此外，第二圖及第三圖中，(a)及(b)之圖式分別類似於第一圖(a)及第一圖(b)。此外，圖式中，相同的符號顯示具有實質上相同機能的元件。

第一圖所示之態樣之PTC裝置100具有：(1)聚合物PTC元件108，具有層狀聚合物PTC要素102、以及配置於其兩側之主表面的第一金屬電極104及第二金屬電極106；(2)第一引線110及第二引線112，連接到聚合物PTC元件108之各個金屬電極104,106；以及(3)陶瓷封裝體120，具有容納聚合物PTC元件108的開放空間部114，該開放空間部114具有界定該開放空間部114之上側開口部116及下側開口部118(因此有二個開口部)，該引線110及112封閉著該上側開口部116及該下側開口部118，使配置於該開放空間部114之聚合物PTC元件108與陶瓷封裝體120周圍之環境隔離。

如第一圖(b)所示，陶瓷封裝體120中，其相向之主表面122及124分別具有上側開口部116及下側開口部118，因此，開放空間部114成為在其兩側形成開口之貫通空間部。此外，於主表面之上側開口部116配置有金屬層126，此金屬層126包圍上側開口部116(此外，第一圖(b)中，僅繪示上側之金屬層126，但是如第一圖(a)所示，陶瓷封裝體120在其下側也具有金屬層128)。這樣的金屬層由於各種目的而設置於半導體晶片等所用之陶瓷封裝體，那樣的陶瓷封裝體已在市面上販賣。例如為了確保封裝體之內部與外部之間之電性連接而設置。本發明之PTC裝置100中，使用陶瓷封裝體120之金屬層126,128作為直接連接引線110,112的對象，引線110,112能藉由此連接來封閉陶瓷封裝體120之開放空間部114。

具體來說，這樣的各金屬層(126及128)與各引線(110及112)之間存在連接部件130，因此，引線110,112與金屬層126,128黏接，進而引線110,112與陶瓷封裝體120黏接。如上所述，金屬層126,128包圍開放空間部114之上側開口部116及下側開口部118，所以將引線110,112以覆蓋上側開口部116及下側開口部118、放在上側開口部116及下側開口部118之周緣部上之方式擺放在陶瓷封裝體120之主表面122,124，在上側開口部116及下側開口部118之周圍黏接金屬層126,128與引線110,112，於是，陶瓷封裝體120之開放空間部114被引線110,112封閉。

在陶瓷封裝體120主表面122,124兩側之上側開口部116及下側開口部118，如此黏接引線110,112與金屬層126,128，於是，配置於開放空間部114內之PTC元件108成為與陶瓷封裝體120之外部實質上隔離的狀態，能使陶瓷封裝體120周邊之氣氛之影響變得最小，亦即，使空氣(或氧)對PTC元件108之影響變得最小，結果，能盡可能地抑制PTC元件108所含之導電性填料之氧化。

此外，所繪示之態樣中，PTC元件108之金屬電極104及106與引線110及112分別電性連接著。此連接，係藉由配置於這些部件間之由焊錫等導電性連接材料所形成之連接部件132來獲得。別的態樣中，也可以將導電性黏接劑或導電性漿料使用於這些部件間之連接。

第一圖(a)所示之PTC裝置100是可以例如藉由以下的方法來製造。首先，在第二引線112上擺放作為連接材料之焊錫材料(相當於連接部件132及130之前驅物)，在那樣的焊錫材料上將PTC元件108配置成面對第二引線112及PTC元件108之第二金屬電極106。此外，配置陶瓷封裝體120之金屬層128，使第二引線112封閉陶瓷封裝體120之下側開口部118。亦即，進行以下部件之定位，使焊錫材料(對應於連接部件132)位於第二引線112與第二金屬電極106之間，且使焊錫材料(對應於連接部件130)位於第二引線112與陶瓷封裝體下側開口部118之周緣部之金屬層128。

其次，在第一金屬電極104及金屬層126之上擺放作為連接材料之焊錫材料(相當於連接部件132及130之前驅物)。此外，在陶瓷封裝體120之金屬層126之上擺放第一引線110，使第一引線110與PTC元件108之第一金屬電極104面對該焊錫材料，且使第一引線110封閉陶瓷封裝體120之上側開口部116。亦即，進行以下部件之定位，使焊錫材料(對應於連接部件132)位於第一引線110與第一金屬電極104之間，且使焊錫材料(對應於連接部件130)位於第一引線110與陶瓷封裝體120上側開口部116之周緣部之金屬層126之間。

