专利名称：片状正温度系数热敏电阻的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种片状正温度系数(以下为PCT)热敏电阻，它包括具有PTC特性的导电聚合物。
背景技术：
在把过载电流加到电路时，具有PTC特性的导电聚合物自发地发热及热膨胀而变成电阻高的聚合物，从而把电流降低到安全的低电流水平。这样，可把PTC热敏电阻用作过载电流保护元件。
在PCT公开号为H09-503097的
公开日译文中揭示了一种常规片状PTC热敏电阻结构。
图18(a)是该常规PTC热敏电阻的剖面图，图18(b)为俯视图。此PTC热敏电阻包括电阻元件1，它由具有PTC特性的导电聚合物制成；分别在电阻元件1的正面和背面上由金属箔制成的电极2a和2b以及2c和2d；一对通孔3，它们具有穿通电阻元件1的开口3a和3b；以及导电部件4a和4b，它们是通过以这样的方式在通孔3的内壁上进行镀敷，从而与电极2a和2d以及2b和2c电气连接而形成的。
除了这种类型的常规片状PTC热敏电阻以外，发明人发明了这样一种片状PTC热敏电阻，它在安装于电路板时能实现容易地对焊接部分进行目测并允许射流焊接。如图19(a)的透视图、图19(b)的剖面图以及图19(c)的分解透视图所示，片状PTC热敏电阻包括具有PTC特性的导电聚合物片5；电极6a和6b以及6c和6d，它们分别由位于导电聚合物5的正面和背面上的金属箔制成；以及侧面电极7a和7b，它们是通过以这样的方式在导电聚合物5的侧面上进行镀敷，从而与电极6a和6d以及6b和6c电气连接而形成的。导电聚合物5是诸如聚乙烯和碳块(carbon block)一类聚合材料的混合物。
由于加上过载电流时所产生的热量(热能P＝I2xR，I电流，RPTC热敏电阻的电阻)，使得PTC热敏电阻的导电聚合物5自发地膨胀，并变为高阻。在本发明的片状PTC热敏电阻的情况下，电极6a和6c限制了导电聚合物片5沿垂直方向(电流通过的同一方向)的膨胀。这阻止了PTC热敏电阻的电阻增长率增加到导电聚合物5的固有增长能力的水平。因此，使保持功耗(P＝V2/R，V所加的电压)平衡的电阻增长的范围降低，从而阻止耐压(withstand voltage)升高。
本发明旨在提供一种片状PTC热敏电阻，它在加上过载电流时使电阻的增长率增加，因而提高了耐压。
发明内容
本发明的片状PTC热敏电阻包括具有PTC特性的导电聚合物；置于导电聚合物上并与其接触的第一主电极；与第一主电极一起将导电聚合物夹在中间的第二主电极；电气连接到第一主电极的第一电极；电气连接到第二主电极的第二电极；以及释放(realease)变形限制用装置，它包括至少置于第一和第二主电极之一上的切去部分或开口。
由于此结构包括释放变形限制用装置，所以在把过载电流加到片状PTC热敏电阻时可有助于导电聚合物向垂直方向的膨胀。这样，导电聚合物的电阻率增加，推动了电阻的增长率。因此，使片状PTC热敏电阻的电阻增长的性能改进，从而提高了耐压。
根据需要，可在第一和第二主电极之间放置奇数或偶数个内部电极。
在本发明的片状PTC热敏电阻的情况下，希望以这样的方式把释放变形限制用装置置于主电极与第一和第二电极之间的接合处附近，每个相邻装置相对于第一和第二电极之间空间的中心对称放置。此结构使得导电聚合物更容易膨胀，因而进一步有助于其电阻和耐压的增长。
应最好把主电极上形成的释放变形限制用装置旋转对称地置于平行于主电极的面上。此结构使导电聚合物用膨胀所引起的PTC热敏电阻的畸变得以均分，从而提高了可靠性。
最好以开口或切去部分来形成释放变形限制用装置。该开口或切去部分有助于导电聚合物的膨胀，因而进一步有助于增加电阻。
依据本发明的片状PTC热敏电阻，最好以这样的方式在第一主电极的同一平面上提供第一子电极，从而使第一子电极与第一主电极电气分开，且电气连接到第二电极。
最好，第一电极是置于导电聚合物侧面之一上的第一侧面电极，而第二电极则是置于导电聚合物另一侧面上的第二侧面电极。
第一和第二电极可分别是穿通导电聚合物的第一和第二内部穿通电极。
