Ptc器件與金屬引線元件的連接結構體的製造方法及在該製造方法中使用的ptc器件的製作方法
2023-05-21 23:16:06
專利名稱：Ptc器件與金屬引線元件的連接結構體的製造方法及在該製造方法中使用的ptc器件的製作方法
技術領域：
本發明涉及聚合物PTC器件與金屬引線元件的連接結構體的製造方法、用該製造方法製造的連接結構體、以及在這種製造方法中使用的PTC器件背景技術PTC(Positive temperature coefficient正溫度係數)器件作為保護電路的電路保護器件在各種電氣設備或者電子設備中使用。這樣的PTC器件具有其電阻隨溫度一起變化的性質，特別是在也稱為跳閘溫度(trip temperature)的特定閾值溫度下，PTC器件的電阻具有急劇變化(或者增加)的性質。這樣，當溫度上升時將電阻增加，最好將電阻急劇增加的性質稱為PTC特性。
PTC器件被安裝在電氣設備或者電子設備的電路中使用。例如，在設備的使用中由於某些原因，在電路中流過過量電流、設備的溫度上升，結果在PTC器件的溫度自身達到閾值溫度的情況下，PTC器件形成非常高的電阻(例如，PTC器件的電阻增加到1×101～1×104倍以上)。其結果是，在安裝了PTC器件的電路中，在PTC器件接在電源線上的情況下，可使切斷電流、設備出現故障的情況防止於未然。在安裝了PTC器件的電路是設備內的保護電路的情況下，因周圍環境的異常升溫而PTC器件形成高電阻，其結果是，在檢測電壓變化的保護電路中，PTC器件進行電晶體的開關動作，使設備出現故障的情況防止於未然。PTC器件是人們熟知的器件，各種類型的PTC器件得到使用。例如，PTC器件被安裝在行動電話機的二級電池電路的保護電路中。而且，在二級電池的充電及放電中流過過量電流的情況下，PTC器件切斷電流，保護二級電池。
作為現有的PTC器件的一個例子，可知有具有由包含分散的導電性填料的聚合物材料製作的層狀聚合物PTC元件的PTC器件(例如，參照專利文獻1)。層狀聚合物PTC元件例如能夠通過擠壓成型包含在分散狀態下的碳黑之類的導電性填料的高密度聚乙烯來製造。在聚合物PTC元件的兩側的主表面上配置適當的電極可得到PTC器件。使用金屬箔電極作為該電極。金屬箔電極例如通過熱壓鍵合粘接在層狀聚合物PTC元件上。
為了將PTC器件安裝在規定的電路或者電子電路中，將該金屬箔電極電連接在金屬引線元件上。該電連接一般將金屬箔電極和金屬引線元件作為2個元件，通過其間的鉚接、釺焊等實施。在鉚接中，一方的元件具有開口部，另一方的元件對該開口部具有形狀互補而尺寸更大的部分，通過將另一方的元件的該部分插進一方的元件的開口部中使2個元件結合。這樣的鉚接由於是機械力過度地作用於雙方的元件上而得到的，存在PTC器件容易損傷的問題。
釺焊是通過使釺焊材料介於2個元件之間並使之熔融而進行的，為了將釺焊材料熔融，需要加熱到高溫。近年來包含在釺焊材料中的鉛成為問題，因而提出了無鉛化的方案。一般無鉛焊料比現有的焊料熔點高，為了進行釺焊，需要加熱到更高的溫度。由於PTC器件的金屬箔電極非常薄，釺焊的熱量立刻傳送到聚合物PTC元件上，聚合物PTC元件局部地形成高溫，往往軟化或者熔融。其結果是，聚合物中的填料的分散性局部地變為不均勻，該部分的PTC特性發生變化，存在可能對PTC器件整體的性能造成影響的問題。因此，在使用釺焊的情況下，需要使用考慮了該影響的、其耐熱性具有裕量的PTC器件，因而要求這樣性能的PTC器件。特別是在使用無鉛焊料的情況下，還需要其耐熱性具有更大裕量的聚合物PTC器件。
