专利名称：多层导电聚合物器件及其制造方法
相关申请的交叉引用本申请是1998年3月5日提交的申请号为No.09/035196的未决申请的部分延续。
背景技术：
本发明一般涉及导电聚合物正温度系数(PTC)器件的领域，具体涉及叠层结构的导电聚合物PTC器件，具有多于一层的导电聚合物PTC材料，特别是形成适于表面安装的形状。
包含由导电聚合物制成的元件的电子器件已经越来越普遍地用于各种设备中，例如，它们广泛应用于过电流保护和自控加热器装置中，其中使用具有电阻的正温度系数(PTC)的聚合材料。正温度系数(PTC)聚合材料的例子和包含这些材料的器件的例子公开于下列美国专利中3,823,217-Kampe4,237,441-van Konynenburg4,238,812-Middleman等4,317,027-Middleman等4,329,726-Middleman等4,413,301-Middleman等4,426,633-Taylor4,445,026-Walker4,481,498-McTavish等4,545,926-Fouts，Jr等4,639,818-Cherian4,647,894-Ratell
4,647,896-Ratell4,685,025-Carlomagno4,774,024-Deep等4,689,475-Kleiner等4,732,701-Nishii等4,769,901-Nagahori4,787,135-Nagahori4,800,253-Kleiner等4,849,133-Yoshida等4,876,439-Nagahori4,884,163-Deep等4,907,340-Fang等4,951,382-Jacobs等4,951,384-Jacobs等4,955,267-Jacobs等4,980,541-Shafe等5,049,850-Evans5,140,297-Jacobs等5,171,774-Ueno等5,174,924-Yamada等5,178,797-Evans5,181,006-Shafe等5,190,697-Ohkita等5,195,013-Jacobs等5,227,946-Jacobs等5,241,741-Sugaya5,250,228-Baigrie等5,280,263-Sugaya5,358,793-Hanada等导电聚合物PTC器件的一种普通结构是叠层结构，叠层导电聚合物PTC器件一般包括夹在一对金属电极之间的单层导电聚合物材料，金属电极最好是具有高导电性的薄金属箔。例如，美国专利No.4,426,633-Taylo；5,089,801-Chan等；4,937,551-Plasko；和4,787,135-Nagahori；国际公开号No.WO97/06660。
这个技术领域中的近期发展是多层层叠器件，其中两层或多层的导电聚合物材料由交替的金属电极层(一般是金属箔)分隔，最外层同样是金属电极。其结果是得到的单个单元中包括两个或更多个并联连接的导电聚合物PTC器件。与单层器件相比，这种多层结构的好处是减小了电路板上由该器件占用的表面积(“占地面积”)，得到了更高的电流承载能力。
为了满足电路板上更高元件密度的需要，作为节约空间的措施，已经倾向于更多地使用表面安装元件。对于板占地面积通常为大约9.5mm乘大约6.7mm的封装来说，至今可以得到的表面安装导电聚合物PTC器件通常已经限定到低于大约2.5安培的保持电流。近来，市场上已经能买到具有大约4.7mm乘大约3.4mm安装面、保持电流大约1.1安培的器件。然而，由于目前的表面安装技术(SMT)水平，其安装面是相当大的。
在非常小的SMT导电聚合物PTC器件的设计方面的主要限制因素是达到极限的表面积和更低极限的电阻率，上述电阻率是通过用导电填料(一般是碳黑)充填到聚合物材料中得到的。具有低于大约0.2Ω-cm体电阻率的有益器件的制造还没有实现。首先，在处理这么低的体电阻率时，在制造工艺方面存在固有的困难。第二，具有这么低的体电阻率的器件不会呈现大的PTC效果，这样作为电路保护器件非常不实用。
对于导电聚合物PTC器件，可以给出的稳态传热公式为
(1)0＝[I2R(f(Td))]－[U(Td－Ta)]，其中I是通过器件的稳态电流；R(f(Td))为器件的电阻，是其温度的函数，以及它的“电阻/温度函数”或“R/T曲线”特性；U是器件的有效传热系数；Td是器件的温度；和Ta是环境温度。
可以将这种器件的“保持电流”限定为确保该器件不会从低阻态跳到高阻态的I的最大值。对于给定的器件，U是固定的，提高保持电流的唯一方法是减小R值。对于具有4.5mm乘以3.2mm占地面积的每个器件，单层器件可以得到1.1A，两层器件可以得到1.8A，三层聚合物PTC器件可以得到2.6A的保持电流。
对于任何电阻性器件的电阻，都可以表示为基本公式(2)R＝ρL/A，其中ρ是电阻性材料的体电阻率，单位是Ω-cm，L是穿过器件电流通路的长度，单位cm，A是电流通路的有效截面积，单位是cm2。这样，通过减小体电阻率ρ或增加器件的截面积A，都可以减小R值。通过增加填充到聚合物中的导电填料的比例，可以降低体电阻率ρ值。然而，上面已经提到了实际操作的限制。
减小电阻值R的更实际的做法是增加器件的截面积A。除了相当容易实现(无论从工艺角度还是从生产具有有用的PTC特性的器件的角度)，该方法还具有另外的好处通常，当器件的面积增加时，传热系数的值也增加，从而进一步增加保持电流的值。
然而，在SMT应用中，需要将器件的有效面积或占地面积减至最小。这就出现了在器件中的PTC元件的有效截面积上的严格限制。这样，对于任何给定占地面积的器件，在可以得到的最大保持电流值上有一个固有的限制。从另一方面看，只通过减小保持电流值，实际上可以减小占地面积。
这样，有一种渴望，但还没有实现，需要具有非常小的占地面积的SMT导电聚合物PTC器件，该器件能得到相当高的保持电流。
广泛地说，本发明是一种导电聚合物PTC器件，该器件在保持非常小的电路板占地面积的同时具有相当高的保持电流。上述结果是通过多层结构而实现的，对于给定的电路板安装面，该多层结构为电流通路提供了增加的有效截面积A。实际上，在单个的、小安装面的表面安装单元中，本发明的多层结构提供了并联电连接的两个或更多个PTC器件。
一方面，在最佳实施例中，本发明的导电聚合物PTC器件包括多个交替的金属箔层和PTC导电聚合物材料，具有电互连以形成两个或更多个彼此并联连接的导电聚合物PTC器件，并具有用于表面安装端子而构成的端子部件。
具体地说，两个金属层分别形成第一和第二外电极。剩下的金属层形成多个内电极，这些内电极分隔并电连接两个或更多个位于外电极之间的导电聚合物层。使上述电极错开，以建立两组交替电极第一组与第一端子电连接，第二组与第二端子电连接。上述端子中的一个作为输入端，另一个作为输出端。
