JP2001524747A - Ptcおよび可融性素子を含む表面実装可能電気デバイス - Google Patents
Ptcおよび可融性素子を含む表面実装可能電気デバイスInfo
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Abstract
Description
642,597号、第08/642,655号、ならびに1997年6月30日
に出願された第08/884,711号、第08/885,084号の一部継続
出願である。
製造方法に関する。
が上昇するにしたがい、正の温度係数(「PTC」)の抵抗率が上昇する。内部
に導電充填材を分散させることで電気的導電性を有するように形成された多くの
結晶性高分子がこのPTC効果を示す。これらの高分子は通常、ポリエチレン、
ポリプロピレン、およびエチレン/プロピレン共重合体等のポリオレフィンを含
む。チタン酸バリウム等の所定のドーピング処理が施されたセラミクスも、PT
C反応(PTC behavior)を示す。
度で、PTC材料は比較的低い、一定の抵抗率を示す。しかし、PTC材料の温
度がこの点を超えて上昇すると、温度上昇がわずかであっても、抵抗率は急激に
上昇する。
気回路における過電流保護部品として使用されている。電気回路の通常の動作条
件の下で、負荷およびPTCデバイスの抵抗は、PTCデバイスをほとんど電流
が流れない程度の抵抗である。したがって、I2R加熱によるデバイスの温度は 、PTCデバイスの臨界温度またはスイッチング温度よりも低いままである。デ
バイスは平衡状態にあると言える。(つまり、I2R加熱によって熱が生成され る率がデバイスがその周辺へと熱を放出できる率に等しい。) 負荷が短絡した場合、または、回路が電力サージを受ける場合、PTCデバイ
スを流れる電流が増加し、(I2R加熱による)PTCデバイスの温度は臨界温 度にまで急速に上昇する。この点で、PTCデバイスにおいて多量の電力が消散
され、PTCデバイスは不安定になる。(つまり、デバイスが熱を生成する率は
デバイスがその周辺に熱を放出できる率よりも大きい。)電力消散の増加により
、PTCデバイスの温度は、PTCデバイスの抵抗が高くなって回路内の電流が
比較的低い値に制限されるような値にまで上昇するので、この電力消散は極めて
短期間(つまり数分の1秒)の間にのみ起こる。この新たな電流値は、PTCデ
バイスを新たな高い温度/高い抵抗平衡点を維持するのに十分な値であるが、電
気回路構成部品を損傷させない。したがって、PTCデバイスが臨界温度範囲に
まで加熱された場合に、PTCデバイスはヒューズとして機能し、短絡負荷を流
れる電流を、安全な、比較的低い値へと低減する。回路内の電流を妨害する、も
しくは、短絡(または電力サージ)の原因である条件を排除すると、PTCデバ
イスは、その臨界温度よりも低い、その通常動作の低抵抗状態へと温度を下げる
。この効果は、再設定可能な、電気回路保護デバイスである。
TC素子を含む。このタイプのデバイスを他の電気構成部品に接続するために、
通常、端子が電極にはんだ付けされる。しかし、はんだ付けプロセスは、高分子
のPTC素子の抵抗に悪影響を及ぼし得る。さらに、電気接続は通常、PTC素
子の対向する側面で行なわれるので、このタイプのデバイスは、通常、PCボー
ド上に必要以上の空間を占める。
を形成することにより重要な利点が得られることを発見した。本発明のPTCデ
バイスの巻き付け式構成により、PTCデバイスの反対側の電極への電気接続を
形成することが可能になる。さらに、本発明の電気デバイスは、PTC素子の開
口部を介して導電層を設けるのではなく、PTC素子に導電層を巻き付けること
により電気接続を形成するので、このデバイスは、PTC素子の断面領域をより
多く利用し、より高い性能のデバイスが得られる。
後のストリップが最終的には複数の電気デバイスに分割されるように、多くのス
トリップを同時に準備するのを可能にする。このプロセスが、本発明の電気デバ
イスのサイズ、つまり、その抵抗を低減することを可能にする。
のデバイスは、第1および第2の表面を有する抵抗素子を含む。第1の電極が抵
抗素子の第1の表面と電気的に接触し、第2の電極が抵抗素子の第2の表面と電
気的に接触している。第1の端部ターミネーション(end terminat
ion)は、回路と第1の電極とを電気的に接続する。第2の端部ターミネーシ
ョンは、第2の電極と回路とを電気的に接続する。電気的絶縁層が、第1および
第2の端部ターミネーションの間に挿入され、且つ、第1および第2の電極に接
触している。
のデバイスは、第1および第2の表面ならびに第1および第2の側壁を有する導
電性高分子PTC素子を含む。第1の電極はPTC素子の第1の表面に電気的に
接触し、第2の電極はPTC素子の第2の表面に電気的に接触している。第1の
端部ターミネーションは、回路と第1の電極とを電気的に接続し、且つ、PTC
素子の第1の側壁に接触している。第2の端部ターミネーションは、第2の電極
と回路とを電気的に接続し、且つ、PTC素子の第2の側壁に接触している。電
気的絶縁層が、第1および第2の端部ターミネーションの間に挿入され、且つ、
第1および第2の電極に接触している。
。このデバイスは、可融性素子と直列に接続された抵抗素子を含む。抵抗素子は
第1および第2の表面を有する。第1の電極は、PTC素子の第1の表面に電気
的に接触し、第2の電極は、PTC素子の第2の表面に電気的に接触している。
第1の端部ターミネーションは、回路と第1の電極との間に電気的接続を提供す
る。可融性素子は、PTC素子と直列に、電気的に接続される。第2の端部ター
ミネーションは、可融性素子と回路との間に電気的接続を提供する。
のデバイスは、可融性素子と直列に接続されたPTC素子を含む。PTC素子は
導電性高分子を包含し、且つ、第1および第2の表面ならびに第1および第2の
側壁を含む。第1の電極はPTC素子の第1の表面と電気的に接触し、第2の電
極はPTC素子の第2の表面と電気的に接触する。第1の端部ターミネーション
は、回路と第1の電極との間に電気的接続を提供し、PTC素子の第1の側壁と
接触している。可融性素子は、PTC素子と直列に、電気的に接続される。第2
の端部ターミネーションは、可融性素子と回路との間に電気的接続を提供し、P
TC素子の第2の側壁と接触している。
原理の例示とみなすべきであることを理解した上で、本発明の好適な実施形態を
本明細書中に詳細に説明する。例えば、概ね上部および底部表面に形成された電
極を有する高分子PTC素子を参照しつつ、本発明を以下に説明する。しかし、
本発明は、セラミックPTC素子を有する電気デバイス、または、PTC特性を
示さない抵抗素子を想定していることを理解する必要がある。
C組成物から構成される。高分子成分は、単一の高分子であるか、または、2種
以上の異なる高分子の混合体であり得る。高分子成分は、少なくとも40%の結
晶度を有するポリオレフィンを含み得る。適切な高分子として、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリエチレンアクリレート、アクリル酸エチ