專利文獻1特表平10-501374號公報(第7-15頁)發明的公開發明要解決的課題因此，本發明的目的在於通過提供在聚合物PTC元件的金屬箔電極與金屬引線元件之間的新的電連接方法，提供至少能夠緩和、最好能夠避免在使用上述鉚接或者釺焊、將聚合物PTC器件與引線元件進行電連接的情況下，所產生的對聚合物PTC器件的機械損傷的問題及聚合物PTC器件的耐熱性不足的問題的連接結構體、其製造方法、及在該製造方法中所使用的PTC器件。
解決課題的方法本發明者等進行了各種研討，結果發現，在用雷射焊接法實施聚合物PTC器件的金屬箔電極與金屬引線元件的電連接時，上述課題能夠通過使用具有特定結構的金屬箔電極作為聚合物PTC器件的金屬箔電極而得到解決，以至完成本發明。
本發明在一個方面中，提供新的連接結構體的製造方法，這是通過雷射焊接將金屬箔電極與金屬引線元件進行電連接，以製造具有(A)具有(i)層狀聚合物PTC元件及(ii)配置在層狀聚合物PTC元件的主表面上的金屬箔電極而成的PTC器件，以及(B)與金屬箔電極電連接的金屬引線元件而成的連接結構體的方法，該連接結構體的製造方法具有下述特徵金屬箔電極至少由2個金屬層形成，在最遠離層狀聚合物PTC元件處的金屬箔電極的金屬層(第一層雷射吸收率(b％))與層狀聚合物PTC元件之間，存在在金屬箔電極的金屬層中雷射吸收率最小的金屬層(第X層雷射吸收率(a％)、b＞a)。
此外，X是2至構成金屬箔電極的金屬層總數的整數。
在理想的形態中，本發明提供金屬引線元件至少由一個金屬層形成，金屬引線元件和金屬箔電極所連接的金屬引線元件的金屬層對雷射的雷射吸收率(c％)比金屬箔電極的第X層的雷射吸收率(a％)大(即c＞a)的連接結構體製造方法。
在另外一個方面中，本發明提供根據上述製造方法製造的連接結構體，它是通過雷射焊接將金屬箔電極與金屬引線元件進行電連接，以製造具有(A)具有(i)層狀聚合物PTC元件及(ii)配置在層狀聚合物PTC元件的主表面上的金屬箔電極而成的PTC器件，以及(B)與金屬箔電極電連接的金屬引線元件而成的連接結構體，這是金屬箔電極至少由2個金屬層形成，在最遠離層狀聚合物PTC元件處的金屬箔電極的金屬層(第一層雷射吸收率(b％))與層狀聚合物PTC元件之間，存在在金屬箔電極的金屬層中雷射吸收率最小的金屬層(第X層雷射吸收率(a％)、b＞a)的連接結構體。
此外，在其他的方面中，本發明提供在上述製造方法中使用的PTC器件，它具有(A)(i)層狀聚合物PTC元件及(ii)配置在層狀聚合物PTC元件的主表面上的金屬箔電極而成，是金屬箔電極通過雷射焊接與金屬引線元件電連接的PTC器件，這是金屬箔電極至少由2個金屬層形成，在最遠離層狀聚合物PTC元件處的金屬箔電極的金屬層(第一層雷射吸收率(b％))與層狀聚合物PTC元件之間，存在在金屬箔電極的金屬層中雷射吸收率最小的金屬層(第X層雷射吸收率(a％)、b＞a)的PTC器件。
在本發明的一個方面中，提供金屬箔電極被配置在層狀聚合物PTC元件的兩側的主表面上，至少一方的金屬箔電極通過雷射焊接與金屬引線元件電連接的PTC器件。
