具有正電阻-溫度特性的熱敏電阻的安裝結構的製作方法
2023-06-14 18:39:46
專利名稱：具有正電阻-溫度特性的熱敏電阻的安裝結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種安裝具有正電阻-溫度(positive resistance-to-temperature)特性的熱敏電阻的結構。更具體地講，本發明涉及耐壓值改進的熱敏電阻。
例如，在通訊領域的過電流保護線路中，使用具有正電阻-溫度特性的(以下簡稱正特性)熱敏電阻。
圖17、18和19示出為這一種使用安裝一正特性熱敏電阻1的已有技術的結構，圖17是一安裝有熱敏電阻1的一部分混合式集成電路(IC)的平面圖，圖18是沿圖17的XVIII-XVIII線截取的剖視圖，圖19是沿圖17的XIX-XIX線截取的剖視圖。
如圖17至19所示，正特性熱敏電阻1的相互相對的主表面上分別有電極2和3。該熱敏電阻1安裝在例如由陶瓷製成的一基板4上。基板4有各自與電極2和3中相應的一個電氣連接的導電件。根據已有技術的例子，導電件包括在基板4上的導電接合區5和6，一通過焊料7與導電接合區6相連的連接件8，一使導電接合區5和電極2電氣連接的焊料部分9，和另一使連接件8和電極3電氣連接的焊料部分10。終端引線11和12也連接於基板4，以分別與導電接合區5和6電氣連接。
與安裝之前相比，熱敏電阻1的耐壓性有時會降低，這取決於熱敏電阻是怎樣安裝的。這是因為陶瓷基板4的熱量逸出比較大，使得當施加到熱敏電阻1的電能轉變為熱能時，這種熱能的大部分通過焊料部分7、9和10以及連接件8逸出，從而，增加了來自熱敏電阻1的熱流，並破壞了熱敏電阻的平衡。
因此，本發明的一個目的是提供一種正特性熱敏電阻的改進的安裝結構，它能阻止熱敏電阻的耐壓值的降低。
本發明涉及一種安裝一正特性熱敏電阻的結構，熱敏電阻的相互相對的主表面上有電極，本發明還涉及一具有若干與電極電氣連接的導電件的基板。為了實現上述和其它目的，結構包括抑制熱敏電阻的熱量傳遞到導電體的裝置，該裝置的特點是導電的橫截面面積較小。
在例子中，導電件包括被焊到電極上、電氣連接的導電接合區，抑制傳熱的裝置包括一間隔件，該間隔件由導熱率比基板低的材料製成，並設置在一導電接合區與一電極之間，橫截面面積減小的部分導電件貫穿該間隔件。根據本發明的另一個實施例，一非金屬材料覆蓋在一部分導電接合區，使施加焊料的面積受到限制。根據本發明的又一個實施例，藉助一焊於電極的片狀連接件，得到橫截面面積減小的一部分導電件。
本發明的導電件可與電極對置，並具有接觸電極的突起，使得這些突起具有橫截面面積減小的狹窄接觸部件的功能。
如果熱敏電阻設置得使其其中的一個電極面對基板，一個導電件與另一電極接觸的部分可有一與導電件的縱向垂直的橫截面表面，以便減小與電極接觸的面積。或者，導電件可彎曲，使彎曲邊緣用來接觸電極。
根據本發明，在熱敏電阻上的電極與一在基板上的導電件之間的接觸位置或附近具有抑制導熱的、橫截面狹窄的裝置，使得能控制熱敏電阻的熱輻射。因此，當一熱敏電阻安裝在一基板上時，能控制耐壓值的降低。
在此採用並作為說明書一部分的附圖直觀說明了本發明的實施例，並與描述一起說明本發明的原理。附圖中圖1是一本發明第一實施例的安裝有熱敏電阻的一部分混合式IC的平面圖；圖2是沿圖1的II-II線截取的剖視圖；圖3是沿圖1的III-III線截取的剖視圖；圖4是圖2中所示的間隔件的平面圖；圖5是本發明第二實施例的安裝有熱敏電阻的另一混合式IC的一部分剖視圖；圖6是本發明第三實施例的安裝有熱敏電阻的又一混合式IC的一部分正視圖；圖7是沿圖6的VII-VII線截取的剖視圖；圖8是圖6的混合式IC的平面圖；圖9是本發明第四實施例的安裝有熱敏電阻的又一個混合式IC的一部分平面圖；圖10是沿圖9的X-X線截取的剖視圖；圖11是本發明第五實施例的安裝有熱敏電阻另一混合式IC的一部分剖視圖；圖12是本發明第六實施例的安裝有熱敏電阻另一混合式IC的一部分正視圖；圖13是沿圖12的XIII-XIII線截取的剖視圖；圖14是圖13所示的導電片的平面圖；圖15是本發明第七實施例的安裝有熱敏電阻另一混合式IC的一部分正視圖；如16是圖15所示的導電片的平面圖；圖17是安裝有熱敏電阻的一已有技術的混合式IC的一部分平面圖；圖18是沿圖17的XVIII-XVIII線截取的剖視圖；圖19是沿圖17的XIX-XIX線截取的剖視圖。