本发明的第一实施例包括具有第一、第二和第三导电聚合物层的三层导电聚合物器件。在优选实施例中，该导电聚合物呈现PTC特性。第一外电极与第一端和第一导电聚合物层的外表面电接触，该第一导电聚合物层的外表面是与面对第二导电聚合物层的表面相对的表面。第二外表面与第二端和第三导电聚合物层的外表面电接触，该第三导电聚合物层的外表面是与面对第二导电聚合物层的表面相对的表面。第一和第二导电聚合物层由与第二端电接触的第一内电极分隔，而第二和第三导电聚合物层由与第一端电接触的第二内电极分隔。
在这样的实施例中，如果第一端是输入端，第二端是输出端，电流通路是从第一端到第一外电极和到第二内电极。从第一外电极，电流流经第一导电聚合物层到第一内电极，然后到第二端。从第二内电极，电流流经第二导电聚合物层到第一内电极，然后到第二端，并且通过第三导电聚合物层到第二外电极，然后到第二端。
这样，所得到的器件是三层器件，其中三层导电聚合物(最好PTC)层并联连接。这种结构与单层器件相比，在不增加占地面积的情况下，显著提高了电流通路的有效截面积。这样，对于给定的占地面积，可以得到更大的保持电流。另外，可以制造只有两个导电聚合物层或具有四个或更多这样层的器件，并具有同样的优点和好处。本发明的另一方面是制造上述器件的方法。对于具有三个导电聚合物层的器件，该方法包括下列步骤(1)提供(a)包括夹在第一和第二金属层之间的第一导电聚合物层的第一叠层子结构，(b)第二导电聚合物层，和(c)包括夹在第三和第四金属层之间的第三导电聚合物层的第二叠层子结构；(2)在第二和第三金属层的相应区中形成内隔离孔的第一和第二阵列；(3)将第一和第二叠层子结构叠加到第二导电聚合物层的相对的表面上，以形成叠层结构，该叠层结构包括夹在第一和第二金属层之间的第一导电聚合物层、夹在第二和第三金属层之间的第二导电聚合物层以及夹在第三和第四金属层之间的第三导电聚合物层，作为层叠的结果，隔离孔被聚合物填充；(4)在第一和第四金属层中隔离选择区，以分别在第一和第四金属层中形成外电极的第一和第二阵列，每一阵列中的外电极由隔离接触区彼此分隔；(5)形成多个第一端和第二端，每个第一端通过第三金属层中聚合物填充隔离孔中的通路将第二外电极阵列中的一个电极与第二金属层中的限定区电连接，每个第二端通过第二金属层中聚合物填充隔离孔中的通路将第一外电极阵列中的一个电极与第三金属层中的限定区电连接；和(6)将叠层结构分成多个器件，每个器件包括两个外电极和两个内电极，第一端将一个外电极和一个内电极电连接，第二端将另一个外电极与另一个内电极电连接。
形成第一和第二端的步骤包括步骤(a)在叠层结构中彼此隔开一定的间隔形成通路，每个通路与每个第一和第二外阵列中的外电极以及第二或第三(内)金属层中的一个相交，并且穿过隔离孔的第一或第二阵列中之一；(b)用导电金属镀覆通路的周围表面以及第一和第二外阵列中的隔离金属区的相邻表面部分；和(c)在金属镀覆层的表面覆盖焊料镀覆层。
制造工艺的分割步骤包括将叠层结构分为多个单个的导电聚合物器件的步骤，每个器件具有上述结构。
在第二实施例中，两层器件包括第一和第二端以及第一和第二导电聚合物层。每个导电聚合物层具有第一和第二相反的表面。第一和第二导电聚合物层由与第一端、与第一导电聚合物层的第二表面、第二导电聚合物层的第一表面电接触的单个内电极分隔，第一外电极与第二端和与第一导电聚合物层的第一表面电接触。第二外电极与第二端、第二导电聚合物层的第二表面电接触。
在两层器件的更特定的实施例中，第二端通过内电极中聚合物填充隔离孔中的通路与第二外电极连接，第一端在与第一和第二外电极隔离的同时，与内电极电接触。
通过提供第一叠层子结构和第二叠层子结构形成上述两层器件，该第一叠层子结构包括夹在第一和第二金属层之间的第一导电聚合物层，该第二叠层子结构包括叠加到第三金属层上的第二导电聚合物材料层。在第一金属层中形成隔离孔的阵列。然后将第一和第二叠层子结构层叠，以建立叠层结构。在层叠过程中，隔离孔被聚合物填充。该叠层结构具有夹在第一和第二金属层之间的第一导电聚合物层，夹在第一和第三金属层之间的第二导电聚合物层。然后在第三金属层中形成外电极的第一阵列，在第二金属层中形成外电极的第二阵列。第二和第三金属层中的外电极彼此垂直对准定位。第一金属层中的聚合物填充隔离孔在第二和第三金属层中的外电极之间水平错开，然后对该叠层结构钻孔，以形成通路(至少一些通路穿过聚合物填充隔离孔)，镀覆上述通路以形成多个第一和第二端，将上述结构分为多个两层电子器件，每个器件具有单一第一端和单一第二端。
在形成过程中，形成多个第一端，每个与第一金属层电接触。还形成多个第二端，每个都通过第一金属层中的聚合物填充隔离孔将第二和第三金属层彼此电连接。分割后，生产的每个电子器件都具有在第一和第二端之间并联工作的第一和第二聚合物层。
在另一个实施例中，四层器件包括第一、第二、第三和第四导电聚合物层。第一和第四导电聚合物层由与第一端电接触的第一内电极分隔。第一和第二导电聚合物层由与第二端电接触的第二内电极分隔，第二和第三导电聚合物层由与第一端电接触的第三内电极分隔。
第一外电极与第二端、第三导电聚合物层的外表面电接触，该第三导电聚合物层的外表面与面对第二导电聚合物层的表面相对。第二外电极与第四导电聚合物层的外表面电接触，该第四导电聚合物层的外表面与面对第一导电聚合物层的表面相对。
该器件具有具有第一端，该第一端通过第二内电极中的隔离孔中的通路电连接第一和第三内电极。该器件具有第二端，该第二端通过第三内电极中的聚合物填充隔离孔中的通路将第一外电极与第二内电极电连接，并且通过第一内电极中的聚合物填充隔离孔中的通路与第二外电极电连接。
制造具有四层导电聚合物层的四层器件的方法与三层器件的制造方法类似，除了在第一步骤中另外还提供第三叠层子结构，该第三叠层子结构包括叠加到第四导电聚合物层上的第五金属层。然后如下所述继续该方法(从第二步骤)(2)分别在第一、第二和第三金属层的相应区中形成隔离孔的第一、第二和第三阵列；(3)将第一和第二叠层子结构层叠到第二导电聚合物层的相对表面上，将第四导电聚合物层层叠到第一金属层上，以形成叠层结构，该叠层结构包括夹在第一和第二金属层之间的第一导电聚合物层、夹在第二和第三金属区之间的第二导电聚合物层、夹在第三和第四金属层之间的第三导电聚合物层和夹在第一和第五金属层(第四和第五金属层为外金属层)之间的第四导电聚合物层；(4)隔离第四和第五金属层的选定区，以便在第四和第五(外)金属层中形成隔离外电极的第一和第二阵列，每个第一和第二电极阵列中的电极由隔离接触区的阵列彼此分隔；(5)形成多个第一端，每个第一端都将第一金属层中的限定区与第三金属层中的限定区电连接，形成多个第二端，每个第二端都将第二金属层中的限定区与第一外电极阵列中的外电极之一电连接，并且与第二外电极阵列中的外电极之一电连接；和(6)将叠层结构分割成多个单独的器件，每个器件包括两个外电极和三个内电极，与两个外电极和一个内电极电接触的一个第一端，与其它两个内电极电接触的一个第二端。