此外，在上述任何一個方面中，最好金屬箔電極由2個金屬層形成，第X層是金屬箔電極與層狀聚合物PTC元件連接的金屬層。
另外，最好上述金屬箔電極由3個金屬層形成，第X層是金屬箔電極與層狀聚合物PTC元件連接的金屬層，或者第1層跟金屬箔電極與層狀聚合物PTC元件連接的金屬層的中間的金屬層。
發明的效果當應用本發明的連接結構體製造方法時，金屬箔電極與金屬引線元件之間的連接既能夠保持充分大的連接強度，又能夠至少緩和、最好避免在使用鉚接或者釺焊、將聚合物PTC器件與金屬引線元件電連接的情況下所產生的對聚合物PTC器件的機械損傷的問題及聚合物PTC器件的耐熱性不足的問題。因此，當應用本發明的製造方法時，儘管具有充分大的連接強度，還能夠得到至少緩和了、最好避免了對聚合物PTC器件的機械損傷問題及聚合物PTC器件的耐熱性不足問題的、具有聚合物PTC器件和金屬引線元件而成的連接結構體。
圖1示意性地用剖面圖表示將金屬引線元件與PTC器件連接的狀態。
圖2示意性地表示脈衝縫焊法。
圖3表示使用YAG雷射器，將9條脈衝線作為1條線，將金屬引線元件與PTC器件進行2線焊接的實例。
圖4示意性地表示在雷射焊接強度的評價中使用的引線抗拉強度測量法。
符號說明10. PTC器件 12. PTC元件14. 金屬箔電極16. 第1層18. 第2層 20. 金屬引線元件22. 雷射 24. 連接部 26. 重疊部分28. 脈衝線連接部 30. 拉伸方向具體實施方式
在上述任何一個方面中，除了用雷射連接金屬箔電極和金屬引線元件、金屬箔電極至少由2個金屬層形成、而且金屬箔電極的金屬層的雷射吸收率具有特定的關係這些情況外，本發明的連接結構體的製造方法、應用該製造方法製造的連接結構體及其製造方法中使用的PTC器件基本上可以是常規的器件。
在本說明書中，所謂的PTC器件的「層狀聚合物PTC元件」，例如是包含導電性填料的聚合物材料(例如，包含在分散狀態下的碳黑顆粒狀物質的高密度聚乙烯)，只要是表示PTC特性、層狀形態的元件，並且只要是自身已知又能夠以本發明為目的的連接結構體的製造方法中使用的元件，沒有特別的限制。具體的說，例如可以是在特表平10-501374號公報中記述的在PTC器件中使用的PTC元件。
此外，所謂的「金屬箔電極」，只要是配置在層狀聚合物PTC元件上作為電極使用的金屬箔，自身已知的電極即可，而在本發明中，金屬箔電極至少由2個金屬層形成，具有在最遠離層狀聚合物PTC元件處的金屬箔電極的金屬層(第一層雷射吸收率(b％))與層狀聚合物PTC元件之間，存在在金屬箔電極的金屬層中雷射吸收率最小的金屬層(第X層雷射吸收率(a％)、b＞a)的特定的結構。
即，在本發明中，「金屬箔電極」具有下述特徵當從最遠離層狀聚合物PTC元件處的金屬箔電極的金屬層(或者金屬箔電極與金屬引線元件連接的金屬層)起，向著金屬箔電極與聚合物PTC元件連接的金屬層，當在金屬箔電極的金屬層上加上號碼為第一層、第二層、第三層、......時，第一層以外的任何一層在金屬箔電極的金屬層中是雷射吸收率最小的金屬層。在本說明書中，將該雷射吸收率最小的金屬層稱為第X層。因此，當設最遠離層狀聚合物PTC元件處的金屬箔電極的金屬層(第一層)的雷射吸收率為(b％)，該雷射吸收率最小的金屬層(第X層)的雷射吸收率為(a％)時，b＞a。
