一種自恢復過流過溫保護器件的製作方法
2023-04-26 19:30:31
專利名稱：一種自恢復過流過溫保護器件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子元件技術領域，特別涉及用於電路過流、過溫及過載保護的電子元件技術領域，具體是指一種自恢復過流過溫保護器件。
背景技術：
正溫度係數(PTC, Positive Temperature Coefficient)特性熱敏電阻已廣泛用於電腦、通訊、消費性電子、汽車、通路、數字內容等6C產業領域中的電路保護。其工作原理是當電路正常工作時，PTC熱敏電阻阻值Rtl非常小不阻礙電流通過；而當電路出現過流、過載或過熱等故障時，熱敏電阻表面溫度迅速上升，超過開關溫度時瞬間升至高阻態，從而 及時限制電路電流到很低水平保護電路；當故障排除後，PTC熱敏電阻迅速冷卻並恢復到原低阻狀態，電路恢復正常後此熱敏電阻可再次重複使用。目前汽車電氣電路中過流/過溫保護裝置一般採用雙金屬片熱斷路器或正溫度係數熱敏電阻，汽車上和小家電中使用的微型電機堵轉保護裝置同樣採用雙金屬片熱斷路器或正溫度係數熱敏電阻。但是，在電路故障未排除時雙金屬片熱斷路器會間隔性復位，導致其觸點易燒毀或焊死，這樣存在電路設備過電流損壞的危險，且復位時產生的電磁幹擾可能導致雙金屬熱斷路器與電子控制系統不相容，因而具有較大安全隱患；而正溫度係數熱敏電阻因電路故障未排除，長時間通電狀態下，因其自身有殘餘電流通過而發熱，導致熱量累積，其潛在的失效模式為燃燒，因正溫度係數熱敏電阻特性決定，其自身高分子材料燃燒後，兩端金屬電極材料存在一定概率導通，形成短路，因而同樣存在對電路設備過電流損壞的危險，從而具有較大安全隱患。故無論採用雙金屬熱斷路器還是正溫度係數熱敏電阻作為汽車電氣電路中過流/過溫保護裝置，其一旦發生潛在的失效模式，都將會有一定機率造成電路短路，存在較大安全隱患。因此，需要提供一種自恢復過流過溫保護器件，當正溫度係數熱敏電阻一旦出現潛在的失效模式後，其電路不會出現短路狀態，只會出現斷路狀態，從而保護微型電機或電氣電路設備。
實用新型內容本實用新型的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種自恢復過流過溫保護器件，該自恢復過流過溫保護器件設計巧妙，結構簡潔，當正溫度係數熱敏電阻一旦出現潛在的失效模式後，其電路不會出現短路狀態，只會出現斷路狀態，從而保護微型電機或電氣電路設備，具有成本低、保護時間快、使用簡單等優點，適於大規模推廣應用。為了實現上述目的，本實用新型的自恢復過流過溫保護器件，其特點是，包括正溫度係數熱敏電阻和溫度保險絲，所述正溫度係數熱敏電阻和所述溫度保險絲熱耦合且串聯連接。較佳地，所述自恢復過流過溫保護器件還包括溫度保險絲基座，所述溫度保險絲安裝在所述溫度保險絲基座中，所述正溫度係數熱敏電阻包括PTC導電性聚合物晶片、第一金屬箔和第二金屬箔，所述第一金屬箔和所述第二金屬箔分別貼合在所述PTC導電性聚合物晶片的上表面和下表面上，所述溫度保險絲基座疊放在所述第一金屬箔上。更佳地，所述第一金屬箔和所述第二金屬箔為單毛面金屬箔。更佳地，所述PTC導電性聚合物晶片的厚度為O. 05飛mm。更佳地，所述溫度保險絲基座包括絕緣層、第一導電層、第二導電層和第三導電層，所述第一導電層和所述第二導電層貼合在所述絕緣層的上表面上並通過所述溫度保險絲相互連接，所述第三導電層貼合在所述絕緣層的下表面上並與所述第一導電層導電連接，且所述第三導電層貼合在所述第一金屬箔上。 更進一步地，所述絕緣層上豎向設置有通孔，所述通孔的側壁設置有導電壁， 所述第三導電層通過所述導電壁與所述第一導電層導電連接。更進一步地，所述第三導電層與所述第一金屬箔焊接。更進一步地，所述絕緣層是半固化片，所述第一導電層、所述第二導電層和所述第三導電層是銅板。