[发明专利]含有PTC元件的表面可固定电气装置

说明书

本发明一般涉及表面可固定的电路保护装置和制作该装置的方法。

众所周知，许多导电材料的电阻率随温度变化。正温度系数(“PTC”)材料电阻率随材料温度增加而增加。许多由分散导电填料导电制成的晶状聚合物显示出这种PTC效应。这些聚合物通常包括象聚乙烯、聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物这样的聚烯烃。某些如钛酸钡这样的掺杂陶瓷也显示出PTC特性。

当温度低于某一值，如临界或变换温度，PTC材料显示相对低的、恒定的电阻率。然而，随着PTC材料温度增加超过该点，只要温度轻微增加，电阻率会急剧增加。

电气装置采用显示PTC特性的聚合物和陶瓷材料作为电路中的过流保护。在电路中正常操作条件下，负荷和PTC装置的电阻使流经PTC装置的电流相对较小。因此，由于I²R发热造成的装置温度保持低于PTC装置的临界或变换温度。该装置被认为处于平衡状态(即由I²R加热产生的热率与该装置能向其周边散失的热率相等)。

如果负荷短路或电路经历电力冲击，流经PTC装置的电流增加且PTC装置温度(由于I²R加热)急剧上升至临界温度。此刻，大量的电力被消耗在PTC装置上，而PTC装置变得不稳定(即该装置产生的热率大于该装置能够向其周边散失的热率)。虽然这种电力消耗仅仅出现非常短的时间(即一秒分之几)，但是由于增加的电力消耗使PTC装置温度上升至PTC装置电阻变成很高的值，以至于电路中的电流被限制在一个相对低的值。这一新的电流值足够维持PTC装置在一个新的、高温度/高电阻平衡点，但将不损坏电路元件。因此，当PTC装置加热至其临界温度范围时，PTC装置起到保险丝的作用，降低流经短路负荷的电流至一安全、相对低的值。一旦电路中切断电流，或清除与短路(或电力冲击)有关的条件，PTC装置将冷却至其临界温度之下回到其正常操作、低电阻状态。这种效果就是可重新整定的、电路保护装置。

特别有用的这种装置通常包括夹在一对叠层状电极之间的PTC元件。为了将这种装置与其他电气元件连接，连接端子通常焊接至电极。但是，焊接过程会对聚合物的PTC元件的电阻产生不利影响。而且，由于通常在PTC元件的相反侧进行电气连接，这种装置在PC板上通常占用更多的空间。

现在我们已发现，从PTC装置的同一侧电连接至两个电极所产生的重要的优点。本发明的PTC装置的卷绕结构使得一个能够电连接至PTC装置相反侧上的电极。另外，由于本发明的电气装置通过绕PTC元件卷绕导电层进行电连接，而不是通过PTC元件中的孔放置导电层进行电连接，该装置利用了全部的PTC元件。而且，根据本发明生产电气装置的必要制造步骤允许同时制备许多带条，最后的带条最终被分为多个电气装置。因此，这种方法可减小体积并由此降低本发明电气装置的电阻。

在一方面，本发明提供一种电气装置，包括：

电阻性元件，具有顶和底面以及第一和第二侧，顶和底面每面具有由中间部分隔离的两个端部分；

与电阻性元件顶面电接触的第一电极和与电阻性元件底面电接触的第二电极；

接触第一和第二电极的绝缘层，绝缘层具有从第一和第二电板移开的部分以形成第一和第二触点；及

在绝缘层上形成且与第一和第二电极在触点电接触的导电层，导电层具有移开部分以形成由非导电间隙隔离的第一和第二端子。

在第二方面，本发明提供一种电气装置，包括：

由聚合物组分和导电填料组分构成的叠层状PTC元件，PTC元件具有顶和底面及第一侧和第二侧，顶和底面每面具有由中间部分隔离的一对端部分；

第一电极接触PTC元件顶面，而第二电极接触PTC元件底面；

在第一和第二电极及PTC元件的第一和第二侧上形成的绝缘层，该绝缘层具有从相邻PTC元件顶面一端部分的第一电极移开以确定第一触点的部分及从相对第一触点的相邻PTC元件底面端部分的第二电极移开以确定第二触点的部分；

在绝缘层上形成且在第一和第二触点接触第一和第二电极的第一导电层，该第一导电层具有从相邻于PTC元件顶面中间部分的绝缘层移开以形成第一非导电间隙的第一部分及从相邻于PTC元件底面中间部分的绝缘层移开以形成第二非导电间隙的第二部分，及

在第一导电层上形成的第二导电层。

本发明的第三方面提供一种制造电气装置的方法，包括步骤：

提供固体叠层状PTC片，具有顶和底面，在顶面形成的第一电极，及在底面形成的第二电极；

在叠层状PTC片中以规则图案产生多个带条；

用绝缘层涂覆叠层状PTC片的带条；

在叠层状PTC片中每个带条的顶和底面上以规则图案形成多个触点；