电子器件及其制造方法转让专利
申请号 : CN02828019.9
文献号 : CN1625788B
文献日 : 2010-06-09
发明人 : S·赫特尔顿 , W·蒙托亚 , T·布鲁吉尔 , R·戴林 , J·托斯 , D·A·钱德勒 , M·P·加拉
申请人 : 泰科电子有限公司
摘要 :
一种制造合成聚合物电路保护器件的方法，其中提供聚合物组件并分割成单个器件(2)。通过以下方法制成组件，即提供第一和第二层压件(7、8)，每个层压件包括具有至少一个导电表面的层压聚合物元件，在一个层压件上的至少一个导电表面上提供图案，以所需构形将层压件固定在堆摞中，至少一个层压件的至少一个导电表面包括该堆摞的外部导电表面(3)；以及在第一层压件的导电表面和第二层压件的导电表面之间制造多个电连接(31、51)。层压聚合物元件可以是PTC导电聚合物合成物，使得单个器件通过显示PTC特性的方法制成。另外的电气部件可直接连接到器件或组件的表面上。
权利要求 :
1.一种制造合成聚合物电路保护器件的方法，所述方法包括：(1)提供聚合物组件，其包括：
(a)提供第一和第二层压件，每个层压件包括具有至少一个导电表面的层压聚合物元件；
(b)在一个层压件的至少一个导电表面上提供导电材料的图案；
(c)以所需构形将层压件固定在堆摞中，至少一个层压件的至少一个导电表面包括该堆摞的外部导电表面；以及(d)在第一层压件的导电表面和第二层压件的导电表面之间制造多个电连接；以及(e)将多个电气部件连接到堆摞的外部导电表面上；以及(2)将堆摞分割成单个器件，每个器件包括(i)至少一个电连接，以及(ii)至少一个电气部件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，组件包括两个外部导电表面，并且电气部件连接到两个外部导电表面上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，电气部件连接到永久的电连接垫上。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，电连接垫包括可焊接的材料。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，电气部件连接到可重新连接的接触垫上。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，可重新连接的接触垫包括金、钯或钯镍合金。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，另外的导电层添加在至少一个在外部导电表面的至少一部分上，以便形成电连接垫或可重新连接的接触垫。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二层压件内的层压聚合物元件包括介电材料。
说明书 :
技术领域
本发明涉及电子器件和组件以及这种器件和组件的制造方法。
背景技术
包括具有正温度系数(PTC)的导电聚合物合成物的电路保护器件已为人所知。在US专利No.5,831,510(Zhang等人)、5,852,397(Chan等人)和5,864,281(Zhang等人)以及国际申请No.94/01876(RaychemCorporation)和95/08176(Raychem Corporation)中披露了旨在表面安装到例如印刷电路板的衬底上的这种器件，该专利结合于此作为参考。这种电路保护器件通常包括第一和第二层压电极；夹在电极之间的层压PTC电阻元件；固定在与第二电极相同PTC的相同表面上但与其分开的第三(剩余)层压导电构件；穿过PTC元件内的开口并将第三导电构件和第一电极连接的横向导体。这允许可以从该器件的相同侧面连接到两个电极上，使得器件可平坦地连接到印刷电路板上，其中第一电极在顶部，并且没有任何导线的需要。电子元件最好包括具有PTC导电聚合物的层压元件。最好是该器件包括另外的导电构件和另外的横向导体，使得该器件对称并任意放置在印刷电路板上。
当两个这种器件中以堆摞的构造在实体上固定在一起时，可以形成合成器件。这种合成器件在印刷电路板上具有与单个器件相同的小“印记”，即占据小面积。另外，这种合成器件的功率消耗没有显著地不同于单个器件的功率消耗。因此，合成器件对于给定的保持电流来说具有更低的电阻，其中“保持电流”是可以通过器件而不使其跳闸的最大电流。
当两个这种器件中以堆摞的构造在实体上固定在一起时，可以形成合成器件。这种合成器件在印刷电路板上具有与单个器件相同的小“印记”，即占据小面积。另外，这种合成器件的功率消耗没有显著地不同于单个器件的功率消耗。因此，合成器件对于给定的保持电流来说具有更低的电阻，其中“保持电流”是可以通过器件而不使其跳闸的最大电流。
发明内容
如国际专利申请No.W099/53505(Raychem Corporation，1999年10月21日公开)所述，其内容结合于此作为参考，合成器件可通过分拣单个器件并将分拣的器件组装成合成器件来进行制备。这种方法非常繁琐，这是由于需要读取每个单个器件的电阻。我们现在发现，按照本发明可以制备多层组件，单个合成器件可从中进行分割。这种组件可以同时制备大量的合成器件。另外，由于这里描述的方法允许在制成组件之前或之后对于组件的单个层形成图案，可以由相同的初始层制备多种不同的器件。另外，可以方便地改变层的合成物，可以制成具有组合功能的器件。可以层压层之间不同的连接方案，并且可以制成具有多个外部电接点的器件，而不改变基本制造方法。所有的这些进一步添加到不同器件的广泛范围内，该器件可以通过这里所述的方法低成本大规模制造。
本发明提供在一个组件上进行多种操作步骤的方法和工艺，该组件在通过沿着x和y方向(其中x和y与层压PTC元件的平面内的方向相对应)分割而分成合成器件时形成多个器件。以此方式制备器件的能力对于国际申请No.WO99/53505所述的其他方法来说是显著的改进，这是由于本发明，单个器件不需要单独组装，增加了效率并因此减小制造过程的成本。最后，这里所述的组合材料层以形成合成器件的方法使得该方法极度简单并适用于形成多种器件，而不需要改变基本的制造过程。
在本发明的第一方面中提供一种制造合成聚合物电路保护器件的方法，所述方法包括：
(1)提供聚合物组件，其包括：
(a)提供第一和第二层压件，每个层压件包括具有至少一个导电表面的层压聚合物元件；
(b)在一个层压件的至少一个导电表面上提供导电材料的图案；
(c)以所需构形将层压件固定在堆摞中，至少一个层压件的至少一个导电表面包括该堆摞的外部导电表面；以及
(d)在第一层压件的导电表面和第二层压件的导电表面之间制造多个电连接；以及
(2)将堆摞分割成单个器件，每个器件包括至少一个电连接；
在本发明的第二方面中提供一种聚合物组件；其包括：
(a)具有层压聚合物元件的第一层压件，该聚合物元件具有带有一种图案的至少一个导电表面；
(b)具有层压聚合物元件的第二层压件，该聚合物元件具有带有一种图案的至少一个导电表面，所述第二层压件以堆摞方式固定到第一层压件上，使得堆摞具有第一和第二外部导电表面；以及
(c)在第一和第二外部导电表面之间通过第一和第二层压件的多个横向导电构件。
使用本发明的方法或组件，通过在大于所需最终形状的电阻元件上形成以具有适当形状的导电表面为形式的电极前体，形成具有多个同样大于所需最终形状的电阻元件的堆摞，并随后将堆摞分成单个器件，以制成器件。通过去除任何一个或任何组合的导电表面的不需要的部分来制成具有适当形状的电极。去除可例如通过磨制、冲压或蚀刻来实现。另外，可通过化学气相沉积、电子沉积、溅射等方法，使得导电材料在任何一个或任何组合的PTC电阻元件上形成图案来形成电极前体。通过使用粘合剂或粘接层，还可将导电材料施加在PTC电子元件的表面上。多个电阻元件的导电表面的所需组合之间的相互电连接还可在堆摞分割成单个器件之前实现。另外，所需电极或接触点之间的某些或所有的电连接可在堆摞分割成合成器件之前制成。相互电连接可如下设计，使得堆摞或器件的电极的某些导电表面之间(而不是所有表面)进行连接。
因此在第三方面中，本发明提供一种合成器件，该合成器件可例如使用本发明第一方面的方法或第二方面的组件来制成，其包括：
(1)第一和第二外部层压电极；
(2)第三和第四内部层压电极；
(3)第一和第二层压PTC电阻元件，每个电阻元件(i)显示出PTC特性，以及(ii)包括具有PTC导电聚合物的层压元件。
所述第一电阻元件具有第一外部电极固定其上的第一表面和第三内部电极固定其上的相对第二表面，并且所述第二电阻元件具有第二外部电极固定其上的第一表面和第四内部电极固定其上的相对第二表面；
(4)第五外部层压导电构件(i)固定到第一PTC电阻元件的第一表面上，以及(ii)与第一外部电极隔开，
(5)第六外部层压导电构件(i)固定到第二PTC电阻元件的第一表面上，以及(ii)与第二外部电极隔开，
(6)第七外部层压导电构件(i)固定到第三PTC电阻元件的第一表面上，以及(ii)与第三外部电极隔开，
(7)第八外部层压导电构件(i)固定到第四PTC电阻元件的第一表面上，以及(ii)与第四外部电极隔开，
(8)在第一层压PTC元件的第一外部电极和第二层压PTC元件的第二外部电极之间延伸的第一开口；
(9)在第一层压PTC元件的第五外部层压导电构件和第二层压PTC元件的第六外部层压导电构件之间延伸的第二开口；
(10)第一横向导电构件，(a)位于第一开口内，(b)在第一层压PTC元件的第一外部电极和第二层压PTC元件的第二外部电极之间延伸，(c)固定在第一PTC元件、第二PTC元件和第三层压元件上，以及(d)在实体以及电气上连接到第一外部层压电极、第七内部层压导电构件、第八内部层压导电构件和第二外部层压电极上，但不连接到第三、第四内部电极上；以及
(11)第二横向导电构件，(a)位于第二开口内，(b)在第五层压导电构件和第六层压导电构件之间延伸，(c)固定在第一PTC元件、第二PTC元件和第三层压聚合物层上，以及(d)在实体以及电气上连接到第五外部层压导电构件、第三内部电极、第四内部电极以及第六外部层压导电构件上，但不连接到第一或第二外部电极上。
在第四方面中，本发明提供一种大致按照本发明的第一方面制造电气部件连接其上的合成器件的方法。这种部件可在分割成单个器件之前连接到组件上，或在分割之后连接到器件上。
在第五方面中，本发明提供一种大致按照本发明第一方面制造合成器件的方法，该器件在至少一个导电表面的至少一部分上包括另外的导电层。该另外的导电层可用来形成电连接垫或用于连接到电气部件上的可重新连接的接触垫。另外，本发明包括提供本发明第四和第五方面制成的器件。
本发明提供在一个组件上进行多种操作步骤的方法和工艺，该组件在通过沿着x和y方向(其中x和y与层压PTC元件的平面内的方向相对应)分割而分成合成器件时形成多个器件。以此方式制备器件的能力对于国际申请No.WO99/53505所述的其他方法来说是显著的改进，这是由于本发明，单个器件不需要单独组装，增加了效率并因此减小制造过程的成本。最后，这里所述的组合材料层以形成合成器件的方法使得该方法极度简单并适用于形成多种器件，而不需要改变基本的制造过程。
在本发明的第一方面中提供一种制造合成聚合物电路保护器件的方法，所述方法包括：
(1)提供聚合物组件，其包括：
(a)提供第一和第二层压件，每个层压件包括具有至少一个导电表面的层压聚合物元件；
(b)在一个层压件的至少一个导电表面上提供导电材料的图案；
(c)以所需构形将层压件固定在堆摞中，至少一个层压件的至少一个导电表面包括该堆摞的外部导电表面；以及
(d)在第一层压件的导电表面和第二层压件的导电表面之间制造多个电连接；以及
(2)将堆摞分割成单个器件，每个器件包括至少一个电连接；
在本发明的第二方面中提供一种聚合物组件；其包括：
(a)具有层压聚合物元件的第一层压件，该聚合物元件具有带有一种图案的至少一个导电表面；
(b)具有层压聚合物元件的第二层压件，该聚合物元件具有带有一种图案的至少一个导电表面，所述第二层压件以堆摞方式固定到第一层压件上，使得堆摞具有第一和第二外部导电表面；以及
(c)在第一和第二外部导电表面之间通过第一和第二层压件的多个横向导电构件。