レン共重合体、およびエチレンプロピレン共重合体が挙げられる。好適な実施形
態において、高分子成分は、ポリエチレンおよびマレイン酸無水物を含む。(こ
のような高分子はデュポン社によって製造され、Fusabond(登録商標)
という商品名で販売されている。)導電充填剤成分は、組成物が確実にPTC反
応を示すのに十分な量で、高分子成分中に分散される。あるいは、導電充填剤は
高分子に融合され得る。一般に、導電充填剤成分は、PTC成分中、約25〜7
5重量%で含まれる。本発明で使用するのに適した導電充填剤として、以下の金
属の粉末、薄片、または球体が挙げられる。その金属とは、ニッケル、銀、金、
銅、銀メッキされた銅、または金属合金を含む。導電充填剤はまた、カーボンブ
ラック、カーボン片または球体、もしくはグラファイトを含み得る。好適な実施
形態において、本発明で使用される導電充填剤成分は(Columbian C
hemicalsにより製造され、Raven(登録商標)という商品名で販売
されている)カーボンブラックである。特に有用なPTC組成物は、約25℃で
10Ω cm未満、特に5Ω cm未満、とりわけ3Ω cm未満の抵抗率を有
する。本発明で使用するのに適したPTC組成物は、米国特許出願第08/61
4,038号、ならびに米国特許第4,237,441号、第4,304,98
7号、第4,849,133号、第4,880,577号、第4,910,38
9号、および第5,190,697号に開示されている。
に接触した第2の電極とを含む。電極は、PTC素子の上部表面および底部表面
と物理的に直接接触し得る。しかし、本発明の電気デバイスは、電極とPTC素
子との間に存在する導電接着組成物を含み得る。
薄層を形成する。あるいは、電極は、従来の無電解めっきプロセスまたは電解め
っきプロセスを用いて、PTC素子の上部表面および底部表面上に形成され得る
。第1および第2の電極は、好適には、ニッケル、銅、銀、錫、金、およびこれ
らの合金からなる群より選択された金属を含む。
と、第1の側面50と、第2の側面60とを有する抵抗素子20を含む。上面3
0と底面40とは両方とも、中央部90、90’によって分離される2つの端部
70、80および70’、80’を有する。第1の電極100は抵抗素子20の
上面30上に形成され、第2の電極110は抵抗素子20の底面40上に形成さ
れている。上述したように、抵抗素子20は好適には高分子PTC組成から構成
される。
面50および第2の側面60上に形成されている。絶縁層120は、フォトレジ
スト材料、誘電材料、セラミック材料、はんだマスク、または任意の電気的非導
電材料から構成され得る。絶縁材料120は、第1の接点130を規定する、第
1の電極100上から除去された部分と、第2の接点140を規定する、第2の
電極110上から除去された部分とを有する。図2〜図3に示す好適な実施の形
態においては、第1の接点130が、抵抗素子20の上面30の端部70に隣接
し、一方で第2の接点140が抵抗素子20の底面40の端部80’に隣接して
いる。(すなわち、第1および第2の接点130および140は、電気デバイス
10の互いに対向する側面および互いに対向する端部に位置する。)この構成は
好適であるが、本発明は、電気的接続が電気デバイスの同一の側面から両方の電
極になされ得る限り、第1および第2の電極に沿った任意の位置にある接点を有
する電気デバイスを含む。
0、140において第1および第2の電極100、110と電気的接触をする。
導電層150は、任意の導電材料から形成され得るが、好適には、銅、錫、銀、
ニッケル、金、およびそれらの合金からなる群より選択される金属を含む。第1
の導電層が電気デバイスの側面を被履することが重要である。この被履する構成
は、電気デバイスの同一の側面から両方の電極に電気的接触がなされることを可
能にする。
、絶縁層120から除去された部分を有する。各端部ターミネーションは接点を
含む。端部ターミネーション155、156は、電気的非導電ギャップ160お
よび170によって分離されている。図2〜図3に、電気的非導電ギャップ16
0、170が抵抗素子20の上面30および底面40の中央部90、90’に隣
接して形成される電気デバイス10を示す。しかしながら、電気的非導電性ギャ
ップ160、170は、電気的非導電ギャップが、それぞれが接点を含む端部タ
ーミネーション155、156を分離する限り、第1の導電層150の任意の位
置に形成され得ることが理解されなければならない。この構成により、電流が電
気デバイスの周囲を環状に流れることを防ぐ。代わりに、電流は、端部ターミネ
ーションを介して電気デバイスのいずれかの端部の周囲を第1の接点へと流れ、
抵抗素子を通して電気デバイスの対向する側面に形成される第2の接点へと流れ
得る。
る。図2〜図3において、非導電ギャップ160、170は、空のまま残され、
このことにより絶縁層120を露出している。あるいは、非導電ギャップ160
、170は任意の電気的非導電材料によって充填されてもよい。
80が第1の導電層150上に形成される。第2の導電層は、非導電ギャップ1
60および170、または非導電ギャップ160および170を充填し得るいず
れの電気的非導電材料にもまたがってはならない。第2の導電層180は、好適
には、デバイス10がPC基板の導電端子に容易に接続されることを可能にする
はんだ組成物である。第1の導電層150を第2の導電層180で完全にコーテ
ィングすることによって、好適な実施態様の電気デバイス10は、対称形になる
。従って、デバイス10は、PC基板に実装される前、またはさらなる電気部品
に接続される前に、特別な様式に配向される必要がない。しかしながら、本発明
は、第2の導電層180が第1の導電層150の一部分のみに接触する電気デバ
イス10、または第2の導電層180がデバイスの1つの側面上でのみ第1の導
電層150に接触する、即ち非対称形であるデバイスも含むことが理解されなけ
ればならない。
り少なく、とりわけ0.2Ωより少ない抵抗を有する。
示すように、好適な方法は、複数のストリップ186、186’、186’’等
を備える比較的大きい薄層シート185上で処理工程を実施することを含む。最
終の処理工程は、ストリップを複数の電気デバイスに分割することを含む。従っ
て、抵抗が低く極度に小さい電気デバイスを経済的な方法で製造することができ
る。
よび底面上に形成される。上述したように、好適には、PTCシ−トは2つの金
属箔電極の間に積層される。あるいは、電極はPTCシートの上面および底面上
で、従来の電解または無電解めっき処理を用いて、直接めっきされてもよい。
outed)またはパンチされてストリップ186、186’、186’’等を
形成する。ストリップは規則的なパターンで形成され、好適には、ほぼ、最終的
な電気デバイスにとって所望の長さである幅Wを有する。
ートは、ラウトまたはパンチされ得て、長さ約7インチ、幅約0.160〜0.