第一电极还可包括置于导电聚合物侧面之一上的第一侧面电极以及穿通导电聚合物的第一内部穿通电极，而第二电极包括置于导电聚合物另一侧面上的第二侧面电极以及穿通导电聚合物的第二内部穿通电极。
附图概述图1(a)是依据本发明第一较佳实施例的片状PTC热敏电阻的透视图。
图1(b)是依据本发明第一较佳实施例的片状PTC热敏电阻的分解透视图。
图1(c)是在图1(a)的A-A’线处剖开的剖面图。
图2(a)-(c)是示出依据本发明第一较佳实施例的片状PTC热敏电阻制造方法的流程图。
图3(a)-(e)是示出依据本发明第一较佳实施例的片状PTC热敏电阻制造方法的流程图。
图4是示出在第一和第二电极设有和不设有任何切去部分时测得的电阻与温度之间关系的差异图。
图5(a)是依据本发明第一较佳实施例的另一片状PTC热敏电阻的透视图。
图5(b)是依据本发明第一较佳实施例的片状PTC热敏电阻的分解透视图。
图5(c)是在图5(a)的A-A’线处剖开的剖面图。
图6(a)是依据本发明第一较佳实施例的又一片状PTC热敏电阻的透视图。
图6(b)是片状PTC热敏电阻的平面图。
图7(a)是依据本发明第二较佳实施例的片状PTC热敏电阻的透视图。
图7(b)是依据本发明第二较佳实施例的片状PTC热敏电阻的分解透视图。
图7(c)是在图7(a)的A-A’线处剖开的剖面图。
图8(a)和(b)是示出依据本发明第二较佳实施例的片状PTC热敏电阻制造方法的流程图。
图9(a)是依据本发明第二较佳实施例的另一片状PTC热敏电阻的透视图。
图9(b)是依据本发明第二较佳实施例的片状PTC热敏电阻的分解透视图。
图9(c)是在图9(a)的A-A’线处剖开的剖面图。
图10(a)是依据本发明第二较佳实施例的又一片状PTC热敏电阻的透视图。
图10(b)是依据本发明第二较佳实施例的片状PTC热敏电阻的分解透视图。
图10(c)是在图10(a)的A-A’线处剖开的剖面图。
图11(a)是依据本发明第二较佳实施例的再一片状PTC热敏电阻的透视图。
图11(b)是依据本发明第二较佳实施例的片状PTC热敏电阻的分解透视图。
图11(c)是在图11(a)的A-A’线处剖开的剖面图。
图12(a)是依据本发明第三实施例的片状PTC热敏电阻的透视图。
图12(b)是依据本发明第三实施例的片状PTC热敏电阻的分解透视图。
图12(c)是在图11(a)的A-A’线处剖开的剖面图。
图13(a)和(b)是示出依据本发明第三较佳实施例的片状PTC热敏电阻制造方法的流程图。
图14(a)是依据本发明第三较佳实施例的另一片状PTC热敏电阻的透视图。
图14(b)是依据本发明第三较佳实施例的片状PTC热敏电阻的分解透视图。
图14(c)是在图14(a)的A-A’线处剖开的剖面图。
图15(a)是依据本发明第三较佳实施例的又一片状PTC热敏电阻的透视图。
图15(b)是依据本发明第三较佳实施例的片状PTC热敏电阻的分解透视图。
图15(c)是在图15(a)的A-A’线处剖开的剖面图。
图16(a)是依据本发明第三较佳实施例的再一片状PTC热敏电阻的透视图。
图16(b)是依据本发明第三较佳实施例的片状PTC热敏电阻的分解透视图。
图16(c)是在图16(a)的A-A’线处剖开的剖面图。
图17(a)是依据本发明第三实施例的还有一个片状PTC热敏电阻的透视图。
图17(b)是依据本发明第三实施例的片状PTC热敏电阻的分解透视图。
图17(c)是在图17(a)的A-A’线处剖开的剖面图。
图18(a)和(b)分别是常规片状PTC热敏电阻的剖面图和俯视图。
图19(a)是本发明之前发明的片状PTC热敏电阻的透视图。
图19(b)是图19(a)的线A-A’处剖开的剖面图。
图19(c)是同一片状PTC热敏电阻的分解透视图。
本发明的较佳实施方式第一较佳实施例以下参考附图来描述本发明第一较佳实施例的片状PTC热敏电阻。