更進一步地，所述自恢復過流過溫保護器件還包括絕緣彈性膠體層，所述第二金屬箔上連接有第一電極，所述第二導電層上連接有第二電極，所述絕緣彈性膠體層包覆在所述溫度保險絲、所述溫度保險絲基座和所述正溫度係數熱敏電阻的外部，所述第一電極和所述第二電極穿設出所述絕緣彈性膠體層。尤其更佳地，所述第一電極焊接在所述第二金屬箔上，所述第二電極焊接在所述第二導電層上。本實用新型的有益效果具體在於本實用新型的自恢復過流過溫保護器件包括正溫度係數熱敏電阻和溫度保險絲，所述正溫度係數熱敏電阻和所述溫度保險絲熱耦合且串聯連接，從而正溫度係數熱敏電阻一旦出現潛在的失效模式，將會完全切斷電路中電流，對電路形成保護，提高安全性能，設計巧妙，結構簡潔，當正溫度係數熱敏電阻一旦出現潛在的失效模式後，其電路不會出現短路狀態，只會出現斷路狀態，從而保護微型電機或電氣電路設備，具有成本低、保護時間快、使用簡單等優點，適於大規模推廣應用。
圖I是本實用新型的電路原理示意圖。圖2a是本實用新型的一具體實施例的俯視局部剖視示意圖。圖2b是圖2a所示的具體實施例的側視剖視示意圖。圖2c是圖2a所示的具體實施例的正溫度係數熱敏電阻的立體示意圖。圖2d是圖2a所示的具體實施例的溫度保險絲基座的立體示意圖一。圖2e是圖2a所示的具體實施例的溫度保險絲基座的立體示意圖二。圖2f是圖2e所示的溫度保險絲基座疊放在圖2c所示的正溫度係數熱敏電阻上的立體示意圖。圖2g是在圖2f所示的結構上安裝第一電極和第二電極的俯視示意圖。圖2h是在圖2f所示的結構的側視示意圖。圖2i是在圖2g所示的結構上安裝溫度保險絲的俯視示意圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。其中相同的部件採用相同的附圖標記。請參見圖I-圖2i所示，本實用新型的自恢復過流過溫保護器件包括正溫度係數熱敏電阻I和溫度保險絲2，所述正溫度係數熱敏電阻I和所述溫度保險絲2熱耦合且串聯連接。所述自恢復過流過溫保護器件可以具有任何合適的結構，請參見圖2a_圖2i所示，在本實用新型的具體實施例中，所述自恢復過流過溫保護器件還包括溫度保險絲基座3，所述溫度保險絲2安裝在所述溫度保險絲基座3中，所述正溫度係數熱敏電阻I包括PTC導電性聚合物晶片11、第一金屬箔12和第二金屬箔13,所述第一金屬箔12和所述第二金屬箔13分別貼合在所述PTC導電性聚合物晶片11的上表面和下表面上，所述溫度保險絲基座3疊放在所述第一金屬箔12上。 所述第一金屬箔12和所述第二金屬箔13可以是任何合適的金屬箔。請參見圖2a-圖2i所示，在本實用新型的具體實施例中，所述第一金屬箔12和所述第二金屬箔13為單毛面金屬箔。所述PTC導電性聚合物晶片11的厚度可以為任何合適的厚度，請參見圖2a_圖2i所示，在本實用新型的具體實施例中，所述PTC導電性聚合物晶片11的厚度為O. 05飛mm。所述溫度保險絲基座3可以具有任何合適的結構，請參見圖2a_圖2i所示，在本實用新型的具體實施例中，所述溫度保險絲基座3包括絕緣層31、第一導電層32、第二導電層33和第三導電層34，所述第一導電層32和所述第二導電層33貼合在所述絕緣層31的上表面上並通過所述溫度保險絲2相互連接，所述第三導電層34貼合在所述絕緣層31的下表面上並與所述第一導電層32導電連接，且所述第三導電層34貼合在所述第一金屬箔12上。所述第三導電層34與所述第一導電層32導電連接可以採用任何合適的結構，請參見圖2a-圖2i所示，在本實用新型的具體實施例中，所述絕緣層31上豎向設置有通孔35，所述通孔35的側壁設置有導電壁(未示出)，所述第三導電層34通過所述導電壁與所述第一導電層32導電連接。所述第三導電層34貼合在所述第一金屬箔12上可以採用任何合適的結構，請參見圖2a-圖2i所示，在本實用新型的具體實施例中，所述第三導電層34與所述第一金屬箔12焊接。