使用本发明的方法或组件，通过在大于所需最终形状的电阻元件上形成以具有适当形状的导电表面为形式的电极前体，形成具有多个同样大于所需最终形状的电阻元件的堆摞，并随后将堆摞分成单个器件，以制成器件。通过去除任何一个或任何组合的导电表面的不需要的部分来制成具有适当形状的电极。去除可例如通过磨制、冲压或蚀刻来实现。另外，可通过化学气相沉积、电子沉积、溅射等方法，使得导电材料在任何一个或任何组合的PTC电阻元件上形成图案来形成电极前体。通过使用粘合剂或粘接层，还可将导电材料施加在PTC电子元件的表面上。多个电阻元件的导电表面的所需组合之间的相互电连接还可在堆摞分割成单个器件之前实现。另外，所需电极或接触点之间的某些或所有的电连接可在堆摞分割成合成器件之前制成。相互电连接可如下设计，使得堆摞或器件的电极的某些导电表面之间(而不是所有表面)进行连接。
因此在第三方面中，本发明提供一种合成器件，该合成器件可例如使用本发明第一方面的方法或第二方面的组件来制成，其包括：
(1)第一和第二外部层压电极；
(2)第三和第四内部层压电极；
(3)第一和第二层压PTC电阻元件，每个电阻元件(i)显示出PTC特性，以及(ii)包括具有PTC导电聚合物的层压元件。
所述第一电阻元件具有第一外部电极固定其上的第一表面和第三内部电极固定其上的相对第二表面，并且所述第二电阻元件具有第二外部电极固定其上的第一表面和第四内部电极固定其上的相对第二表面；
(4)第五外部层压导电构件(i)固定到第一PTC电阻元件的第一表面上，以及(ii)与第一外部电极隔开，
(5)第六外部层压导电构件(i)固定到第二PTC电阻元件的第一表面上，以及(ii)与第二外部电极隔开，
(6)第七外部层压导电构件(i)固定到第三PTC电阻元件的第一表面上，以及(ii)与第三外部电极隔开，
(7)第八外部层压导电构件(i)固定到第四PTC电阻元件的第一表面上，以及(ii)与第四外部电极隔开，
(8)在第一层压PTC元件的第一外部电极和第二层压PTC元件的第二外部电极之间延伸的第一开口；
(9)在第一层压PTC元件的第五外部层压导电构件和第二层压PTC元件的第六外部层压导电构件之间延伸的第二开口；
(10)第一横向导电构件，(a)位于第一开口内，(b)在第一层压PTC元件的第一外部电极和第二层压PTC元件的第二外部电极之间延伸，(c)固定在第一PTC元件、第二PTC元件和第三层压元件上，以及(d)在实体以及电气上连接到第一外部层压电极、第七内部层压导电构件、第八内部层压导电构件和第二外部层压电极上，但不连接到第三、第四内部电极上；以及
(11)第二横向导电构件，(a)位于第二开口内，(b)在第五层压导电构件和第六层压导电构件之间延伸，(c)固定在第一PTC元件、第二PTC元件和第三层压聚合物层上，以及(d)在实体以及电气上连接到第五外部层压导电构件、第三内部电极、第四内部电极以及第六外部层压导电构件上，但不连接到第一或第二外部电极上。
在第四方面中，本发明提供一种大致按照本发明的第一方面制造电气部件连接其上的合成器件的方法。这种部件可在分割成单个器件之前连接到组件上，或在分割之后连接到器件上。
在第五方面中，本发明提供一种大致按照本发明第一方面制造合成器件的方法，该器件在至少一个导电表面的至少一部分上包括另外的导电层。该另外的导电层可用来形成电连接垫或用于连接到电气部件上的可重新连接的接触垫。另外，本发明包括提供本发明第四和第五方面制成的器件。
附图说明
本发明在附图中进行说明，其中图1是本发明第一方面形成的堆摞一部分的透视图，堆摞可分割成多个单个合成器件；
图2是在内部导电表面上形成图案的堆摞的分解视图；
图3是堆摞一部分顶部的平面图；
图4是沿着图3线IV-IV的堆摞一部分的截面图；
图5是本发明合成器件的透视图；
图6是平行于印刷电路板而安装其上的合成器件的截面图；
图7是进一步在图8、9、10、11、14和21中说明的合成器件的平面图；
图8、9和10是沿着图7线VIII-VIII截取的具有两个并联元件的合成器件的截面图；
图11是沿着图7线VIII-VIII的具有三个并联元件的合成器件的截面图；
图12是具有两个并联元件的另一合成器件的平面图，但没有图13所示的剩余导电构件；
图13是沿着图12线XIII-XIII的截面图；
图14是沿着图7的线VIII-VIII截取的具有两个并联元件的另一合成器件的截面图；
图15是具有两个串联元件的合成器件的截面图；
图16是具有多于两个外部电连接点的合成器件的平面图；
图17是单个器件连接起来以便形成图16和18-20的合成器件的相互连接方案的电气图；
图19、10和20是分别沿着图16的线XVIII-XVIII、XIX-XIX和XX-XX截取的截面图；
图21是具有两个外部电极和一个内部电极的合成器件的截面图；
图22是在合成器件各层之间具有多个电连接的合成器件的平面图；
图23是沿着图22线XXIII-XXIII的截面图；
图24和26是形成组件并可分割成多个单个合成器件的本发明堆摞的分解视图；
图25和27是由图24和26的堆摞制成的本发明器件的透视图；
图28是具有接触垫的合成器件的透视图；以及
图29a-29d是包括图28的合成器件的各层的平面图。
图2是在内部导电表面上形成图案的堆摞的分解视图；
图3是堆摞一部分顶部的平面图；
图4是沿着图3线IV-IV的堆摞一部分的截面图；
图5是本发明合成器件的透视图；
图6是平行于印刷电路板而安装其上的合成器件的截面图；
图7是进一步在图8、9、10、11、14和21中说明的合成器件的平面图；
图8、9和10是沿着图7线VIII-VIII截取的具有两个并联元件的合成器件的截面图；
图11是沿着图7线VIII-VIII的具有三个并联元件的合成器件的截面图；
图12是具有两个并联元件的另一合成器件的平面图，但没有图13所示的剩余导电构件；
图13是沿着图12线XIII-XIII的截面图；
图14是沿着图7的线VIII-VIII截取的具有两个并联元件的另一合成器件的截面图；
图15是具有两个串联元件的合成器件的截面图；
图16是具有多于两个外部电连接点的合成器件的平面图；
图17是单个器件连接起来以便形成图16和18-20的合成器件的相互连接方案的电气图；
图19、10和20是分别沿着图16的线XVIII-XVIII、XIX-XIX和XX-XX截取的截面图；
图21是具有两个外部电极和一个内部电极的合成器件的截面图；
图22是在合成器件各层之间具有多个电连接的合成器件的平面图；
图23是沿着图22线XXIII-XXIII的截面图；
图24和26是形成组件并可分割成多个单个合成器件的本发明堆摞的分解视图；
图25和27是由图24和26的堆摞制成的本发明器件的透视图；
图28是具有接触垫的合成器件的透视图；以及
图29a-29d是包括图28的合成器件的各层的平面图。
具体实施方式
如下面描述和所要求的，并如图所示，本发明结合多个特征。其中这种特征以某种文字披露或作为特定组合的一部分来披露，它还可以用作其他文字和其他组合，其包括任何数量的这种特征的组合。
PTC和电阻元件
本发明的组件和器件大致包括至少一个层压聚合物元件或电阻元件，该元件包括PTC合成物，其显示出正温度系数(PTC)特征，即它表示出当温度超过相对小的温度范围时电阻急剧增加。术语“PTC”用来表示具有至少2.5的R14值和/或至少10的R100值的合成物或器件，最好是合成物或器件具有至少6的R30值，其中R14是14℃范围的结束和开始处的电阻比例，R100是100℃范围的结束和开始处的电阻比例，并且R30是30℃范围的结束和开始处的电阻比例。
本发明使用的PTC合成物最好是导电聚合物，其包括结晶聚合物合成物并分布在聚合物组分和颗粒填充组分内，填充组分包括导电填充剂，例如碳黑或金属。填充组分还可包括非导电填充剂，该填充剂不仅改变导电聚合物的电性能，还改变其物理性能。合成物还可包括一种或多种其他的组分，例如抗氧化剂、交联剂、耦合剂、阻燃剂或弹性体。PTC合成物最好在23℃下具有小于50欧姆-厘米的电阻，特别是小于10欧姆-厘米，更特别小于5欧姆-厘米。用于本发明的适当的导电聚合物例如在美国专利No.4,237,441(van Konynenburg等人)、4,304,987(van Konynenburg)、4,514,62O(Cheng等人)、4,534,889(van Konynenburg等人)、4,545,926(Fouts等人)、4,724,417(Au等人)、4,774,024(Deep等人)、4,935,919(vanKonynenburg等人)、5,049,850(Evans等人)、5,378,407(Chandler等人)、5,451,919(Chu等人)、5,582,770(Chu等人)、5,747,147(Wartenberg等人)、5,801,612(Chandler等人)和US6,358,438(Isozaki等人)中披露过。这些专利结合于此作为参考。
另外，PTC合成物可以是陶瓷材料。
层压元件
本发明的器件最好包括作为层压元件的PTC电阻元件，并可以包括一种或多种导电聚合物构件，至少一个聚合物构件包括PTC材料。当具有多于一个导电聚合物构件时，电流最好顺序流过不同合成物，例如当每种合成物以层的形式在整个器件上延伸时。当只有单个PTC合成物时，并且PTC元件的所需厚度大于单个步骤中方便地制备的元件，例如通过热和压力进行层压，将PTC合成物的两个或多个层(例如熔化挤压层)结合起来，方便地制备具有所需厚度的PTC元件。当具有多于一个PTC合成物时，例如通过热和压力进行层压，将具有不同合成物的元件结合起来，来制备PTC元件。
本发明的组件包括第一和第二层压件，并包括另外的层压件。第一和第二层压件最好各自包括具有至少一个导电表面(例如以下面描述的金属箔片电极为形式)的层压聚合物元件。在此说明书中，每个层压件指的是一个层。第一和第二层压件的层压元件可包括相同的PTC合成物，或着层包括不同的PTC合成物。例如，可以使用具有不同电阻的PTC合成物，并且相互连接方案设计成使得一个层用作加热器，并且第二层用作过流保护器件。各层还可包括具有不同转换温度的PTC合成物(即，器件从低电阻到高电阻状态之后的温度)。例如，这种器件可用来形成两层PTC温度传感器，其中一个层对于低温范围最敏感，并且第二层对于高温范围最敏感。另外，一个或多个层压件可包括具有电阻零温度系数(ZTC)的合成物或负温度系数(NTC)的合成物。
每个层压件不需要包括导电层。例如，可用于合成器件的层压元件的其他合成物包括例如聚酯的介电材料或例如FR4环氧树脂的填充介电材料。这可用作为器件提供额外刚性的绝缘层，或者该材料可选择成有助于安装和包装器件。另外，层压元件可包括具有相对高的导热性的合成物，以有助于在各个合成物层或在衬底和用于表面安装器件的合成物层之间进行热传导。相反，层压元件可包括具有相对低的导热性以便在各层之间或层与衬底之间用作隔热体。当希望器件具有响应过压的能力时，合成物层可包括通常绝缘但当达到某种电压阈值时变得导电的材料。其他合成物包括分布在聚合物网格内的可变电阻颗粒。对于本发明多种实施例有用的其他合成物包括阻燃材料、膨胀剂和微波吸收材料，使得可以使用特定频率范围的辐射加热器件。
包括用来制备合成器件的组件的层压元件的厚度可以是不同的。例如，非常薄的层压元件可以用作一个层以便通过极度低的电阻，而较厚的层压元件可用作第二层以便提供机械强度。
电极和导电表面
通过本发明的方法制成的特别有用的器件包括至少两个金属箔片电极，其中聚合物元件夹在他们之间。特别有用的器件包括堆摞，该堆摞包括n个聚合物PTC元件，每个元件具有两个金属箔片电极，和以交替方式夹在PTC元件之间的(n-1)个粘合剂层以便形成合成器件，其中PTC元件包括该堆摞的顶部和底部部分。该器件使得电极电连接，从而PTC元件将进行并联，形成在20℃下具有低电阻的合成器件，该电阻填充小于10欧姆、优选小于5欧姆、更优选小于1欧姆、特别小于0.5欧姆，还可以是更小的电阻，例如小于0.05欧姆。特别适合的箔片电极是微粗制金属箔片电极，特别是美国专利No.4,689,475(Matthiesen)和4,800,253(Kleiner等人)以及国际专利申请WO95/34081(Raychem Corporation，1995年12月14日公布)中描述的那样，这些专利结合于此作为参考。电极可进行调整以便产生所需的热效果，并且在合成器件的各层之间提供用于不同相互连接点的电接点以便给出所需性能，以及提供将器件安装在印刷电路板、插件、接线柱或其他适当应用上的电接点。结合有多个内部和外部接点的合成器件的实例表示在图16-20、22和23中。