在图1(a)、1(b)和1(c)中，具有PTC特性的直角平行六面体导电聚合物11包括高密度聚乙烯(它是晶体聚合物)与碳块(导电颗粒)的混合物。导电聚合物11的第一面上有第一主电极12a。同一平面上还有第一子电极12b，它与第一主电极12a分开放置。这里，同一平面指把第一子电极12b置于第一主电极12a的延伸平面上，分开指它不与第一主电极12a直接电气相连。尽管如此，这些条件不排除主电极12a与子电极12b可通过导电聚合物11加以电气耦合。将第二主电极12c置于与导电聚合物11的第一面相对的第二面上，而把第二子电极12d与第二主电极分开放置，但处于其同一平面上。所有的主电极和子电极12a、12b、12c和12d都包括诸如镍和铜一类金属箔。
由镍镀层制成的第一侧面电极13a以这样的方式围绕导电聚合物11的侧面之一以及第一主电极12a和第二子电极12d诸边缘的整个表面折叠起来，从而它电气连接第一主电极12a与第二子电极12d。由镍镀层制成的第二侧面电极13b以这样的方式围绕导电聚合物11的第一侧面电极13a相对的另一侧面以及第二主电极12c和第一子电极12b诸边缘的整个表面折叠起来，从而它电气连接第二主电极12c与第一子电极12b。第一和第二侧面电极13a和13b用作外部连接的第一和第二电极。
第一和第二主电极12a和12c具有切去部分14。在导电聚合物11的第一和第二面的最外层上形成包括环氧丙烯酸树脂的第一和第二保护涂层15a和15b。
参考图2(a)-(c)和图3(a)-(d)来描述以上述方式构成的片状PTC热敏电阻的制造方法。
首先，在大约170℃，用加热的双筒滚轧机把42wt％的结晶度为70-90％的高密度聚乙烯与57wt％的通过熔炉法制造的平均粒径为58nm及比表面积为38m2/g的碳块以及以1wt％的抗氧化剂加以搅混(knead)约20分钟。从滚轧机中取出经搅拌的片状混合物，以获得如图2(a)所示厚度约0.16mm的导电聚合物片21。在完成时，图2中的导电聚合物21将变为导电聚合物11。
随后，用金属模压机在约80μm厚的电解铜箔上形成一图案，以制备如图2(b)所示的电极22。在完成时，电极22将变为第一主电极12a、第一子电极12b、第二主电极12c和第二子电极12d。图2(b)中的标号23等于在与第一和第二侧面电极13a和13b的接合处附近在第一和第二主电极12a和12c中之一或这两者上形成的切去部分14。形成槽24，以在主和子电极之间提供空间，从而在后续工艺中把片状PTC热敏电阻划分成独立的单元时，使这些主和子电极相互分开。形成槽25，以通过减少电解铜箔的切割长度来减少在划片期间电解铜箔所发生的下陷(sag)和溢料(flash)。
接着，如图2(c)所示，把导电聚合物片21夹在诸电极22之间。在175℃，20乇的真空以及75kg/cm2的压强下，对此层叠体进行一分钟的热压成形，并整体结合成图3(a)所示的第一片26。在110-120℃下对第一片26进行一小时的热处理，然后暴露于约40Mrad的电子束辐照器中进行电子束辐照，以使高密度聚乙烯交联。
然后，如图3(b)所示，通过划片以预定的规则间隔来形成窄的穿通槽27，从而在想要的片状PTC热敏电阻的诸纵向侧面与穿通槽24的两端之间留下一些空间。
接着，图3(c)所示，把环氧丙烯酸、紫外线和热固化树脂丝网印刷到第一片26的顶面和底面上，其上形成穿通槽27的附近除外。在UV固化炉中暂时固化这些树脂，每次固化一面，然后在热固炉中同时固化树脂的两面，以形成保护涂层28。在电流密度为4A/dm2的氨基磺酸镍池(nickel sulfamate bath)中约20分钟，使在片23上不设有保护涂层的部分以及穿通槽24的内壁上包括约10μm厚的镍镀层的侧面电极29。
然后，把具有侧面电极29的第一片26划分成独立的单元，以形成图3(d)所示的片状PTC热敏电阻30。
以下描述说明为什么在与第一和/或第二侧面电极的一接合或诸接合处附近的第一和第二主电极之一或这两者之上形成切去部分以获得片状PTC热敏电阻的足够的电阻增长率。此描述是在以PTC热敏电阻30为例的基础上给出的。