180インチ以下の複数のストリップ186、186’、186’’等を形成す
る。各ストリップの上面および底面は、第1および第2の電極100、110を
含む。各ストリップの側面は、ラウト、またはパンチする処理によりPTC素子
20を含む。
187’、187’’、…187a、187a’、187a’’、…187b、
187b’、187b’’…等が各ストリップを交差するように水平に形成され
る(図4A)。ブレークポイントにより、最小限の圧力を各ブレークポイントに
かけることにより、最終的なストリップを複数の電気デバイスに分割することが
可能になる。このことによって、最終的なストリップは、スナップする(sna
pping)かまたは単に何らかの端部上でストリップをずらすことにより、効
率的に複数の電気デバイスに分割され得る。実験室試験により、ブレークポイン
トなしでは、従来の方形切断および剪断技術によってストリップを電気デバイス
に分割する際に導電層(下記に詳細に記載する)が、スメア(smear)する
傾向を有することが示された。スメアされた導電層は、欠陥のある電気デバイス
の原因となり、短絡の可能性を増加させる。
部を除去することにより形成される。これは、図4に示す、ラウトされ、終端さ
せられたPTCシートにドライフィルムフォトレジスト材料を積層することによ
り、達成され得る。マスキング材料が、フォトレジスト材料のうちの現像または
硬化されるべき部分上に置かれ、各ストリップを水平に交差するように広がる約
5ミルの厚さの複数の非マスク領域が残される。好適には、非マスク領域は、ラ
ウトされ、端子が付けられた薄層PTCシート上に、PTC組成物が押し出され
た方向と同一の方向に形成される。PTC組成物中の高分子鎖が押し出し方向に
延びているため、PTCシートの脆さは異方性を有する。即ち、PTCシートは
、押し出しに平行な方向よりも、ある方向(即ち、押し出し方向に垂直な方向)
により強い。従って、ブレークポイントを押し出し方向に平行に形成することに
より、最終的なストリップが複数の電気デバイスに容易に分割され得る。
〜0.150インチ以下の幅とほぼ同等な寸法を有する複数のマスキングされた
部分を残すように形成されなければならない。その後、ストリップは紫外線に露
光され、それにより、フォトレジスト材料の非マスク領域が分解する。分解した
フォトレジスト材料は、すすぎ流されて電極表面の一部が露出する。電極の露出
された部分はその後、従来のエッチング処理(例えば、露出された電極表面を塩
化第二鉄溶液に曝す)により除去され、これにより、複数のブレークポイントが
形成される。最終的に、現像または硬化されたドライフィルムフォトレジスト材
料は、PTCシートを水酸化カリウムのような溶媒に浸すことにより、化学的に
除去される。
ラウトされたPTCシート上にブレークポイントが形成された後、様々な処理工
程が実施されるが、簡潔化のため、様々な処理工程は単一のストリップの断面(
図6A〜図6Hおよび図7A〜図7Dに示す)を参照して説明される。
トが形成された(図6A)後、薄層PTCシートのストリップは絶縁層120で
コーティングされる(図6B)。絶縁層120は、従来のブラッシング(bru
shing)、積層(laminating)、浸漬(dipping)、スク
リーン印刷、または吹き付け(spraying)のうちの任意の技術を用いて
適用され得る。絶縁層120は、任意の電気的非導電材料を含み得るが、好適な
材料はフォトレジスト材料、セラミック材料、誘電材料、またははんだマスクを
含む。
ターンで形成される(図6C〜図6D)。本発明は、絶縁層120が電極100
、110のうちの初期に露出される部分を残してストリップに適用されて接点1
30、140を形成する方法を含むことが、理解されなければならない。さらに
本発明は、絶縁層120がまず各ストリップの全面に適用される方法も含む。そ
の後、接点130、140が、絶縁層120の一部を除去することにより形成さ
れる。例えば、図6B〜図6Dを参照すると、ポジティブワーキングフォトレジ
スト材料が、絶縁層120として用いられる。図6Cにおいて参照符号Mで示す
マスクは、フォトレジスト材料のうちの、各ストリップの表面上で現像または硬
化されるべき部分に適用され、フォトレジスト材料のうちの、接点130、14
0を形成すべき部分(図6Cに示す絶縁層のクロスハッチをかけた部分)をマス
キングせずに残す。その後、ストリップは紫外線に露光され、それにより、フォ
トレジスト材料の非マスク部分は分解する。分解したフォトレジスト材料は、す
すぎ流されて電極表面が露出する(図6D)。このことにより、各ストリップの
上面および底面上に複数の接点が形成される。この処理は、ネガティブフォトレ
ジスト材料を用いて、逆転され得る(即ち、マスキングされていない部分が、紫
外線に露光されるとき、現像または硬化される)。
に適用される(図6E)。導電層150は従来のめっき技術(例えば、無電解め
っき)によって適用され得る。あるいは、導電層は導電材料を液体の形態でスト
リップに浸漬、吹き付け、またはブラッシングすることによって適用され得る。
好適な実施の形態において、第1の導電層150はニッケル、銅、錫、銀、金、
およびそれらの合金からなる群より選択される金属を含む。第1の導電層150
は、ストリップ上に形成された各接点において電極100、110と電気的接触
をしなければならない。
10の端部を被履する。この被履する構成は、電気デバイスの同一の側面から両
方の電極に電気的接触がなされることを可能にする。
150において各ストリップの上面および底面上に規則的なパターンで形成され
る(図6F〜図6G)。電気的非導電ギャップ160、170は、第1の導電層
150を、初期に絶縁層120の一部を露出したままにする様式で適用すること
によって形成され得る。しかしながら、本発明は、各ストリップが第1の導電層
150で完全に被覆され、電気的非導電ギャップ160、170が各ストリップ
の上面および底面上で第1の導電層150の一部を規則的なパターンで除去する
ことにより形成される方法も含む。いずれの処理も、各ストリップ上に、電気的
非導電性ギャップ160、170によって分離される複数の第1および第2の端
部ターミネーション155および156を形成する結果になる。
クは、所定の部分を露出したままにして(露出された部分は、図6Fにおいて導
電層150のクロスハッチをかけた部分で表される)、導電層150に適用され
る。その後、露出された部分は従来のエッチング処理、例えば露出された部分を
塩化第二鉄溶液に曝すことによって除去される。
155、156は、以下の方法で形成することもできる。第1の導電層150は
各ストリップに適用され、絶縁層120および接点130、140をコーティン
グする(図6E)。図7A〜図7Dを参照すると、フォトレジスト材料190が
、導電層150に適用される。フォトレジスト材料が絶縁層120を形成するた
めに用いられる場合、この工程で用いられる第2のフォトレジスト材料190が
、紫外線に対して逆の反応を有さなくてはならない(即ち、絶縁層を形成するた
めにネガティブワーキングフォトレジスト材料が用いられる場合、導電層に電気
的非導電ギャップを形成するためにはポジティブワーキングフォトレジスト材料
が用いられなければならず、逆も同じである)。図7B中で参照符号Mで表され
るマスキング材料は、層190の上面および底面の複数の部分を規則的なパター
ンで露出されたままにするように、外側フォトレジスト層190に適用される。
その後、ストリップは紫外線に露光され、これにより、外側フォトレジスト層1
90の非マスク部分が分解する。フォトレジスト層190の分解した部分は、す
すぎ流されて、第1の導電層のうちの各ストリップの上面および底面上の複数の
部分を規則的なパタ−ンで露出されたままにする(図7C)。その後、導電層1
50の露出された部分(図7Cで導電層のクロスハッチをかけた部分として示さ
れる)は、ストリップを標準のエッチング溶液に浸すことにより除去される。結
果として、絶縁層120の一部が露出される。その後、外側のフォトレジスト材
料190は、ストリップをさらに紫外線に露光することにより除去される(図7
D)。この工程中に絶縁層120の一部が露出されるため、絶縁層120を形成
するために用いられ得たフォトレジスト材料とは、紫外線に対して逆の反応を有
するフォトレジスト材料190を用いることが重要である。
導電層の一部を除去する処理、または(2)絶縁層の一部を露出されたままにす
る様式で初期に導電層を適用する処理の結果として、第1および第2の端部ター
ミネーション155、156が形成される(図6G)。