在本發明中，在金屬箔電極由二個金屬層形成的情況下，第X層是第二層，是金屬箔電極與層狀聚合物PTC器件連接的金屬箔電極的金屬層。作為這樣的金屬箔電極，例如能夠例示出通過電解或者非電解鍍，在壓延、電解或者非電解銅箔上得到鎳的鍍鎳銅箔。該鍍鎳銅箔對與聚合物PTC元件接觸側實施提高粘附性的處理後，通過與聚合物PTC元件熱壓焊，能夠粘接在聚合物PTC元件上。
另外，在本發明中，在金屬箔電極由三個金屬層形成的情況下，第X層是第二層或者第三層。即第X層是金屬箔電極與層狀聚合物PTC元件連接的金屬箔電極的金屬層(第三層)或者是第一層和金屬箔電極與層狀聚合物PTC元件連接的金屬箔電極的金屬層的中間的金屬層(第二層)。在第X層是第二層的情況下，第三層的雷射吸收率比第一層的雷射吸收率(b％)大或者小均可，但要比第二層的雷射吸收率(a％)大。另外，在第X層是第三層的情況下，第二層的雷射吸收率比第一層的雷射吸收率(b％)大或者小均可，但要比第三層的雷射吸收率(a％)大。
此外，在本發明中，金屬箔電極也可以由四個以上的金屬層構成。在這種情況下，先前說明過的第X層可以是最遠離層狀聚合物PTC元件處的金屬箔電極的金屬層(第一層雷射吸收率(b％))以外的金屬箔電極的任何一個金屬層，其雷射吸收率是(a％)。在第X層是第二層的情況下，第三層及第四層可以具有比a％大的任何一個雷射吸收率，在第X層是第三層的情況下，第二層及第四層可以具有比a％大的任何一個雷射吸收率，在第X層是第四層的情況下，第二層及第三層可以具有比a％大的任何一個雷射吸收率。
在本發明中，特別理想的是金屬箔電極由2個金屬層形成，第X層是第二層，金屬箔電極是與層狀聚合物PTC元件連接的金屬箔電極的金屬層。
在本說明書中，所謂的「雷射吸收率」意味著為了在金屬箔電極與金屬引線元件之間形成電連接部使用的雷射的吸收率。因此，所謂「雷射吸收率」的「雷射」意味著那樣的特定雷射(因此，具有特定的波長)。在本發明中，在雷射焊接中能夠使用的雷射器是能夠通過使金屬熔融固化進行連接的任何一種適當的雷射器。一般而言，能夠使用在的金屬材料的切斷或者焊接中所使用的雷射器。作為這樣的雷射器，例如能夠使用YAG雷射器、CO2雷射器等。
在本說明書中，所謂的「雷射吸收率」用下述公式(1)定義。其單位是％。
公式(1)雷射吸收率＝100-反射率(％)由於金屬的雷射(它的光能量)的反射率隨光的波長變化，吸收率也隨該變化而變化。金屬對特定的波長表現出特有的反射率。這樣的雷射的反射率，例如被記載在Ifflander，R.著「Solid-State Laserfor Materials Processing(用於材料加工的固體雷射器)」(德國)，初版，Springer Verlag出版社發行，2001年，P.323及金岡優著「加エレ一ザ一(加工雷射器)」，初版，日刊工業新聞社，1999年，P.6-7等的科學技術參考書中。
所使用的雷射器及其輸出等設備條件、以及照射時間等操作條件，根據所連接的金屬箔電極及金屬引線元件的種類及厚度等，通過在各種條件下的試驗，能夠選擇最佳的條件。
例如，對波長1.06μm的YAG雷射器，Cu的雷射吸收率是10％，Ni的雷射吸收率是28％。對于波長10.6μm的CO2雷射器，Cu的雷射吸收率是1％，Ni的雷射吸收率是4％。因此，在金屬箔電極由2個金屬層形成的情況下，能夠使用Cu層作為第二層(第X層)、Ni層作為第一層的層疊的金屬箔電極。更具體地說，在使用這些雷射器的情況下，能夠將在銅箔(例如電解銅箔)的單面上鍍了Ni的材料作為PTC器件的金屬箔電極使用。