在所有的圖中，相同的或基本相同的元件用相同的編號表示，在此不再重複描述。
圖1至4所表示的是本發明第一實施例的一種結構，該結構用來安裝具有正特性的熱敏電阻1。圖1是一安裝有熱敏電阻1的一部分混合式IC的平面圖，圖2是沿圖1的II-II線截取的剖視圖，圖3是沿圖1的III-III線截取的剖視圖。圖1至3所示的熱敏電阻1與圖17至19中所示的相同，電極2和3分別在熱敏電阻1的相互相對的主表面之中的相應一個面上。雖然圖中所示的電極2和3完全覆蓋了相應的主表面，但最好有兩層結構，一層是以鎳為主原料的下層電極，一層是以銀為主原料的上層電極，上層在下層的邊緣處留有間隙，使下層的鎳暴露。
例如，熱敏電阻1安裝於一具有若干分別與電極2和3相連的導電件的陶瓷基板上。根據該實施例，導電件包括在基板13上導電接合區14和15；一通過焊料16與導電接合區15連接的連接件17；一與具有電極3的連接件17電氣連接的焊料部分18；一貫穿位於導電接合區14與電極2之間的間隔件19的貫穿導體20；以及與導電接合區14和電極2的貫穿導體20電氣連接的焊料部分21和22。間隔件19由一傳熱係數比陶瓷基板小的材料製成，例如聚四氟乙烯之類的氟樹脂、雙馬來醯亞胺三嗪(bis-maleimide triazine)之類的亞胺樹脂或聚醯亞胺之類的亞胺樹脂。如圖4所示，間隔件19的主表面上有一焊料形成的區域23，在另一主表面上形成一類似的焊料形成的區域(圖未示)。這些焊料形成的區域23彼此間通過貫穿導體20而電氣連接。
焊料部分21和22分別在焊料形成區域23中的相應的一個區域上，使熱敏電阻1通過間隔件19連接在基板13上。應該注意的是，貫穿間隔件19的貫穿導體20的橫截面不僅小於電極2的橫截面，還小於焊料部分21和22的橫截面。因此，不僅用間隔件19本身的低熱傳導性，而且還能用電極2附近的貫穿導體20的小橫截面來有效地控制電極2的熱輻射。
連接件17在與其縱向垂直的橫截面24上與熱敏電阻1的電極3接觸。換句話講，在與電極3接觸的區域形成一橫截面縮小的部分，而且供焊料部分18使用的面積也能縮小。從而能有效地控制電極3的熱流。
終端引線25和26與基板13相連，使之與導電接合區14和15電氣連接，如同對圖17至19所作的說明。
圖5示出根據本發明第二實施例的用於熱敏電阻1的另一安裝結構，該圖對應於圖2放大。在圖5中，與圖1至3所示對應的零部件用與之相同的編號表示，並不再重複描述。
第二實施例的特徵是沒有間隔件，而是使用了一個非金屬材料例如玻璃釉的膜片27，使得將電極2與導電接合區14電氣連接的焊料28的區域被限制，以減少作為導電件的焊料28的橫截面面積。其它結構基本上如同以上圖1-3所描述。
圖6-8示出了本發明的第三實施例。圖6是一安裝有熱敏電阻1的一部分混合式IC的正視圖，圖7是沿圖6的VII-VII線截取的剖視圖，圖8是圖6混合式IC的平面圖。
如圖6-8所示，一通孔30貫穿可為陶瓷材料的基板29，熱敏電阻1容納在該通孔30的內側，從而安裝在基板29上。基板29具有分別與電極2和3電氣連接的導電件。本發明第三實施例的導電件包括在基板29上的導電接合區3 1和32，一通過焊料33與導電接合區31相連的片狀連接件34，另一個通過焊料35與導電接合區32相連的片狀連接件36，一使連接件34與電極2電氣連接的焊料部分37和另一使另一連接件36與電極3電氣連接的焊料部分38。在該實施例中應注意的是，連接件34和36的截面面積比電極2和3小得多，因此，焊料部分37和38的截面面積也比電極2和3小得多。結果，由於與電極2和3接觸的連接件34和36的截面面積是小的，故能有效控制電極2和3的熱流。
終端引線39和40連接於基板29，以便與導電接合區31和32電氣連接，如上文結合圖1-3所描述的本發明的第一實施例。