獲得如此形成由第一引線110及第二引線112、陶瓷封裝體120、PTC元件108以及位於這些部件間作為連接材料之焊錫材料所構成之組件(或裝配體(assembly))，將此組件放進加熱爐(例如：回焊爐)使焊錫材料熔融，然後冷卻，將焊錫材料轉換為連接部件，藉此能獲得第一圖之PCT裝置100。

第二圖以與第一圖類似之方式顯示別的態樣的本發明之PTC裝置。第二圖所示之態樣之PTC裝置200具有與第一圖類似的聚合物PTC元件108，又具有第一引線110。第一引線110藉由連接部件132電性連接到聚合物PTC元件108作為第一金屬電極之一邊之金屬電極104，且藉由連接部件130連接到陶瓷封裝體201之金屬層126。此PTC元件108配置於第二圖(b)所示之陶瓷封裝體201內。

陶瓷封裝體201如第二圖(b)所示具有容納聚合物PTC元件108之開放空間部114。所繪示之態樣中，該開放空間部114由底部202以及包圍底部202之四個壁204,206,208及210所界定，具有對陶瓷封裝體201一邊之主表面開放之開口部116。亦即，陶瓷封裝體201是有底殼體，開放空間部114具有一個開口部116。

與第一圖所示之態樣類似地，陶瓷封裝體201具有包圍開口部116之金屬層126，更具有電導體212(可以例如為金屬層、金屬線、金屬帶(metal strip)等任何適當之形態)，以確保界定開放空間部114之底部202之內側(上側)與外側(下側)之間之電性導通。所繪示之態樣中，從第二圖(b)得知，電導體212是金屬層212之形態，實質上覆蓋底部202之整個上側露出面，從底部202上側之露出表面延伸到陶瓷封裝體201之側邊，然後，從側邊繞到陶瓷封裝體201底部202下側之表面(此外，第二圖(b)僅繪示金屬層212以露出狀態位於底部202上側之部分)。因此，從第二圖(a)理解，電導體212將界定陶瓷封裝體201底部202之部件214加以包圍。此外，第一引線110與第一圖之情況相比實質上是相同的。

如第二圖(a)所示，上述之電導體212位於界定開放空間部114之底部202之外側的部分，亦即，界定底部202之部件214之下側的部分216與第二引線112電性連接著。第二引線112與電導體212之間，詳言之是第二引線112與電導體212之部分216之間之那樣的連接可以類似於第一引線110與金屬層126之間之連接，是可以例如使用焊錫、導電性黏接劑、導電性漿料等連接材料來形成連接部件130來實施。這樣的電導體212藉由連接部件132電性連接到聚合物PTC元件108作為第二電極之另一邊之金屬電極106。

因此，對照第一圖所示之PTC裝置100中第二金屬電極106與第二引線112直接電性連接著，第二圖所示之態樣之PTC裝置200中PTC元件108之第二金屬電極106是透過電導體212間接電性連接到第二引線112。

第二圖所示之態樣中，優點之一是只要將第一引線110(事先容納著PTC元件108)安裝於陶瓷封裝體201，更詳言之是安裝於該金屬層126，就完成將PTC元件108密封在陶瓷封裝體201中。可以例如藉由以下之方法來製造。首先，在第二引線112上隔著焊錫等連接材料(相當於連接部件130之前驅物)擺放陶瓷封裝體201，其次，在陶瓷封裝體201底部202之露出狀態之上側表面上擺放焊錫材料(相當於連接部件132之前驅物)，在該焊錫材料上擺放PTC元件108，其次，在PTC元件108之第一電極104上及陶瓷封裝體201之金屬層126上擺放焊錫材料(分別相當於連接部件132及130之前驅物)，在此焊錫材料上擺放第一引線110，如此形成裝配體。此外，將此裝配體放進加熱爐使焊錫材料熔融後做冷卻，藉此能獲得本發明第二圖之PTC裝置200。

因此，第二圖(a)所示之PTC裝置200是能藉由以下步驟而獲得。於第二引線112上擺放作為連接材料之焊錫材料(相當於連接部件130之前驅物)，於該焊錫材料上擺放陶瓷封裝體201，於陶瓷封裝體201之底部202隔著作為連接材料之焊錫材料擺放PTC元件108，其次，於PTC元件108之第一金屬電極104及陶瓷封裝體201之金屬層126之上擺放作為連接材料之焊錫材料(相當於連接部件132及130之前驅物)，於該焊錫材料上以封閉開口部116之方式擺放第一引線110，如此獲得組件(或裝配體)。此外，將此組件放進加熱爐(例如：回焊爐)使焊錫材料熔融，然後冷卻。