此外，第一層的雷射吸收率(b％)與第X層的雷射吸收率(a％)之差，即b-a，在能夠得到以本發明為目的的連接結構體、其製造方法、在該製造方法中使用的PTC器件的限度內，沒有特別的限定，從與上述雷射焊接條件等的關係考慮，最好是b-a＞5％，b-a＞10％則更好，b-a＞20％則特別理想。
如本發明所述，在用至少二個金屬層構成金屬箔電極的情況下，為了將金屬箔電極與金屬引線元件連接，通過照射的雷射所施加的能量主要被最遠離層狀聚合物PTC元件處的金屬箔電極的金屬層(第一層)及金屬引線元件吸收。其結果是，第一層及金屬引線元件能夠局部地熔融並固化。另一方面，在本發明的金屬箔電極上，在第一層與聚合物PTC元件之間，存在雷射吸收率最小的金屬箔電極的金屬層(第X層)，該雷射吸收率(a％)必定比第一層的雷射吸收率(b％)小，即b＞a。
因此，由於所照射的雷射能量在該第X層中難以被吸收，能夠抑制其後能量從第X層向PTC元件的流動。其結果是，能夠使由雷射器所施加的能量引起的對聚合物PTC元件的影響為最小限度。換句話說，一邊使通過雷射照射所施加的能量成為局部地融合金屬引線元件和與之鄰接的第一層程度的充分的量，一邊通過在第一層與聚合物PTC元件之間存在的第X層，能夠至少緩和、最好實質上避免用於融合的殘餘能量對聚合物PTC元件的影響。
在本發明中，所謂的「金屬引線元件」，只要是用於PTC器件的金屬引線元件，自身已知的元件即可，而且只要是能夠以本發明為目的的連接結構體的製造方法中使用的元件，沒有特別的限制。為了將通過雷射所施加的能量有效地利用於連接金屬箔電極和金屬引線元件，以將能量平穩地從金屬引線元件傳遞到第一層為目的，本發明的「金屬引線元件」的雷射吸收率最好要大。
此外，本發明的「金屬引線元件」最好由至少一個金屬層形成，與金屬箔電極連接的金屬引線元件的金屬層對雷射的雷射吸收率(c％)最好比金屬箔電極的第X層的雷射吸收率(a％)大，即c＞a。在c＞a的情況下，從雷射照射的能量儘管被金屬引線元件及第一層充分地吸收，但難以被雷射吸收率最小的金屬電極的金屬層(第X層)吸收。
與金屬箔電極連接的金屬引線元件的金屬層對雷射的雷射吸收率(c％)與金屬箔電極的第X層的雷射吸收率(a％)之差，即c-a，最好是c-a＞5％，c-a＞10％則更好，c-a＞20％則特別理想。
在本發明中，金屬引線元件可以是任何一種形態，例如，也可以是層狀的金屬引線元件。在這種情況下，金屬引線元件可以是片狀的形態(厚度例如為0.5～1.5mm)、比片狀更薄的薄膜狀的形態(厚度例如為0.1～0.5mm)、或者更薄的箔狀的形態(厚度例如0.05～0.1mm)。這樣的金屬引線元件可以是單一的層，也可以形成多個層。例如，金屬引線元件可以是鎳引線元件，或者也可以是鍍鎳的引線元件。
在特別理想的形態中，金屬引線元件是片狀的鎳金屬(厚度為1.0～1.25mm)，金屬箔電極是具有在作為第二層的銅箔(厚度為50～70μm)上作為第一層所形成的鎳鍍層(厚度為10-30μm)的鍍鎳銅箔。
PTC器件在通常的PTC元件的兩側的主表面上具有金屬箔電極，而用雷射進行的金屬箔電極與金屬引線電極的連接只要對至少一方的金屬箔電極實施即可，對雙方的金屬箔電極實施則特別理想。