為了比較安裝在如上所述的本發明的第一至第三實施例的熱敏電阻1與安裝在圖17-19的熱敏電阻之間的對瞬時過電流的耐壓值(voltage resistance)，選擇了一些如下的樣品來進行測量。
首先，準備好直徑為8.3mm、厚度為3.0mm、電阻為15Ω和居裡點(Curie point)為90℃的熱敏電阻。對十個沒有安裝的樣品進行測試，最小、最大和平均的耐壓值分別是560V、710V和615V。然後根據圖17-19安裝這些熱敏電阻。類似地對十個樣品進行測試，最小、最大和平均的耐壓值分別是360V、500V和427V。對十個根據本發明第一實施例安裝的熱敏電阻進行測試，最小、最大和平均的耐壓值分別是450V、630V和510V。對十個根據本發明第二實施例安裝的熱敏電阻進行測試，最小、最大和平均的耐壓值分別是400V、630V和503V。對十個根據本發明第三實施例安裝的熱敏電阻進行測試，最小、最大和平均的耐壓值分別是400V、630V和532V。這樣清楚表明了第一實施例至第三實施例能控制耐壓值的衰減。
圖9和10還示出了另一個根據本發明的第四實施例安裝熱敏電阻1的方法。圖9是一安裝有熱敏電阻1的一混合式IC的平面圖，圖10是沿圖9的X-X線截取的剖視圖。
圖9和10示出了安裝在一基板41上的熱敏電阻1，例如該基板41可由一陶瓷材料製成，並有分別與電極2和3電氣連接的導電件。在本發明的這個實施例中，導電件包括在基板41上的導電接合區42和43，與電極2相對設置的、通過焊料44連接於導電接合區42的導電片45，和一通過焊料46連接於導電接合區43以便與電極3導電接觸的連接件47。導電片45有多個與電極2接觸的突起48。應注意的是，突起48的截面面積基本上比電極2的面積小。從而，能有效控制電極2的熱輻射。基於這個原因，突起48的形狀最好是球形的或錐形的，使得它們與電極2的接觸儘可能的接近點接觸。
連接件47由可彎的金屬片製成，使它的隆起邊緣與電極3接觸。這樣，連接件47與電極3接觸的面積也很小，從而能有效控制電極3輻射的熱量。在這個實施例中，連接件47象一座橋，其一個腿通過焊料46連接於導電接合區43，另一個腿通過焊料51連接於基板41上的導體接合區50。連接件47最好由一彈性材料製成，使它的突起邊緣49彈性地壓住電極3，突起48就會象一彈簧接觸電極2。
終端引線52和53連接於基板41，如圖1-2所示的本發明的第一實施例，以便電氣連接於導電接合區42和43。
圖11示出了與圖10相應的本發明的第五實施例的熱敏電阻1的安裝。在圖11中，與上面針對圖9和10描述的那些元件相對應的元件用相同的編號表示，並省略重複說明。
本發明的第五實施例的特徵在於連接件47a的腿部，每個腿穿過通孔54和55的相應的一個，並通過焊料部分56和57連接於在基板41a底面上的導電接合區(圖未示)。第五實施例的其它方面與圖9和10所示的實施例相似。
圖12-14描述了本發明第六實施例的正特性熱敏電阻1的安裝。圖12是一安裝有熱敏電阻1的一部分混合式IC的正視圖，圖13是沿圖12的XIII-XIII線截取的放大剖視圖。
圖12和13示出一基板58，該基板58可由一陶瓷材料製成，並有分別與安裝在基板51上的熱敏電阻的電極2和3電氣連接的導電件。在本發明的第六實施例中，導電件包括在基板58上的導電接合區59和60，一與電極2相對設置的、通過焊料61連接於導電接合區59的導電片62，和另一與電極3相對設置的、通過焊料63連接於導電接合區60的導電片64。
如圖14所示，導電片62有多個(例如四個)接觸電極2的突起65和一用作通過焊料61接觸導電接合區59的細長片66(也可稱作舌)。另一導電片64也有多個突起67和一舌68。這裡應注意的是，這些突起65和67的截面面積比電極2和3的面積小得多。這樣，能有效控制電極2和3的熱輻射。基於這個原因，這些突起65和67最好儘可能的接近點接觸接觸電極2和3。例如，突起65和67的形狀較佳是球形的或錐形的。
根據本發明的這個實施例，一熱收縮管69圍繞熱敏電阻1和導電片62和64的外周表面並插進基板58上的通孔70，使熱敏電阻1和導電片62和64合在一起。通過該熱收縮管69的作用，導電片62和64分別被壓向熱敏電阻1的電極2和3，使突起65和67牢固地接觸電極2和3。