所述絕緣層31、所述第一導電層32、所述第二導電層33和所述第三導電層34可以是任何合適的部件，請參見圖2a_圖2i所示，在本實用新型的具體實施例中，所述絕緣層31是半固化片，所述第一導電層32、所述第二導電層33和所述第三導電層34是銅板。為了實現優良的絕緣性能，請參見圖2a_圖2i所示，在本實用新型的具體實施例中，所述自恢復過流過溫保護器件還包括絕緣彈性膠體層4，所述第二金屬箔13上連接有第一電極5，所述第二導電層33上連接有第二電極6，所述絕緣彈性膠體層4包覆在所述溫度保險絲2、所述溫度保險絲基座3和所述正溫度係數熱敏電阻I的外部，所述第一電極5和所述第二電極6穿設出所述絕緣彈性膠體層4。所述第二金屬箔13上連接有第一電極5，所述第二導電層33上連接有第二電極6，可以採用任何合適的結構，請參見圖2a-圖2i所示，在本實用新型的具體實施例中，所述第一電極5焊接在所述第二金屬箔13上，所述第二電極6焊接在所述第二導電層33上。上述引出腳型結構的自恢復過流過溫保護器件的製造簡述如下首先，將一種或多種晶體聚合物、導電填充料以及加工助劑等原料混合後通過雙螺杆擠出壓延等加工方式製成上下表面為第一金屬箔12、下面為第二金屬箔13、中間為厚度為O. 05飛mm的PTC特性導電性聚合物晶片11的疊壓式薄片，然後通過衝切或劃切等機械加工方式形成如圖2c所示的正溫度係數熱敏電阻I ;其後,通過在絕緣層31上表面覆第一導電層32和第二導電層33,在下表面覆第三導電層34，經蝕刻、鑽孔、沉銅、表面處理及裁切或衝切等PCB製造工藝加工出製造出溫度保險絲基座3，溫度保險絲基座3的下表面圖形如圖2d 所示，其上表面圖形如圖2e所示，其外形尺寸與上述正溫度係數熱敏電阻I外形尺寸一致，第三導電層34和第一導電層32通過通孔35中導電壁而相互導通；而後，將如圖2c所示的正溫度係數熱敏電阻I與如圖2e所示的溫度保險絲基座3通過回流焊等方式連接成一體如圖2f所示的疊加體，第三導電層34貼合在第一金屬箔12上；接著，在上述結合體上下兩面的第二金屬箔13和第二導電層33上分別通過插入第一電極5和第二電極6並通過浸焊等錫焊方式與如圖2f所示的疊加體連接成一體如圖2g及圖2h所示；接著，在上述結合體上將溫度保險絲2通過回流焊等錫焊方式與第一導電層32和第二導電層33焊接好如圖2i所示；最後，通過刷塗、噴塗、浸塗、淋塗等方式，將上述帶有引出電極即第一電極5和第二電極6的疊加體外部包裹一層絕緣彈性膠體層4，最後將上述已包裹絕緣彈性膠體層4的薄片固化即如圖2a及圖2b所示。這裡，只是針對於產品具體結構說明其製造工序，沒有對各工序具體參數作細緻說明，對於本領域技術人員來說，各工序具體參數是熟知的或通過簡單勞動即可獲得，且對於本領域技術人員來說，其中的輻照交聯、熱處理、塗膠等工序可根據具體元件的電氣性能(如電阻-溫度特性、電流特性、電壓-電流特性)要求，順序可適當部分互換，故不贅述。而上述正溫度係數熱敏電阻I和溫度保險絲基座3亦可做成其他如圓柱形、正方體形及其他不規則狀。本實用新型採用正溫度係數熱敏電阻I和溫度保險絲2利用熱耦合的方式串連在一起的組合元件來實現微型電機堵轉或電氣電路中過流及過載保護。本實用新型結構中採用的正溫度係數熱敏電阻I 一旦出現潛在的失效模式狀態(即正溫度係數熱敏電阻I自身溫度將超過240°c才會出現燃燒狀態)，故選擇溫度保險絲2的熱熔斷溫度略低於使正溫度係數熱敏電阻I出現潛在的失效模式時的溫度240°C，這樣既能使本實用新型組合元件在低於溫度保險絲2的熱熔斷溫度環境下能正常使用，一旦正溫度係數熱敏電阻I出現潛在的失效模式狀態下，溫度保險絲2通過正溫度係數熱敏電阻I燃燒產生的熱量來熔斷溫度保險絲2，完全切斷電路電流，對電路形成保護。這樣，對比於單純採用正溫度係數熱敏電阻I作為微型馬達堵轉或電氣電路中過流/過載保護裝置，本實用新型如下優點[0049](I)、正溫度係數熱敏電阻I 一旦出現潛在的失效模式，將會完全切斷電路中電流，對電路形成保護，提高安全性能；(2)、成本低、使用簡單等。