类似类型的金属箔片可用来在聚合物组件内形成层压件的导电表面。另外，导电表面可通过导电墨水、溅射或其他方式施加的金属层、金属网格或另一适当层形成。特别优选的导电表面是可以方便地蚀刻(例如形成图案)和/或焊接的表面。层压件的导电表面在25℃下具有至少比25℃下与其连接的聚合物元件的电阻低100倍的电阻。
给定层压件的两侧上的图案可以是相同的，或可以不同。在该方法中可以在任何点上形成另外的图案，例如一旦堆摞组件形成，位于层压件的外部导电表面上，或在堆摞组件完成之前作为附件制在内部导电表面上。
开口和横向导体
术语“开口”这里用来表示与器件平面成直角观察到的开口。
(a)具有闭合的截面，例如圆形、椭圆形或多种多边形形状；以及
(b)具有凹入截面，术语“凹入截面”用来表示开口截面，(i)具有该截面的最大宽度的至少0.15倍、优选至少0.5倍、特别至少L.2倍的深度，例如四分之一圆或半圆或开口端细槽，和/或(ii)具有至少一个部分，其中截面的相对边缘相互平行。
由于本发明涉及可分割成多个电子器件的组件，该开口将通常是闭合的截面，但如果一个或多个分割线通过具有闭合截面的开口，那么所得器件内的开口将具有开放的截面。尽管对于某些实施例来说，希望开放截面是所述的凹入截面，以确保通过开口的横向导体在器件的安装和使用期间不损坏或脱落，对于其他实施例来说，最好是横向导体镀覆在器件的一个横向的平表面上。为了形成这种器件，最好是将分割成多个器件的组件具有多个细长矩形开口，例如细槽，其中各自具有镀层。该组件接着进行分割，使得每个镀覆的开口在多个器件上提供平的横向导电构件。
组件中的开口可具有不同的尺寸和/或形状，以便适应器件的构造和载流能力。
开口可以是圆形孔，并且这在许多情况下是令人满意的。但是，如果组件包括至少一个分割线横过其中的开口，细长开口是优选的，这是由于它们在分割线内需要较小的精度。
当分割线横过开口时，开口可以尽可能小以便横向导体具有所需的载流能力。通常单个横向导体所需的是将第一电极电连接到器件相对侧上。但是，两个或多个横向导体可用来进行相同的连接。横向导体的数量和尺寸及其热性能可对于电路保护器件跳闸的速度有影响。通常开口和横向导体可延伸通过组件的所有层。另外，开口和横向导体可只延伸通过组件的某些层以便形成具有不同功能的器件。
开口可以在横向导体就位之前形成，或者开口的形成和横向导体的就位同时进行。优选的方法是例如通过钻制、切片、布置或任何其他适当的技术来形成，并且接着进行镀覆，或者涂覆或填充开口的内部表面。镀覆可通过无电镀覆、或电镀或两者组合来实现。镀覆可以是单个层或多个层，并包括单一金属或金属的混合物，特别是焊料。镀覆将通常形成在组件的其他暴露的导电表面上。如果不希望这种镀覆，其他暴露的导电表面可以覆盖或减感，或者可有选择地进行去除不需要的镀覆。本发明可以使得镀覆将不仅形成横向导体而且作为器件内层压导电构件至少一部分。
用来制造穿过电路板的导电通路的镀覆技术可用于本发明。
提供横向导体的另一技术是将可模制或液体导电合成物放置在预成形开口内，并且如果需要或希望，在合成物位于开口内的同时处理合成物，以便形成所需性能的横向导体。如果需要，在预处理至少某些组件之后，合成物可例如通过筛网有选择地供应到开口内，或到整个组件上，使得合成物不粘接其上。例如，如果需要，使用波焊技术，可以此方式使用例如焊料的熔化导电合成物。
横向导体还可通过例如金属杆或例如铆钉的管等预制构件来设置。当使用这种预制构件时，当预制构件放置在器件内时，可以产生开口。
横向导体可部分或完全填充开口。当开口部分填充时，它可以特别通过焊接过程在器件连接到其他电气部件上的过程中进一步填充(包括完全填充)。这通过在开口内或其周围提供另外的焊料来实现，特别是在开口内或其周围提供镀覆焊料。通常至少一部分横向导体将在器件连接到其他电气部件之前放置就位。但是，本发明包括在进行这种连接过程期间形成横向导体的可能性，例如在焊接过程中通过焊料的毛细管作用来形成。
横向导体可如下设计，使其将某些层(例如某些层压件)而不所有的层电连接在一起。这种横向导体表示在图15中。制造这种横向导体的方法包括形成大于横向导体所需尺寸的开口、通过绝缘材料填充开口、在绝缘物质内形成内部开口并镀覆内部开口以使其导电。该方法将横向导体与内部电极绝缘，但使得外部电极进行电连接。
不是横向导体的连接器
PTC电阻元件不同表面上的电极和任何剩余构件之间的电连接最好通过以上所述的横向导体实现。但是，例如也可以是任何类型的连接器，即使不粘接到器件的其他部分上，该连接器也将保持就位，例如围绕器件的一层或组合层的端部延伸的U形构件。
剩余层压导电构件
本发明器件的优选实施例包括固定在PTC元件的相同表面上但与其隔开以用作第二电极的另外(剩余)导电构件。和横向导体或其他连接器一起通过到达其他电极的电通路的剩余层压导电构件通过去除层压导电构件的一部分来形成，层压导电构件的剩余部分接着形成电极。剩余层压导电构件可位于层压元件的内部和外部表面上。剩余层压导电构件的形状和剩余构件和电极之间间隙的形状可进行改变以便适用于器件所需性能并便于制造。剩余导电构件在矩形器件的一端处是方便的小方形，通过矩形间隙与电极分开。另外，剩余构件可以是通过具有闭合截面的间隙与电极分开的区域。器件还可以设计成没有剩余层压导电构件，如图12和13所示。
另外的层压元件
器件的第一和第二层压PTC电阻元件或组件的第一和第二层压件可使用它们之间的第三层压元件在堆摞中实体上连接在一起。第三层压元件包括例如热熔粘合剂和可固化的粘接材料的非导电材料，其中可添加填充剂以便实现特殊的热或机械性能。第三层压元件还可包括可固化的单体有机或无机系统，例如环氧树脂、丙烯酸脂、烯丙、氨基甲酸乙酯、酚醛塑料、酯类、醇酸树脂等。如果希望层压元件用作电绝缘体，那么最好是电阻是至少106欧姆-厘米，特别是109欧姆-厘米。对于某些实施例来说，希望第三层压元件包括导电材料。对于这些实施例，第三层压元件用来在电气以及实体上连接各层。结合有导电第三层压元件的合成器件的构造表示在图15中。对于其他实施例，希望第三元件包括只在一个方向上具有导电性的导电材料(见图14)。第三层压元件还可提供其他功能，例如导热层，以有助于合成器件各层之间的热传导。
另外，器件可设计成不包括将器件固定在一起的分开的层压层。另外，器件可按照图8所述类似进行制造，其中去除层压元件26。可利用横向导体32和52将各层电并联并在实体上固定各层。图21表示另外的实例，其中合成器件在各层之间不需要分开的层压元件。
器件
在简单的器件中，如图5所示，有两个外部电极，两个内部电极，两个横向电极或其他连接器以及四个剩余导电构件。此构造有用之处在于该器件从顶部到底部对称，便于自动设备或其他设备安装。
本发明特别优选的电路保护器件具有在23℃下小于1欧姆的电阻，优选小于0.5欧姆，特别小于0.3欧姆，更特别小于0.1欧姆，并且包括第一和第二层压PTC电阻元件，每个元件(a)包括导电聚合物，该聚合物具有在23℃下小于50欧姆-厘米的电阻，优选小于10欧姆-厘米，特别小于5欧姆-厘米，并且显示出PTC特性，(b)具有第一表面和第二表面。第一外部金属箔片电极接触第一PTC元件的第一表面，并且第二外部金属箔片电极接触第二PTC元件的第一表面。第三和第四内部金属箔片电极分别接触第一和第二PTC元件的的第二表面。该器件最好具有第五和第六剩余外部金属箔片导电构件，第五构件接触第一PTC元件的第一表面并与第一外部电极隔开，并且第六构件接触第二PTC元件的第一表面并与第二外部电极隔开。通常具有第七和第八剩余内部金属箔片导电构件，第七构件接触第一PTC元件的第二表面并与第三内部电极隔开，第八构件接触第二PTC元件的第二表面并与第四内部电极隔开。该器件还可包括一个或多个另外的层压聚合物元件，该元件可以是导电的也可以是绝缘的。最好是另外的元件中的一个是绝缘的并位于第一和第二PTC元件之间的第三层压聚合物元件，第三层压聚合物元件固定在包括PTC元件的内部表面或它们的内部电极或内部导电构件的PTC元件的暴露的内部表面上。PTC元件、电极和剩余导电构件限定两个开口，第一开口在第一外部电极、第七和第八内部剩余导电构件和第二外部电极之间延伸，第二开口在第五剩余外部导电构件、第三和第四内部电极和第六剩余外部导电构件之间延伸并穿过第一和第二PTC元件和第三层压聚合物层(如果有的话)。另外，该器件包括金属构成的第一和第二横向导电构件。第一横向导电构件位于第一开口内，并在实体和电气上连接到第一和第二外部电极以及第七和第八内部剩余导电构件上。第二横向导电构件位于第二开口内并在实体和电气上连接到第五和第六外部剩余导电构件和第三和第四内部电极上。
该器件的其他实施例可以不包括剩余(还称为另外)的导电构件。
本发明的器件可以是任何适当的尺寸。但是，对于应用来说特别有利的是将器件尽可能制成很小。优选的器件具有至多12毫米的最大尺寸，优选至多为7毫米，和/或至多60毫米2的表面面积，优选为40毫米2，特别至多为30毫米2。表面面积可以更小，例如至多15毫米2。
过程
这里披露的方法通过在层压件的大堆摞上进行所有或大多数处理步骤并将层压件分割成单个合成器件而使其可以非常经济地制备器件。堆摞的分割可沿着穿过任何、某些或所有的导电表面或穿过任何、某些或所有的横向导体的线来进行。这些分割线(也称为分离线或限界线)可以是适用于制造特定构造的器件的任何形状，例如直的、弯曲的或倾斜的。类似的“功能”线(例如电极和剩余构件之间的间隙)也可以是任何适当的形状。例如，经常在组装堆摞之前方便地对于内部导电表面形成图案，并在组装之后对于外部导电表面形成图案。但是，可以在组装之前对于内部和外部导电表面两者形成图案。根据最终器件的所需功能，对于导电表面形成图案可与堆摞中其他导电表面相同或不同。例如，图5、6、8、9、11和12表示一种器件，其内部电极与外部电极形成镜像。图10和18-20表示一种器件，其内部电极形成的图案不同于外部电极。通常，通过例如蚀刻、冲压、磨制去除导电材料来对于导电表面形成图案。另外，图案可通过另外的方法来形成，例如丝网印刷、溅射或沉积。对于某些应用来说，有用的是交替地从层压层的相对侧上去除交错带中的导电材料带，以便平衡产品中的物理应力。所得图案将包括间隙或凹口，该间隙或凹口适用于将第二电极与器件内剩余构件分开，将一个器件与另一个器件分开，提供用于将组件分割成单个器件的界线、适当单个层压件或组装的堆摞取向或提供标记。
横向导体(即电连接)可在层压件形成堆摞之前或之后形成。如果希望形成不横过堆摞的所有层的横向导体，方便的是只形成所需的层压层，并随后组装成堆摞。另外，使用盲通路方法，可以在堆摞组装之后进行连接。堆摞的组装可在以下阶段完成，例如，制备某些层压件并固定在一起，某些进一步处理步骤在部分构造的堆摞上进行(例如横向导体的形成和镀覆)，并且接着将其他层压件固定到部分构造的堆摞上以便完成组装。将堆摞分割成合成器件可使用多种技术来完成，例如通过锯子、剪子、刀片、线、喷水、折断器件、激光及其组合进行锯切、剪切、切片、冲切和折断。由单个层压件制造器件的某些优选的方法在美国专利No.5,864,281中披露过。这些方法可适用于分割这里描述的层压件堆摞。另外，该方法中的某些步骤(例如将层压件固定在堆摞中以及通过横向导体制成多个电连接)可同时进行。
为了减小由于随后处理步骤中造成的弯曲或卷曲，最好是围绕至少一个层压件的周边施加图案。优选的图案通过以下方法形成，该方法包括围绕层压件的周边交替的横向结构(例如“W”或“Z”的形状)从每个层压件的至少一个导电表面有选择地去除导电材料，使得对于外部层来说，导电表面的外边缘之间具有电连接。
部分或所有外部导电表面可覆盖绝缘层，例如焊料掩模或标记材料，例如美国专利No.5,831,510所述。
外部部件
经常有用的是在分成单个器件之前将无源或有源的电气部件直接电连接到本发明的器件或本发明的组件上。在这种情况下，多层结构用作电路板，其中横向导体进行定位，以便连接到部件和/或器件的内部元件上。在一个优选的实施例中，其中导电聚合物合成物定位在两个金属箔片电极之间的单个PTC层压件可定位在两个绝缘层压件之间，每个绝缘层压件包括一个或多个单个的层或薄膜，例如环氧树脂半固化片。以箔片、墨水或其他层为形式的金属层可连接到绝缘层上以便在各层之间提供电接触，并且通过横向导体从一个外部导电表面到另一个外部表面和/或到内部导电表面。根据所使用的横向导体的类型，部件可以导电聚合物层分离。
