专利名称：表面粘着电气装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可变热敏电气装置，尤其是涉及一种可应用于印刷电路板上的表面粘着型可变热敏电气装置。
以有机高分子聚合物如聚烯烃类的聚乙烯为材料，加入导电填料如碳黑或金属颗粒或粉未而组成的导电性复合材料，可产生许多应用(application)方式。这许多应用之中，又以非线性的正温度系数(PTC)的电阻变化现象最为突出。这种PTC可设计成为电子元件或电气装置，用于保护电路，及防止因过热或过量电流所可能造成的电路损害。
简单而言，此种材料在室温时，电阻值是保持在低电阻状态，当温度瞬间上升至一临界温度、或瞬间有超量电流通过时，其电阻值可立刻跳升至数千倍(103)以上。此种电阻跳动式的改变，可有效地抑制或切断通过的超量电流，从而达到保护线路避免烧毁的目的。此种PTC元件另一明显的优点在于，当温度回复正常，或过量电流的情况消失后，其电阻值可回复至低电阻状态，从而可使电路重新正常操作。不象一般的保险丝，必须经过更换后才能使电路回复正常。正因为此项优点，这种不需更换的PTC保护元件，在高密度电子线路系统中，为实现保护功能而在设计上显得更为需要。
然而，在高密度线路设计及制造中，对保护元件的尺寸要求是其要达到轻、薄、微小的特征，而且在安装上需达到表面粘着型。因此，以有机高分子材料制作的PTC元件，已被设计成不同型式的表面粘着型电子元件，如美国专利第5089801号所揭示的，由于其中使用了上下各一对平面式的导电电极，因此在制造上必须考虑此平面式导电金属电极(conductive metal terminal as electrode)与PTC元件上下平面金属膜电极层的粘合稳定度，而此元件设计的缺点在于其上下导电金属电极与平面薄膜电极经回焊热风安装于电路板上时，常易产生分离。
美国专利第5864281号揭示的以蚀刻方式将PTC上下表面所附着的电极膜，按所设计的图案除去，一直蚀刻到PTC层，再沿着蚀刻沟纹，以外力使之断裂，从而制成电阻元件，此专利强调元件以断裂方式制造出来，以致于元件含有断裂造成的边缘(fractured surface)，此专利并没有描述以元件结构改变来解决热传导的问题。
美国专利第5831510号及5852397号揭示了另外几种新型PTC元件，其对两个电极端的设计，基本上是采用一般印刷电路板设计，将电路透过穿洞，以电镀导通的方式，使上下各自分开的电极层，改变至对称式的平面构造。虽然此设计取消了外加的平面式导电电极，克服了前项专利(美国专利第5089801号)设计的缺点，但仍有下列数项功能的限制亟待改进(1)元件散热太快，以致于易受周围环境如印刷电路板上电路宽度、厚度或位置的影响，而直接反应在元件的电阻变化上，使电阻的跳动难以预测与控制。
(2)因金属电极膜与导电材料的热膨胀系数的差异，致使在制造过程中出现材料应力不均匀的现象，致使其在使用过程中易造成电极剥离的现象，而无法达到原有的功能。
(3)上下两端的电极，须先将上下两平面的电极膜以蚀刻方式分割开来，使其每面有两区，以致于造成有效使用面积减少。
本实用新型的目的在于提供一种表面粘着电气装置，其便于表面粘着式安装至印刷电路上，不仅元件散热慢，不易受周围环境如印刷电路板上电路宽度、厚度或位置的影响，电阻的跳动容易预测与控制；而且在使用过程中电极不会剥离，质量性能稳固，且元件没有断裂造成的边缘，电极的有效使用面积大。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种表面粘着电气装置，包括(1)薄板型电阻元件，是由具有导电粒子分散于其中的高分子材料所组成，该具有正温度或负温度系数性质的薄板型电阻元件，具有相对的第一表面与第二表面，还具有相对的第一端面与第二端面，该第一端面与第二端面是分别从第一表面延伸至第二表面；(2)第一导电构件，设置于该薄板型电阻元件的第一表面，且延伸至第一端面；(3)第二导电构件，设置于该薄板型电阻元件的第二表面，且延伸至第二端面；(4)第一绝缘膜，设置于该第一导电构件上，且延伸至该薄板型电阻元件的第二端面；(5)第二绝缘膜，设置于该第二导电构件上，且延伸至该薄板型电阻元件的第一端面；(6)第一电极，包括一主体部与一连接部；该第一电极的主体部包括一对金属箔片，是分设于第一绝缘膜与第二绝缘膜上；该第一电极的连接部包括一导电膜，是沿第一端面耦接该对金属箔片与该第一导电构件；以及(7)第二电极，包括一主体部与一连接部；该第二电极的主体部包括一对金属箔片，是分设于第一绝缘膜与第二绝缘膜上；该第二电极的连接部包括一导电膜，是沿第二端面耦接该对金属箔片与该第二导电构件。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于该高分子材料是择自聚乙烯，聚丙烯，聚氟烯，及聚乙烯、聚丙烯、聚氟烯的混合物和共聚合物。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于该导电粒子是择自金属粒子，含碳粒子，金属氧化物，金属碳化物，以及金属粒子、含碳粒子、金属氧化物、金属碳化物的混合物。