綜上，本實用新型的自恢復過流過溫保護器件設計巧妙，結構簡潔，當正溫度係數 熱敏電阻一旦出現潛在的失效模式後，其電路不會出現短路狀態，只會出現斷路狀態，從而保護微型電機或電氣電路設備，具有成本低、保護時間快、使用簡單等優點，適於大規模推廣應用。在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和範圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。
權利要求1.一種自恢復過流過溫保護器件，其特徵在於，包括正溫度係數熱敏電阻和溫度保險絲，所述正溫度係數熱敏電阻和所述溫度保險絲熱耦合且串聯連接。
2.根據權利要求I所述的自恢復過流過溫保護器件，其特徵在於，所述自恢復過流過溫保護器件還包括溫度保險絲基座，所述溫度保險絲安裝在所述溫度保險絲基座中，所述正溫度係數熱敏電阻包括PTC導電性聚合物晶片、第一金屬箔和第二金屬箔,所述第一金屬箔和所述第二金屬箔分別貼合在所述PTC導電性聚合物晶片的上表面和下表面上，所述溫度保險絲基座疊放在所述第一金屬箔上。
3.根據權利要求2所述的自恢復過流過溫保護器件，其特徵在於，所述第一金屬箔和所述第二金屬箔為單毛面金屬箔。
4.根據權利要求2所述的自恢復過流過溫保護器件，其特徵在於，所述PTC導電性聚合物晶片的厚度為O. 05飛mm。
5.根據權利要求2所述的自恢復過流過溫保護器件，其特徵在於，所述溫度保險絲基座包括絕緣層、第一導電層、第二導電層和第三導電層，所述第一導電層和所述第二導電層貼合在所述絕緣層的上表面上並通過所述溫度保險絲相互連接，所述第三導電層貼合在所述絕緣層的下表面上並與所述第一導電層導電連接，且所述第三導電層貼合在所述第一金屬箔上。
6.根據權利要求5所述的自恢復過流過溫保護器件，其特徵在於，所述絕緣層上豎向設置有通孔，所述通孔的側壁設置有導電壁，所述第三導電層通過所述導電壁與所述第一導電層導電連接。
7.根據權利要求5所述的自恢復過流過溫保護器件，其特徵在於，所述第三導電層與所述第一金屬箔焊接。
8.根據權利要求5所述的自恢復過流過溫保護器件，其特徵在於，所述絕緣層是半固化片，所述第一導電層、所述第二導電層和所述第三導電層是銅板。
9.根據權利要求5所述的自恢復過流過溫保護器件，其特徵在於，所述自恢復過流過溫保護器件還包括絕緣彈性膠體層，所述第二金屬箔上連接有第一電極，所述第二導電層上連接有第二電極，所述絕緣彈性膠體層包覆在所述溫度保險絲、所述溫度保險絲基座和所述正溫度係數熱敏電阻的外部，所述第一電極和所述第二電極穿設出所述絕緣彈性膠體層。
10.根據權利要求9所述的自恢復過流過溫保護器件，其特徵在於，所述第一電極焊接在所述第二金屬箔上，所述第二電極焊接在所述第二導電層上。
專利摘要本實用新型涉及一種自恢復過流過溫保護器件，包括正溫度係數熱敏電阻和溫度保險絲，正溫度係數熱敏電阻和溫度保險絲熱耦合且串聯連接。較佳地，自恢復過流過溫保護器件還包括溫度保險絲基座，溫度保險絲安裝在溫度保險絲基座中，正溫度係數熱敏電阻包括PTC導電性聚合物晶片、第一金屬箔和第二金屬箔，第一和第二金屬箔分別貼合在PTC導電性聚合物晶片的上下表面上，溫度保險絲基座疊放在第一金屬箔上。本實用新型件設計巧妙，結構簡潔，當正溫度係數熱敏電阻一旦出現潛在的失效模式後，其電路不會出現短路狀態，只會出現斷路狀態，從而保護微型電機或電氣電路設備，具有成本低、保護時間快、使用簡單等優點，適於大規模推廣應用。
文檔編號H02H3/08GK202602242SQ201220210789
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者衛蔚, 劉統發, 何振申 申請人:上海賀鴻電子有限公司