从下面的详细描述，本发明的上述以及其它优点将更容易被理解。
附图的简要说明
图1是根据本发明制造的叠层结构的顶视图；图2是上和下叠层子结构和中间导电聚合物层的理想化的截面图，说明根据本发明的方法制造导电聚合物器件的第一步；图3a-3d是图1的叠层结构的第一、第二、第三和第四金属层局部的理想化平面图，显示了它们各自的蚀刻图形；图4是在图2的叠层结构的第二和第三金属层中建立隔离孔的第一和第二内阵列的步骤完成之后，与图2类似的理想化截面图；图5是理想化的截面图，显示在将图2的第一和第二子结构和中间导电聚合物层层叠之后形成的复合叠层结构；图6是在图2所示的第一和第四金属层中分别建立隔离沟道对的第一和第二外阵列步骤完成之后，图5的叠层结构的截面图；图7是图6的结构的顶视图，显示了定位于格线图形的隔离沟道对的第一外阵列和后续通路的形成；图8是沿图7的8-8线得到的截面图，显示了穿过隔离孔的通路；图9是在表面上淀积绝缘层以便在外金属区上形成绝缘隔离区的步骤完成之后，叠层结构的顶视图。
图10a和10b是分别先于和接着金属镀覆通路和外金属区的相邻表面部分，沿图9的10-10线得到的截面图；图11是用焊料镀覆金属化表面的步骤之后，与图10b类似的截面图；图12a是在图10a、10b、11的步骤之后，图9的叠层结构的顶视图，显示了在外表面上，通过沿早先蚀刻的划线切割叠层结构，以形成多个单独导电聚合物器件的分割步骤；图12b是从图12a所示的器件选择的分割后的导电聚合物器件的顶视图；图13是沿图12b的13-13线得到截面图；图14是作为制造两层导电聚合物器件的第一步提供的在其第一表面上具有金属层的导电聚合物层和叠层子结构的理想化截面图；图15是在第一金属层中已经形成隔离孔的第一阵列时，与图14类似的理想化截面图；图16是在层叠图15所示的部件之后，叠层结构的理想化截面图，显示了具有叠层结构中的隔离孔的第一阵列；图17是与图16类似的理想化截面图，显示了第三和第二金属层中形成的隔离金属区的外阵列；图18是根据本发明分割后两层导电聚合物器件的截面图；图19是根据本发明作为制造四层导电聚合物器件的第一步，提供的叠层子结构和未层叠的导电聚合物层的理想化截面图；图20是与图19类似的理想化截面图，显示了形成在叠层子结构的第一、第二和第三金属层中的隔离孔的第一、第二和第三内阵列；图21是理想化的截面图，显示了通过将图20所示的部件层叠而形成的叠层结构；图22是与图21类似的理想化截面图，显示了在第四和第五外金属层中形成的隔离金属区的外阵列；图23是根据本发明分割后的四层导电聚合物器件的截面图。
本发明的详细说明现在参考附图，图1是叠加在看不见的第二叠层子结构12(图2中示出)上的第一叠层子结构10的平面图。导电聚合物材料的导电聚合物层(也看不见)放置在第一叠层子结构10和第二叠层子结构12之间。图2是由图1中的虚线划出的任意区域16的截面图，示出了第一叠层子结构10、第二叠层子结构12和导电聚合物材料层。定位孔18穿过第一叠层子结构10、第二叠层子结构12和导电聚合物材料层，当定位销插入时，定位孔18提供了各个层的绝对对准。
图2示出了第一叠层子结构10和第二叠层子结构12。根据本发明，提供第一和第二叠层子结构10和12是导电聚合物器件制造方法的最初步骤。第一叠层子结构10包括夹在第一和第二金属层22a，22b之间的导电聚合物材料的第一导电聚合物层20。在该方法的后续步骤中，提供导电聚合物材料的第二导电聚合物层24(或中间层)，层叠在第一叠层子结构10和第二叠层子结构12之间，如下所述。第二子结构12包括夹在第三和第四金属层28a，28b之间的导电聚合物PTC材料的第三导电聚合物层26。
第一、第二和第三层20、24、26可由任意合适的导电聚合物组合物制成，例如其中混合有一定量的导电填料(最好是碳黑)的高密度聚乙烯(HDPE)或聚偏二氟乙烯(PVDF)，结果产生所需要的电工作特性。与需要满足的一系列工作要求和技术规范相适应，最好按配方制造导电聚合物材料，使其显示PTC特性。其它材料，例如抗氧化剂和/或交联剂也可以混入到组合物中。特殊的组成材料和它们的比例依据具体的电和机械特性和所要达到的技术规范而定，例如美国专利No.4,237,441-van Konynenburg等和5,174,924-Yamada等。
叠层子结构10、12可以通过所属技术领域的多个已知方法制造。例如美国专利No.4,426,633-Taylor；5,089,801-Chan等；4,937,551-Plasko；和4,787,135-Nagahori。较好的方法公开于美国专利No.5,802,709-Hogge等，转让给本发明的受让人，所公开的内容在这里作为参考。
金属层22a、22b、28a和28b可以由铜或镍箔制成，最好用镍制成第二和第三(内)金属层22b和28a。如果金属层22a、22b、28a和28b由铜箔制成，这些与导电聚合物层接触的铜箔的表面要用浸硫酸镍镀层镀覆，以防止聚合物和铜之间发生不希望的化学反应。最好还通过已知技术使这些聚合物接触表面“粒化”，以便提供粗糙表面，在金属和聚合物之间提供良好的粘附性。这样，第二和第三(内)金属层22b和28a都具有粒化表面，而第一和第四(外)金属层22a和28b只有与相邻的导电聚合物层接触的一个表面粒化。
定位孔代表一种保持子结构10、12和导电聚合物第二层24的适当定向和定位的方法，以便进行制造工艺的后续步骤。该方法是通过在子结构10、12和中间聚合物层24的角落形成(例如通过冲孔或钻孔)多个如图1所示的定位孔18完成的。也可以采用本领域众所周知的其它定位技术。
图3a-3d示出了在下列工艺步骤中蚀刻出的分别穿过第一、第二、第三和第四金属层22a、22b、28a和28b的图形。如图3a和3d所示，在第一和第四金属层中蚀刻第一组格线36和与第一组格线36相垂直的第二组格线38。格线36、38形成如图3a-3d所示的正交网格，以便说明这些图中所示的部件的图形是如何彼此之间定位的。如下所述，只在外(第一和第四)金属层22a、28b中蚀刻格线36和38，以便形成用于分割(singulating)叠层结构的刻痕线，该叠层结构是从图2所示的部件形成为各个导电聚合物PTC器件的。格线36、38划出了矩形金属区的阵列或各金属层上、与定位孔18相对应的“部分”，标出了要形成的各个器件的界限。在图3c中，括号40显示了假定的各个器件(分割后，如下所述)的尺寸，该尺寸由格线36和38限定，为包含在其内的区域。当格线36、38只出现在第一和第四金属层22a、28b(图3a和3d)上时，在图3b和3c中用虚线示出了它们，以帮助理解这些附图中所示的其它结构的相对位置。