在本發明中，用雷射進行的連接可以用已知的任何一種形態實施。例如，能夠將金屬引線元件重疊在PTC器件的金屬箔電極上使之在規定的面積內相互接觸，將雷射照射在金屬引線元件的規定的部位而實施。雷射照射例如可以是不使雷射的照射部位移動、以規定時間照射的點焊接法(在這種情況下，形成一個圓形的連接部)，可以是一邊使雷射的照射部位斷續地或者連續地移動，一邊脈衝狀地實施照射的脈衝焊接法(在這種情況下，分離地形成多個圓形或者橢圓形的焊接部)，也可以是一邊使雷射的照射部位連續地移動，一邊連續地實施照射的縫焊法(在這種情況下，形成線狀的焊接部)。
本發明特別適合於用脈衝縫焊法形成連接部的情況。該脈衝縫焊法是指通過脈衝焊接所形成的連接部不是分離的，而是使圓形或者橢圓形的連接部部分地重疊那樣照射雷射的方法。由於該方法是脈衝焊接和縫釺焊的中間的焊接法，所以稱為「脈衝縫焊法」，當進行脈衝焊接法時，能夠通過減小雷射照射部位的移動量來實施。在該焊接法中，在焊接部所重疊的部分雙重地(即重複地)接受能量，通過焊接所形成的連接部的強度可增大，對聚合物PTC元件的熱影響也可增大。但是，像本發明那樣，當在金屬箔電極的第一層與聚合物PTC元件之間存在最難吸收能量的第X層時，雙重接收能量的影響可得到抑制。
如上所述，本發明提供通過雷射焊接製造(A)具有(i)聚合物PTC元件及(ii)金屬箔電極而成的PTC器件，以及(B)具有金屬引線元件而成的連接結構體的方法。進而，本發明提供根據上述製造方法所製造的連接結構體。另外，本發明提供在上述連接結構體的製造方法中所使用的PTC器件。該PTC器件最好是金屬箔電極被配置在層狀聚合物PTC元件的兩側的主表面上，至少一方的金屬箔電極通過雷射焊接與金屬引線元件電連接的PTC器件。進而，特別理想的是，PTC器件是主表面的兩側的金屬箔電極通過雷射焊接與金屬引線元件電連接的PTC器件。
本發明提供在應用雷射焊接將金屬引線元件連接到聚合物PTC器件的金屬箔電極上時，抑制因雷射引起的對PTC元件的熱影響的方法，該方法的特徵在於至少由2個金屬層形成金屬箔電極，在最遠離層狀聚合物PTC元件處的金屬箔電極的金屬層(第一層雷射吸收率(b％))與層狀聚合物PTC元件之間，配置金屬箔電極的金屬層中雷射吸收率最小的金屬層(第X層雷射吸收率(a％)、b＞a)。
即，本發明的抑制方法的特徵在於在構成金屬箔電極的金屬層中，雷射吸收率最小的金屬層是金屬箔電極的第一層以外的金屬層。當這樣構成金屬箔電極時，在接近於PTC元件一側配置雷射吸收率比第一層相對小的金屬層。因此，由於通過該金屬層而能量的吸收減小，向PTC元件的能量的傳輸量減少，其結果是，雷射對PTC元件的影響成為最小限度。
接著，參照附圖，更詳細地說明本發明。
圖1示意性地用剖面圖表示金屬引線元件與PTC器件連接的狀態。PTC器件10具有位於其中央的聚合物PTC元件12及位於其兩側的金屬箔電極14。該金屬箔電極14由2層構成，即由與PTC元件12連接、更接近於PTC元件的金屬層(第二層)16及與金屬引線元件連接、更遠離PTC元件的金屬層(第一層)18構成。在金屬箔電極14上配置金屬引線元件20，它們像規定的那樣重疊。理想的是，將金屬引線元件20也配置在PTC元件12的下表面的金屬箔電極14之下，同樣地進行雷射焊接，這種情況沒有圖示。