第三圖以與第一圖類似之方式顯示別的態樣之本發明之PTC裝置。第三圖所示之態樣之PTC裝置300具有與第一圖類似之聚合物PTC元件108，又具有第一引線110。第一引線110藉由連接部件132電性連接到聚合物PTC元件108作為第一金屬電極之一邊之金屬電極104。PTC元件108配置於第三圖(b)之陶瓷封裝體301內。為了讓人能容易理解，第三圖之第一引線110與第一金屬電極104之連接以及第一引線110與陶瓷封裝體301之連接在第一圖或第二圖之態樣上是類似的。

陶瓷封裝體301類似於第一圖及第二圖所示之態樣而具有包圍開口部116之金屬層126，但是如第三圖(b)所示，與第二圖(b)所示之陶瓷封裝體201相比，差異點之一是將容納聚合物PTC元件108之開放空間部114加以界定的底部302具有貫通孔304。結果，為了確保將開放空間部114加以界定之底部302之內側(上側)與外側(下側)之間之電性導通，如第三圖(a)所示，將電導體306設置成經過貫通孔304之內壁。

如第三圖(a)所示，上述之電導體306位於界定開放空間部114之底部302之外側(下側)的部分308與第二引線112電性連接著。第二引線112與電導體306之部分308之間之連接可以類似於第一引線110與金屬層126之間之連接，是可以藉由例如焊錫、導電性黏接劑、導電性漿料等來實施。

因此，對照第一圖所示之PTC裝置100之第二金屬電極106與第二引線112直接連接著，在第三圖所示之態樣之PTC裝置300也類似於第二圖，PTC元件108之第二金屬電極106隔著電導體306間接連接到第二引線112。此態樣中，在不經過陶瓷封裝體301之側邊之前提下，能確保陶瓷封裝體301之內側與外側之電性導通，所以容易製造陶瓷封裝體301。例如在陶瓷封裝體301底部302之內側及外側配置延伸到貫通孔304周緣的電導體部分(例如：金屬層、金屬線、金屬帶等)，對貫通孔304之內壁進行金屬鍍覆，藉此將內側及外側之電導體部分連接為一體。如此能形成電導體306。

此外，第三圖(a)所示之PTC裝置300在具有貫通孔304這點上不同，但是有關裝配體之形成，實質上類似於先前說明過的第二圖(a)之PTC裝置200之形成。因此，第三圖(a)之PTC裝置300之製造類似於第二圖(a)之情況。

第四圖顯示別的態樣之本發明之PTC裝置。第四圖所示之態樣之PTC裝置400具有類似於第一圖之聚合物PTC元件108，又具有第一引線110。第一引線110連接到聚合物PTC元件108作為第一金屬電極之一邊之金屬電極104。此態樣中，陶瓷封裝體401內配置有PTC元件108，陶瓷封裝體401類似於第二圖(b)所示之陶瓷封裝體201，但是在底部具有階梯部分(或段差部)402這點上不同。

此陶瓷封裝體401中，底部具有段差部402，在段差部402之兩側設有二個獨立之電導體404及406(例如：金屬層、金屬線、金屬帶等)。一邊之電導體404類似於第二圖之金屬層212，位於陶瓷封裝體401底部之上側，電性連接到PTC元件108之第二金屬電極106，並且電性連接到位於底部外側(或下側)之第二引線112。另一邊之電導體406電性連接到第一引線110，並且藉由接合引線(bonding wire)408電性連接到PTC元件108之第一金屬電極104。因此，第四圖之態樣中，PTC元件108之各金屬電極104,106均間接連接到引線(110,112)。

第四圖之態樣中，第一引線110直接連接到陶瓷封裝體401作為電導體406之金屬層，且第二引線112直接連接到陶瓷封裝體401之電導體404，結果，這些引線110,112間接連接到PTC元件108之金屬電極104,106。因此，將引線連接到金屬層或電導體，也能藉由可能對PTC元件108有不良影響的更嚴苛的熱的條件下之連接方法來實施。