部件与器件的电连接可通过连接垫或接触垫来实现。连接可以是“硬线”，即限定永久的连接，例如铅焊或焊接电导线，或者可以是可拆卸的，例如经由接触销、弹簧、线或其他元件的可重新连接的接触连接。永久的电连接垫通常包括适用于焊接的材料，例如Sn/Pb焊料，经常镀覆在铜上。可重新连接的接触垫通常由不产生电阻层的材料形成或涂覆，该电阻层对于良好的电接触形成干扰和/或可降低使用。适当的材料包括金(最好是硬金)、钯、和钯镍合金，以及用于常规连接器的其他材料。这种材料使用传统印刷电路板技术施加。通常最好是将永久的电连接垫定位在器件或组件的外部表面上，并且将可重新连接的接触垫定位在相对外部表面上，尽管两种类型可以位于相同一侧或位于两侧，这根据热和/或结构上的考虑而定。包括已经永久的连接在组件或器件上的电气部件以及包括可重新连接的接触垫的组件和器件是适当的，例如当器件连接到例如电池充电系统上的系统时。
部件可以是无源的，例如电阻、电容和热敏电阻，或者是有源的，例如控制集成电路、场效晶体管或分路调节器集成电路。
为了对于连接部件提供另外的支承，由例如环氧树脂的相对刚性的材料制成的内部支承、支柱或结构元件可定位在多层组件内，位于连接垫或接触垫之下。
包括直接定位在表面上的电气部件的器件对于用于便携式或手持电子仪器(例如蜂窝电话、计算机、个人数字助手(PDA))的电池组来说特别有用，便携式或手持电子仪器需要例如识别寄存器、热敏电阻或控制芯片和/或外部充电/连接接点或导线。通过将这些部件或接点结合在器件上，减小了空间需求、组装的难度以及产品的复杂性。
本发明参考附图进行说明，其中例如开口或部件的厚度的特征没有按照比例绘出以便使其更加清楚。图1是具有两个层压元件7和8的堆摞1的一部分的透视图，每个层压元件分别具有形成图案的外部导电表面3和3’，和形成图案的内部导电表面5和5’。元件7和8通过绝缘层压元件6相互固定在一起。管状横向导体11延伸通过堆摞，如图所示。
图2是按照本发明的方法构造过程中的堆摞的分解视图。各自具有形成图案的内部导电表面5和5’和未形成图案的外部导电表面3和3’的两个层压元件7和8包括在堆摞中，其中层压元件6夹在元件7和8之间。对准孔4用来特别对于堆摞的元件定向，使其相互对准，并在例如外部表面形成图案以及形成开口的随后过程中定位堆摞。
图3是堆摞一部分的形成图案的外部导电表面3的平面图。C表示在何处将堆摞分割成合成器件。图4是沿着图3的线IV-IV的截面图。堆摞包括层压元件7和8，每个元件具有内部导电表面5和5’以及外部导电表面3和3’，并且层压元件6夹在元件7和8之间。堆摞已经镀覆，以便在每个开口内(元件位于堆摞的另一暴露外部表面上的镀层12)提供管状的横向导体l1。所示的堆摞将通过管状横向导体进行分割，形成具有半圆形截面的横向导体。
图5是通过分割堆摞形成的合成器件2的透视图。各自具有外部电极14和14’、外部剩余导电构件36和36’、内部电极16和16’以及内部剩余导电构件38和38’的两个PTC元件17和18和层压元件26固定在一起。第一横向构件31和第二横向构件52是通过镀覆工艺形成的中空管，其中暴露的表面镀覆有铜，并通过焊料在横向构件31上形成第一镀层32，以及在横向构件51上形成第二镀层52。除了希望进行电连接的地方之外，介电涂层55覆盖器件的外部表面。虚线之间的区域表示其中没有电极材料的介电涂层55下面的部分。
图6表示图5的合成器件2在绝缘衬底9上焊接到迹线41和43上的截面图。
图7是在图8-11、14和21中沿着线VIII-VIII以截面的方式表示的多种合成器件的平面图。虚线表示定位在其中没有电极材料的介电层55下面的部分。注意到对于图8-11，14和21所示的截面图来说，没有表示介电层55。图8和9表示用于并联的PTC元件的两种构造。对于图8所示的器件来说，当其处于转换的高电阻状态时，在电位施加在一个外部电极14和一个外部剩余导电构件36上时层压元件26上面将没有电位降。但是，对于图9所示的器件来说，当其处于转换状态时，层压元件26对于系统的外部电连接来说它上面将有电位降。图10表示图8所示器件的变型，其中没有内部剩余导电构件。图11表示通过三个并联的层压元件17、18和19形成的合成器件，其中层压元件26在元件17和l8之间，层压元件26’在元件l8和19之间。所示器件具有内部电极16、16’、16”和16”’以及内部剩余导电构件38、38’、38”和38”’。
图12是没有剩余导电构件的器件的平面图，沿着XIII-XIII的截面图表示在图13中。虚线表示定位在没有电极材料的外部介电层55下面的区域。介电层55没有表示图13中。
图14是通过本发明方法形成的合成器件，其中横向导体不完全延伸通过堆摞的所有层。为了制成这里所示的器件，横向导体59只在堆摞的每个层压元件的外部和内部导电表面之间延伸；层压元件接着使用各向异性的导电物质57固定在一起，该物质只在z方向上导电，其中z方向指的是从合成器件的底部到顶部的方向。导电物质57在底部剩余导电构件38和38’以及内部电极16和16’之间提供电连接，而不造成38或38’短路到16或16’上。
图l5表示其中层压元件17和18串联的合成器件。层压元件使用导电材料61在堆摞中固定在一起。横向导体制在堆摞中，以连接到某些导电表面上，而不是连接到所有的导电表面上。为了形成这种横向导体，大于横向导体的所需尺寸的开口通过堆摞形成。该开口接着填充绝缘物质63，并且两个较小的开口65和67形成在由绝缘体63填充的容积内。开口65和67和暴露的外部电极具有镀层32和52。
图16表示包括两个器件并具有三个外部电连接点的合成器件的平面图。用于两个器件77和79的电连接的图表表示在图17中。
图18表示沿着图16的XVIII-XVIII线的截面图。横向导体52与内部剩余构件38和38’电接触。间隙将剩余构件38和38’与内部电极16和16’分开。还具有另外的导电构件46’。
图19表示沿着图16的XIX-XIX线的截面图。横向导体72与内部剩余导电构件38和38’电接触。间隙将剩余构件38和38’与内部电极16和16’分开。还具有另外的导电构件46。
图20表示沿着图16的XX-XX的截面图。
图21表示只具有一个内部电极16的合成器件，形成只具有一个内部导电表面的堆摞。层压元件17与层压元件76组合。层压元件可压靠在一起以便形成接合部，使得不需要第三层压元件将层压元件固定在一起。例如，元件17包括PTC元件，并且元件76包括具有粘合剂性能的介电衬底。
图22是具有多个横向导体以便提供额外载流能力的合成器件的平面图，额外的强度使得其他横向导体中的一个或两者变得损坏或形成开放回路。虚线表示没有电极材料的区域；点线圆表示另外的横向导体的区域。
图23是沿着图22的XXIII-XXIII线的截面图(介电层55没有示出)。第三开口81具有金属镀层82，并在内部电极16和16’之间形成形成另外的电连接。注意到在外部电极14和14’周围具有没有电极材料的区域。
图24是其中三个蚀刻导电层压层107、108、109通过粘合剂层形式的非导电层压层l06’和106”相互连接的堆摞1的分解视图。另外的非导电层106和106”’将金属箔片层110、111分别连接到蚀刻的层压层107和109上。所得的堆摞可分割成单个器件2，如图25所示。在蚀刻和/或其他处理步骤之后，金属箔片层110、111的部段保持在暴露的粘合剂表面116、116’上，以作为连接到电路板或其他衬底上的垫。位于每个器件上的是具有第一镀层32的第一横向构件31和具有第二镀层52的第二横向构件51。
图26是其中单个蚀刻和钻制导电层压层117夹在两个非导电层压层116和116’之间的堆摞1的分解视图。可以是例如环氧树脂半固化片的粘合剂的每个非导电层压层可包括一个或多个分开的层。层压金属箔片层120、121连接到非导电层压层116、116’上，并形成堆摞的外层。当各层通过热量和压力层压在一起时，粘合剂将填充导电层压件117内的开口。在处理之后，如图27所示的单个器件2可从堆摞1上分开。由金属箔片层120形成的电连接垫122用来将例如硅器件的一个或多个电气部件连接到器件的表面上。部件的连接在国际申请No.WO00/59094(2000年10月5日公布)中得到披露，该专利结合于此作为参考。由金属箔片层121形成的电连接垫123用来将器件连接到电路板或其他衬底上。第一和第二横向构件31和51分别镀覆层32和52。还具有“分离”的横向构件或通路124。这由填充粘合剂的开口形成，通过该开口钻制并镀覆另一孔。
图28是其中单个蚀刻和钻制导电层压层117夹在两个非导电层压层116和116’之间的堆摞1的透视图。定位在器件的一个外部表面上的是接触垫125，例如施加在层压金属箔片层120顶部上的硬金层。在相对的外部表面上定位多个由金属箔片层121形成并镀覆焊料的电连接垫123。具有三个连接到焊料垫123和/或接触垫125上的分离横向构件124以及两个将导电聚合物层压件117的一个表面连接到另一表面上的横向构件31。
图29a-29d表示包括实例5所述类型的器件的单个层的平面图。图29a表示器件的顶部表面，该表面上定位有三个分离的横向构件124和两个横向构件31以及四个接触垫125。表面的其他部分通过电介质(焊料掩模)55覆盖。图29b表示连接到导电聚合物层17(未示出)上的内部电极16的表面。在此器件在，具有定位在接触垫125下面以便提供支承的环氧树脂层126。图29c表示从内部电极16连接到导电聚合物层17的相对表面上的第二内部电极16’的表面。图29d表示具有12个镀锡的焊料垫123的器件的底部表面。
本发明通过以下实例进行说明。
实例1
按照图1和2的堆摞通过以下方法来制备。通过将具有大约0.0356毫米(0.0014英寸)厚度的电子沉积镍/铜箔片连接到厚度为0.193毫米(0.0076英寸)的导电聚合物片的两侧上来制备各自具有大约0.264毫米(0.0104英寸)厚度的两个层压件。导电聚合物通过以40％容积的碳黑(RavenTM 430，从Columbian Chemicals得到)和60％容积的高密度聚乙烯(ChervronTM 9659，从Chevron得到)混合并接着挤压成片，并在连续工艺中层压来制备导电聚合物。层压片切割成0.3O米×0.41米(12英寸×16英寸)的单个层压件。层压件使用4.5MeV的电子束辐射到4.5Mrad。
每个层压件围绕其周边以对称图案进行钻制以便提供在层压件平面的公知的x-y取向上对准层压件的孔和细槽。三个对准孔和细槽用来相互对准板材以便形成堆摞，并随后对准工具以便成像、焊接掩模和镀覆操作。对于厚度为0.0762毫米(0.003英寸)的调质丙烯酸粘合剂(PryaluxTMLFO，从DuPont得到)层钻制对准孔以便对谁。
使用蚀刻技术对于两个层压件各自的一个箔片层的一个表面形成图案，其中表面首先涂覆蚀刻抗蚀剂，接着以所需图案成像。在抗蚀剂剥离之前使用氯化铜，使得蚀刻抗蚀剂显影并完成蚀刻。这些相同的箔片层形成图案以便限定单个器件和剩余导电构件的周边。另外，层压件上的金属箔片的外边缘进行蚀刻以便围绕周边提供交替的横向图案，如图2所示。在随后的电解镀覆Sn/Pb期间采用提供电连接的通路。
通过定位两个层压件形成堆摞，其中层压件的图案相配的蚀刻侧面面向内部，并且粘合剂层夹在其中，如图2所示。固定件用来对准分层的层压件，并且堆摞在压力下加热以便将各层永久地连接到层压结构上。所形成堆摞的厚度大约是0.61毫米(0.024英寸)。
钻制具有0.94毫米(0.037英寸)直径的孔穿过整个堆摞以便形成开口。堆摞通过等离子蚀刻处理。开口接着涂覆胶状石磨，并且堆摞电解镀覆铜。
堆摞的外部金属箔片层接着通过蚀刻形成图案。对准孔用来确保蚀刻的图案与前面蚀刻的内部层正确对准。如上所述围绕边缘蚀刻交替的横向图案。
焊料掩模(Finedel DSR2200 C-7，从Tamura Kaken Co.，Ltd得到)施加在堆摞的一个外部金属箔片层上，局部固化并接着施加在堆摞的第二外部金属箔片层上，并局部固化。焊料掩模接着成像并显影。施加掩模以便识别单个部件，并且接着加热以便完全固化掩模。SnPb焊料板沉积在焊料垫区域以便用来将器件连接到电路板上。