從金屬引線元件20的上方照射雷射，使得雷射照射到金屬箔電極14與金屬引線元件20的重疊部分的規定的部位。所照射的雷射22以充足的輸出照射規定的時間，以使金屬引線元件20與第一層18融合。第二層16對所使用的雷射的吸收率(a％)比第一層的吸收率(b％)小，即a＜b。因此，如箭頭(小的箭頭)所示那樣，雷射在第二層16與第一層18之間被反射，其結果是，即使有因雷射引起的向第二層16的熱的影響，也成為最小限度，其結果是，因雷射引起的向PTC元件12的影響成為最小限度。
此外，在圖1中，如通過點描繪示意性地表示的通過焊接所形成的連接部24那樣，通過雷射所形成的接合部(或者焊接部)24儘管延伸到接近於第二層與第一層的界面的第二層的部分，但沒有延伸到第二層與PTC元件的界面附近。另外，當考慮雷射的能量的效率時，金屬引線元件20的雷射吸收率(c％)最好要大，特別是a＜c則更理想。
圖2示意性地表示脈衝縫焊法。如圖所示，多個圓形的焊接部24被形成為部分地重疊。因此，由於重疊部分26被雷射照射2次，容易受雷射22引起的熱能的影響，而如本發明那樣，通過選擇雷射吸收率，能夠將該影響抑制到最小限度，特別是能夠避免向PTC元件12的實質性的惡劣影響。
在一種理想的形態中，使用鍍鎳銅箔(厚度鎳20μm、銅60μm)作為PTC器件的金屬箔電極，使用鎳片(厚度為1.25mm)作為金屬引線元件。使用每1個脈衝輸出1.8W的YAG雷射，照射0.7秒時間，進行脈衝縫焊。
實施例以下，通過實施例更具體並且更詳細地說明本發明，本實施例不過是本發明的一種形態，本發明不受本例任何限制。
實施例1作為聚合物PTC元件，使用在寬5mm×長12mm×厚0.25mm的聚乙烯PTC元件(美國MILENNIUM CHEMICAL公司製造的LB832(商品名))的兩方的主表面上通過熱壓焊粘接20μm厚度的進行鍍鎳的厚度為60μm的銅箔而得到的聚合物PTC器件(太古電子公司制的VTP210用晶片(商品名)。另外，作為金屬引線元件使用寬4mm×長16mm×厚1.25mm的鎳金屬的金屬引線元件。使用每1個脈衝輸出1.8W的YAG雷射，照射0.7秒鐘，進行脈衝縫釺焊。用9個脈衝作為1線，進行2線焊接。圖3表示了使用該YAG雷射器，以9脈衝線作為1線，將金屬引線元件與PTC器件進行2線焊接的實例。
進行引線拉伸強度試驗，通過測量引線拉伸強度來評價所得到的雷射焊接的強度。圖4示意性地表示在雷射焊接強度的評價中所用的引線拉伸強度測量法。在圖4中，都是將9條脈衝線作為1線，將金屬引線元件20與PTC器件10的兩方的主表面進行2線焊接。焊接部被表示為脈衝縫焊部28。此外，在圖4中，省略了PTC元件12和金屬箔電極14。引線拉伸強度使用數字測力計(AMDA制的DSP-20(商品名))，抓住金屬引線元件20的端部、以60mm/min的等速度向90度上方拉伸，測量所得到的最大的力。對用上述雷射焊接得到的59個試樣測量了引線拉伸強度的結果是，引線拉伸強度平均值是18.24N(1.86Kgf)，標準偏差是3.33N(0.34Kgf)。由於引線拉伸強度一般需要4.90N(0.5Kgf)以上的大小，可以知道在本實施例1中所得到的雷射焊接的焊接強度充分地大。