图3a显示了形成在第一金属层22a中的外隔离沟道46的第一阵列。图3b显示了形成在第二金属层22b中的隔离孔48的第一内阵列，图3c显示了形成在第三金属层28a中的隔离孔52的第二内阵列，图3d显示了形成在第四金属层28b中的外隔离沟道46的第二阵列。
沿着由格线36、38确定的划线刻划后得到的叠层结构，如下所述，外隔离沟道46的第一阵列在第一金属层22a中形成由金属岛61(图3a)分隔的隔离金属区60的第一外阵列，和在第四金属层28b(图3d)中形成的由金属岛63分隔的隔离金属区62的第二外阵列。第一组划线36均分每个第一外阵列隔离金属区60(第一金属层22a中)和每个第二外阵列隔离金属区62(第四金属层28b中)。
图3a、3b、3c和3d画出了要施加于所得到的叠层结构的钻孔或通路64的图形。该通路的中心分别选址于或定位于各个隔离孔48、52的第一和第二内阵列的中心。通路中心的位置通常分别在第二和第三金属层中隔离孔48、52的第一和第二内阵列的中心，它还通常分别在第一和第四金属层中金属岛61、63的第一和第二阵列的中心。第一和第四金属层22a、28b上的通路的位置分别用虚线圆画在图3a和3d的金属岛区域61、63上。在优选实施例中，所有的通路64都是钻孔，通路64的直径比隔离孔48、52的蚀刻直径足够地小，以确保当后面金属化通路64时的隔离，如下所述。
图4-6是与图2一样的截面图，画出了形成上面描述和示于图3a-3d的蚀刻部件的连续的步骤。首先，如图4所示，在第二金属层22b中形成根据图3b的网格图形定位的内隔离孔48(图4中只示出了1个)的第一阵列。在第三金属层28a中形成根据图3c的网格图形定位的内隔离孔52的第二阵列。如图3b、3c和4所示，隔离孔48、52的第一和第二内阵列定位于由格线36、38所限定的交替部分或金属区中，具体的说，第一阵列中的内隔离孔48位于具有指定位置的交替网格上，上述指定位置位于第二阵列中内隔离孔52之间。
从第二和第三金属层22b、28a去掉金属以便形成内隔离孔48、52的第一和第二阵列是通过传统的印刷电路板制造方法完成的，例如那些利用光致抗蚀剂、掩膜的技术和蚀刻方法。
图5显示了叠层结构42，该叠层结构42是在确保各层适当定位之后，叠置子结构10、12和中间导电聚合物层24而得到的。通过本技术领域众所周知的适当的层叠方法将上述中间导电聚合物层24层叠在子结构10、12之间。例如，可以在适当的压力和温度下进行层叠，该温度高于导电聚合物的融点，从而使导电聚合物层20、24和26的材料流入并填充隔离孔48的第一内阵列和隔离孔52的第二内阵列。然后在保持压力的同时将层叠件42冷却到聚合物的融点以下，在这一点上，如果将器件用于特殊的应用，可以通过已知的方法交联叠层结构42中的聚合材料。在层叠件42冷却以后，可以在任何时间在层叠件42中形成钻孔或通路64。
图6显示了用图3a和3d所示的第一和第四金属层的图形，分别对层叠结构42的第一和第四金属层的外表面做掩膜和蚀刻的结果，以便分别在第一和第四金属层22a、28b中形成隔离沟道46的第一和第二阵列。图3a和3d中的隔离沟道46显现为图6中的沟道平行对，这些隔离沟道与网格线36、38相结合，在第一金属层22a中，形成隔离的由隔离接触区域或“岛”61分隔的主金属区60的第一外阵列，和在第四金属层28b中，形成隔离的由隔离接触区域或“岛”63分隔的主金属区62的第二外阵列。作为举例，图3a中的一个金属岛61用点画出，以显示单个金属岛61的周界。第一外阵列的隔离主金属区60间隔排列，使得每个第一外隔离金属区60覆盖内隔离孔48的第一阵列之间的位置，第二外阵列的隔离主金属区62间隔排列，使得每个第二外隔离金属区62覆盖内隔离孔52的第二内阵列之间的位置。
第二金属层22b中的每个第一内隔离孔48覆盖第三金属层28a中第二内隔离孔52之间的位置并位于第一金属层22a上的第一外隔离金属区60之间的位置之下。第三金属层28a中的每个第二内隔离孔52位于第二金属层22b中第一内隔离孔48之间的位置之下并在第四金属层28b上的第二外隔离金属区62之间的位置之上。
隔离沟道46的外阵列和第一、第二内隔离孔48、52的形状、尺寸和图形由优化金属区之间的电隔离需要来决定。选择第一和第二内隔离孔48、52的蚀刻图形，使蚀刻后金属层的强度的降低最小。在层叠过程中使箔破裂和剥离的危险最小是很重要的。选择交替的蚀刻图形(如图3b、3c所示)比排成行列的图形在使层叠过程中内金属箔层的破裂和撕裂的危险最小方面更有利。还应该使在形成隔离孔或为了隔离金属区形成隔离沟道时的材料蚀刻量最小，以便得到电极上的最大“有效区域”，该电极就是从这些区域(如下所述)在给定位置形成的。然而，需要设计隔离孔和沟道以便提供足够的裕度，使得在制造工艺中正常的层之间的轻微定位误差不会导致短路。在所描述的实施例中，外隔离沟道46以成对的平行窄条的形式存在，每对沟道在每个通路64附近具有一对相对的弧形65(见图7)。
图7至10a说明了制造工艺的后续几个步骤，这几个步骤是利用通过图1所示的定位孔18定位的叠层结构42进行的。如图7所示，如通过化学蚀刻，格线36、38已经在叠层结构42的至少一个外表面、最好两个外表面形成。第一组格线36包括一般平行于外隔离沟道46的平行线阵列，通过通路64的中心线以同样的间隔彼此隔开，从而均分每个岛61和每个隔离金属区60。第二组格线38包括以规则间隔与第一组格线36垂直相交的平行线阵列，将第一外金属层22a和第四金属层28b划分为基本上是矩形器件区的网格，每个器件区限定了各个导电聚合物器件的外表面界限。在第一金属层22a中限定的每个器件区由单个的隔离沟道46分为第一外主金属层区68a和第一小区70a。在第四金属层28b中限定的每个器件区由单个的隔离沟道46分为第二主外金属层区68d和第二外小区70d。这样，每个外主区68、68d的一侧与格线36相邻接，将它从相邻的主外金属区68、68d分隔出来，每个外主区68、68d的另一侧与隔离沟道相邻，而每个外小区70a、70d的一侧与隔离沟道46相邻接，格线36将它从相邻外小区70a、70d分隔出来。
参考图7和8，格线36、38与第一和第四外金属层22a、28b上的隔离沟道46相结合，分别在第一和第四金属层22a、28b上形成多个第一和第二外主区68a、68d以及第一和第二外小区70a、70d。具体地说，由格线36分别将每个岛61、63均分为一对相邻外小金属区70a、70d，同时每个外主区68a、68d也同样被格线均分。此外，由隔离沟道46从相邻外小区70a、70d分隔出每个主金属区68a、68d。
格线36、38与隔离孔48、52相结合，也限定了第二金属层22b和第三金属层28a的区域，在第二金属层22b中形成多个第一内金属区68b，在第三金属层28a中形成第二内金属区68c。第一金属层22a中的第一外主金属区68a基本上与第三金属层28a中的第二内金属区68c垂直对准，第二金属层22b中的第一内金属区68b基本上与第四金属层28b中的第二外主金属区68d垂直对准。