在把PTC热敏电阻30作为一表面安装部件安装到电路板上，且施加上过载电流时，导电聚合物11便自发地发热和膨胀，其电阻率升高，并把过载电流降低到无关紧要的值。在我们先前发明的片状PTC热敏电阻的情况下，由于如图19所示，导电聚合物5夹在电极6a和6c之间，所以导电聚合物5沿厚度方向的膨胀有些困难。为了解决这一问题，第一和第二主电极12a和12c设有如图1(b)所示分别位于与第一侧面电极13a和第二侧面电极13b的接合处附近的切去部分14。这些切去部分14使得被它们所夹的部分容易变形，有助于导电聚合物11沿厚度方向膨胀。结果，可充分地释放导电聚合物的可膨胀性，从而提高电阻的增长率。因此，可获得能保持恒定的功耗并能控制过载电流而即使在高压下也不会受损，以及具有高耐压的片状PTC热敏电阻。在本实施例中，把切去部分14提供给主电极12a和12c，然而，也可把它仅提供给主电极12a和12c之一。
依据本实施例的制造方法，制成两种类型的样品一种类型是第一和第二主电极12a和12c设有位于与第一侧面电极13a和13b的接合处附近的切去部分14，另一种类型是没有切去部分14。为了确认切去部分14所引起电阻增长率的差别，执行以下试验。
把上述每一种类型的具有和没有切去部分14的五个样品安装在印刷电路板上，并保持于恒温炉中。以2℃/min的速率把炉子的温度从25℃升高到150℃，测量不同温度下样品的电阻。
图4示出具有和没有切去部分14的样品的电阻/温度特性的一个例子。如图4所示，在温度达到125℃时，具有切去部分14的样品的电阻高于没有切去部分14的样品。
在第一较佳实施例中，第一和第二组电极12a和12c设有切去部分14，然而，如图5(a)-(c)所示，当以开口16替代切去部分14时，可获得同样的益处。可把切去部分14或开口16提供给第一和第二主电极12a和12c之一。还可在与第一和第二侧面电极13a和13b的接合处附近给主电极12a和12c之一上提供切去部分14，在另一个主电极上提供至少一个开口16。
在本实施例中，第一主电极12a连接到的第一电极为第一侧面电极13a。然而，第一电极不限于置于导电聚合物11整个侧面上的电极它可以是在导电聚合物的侧面的一部分上形成的电极。如图6(a)和(b)所示，第一电极可以是穿通导电聚合物11内部的第一内部穿通电极17a，从而使第一主电极12a和第二子电极12d相连。第二内部穿通电极17b具有与第一内部穿通电极17a相同的结构。如图6(a)和(b)所示，与图1相同的部件具有与图1相同的标号，省略其描述。
第一电极可包括第一侧面电极13a和第一内部穿通电极17a。同样，第二电极不限于第二侧面电极13b。可把图6所示的第二内部穿通电极17b用作第二电极。第二电极也可包括第二侧面电极13b和第二内部穿通电极17b。
第一和第二子电极12b和12d不是必要的部件片状PTC热敏电阻可没有子电极。没有子电极不妨碍导电聚合物11在过载电流下沿厚度方向的膨胀。然而，有了子电极，提高了片状PTC热敏电阻的可靠性。
在上述例子中，把切去部分14或开口16提供给第一主电极12a作为释放变形限制用装置。为了实现同一目的，可使第一主电极12a的一部分变得比它的其余部分弱。对主电极12c也是同样的。
可把释放变形限制用装置置于第一主电极12a中的任何地方，然而，如果把它置于从面对第二主电极12b末梢的一部分到与第一侧面电极13a的接合处的区域上，则可获得更大的效果。这可适用于提供给第二主电极12c的释放变形限制用装置。
第二较佳实施例以下参考附图描述本发明第二较佳实施例的片状PTC热敏电阻。
在图7(a)、7(b)和7(c)中，具有PTC特性的直角平行六面体导电聚合物31包括高密度聚乙烯(它是晶体聚合物)与碳块(导电颗粒)的混合物。导电聚合物31的第一面上有第一主电极32a。同一平面上还有第一子电极32b，它与第一主电极32a分开放置。第二主电极32c置于与导电聚合物31的第一面相对的第二面上，而第二子电极32d则与第二主电极32c分开放置，但处在其同一平面上。所有的主和子电极32a、32b、32c和32d都包括诸如镍和铜一类金属箔。
由镍镀层制成的第一侧面电极33a以这样的方式围绕导电聚合物31的侧面之一以及第一和第二主电极32a和32c的诸边缘的整个表面折叠起来，从而它电气连接第一主电极32a与32c。由镍镀层制成的第二侧面电极33b以这样的方式围绕导电聚合物31的第一侧面电极33a相对的另一侧面以及第一和第二子电极32b和32d的边缘的整个表面折叠起来，从而它电气连接第一与第二子电极32b和32d。内部主电极34a置于导电聚合物31的内部，平行于第一和第二主电极32a和32c且电气连接到第二侧面电极33b。内部子电极34b独立地置于与内部主电极34a相同的平面上，且电气连接到第一侧面电极33a。这些内部电极34a和34b由诸如铜和镍一类金属箔制成。