因此，第四圖所示之PTC裝置400是能例如藉由以下之方法來製造。首先，於第二引線112上以別的金屬層409能位於此處之方式擺放陶瓷封裝體401，將這些部件熔接為一體而形成熔接部410，其次，於陶瓷封裝體401底部之上側擺放焊錫材料(對應於連接部件130)，於該焊錫材料上擺放PTC元件108，加熱使PTC元件108之第二金屬電極106連接到金屬層404，然後，藉由接合引線408來連接PTC元件108之第一電極104及金屬層402，其次，以封閉陶瓷封裝體401之開口部116之方式將第一引線110隔著別的金屬層409擺放在陶瓷封裝體401周圍之金屬層406上，將第一引線110熔接在別的金屬層409而形成熔接部410，如此能獲得PTC裝置400。此外，較佳為別的金屬層事先例如藉由鍍覆、燒結等黏接到陶瓷封裝體之金屬層。

金屬電極薄的情況(通常是金屬箔之形態)是常見的，所以在引線直接連接到金屬電極之情況下，一般使用以加熱爐加熱焊錫、導電性黏接劑、導電性漿料等的方法。對此，在將引線直接連接到金屬層或電導體之情況，能以熔接連接這些部件間，故在這些部件之間能確保更確實的連接。亦即，能將PTC元件更確實地密封在陶瓷封裝體內。

第四圖中，陶瓷封裝體401在其上側之主表面事先具有金屬層406，又為了使熔接容易，在金屬層406上事先具有別的金屬層(例如：Ag-Cu層、可乏層等)409。此外，所繪示之態樣中，也顯示著熔接部410。下側之金屬層404也同樣地具有別的金屬層409，也繪示了熔接部410。

尚，上述之各種態樣中，在非活性氣體氣氛下例如氮氣氛下或真空下，實施藉由引線來封閉陶瓷封裝體之開口部的程序，在此情況下，支撐PTC元件之開放空間部在充滿非活性氣體之狀態下被引線封閉，所以PTC元件所含之金屬填料之氧化之相關問題點更進一步減輕。

使用以下之陶瓷封裝體、PTC元件及引線來模擬了第四圖所示之本發明之PTC裝置400。

‧陶瓷封裝體(日本特殊陶業公司製，氧化鋁製)

尺寸(外尺寸)：4.8mm×9.1mm×1.3mm(高度)

開放空間部尺寸：3.4mm×7.7mm×1.05mm(高度)

金屬層：於Mo/Mn層(相當於第四圖之404及406)上鍍覆Ni，在Ni上鍍覆Au(這些部件之鍍覆層相當於第四圖之409)

‧PTC元件(Tyco Electronics Raychem K.K.製，商品名為PolySwitch)

尺寸：2.3mm×3.0mm×0.43mm(厚度)

‧引線(鎳製，尺寸：5mm×20mm×0.125mm(厚度))

於陶瓷封裝體內之開放空間部內配置PTC元件後，於陶瓷封裝體上配置引線，於陶瓷封裝體之周緣部熔接其金屬層(406＋409)與引線，藉此將界定該開放空間部之開口部加以封閉，因而將PTC元件密封在陶瓷封裝體內。

其次，將所獲得的陶瓷封裝體保持在40大氣壓(atm)之空氣氣氛下七天後，將引線從陶瓷封裝體剝下並取出PTC元件。測量所取出的PTC元件之電阻值(R1)後，以6V/50A之施加條件使PTC元件跳脫(trip)保持5分鐘後，停止施加，再過一小時後測量PTC元件之電阻值(R2)。此外，在比較例方面，在不利用引線進行密封之前提下，同樣地測量了相同條件下支撐在陶瓷封裝體內之PTC元件之電阻值。將其結果顯示於表一及表二。

本實施例中，未實施引線與PTC元件之金屬電極之間的電性連接。有關使用引線將PTC元件密封在陶瓷封裝體內藉以抑制PTC元件之金屬填料之氧化這件事的效果，比較表一及表二之結果就清楚得知，不必實施那樣的電性連接。由於有這個看法，所以前面記載著「模擬了第四圖所示之本發明之PTC裝置」。

尤其，本發明之PTC裝置能抑制使PTC元件跳脫後之電阻值之增加。這意味著，由於有效地防止導電性填料之氧化，所以長期保持PTC元件進而PTC裝置之可靠性，結果，提高使用PTC裝置之裝置等之可靠性、安全性。

[產業上之利用可能性]