1の導電層150に適用される。第2の導電層180は、好適にははんだ組成物
を含み、電解めっきまたは浸漬はんだ付けを含む任意の従来の処理により適用さ
れ得る。はんだの層は、本発明の電気デバイス10がPC基板の導電端子に容易
に接続されることを可能にする。
よび電気的非導電ギャップをデバイスの両方の面(即ち、上面および底面)に有
するように、複数の電気デバイスに分割される。上述したように、ストリップは
、単に最小限の大きさの圧力を各ブレークポイントに付与することにより、複数
の電気デバイスに分割され得る。
ミネーションにより、電流は、PC板の導電性端子から、(第1の端部ターミネ
ーションを介して)デバイスの外周エッジの周りを通って、第1の接点における
第1の電極へと流れることができる。その後、この電流は、PTC素子を通って
、第2の電極へと流れる。電流は、第2の端部ターミネーションの接点を通って
デバイスを出て、そして、回路の残りの部分を流れる。
の上側面および下側面に形成される。上記のように、複数のブレークポイントも
形成される。以下、本実施形態による最終的な電気デバイスを形成するための処
理工程を、単一のストリップの断面図(図9A〜図9Gおよび図10に図示)を
参照しながら説明する。
布する。各電極上において、水平に延びる非マスク領域を複数残す。上記のよう
に、第1および第2の電極100および110の非マスク部分を、その後、従来
のエッチング処理(例えば、露出電極面を塩化鉄(III)溶液に供する)によ
って除去し、これにより、第1および第2の電極内に複数の非導電性ギャップ1
60および170を形成する。非導電性ギャップ160および170を第1およ
び第2の電極100および110内に直接形成することにより、本実施形態の電
気デバイス10の形成に必要な処理工程の数が少なくなる。
および積層されたPTCシートを、絶縁層120でコーティングする。図9Cに
示すように、絶縁層120は、非導電性ギャップ160および170内に充填さ
れる。上記のように、絶縁層120は、ブラッシング、積層、浸漬、スクリーン
印刷または吹付けの任意の従来技術を用いて塗布され得る。絶縁層120は、任
意の非導電性材料を含み得るが、好適な材料としては、フォトレジスト材料、セ
ラミック材料、誘電体材料、またははんだマスクがある。
ストリップの両側部に塗布する。マスキング材料は、絶縁層120を被覆し、そ
して、非導電性ギャップ160、170よりも前の位置まで被覆するので、PT
C素子の上下中央部2箇所の絶縁層120が露出したまま残る。その結果、PT
C素子の各端部の周囲に、絶縁層120からなるマスキングされたU字型部分1
21ができる(図9D)。その後、そのストリップを紫外光に露光し、絶縁層1
20の非マスク部分を硬化あるいは処理する。マスク部分は、紫外光の影響は受
けず、従来の溶剤で洗い流し、これにより、PTCシートの端部70、80なら
びに第1および第2の電極100および110が露出する(図9E)。
の露出端部70、80、および、電極内の非導電性ギャップ160、170の近
傍に塗布する。上記のように、この第1の導電層150は、従来のめっき方法(
例えば、電解めっき)により塗布され得る。あるいは、導電層150は、無電解
めっき、直接メタライゼーション、または液体導電性材料をストリップに浸漬、
吹付けまたはブラッシングすることにより、塗布され得る。第1の導電層150
は、ニッケル、銅、錫、銀、金またはこれらの合金からなる群から選択された金
属を含み得る。しかし、好適な実施形態において、第1の導電層150は銅であ
る。第1の導電層150は、電気デバイスの露出端部70、80を被包しており
、電極内に形成されている非導電性ギャップ160、170の近傍で終端してい
る。第1の導電層150は、第1および第2の端部ターミネーション155、1
56をデバイスの各端部上において形成している。端部ターミネーション155
、156は、第1および第2の電極内にある非導電性ギャップ160、170に
より、分離されている。
第2の導電層180は、好適にははんだ組成物(すなわち、錫/鉛の混合物)か
らなり、電解めっきまたははんだ浸漬を含む任意の従来方法により、塗布され得
る。はんだ層により、本発明の電気デバイス10は、PC板の導電性端子に簡単
に接続することができる。はんだ付け性(soluderability)をさ
らに改善するために、はんだ層を塗布する前に、ニッケル層を銅層へ塗布しても
よい。
イントで分割して複数の電気デバイスにする。これらのストリップはまた、従来
のせん断または穿孔処理を用いることにより、個々の電気デバイスに分割するこ
ともできる。
る電流の流れを示している。第1の端部ターミネーション155により、電流は
、PC板の導電性端子から第2の(または下側の)電極110を通って上方に流
れることができる。この電流は、PTC素子20を通って第1の(または上側の
)電極100へと流れる。その後、この電流は、第2の端部ターミネーション1
56の周りを通ってデバイスを出て、そして、回路の残りの部分を流れ続ける。
の上側面および下側面に形成される。上記のように、複数のブレークポイントも
形成される。以下、本実施形態による最終的な電気デバイスを形成するための処
理工程を、単一のストリップの断面図(図11A〜図11Gおよび図12に図示
)を参照しながら説明する。
塗布し、各電極上において、水平に延びる非マスク領域を複数残す。必要に応じ
て、複数の黒色部分を有するステンシル材料を、その黒色部分を電極の非マスク
領域(図示せず)と整合させながら、マスキング材料上に載せる。次に、ストリ
ップを紫外光に露光する。この紫外光は、ステンシル材料の黒色部分以外の部分
を透過して、マスク部分まで届く。ステンシルを除去した後は、上述のように、
第1および第2の電極100、110の非マスク部分を、従来のエッチング処理
(例えば、露出電極面を塩化鉄(III)溶液に供する)により、除去する。こ
れにより、第1および第2の電極内に複数の非導電性ギャップ160および17
0を形成する。この好適な実施形態において、第1の電極内の非導電性ギャップ
160は、デバイスの第1の端部70に隣接する電極の端において形成される(
図11B)。非導電性ギャップ160および170を、第1および第2の電極1
00および110内に直接形成することにより、本実施形態の電気デバイス10
の形成に必要な処理工程の数が少なくなる。
および積層されたPTCシートを、絶縁層120でコーティングする。図11C
に示すように、絶縁層120は、非導電性ギャップ160および170内に充填
される。絶縁層120は、上述された技術のうち任意の技術により塗布される。
絶縁層120は、任意の非導電性材料を含み得るが、好適な材料としては、フォ
トレジスト材料、セラミック材料、誘電体材料、またははんだマスクがある。
グ材料を、各ストリップの上側面および下側面に塗布する。この好適な実施形態
において、マスキング材料は、第1の端部70上の絶縁層120を被覆し、第1
の非導電性ギャップ160の近傍に、絶縁性材料のL字型部分120aが残る。
反対側の第2の端部80上において、マスキング材料の絶縁層の被覆は、第2の
非導電性ギャップ170よりも少しだけ前の位置で終端しており、その結果、絶
縁層のU字型部分120bができる(図11D)。次に、ストリップを、紫外線
に露光して、絶縁層120の非マスク部分を硬化させる。絶縁層のマスク部分を
洗い流し、これにより、PTCシートの2つの端部70、80ならびに第1およ
び第2の電極100、110が露出する(図11E)。
のめっき技術(例えば、電解めっき)、または、液体導電性材料をストリップに
浸漬、吹付けもしくはブラッシングすることのいずれかにより塗布する。第1の
導電層150はまた、PTCシートの露出端部70、80とも接触しており、電
極内の非導電性ギャップ160、170の近傍にある。第1の導電層150は、
ニッケル、銅、錫、銀、金、またはこれらの合金からなる群より選択された金属
を含み得るのに対し、この好適な実施形態においては、第1の導電層150は銅
である。第1の導電層150は、L字型の端部ターミネーション155を第1の
電気デバイスの第1の端部70の周囲に、U字型の端部ターミネーション156
をPTCデバイスの第2の端部80の周囲に、構成する(図11F)。端部ター
ミネーション155、156は、第1および第2の電極内の非導電性ギャップ1
60、170に近接し、かつこれらのギャップにより分離される。
。第2の導電層180は、好適にははんだ組成物(すなわち、錫/鉛の混合物)
からなり、電解めっきまたははんだ浸漬を含む任意の従来処理により塗布され得
る。はんだ層により、本発明の電気デバイス10は、PC板の導電性端子に簡単