第一和第二主电极32a和32c具有切去部分35。在导电聚合物31的第一和第二面的最外层上形成包括环氧丙烯酸树脂的第一和第二保护涂层36a和36b。
以下是参考图8(a)-(c)所提供的片状PTC热敏电阻的制造方法的说明。
首先，以与第一较佳实施例相同的方式产生导电聚合物片41和电极42。其次，如图8(a)所示，把导电聚合物片41和电极42交替置于其他导电聚合物片41和电极42的顶部。然后，通过加热和加压而使该层整体合成为一体，以形成图8(b)所示的第一片46。本实施例的后续制造片状PTC热敏电阻的步骤与第一较佳实施例的相同。
为了保证片状PTC热敏电阻实现足够的电阻增长率，在同第一侧面电极的接合处附近对位于导电聚合物每个面上的第一和第二主电极中的至少一个提供切去部分。以下把上述PTC热敏电阻作为一个例子来描述切去部分的必要性。
依据第二较佳实施例的制造方法，制成两种类型的样品一种类型的样品是第一和第二主电极32a和32c设有位于与第一侧面电极33a的接合处附近的切去部分35，另一种类型的样品则是没有切去部分35。
为了确认提供给预定位置的切去部分35所引起电阻增长率的差别，执行如以下所述与第一较佳实施例相同的试验。
以与第一较佳实施例相同的方式把上述每一种类型的具有和没有切去部分35的五个样品安装在印刷电路板上，并保持于恒温炉中。以2℃/min的速率把炉子的温度从25℃升高到150℃，测量不同温度下样品的电阻。试验结果确认，在温度达到125℃时，有切去部分35的样品的电阻高于没有切去部分35的样品的电阻。
在第二较佳实施例中，把切去部分35提供给第一和第二主电极32a和32c与第一侧面电极33a之间的接合处。然而，如图9(a)-(c)所示，当在内部主电极34a与第二侧面电极33b之间的接合处附近也提供切去部分35a时，甚至可获得更高的电阻增长率，从而实现更好的效果。
如图10(a)-(c)所示，可以获得相同效果的开口37来替代切去部分35。如图11(a)-(c)所示，除了开口37以外，把开口37a提供给内部主电极34a是可取的。
在第二较佳实施例中，描述了第一和第二主电极32a和32c上设有切去部分35或开口37的片状PTC热敏电阻。然而，也可把切去部分36提供给第一和第二主电极32a和32c之一以及把不止一个开口37提供给其他主电极。
在第二较佳实施例中，描述了导电聚合物31内部具有一个内部主电极34a和一个内部子电极34b的片状PTC热敏电阻。该结构可应用于导电聚合物内部包含有3、5或其他奇数个内部主电极和奇数个内部子电极的片状PTC热敏电阻。在这种片状PTC热敏电阻的情况下，可根据需要把切去部分或开口或这两者提供给奇数个(不止3个)内部主电极。
在第二较佳实施例中，片状PTC热敏电阻设有内部子电极34b，然而，这不是必要的部件。
此外，第一电极不必包括象第一侧面电极33a一样置于导电聚合物31整个侧面上的电极；它可包括局部覆盖侧面的电极，或内部穿通电极，或侧面电极与内部穿通电极的组合。
释放变形限制用装置不必是切去部分或开口。第一主电极12a可设有比它的其余部分局部较弱的部分。
如第一较佳实施例那样以相同的方式，如果把置于第一主电极32a上的释放变形限制用装置也放置在从第一内部主电极34a的末梢到第一主电极和第一侧面电极33a的连接部分的区域上，则可获得更大的效果。此结构可适用于第二侧面电极33b和内部主电极34a。
第三较佳实施例以下参考附图来描述本发明第三较佳实施例的片状PTC热敏电阻。
在图12(a)、12(b)和12(c)中，具有PTC特性的直角平行六面体导电聚合物51包括高密度聚乙烯(它是晶体聚合物)与碳块(导电颗粒)的混合物。导电聚合物51的第一面上有第一主电极52a。同一平面上还有第一子电极52b，它与第一主电极52a分开放置。第二主电极52c置于与导电聚合物51的第一面相对的第二面上，而第二子电极52d则与第二主电极52c分开放置，但处在同一平面上。所有的主和子电极52a、52b、52c和52d都包括诸如镍和铜一类金属箔。