本發明由於能抑制構成PTC裝置之PTC元件之PTC要素所含之金屬填料的氧化，所以能減輕PTC元件之電阻隨著時間變化而增加的問題點。

此外，本案主張基於日本特許出願第2008-148888號(2008年6月6日申請，發明名稱為「PTC裝置」)的優先權，在此參照這個優先權文件，藉以將其在日本申請所揭露之事項全部納入本說明書之揭露事項。

100．．．PTC裝置

102．．．PTC元件

104．．．第一金屬電極

106．．．第二金屬電極

108．．．PTC元件

110．．．第一引線

112．．．第二引線

114．．．開放空間部

116,118．．．開口部

120．．．陶瓷封裝體

122,124．．．主表面

126,128．．．金屬層

130,132．．．連接部件

200．．．PTC裝置

201．．．陶瓷封裝體

202．．．底部

204,206,208,210．．．界定空間部之隔牆

212．．．電導體

300．．．PTC裝置

301．．．陶瓷封裝體

302．．．底部

304．．．貫通孔

306．．．電導體

400．．．PTC裝置

401．．．陶瓷封裝體

402．．．段差部

404,406電導體

408．．．接合引線

409．．．別的金屬層

410．．．熔接部

第一圖(a)係顯示本發明PTC裝置之示意側視剖面圖，此外，第一圖(b)係顯示第一圖(a)之PTC裝置所用之陶瓷封裝體之示意立體圖。

第二圖(a)係顯示本發明別的態樣之PTC裝置之示意側視剖面圖，此外，第二圖(b)係顯示第二圖(a)之PTC裝置所用之陶瓷封裝體之示意立體圖。

第三圖(a)係顯示本發明別的態樣之PTC裝置之示意側視剖面圖，此外，第三圖(b)係顯示第三圖(a)之PTC裝置所用之陶瓷封裝體之示意立體圖。

第四圖係顯示本發明別的態樣之PTC裝置之示意側視剖面圖。

100．．．PTC裝置

102．．．PTC元件

104．．．第一金屬電極

106．．．第二金屬電極

108．．．PTC元件

110．．．第一引線

112．．．第二引線

114．．．開放空間部

116,118．．．開口部

120．．．陶瓷封裝體

122,124．．．主表面

126,128．．．金屬層

130,132．．．連接部件

Claims (8)

1. 一種PTC裝置，係具有：(1)聚合物PTC元件，具有聚合物PTC要素、以及配置於其兩側之主表面的第一及第二金屬電極；(2)引線，連接到聚合物PTC元件之至少一邊之金屬電極；以及(3)陶瓷封裝體，具有容納聚合物PTC元件之開放空間部，該開放空間部具有至少一個界定該開放空間部的開口部，其特徵為：該引線封閉著該開口部，使配置於該開放空間部之聚合物PTC元件與該陶瓷封裝體之周圍環境隔離，該陶瓷封裝體係在其一個主表面具有開口部的有底殼體之形態，又具有將該有底殼體之底部之內側與外側連接的電導體，與聚合物PTC元件之第一金屬電極連接、作為第一引線之引線封閉陶瓷封裝體之開口部，聚合物PTC元件之第二金屬電極在陶瓷封裝體之底部連接到該電導體，因此，第二金屬電極連接到與該電導體連接之第二引線，且該陶瓷封裝體在底部具有貫通孔，又具有經由貫通孔將底部之內側與外側連接的電導體，配置於該底部外側之第二引線連接到該電導體並且封閉著該貫通孔。
2. 如申請專利範圍第1項之PTC裝置，其特徵為：陶瓷封裝體在其主表面具有包圍開口部之金屬層，封閉開口部之至少一個引線配置於陶瓷封裝體主表面之金屬層上，藉由位於該引線與金屬層之間的連接部件連接到陶瓷封裝體。
3. 如申請專利範圍第2項之PTC裝置，其特徵為：連接部件由焊錫所形成。
4. 如申請專利範圍第2項之PTC裝置，其特徵為：連接部件係位於引線與金屬層之間的這些部件之熔接部。
5. 如申請專利範圍第1項之PTC裝置，其特徵為：PTC元件之第一金屬電極連接到引線或第一引線。
6. 如申請專利範圍第2項之PTC裝置，其特徵為：包圍陶瓷封裝體開口部之金屬層具有在開放空間部內延伸之部分，PTC元件之第一金屬電極連接到該部分，藉此連接到該引線。
7. 如申請專利範圍第1項之PTC裝置，其特徵為：在開放空間部內氮氣氛下或真空下密封著PTC元件。
8. 一種電氣裝置，具有申請專利範圍第1至7項中任一項之PTC裝置。