组件进行分割以便形成图5所示的器件，方法如下首先使用剪子或锯子将组件分离成条带，并通过使用两步骤的方法进行机械折断以便随后将条带分成单个器件，其中条带首先弯曲以便在分离线处器件导电聚合物内形成裂缝，并且接着沿着分离线剪切。形成的器件具有大约4.5毫米×3.4毫米×0.7毫米(0.179英寸×0.133英寸×0.029英寸)的尺寸，并且电阻大约是0.031欧姆。在通过焊料回流安装在印刷电路板之后，器件具有大约0.050欧姆的电阻。
实例2
按照图24的堆摞通过以下方法来制备。三个层压件进行制备、辐射并钻制对准孔，如实例1所述。对于如实例1所述的四个调质的丙烯酸粘合剂层以及在一侧进行灰氧化物处理的两个1oz.铜箔片(0.034毫米(0.00135英寸)厚)层钻制对准孔以便对准。使用实例1的蚀刻技术，所有三个层压件上的两个箔片电极的外部表面形成图案以便限定单个器件和剩余导电构件的周边，并在板的周边上限定横向的图案。
以下面描述方式形成堆摞，其中通过将一个铜箔片层定位在底部(处理的侧面向上)，随后是一个粘合剂层，三个层压件，其中具有相配图案的蚀刻侧面在固定件中取向，并且粘合剂层夹在各层之间，随后是一个位于最顶部层压件上的一个粘合剂层，接着一个铜箔片层放置在顶部上(处理的侧面向下)。固定件用来对准分层的层压件，并且堆摞在压力下加热以便将各层永久地连接在层压结构上。得到的堆摞的厚度大约是1.19毫米(0.047英寸)。钻制具有0.94毫米(0.037英寸)直径的孔穿过整个堆摞以便形成开口。堆摞通过等离子蚀刻处理。开口接着涂覆胶状石磨，并且堆摞电解镀覆铜。
接着使用确保正确对准的对准孔，通过蚀刻将堆摞的外部金属箔片层形成图案。如上所述围绕边缘蚀刻交替的横向图案。
掩模和焊料如实例1所述施加。使用实例1的方法将堆摞的组件接着分割以便形成图25所示的器件。形成的器件具有大约4.5毫米×3.4毫米×1.2毫米(0.179英寸×0.133英寸×0.047英寸)的尺寸，并且电阻大约是0.018欧姆。在通过焊料回流安装在印刷电路板之后，器件具有大约0.029欧姆的电阻。
实例3
按照图26的堆摞通过以下方法来制备。通过将具有大约0.0356毫米(0.0014英寸)厚度的电子沉积镍/铜箔片连接到厚度为0.127毫米(0.005英寸)的导电聚合物片的两个主要侧面上来制备一个具有大约0.198毫米(0.0078英寸)厚度的层压件。导电聚合物通过以大约37％容积的碳黑(RavenTM430)和大约10.5％容积的高密度聚乙烯(Petrothene LB832，由Equistar制造)以及大约52.5％的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物(EBA705，由Equistar制造)混合，如实例1所述，并接着挤压成片，并在连续工艺中层压，来制备导电聚合物。层压片切割成0.10米×0.41米(4英寸×16英寸)的单个层压件。
层压件如实例1所述钻制对准孔以及具有1.27毫米(0.050英寸)直径的孔以便在层压件内形成开口。如实例2所述的厚度为0.038毫米(0.0015英寸)的环氧树脂半固化片层(44N Multifilm，从Arlon得到)以及两个1oz铜箔片层同样钻制对准孔以便对准。
使用蚀刻技术对于层压件上的两个电极的外部表面形成图案，如实例1所述，以便限定剩余导电构件以及另外的蚀刻结构，该结构用作对准基准标记以便用于随后的分离过程。
以下面描述方式形成堆摞，其中通过将一个铜箔片层定位在底部(处理的侧面向上)，随后是两个半固化片层(图26内单层所示)，层压层，两个半固化片层以及一个放置在顶部的铜箔片层(处理的侧面向下)。固定件用来对准各层，并且堆摞在压力下加热以便将各层永久地连接在层压结构上，并迫使环氧树脂完全填充层压件内的开口。如此形成的堆摞的厚度是大约0.61毫米(0.024英寸)。
具有0.94毫米(0.037英寸)和0.57毫米(0.023英寸)直径的孔通过整个堆摞钻制以便形成开口，并且具有0.57毫米(0.023英寸)直径的孔通过整个堆摞钻制以便形成开口，该孔口与环氧树脂填充开口对中。后一开口通过环氧树脂与层压件的电极分离。堆摞通过等离子蚀刻处理，开口涂覆胶状石墨，并且堆摞电解镀覆铜。
堆摞的外部金属箔片层接着通过蚀刻形成图案。对准孔用来确保蚀刻的图案与前面蚀刻的内部层正确对准。
为了制成图27所示的器件，组件通过锯子分割，使用层压件上的蚀刻的基准结构作为锯子定位标记，在一个方向上在板的长度上切割，并接着将板转动90度，并在一个方向上在板的宽度上切割。所形成的器件具有大约4.5毫米×13.77毫米×0.61毫米(0.117英寸×0.542英寸×0.024英寸)的尺寸。
这些单个器件在带式炉上进行热处理以便将器件加热到高于聚合物熔化温度(＞130℃)，冷却到室温，并接着使用钴辐射源辐射到7Mrad。
当横过导电聚合物层压件测量时得到的器件具有大约0.028欧姆的电阻，并且横过分离通路和导电聚合物层压件测量时具有＞1×106欧姆的电阻。在通过焊料回流安装到印刷电路板和Ni导线上之后，当横过导电聚合物层压件测量时器件具有大约0.042欧姆的电阻，并且横过分离通路和导电聚合物层压件测量时具有＞1×106欧姆的电阻。该器件适用于将电气部件直接连接到器件上，并且开口和横向导电构件定位成使得根据确切的电连接，连接的电气部件(即印刷电路板元件)可电连接到导电聚合物层压件上或与其电绝缘。
实例4
除了指明之外，通过大致按照实例3的过程制备组件。所使用的电子沉积的镍/铜箔片具有大约0.0432毫米(0.0017英寸)的厚度。每个单个层压件上的最外部的表面通过振动摩擦清刷洗涤机清洗，随后浸入蚀刻剂内以便从镍/铜箔片上去除最外部的镍镀层，留下暴露的铜表面。这些外表面接着使用如实例1所述的光致抗蚀剂形成图案/成像/显影/剥离技术，以便限定器件的电极结构、剩余电极结构和深度蚀刻结构，从而减小分离过程中在器件拐角上的电极毛刺或者消除分离之后器件边缘上一个或多个暴露的电极。外表面接着清洗并通过一系列化学浴(Multibond，从McDermid Inc.得到)处理。堆摞如实例3形成。
具有0.57毫米(0.023英寸)直径的孔通过整个堆摞钻制以便形成开口，并且具有0.57毫米(0.0023英寸)直径的另外的孔通过整个堆摞钻制以便形成开口，该开口与直径为1.24(0.049英寸)的环氧树脂填充开口对中。后一开口通过环氧树脂与层压件的电极分离。堆摞通过等离子蚀刻处理，开口涂覆胶状石墨，并且堆摞电解镀覆铜。
堆摞的外部表面接着使用以上所述的光致抗蚀剂形成图案/成像/显影/剥离技术，以便产生组合的结构，该结构可用作板的一侧上的焊料垫(用于连接导线或电气部件)以及用作板另一侧上的接触垫(用于表面接触电连接件)。同样产生的结构是用作随后分离过程的对准基准标记的结构。接触垫还与0.25毫米(0.010英寸)宽的迹线接触以便随后进行垫表面的电镀覆。
如实例1所述的液体光成像焊料掩模材料使用银丝网印刷工艺施加在板的两侧上。该焊料掩模层光使用掩模原图成像在两侧上，这留下焊料垫并接触未暴露的垫。板显影并进行剥离以便只留下暴露在焊料垫和接触垫上的金属。板在102-115℃(215-240°F)下烘烤长达4小时以便完全固化焊料掩模。
抗蚀剂施加在板具有焊料垫的一侧上，并且板另一侧上的接触垫电镀镍，随后镀覆硬金，随后剥离抗蚀剂。抗蚀剂施加在具有金接触垫的板一侧上，另一侧上的焊料垫进行浸入锡镀覆，随后剥离抗蚀剂。
使用晶片锯并使用层压件上的蚀刻的对准基准结构作为锯子定位标记，将组件分割成如28所述的器件，在一个方向上沿板的长度进行多次切割，并将板转动9O度，接着在一个方向上沿着板的宽度进行多次切割。所形成的器件具有大约28×7.6×0.61毫米(1.1O2×0.299×0.024英寸)的尺寸。每个器件具有五个通孔镀覆通路(两个通路连接到PTC层压件上，三个通路分离并只连接到焊料和/或接触垫上)、位于一侧外部表面上的四个镀覆有金的接触垫、位于另一侧外部表面上的总共12个镀覆有锡的焊料垫。
这些器件如实例3所述热处理并辐射。当横过导电聚合物层压件测量时得到的器件具有大约0.O21欧姆的电阻，并且横过分离通路和导电聚合物层压件测量时具有＞1×106欧姆的电阻。在通过焊料回流安装Ni导线之后，当横过导电聚合物层压件测量时器件具有大约0.028欧姆的电阻，并且横过分离通路和导电聚合物层压件测量时具有＞1×106欧姆的电阻。
实例5
除了下面指明之外，组件按照实例4的方法制备。层压件钻制有与层压固定件相配的对准孔，钻制有具有1.24毫米(0.049英寸)的直径的孔，并且钻制有具有0.457毫米(0.018英寸)的孔以便在层压件中形成开口。
将组件分割成具有大约28×7.6×0.61毫米(1.102×0.299×0.024英寸)的尺寸。如实例4的器件那样，每个器件具有五个通孔镀覆通路(两个通路连接到PTC层压件上，三个通路分离并只连接到焊料和/或接触垫上)、位于一侧外部表面上的四个镀覆有金的接触垫、位于另一侧外部表面上的总共12个镀覆有锡的焊料垫。另外，在每个接触垫下面有四个0.457毫米(0.018英寸)的环氧树脂填充开口，该开口围绕在每个接触垫上的所需接触离垫周围(如图29b所示)。
这些器件如实例4所述热处理并辐射。当横过导电聚合物层压件测量时得到的器件具有大约0.019欧姆的电阻，并且横过分离通路和导电聚合物层压件测量时具有＞1×106欧姆的电阻。在通过焊料回流安装Ni导线之后，当横过导电聚合物层压件测量时器件具有大约0.028欧姆的电阻，并且横过分离通路和导电聚合物层压件测量时具有＞1×106欧姆的电阻。
PTC和电阻元件
本发明的组件和器件大致包括至少一个层压聚合物元件或电阻元件，该元件包括PTC合成物，其显示出正温度系数(PTC)特征，即它表示出当温度超过相对小的温度范围时电阻急剧增加。术语“PTC”用来表示具有至少2.5的R14值和/或至少10的R100值的合成物或器件，最好是合成物或器件具有至少6的R30值，其中R14是14℃范围的结束和开始处的电阻比例，R100是100℃范围的结束和开始处的电阻比例，并且R30是30℃范围的结束和开始处的电阻比例。
本发明使用的PTC合成物最好是导电聚合物，其包括结晶聚合物合成物并分布在聚合物组分和颗粒填充组分内，填充组分包括导电填充剂，例如碳黑或金属。填充组分还可包括非导电填充剂，该填充剂不仅改变导电聚合物的电性能，还改变其物理性能。合成物还可包括一种或多种其他的组分，例如抗氧化剂、交联剂、耦合剂、阻燃剂或弹性体。PTC合成物最好在23℃下具有小于50欧姆-厘米的电阻，特别是小于10欧姆-厘米，更特别小于5欧姆-厘米。用于本发明的适当的导电聚合物例如在美国专利No.4,237,441(van Konynenburg等人)、4,304,987(van Konynenburg)、4,514,62O(Cheng等人)、4,534,889(van Konynenburg等人)、4,545,926(Fouts等人)、4,724,417(Au等人)、4,774,024(Deep等人)、4,935,919(vanKonynenburg等人)、5,049,850(Evans等人)、5,378,407(Chandler等人)、5,451,919(Chu等人)、5,582,770(Chu等人)、5,747,147(Wartenberg等人)、5,801,612(Chandler等人)和US6,358,438(Isozaki等人)中披露过。这些专利结合于此作为参考。
另外，PTC合成物可以是陶瓷材料。
层压元件
本发明的器件最好包括作为层压元件的PTC电阻元件，并可以包括一种或多种导电聚合物构件，至少一个聚合物构件包括PTC材料。当具有多于一个导电聚合物构件时，电流最好顺序流过不同合成物，例如当每种合成物以层的形式在整个器件上延伸时。当只有单个PTC合成物时，并且PTC元件的所需厚度大于单个步骤中方便地制备的元件，例如通过热和压力进行层压，将PTC合成物的两个或多个层(例如熔化挤压层)结合起来，方便地制备具有所需厚度的PTC元件。当具有多于一个PTC合成物时，例如通过热和压力进行层压，将具有不同合成物的元件结合起来，来制备PTC元件。