金属区68a、68b、68c、68d将作为单个器件的电极。更具体地说，第一外主区68a将作为第一外电极，第一内区68b将作为第一内电极、第二内电极，第二外主区68d将作为第二外电极。在下文中，分别将金属区68a、68b、68c、68d称为第一外电极68a、第一内电极68b、第二内电极68c和第二外电极68d。
如图7和8所示，沿着第一组格线36的每根线，最好在第二组格线38的每个相邻对之间的中线附近，以规则的间隔冲出或钻出多个穿过叠层结构42的通孔或“通路”64。由于第一和第二内隔离孔48、52交错排列，如上所述，电极68a、68b、68c、68d也彼此交错排列，图8表示的最清楚。此外，每个通路64只穿过一个内隔离孔延伸，使通路64依次交替穿过第一隔离孔48和第二隔离孔52延伸。具体地说，参考图8，第一通路64’穿过两个相邻第一小区70a的交界处、两个相邻第一内电极68b的交界处、第二内隔离孔52和两个相邻第二外电极68d的交界处。第二通路64”穿过两个相邻第一外电极68a的交界处、第一内隔离孔48、两个相邻第二内电极68c的交界处和两个第二小区70b的交界处。
图9和10a显示了在叠层结构42的每个外主表面(即如附图中示出的上和下表面)上(如通过丝网印刷)形成薄绝缘层74，该薄绝缘层74是用电绝缘材料例如玻璃填充环氧树脂形成的。涂覆上述绝缘层74使其覆盖隔离沟道46和除了第一和第二外电极68a、68d的窄周边以及第一和第二小金属区70a、70b的窄周边之外的所有区域。
所得到的薄绝缘层74的图形在叠层结构42的外表面上留出了一系列暴露的金属带78，如图10a所示，每个金属带78代表扩大接触区的规则序列，带78的中心定在叠层结构42的上和下表面上的第一组格线36上。如图9所示，隔离沟道46中的弧线65限定了每个通路64周围的“凸起”，使得每个通路64周围完全由暴露的金属环绕。然后通过加热固化绝缘层74，就像所属技术领域所公知的那样。
如果需要，上面结合图6至图9所描述的三个主要制造步骤的具体顺序可以变化。例如，可以在通路64形成之前或之后涂覆绝缘层74，并且形成格线36、38的刻划步骤可以作为这些步骤中的第一、第二或第三步骤。
然后，如图10b所示，用导电金属例如锡、镍或铜(最好是铜)的镀层80镀覆所有暴露的金属表面(即暴露的金属带78系列)和通路64的内表面。这个金属镀覆步骤可以通过任意合适的工艺进行，例如电镀。然后，如图11所示，对在前一步骤中用金属镀覆过的区域再镀覆一层薄的焊锡镀层82。该焊锡镀层82可以通过任意所属金属领域公知的合适工艺镀覆，例如回流焊接法或真空淀积。
最后，如图12a、12b和13所示，沿格线36、38分割叠层结构42，形成多个单个导电聚合物器件44，其中之一示于图12b和沿图12b的线13-13得到的截面图13。由于第一组格线36的每条线都顺序穿过叠层结构中的通路64，如图7所示，划分后形成的每个器件44具有一对相对的侧面84a、84b，每个都包含半个通路。
上面描述的对通路64的金属镀覆和焊料镀覆分别在相对侧面84a、84b的半个通路中生成第一和第二导电垂直柱88a、88b。图13显示了第一导电柱88a与第一内电极68b和第二外电极68d处于紧密接触状态，第二导电柱88b与第一外电极68a和第二内电极68c处于紧密接触状态。第一导电柱88a还与第一小金属区70a接触，而第二导电柱88b与第二小金属区70b接触。小金属区70a、70b(如图8所示)具有如此小的面积，以致于其具有可以忽略的电流承载能力，这样不起电极的作用，这一点从下面可以看出。
图12a、12b和13还示出了每个器件44包含第一和第二对金属镀覆和焊料镀覆的导电带90a、90b，沿着器件的上和下表面延伸。第一和第二对导电带90a、90b分别与第一和第二导电柱88a、88b相连接。第一对导电带90a和第一导电柱88a形成第一端91，第二对导电带90b和第二导电柱88b形成第二端92。第一端91提供与第一内电极68b和第二外电极68d的电连接，而第二端92提供与第一外电极68a和第二内电极68c的电连接。第一端90a通过聚合材料与第二内电极68c电隔离，该聚合材料是在层叠步骤中填充到内隔离孔52的第二阵列的，如上所述。同样，第二端90b通过在层叠步骤过程中填充到隔离孔48的第一阵列的聚合材料与第一内电极68b电隔离。
关于上面描述的目的，可以认为第一端91是输入端，第二端92是输出端，但这些规定是任意的，也可以相反设置。图13中三层器件44从输入端91到输出端92的电流通路如下(a)通过第一内电极68b、第一导电聚合物PTC层20和第一外电极68a；(b)通过第二外电极68d、第三导电聚合物层26和第二内电极68c；和(c)通过第一内电极68b、第二(中间)导电聚合物层24和第二内电极68c。这个电流通路等效于在输入和输出端91、92之间并联连接三个导电聚合物PTC层20、24和26。
上述三层器件的制造方法也适用于制造两层和四层器件，或多于四层的器件。两层器件提供两个并联工作的两层导电聚合物层。这样的器件将比相当尺寸的三层器件具有更高的电阻，而且还不复杂，因此制造费用低。四层器件更复杂，但对于给定尺寸，会使电阻比三层器件更低，而且由于附加的复杂性，制造费用更高。
图14-18说明两层器件的制造方法的步骤。首先参考图14，示出了第一叠层子结构94以及第一叠层子结构94上的第二叠层子结构95。根据本发明，在制造两层导电聚合物PTC器件的工艺中的第一步，首先提供第一和第二子结构94、95。
第一叠层子结构94包括夹在第一和第二金属层98a、98b之间的第一导电聚合物材料层96。第二叠层结构95包括具有叠加到其上表面(如图中所定向的)的第三金属层98c的第二导电聚合物材料层99。如图14-18所示，第二金属层98b和第三金属层98c是“外”金属层。
金属层98a、98b、98c由镍箔制成(最好是内层98a)或具有浸硫酸镍镀层的铜箔。如上述关于三层器件的金属层22a、22b、28a和28b一样，要与导电聚合物层接触的上述金属层的表面最好粒化。
两层器件的制造方法中的第二和后续步骤与上面讨论的、图4-12展示的制造三层器件的步骤类似。图15显示了在第一金属层98a中形成内隔离孔100的阵列。该内隔离孔100(图中只示出了一个)根据前面图3a-3d所表示的网格图形来定位。即它们定位于由格线36、38(图7)所限定的交替部分中。通过传统的印刷电路板制造方法，例如那些采用光致抗蚀剂、掩膜的技术和蚀刻方法，完成从第一金属层98a去掉金属而形成内隔离孔100的阵列。
图16显示了下一步，即将第一叠层子结构94层叠到第二叠层子结构95上以便建立叠层结构101，该结构与上面结合图5所描述的叠层结构42类似。叠层结构101包括夹在第一金属层98a和第二金属层98b之间的第一导电聚合物层96，和夹在第一金属层98a和第三金属层98c之间的第二导电聚合物层99。