に接続することができる。
孔により、ストリップを各ブレークポイントで分割して複数の電気デバイスにす
る。
部ターミネーション155、156により、電流は、PC板の導電性端子から第
2の電極110(またはその下部)を通って上方に流れる。電流は、PTC素子
20を通って第1の電極100(またはその上部)へと流れる。その後、電流は
、U字型の端部ターミネーション156の周りを通ってデバイスを出て、そして
回路の残りの部分を流れる。上述の複数の実施形態は対称的な配向であったが、
本実施形態のデバイスが最も効果的に動作するのは、図12中に示されているよ
うな方法で回路基板に取りつけられている場合または電流がU字型端部ターミネ
ーション156に入り、L字型端部ターミネーション155を介して出る場合で
ある。
態が示されている。デバイス10は、第1および第2の面30、40、ならびに
第1および第2の側壁31、32、を有する抵抗素子20を含む。上述のように
、抵抗素子20は、好適にはPTC挙動を呈し、導電性ポリマーを含む。第1の
電極100は、抵抗素子20の第1の面30と電気的に接触しており、第2の電
極110は、抵抗素子20の第2の面40と電気的に接触している。デバイス1
0は、第1および第2の端部ターミネーション155、156を有する。第1の
端部ターミネーション155は、保護される回路を第2の電極110に電気的に
接続する。第2の端部ターミネーション156は、第1の電極110を、保護さ
れる回路に接続する。絶縁層120は、第1および第2の端部ターミネーション
155、156間に介在しており、そして第1および第2の電極100、110
と接触している。この絶縁層120は、デバイス10を通る電流の流れに対する
障壁として働き、これにより、電流が、第1の端部ターミネーション155から
第2の電極110へ流れ、抵抗素子20を通って第1の電極100へ流れ、そし
て第1の電極100から第2の端部ターミネーション156へ流れることが、保
証される。
電極100、110上に形成されている。デバイス10を通る適切な電流の流れ
を保証するために、絶縁層120は、抵抗素子の第1および第2の面30、40
と接触している。抵抗素子20の第1の面30との接点は、第1の端部ターミネ
ーション155と第1の電極100との中間にある。抵抗素子20の第2の面4
0との接点は、第2の端部ターミネーション156と第2の電極110との中間
にある。
55、156は、それぞれ第1の導電層150および第2の導電層180で構成
される。端部ターミネーション155、156は、抵抗素子20の側壁31、3
2の周囲を被包する。この実施形態において、第1および第2の端部ターミネー
ション155、156の第1の導電層150は、抵抗素子20の第1および第2
の面30、40の一部分とそれぞれ接触している。この周囲を被包している好適
な形状構成において、第1および第2の端部ターミネーション155、156の
第1の導電層150はまた、抵抗素子20の第1および第2の側壁31、32と
も接触している。
いなければならず、第2の端部ターミネーション156は、第1の電極100と
電気的に接触していなければならない。しかし、この図13の好適な実施形態に
おいて、第1の端部ターミネーション155は、第2の電極110と物理的に直
接接触しており、第2の端部ターミネーション156は、第1の電極100と物
理的に直接接触している。
す実施形態に関しては、上述の材料と同じである。
〜図7D、図9A〜図9G、および図11A〜図11Gに関しては、上述にて説
明した処理と類似している。この処理は、図4Aに示すように、ラウティングさ
れた層状のPTCシート上で行われる。しかし、便宜上、各処理工程を、単一ス
トリップの断面を用いて説明する。
成される。筋道の付いたシートを、あらかじめ洗浄し、そして、フォトレジスト
材料200を、シートの各ストリップに塗布する。当該分野において周知のよう
に、フォトレジスト材料200に、マスクまたはフォトリソグラフィー技術によ
る作業を用いて模様を描き、これによりデバイス10の上面および下面上にゲー
ト210が規定される。以下にさらに説明するように、ゲート210により、絶
縁層120は、抵抗素子20の第1および第2の面30、40と接触することが
でき、絶縁性障壁を第1の端部ターミネーション155と第1の電極100との
間、および第2の端部ターミネーションと第2の電極110との間に構成するこ
とができる。
ゲート210下の電極100、110を露出させる(図14B)。電極100、
110の露出部分を、塩化鉄(III)溶液に供することにより、エッチング除
去する(図14B中に矢印で示す)。
する。その後、残りのフォトレジスト材料を剥離し、パネルを洗浄する(図14
C)。
規定される。誘電体材料を含む絶縁層120を、任意の従来方法(例えば、スク
リーン印刷または吹付け塗布)を用いて、デバイス10に塗布する。はんだマス
クは、好適な誘電体材料である。これらの端部ターミネーションを、マスクまた
はフォトリソグラフィー技術による作業を用いて、はんだマスク材料120上に
描く。図14Eに示すように、非マスクフォトレジスト材料220を、硬化およ
び現像し、未硬化材料220を除去し、電極100’、110’の複数部分およ
び抵抗素子20の側壁31、32を露出させる。図14Fを参照して、電極10
0’、110’の露出部分を、従来のエッチング処理(例えば、塩化鉄(III
)溶液中に浸漬する)を用いて除去する。
ョン155、156を、第1の導電層150を(図14F中参照符号20’で示
す)抵抗素子20の端部露出部分に堆積させることにより、形成する。好適には
、この第1の導電層150は銅を含み、従来の電解めっき処理を用いて堆積され
、そして約0.001〜約0.015インチの厚さを有する。デバイス10の従
来のPC板に対するはんだ性を向上させるため、第2の導電層180を、第1の
導電層150(図14H)に塗布する。好適な実施形態において、第2の導電層
180は、錫と鉛の混合物(例えば、はんだ)を含む。
抗素子20を含む、電気回路を保護するための表面実装型デバイス10が提供さ
れる。
第2の側壁31および32を有する。第1の電極100は、第1の表面30と電
気的に接触しており、第2の電極110は、第2の表面40と電気的に接触して
いる。
路と第2の電極110との間の電気的接続を提供する、第1の端部ターミネーシ
ョン155を有する。しかしながら、可融性素子250は抵抗素子20と電気的
に直列に接続されているので、第2の端部ターミネーション156は、可融性素
子250と保護されるべき回路との間に電気的接続を提供する。
0と可融性素子250との間に挟まれて配置されている。絶縁層120は、主部
120aおよび副部120bを含む。可融性素子250は、導電部260を通じ
て抵抗素子20に電気的に接続される。
および第1の電極100を通って延びており、第1の表面30上の、絶縁層12
0の主部120aおよび副部120bの中間点において、抵抗素子20と接触す
る。
ョン156との間において抵抗素子20に接触することにより、第1の電極10
0から第2の端部ターミネーション156に至る電流を方向づける障壁の役割を
果たす。同様に、絶縁層120の副部120bは、第1の端部ターミネーション
155と第1の電極100との間において抵抗素子20に接触することにより、
第1の端部ターミネーション155から第1の電極100に至る電流を方向づけ
る障壁の役割を果たす。
層121は、第2の電極110と第2の端部ターミネーション156との間にお
いて抵抗素子20に接触することにより、第2の電極110から第2の端部ター
ミネーション156に至る電流を方向づける障壁の役割を果たす。
第2の端部ターミネーション156まで延びている。可融性素子を衝撃および酸
化から保護するために、保護層270が可融性素子250を覆っている。
れぞれ、第1および第2の導電層150および180を含む。端部ターミネーシ
ョン155および156は好ましくは、それぞれ、抵抗素子の第1および第2の
表面30および40、および、側壁31および32に接して、それらを包み込む
ような構成をしている。
示した実施形態に関連して前述したものと同じである。
0は、上述の方法に類似した方法により製造され得る。
ング、誘電体の塗布を用いて、第1および第2の電極100および110が、ゲ
ート(即ち、第1の電極100から第1の絶縁層120を通る穴で、そこにおい
て導電部260が形成される。)および端部ターミナルを発達させるために、部
分的に取り除かれる。ゲートを発達させる際において、絶縁層120の主部12
0aおよび副部120bが形成される。