由镍镀层制成的第一侧面电极53a以这样的方式围绕导电聚合物51的诸侧面之一以及第一主电极52a和第二子电极52d的诸边缘的整个表面折叠起来，从而它电气连接第一主电极52a与第二子电极52d。由镍镀层制成的第二侧面电极53b以这样的方式围绕导电聚合物51的第一侧面电极53a相对的另一侧面以及第二主电极52c和第一子电极52b的诸边缘的整个表面折叠起来，从而它电气连接第二主电极52c和第一子电极52b。
第一内部主电极54a置于导电聚合物51的内部，平行于第一和第二主电极52a和52c且电气连接到第二侧面电极53b。第一内部子电极54b分开放置于与内部主电极54a相同的平面上，且电气连接到第一侧面电极53a。第二内部主电极54c置于导电聚合物51的内部，平行于第一和第二主电极52a和52c且电气连接到第一侧面电极53a。第二内部子电极54d分开放置于与内部主电极54a相同的平面上，且电气连接到第二侧面电极53b。这些内部电极54a、54b、54c和54d均由诸如铜和镍一类金属箔制成。
第一和第二主电极52a和52c具有切去部分55。在导电聚合物51的第一和第二面的最外层上形成包括环氧丙烯酸树脂的第一和第二保护涂层56a和56b。
以下参考图13(a)-(b)来描述按以上方式构成的片状PTC热敏电阻的制造方法。
首先，产生导电聚合物片61和电极62。把导电聚合物片61夹在电极62之间并在真空中进行热压，以形成如第一较佳实施例中结合成一体的第一片66。接着，如图13(a)所示，把导电聚合物片61和电极62交替堆叠在第一片66的顶部和底部，从而使电极62形成最外层。然后，对该层叠体进行热压，以形成图13(b)所示的第二片67。接着，按照与第一较佳实施例相同的制造步骤，生产出片状PTC热敏电阻。
为了保证片状PTC热敏电阻实现足够的电阻增长率，需要在与第一和第二侧面电极中的任一个或这两者的接合处附近在第一和第二主电极之一或这两者上形成切去部分。以下使用准备用于比较的样品来描述需要切去部分的理由。
依据第三较佳实施例的制造方法，制成两种类型的样品一种类型的样品是第一和第二主电极52a和52c设有位于与第一和第二侧面电极53a和53b的接合处附近的切去部分55，另一种类型的样品是没有切去部分55。为了确认切去部分55所引起的电阻增长率的差别，执行如以下所述与第一较佳实施例相同的试验。制备上述每一种类型的五个样品，并把它们安装在印刷电路板上，保持于恒温炉中。以2℃/min的速率把炉子的温度从25℃升高到150℃，测量不同温度下样品的电阻。试验结果确认，在温度达到125℃时，有切去部分55的样品的电阻高于没有切去部分55的样品的电阻。
在第三较佳实施例的描述中，在与第一和第二侧面电极53a和53b的接合处附近，把切去部分55提供给第一和第二主电极52a和52c。然而，如图14(a)-(c)所示，在第一和第二内部主电极54a和54c与第二侧和第一侧面电极53b和53a之间的接合处附近，把切去部分55a和55b提供给第一和第二内部主电极54a和54c是可取的。如图15(a)-(c)所示，可以获得相同效果的开口57来替代切去部分55。如图16(a)-(c)所示，最好在第一和第二内部主电极54a和54c与第一和第二侧面电极53a和53b之间的接合处附近把开口57a提供给第一和第二内部主电极54a和54c。
在第三较佳实施例的描述中，把切去部分55或开口57提供给第一和第二主电极52a和52c。然而，也可把切去部分55提供给第一和第二主电极52a和52c之一以及把不止一个开口57提供给其他主电极。
在第三较佳实施例中，描述了具有两个内部主电极54a和54c以及两个内部子电极54b和54d的片状PTC热敏电阻。然而，可在导电聚合物中放置偶数(诸如4和6)个内部主和子电极。在具有偶数(两个或更多)个内部主和子电极的片状PTC热敏电阻的情况下，可根据需要或者把切去部分55和开口57中的任一个或者两者提供给诸内部主电极。
