可回流焊的正温度系数电路保护器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电气器件，尤其涉及一种可回流焊的正温度系数器件。
【背景技术】
[0002]正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PTC)芯片广泛应用于电路保护。PTC芯片在正常工作状态时具有低电阻。一旦电路中电流过大，PTC芯片将发热并升温。当超过一定温度后，其电阻急剧增加，达到绝缘体状态，从而切断电路。PTC芯片由此起到保护电路的作用。
[0003]常见地，PTC芯片器件的构造为简单的层状结构:在PTC芯片的两侧焊接有完全覆盖它的片状导电端子。在使用中，通过在将两个片状导电端子焊接至电路中(例如电路板上)，来将PTC芯片器件安装至电路中。
[0004]图1显示了现有技术的一种PTC电路保护器件的示意图。如图1所示，PTC芯片3被夹在导电的上端子1和下端子2之间，通过焊锡(未示出)与上端子1及下端子2结合，实现串行连接。上端子1具有外延的弯曲的结合部103，以及电路结合部105。当安装时，下端子2和上端子1的电路结合部105回流焊至电路中，如电路板上。上端子1和下端子2将PTC芯片3完全覆盖。
[0005]图1所示的现有技术的PTC电路保护器件虽然构造简单易行，但存在如下问题。首先，当处于保护状态(即高温状态)时，PTC芯片处于高温，并且将发生热膨胀。但是，完全覆盖PTC芯片的片状导电端子牢固焊接在电路上，难以变形，因此大大限制了 PTC芯片热膨胀的空间，并且因此在器件内产生很大的内应力。该应力可能导致PTC芯片发生物理破坏从而烧毁，也可能导致电路结合部105与电路之间的焊接松脱等，从而对电路即电子装置的可靠性产生影响。这在PTC芯片是聚合物正温度系数(Polymeric Positive TemperatureCoefficient，PPTC芯片的情况下尤其严重。总之，在存在热膨胀的情况下，如果使用常规的PTC芯片器件的构造，产生的大应力使得产品可靠性大受影响。其次，在PTC芯片器件的制造中，通常使用回流焊将片状导电端子焊接至PTC芯片，而当将制成的芯片器件安装至电路中时，也通常使用回流焊技术。因此，在类似的回流焊条件(如热风)下，当将图1所示的PTC电路保护器件通过回流焊焊接到电路如电路板上以完成安装时，在上下端子与PTC芯片之间的焊锡会产生再熔融，从而存在锡珠的溢出。由于片状导电端子完全覆盖PTC芯片，溢出的锡珠将向电阻器件的侧面流淌，可能导致两个导电端子之间形成“锡桥”，从而在冷凝后造成端子间短路，影响电路的性能，甚至使PTC芯片器件失效。此外，覆盖PTC芯片的片状上端子与PTC芯片之间的结合力有时不够充分，容易产生剥离。
[0006]因此，需要一种改进的正温度系数电路保护器件结构，其能够减轻PTC芯片的热膨胀对器件可靠性的不利影响，同时还可以防止在安装该器件的回流焊期间产生“锡桥”。
【实用新型内容】
[0007]为了解决以上问题，本实用新型提供了以下技术方案。
[0008][1] 一种正温度系数电路保护器件，所述正温度系数电路保护器件包括:
[0009]导电的片状上端子，所述片状上端子由第一芯片结合部、第一电路结合部和它们之间的连接部组成，其中所述第一芯片结合部具有第一平面轮廓；
[0010]导电的片状下端子，所述片状下端子包括第二芯片结合部，其中所述第二芯片结合部具有第二平面轮廓；
[0011]夹在所述片状上端子和片状下端子之间并且通过焊锡分别与所述第一芯片结合部的下表面及所述第二芯片结合部的上表面结合的正温度系数芯片，所述正温度系数芯片具有第三平面轮廓，
[0012]其特征在于:
[0013]所述第一平面轮廓和第二平面轮廓在所述第三平面轮廓的内部，并且所述第三平面轮廓具有未被所述第一平面轮廓和/或第二平面轮廓覆盖的部分，以允许所述正温度系数芯片具有自由热膨胀空间。
[0014][2]根据[1]所述的正温度系数电路保护器件，其特征在于
[0015]所述第三平面轮廓未被所述第一平面轮廓覆盖的部分的面积至少为所述第三平面轮廓面积的20%，
[0016]和/或
[0017]所述第三平面轮廓未被所述第二平面轮廓覆盖的部分的面积至少为所述第三平面轮廓面积的20%。
[0018][3]根据[1]所述的正温度系数电路保护器件，其特征在于所述第三平面轮廓未被所述第一平面轮廓覆盖的部分和未被所述第二平面轮廓覆盖的部分是错开的。