より、導電部260ならびに、端部ターミネーション155および156それぞ
れの第1の導電層150を形成する。
性素子250を形成するために、フォトレジスト材料がストリップに塗布され、
可融性素子260が、抵抗材料にイメージングされ、材料が硬化、発達される。
保護されていない、無電解の銅層は、エッチングされ、硬化したフォトレジスト
はとりのぞかれる。これにより、可融性素子260が残る(図16D)。
含むストリップの表面全体をコーティングすることによって、可融性素子250
に塗布される。次に図16Fを参照して、保護層270をイメージングおよび発
達させることにより、端部ターミネーション155および156の第1の導電層
150を露出させる。これを行う際、第2の端部ターミネーション156の第1
の導電層150に直接的に接触する、可融性素子250の小さな部分も、露出さ
れる。
1の端部ターミネーション155および第2の端部ターミネーション156を完
成する。積層されたシートにおける各ストリップは、電子回路を保護するための
複数のデバイスに分けられる。
たデバイス10において、電流は、回路から第1の端部ターミネーション155
へと流れ、そして第2の電極110へと流れる。そして電流は、抵抗素子20中
を通って第1の電極100へと流れ、導電部260を介して可融性素子250へ
と流れる。可融性素子250から、電流は第2の端部ターミネーション156を
介して、回路へと流れ出る。
気的に接続された可融性素子250を有する、回路保護デバイス10が示されて
いる。上述の実施形態と同様に、PTC素子210は、上面30および下面40
と接続された、第1および第2の側壁31および32を有する。第1および第2
の電極100および110は、PTC素子210と電気的に接触している。
PTC素子210の側壁31および32を包み込む。絶縁層120は、第1およ
び第2の接点290および300を形成するために部分的に取り除かれる。
的に接触する。第2の導電層320はまた、絶縁層120上に堆積され、第2の
電極110と電気的に接触する。好ましくは、第1の導電層310は、第1の接
点290において、第1の電極100と直接、物理的に接触する。第2の導電層
320は、第2の接点300において、第2の電極110と直接、物理的に接触
する。デバイス10と同じ側から電気的に接触するために、第1の導電層310
は、PTC素子210の第1の側壁31の周囲を包み込む。
隣接し得る。あるいは、図18に示すように、第2の導電層320は、PTC素
子210の第2の側壁32の周囲を包み込み得る。いずれの実施形態においても
、第1および第2の接点290および300における電気的接続を除いては,絶
縁層120は、PTC素子210と両導電層310および320との間に挟まれ
て配置される。
子210の第1および第2の側壁31および32の周囲を完全に包み込む必要は
ない。
包み込んでいる。側壁31および32に隣接し、側壁31および32の長さにわ
たって延びる第1および第2の電極100および110は、絶縁チャネル325
を形成するために、部分的に取り除かれる。絶縁チャネル325は、導電層31
0と320との間、および、電極100と110との間に起こるショートを防ぐ
ために、絶縁層120で満たされる。要するに、PTC素子210は、各コーナ
ーにおいて絶縁層120で「縁取り」されている。
込まず完全に延びない。しかしこの実施形態においては、上述のとおり、ショー
トを防ぐために絶縁チャネル325を有することが好ましい。
まず完全に延びない場合、第1および第2の導電層310および320は、PT
C素子210の側壁31および32の少なくとも一部を包み込むとともに、これ
らと直接的に接触する。
1と第2の側壁32との間)の中央部に隣接する第1の導電層310の一部は、
可融性素子250を形成し、PTC素子210および可融性素子250は電気的
に直列に接続されている。可融性素子250は、デバイス10における所望の電
気的定格に基づいて、多様な形状およびサイズを取り得る。例えば、図21で示
す可融性素子250は、異なる定格に対応するために変更され得るが、櫛状の、
または蛇行形状をしている。しかしながら一般に、可融性素子250は、図20
に示す狭い長手方向のストリップと同様な、幅(W)が約0.0001〜0.1
インチの間で、長さ(L)が約0.005〜0.150インチである形状をして
いる。
有する、導電材料を含んでなる。一般に、導電材料は金属または金属合金(例え
ば、ニッケル、銅、銀、錫、金およびこれらの合金等)である。好適な実施形態
において、可融性素子250は、銅を含み、拡散バー340を含んでなる。拡散
バー340は、可融性素子250上に堆積されたある量の錫(またはその合金)
から形成され、錫(またはその合金)に接する銅の融点を下げる働きをする。こ
れにより、可融性素子250のブローイング温度は下がる。可融性素子250の
ブローイング温度は、銅の上に堆積される錫(またはその合金)の量を変えるこ
とにより制御され得る。さらに、可融性素子250のブローイング温度を下げる
ことで、より低い融点をもつ材料が、絶縁層120(第1の導電層310および
可融性素子250が堆積される層)の形成に用いられ得る。拡散バー340はま
た、デバイス10の総溶融エネルギーI2tを増やす。
よび拡散バー340上に堆積されてこれらを覆っている。好ましくは、第2の絶
縁層330は、透明の材料から形成される。着色された、透き通った材料も、絶
縁層330に用いられ得る。着色された絶縁層330の使用により、色分けを実
現し得る。言い換えれば、誘電体材料の異なる色は、異なる電流量に対応し得、
それによって、任意に与えられたデバイスにおいて電流量を容易に決定する方法
をユーザに提供する。絶縁層330の透明度により、電気的デバイスの設置前お
よび使用中に、可融性素子250をユーザが視覚的に検査することが可能になる
。
から第1の導電層310を分離し、導電層310と320との間に起こるショー
トの可能性を低くする。
を含んでなる。図18および図19を参照して、第3の導電層350は、好まし
くはニッケルを含んでなり、第1および第2の導電層310および320上に堆
積される。好ましくは、はんだ、錫、または、錫と鉛の混合物である第4の導電
層360が、追加的な構成要素(例えばプリント回路基板等)に対するはんだ付
け能力を高めるために、第3の導電層350上に堆積される。
ルの層がなければ、銅の層は、はんだ層中に拡散するか、あるいはその逆が起こ
り2種以上の金属から成る領域が形成されてしまう。2種以上の金属から成る領
域により、デバイスの物理的および電気的特性が変更され得る。
よび380により遮られる。ギャップ370および380は、電流がPTC素子
210および可融性素子250を通って流れることを防ぐ代わりに、PTC素子
210の周りを環状に流れることを防ぐ。
よび110に沿った任意の点において形成され得ることが、理解されるべきであ
る。例えば、図17〜図19に示すように、接点290および300は、PTC
素子210の他の側壁よりも、PTC素子210の第1および第2の側壁31お
よび32のいずれかの近くに形成され得る。あるいは、図6〜図8に示されるよ
うに、第1の接点290は、第2の側壁32よりも第1の側壁31の近くに形成
され得、一方で、第2の接点300は、第1の側壁31よりも第2の側壁32の
近くに形成される。
んでなり得るが、好適な実施形態において、これらの絶縁層は、フォトレジスト
、誘電体、セラミック、エポキシ、および、はんだマスクを含む材料から形成さ
れる。
、金およびそれらの合金を含むグループから選択された金属から形成され得る。
前述のとおり、銅は特に好適である。
。抵抗素子20(図2〜図3および図6〜図8において言及)に関して上述した
好適な構成物はまた、PTC素子210(図17〜19において言及)にとって
も好適な組成物である。
述した処理工程に従って製造され得る。例えば、図19で示すデバイスは、図4
Aで示すターミネートされた層状シートから開始することによって製造され得る
。絶縁チャネル325は、電極100および110を部分的にエッチングするこ
とによって形成される。絶縁層120が第1および第2の電極100および11
0に塗布され、絶縁チャネル325を埋める。第1および第2の接点290およ
び300は、前述のフォトリソグラフィック処理およびエッチング処理に従って
製造される。第1の導電層310は、第1の接点290と電気的に接触する絶縁
層120上に配置される。第1の導電層310はの複数部分、可融性素子250
を形成するために、部分的にエッチング除去される。拡散バー340は、任意の
従来の堆積処理によって可融性素子250に塗布される。