此外，從側面拍攝X線照片詳細研究了在該實施例1中所得到的PTC器件10和金屬引線元件20的脈衝縫焊部28，結果可知通過進行脈衝縫釺焊，對聚合物PTC器件10的聚合物PTC元件12沒有產生任何損傷。
權利要求
1.一種連接體結構的製造方法，這是通過雷射焊接將金屬箔電極與金屬引線元件進行電連接，以製造具有(A)具有(i)層狀聚合物PTC元件及(ii)配置在層狀聚合物PTC元件的主表面上的金屬箔電極而成的PTC器件，以及(B)與金屬箔電極電連接的金屬引線元件而成的連接結構體的方法，其特徵在於金屬箔電極至少由2個金屬層形成，在最遠離層狀聚合物PTC元件處的金屬箔電極的金屬層(第一層雷射吸收率(b％))與層狀聚合物PTC元件之間，存在在金屬箔電極的金屬層中雷射吸收率最小的金屬層(第X層雷射吸收率(a％)、b＞a)。
2.如權利要求1所述的連接結構體的製造方法，其特徵在於金屬箔電極由2個金屬層形成，第X層是金屬箔電極與層狀聚合物PTC元件連接的金屬層。
3.如權利要求1所述的連接結構體的製造方法，其特徵在於上述金屬箔電極由3個金屬層形成，第X層是金屬箔電極與層狀聚合物PTC元件連接的金屬層，或者第一層跟金屬箔電極與層狀聚合物PTC元件連接的金屬層的中間的金屬層。
4.如權利要求1至3的任何一項中所述的連接結構體的製造方法，其特徵在於(b-a)＞5％。
5.如權利要求1至4的任何一項中所述的連接結構體的製造方法，其特徵在於金屬引線元件至少由一個金屬層形成，與金屬箔電極連接的金屬引線元件的金屬層對雷射的雷射吸收率(c％)比金屬箔電極的第X層的雷射吸收率(a％)大(即c＞a)。
6.如權利要求5所述的連接結構體的製造方法，其特徵在於(c-a)＞5％。
7.如權利要求1至6的任何一項中所述的連接結構體的製造方法，其特徵在於雷射是YAG雷射。
8.如權利要求7所述的連接結構體的製造方法，其特徵在於金屬箔電極是鍍鎳銅箔，金屬引線元件是鎳金屬。
9.一種連接結構體，其特徵在於應用權利要求1至8的任何一項中所述的連接結構體的製造方法製造。
10.一種PTC器件，其特徵在於被用於權利要求1至8的任何一項中所述的製造方法中。
11.如權利要求10所述的PTC器件，其特徵在於金屬箔電極被配置在層狀聚合物PTC元件的兩側的主表面上，至少一方的金屬箔電極通過雷射焊接與金屬引線元件電連接。
全文摘要
本發明提供一種能夠避免在鉚接、釺焊的連接法中存在的問題的聚合物PTC器件與金屬引線元件之間的新的電連接法。因此，本發明是一種使用雷射焊接，製造具有(A)(i)具有在層狀聚合物PTC元件(12)及(ii)配置在層狀聚合物PTC元件(12)的主表面上的金屬箔電極(14)的PTC器件(10)，以及(B)與金屬箔電極電連接的金屬引線元件(20)而成的連接結構體的方法，提供一種其金屬箔電極(14)至少由2個金屬層形成，在最遠離層狀聚合物PTC元件(12)處的金屬箔電極的金屬層(第一層雷射吸收率(b％)(18)與層狀聚合物PTC元件(12)之間，存在在金屬箔電極(14)的金屬層中雷射吸收率最小的金屬層(第X層雷射吸收率(a％)、b＞a)(16)的方法。
文檔編號H01C1/144GK1682324SQ0382124
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月3日 優先權日2002年9月6日
發明者中川敦, 田中新, 飯村幹夫 申請人:泰科電子雷伊化學株式會社