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述导电构件的材料是择自镍，铜，锌，银，金，及镍、铜、锌、银、金所组成的合金或多层材料。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述绝缘膜为一接着性胶膜。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述绝缘膜为环氧树脂与玻璃纤维布所制成的接着性胶膜。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述金属箔片为铜箔。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述导电膜是以无电电镀或电镀方法所镀成的铜或金。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于还包括(8)将第一电极与第二电极相互隔离的一对隔离构件，是分设于第一绝缘膜与第二绝缘膜上。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于该隔离构件为一防焊涂料。
本实用新型还提供了一种表面粘着电气装置，包括(A)第一电阻总成，包含(1)薄板型电阻元件，由具有导电粒子分散于其中的高分子材料所组成；该具有正温度或负温度系数性质的薄板型电阻元件具有相对的第一表面与第二表面，还具有相对的第一端面与第二端面，该第一端面与第二端面是分别从第一表面延伸至第二表面；(2)第一导电构件，是设置于该薄扳型电阻元件的第一表面，且延伸至第一端面；(3)第二导电构件，是设置于该薄板型电阻元件的第二表面，且延伸至第二端面；(4)第一绝缘膜，是设置于该第一导电构件上，且延伸至该薄板型电阻元件的第二端面；(5)第二绝缘膜，是设置于该第二导电构件上，且延伸至该薄板型电阻元件的第一端面；(B)至少一个与第一电阻总成相同的第二电阻总成，该第二电阻总成是堆叠于所述第一电阻总成上；(C)第一电极，包括一主体部与一连接部，该第一电极的主体部包括一对金属箔片，是分设于第一电阻总成与第二电阻总成上；该连接部包括一导电膜，是沿第一端面耦接该对金属箔片与第一导电构件；以及(D)第二电极，包括一主体部与一连接部，该第二电极的主体部包括一对金属箔片，是分设于第一电阻总成与第二电阻总成上；该连接部包括一导电膜，是沿第二端面耦接该对金属箔片与第二导电构件。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于该高分子材料是择自聚乙烯，聚丙烯，聚氟烯，及聚乙烯、聚丙烯、聚氟烯的混合物和共聚合物。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于该导电粒子是择自金属粒子，含碳粒子，金属氧化物，金属碳化物，以及金属粒子、含碳粒子、金属氧化物、金属碳化物的混合物。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述导电构件的材料是择自镍，铜，锌，银，金，及镍、铜、锌、银、金所组成的合金或多层材料。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于该绝缘膜为一接着性胶膜。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述绝缘膜为环氧树脂与玻璃纤维布所制成的接着性胶膜。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述金属箔片为铜箔。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述导电膜是以无电电镀或电镀方法所镀成的铜或金。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于还包括
(E)将第一电极与第二电极相互隔离的一对隔离构件，是分设于第一电阻总成与第二电阻总成上。
所述的表面粘着电气装置，其特征在于该隔离构件为一防焊涂料。
采用了上述结构后，本实用新型的表面粘着电气装置，包括有薄板型电阻元件，第一导电构件，第二导电构件，第一绝缘膜，第二绝缘膜，第一电极及第二电极。其将一般习知的热敏电阻元件(如PTC元件)其上下二层平面式的电极膜，经由外接叠合电极层及合适的导通孔以电镀方式连接至任意同一平面，而便于表面粘着式安装至印刷电路上。因其可通过胶膜的接着作用，将二层以上的导电电阻元件包含其中，使得传统式表面粘着电阻的散热过快，而对周遭环境及导线宽度大小非常敏感的缺点得以改善，另外于外层的上下塑料，使得已有技术中内应力不均匀，尺寸安定性差，造成板材弯曲变形及电阻不均匀性，均因X.Y轴的尺寸安定性增高而减少。在传统已知元件设计中(如美国专利号5831510及5852397)每面电极上均须有蚀刻分割线，造成有效使用面积减少，本实用新型只要经边缘缺口适当蚀刻即可，不仅增加了使用面积，还降低了阻抗。其多层板的元件设计中通过各层导电塑料的并联效应，(1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn)可造成最后的电阻降低，扩大其应用范围。