本发明的组件包括第一和第二层压件，并包括另外的层压件。第一和第二层压件最好各自包括具有至少一个导电表面(例如以下面描述的金属箔片电极为形式)的层压聚合物元件。在此说明书中，每个层压件指的是一个层。第一和第二层压件的层压元件可包括相同的PTC合成物，或着层包括不同的PTC合成物。例如，可以使用具有不同电阻的PTC合成物，并且相互连接方案设计成使得一个层用作加热器，并且第二层用作过流保护器件。各层还可包括具有不同转换温度的PTC合成物(即，器件从低电阻到高电阻状态之后的温度)。例如，这种器件可用来形成两层PTC温度传感器，其中一个层对于低温范围最敏感，并且第二层对于高温范围最敏感。另外，一个或多个层压件可包括具有电阻零温度系数(ZTC)的合成物或负温度系数(NTC)的合成物。
每个层压件不需要包括导电层。例如，可用于合成器件的层压元件的其他合成物包括例如聚酯的介电材料或例如FR4环氧树脂的填充介电材料。这可用作为器件提供额外刚性的绝缘层，或者该材料可选择成有助于安装和包装器件。另外，层压元件可包括具有相对高的导热性的合成物，以有助于在各个合成物层或在衬底和用于表面安装器件的合成物层之间进行热传导。相反，层压元件可包括具有相对低的导热性以便在各层之间或层与衬底之间用作隔热体。当希望器件具有响应过压的能力时，合成物层可包括通常绝缘但当达到某种电压阈值时变得导电的材料。其他合成物包括分布在聚合物网格内的可变电阻颗粒。对于本发明多种实施例有用的其他合成物包括阻燃材料、膨胀剂和微波吸收材料，使得可以使用特定频率范围的辐射加热器件。
包括用来制备合成器件的组件的层压元件的厚度可以是不同的。例如，非常薄的层压元件可以用作一个层以便通过极度低的电阻，而较厚的层压元件可用作第二层以便提供机械强度。
电极和导电表面
通过本发明的方法制成的特别有用的器件包括至少两个金属箔片电极，其中聚合物元件夹在他们之间。特别有用的器件包括堆摞，该堆摞包括n个聚合物PTC元件，每个元件具有两个金属箔片电极，和以交替方式夹在PTC元件之间的(n-1)个粘合剂层以便形成合成器件，其中PTC元件包括该堆摞的顶部和底部部分。该器件使得电极电连接，从而PTC元件将进行并联，形成在20℃下具有低电阻的合成器件，该电阻填充小于10欧姆、优选小于5欧姆、更优选小于1欧姆、特别小于0.5欧姆，还可以是更小的电阻，例如小于0.05欧姆。特别适合的箔片电极是微粗制金属箔片电极，特别是美国专利No.4,689,475(Matthiesen)和4,800,253(Kleiner等人)以及国际专利申请WO95/34081(Raychem Corporation，1995年12月14日公布)中描述的那样，这些专利结合于此作为参考。电极可进行调整以便产生所需的热效果，并且在合成器件的各层之间提供用于不同相互连接点的电接点以便给出所需性能，以及提供将器件安装在印刷电路板、插件、接线柱或其他适当应用上的电接点。结合有多个内部和外部接点的合成器件的实例表示在图16-20、22和23中。
类似类型的金属箔片可用来在聚合物组件内形成层压件的导电表面。另外，导电表面可通过导电墨水、溅射或其他方式施加的金属层、金属网格或另一适当层形成。特别优选的导电表面是可以方便地蚀刻(例如形成图案)和/或焊接的表面。层压件的导电表面在25℃下具有至少比25℃下与其连接的聚合物元件的电阻低100倍的电阻。
给定层压件的两侧上的图案可以是相同的，或可以不同。在该方法中可以在任何点上形成另外的图案，例如一旦堆摞组件形成，位于层压件的外部导电表面上，或在堆摞组件完成之前作为附件制在内部导电表面上。
开口和横向导体
术语“开口”这里用来表示与器件平面成直角观察到的开口。
(a)具有闭合的截面，例如圆形、椭圆形或多种多边形形状；以及
(b)具有凹入截面，术语“凹入截面”用来表示开口截面，(i)具有该截面的最大宽度的至少0.15倍、优选至少0.5倍、特别至少L.2倍的深度，例如四分之一圆或半圆或开口端细槽，和/或(ii)具有至少一个部分，其中截面的相对边缘相互平行。
由于本发明涉及可分割成多个电子器件的组件，该开口将通常是闭合的截面，但如果一个或多个分割线通过具有闭合截面的开口，那么所得器件内的开口将具有开放的截面。尽管对于某些实施例来说，希望开放截面是所述的凹入截面，以确保通过开口的横向导体在器件的安装和使用期间不损坏或脱落，对于其他实施例来说，最好是横向导体镀覆在器件的一个横向的平表面上。为了形成这种器件，最好是将分割成多个器件的组件具有多个细长矩形开口，例如细槽，其中各自具有镀层。该组件接着进行分割，使得每个镀覆的开口在多个器件上提供平的横向导电构件。
组件中的开口可具有不同的尺寸和/或形状，以便适应器件的构造和载流能力。
开口可以是圆形孔，并且这在许多情况下是令人满意的。但是，如果组件包括至少一个分割线横过其中的开口，细长开口是优选的，这是由于它们在分割线内需要较小的精度。
当分割线横过开口时，开口可以尽可能小以便横向导体具有所需的载流能力。通常单个横向导体所需的是将第一电极电连接到器件相对侧上。但是，两个或多个横向导体可用来进行相同的连接。横向导体的数量和尺寸及其热性能可对于电路保护器件跳闸的速度有影响。通常开口和横向导体可延伸通过组件的所有层。另外，开口和横向导体可只延伸通过组件的某些层以便形成具有不同功能的器件。
开口可以在横向导体就位之前形成，或者开口的形成和横向导体的就位同时进行。优选的方法是例如通过钻制、切片、布置或任何其他适当的技术来形成，并且接着进行镀覆，或者涂覆或填充开口的内部表面。镀覆可通过无电镀覆、或电镀或两者组合来实现。镀覆可以是单个层或多个层，并包括单一金属或金属的混合物，特别是焊料。镀覆将通常形成在组件的其他暴露的导电表面上。如果不希望这种镀覆，其他暴露的导电表面可以覆盖或减感，或者可有选择地进行去除不需要的镀覆。本发明可以使得镀覆将不仅形成横向导体而且作为器件内层压导电构件至少一部分。
用来制造穿过电路板的导电通路的镀覆技术可用于本发明。
提供横向导体的另一技术是将可模制或液体导电合成物放置在预成形开口内，并且如果需要或希望，在合成物位于开口内的同时处理合成物，以便形成所需性能的横向导体。如果需要，在预处理至少某些组件之后，合成物可例如通过筛网有选择地供应到开口内，或到整个组件上，使得合成物不粘接其上。例如，如果需要，使用波焊技术，可以此方式使用例如焊料的熔化导电合成物。
横向导体还可通过例如金属杆或例如铆钉的管等预制构件来设置。当使用这种预制构件时，当预制构件放置在器件内时，可以产生开口。
横向导体可部分或完全填充开口。当开口部分填充时，它可以特别通过焊接过程在器件连接到其他电气部件上的过程中进一步填充(包括完全填充)。这通过在开口内或其周围提供另外的焊料来实现，特别是在开口内或其周围提供镀覆焊料。通常至少一部分横向导体将在器件连接到其他电气部件之前放置就位。但是，本发明包括在进行这种连接过程期间形成横向导体的可能性，例如在焊接过程中通过焊料的毛细管作用来形成。
横向导体可如下设计，使其将某些层(例如某些层压件)而不所有的层电连接在一起。这种横向导体表示在图15中。制造这种横向导体的方法包括形成大于横向导体所需尺寸的开口、通过绝缘材料填充开口、在绝缘物质内形成内部开口并镀覆内部开口以使其导电。该方法将横向导体与内部电极绝缘，但使得外部电极进行电连接。
不是横向导体的连接器
PTC电阻元件不同表面上的电极和任何剩余构件之间的电连接最好通过以上所述的横向导体实现。但是，例如也可以是任何类型的连接器，即使不粘接到器件的其他部分上，该连接器也将保持就位，例如围绕器件的一层或组合层的端部延伸的U形构件。
剩余层压导电构件
本发明器件的优选实施例包括固定在PTC元件的相同表面上但与其隔开以用作第二电极的另外(剩余)导电构件。和横向导体或其他连接器一起通过到达其他电极的电通路的剩余层压导电构件通过去除层压导电构件的一部分来形成，层压导电构件的剩余部分接着形成电极。剩余层压导电构件可位于层压元件的内部和外部表面上。剩余层压导电构件的形状和剩余构件和电极之间间隙的形状可进行改变以便适用于器件所需性能并便于制造。剩余导电构件在矩形器件的一端处是方便的小方形，通过矩形间隙与电极分开。另外，剩余构件可以是通过具有闭合截面的间隙与电极分开的区域。器件还可以设计成没有剩余层压导电构件，如图12和13所示。
另外的层压元件
器件的第一和第二层压PTC电阻元件或组件的第一和第二层压件可使用它们之间的第三层压元件在堆摞中实体上连接在一起。第三层压元件包括例如热熔粘合剂和可固化的粘接材料的非导电材料，其中可添加填充剂以便实现特殊的热或机械性能。第三层压元件还可包括可固化的单体有机或无机系统，例如环氧树脂、丙烯酸脂、烯丙、氨基甲酸乙酯、酚醛塑料、酯类、醇酸树脂等。如果希望层压元件用作电绝缘体，那么最好是电阻是至少106欧姆-厘米，特别是109欧姆-厘米。对于某些实施例来说，希望第三层压元件包括导电材料。对于这些实施例，第三层压元件用来在电气以及实体上连接各层。结合有导电第三层压元件的合成器件的构造表示在图15中。对于其他实施例，希望第三元件包括只在一个方向上具有导电性的导电材料(见图14)。第三层压元件还可提供其他功能，例如导热层，以有助于合成器件各层之间的热传导。
另外，器件可设计成不包括将器件固定在一起的分开的层压层。另外，器件可按照图8所述类似进行制造，其中去除层压元件26。可利用横向导体32和52将各层电并联并在实体上固定各层。图21表示另外的实例，其中合成器件在各层之间不需要分开的层压元件。
器件
在简单的器件中，如图5所示，有两个外部电极，两个内部电极，两个横向电极或其他连接器以及四个剩余导电构件。此构造有用之处在于该器件从顶部到底部对称，便于自动设备或其他设备安装。
本发明特别优选的电路保护器件具有在23℃下小于1欧姆的电阻，优选小于0.5欧姆，特别小于0.3欧姆，更特别小于0.1欧姆，并且包括第一和第二层压PTC电阻元件，每个元件(a)包括导电聚合物，该聚合物具有在23℃下小于50欧姆-厘米的电阻，优选小于10欧姆-厘米，特别小于5欧姆-厘米，并且显示出PTC特性，(b)具有第一表面和第二表面。第一外部金属箔片电极接触第一PTC元件的第一表面，并且第二外部金属箔片电极接触第二PTC元件的第一表面。第三和第四内部金属箔片电极分别接触第一和第二PTC元件的的第二表面。该器件最好具有第五和第六剩余外部金属箔片导电构件，第五构件接触第一PTC元件的第一表面并与第一外部电极隔开，并且第六构件接触第二PTC元件的第一表面并与第二外部电极隔开。通常具有第七和第八剩余内部金属箔片导电构件，第七构件接触第一PTC元件的第二表面并与第三内部电极隔开，第八构件接触第二PTC元件的第二表面并与第四内部电极隔开。该器件还可包括一个或多个另外的层压聚合物元件，该元件可以是导电的也可以是绝缘的。最好是另外的元件中的一个是绝缘的并位于第一和第二PTC元件之间的第三层压聚合物元件，第三层压聚合物元件固定在包括PTC元件的内部表面或它们的内部电极或内部导电构件的PTC元件的暴露的内部表面上。PTC元件、电极和剩余导电构件限定两个开口，第一开口在第一外部电极、第七和第八内部剩余导电构件和第二外部电极之间延伸，第二开口在第五剩余外部导电构件、第三和第四内部电极和第六剩余外部导电构件之间延伸并穿过第一和第二PTC元件和第三层压聚合物层(如果有的话)。另外，该器件包括金属构成的第一和第二横向导电构件。第一横向导电构件位于第一开口内，并在实体和电气上连接到第一和第二外部电极以及第七和第八内部剩余导电构件上。第二横向导电构件位于第二开口内并在实体和电气上连接到第五和第六外部剩余导电构件和第三和第四内部电极上。
该器件的其他实施例可以不包括剩余(还称为另外)的导电构件。
本发明的器件可以是任何适当的尺寸。但是，对于应用来说特别有利的是将器件尽可能制成很小。优选的器件具有至多12毫米的最大尺寸，优选至多为7毫米，和/或至多60毫米2的表面面积，优选为40毫米2，特别至多为30毫米2。表面面积可以更小，例如至多15毫米2。
过程