图17显示了分别在第二和第三金属层98b、98c中形成外隔离金属区102、104的阵列(图中只示出了102、104中每个的一个区)步骤之后的叠层结构。将第二金属层98b中的隔离金属区102和第三金属层98c中的隔离金属区104定位成基本上垂直对准，即一个在另一个之上。在第二和第三金属层98b、98c中的隔离金属区102、104之间定位第一金属层98a中内隔离孔100的阵列。通过形成在第二和第三金属层98b、98c中形成的隔离沟道107的阵列形成隔离金属区102、104。隔离沟道107与上面描述的三层器件44的隔离沟道46类似。如在上述三层器件44中所描述的，与上面图6的结构类似，隔离沟道107的布图生成由隔离接触区或“岛”108分隔的第二金属层98b的隔离金属区102，和由金属岛109分隔的第三金属层98c的隔离金属区104。根据格线图形，例如上面结合图3a-3d描述的格线36、38，布图隔离孔100阵列、隔离金属区102、104阵列、隔离沟道107布图和金属岛108、109阵列。
然后根据结合图7-12b描述的步骤，加工叠层结构101。图18显示了在上面结合图12a和12b描述的分隔步骤后得到的完整的两层器件111的截面示意图。如上所述，该两层器件111具有第一端105和第二端106，第一端105和第二端106都包括导电金属镀层80和焊料涂层82。将第一金属层98a形成为中间或内电极112a，将第二金属层98b形成为第一外电极112b，将第三金属层98c形成为第二外电极112c。
在三层器件的情况下，电极由从由镍和镀镍的铜所构成的组中选出的材料制成的金属箔制成。所示的绝缘层74位于除了第一端105之外的第一外电极112b的表面上和除了第二端106之外的第二外电极112c的表面上。
第一端105与第一和第二小金属区114a、114b接触，第一和第二小金属区114a、114b分别由隔离沟道107与第一和第二外电极112a、112b隔离。第一端105建立了与内电极112a的电连接，而第二端106与第一和第二外电极112b、112c电连接。
这样图18示出了具有第一(输入)端105和第二(输出)端106的两层电器件111，其中电流通路通过中间电极112a，然后通过(a)第一导电聚合物层96和第一外电极112b；和(b)第二导电聚合物层99和第二外电极112c，从第一端105到第二端106。当然，如果将第二端106限定为输入端，第一端105限定为输出端，器件111还可以提供相反的电流通路。
很明显可以容易地将上述制造方法应用到任何具有多于两层的任意数量的导电聚合物层的器件的制造。图19到图23具体说明了如何改动本发明的制造方法，以制造具有四层导电聚合物层的器件。由于只是为了说明，下面描述四层器件的制造中的开始几个步骤。图19-23只是引用上述关于图1至13所说明的制造步骤的讨论画出了示意图。
图19示出了第一叠层子结构115a、第二叠层子结构115b和第一叠层子结构115a上的第三叠层子结构115c。根据本发明，作为制造四层导电聚合物器件制造方法的最初步骤，设置上述第一、第二和第三子结构115a、115b和115c。第一叠层子结构115a包括夹在第一和第二金属层118a、118b之间的第一导电聚合物材料层116。在第一子结构115a和第二子结构115b之间设置用于布局的第二导电聚合物层120。第二叠层子结构115b包括夹在第三和第四金属层118c、118d之间的第三导电聚合物层122。第三子结构115c包括具有层叠到其上表面的(如图中所定位的)第五金属层118e的第四导电聚合物材料层124。第五金属层118e和第四金属层118d为“外”金属层，如图19-21所示。金属层118a-118e由镍箔(最好内层118a、118b、118c)或具有浸硫酸镍镀层的铜箔制成，如上所述，要与导电聚合物层接触的金属层的表面最好粒化。
后续步骤与上面根据图3a以及下列等所描述的那些步骤类似。具体地说，图20显示了在第一金属层118a中形成了根据格线图形(例如图3b-3d中的格线36、38)定位的内隔离孔127a的第一阵列，在第二内金属层118b中形成了根据格线定位的内隔离孔127b的第二阵列。第一金属层118a中的内隔离孔127a的第一阵列和第二内金属层118b中的内隔离孔127b的第二阵列定位于由格线36、38限定的交替部分中。在第三金属层118c中形成了内隔离孔127c的第三阵列。第三阵列中的隔离孔118c与第一阵列中的孔127a对准定位。通过传统的印刷电路板制造方法，例如那些采用光致抗蚀剂、掩膜的技术和蚀刻方法，从第一、第二和第三金属层118a、118b、118c去掉金属，形成隔离孔127a、127b、127c的第一、第二和第三阵列。
参考图21，在确保子结构115a、115b、115c和第二导电聚合物层120处于适当定位的同时，将这些子结构和第二导电聚合物层120层叠到一起，形成叠层结构130。例如，可以在适当的压力和导电聚合物材料的融点以上的温度下，进行层叠，从而使导电聚合物层116、120、122和124的材料流入并填充隔离孔127a、127b和127c。然后在保持压力的同时将叠层冷却到聚合物融点以下。在这一点上，如果希望该器件用于特殊的应用，上述叠层结构130中的聚合材料可以是通过众所周知的方法交联的聚合材料。
现在参考图22，在形成图21的叠层结构130之后，在第四金属层118d(第一或底外金属层)和第五金属层118e(第二或最外金属层)中蚀刻出外隔离沟道46的阵列。如上面结合图3a和3d以及图6-8所描述的，隔离沟道46呈现为沟道或筋条的平行对。在第四和第五金属层118d和118e中形成外隔离沟道46，与沿格线36、38(图3a、3d和7中所示)的划分一起，建立了在第五金属层118e上的隔离主金属区60的第一外阵列和第四金属层118d上的隔离主金属区62的第二外阵列。隔离沟道46还建立了第五金属层118e中的主金属区60的每相邻对之间的金属岛61的第一阵列，和第四金属层118d中的主金属区62的每相邻对之间的金属岛的第二阵列。
第五金属层118e中的隔离主金属区60交错排列，使得每个隔离主金属区60在一对内隔离孔127a之间的位置之上。第四金属层118d中的隔离主金属区62交错排列，使其每一个在第三阵列中的内隔离孔127c之间的位置之下。第一金属层118a中的每个内隔离孔127a在第二金属层118b中的内隔离孔127b之间的位置之上，第二金属层118b中的每个内隔离孔127b在第一金属层118a中的第一内隔离孔127a之间的位置之下，并在第三金属层118c中的内隔离孔127c之间的位置之上。第一阵列中的每个内隔离孔127a还正好在第五金属层118e中的第一外隔离主金属区60下面的位置之下，并且正好在第四金属层118d中的第二外隔离主金属区62上面的位置之上。如所看到的，外主金属区60、62的阵列提供了多个第一和第二外电极，第一、第二和第三(内)金属层分别提供了多个第一、第二和第三内电极。