下面，结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细的描述。
图1为本实用新型一较佳实施例的侧视图。
图2A为表面粘着电气装置中簿板状电阻元件与导电构件的上视图。
图2B为表面粘着电气装置中簿板状电阻元件与导电构件的底视图。
图3A为本实用新型另一较佳实施例的表面粘着电气装置的侧视图。
图3B为本实用新型另一较佳实施例的表面粘着电气装置的并联联结电路示意图。
以下将配合图1～3，说明本实用新型一较佳实施例的表面粘着热敏电阻元件。首先，参照图1，其绘示本实用新型一较佳实施例电气装置的侧视图，由图中可知该电气装置主要是由薄板状电阻元件10，绝缘膜14，以及由导电构件12a、126分别耦接至外层电极16、18所构成。
上述的电阻元件10是由具有导电粒子分散于其中的高分子材料所组成，其具有正温度或负温度系数的性质。适用于本实用新型的高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氟烯、前述的混合物及共聚合物等。导电粒子可为金属粒子、含碳粒子、金属氧化物、金属碳化物，或是前述材料的混合物。
在电阻元件10的上下表面，分别设置有第一导电构件12a与第二导电构件12b，且各自延伸至薄板型电阻元件的相对两端面。此导电构件可由一平面金属簿膜，经一般蚀刻方式(如Laser Trimming，化学蚀刻或机械方式)产生上下面，一左一右各一，不对称的缺口(剥离金属膜产生的缺口)，如图2A，2B所示。上述导电构件的材料可为镍、铜、锌、锟、金、及前述金属所组成的合金或多层材料。此外，虽然在本实施例中所示的缺口为长方型，而其他形状的缺口如半圆形、三角形或不规则形状及图案也可适用于本实用新型，只是此缺口面积以不超过单面总面积的25％为佳。
上述缺口经剥离金属膜成型后，可使用各式优良的接着性胶膜14a、14b(如环氧树脂与玻璃纤维布制成的胶膜)，将此电阻元件与外层上下各一片的金属铜膜经热压固化密合，之后，可将上下外层的铜膜经蚀刻方法，产生左右两区对称的电极端，如图中16、18所示。
左右两端电极区，可通过导通孔13、15或全面性裁切面的电镀方式，将上下左右各区的电极选择性垂直导通相连。之后，在介于上下面的电极的中间区，可以一般防焊涂料涂布造成绝缘效应，如图中24a、24b所示。
由图1可知，导通孔13上的导电材20耦接上下两片金属箔片16与第一导电构材12a；而导通孔15上的导电材22则耦接上下两片金属箔片18与第二导电构材12b。在导电孔的孔壁上可利用无电电镀或电镀方法镀上一层导电金属(如铜或金)，以达到连接上下电极的目的。导电孔的截面形状可为圆形、半圆形、1/4圆形、弧形、方形、菱形、长方形、三角形、或多边形，在本实施例中是以半圆形为例作一说明。
参照图3A，以上的设计及制作方式，可增加其中电阻元件层数至二层以上(图中A、B代表两个电阻元件总成)进行并联联结，达到多层并联式的表面粘着用电阻元件，其中各电极构件分别经导通孔的导电材20、22达成电性上的耦接，且第一电极与第二电极的导电构件之间由边缘的蚀刻分割线相互隔离。经由此设计制作而成的表面粘着型PTC元件，其表面长为4.5毫米、宽3.1毫米，总厚度1.1毫米，内含两层PTC元件呈并联联结(其并联效益图如图3B所示)，其电气特性测试结果如下
断电周期测试条件电源端7VDC，40A1周期；开时(on time)6sec，关时(off time)60sec。
权利要求1.一种表面粘着电气装置，其特征在于包括(1)薄板型电阻元件，是由具有导电粒子分散于其中的高分子材料所组成，该具有正温度或负温度系数性质的薄板型电阻元件，具有相对的第一表面与第二表面，还具有相对的第一端面与第二端面，该第一端面与第二端面是分别从第一表面延伸至第二表面；(2)第一导电构件，设置于该薄板型电阻元件的第一表面，且延伸至第一端面；(3)第二导电构件，设置于该薄板型电阻元件的第二表面，且延伸至第二端面；(4)第一绝缘膜，设置于该第一导电构件上，且延伸至该薄板型电阻元件的第二端面；(5)第二绝缘膜，设置于该第二导电构件上，且延伸至该薄板型电阻元件的第一端面；(6)第一电极，包括一主体部与一连接部；该第一电极的主体部包括一对金属箔片，是分设于第一绝缘膜与第二绝缘膜上；该第一电极的连接部包括一导电膜，是沿第一端面耦接该对金属箔片与该第一导电构件；以及(7)第二电极，包括一主体部与一连接部；该第二电极的主体部包括一对金属箔片，是分设于第一绝缘膜与第二绝缘膜上；该第二电极的连接部包括一导电膜，是沿第二端面耦接该对金属箔片与该第二导电构件。