这里披露的方法通过在层压件的大堆摞上进行所有或大多数处理步骤并将层压件分割成单个合成器件而使其可以非常经济地制备器件。堆摞的分割可沿着穿过任何、某些或所有的导电表面或穿过任何、某些或所有的横向导体的线来进行。这些分割线(也称为分离线或限界线)可以是适用于制造特定构造的器件的任何形状，例如直的、弯曲的或倾斜的。类似的“功能”线(例如电极和剩余构件之间的间隙)也可以是任何适当的形状。例如，经常在组装堆摞之前方便地对于内部导电表面形成图案，并在组装之后对于外部导电表面形成图案。但是，可以在组装之前对于内部和外部导电表面两者形成图案。根据最终器件的所需功能，对于导电表面形成图案可与堆摞中其他导电表面相同或不同。例如，图5、6、8、9、11和12表示一种器件，其内部电极与外部电极形成镜像。图10和18-20表示一种器件，其内部电极形成的图案不同于外部电极。通常，通过例如蚀刻、冲压、磨制去除导电材料来对于导电表面形成图案。另外，图案可通过另外的方法来形成，例如丝网印刷、溅射或沉积。对于某些应用来说，有用的是交替地从层压层的相对侧上去除交错带中的导电材料带，以便平衡产品中的物理应力。所得图案将包括间隙或凹口，该间隙或凹口适用于将第二电极与器件内剩余构件分开，将一个器件与另一个器件分开，提供用于将组件分割成单个器件的界线、适当单个层压件或组装的堆摞取向或提供标记。
横向导体(即电连接)可在层压件形成堆摞之前或之后形成。如果希望形成不横过堆摞的所有层的横向导体，方便的是只形成所需的层压层，并随后组装成堆摞。另外，使用盲通路方法，可以在堆摞组装之后进行连接。堆摞的组装可在以下阶段完成，例如，制备某些层压件并固定在一起，某些进一步处理步骤在部分构造的堆摞上进行(例如横向导体的形成和镀覆)，并且接着将其他层压件固定到部分构造的堆摞上以便完成组装。将堆摞分割成合成器件可使用多种技术来完成，例如通过锯子、剪子、刀片、线、喷水、折断器件、激光及其组合进行锯切、剪切、切片、冲切和折断。由单个层压件制造器件的某些优选的方法在美国专利No.5,864,281中披露过。这些方法可适用于分割这里描述的层压件堆摞。另外，该方法中的某些步骤(例如将层压件固定在堆摞中以及通过横向导体制成多个电连接)可同时进行。
为了减小由于随后处理步骤中造成的弯曲或卷曲，最好是围绕至少一个层压件的周边施加图案。优选的图案通过以下方法形成，该方法包括围绕层压件的周边交替的横向结构(例如“W”或“Z”的形状)从每个层压件的至少一个导电表面有选择地去除导电材料，使得对于外部层来说，导电表面的外边缘之间具有电连接。
部分或所有外部导电表面可覆盖绝缘层，例如焊料掩模或标记材料，例如美国专利No.5,831,510所述。
外部部件
经常有用的是在分成单个器件之前将无源或有源的电气部件直接电连接到本发明的器件或本发明的组件上。在这种情况下，多层结构用作电路板，其中横向导体进行定位，以便连接到部件和/或器件的内部元件上。在一个优选的实施例中，其中导电聚合物合成物定位在两个金属箔片电极之间的单个PTC层压件可定位在两个绝缘层压件之间，每个绝缘层压件包括一个或多个单个的层或薄膜，例如环氧树脂半固化片。以箔片、墨水或其他层为形式的金属层可连接到绝缘层上以便在各层之间提供电接触，并且通过横向导体从一个外部导电表面到另一个外部表面和/或到内部导电表面。根据所使用的横向导体的类型，部件可以导电聚合物层分离。
部件与器件的电连接可通过连接垫或接触垫来实现。连接可以是“硬线”，即限定永久的连接，例如铅焊或焊接电导线，或者可以是可拆卸的，例如经由接触销、弹簧、线或其他元件的可重新连接的接触连接。永久的电连接垫通常包括适用于焊接的材料，例如Sn/Pb焊料，经常镀覆在铜上。可重新连接的接触垫通常由不产生电阻层的材料形成或涂覆，该电阻层对于良好的电接触形成干扰和/或可降低使用。适当的材料包括金(最好是硬金)、钯、和钯镍合金，以及用于常规连接器的其他材料。这种材料使用传统印刷电路板技术施加。通常最好是将永久的电连接垫定位在器件或组件的外部表面上，并且将可重新连接的接触垫定位在相对外部表面上，尽管两种类型可以位于相同一侧或位于两侧，这根据热和/或结构上的考虑而定。包括已经永久的连接在组件或器件上的电气部件以及包括可重新连接的接触垫的组件和器件是适当的，例如当器件连接到例如电池充电系统上的系统时。
部件可以是无源的，例如电阻、电容和热敏电阻，或者是有源的，例如控制集成电路、场效晶体管或分路调节器集成电路。
为了对于连接部件提供另外的支承，由例如环氧树脂的相对刚性的材料制成的内部支承、支柱或结构元件可定位在多层组件内，位于连接垫或接触垫之下。
包括直接定位在表面上的电气部件的器件对于用于便携式或手持电子仪器(例如蜂窝电话、计算机、个人数字助手(PDA))的电池组来说特别有用，便携式或手持电子仪器需要例如识别寄存器、热敏电阻或控制芯片和/或外部充电/连接接点或导线。通过将这些部件或接点结合在器件上，减小了空间需求、组装的难度以及产品的复杂性。
本发明参考附图进行说明，其中例如开口或部件的厚度的特征没有按照比例绘出以便使其更加清楚。图1是具有两个层压元件7和8的堆摞1的一部分的透视图，每个层压元件分别具有形成图案的外部导电表面3和3’，和形成图案的内部导电表面5和5’。元件7和8通过绝缘层压元件6相互固定在一起。管状横向导体11延伸通过堆摞，如图所示。
图2是按照本发明的方法构造过程中的堆摞的分解视图。各自具有形成图案的内部导电表面5和5’和未形成图案的外部导电表面3和3’的两个层压元件7和8包括在堆摞中，其中层压元件6夹在元件7和8之间。对准孔4用来特别对于堆摞的元件定向，使其相互对准，并在例如外部表面形成图案以及形成开口的随后过程中定位堆摞。
图3是堆摞一部分的形成图案的外部导电表面3的平面图。C表示在何处将堆摞分割成合成器件。图4是沿着图3的线IV-IV的截面图。堆摞包括层压元件7和8，每个元件具有内部导电表面5和5’以及外部导电表面3和3’，并且层压元件6夹在元件7和8之间。堆摞已经镀覆，以便在每个开口内(元件位于堆摞的另一暴露外部表面上的镀层12)提供管状的横向导体l1。所示的堆摞将通过管状横向导体进行分割，形成具有半圆形截面的横向导体。
图5是通过分割堆摞形成的合成器件2的透视图。各自具有外部电极14和14’、外部剩余导电构件36和36’、内部电极16和16’以及内部剩余导电构件38和38’的两个PTC元件17和18和层压元件26固定在一起。第一横向构件31和第二横向构件52是通过镀覆工艺形成的中空管，其中暴露的表面镀覆有铜，并通过焊料在横向构件31上形成第一镀层32，以及在横向构件51上形成第二镀层52。除了希望进行电连接的地方之外，介电涂层55覆盖器件的外部表面。虚线之间的区域表示其中没有电极材料的介电涂层55下面的部分。
图6表示图5的合成器件2在绝缘衬底9上焊接到迹线41和43上的截面图。
图7是在图8-11、14和21中沿着线VIII-VIII以截面的方式表示的多种合成器件的平面图。虚线表示定位在其中没有电极材料的介电层55下面的部分。注意到对于图8-11，14和21所示的截面图来说，没有表示介电层55。图8和9表示用于并联的PTC元件的两种构造。对于图8所示的器件来说，当其处于转换的高电阻状态时，在电位施加在一个外部电极14和一个外部剩余导电构件36上时层压元件26上面将没有电位降。但是，对于图9所示的器件来说，当其处于转换状态时，层压元件26对于系统的外部电连接来说它上面将有电位降。图10表示图8所示器件的变型，其中没有内部剩余导电构件。图11表示通过三个并联的层压元件17、18和19形成的合成器件，其中层压元件26在元件17和l8之间，层压元件26’在元件l8和19之间。所示器件具有内部电极16、16’、16”和16”’以及内部剩余导电构件38、38’、38”和38”’。
图12是没有剩余导电构件的器件的平面图，沿着XIII-XIII的截面图表示在图13中。虚线表示定位在没有电极材料的外部介电层55下面的区域。介电层55没有表示图13中。
图14是通过本发明方法形成的合成器件，其中横向导体不完全延伸通过堆摞的所有层。为了制成这里所示的器件，横向导体59只在堆摞的每个层压元件的外部和内部导电表面之间延伸；层压元件接着使用各向异性的导电物质57固定在一起，该物质只在z方向上导电，其中z方向指的是从合成器件的底部到顶部的方向。导电物质57在底部剩余导电构件38和38’以及内部电极16和16’之间提供电连接，而不造成38或38’短路到16或16’上。
图l5表示其中层压元件17和18串联的合成器件。层压元件使用导电材料61在堆摞中固定在一起。横向导体制在堆摞中，以连接到某些导电表面上，而不是连接到所有的导电表面上。为了形成这种横向导体，大于横向导体的所需尺寸的开口通过堆摞形成。该开口接着填充绝缘物质63，并且两个较小的开口65和67形成在由绝缘体63填充的容积内。开口65和67和暴露的外部电极具有镀层32和52。
图16表示包括两个器件并具有三个外部电连接点的合成器件的平面图。用于两个器件77和79的电连接的图表表示在图17中。
图18表示沿着图16的XVIII-XVIII线的截面图。横向导体52与内部剩余构件38和38’电接触。间隙将剩余构件38和38’与内部电极16和16’分开。还具有另外的导电构件46’。
图19表示沿着图16的XIX-XIX线的截面图。横向导体72与内部剩余导电构件38和38’电接触。间隙将剩余构件38和38’与内部电极16和16’分开。还具有另外的导电构件46。
图20表示沿着图16的XX-XX的截面图。
图21表示只具有一个内部电极16的合成器件，形成只具有一个内部导电表面的堆摞。层压元件17与层压元件76组合。层压元件可压靠在一起以便形成接合部，使得不需要第三层压元件将层压元件固定在一起。例如，元件17包括PTC元件，并且元件76包括具有粘合剂性能的介电衬底。
图22是具有多个横向导体以便提供额外载流能力的合成器件的平面图，额外的强度使得其他横向导体中的一个或两者变得损坏或形成开放回路。虚线表示没有电极材料的区域；点线圆表示另外的横向导体的区域。
图23是沿着图22的XXIII-XXIII线的截面图(介电层55没有示出)。第三开口81具有金属镀层82，并在内部电极16和16’之间形成形成另外的电连接。注意到在外部电极14和14’周围具有没有电极材料的区域。
图24是其中三个蚀刻导电层压层107、108、109通过粘合剂层形式的非导电层压层l06’和106”相互连接的堆摞1的分解视图。另外的非导电层106和106”’将金属箔片层110、111分别连接到蚀刻的层压层107和109上。所得的堆摞可分割成单个器件2，如图25所示。在蚀刻和/或其他处理步骤之后，金属箔片层110、111的部段保持在暴露的粘合剂表面116、116’上，以作为连接到电路板或其他衬底上的垫。位于每个器件上的是具有第一镀层32的第一横向构件31和具有第二镀层52的第二横向构件51。
图26是其中单个蚀刻和钻制导电层压层117夹在两个非导电层压层116和116’之间的堆摞1的分解视图。可以是例如环氧树脂半固化片的粘合剂的每个非导电层压层可包括一个或多个分开的层。层压金属箔片层120、121连接到非导电层压层116、116’上，并形成堆摞的外层。当各层通过热量和压力层压在一起时，粘合剂将填充导电层压件117内的开口。在处理之后，如图27所示的单个器件2可从堆摞1上分开。由金属箔片层120形成的电连接垫122用来将例如硅器件的一个或多个电气部件连接到器件的表面上。部件的连接在国际申请No.WO00/59094(2000年10月5日公布)中得到披露，该专利结合于此作为参考。由金属箔片层121形成的电连接垫123用来将器件连接到电路板或其他衬底上。第一和第二横向构件31和51分别镀覆层32和52。还具有“分离”的横向构件或通路124。这由填充粘合剂的开口形成，通过该开口钻制并镀覆另一孔。
图28是其中单个蚀刻和钻制导电层压层117夹在两个非导电层压层116和116’之间的堆摞1的透视图。定位在器件的一个外部表面上的是接触垫125，例如施加在层压金属箔片层120顶部上的硬金层。在相对的外部表面上定位多个由金属箔片层121形成并镀覆焊料的电连接垫123。具有三个连接到焊料垫123和/或接触垫125上的分离横向构件124以及两个将导电聚合物层压件117的一个表面连接到另一表面上的横向构件31。
图29a-29d表示包括实例5所述类型的器件的单个层的平面图。图29a表示器件的顶部表面，该表面上定位有三个分离的横向构件124和两个横向构件31以及四个接触垫125。表面的其他部分通过电介质(焊料掩模)55覆盖。图29b表示连接到导电聚合物层17(未示出)上的内部电极16的表面。在此器件在，具有定位在接触垫125下面以便提供支承的环氧树脂层126。图29c表示从内部电极16连接到导电聚合物层17的相对表面上的第二内部电极16’的表面。图29d表示具有12个镀锡的焊料垫123的器件的底部表面。
