表面安装的正系数热敏电阻器及制造方法 【技术领域】
本发明涉及表面安装的正系数热敏电阻器，其用于例如交换机和电话机的过电流保护。背景技术
图4A和4B示出表面安装的正系数热敏电阻器1，它包括表面安装型盘式正系数电阻元件2。在盘式正系数电阻元件2的两个主表面上有一对电极3。每个电极3包括镀镍的下层3a和烤银的最外层3b。此外，一对金属板端子4的一端4a通过焊锡5被连接至每个最外层3b。金属端子4由镍银或不锈钢制成并镀锡。每个金属端子4的另一端由焊锡连接至电路板上的电子电路(未示出)。
在表面安装的正系数热敏电阻器1中，金属端子4和电极3经过回流焊接方法由焊锡5连接起来，这个回流焊接方法包括在金属端子4的一端4a与电极3之间加上焊剂，在回流炉中加热熔化焊锡5，然后冷却熔化的焊锡，使电极3固结于金属端子4。
在由低热导率材料例如镍银或不锈钢制成的金属端子4中，在焊接期间加在一端4a地热量不会较多地传导至另一端4b。由于另一端4b没有被氧化，在电路板上的可焊接性没有实质上的降低。
但是，由这种低热导率材料制成的金属端子4妨碍热量从端部4a传导至焊锡5，因而焊锡5难以熔化。
因此，在短短的加热时间内，焊锡5不完全熔化，使金属端子4和电极3之间的焊接强度较低。如果用足够长的时间加热以使焊锡5完全熔化，则会使金属端子4的端部4a变色，且镀锡被氧化，以致在电路板上安装时，焊锡的可粘性显著恶化。
参考图5，水平箭头表示在焊锡5中的热传导。所加的热量没有快速传导至焊锡5的中心，固而妨碍均匀加热。发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种金属端子，它的构成能在金属端子被焊接至电极时，实现充分而均匀地加热，并提供一种制造包括这类新颖金属端子的表面安装的正系数热敏电阻器的方法。
根据本发明的优选实施例，表面安装的正系数热敏电阻器包括：平板形正系数热敏电阻元件；一对在正系数热敏电阻元件的主表面上的电极，每个电极包括至少两层；一对金属端子，每个端子具有连接至相应电极的一个端部区域上的切口，金属端子由具有低热导率的金属制成，每个金属端子的端部区域连接至相应电极的最外层，电极的最外层在切口处被暴露出来；将相应金属端子的端部连接至相应电极最外层。
优选的是，每个电极包括以镍为主要成分的第一层，和以银为主要成分的第二层，第二层的面积小于第一层，以便第二层的外围边缘与相应主表面的外围边缘之间有一定的间距。
优选的是，金属端子包括从不锈钢和银镍中选择的至少一种材料。
优选的是，金属端子经过电镀处理，以增强可焊性。
优选的是，焊锡在金属端子外表面的切口溢出。
根据本发明的另一优选实施例，一种制造表面安装的正系数热敏电阻器的方法，包括步骤：制备平板型正系数热敏电阻元件，在正系数热敏电阻元件的两个主表面上形成电极，制备一对金属端子，在每个金属端子的端部形成切口，在金属端子的各个端部和各个电极之间加上焊锡，然后通过加热使焊锡熔化，将金属端子连接于相应的电极。
优选的是，通过近红外热辐射束加热，使焊锡熔化。
在表面安装的正系数热敏电阻器中，与引线型正系数热敏电阻器相比较，在安装时从预部施加较大的冲击力。因此，要求热敏电阻元件与金属端子之间牢固结合。根据本发明的优选实施例，提供在每个金属端子一端的切口便于直接加热提供在金属端子下面的焊锡。因此，焊锡被充分而均匀地加热和熔化。再有，焊锡溢出切口流至金属端子的外表面，使金属端子与电极之间的接合显著改善。
另外，当正系数热敏电阻器在电路板上被安装时，它被暴露在较高的温度环境中，具有较高熔点的焊锡必须被用来使金属端子与电极固结。在本发明的优选实施例中，近红外热辐射束被用来快速加热焊锡至高温。因为金属端子基本上没有被氧化，当热敏电阻器在电路板上被安装时，焊锡具有令人满意的可粘性。
本发明的其他性能，元件，特征和优点，从下面参考附图对优选实施例的详细描述中，将看得更清楚。附图说明
图1A，1B，和1C分别是根据本发明优选实施例的表面安装的正系数热敏电阻器的平面图，纵断面图，和底视图。
图2A和2B分别是沿断面线II-II所作的断面图，分别表示被焊接加热时的表面安装的正系数热敏电阻器的状态，和被热熔的焊锡的状态。
图3A，3B，和3C分别是在金属端子上有具体为矩形孔的表面安装的正系数热敏电阻器，在金属端子上有多个具体为圆形的表面安装的正系数热敏电阻器，在金属端了上有切口的表面安装的正系数热敏电阻器的平面图。
图4A，4B，和4C分别是已知的表面安装的正系数热敏电阻器的平面图，纵断面图，和底视图。
图5是沿断面线V-V所作的断面图，表示被焊接加热的表面安装的正系数热敏电阻器的状态。具体实施方式
现在将参考图1A，1B和1C描述本发明的优选实施例。