可融性素子250および拡散バー340を覆う。第2の導電層320が絶縁層1
20および絶縁層330上に設けられ、第2の接点300において第2の電極2
70と電気的に接触する。第2の導電層320は、部分的にエッチング除去され
、PTC素子210の第2の側壁32の周囲を包み込む部分を残す。第2の絶縁
層330は、部分的に取除され、PTC素子210の第1の側壁31を包み込む
第1の導電層310の部分を露出する。
ーティングされる。次いで第3および第4の導電層350および360は、非導
電性ギャップ370および380を形成するために、部分的にエッチングされる
。結果として、第1および第2端部ターミネーション400および410が製造
される。最後の工程において、ストリップは各分割点において、複数の電気的デ
バイスに分割される。これらの電気的デバイスは、約25℃において、1オーム
よりも小さい電気抵抗、好ましくは0.5オームより小さく、特に0.1オーム
よりも小さい電気抵抗を有する。
理解される。図中に示すさまざまな素子のサイズおよび厚さを誇張して、本発明
の電気デバイスをより明確に示す。
。
。
シートの斜視図である。
に示した薄層PTCシートの斜視図である。
大斜視図である。
ように、本発明の電気デバイスを製造する好適な方法のそれぞれのステップを示
す。
ように、本発明の電気デバイスを製造する好適な方法のそれぞれのステップを示
す。
ように、本発明の電気デバイスを製造する好適な方法のそれぞれのステップを示
す。
ように、本発明の電気デバイスを製造する好適な方法のそれぞれのステップを示
す。
ように、本発明の電気デバイスを製造する好適な方法のそれぞれのステップを示
す。
ように、本発明の電気デバイスを製造する好適な方法のそれぞれのステップを示
す。
ように、本発明の電気デバイスを製造する好適な方法のそれぞれのステップを示
す。
ように、本発明の電気デバイスを製造する好適な方法のそれぞれのステップを示
す。
る第2の好適な方法のステップを示す。
る第2の好適な方法のステップを示す。
る第2の好適な方法のステップを示す。
る第2の好適な方法のステップを示す。
る。
明の電気デバイスを製造する第3の好適な方法のステップを示す。
明の電気デバイスを製造する第3の好適な方法のステップを示す。
明の電気デバイスを製造する第3の好適な方法のステップを示す。
明の電気デバイスを製造する第3の好適な方法のステップを示す。
明の電気デバイスを製造する第3の好適な方法のステップを示す。
明の電気デバイスを製造する第3の好適な方法のステップを示す。
明の電気デバイスを製造する第3の好適な方法のステップを示す。
断面図である。
本発明の電気デバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
本発明の電気デバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
本発明の電気デバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
本発明の電気デバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
本発明の電気デバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
本発明の電気デバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
本発明の電気デバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
態の断面図である。
る、図13に示したデバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
る、図13に示したデバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
る、図13に示したデバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
る、図13に示したデバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
る、図13に示したデバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
る、図13に示したデバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
る、図13に示したデバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
る、図13に示したデバイスを製造する第4の好適な方法のステップを示す。
、図15に示したデバイスを製造する好適な方法のステップを示す。
、図15に示したデバイスを製造する好適な方法のステップを示す。
、図15に示したデバイスを製造する好適な方法のステップを示す。
、図15に示したデバイスを製造する好適な方法のステップを示す。
、図15に示したデバイスを製造する好適な方法のステップを示す。
、図15に示したデバイスを製造する好適な方法のステップを示す。
、図15に示したデバイスを製造する好適な方法のステップを示す。
つの実施形態による電気デバイスの断面図である。
の実施形態による電気デバイスの断面図である。
らに別の実施形態による電気デバイスの断面図である。
の平面図である。
の平面図である。
Claims (54)
- 【請求項1】 電気回路を保護するためのデバイスであって、 第1および第2の側壁に接続された第1および第2の表面を有するPTC素子
と、 該PTC素子の該第1の表面に配置された第1の電極および該PTC素子の該
第2の表面に配置された第2の電極と、 該PTC素子上に配置され、該回路と該第2の電極とを電気的に接続する該P
TC素子の該第1の側壁の周りを包む第1の端部ターミネーションと、 該PTC素子の上に配置され、該回路と該第1の電極とを電気的に接続する該
PTC素子の該第2の側壁の周りを包む第2の端部ターミネーションと、 該第1および第2の電極の上に配置され、該第1の端部ターミネーションと該
第1の電極との間に挿入され、該第2の端部ターミネーションと該第2の電極と
の間に挿入されている、電気的絶縁層と、 を含むデバイス。 - 【請求項2】 前記PTC素子が導電性の高分子で構成される、請求項1に
記載のデバイス。 - 【請求項3】 前記電気的絶縁層が前記PTC素子の前記第1および第2の
表面に接触する、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項4】 前記電気的絶縁層が、前記第1の端部ターミネーションと前
記第1の電極との中間の点で、前記PTC素子の前記第1の表面に接触する、請
求項1に記載のデバイス。 - 【請求項5】 前記電気的絶縁層が、前記第2の端部ターミネーションと前
記第2の電極との中間の点で、前記PTC素子の前記第2の表面に接触する、請
求項1に記載のデバイス。 - 【請求項6】 前記第1の端部ターミネーションが、前記PTC素子の前記
第1および第2の表面の一部に配置される、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項7】 前記第1の端部ターミネーションが前記第2の電極と直接的
物理的接触を有する、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項8】 前記第2の端部ターミネーションが前記第1の電極と直接的
物理的接触を有する、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項9】 前記第1の端部ターミネーションが前記第1の側壁の上に配
置され、前記第2の端部ターミネーションが前記第2の側壁の上に配置される、
請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項10】 前記第1および第2の端部ターミネーションが、それぞれ
第1および第2の導電層から構成される、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項11】 前記第1の導電層が、錫、銀、銅、ニッケル、金、および
それらの合金から成る群から選択される金属を含む、請求項10に記載のデバイ
ス。 - 【請求項12】 前記第2の導電層が錫を含む、請求項10に記載のデバイ
ス。 - 【請求項13】 前記第1の導電層が銅を含み、前記第2の導電層がハンダ