本发明通过以下实例进行说明。
实例1
按照图1和2的堆摞通过以下方法来制备。通过将具有大约0.0356毫米(0.0014英寸)厚度的电子沉积镍/铜箔片连接到厚度为0.193毫米(0.0076英寸)的导电聚合物片的两侧上来制备各自具有大约0.264毫米(0.0104英寸)厚度的两个层压件。导电聚合物通过以40％容积的碳黑(RavenTM 430，从Columbian Chemicals得到)和60％容积的高密度聚乙烯(ChervronTM 9659，从Chevron得到)混合并接着挤压成片，并在连续工艺中层压来制备导电聚合物。层压片切割成0.3O米×0.41米(12英寸×16英寸)的单个层压件。层压件使用4.5MeV的电子束辐射到4.5Mrad。
每个层压件围绕其周边以对称图案进行钻制以便提供在层压件平面的公知的x-y取向上对准层压件的孔和细槽。三个对准孔和细槽用来相互对准板材以便形成堆摞，并随后对准工具以便成像、焊接掩模和镀覆操作。对于厚度为0.0762毫米(0.003英寸)的调质丙烯酸粘合剂(PryaluxTMLFO，从DuPont得到)层钻制对准孔以便对谁。
使用蚀刻技术对于两个层压件各自的一个箔片层的一个表面形成图案，其中表面首先涂覆蚀刻抗蚀剂，接着以所需图案成像。在抗蚀剂剥离之前使用氯化铜，使得蚀刻抗蚀剂显影并完成蚀刻。这些相同的箔片层形成图案以便限定单个器件和剩余导电构件的周边。另外，层压件上的金属箔片的外边缘进行蚀刻以便围绕周边提供交替的横向图案，如图2所示。在随后的电解镀覆Sn/Pb期间采用提供电连接的通路。
通过定位两个层压件形成堆摞，其中层压件的图案相配的蚀刻侧面面向内部，并且粘合剂层夹在其中，如图2所示。固定件用来对准分层的层压件，并且堆摞在压力下加热以便将各层永久地连接到层压结构上。所形成堆摞的厚度大约是0.61毫米(0.024英寸)。
钻制具有0.94毫米(0.037英寸)直径的孔穿过整个堆摞以便形成开口。堆摞通过等离子蚀刻处理。开口接着涂覆胶状石磨，并且堆摞电解镀覆铜。
堆摞的外部金属箔片层接着通过蚀刻形成图案。对准孔用来确保蚀刻的图案与前面蚀刻的内部层正确对准。如上所述围绕边缘蚀刻交替的横向图案。
焊料掩模(Finedel DSR2200 C-7，从Tamura Kaken Co.，Ltd得到)施加在堆摞的一个外部金属箔片层上，局部固化并接着施加在堆摞的第二外部金属箔片层上，并局部固化。焊料掩模接着成像并显影。施加掩模以便识别单个部件，并且接着加热以便完全固化掩模。SnPb焊料板沉积在焊料垫区域以便用来将器件连接到电路板上。
组件进行分割以便形成图5所示的器件，方法如下首先使用剪子或锯子将组件分离成条带，并通过使用两步骤的方法进行机械折断以便随后将条带分成单个器件，其中条带首先弯曲以便在分离线处器件导电聚合物内形成裂缝，并且接着沿着分离线剪切。形成的器件具有大约4.5毫米×3.4毫米×0.7毫米(0.179英寸×0.133英寸×0.029英寸)的尺寸，并且电阻大约是0.031欧姆。在通过焊料回流安装在印刷电路板之后，器件具有大约0.050欧姆的电阻。
实例2
按照图24的堆摞通过以下方法来制备。三个层压件进行制备、辐射并钻制对准孔，如实例1所述。对于如实例1所述的四个调质的丙烯酸粘合剂层以及在一侧进行灰氧化物处理的两个1oz.铜箔片(0.034毫米(0.00135英寸)厚)层钻制对准孔以便对准。使用实例1的蚀刻技术，所有三个层压件上的两个箔片电极的外部表面形成图案以便限定单个器件和剩余导电构件的周边，并在板的周边上限定横向的图案。
以下面描述方式形成堆摞，其中通过将一个铜箔片层定位在底部(处理的侧面向上)，随后是一个粘合剂层，三个层压件，其中具有相配图案的蚀刻侧面在固定件中取向，并且粘合剂层夹在各层之间，随后是一个位于最顶部层压件上的一个粘合剂层，接着一个铜箔片层放置在顶部上(处理的侧面向下)。固定件用来对准分层的层压件，并且堆摞在压力下加热以便将各层永久地连接在层压结构上。得到的堆摞的厚度大约是1.19毫米(0.047英寸)。钻制具有0.94毫米(0.037英寸)直径的孔穿过整个堆摞以便形成开口。堆摞通过等离子蚀刻处理。开口接着涂覆胶状石磨，并且堆摞电解镀覆铜。
接着使用确保正确对准的对准孔，通过蚀刻将堆摞的外部金属箔片层形成图案。如上所述围绕边缘蚀刻交替的横向图案。
掩模和焊料如实例1所述施加。使用实例1的方法将堆摞的组件接着分割以便形成图25所示的器件。形成的器件具有大约4.5毫米×3.4毫米×1.2毫米(0.179英寸×0.133英寸×0.047英寸)的尺寸，并且电阻大约是0.018欧姆。在通过焊料回流安装在印刷电路板之后，器件具有大约0.029欧姆的电阻。
实例3
按照图26的堆摞通过以下方法来制备。通过将具有大约0.0356毫米(0.0014英寸)厚度的电子沉积镍/铜箔片连接到厚度为0.127毫米(0.005英寸)的导电聚合物片的两个主要侧面上来制备一个具有大约0.198毫米(0.0078英寸)厚度的层压件。导电聚合物通过以大约37％容积的碳黑(RavenTM430)和大约10.5％容积的高密度聚乙烯(Petrothene LB832，由Equistar制造)以及大约52.5％的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物(EBA705，由Equistar制造)混合，如实例1所述，并接着挤压成片，并在连续工艺中层压，来制备导电聚合物。层压片切割成0.10米×0.41米(4英寸×16英寸)的单个层压件。
层压件如实例1所述钻制对准孔以及具有1.27毫米(0.050英寸)直径的孔以便在层压件内形成开口。如实例2所述的厚度为0.038毫米(0.0015英寸)的环氧树脂半固化片层(44N Multifilm，从Arlon得到)以及两个1oz铜箔片层同样钻制对准孔以便对准。
使用蚀刻技术对于层压件上的两个电极的外部表面形成图案，如实例1所述，以便限定剩余导电构件以及另外的蚀刻结构，该结构用作对准基准标记以便用于随后的分离过程。
以下面描述方式形成堆摞，其中通过将一个铜箔片层定位在底部(处理的侧面向上)，随后是两个半固化片层(图26内单层所示)，层压层，两个半固化片层以及一个放置在顶部的铜箔片层(处理的侧面向下)。固定件用来对准各层，并且堆摞在压力下加热以便将各层永久地连接在层压结构上，并迫使环氧树脂完全填充层压件内的开口。如此形成的堆摞的厚度是大约0.61毫米(0.024英寸)。
具有0.94毫米(0.037英寸)和0.57毫米(0.023英寸)直径的孔通过整个堆摞钻制以便形成开口，并且具有0.57毫米(0.023英寸)直径的孔通过整个堆摞钻制以便形成开口，该孔口与环氧树脂填充开口对中。后一开口通过环氧树脂与层压件的电极分离。堆摞通过等离子蚀刻处理，开口涂覆胶状石墨，并且堆摞电解镀覆铜。
堆摞的外部金属箔片层接着通过蚀刻形成图案。对准孔用来确保蚀刻的图案与前面蚀刻的内部层正确对准。
为了制成图27所示的器件，组件通过锯子分割，使用层压件上的蚀刻的基准结构作为锯子定位标记，在一个方向上在板的长度上切割，并接着将板转动90度，并在一个方向上在板的宽度上切割。所形成的器件具有大约4.5毫米×13.77毫米×0.61毫米(0.117英寸×0.542英寸×0.024英寸)的尺寸。
这些单个器件在带式炉上进行热处理以便将器件加热到高于聚合物熔化温度(＞130℃)，冷却到室温，并接着使用钴辐射源辐射到7Mrad。
当横过导电聚合物层压件测量时得到的器件具有大约0.028欧姆的电阻，并且横过分离通路和导电聚合物层压件测量时具有＞1×106欧姆的电阻。在通过焊料回流安装到印刷电路板和Ni导线上之后，当横过导电聚合物层压件测量时器件具有大约0.042欧姆的电阻，并且横过分离通路和导电聚合物层压件测量时具有＞1×106欧姆的电阻。该器件适用于将电气部件直接连接到器件上，并且开口和横向导电构件定位成使得根据确切的电连接，连接的电气部件(即印刷电路板元件)可电连接到导电聚合物层压件上或与其电绝缘。
实例4
除了指明之外，通过大致按照实例3的过程制备组件。所使用的电子沉积的镍/铜箔片具有大约0.0432毫米(0.0017英寸)的厚度。每个单个层压件上的最外部的表面通过振动摩擦清刷洗涤机清洗，随后浸入蚀刻剂内以便从镍/铜箔片上去除最外部的镍镀层，留下暴露的铜表面。这些外表面接着使用如实例1所述的光致抗蚀剂形成图案/成像/显影/剥离技术，以便限定器件的电极结构、剩余电极结构和深度蚀刻结构，从而减小分离过程中在器件拐角上的电极毛刺或者消除分离之后器件边缘上一个或多个暴露的电极。外表面接着清洗并通过一系列化学浴(Multibond，从McDermid Inc.得到)处理。堆摞如实例3形成。
具有0.57毫米(0.023英寸)直径的孔通过整个堆摞钻制以便形成开口，并且具有0.57毫米(0.0023英寸)直径的另外的孔通过整个堆摞钻制以便形成开口，该开口与直径为1.24(0.049英寸)的环氧树脂填充开口对中。后一开口通过环氧树脂与层压件的电极分离。堆摞通过等离子蚀刻处理，开口涂覆胶状石墨，并且堆摞电解镀覆铜。
堆摞的外部表面接着使用以上所述的光致抗蚀剂形成图案/成像/显影/剥离技术，以便产生组合的结构，该结构可用作板的一侧上的焊料垫(用于连接导线或电气部件)以及用作板另一侧上的接触垫(用于表面接触电连接件)。同样产生的结构是用作随后分离过程的对准基准标记的结构。接触垫还与0.25毫米(0.010英寸)宽的迹线接触以便随后进行垫表面的电镀覆。
如实例1所述的液体光成像焊料掩模材料使用银丝网印刷工艺施加在板的两侧上。该焊料掩模层光使用掩模原图成像在两侧上，这留下焊料垫并接触未暴露的垫。板显影并进行剥离以便只留下暴露在焊料垫和接触垫上的金属。板在102-115℃(215-240°F)下烘烤长达4小时以便完全固化焊料掩模。
抗蚀剂施加在板具有焊料垫的一侧上，并且板另一侧上的接触垫电镀镍，随后镀覆硬金，随后剥离抗蚀剂。抗蚀剂施加在具有金接触垫的板一侧上，另一侧上的焊料垫进行浸入锡镀覆，随后剥离抗蚀剂。
使用晶片锯并使用层压件上的蚀刻的对准基准结构作为锯子定位标记，将组件分割成如28所述的器件，在一个方向上沿板的长度进行多次切割，并将板转动9O度，接着在一个方向上沿着板的宽度进行多次切割。所形成的器件具有大约28×7.6×0.61毫米(1.1O2×0.299×0.024英寸)的尺寸。每个器件具有五个通孔镀覆通路(两个通路连接到PTC层压件上，三个通路分离并只连接到焊料和/或接触垫上)、位于一侧外部表面上的四个镀覆有金的接触垫、位于另一侧外部表面上的总共12个镀覆有锡的焊料垫。
这些器件如实例3所述热处理并辐射。当横过导电聚合物层压件测量时得到的器件具有大约0.O21欧姆的电阻，并且横过分离通路和导电聚合物层压件测量时具有＞1×106欧姆的电阻。在通过焊料回流安装Ni导线之后，当横过导电聚合物层压件测量时器件具有大约0.028欧姆的电阻，并且横过分离通路和导电聚合物层压件测量时具有＞1×106欧姆的电阻。
实例5
除了下面指明之外，组件按照实例4的方法制备。层压件钻制有与层压固定件相配的对准孔，钻制有具有1.24毫米(0.049英寸)的直径的孔，并且钻制有具有0.457毫米(0.018英寸)的孔以便在层压件中形成开口。
将组件分割成具有大约28×7.6×0.61毫米(1.102×0.299×0.024英寸)的尺寸。如实例4的器件那样，每个器件具有五个通孔镀覆通路(两个通路连接到PTC层压件上，三个通路分离并只连接到焊料和/或接触垫上)、位于一侧外部表面上的四个镀覆有金的接触垫、位于另一侧外部表面上的总共12个镀覆有锡的焊料垫。另外，在每个接触垫下面有四个0.457毫米(0.018英寸)的环氧树脂填充开口，该开口围绕在每个接触垫上的所需接触离垫周围(如图29b所示)。
这些器件如实例4所述热处理并辐射。当横过导电聚合物层压件测量时得到的器件具有大约0.019欧姆的电阻，并且横过分离通路和导电聚合物层压件测量时具有＞1×106欧姆的电阻。在通过焊料回流安装Ni导线之后，当横过导电聚合物层压件测量时器件具有大约0.028欧姆的电阻，并且横过分离通路和导电聚合物层压件测量时具有＞1×106欧姆的电阻。