在第三较佳实施例中，片状PTC热敏电阻设有第一和第二内部子电极54b和54d，然而，本发明可应用于没有第一和第二内部子电极54b和54d的片状PTC热敏电阻。
释放变形限制用装置的形状并不限于切去部分55和开口57的形状。从平行于电极纵向的侧面之一形成的图17所示切去部分58a、58b、58c和58d的形状也是适用的。切去部分58a、58b、58c和58d是分别提供给第一和第二主电极52a和52c以及第一和第二内部主电极54a和54c的释放变形限制用装置。在该层的两个纵向侧面上都设有图12所示的诸切去部分55，但图17中的切去部分58a-58d仅在每一层的纵向侧面之一上设有。换句话说，在图12中，第一主电极52a仅在中间保留窄的部分，在这里从其纵向的两侧都设有切去部分55。相反，在切去部分58a的情况下，图17中的第一主电极52a的一侧则保持完整无缺。因此，图17中第一主电极52的形状更易于变形，因而限制导电聚合物51膨胀的能力较小。因此，在加上过载电流时，电阻增加就更为急剧。这种释放变形限制用装置的形状不仅可用于第一主电极52a，而且也可用于第二主电极52c、第一和第二内部主电极54a和54c，以实现甚至更大的效果。这种形状还可应用于第一和第二较佳实施例中的片状PTC热敏电阻，可获得与第三较佳实施例类似的较高效果。
如图17所示，用作释放变形限制用装置的切去部分58a-58d可按以下方式相互旋转而对称地加以放置置于第一主电极52a上的切去部分58a与置于靠近第一主电极52a的第一内部电极54a上的切去部分58c相互旋转对称；切去部分58c与置于靠近第一内部电极54a的第二内部主电极54c上的切去部分58d相互旋转对称；以及切去部分58d与切去部分58b相互旋转对称。旋转轴(即，旋转对称的基准点)沿着第一主电极52a、导电聚合物51和第一内部主电极54a等层叠的方向。换句话说，此情况下旋转对称的旋转轴是垂直于第一主电极52a的平面的方向。
如上所述，最好以旋转对称的方式来放置释放变形限制用装置。其理由如下所述。
因导电聚合层51膨胀引起的电极位移与释放变形限制用装置的位置具有以下关系在第一主电极52a中从设有切去部分58a的地方延伸至靠近第一子电极52b的末梢的区域内，靠近切去部分58a的邻近部分59a受到由导电聚合物51的膨胀所引起的最少量的变形；相反，位于离部分59a最远的边缘处的末梢部分59b则受到最大数量的变形。
在第一和第二内部主电极54a和54c以及第二主电极52c的情况下观察到相同的关系，即，在邻近部分59c、59e和59g中观察到最大变形，而在末梢部分59d、59f和59h中则观察到最少的变形。
依据图17所示的结构，交替放置邻近部分59a、59c、59e和59g及末梢部分59b、59d、59f和59h，从而使它们通过导电聚合物51相互面对。该结构使整个片状PTC热敏电阻的变形变得均匀，从而提高了可靠性。如果在图的前侧形成切去部分58c和58b，换句话说，如果第一内部主电极54a和第二主电极52c沿A-A线(设定为对称线)翻转，则前侧的导电聚合物51比位于后侧的导电聚合物51更容易膨胀。因此，前侧的片状PTC热敏电阻的变形水平变得较大，而在后侧的较小，从而使变形量不均匀。因此，在第一侧面电极53a的前侧加上下降的功率，而在后侧加上上升的功率。结果，降低了第一侧面电极53a与第一主电极52a之间接合处的可靠性。
可把第三较佳实施例中所述的释放变形限制用装置的旋转对称结构应用于第一和第二较佳实施例，以获得相同的效果。
在第一、第二和第三较佳实施例中，第一主电极52a、第一子电极52b、第二主电极52c、第二子电极52d、第一内部主电极54a、第一内部子电极54b、第二内部主电极54c和第二内部子电极54d都是由包括金属箔的导电材料制成的。本发明也可应用于通过溅射、热喷涂和电镀制成的导电材料、通过溅射或热喷涂后的电镀制成的导电材料以及导电片。较佳的导电片包括金属粉末、金属氧化物、导电氮化物或碳化物和碳之一的片以及包括金属网、金属粉末、金属氧化物、导电氮化物或碳化物和碳之一的片。
工业应用性在加上过载电流时，本发明的片状PTC热敏电阻的电阻增长率和耐压极佳，十分适用于工业。