现在参考图23，结合上面参考图8-13所描述的内容，继续描述制造工艺。分割后，得到器件150，该器件150与图12b和13所示的类似，除了具有由三个内电极分隔的四个导电聚合物层。得到的器件150等效于在输入端和输出端之间并联连接的四个导电聚合物元件。
具体地说，器件150分别包括第一、第二、第三和第四导电聚合物层116、120、122和124。第一和第四导电聚合物层116、124由与第一端156a电接触的第一内电极132a分隔。第一和第二导电聚合物层116、120由与第二端156b电接触的第二内电极132b分隔，第一和第三导电聚合物层116、122由与第一端156a电接触的第三内电极132c分隔。第一外电极132d与第二端156b和第三导电聚合物层122的表面电接触，该第三导电聚合物层122的表面与面对第二导电聚合物层120的表面相对。第二外电极132e与第二端156b和第四导电聚合物层124的表面电接触。该第四导电聚合物层124的相对表面面对第一导电聚合物层116。绝缘隔离层138覆盖端子156a、156b之间外电极132d、132e的部分，其中绝缘隔离层138与上面参考图9和图10所描述的绝缘隔离层74一样。端子156a、156b通过上面参考图10b和11所描述的金属镀覆和焊料镀覆步骤形成。
如果任意选择第一端156a为输入端，任意选择第二端156b为输出端，通过器件150的电流通路如下从输入端156a，电流进入第一和第三电极132a、132c。从第一内电极132a，电流流经(a)通过第四导电聚合物层124和第二外电极132e到输出端156b；和(b)通过第一导电聚合物PTC层116和第二内电极132b到输出端156b。从第三内电极132c，电流流经(a)通过第二导电聚合物层120和第二内电极132b到输出端156b；和(b)通过第三导电聚合物层122和第一外电极132d到输出端156b。
可以看到根据上述制造工艺构成的器件是非常小巧的。具有小的占地面积，而得到了相当高的保持电流。
在本说明书和附图中已经详细描述了典型的实施例，可以理解所属领域的技术人员可以受到启发作出大量的修改和变化。例如，可以用很宽范围内的不同电特性的导电聚合物组合物实施这里描述的制造工艺，这样就并不限于那些具有PTC性能的导电聚合物。此外，本发明有利于制造SMT器件，可以很好地将其用于制造具有各种物理结构和安装布置的多层导电聚合物器件。这些和其它的变化和修改被认为是这里清楚描述的相应结构或工艺步骤的等同物，落入下面权利要求限定的本发明的范围内。
权利要求
1.一种电子器件的制造方法，包括步骤(1)提供(a)第一叠层子结构，其包括夹在第一和第二金属层之间的第一导电聚合物层；(b)第二导电聚合物层；和(c)第二叠层子结构，其包括夹在第三和第四金属层之间的第三导电聚合物层的；(2)在第二和第三金属层的相应区中形成内隔离孔的第一和第二阵列；(3)将第一和第二叠层子结构叠加到第二导电聚合物层的相反的表面上，以形成叠层结构；(4)在第一金属层中形成第一外电极的阵列，在第四金属层中形成第二外电极的阵列；(5)形成多个第一端和多个第二端，每个第一端通过第三金属层中的隔离孔将第二外电极中的一个电极与第二金属层中的限定区电连接，每个第二端通过第二金属层中的隔离孔将第一外电极中的一个电极与第三金属层中的限定区电连接；和(6)将叠层结构分成多个器件，每个器件包括第一端和第二端。
2.根据权利要求1的方法，其中所述金属层由金属箔制成。
3.根据权利要求1的方法，其中在第二和第三金属层中形成隔离孔的第一和第二内阵列的步骤包括去掉第二和第三金属层的选定部分的步骤；和其中形成第一和第二外电极阵列的步骤包括去掉第一和第四金属层的选定部分的步骤。
4.根据权利要求3的方法，其中进行去掉第一、第二、第三和第四金属层的选定部分的步骤，使得每个第一外电极与第三金属层的限定区基本上垂直对准，并且使得每个第二外电极与第二金属层的限定区基本上垂直对准。
5.根据权利要求4的方法，其中形成多个第一和第二端的步骤包括(5)(a)形成多个穿过叠层结构的第一通路，每个第一通路穿过第一阵列中的一个内隔离孔，形成多个穿过叠层结构的第二通路，每个第二通路穿过第二阵列中的一个内隔离孔；和(5)(b)金属化所述多个第一和第二通路中每个通路的内表面。
6.根据权利要求5的方法，其中金属化步骤包括(5)(b)(i)用从由锡、镍和铜构成的组中选择的金属镀覆通路的内表面；(5)(b)(ii)用焊料镀覆已镀覆的内表面。
7.根据权利要求5的方法，在形成通路的步骤之后和金属化的步骤之前，还包括在每个第一和第四金属层上形成绝缘材料的隔离层的步骤，形成该隔离层使得留出每个金属层的邻接每个通路的暴露部分。
8.根据权利要求7的方法，其中所述隔离层由玻璃填充环氧树脂制成。
9.根据权利要求7的方法，其中进行金属化的步骤使得金属化每个金属层的邻接每个通路的暴露部分。
10.一种电子器件，包括第一端和第二端；与第一端电接触的第一电极；和第一和第二导电聚合物层，每个聚合物层具有与第一电极电接触的第一表面和与第二端电连接的第二表面。
11.根据权利要求10的电子器件，还包括与第一导电聚合物层的第二表面物理接触并且与第二端电连接的第二电极；和与第二导电聚合物层的第二表面物理接触并且与第二端电连接的第三电极。
12.根据权利要求11的电子器件，其中第二电极具有第一和第二相反的表面，第二电极的第一表面与第一导电聚合物层的第二表面物理接触，该器件还包括第三导电聚合物层，该第三导电聚合物层具有与第二电极的第二表面物理接触的第一表面，和与第一端电接触的第二表面。
13.根据权利要求12的电子器件，还包括与第三导电聚合物层的第二表面物理接触并且与第一端电接触的第四电极。
14.根据权利要求11的电子器件，其中第一电极与第二端通过导电聚合物电隔离，其中第二和第三电极通过导电聚合物与第一端电隔离。
15.根据权利要求11的电子器件，其中第一、第二和第三电极由金属箔制成。
16.一种电子器件，包括第一和第二端；第一、第二和第三导电聚合物层，每个聚合物层具有第一和第二相反的表面；第一和第二导电聚合物层，其由第一内电极分隔，该第一内电极与第一端、第一导电聚合物层的第二表面和第二导电聚合物层的第一表面电接触；第二和第三导电聚合物层，其由第二内电极分隔，该第二内电极与第二端、第二导电聚合物层的第二表面和第三导电聚合物层的第一表面电接触；与第二端和第一导电聚合物层的第一表面电接触的第一外电极；和与第一端和第三导电聚合物层的第二表面电接触的第二外电极。
17.根据权利要求16的电子器件，还包括第一外电极上除了第一端之外的第一绝缘层；和第二外电极上除了第二端之外的第二绝缘层。
18.根据权利要求17的电子器件，其中绝缘层由玻璃填充环氧树脂制成。