2.如权利要求1所述的表面粘着电气装置，其特征在于该高分子材料是择自聚乙烯，聚丙烯，聚氟烯，及聚乙烯、聚丙烯、聚氟烯的混合物和共聚合物。
3.如权利要求1所述的表面粘着电气装置，其特征在于该导电粒子是择自金属粒子，含碳粒子，金属氧化物，金属碳化物，以及金属粒子、含碳粒子、金属氧化物、金属碳化物的混合物。
4.如权利要求1所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述导电构件的材料是择自镍，铜，锌，银，金，及镍、铜、锌、银、金所组成的合金或多层材料。
5.如权利要求1所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述绝缘膜为一接着性胶膜。
6.如权利要求5所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述绝缘膜为环氧树脂与玻璃纤维布所制成的接着性胶膜。
7.如权利要求1所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述金属箔片为铜箔。
8.如权利要求1所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述导电膜是以无电电镀或电镀方法所镀成的铜或金。
9.如权利要求1所述的表面粘着电气装置，其特征在于还包括(8)将第一电极与第二电极相互隔离的一对隔离构件，是分设于第一绝缘膜与第二绝缘膜上。
10.如权利要求9所述的表面粘着电气装置，其特征在于该隔离构件为一防焊涂料。
11.一种表面粘着电气装置，其特征在于包括(A)第一电阻总成，包含(1)薄板型电阻元件，由具有导电粒子分散于其中的高分子材料所组成；该具有正温度或负温度系数性质的薄板型电阻元件具有相对的第一表面与第二表面，还具有相对的第一端面与第二端面，该第一端面与第二端面是分别从第一表面延伸至第二表面；(2)第一导电构件，是设置于该薄扳型电阻元件的第一表面，且延伸至第一端面；(3)第二导电构件，是设置于该薄板型电阻元件的第二表面，且延伸至第二端面；(4)第一绝缘膜，是设置于该第一导电构件上，且延伸至该薄板型电阻元件的第二端面；(5)第二绝缘膜，是设置于该第二导电构件上，且延伸至该薄板型电阻元件的第一端面；(B)至少一个与第一电阻总成相同的第二电阻总成，该第二电阻总成是堆叠于所述第一电阻总成上；(C)第一电极，包括一主体部与一连接部，该第一电极的主体部包括一对金属箔片，是分设于第一电阻总成与第二电阻总成上；该连接部包括一导电膜，是沿第一端面耦接该对金属箔片与第一导电构件；以及(D)第二电极，包括一主体部与一连接部，该第二电极的主体部包括一对金属箔片，是分设于第一电阻总成与第二电阻总成上；该连接部包括一导电膜，是沿第二端面耦接该对金属箔片与第二导电构件。
12.如权利要求11所述的表面粘着电气装置，其特征在于该高分子材料是择自聚乙烯，聚丙烯，聚氟烯，及聚乙烯、聚丙烯、聚氟烯的混合物和共聚合物。
13.如权利要求11所述的表面粘着电气装置，其特征在于该导电粒子是择自金属粒子，含碳粒子，金属氧化物，金属碳化物，以及金属粒子、含碳粒子、金属氧化物、金属碳化物的混合物。
14.如权利要求11所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述导电构件的材料是择自镍，铜，锌，银，金，及镍、铜、锌、银、金所组成的合金或多层材料。
15.如权利要求11所述的表面粘着电气装置，其特征在于该绝缘膜为一接着性胶膜。
16.如权利要求15所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述绝缘膜为环氧树脂与玻璃纤维布所制成的接着性胶膜。
17.如权利要求11所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述金属箔片为铜箔。
18.如权利要求11所述的表面粘着电气装置，其特征在于所述导电膜是以无电电镀或电镀方法所镀成的铜或金。
19.如权利要求11所述的表面粘着电气装置，其特征在于还包括(E)将第一电极与第二电极相互隔离的一对隔离构件，是分设于第一电阻总成与第二电阻总成上。
20.如权利要求19所述的表面粘着电气装置，其特征在于该隔离构件为一防焊涂料。
专利摘要一种表面粘着电气装置,包括:(1)薄板型电阻元件,具有相对的第一表面与第二表面,及相对的第一端面与第二端面;(2)第一导电构件,设置于该第一表面且延伸至第一端面;(3)第二导电构件,设置于该第二表面且延伸至第二端面;(4)第一绝缘膜,设置于该第一导电构件上且延伸至该第二端面;(5)第二绝缘膜,设置于该第二导电构件上且延伸至该第一端面;(6)第一电极;及(7)第二电极。其质量高,性能稳定,应用范围广。
文档编号H01C1/14GK2470923SQ0025799
公开日2002年1月9日 申请日期2000年10月19日 优先权日2000年10月19日
发明者朱复华, 马云晋, 王绍裘 申请人:聚鼎科技股份有限公司