[0019][4]根据[1]所述的正温度系数电路保护器件，其特征在于
[0020]在所述第一平面轮廓和第三平面轮廓的边缘之间具有防溢间隙，和/或，在所述第二平面轮廓和第三平面轮廓的边缘之间具有防溢间隙。
[0021][5]根据[1]所述的正温度系数电路保护器件，其特征在于
[0022]所述第一芯片结合部和/或第二芯片结合部具有通孔。
[0023][6]根据[5]所述的正温度系数电路保护器件，其特征在于
[0024]第一芯片结合部具有多个通孔，优选三个以上通孔。
[0025][7]根据[1]所述的正温度系数电路保护器件，其特征在于所述连接部的两侧边缘具有凹口。
[0026][8]根据[1]所述的正温度系数电路保护器件，其特征在于所述连接部是弯曲的，使得所述第一电路结合部的下表面与所述第二芯片结合部的下表面基本上处于同一平面内。
[0027][9]根据[1]所述的正温度系数电路保护器件，其特征在于所述片状下端子还包括从所述第二芯片结合部外延的电路结合部。
【附图说明】
[0028]图1是现有技术的一种PTC电路保护器件的示意图。
[0029]图2A至图2C是显示根据本实用新型的一个实施方案的PTC电路保护器件的外观图。
[0030]图3是显示了上端子与PTC芯片之间的结合力与片状上端子中的通孔之间的关系的箱线图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图，详细说明根据本实用新型的一些实施方案。
[0032]图2A至图2C显示根据本实用新型的一个实施方案的PTC电路保护器件的外观图。图2A是从上方的俯视图。图2B是侧视图。图2C是从下方的仰视图。其中，上下端子为导电材料，如金属，例如，镍、铜、镀锡的铜、不锈钢、镀铜的不锈钢。片状端子的厚度通常为0.05mm-0.5mm。PTC芯片可以是PPTC芯片。尽管所示的外观是基本上矩形的，但在不影响本实用新型效果的前提下，可以任选地使用任何形状的端子和芯片材。
[0033]图2A显示了，上端子1具有电路结合部105、与PTC芯片结合的部分(称为第一芯片结合部101)，第一芯片结合部101上具有通孔505，以及电路结合部105与第一芯片结合部101之间的连接部103。
[0034]第一芯片结合部101的平面轮廓(称为第一平面轮廓)在PTC芯片的轮廓(称为第三平面轮廓)之内。或者说，第一平面轮廓小于第三平面轮廓，并与第三平面轮廓的边缘具有空隙。其中，例如在第三平面轮廓的一端，有一块较大的区域501未被第一平面轮廓所覆盖。该区域501由于未受到上端子1的第一芯片结合部101在空间上的限制，因此在高温时可以自由膨胀，从而不会产生过高的内应力。为了达到较佳的降低应力的效果，区域501优选占第三平面轮廓面积的比例> 20%，更优选> 25%，并且优选< 50%。对区域501的形状，没有特别的规定。
[0035]在第一平面轮廓的两侧，与第三平面轮廓的边缘之间存在着间隙503。由于间隙503的存在，当将器件回流焊到电路中时，再融化的器件内的焊锡即使溢出，也将保持在第一平面轮廓周围的PTC芯片上，而不会向侧面溢出进而向下流淌而形成锡桥。能够起到上述作用的间隙在本文中称为“防溢间隙”。
[0036]任选地，上端子1的第一芯片结合部101上还可以有任意数量和形状的通孔505，用于容纳溢出的焊锡。在利用回流焊将PTC电路保护器件焊接至电路中时，如果在片状上端子中存在通孔，将有特别有利的效果:上端子与PTC芯片之间的结合力将明显提高。不拘于任何理论，这可能是由于，在上端子与PTC芯片之间的焊锡在回流焊条件下再熔融并进入通孔中，当回流焊结束且焊锡冷凝后，在通孔中形成了焊锡柱。这些焊锡柱一方面增大了焊锡与上端子的粘合面积，一方面起到限制其周围通孔移动的作用，从而总体上提高了上端子与PTC芯片之间的结合力。图3显示了上端子中通孔与结合力之间的关系(90度剥离力vs孔尺寸和数量)。在图中，显示了没有通孔的对照例，以及三个实施例，分别具有一个直径为0.35mm的通孔、一个0.80mm的通孔以及三个0.35mm的通孔。从图中可见，当孔径变大、孔数变多时，结合力明显增大。因此，在可回流焊的正温度系数电路保护器件中，片状上端子中的通孔是特别优选的。
[0037]此外，在连接部103处，设置了凹口 701。优选地，在连接部两侧对称地设置凹口701。凹口的存在使得在