19.根据权利要求16的电子器件，其中每个第一和第二端包括由从锡、镍和铜所组成的组中选择的金属形成的第一层；和由焊料形成的第二层。
20.根据权利要求16的电子器件，其中第一和第二外电极以及第一和第二内电极由金属箔制成。
21.一种电子器件，包括第一和第二端；第一和第二导电聚合物层，每个聚合物层具有第一和第二相反的表面；第一和第二导电聚合物层，其由内电极分隔，该内电极与第一端、第一导电聚合物层的第二表面和第二导电聚合物层的第一表面电接触；与第二端和第一导电聚合物层的第一表面电接触的第一外电极；和与第二端和第二导电聚合物层的第二表面电接触的第二外电极。
22.根据权利要求21的电子器件，其中内电极以及第一和第二外电极由金属箔制成。
23.根据权利要求21的电子器件，还包括第一外电极上除了第一端之外的第一绝缘层；和第二外电极上除了第二端之外的第二绝缘层。
24.一种用于分成多个电子器件的叠层结构，每个电子器件具有第一端和第二端，该结构包括夹在第一和第二金属层之间的第一导电聚合物层和夹在第一和第三金属层之间的第二导电聚合物层；在第一金属层中形成的聚合物填充隔离孔阵列；第三金属层中隔离金属区的第一阵列；和第二金属层中隔离金属区的第二阵列，第二和第三金属层中的隔离金属区基本上彼此垂直对准定位，第一金属层中的聚合物填充隔离孔阵列定位于第二和第三金属层中的隔离金属区之间；多个第一端，每个第一端在与第二和第三金属层中的隔离金属区电隔离的同时，与第一金属层电接触；和多个第二端，每个第二端通过第一金属层中的聚合物填充隔离孔将第二金属层中的隔离金属区与第三金属层中的隔离金属区电连接。
25.一种电子器件的制造方法，包括步骤(1)提供(a)第一叠层子结构，包括夹在第一和第二金属层之间的第一导电聚合物层，和(b)第二叠层子结构，包括叠加到第三金属层上的第二导电聚合物层；(2)在第一金属层中形成的内隔离孔阵列；(3)将第一和第二叠层子结构叠加到一起，以建立叠层结构，该叠层结构包括夹在第一和第二金属层之间的第一导电聚合物层以及夹在第三和第一金属层之间的第二导电聚合物层，层叠步骤的结果是隔离孔被导电聚合物材料填充；(4)在第三金属层中形成外电极的第一阵列，在第二金属层中形成外电极的第二阵列，第一和第二外电极阵列中的外电极基本上彼此垂直对准定位，第一金属层中的聚合物填充隔离孔定位于第一和第二外电极阵列中的外电极之间；(5)形成多个第一端，每个第一端于与一金属层中的限定区电接触，而与第一和第二外电极阵列中的外电极电隔离；(6)形成多个第二端，每个第二端通过第一金属层中的聚合物填充隔离孔将第一外电极阵列中的外电极与第二外电极阵列中的外电极电连接。
26.根据权利要求25的方法，还包括步骤(7)将叠层结构分成多个电子器件，每个电子器件包含第一端和第二端。
27.一种电子器件的制造方法，包括步骤(1)提供(a)第一叠层子结构，包括夹在第一和第二金属层之间的第一导电聚合物层；(b)第二导电聚合物层；和(c)第二叠层子结构，包括夹在第三和第四金属层之间的第三导电聚合物层；和(d)第三叠层子结构，包括叠加到第五金属层上的第四导电聚合物材料层；(2)分别在第一、第二和第三金属层中形成内隔离孔的第一、第二和第三阵列；(3)将第一和第二叠层子结构层叠到第二导电聚合物层的相反表面上，将第三子结构叠加到第一叠层子结构上，以建立叠层结构，该叠层结构包括夹在第一和第二金属层之间的第一导电聚合物层、夹在第二和第三金属区之间的第二导电聚合物层、夹在第三和第四金属层之间的第三导电聚合物层和夹在第一和第五金属层之间的第四导电聚合物层；(4)形成第五金属层中外电极的第一阵列和第四金属层中外电极的第二阵列，从而第一和第二外电极阵列中的外电极基本上与第二内电极阵列中的隔离孔垂直对准定位，并且第一和第三孔阵列中的隔离孔基本上彼此垂直对准；(5)形成多个第一端，每个第一端通过第二孔阵列中的聚合物填充隔离孔将第一金属层中的限定区与第三金属层中的限定区电连接；(6)形成多个第二端，每个第二端通过第一孔阵列中的聚合物填充隔离孔将第二外电极阵列中的外电极与第二金属层中的限定区电连接，并且通过第三孔阵列中的聚合物填充隔离孔与第一外电极阵列中的外电极电连接。
28.根据权利要求27的方法，其中金属层由金属箔制成。
29.根据权利要求27的方法，其中分割步骤包括(7)将叠层结构分为多个器件，每个器件具有夹在第一外电极和第一内电极之间的第一导电聚合物层、夹在第一内电极和第二内电极之间的第二导电聚合物层、夹在第二内电极和第三内电极之间的第三导电聚合物层和夹在第三内电极和第二外电极之间的第四导电聚合物层，每个第一端只与第一和第三内电极电接触，每个第二端只与第一和第二外电极以及第二内电极电接触。
30.根据权利要求27的方法，其中形成多个第一端和第二端的步骤包括形成穿过叠层结构的多个第一和第二通路，多个第一通路的每一个穿过每个第一和第三金属层中的隔离孔，多个第二通路的每一个穿过第二层中的隔离孔；和金属化每个通路的内表面。
31.根据权利要求30的方法，其中金属化步骤包括用从锡、镍和铜所组成的组中选出的金属镀覆通路的内表面；和用焊料镀覆已镀覆的通路内表面。
32.根据权利要求30的方法，在形成通路的步骤之后和金属化的步骤之前，还包括在每个外电极上形成绝缘材料的隔离层的步骤，每个隔离层的构形要使其覆盖外电极之一，并且留出每个金属区邻接每个通路的暴露部分。
33.根据权利要求32的方法，其中隔离层由玻璃填充环氧树脂制成。
34.根据权利要求32的方法，其中进行金属化的步骤以金属化每个金属区邻接每个通路的暴露部分。
全文摘要
一种电子器件,包含夹在两个外电极和一个或更多个内电极之间的两层或更多层导电聚合物层。制造三层器件是通过:(1)提供包括夹在第一和第二金属层之间的第一聚合物层的第一叠层子结构,第二聚合物层,和包括夹在第三和第四金属层之间的第三聚合物层的第二叠层子结构;(2)分别在第二和第三金属层中形成内隔离孔的第一和第二阵列;(3)将第一和第二子结构叠加到第二聚合物层的相反的表面上;(4)分别在第一和第四金属层中形成外电极的第一和第二阵列;(5)形成多个第一端和多个第二端,每个第一端将第二外电极阵列中的外电极与第二金属层中的电极限定区连接,每个第二端将第一外电极阵列中的外电极与第三金属阵列中的电极限定区连接;和(6)将叠层结构分成多个器件,每个器件包含第一外电极和第一内电极之间的第一聚合物层、第一和第二内电极之间的第二聚合物层以及第二内电极和第二外电极之间的第三聚合物层;每个器件包含连接第一内电极与第二外电极的第一端和连接第二内电极与第一外电极的第二端。
文档编号H01C1/14GK1328689SQ99813839
公开日2001年12月26日 申请日期1999年10月28日 优先权日1998年11月13日
发明者安德鲁·布瑞安·巴拉特, 丹尼斯·华尔士 申请人:伯恩斯公司