表面安装的正系数热敏电阻器11最好包括：平板形正系数热敏电阻元件12、提供在盘式正系数热敏电阻元件12的两个主表面上的一对相对的电极13、被连接至相应电极13的一对金属端子14、焊锡15。焊锡15将相应的金属层端子14的一端14a连接至相应的电极13。金属端子14的另一端14b用焊锡或其他合适材料(图中未示出)连接至电路板上的电子电路。金属端子14在端部14a有一个孔16，以使焊锡15溢出孔16流至金属端子14的外表面。
表面安装的正系数热敏电阻器11最好用下述方法制成。
用主要包括钛酸钡陶瓷半导体材料并具有正系数热敏材料经干燥处理形成未烧结的盘形压制品，再经过焙烧，制备正系数热敏电阻元件12，它的直径约8mm，厚度约2mm，电阻约20Ω，居里温度约120℃。
电极13通过下述方法在正系数热敏电阻元件12的主表面上形成。下层13a在正系数热敏电阻元件12的整个主表面上用化学镀镍的方法形成，以确保主表面上的电阻性接触。包括银浆的最外层13b用烘烤的方法在下层13a上形成，以确保电极13的可焊性。最外层13b的面积最好小于下层13a的面积。因此，在每个最外层13b的外围边缘与相应的正系数热敏电阻元件12的主表面外围边缘之间提供有一定的间距。例如，在这个优选实施例中，最外层13b具有大约为6mm的直径。
其次，本发明优选实施例的金属端子14按下述方法制备。厚度约0.15至0.2mm，宽度约4mm的不锈钢金属板用镍电镀(厚度约0.5至约1μm)，再电镀以锡(约90％)一铅(约10％)焊料(厚度约3至约5μm)，并被处理为断面的L形的结构，如图1B中所示。
用冲压或其他合适方法，在每个金属端子14和端部区域14a(在图1A或1C中画以阴影)的靠近中心的部位形成孔16，金属端子14的端部区域14a与相应电极13的最外层13b连接。孔基本上与电极表面垂直，最好有大约1mm的直径。
焊剂被加在每个金属端子14的端部14a与相应电极13的最外层13b之间。焊剂用近红外热辐射束熔化，然后被冷却，从而使金属端子14的端部14a与电极13固结。
调节焊料15的量，使熔化的焊料溢出孔16流至金属端子14的外表面。
已知的表面安装的5正系数热敏电阻器1是这样制备的，其中每个金属端子4不包括孔16，并通过回流焊接被固结于相应电极3。将这种表面安装的正系数热敏电阻器1与根据本发明优选实施例的表面安装的正系数热敏电阻器11比较，结果被表示在表1中：
表1加热时间(秒)焊料状态金属端子变色固结强度实例30熔化未观察到19N比较例30未熔化未观察到-比较例120熔化观察到18N
表1证明，已知的表面安装的正系数热敏电阻器1在大约30秒的加热时间内没有完全熔化，致使金属端子4与电极3之间的连接不成功。此外，延长加热时间至大约120秒，虽然由于焊锡的熔化能完成连接，但金属端子4的端部4b所镀的锡氧化变色。
相反，在本发明优选实施例的表面安装的正系数热敏电阻器11中，焊锡在大约30秒的加热时间内被熔化，使金属端子14通过焊接完全而可靠地连接至电极13。金属端子14的端部14b不变色。
这是因为表面安装的正系数热敏电阻器11的金属端子14端部14a的孔16能够对焊锡15有效地加热。另外，来自卤素灯的近红外热辐射束加热金属端子14的端部14a。
在上述优选实施例中，基本上为单个圆形的孔16被提供在金属端子14的端部14a。如在图3A(表面安装的正系数热敏电阻器11’)中所示，非圆形的孔16’可被提供用来代替具体为圆形的孔16。换另一种方式，如在图3B(表面安装的正系数热敏电阻器11”)中所示，提供了多个孔16。再一种方式，如在图3C(表面安装的正系数热敏电阻器21)中所示，提供了不同于孔16的切口26。在本发明中，术语“切口”包括上述任何一种。
孔16和16’以及切口26必须形成在与电极13的最外层13b相连接的端部区域14a(图1A，1C和3A至3C的阴影区)，因为在银浆被焙烧时，包含镍的最外层13b被氧化。氧化了的最外层13b不能用普通焊剂连接至金属端子14的端部14a。
在上述优选实施例中，金属端子14最好由不锈钢制成。在本发明中，最好使用包括具有低热导率的金属的金属端子14。这类金属的实例是镍银和不锈钢。
当具有低热导率的金属端子14用焊剂连接至电极13的最外层13b时，金属端子14没有快速地被加热，引起金属端子14的外表面和内表面之间的大的温差。因此，表面镀层必须长时间的暴露在高温下，直至内表面上的焊剂被熔化。在这种情况下，金属端子14的表面被氧化和变色，引起可焊性的降低。
但是，在本发明的优选实施例中，在金属端子14的一个端部区域14a提供有切口，它与电极相连，并且使用的是近红外热辐射束。因此，能在短时间内快速地获得足够高的固结强度。
虽然上面已描述了本发明的优选实施例，应该理解，对熟悉技术的人来说，在不偏离本发明的范围和精神的情况下，变更和修改是显然可行的。因此，本发明的范围完全由下列权利要求来确定。