权利要求
1.一种片状PTC热敏电阻，包括具有PTC特性的导电聚合物；与所述导电聚合物接触地放置的第一主电极；经由所述导电聚合物面对所述第一主电极的第二主电极；电气连接到所述第一主电极的第一电极；以及电气连接到所述第二主电极的第二电极，其特征在于所述第一主电极和所述第二主电极中的至少一个设有释放变形限制用装置。
2.一种片状PTC热敏电阻，包括具有PTC特性的导电聚合物；与所述导电聚合物接触地放置的第一主电极；经由所述导电聚合物面对所述第一主电极的第二主电极；置于所述第一主电极和所述第二主电极之间的所述导电聚合物内部的奇数个内部主电极；电气连接到所述第一主电极和所述第二主电极的第一电极；以及电气连接到直接面对所述第一主电极的所述内部主电极的第二电极；其特征在于所述奇数个内部主电极交替地电气连接到所述第一电极和所述第二电极之一，所述第一主电极、所述第二主电极和所述内部主电极之一设有释放变形限制用装置。
3.一种片状PTC热敏电阻，包括具有PTC特性的导电聚合物；与所述导电聚合物接触地放置的第一主电极；经由所述导电聚合物面对所述第一主电极的第二主电极；置于所述第一主电极和所述第二主电极之间的所述导电聚合物内部的偶数个内部主电极；电气连接到所述第一主电极的第一电极；以及电气连接到所述第二主电极的第二电极；其特征在于直接面对所述第一主电极的所述内部主电极电气连接到所述第二电极，所述偶数个内部主电极交替地耦合到所述第一电极和所述第二电极之一，所述第一主电极、所述第二主电极和所述内部主电极中的至少一个设有释放变形限制用装置。
4.如权利要求1、2和3中任一项所述的片状PTC热敏电阻，其特征在于所述释放变形限制用装置置于与所述第一和第二电极之一的接合处附近。
5.如权利要求1、2和3中任一项所述的片状PTC热敏电阻，其特征在于把所述释放变形限制用装置提供给邻接的所述第一主电极、所述第二主电极和所述内部主电极中的每一个，所述邻接装置在平行于所述第一主电极的平面上相互旋转对称地放置。
6.如权利要求1、2和3中任一项所述的片状PTC热敏电阻，其特征在于所述释放变形限制用装置包括开口。
7.如权利要求1、2和3中任一项所述的片状PTC热敏电阻，其特征在于所述释放变形限制用装置包括切去部分。
8.如权利要求1、2和3中任一项所述的片状PTC热敏电阻，其特征在于还包括置于所述第一主电极的延伸平面上的第一子电极，所述第一子电极与所述第一主电极隔开并电气连接到所述第二电极。
9.如权利要求1、2和3中任一项所述的片状PTC热敏电阻，其特征在于所述第一电极为置于所述导电聚合物的侧面之一上的第一侧面电极，所述第二电极为置于所述导电聚合物的另一侧面上的第二侧面电极。
10.如权利要求1、2和3中任一项所述的片状PTC热敏电阻，其特征在于所述第一电极是置于所述导电聚合物内部的第一内部穿通电极，所述第二电极是置于所述导电聚合物内部的第二内部穿通电极。
11.如权利要求1、2和3中叙事一基所述的片状PTC热敏电阻，其特征在于所述第一电极包括置于所述导电聚合物的一个侧面上的第一侧面电极；以及置于所述导电聚合物内部的第一内部穿通电极，而所述第二电极则包括置于所述导电聚合物的另一侧上的第二侧面电极；以及置于所述导电聚合物内部的第二内部穿通电极。
全文摘要
本发明的片状PTC热敏电阻在过载电流流动时能增加电阻的增长率,且它具有高的额定电压。该热敏电阻包括:置于具有PTC导电聚合物(11)的第一侧上的第一主电极(12a)和第一副电极(12b);置于与第一面相对的第二面上的第二主电极(12c)和第二副电极(12d);置于导电聚合物(11)的边缘上的第一和第二侧面电极(13a,13b)。第一主电极(12a)具有靠近它与第一侧面电极(13a)的触点的切口(14),第二主电极(12c)具有靠近它与第二侧面电极(13b)的触点的切口(14)。
文档编号H01C7/02GK1343364SQ00804790
公开日2002年4月3日 申请日期2000年3月2日 优先权日1999年3月8日
发明者岩尾敏之, 小岛润二, 田中光, 池田隆志, 池内挥好 申请人:松下电器产业株式会社