終端引線7 1和72連接於基板58，以便分別與導電接合區59和60電氣連接，如上面結合圖1-3所描述的。
圖15和16示出了根據本發明第七實施例安裝的正特性熱敏電阻1，圖15是一安裝有熱敏電阻1的一部分混合式IC的正視圖。
圖15示出一基板73，材料可為陶瓷的基板73具有與安裝在其上的熱敏電阻1的電極2和3電氣連接的導電件。根據本發明的第七實施例，導電件包括形成在基板73上的導電接合區74和75，一與電極2對置並通過焊料(圖未示)與導電接合區74相連的導電片76，和另一與電極3對置並通過焊料(圖未示)與導電接合區75相連的導電片77。如圖16所示比較清楚，導電片77有多個(例如四個)接觸電極3的突起78和一稱為舌的細長片79，該細長片79把焊料加到導電接合區75。另一舌80與第一舌79相對，被焊到基板73上的導電接合區81。兩舌79和80的中部扭轉90°，使得舌79和80焊到導電接合區75和8 1時能有效擴大焊接面積。
導電片76也有多個突起82及舌83和84，基板73上的另一導電接合區85通過焊接與舌84相連。
應注意的是，導電片76和77上的突起78和82的截面面積比電極2和3的面積小得多。這樣，能有效控制電極2和3的熱輻射。為此目的，突起78和82的形狀最好是球形的或錐形的，使它們與電極2和3的接觸接近點接觸。
藉助遇熱收縮的管子86和87，使本發明的這個實施例的熱敏電阻1與導電片76和77合在一起，每一個管子套在兩導電片76和77的舌79和80中的一個以及相應的舌84和83中的一個的外面，並插進基板73上的一個通孔88中。這些導電片76和77由於管子86和87的作用而分別被壓向熱敏電阻1的電極2和3，使突起82和78可靠地分別與電極2和3接觸。
在基板73上設置有終端引線89和90，以便各自與導電接合區74和75電氣連接，如上面根據圖1-3所描述的。
權利要求
1.一種把一熱敏電阻安裝在一基板上的結構，所述基板具有相互相對的主表面和電極，每個電極在所述主表面的相應的一個表面上，所述結構包括在所述基板上導電件，每個所述導電件與所述電極的相應的一個電氣連接；以及限制熱量從所述熱敏電阻傳導到所述導電件的阻止傳熱的裝置，所述阻止傳熱的裝置包括所述導電件的橫截面面積減小的狹窄部分，熱量從所述熱敏電阻通過所述狹窄部分。
2.如權利要求1所述的結構，其特徵在於，所述導電件包括在所述基板上的導電接合區，每一個導電接合區被焊到所述電極中的相應的一個。
3.如權利要求2所述的結構，其特徵在於，所述阻止傳熱裝置的材料的導熱率比所述基板低，所述阻止傳熱的裝置包括一間隔件，所述狹窄部分貫穿所述間隔件。
4.如權利要求2所述的結構，還包括一由非金屬材料製成的圍繞所述狹窄部分的所述導電接合區的覆蓋部分，從而可用來限制所述導電接合區焊到所述電極的面積。
5.如權利要求2所述的結構，其特徵在於，所述狹窄部分包括焊到所述電極的片狀連接件。
6.如權利要求1所述的結構，其特徵在於，所述每個導電件與所述相對應的一個電極對置，包括一個具有若干與所述相對應的一個電極接觸的突起的導電片。
7.如權利要求1所述的結構，其特徵在於，所述熱敏電阻設置得使其上的所述電極中的一個與所述基板相對，所述導電件包括一連接於所述基板的細長連接件，並具有與所述電極的另一個接觸的接觸部分。
8.如權利要求7所述的結構，其特徵在於，所述接觸部分包括一垂直於所述細長連接件縱向的橫截表面。
9.如權利要求7所述的結構，其特徵在於，所述連接件沿用作所述接觸部分的邊緣彎曲。
全文摘要
一種用在過電流保護線路的正電阻—溫度特性的熱敏電阻，在相互相對的主表面上有電極，這種熱敏電阻安裝在一具有導電件的基板上，使其因熱輻射而引起的耐壓值的降低能受到控制。導熱率比基板小並貫穿有一個小橫截面面積的導體件的間隔件置於與熱敏電阻的其中一個電極相連的焊料材料之間。一細長連接件的與其縱向垂直的截面表面接觸另一電極，使導電的橫截面面積減小。
文檔編號H01C1/14GK1155154SQ9611850
公開日1997年7月23日 申請日期1996年11月19日 優先權日1995年11月20日
發明者宮崎三千男, 竹內治幸, 別宮忠男 申請人:株式會社村田製作所