を含む、請求項10に記載のデバイス。 - 【請求項14】 前記電気的絶縁層が、フォトレジスト、誘電体、セラミッ
ク、およびハンダマスクからなる群から選択される材料を含む、請求項1に記載
のデバイス。 - 【請求項15】 前記電極が金属フォイルを含む、請求項1に記載のデバイ
ス。 - 【請求項16】 電気回路を保護するためのデバイスであって、 第1および第2の側壁に接続された第1および第2の表面を有するPTC素子
と、 該PTC素子の該第1の表面に配置された第1の電極および該PTC素子の該
第2の表面に配置された第2の電極と、 該PTC素子の該第1の側壁の周りを包み、該回路と該第2の電極との間に電
気的接続を提供する第1の端部ターミネーションと、 該第1の電極の上に配置された第1の電気的絶縁層と、 該第1の絶縁層の上に配置される可融性の素子であって、該PTC素子と電気
的に直列接続される可融性の素子と、 該PTC素子の該第2の側壁の周りを包み、該可融性の素子と該回路との間に
電気的接続を提供する第2の端部ターミネーションと、 を含むデバイス。 - 【請求項17】 前記PTC素子が導電性の高分子から構成される、請求項
16に記載のデバイス。 - 【請求項18】 前記PTC素子を前記可融性の素子と電気的に接続する導
電性の部材をさらに含む、請求項16に記載のデバイス。 - 【請求項19】 前記第1の電極と前記可融性の素子との間に挿入された第
1の電気的絶縁層をさらに含む、請求項16に記載のデバイス。 - 【請求項20】 前記第1の電気的絶縁層が主部および副部を含み、該第1
の絶縁層の該副部と該主部との中間の点で、導電性の部材が、該第1の電気的絶
縁層の開口部を通じて前記PTC素子と前記可融性素子とを電気的に接続する、
請求項16に記載のデバイス。 - 【請求項21】 前記第2の電極の上に配置された第2の電気的絶縁層をさ
らに含む、請求項16に記載のデバイス。 - 【請求項22】 前記第2の電気的絶縁層が、前記第2の電極から前記第2
の端部ターミネーションへの直流の流れに対する障壁として機能する、請求項2
1に記載のデバイス。 - 【請求項23】前記可融性の素子を覆う保護層をさらに含む、請求項16に
記載のデバイス。 - 【請求項24】 前記第1および第2の端部ターミネーションが、それぞれ
第1および第2の導電層を含む、請求項16に記載のデバイス。 - 【請求項25】 前記可融性の素子が、前記導電性の部材および前記第2の
端部ターミネーションに直接接触する、請求項20に記載のデバイス。 - 【請求項26】 前記第1の導電層が、錫、銀、銅、ニッケル、金、および
それらの合金から成る群から選択される金属を含む、請求項24に記載のデバイ
ス。 - 【請求項27】 前記第2の導電層が錫を含む、請求項24に記載のデバイ
ス。 - 【請求項28】 前記第1の導電層が銅を含み、前記第2の導電層がハンダ
を含む、請求項24に記載のデバイス。 - 【請求項29】 前記第1の電気的絶縁層が、フォトレジスト、誘電体、セ
ラミック、およびハンダマスクからなる群から選択される材料を含む、請求項1
6に記載のデバイス。 - 【請求項30】 前記保護層が、フォトレジスト、誘電体、セラミック、お
よびハンダマスクからなる群から選択される材料を含む、請求項23に記載のデ
バイス。 - 【請求項31】 上側および底側表面に接続された第1および第2の側壁を
有するPTC素子と、 該PTC素子と電気的に接触する第1および第2の電極と 該第1および第2の電極上に堆積された絶縁層であって、第1および第2の接
点を形成するために除去された部分を有する絶縁層と、 該PTC素子の該第1の側壁の周りを包み、該第1の接点で該第1の電極に電
気的に接触する第1の導電層と、 該PTC素子の該第2の側壁の周りを包み、該第2の接点で該第2の電極に電
気的に接触する第2の導電層と、 可融性の素子を形成し、これにより、該PTC素子と該可融性の素子とが電気
的に直列接続される、該第1の導電層の部分と、 を含む電気的デバイス。 - 【請求項32】 前記絶縁層が、前記PTC素子の前記第1および第2の側
壁の周りを包む、請求項31に記載のデバイス。 - 【請求項33】 前記絶縁層が、前記PTC素子の前記第1の側壁と前記導
電層との間に挿入されている、請求項31に記載のデバイス。 - 【請求項34】 前記絶縁層が、前記PTC素子の前記第1の側壁と前記第
1の導電層との間に挿入され、該PTC素子の前記第2の側壁と前記第2の導電
層との間に挿入されている、請求項31に記載のデバイス。 - 【請求項35】 前記第2の絶縁層が前記可融性の素子を覆う、請求項31
に記載のデバイス。 - 【請求項36】 前記第1の導電層は、前記第1の接点で前記第1の電極と
直接的物理的に接触し、前記第2の導電層は、前記第2の接点で前記第2の電極
と直接的物理的に接触する、請求項31に記載のデバイス。 - 【請求項37】 前記第1および第2の電極の、前記PTC素子の前記第1
および第2の側壁に隣接する部分が、絶縁チャネルを形成するために除去されて
おり、該絶縁チャネルが前記絶縁層により充填されている、請求項31に記載の
デバイス。 - 【請求項38】 前記PTC素子が、導電性充填材を拡散された結晶性高分
子から構成され、3Ωcm未満の抵抗率を有する、請求項31に記載のデバイス
。 - 【請求項39】 前記第1および第2の導電層の上に配置された第3の導電
層をさらに含む、請求項31に記載のデバイス。 - 【請求項40】 前記第3の導電層の上に配置された第4の導電層をさらに
含む、請求項39に記載のデバイス。 - 【請求項41】 前記絶縁層が、フォトレジスト、誘電体、セラミック、エ
ポキシ、およびハンダマスクから成る群から選択される材料を含む、請求項31
に記載のデバイス。 - 【請求項42】 前記第1の導電層が、ニッケル、銅、銀、錫、亜鉛、金、
およびそれらの合金から成る群から選択される金属を含む、請求項31に記載の
デバイス。 - 【請求項43】 前記第2の導電層が、ニッケル、銅、銀、錫、亜鉛、金、
およびそれらの合金から成る群から選択される金属を含む、請求項31に記載の
デバイス。 - 【請求項44】 前記第1および第2の導電層が銅を含む、請求項31に記
載のデバイス。 - 【請求項45】 前記第3の導電層がニッケルを含む、請求項39に記載の
デバイス。 - 【請求項46】 前記第4の導電層がハンダを含む、請求項40に記載のデ
バイス。 - 【請求項47】 前記可融性の素子が、約0.0001〜0.1インチの間
の幅Wおよび約0.005〜0.150インチの間の長さLを有する、請求項3
1に記載のデバイス。 - 【請求項48】 前記可融性の素子が拡散バーをさらに含む、請求項31に
記載のデバイス。 - 【請求項49】 前記拡散バーが錫または錫の合金を含む、請求項48に記
載のデバイス。 - 【請求項50】 前記PTC素子および前記可融性の素子が、約25℃にお
いてそれぞれ抵抗率を有し、該PTC素子の該抵抗率が、該可融性の素子の抵抗
率より大きい、請求項31に記載のデバイス。 - 【請求項51】 前記可融性の素子が蛇行形をしている、請求項31に記載
のデバイス。 - 【請求項52】 前記第2の絶縁層が透明材料から構成される、請求項35
に記載のデバイス。 - 【請求項53】 上面および底面に接続された第1および第2の側壁を有す
るPTC素子であって、該PTC素子が、炭素粒子を拡散され、約25℃におい
て3Ωcm未満の電気抵抗率を有する結晶性高分子から構成される、PTC素子
と、 該PTC素子と電気的に接触する第1のおよび第2の電極と、 誘電材料で構成され、該第1および第2の電極の上に配置された第1の絶縁層
であって、該絶縁層は、第1および第2の接点を形成するために除去された部分
を有する絶縁層と、 銅を含む第1の導電層であって、該第1の導電層は、該第1の接点で該第1の
電極に電気的に接触して、該PTC素子の該側壁の周りを包み、該第1の導電層
の一部は、可融性の素子が該PTC素子と電気的に直列接続されるように該可融
性の素子を形成する、第1の導電層と、 該可融性の素子を覆う誘電材料で構成された第2の絶縁層と、 銅を含む第2の導電層であって、該第2の導電層は、該第2の接点で該第2の
電極に電気的に接触して、該PTC素子の該側壁の周りを包む第2の導電層と、 ニッケルを含み、該第1のおよび第2の導電層の上に配置された第3の導電層
と、 ハンダを含み、該第3の導電層の上に配置された第4の導電層と、 を含む、電気回路保護デバイス。 - 【請求項54】 前記デバイスが、約25℃で1Ω未満の抵抗を有する、請
求項53に記載のデバイス。
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