專利名稱：一種電氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電氣裝置尤其是用于數(shù)字電信應(yīng)用的裝置，還涉及電氣裝置的組件。
用于保護電信電路和設(shè)備的裝置具有特殊的要求。例如，當帶有高壓(例如250到600伏)的電力線即電纜接觸到電話線時產(chǎn)生了故障狀態(tài)，裝置應(yīng)跳閘，這一點很重要。這些故障狀態(tài)通常稱為“電力交叉(power cross)”。在“Underwriter’s實驗室標準1950年第三版中介紹了能夠提供這種保護的裝置的普遍采用的測試。在這個測試中，裝置承受包括了600伏交流電壓(VAC)和40A電流(短路電路)狀態(tài)的電循環(huán)，而且此裝置與布線模擬器(wiring simulator)串聯(lián)。在這種測試條件下，由于功率級很高，裝置有可能在從一個電極到另外一個電極的邊緣處產(chǎn)生電弧或跳火。同時，此裝置急劇膨脹以便吸收與故障狀態(tài)相關(guān)的能量。
對于某些應(yīng)用例如用于電話網(wǎng)絡(luò)電路的設(shè)備來說，用于這些設(shè)備中的部件必須符合額外的要求。例如，通常需要此裝置滿足在電磁兼容性和電氣安全規(guī)范Bellcore GR-1089所提出的應(yīng)用性測試。Bellcore GR-1089的一個方面是部件必須在暴露在瞬時高電壓、高電流下，即暴露在模擬雷擊下之后仍然有效。
由于對數(shù)字信號形式的大量數(shù)據(jù)的高速傳輸?shù)男枨蟮脑黾?，電話系統(tǒng)急劇擴展。用于數(shù)字電信電路的裝置面臨著與那些模擬和話音系統(tǒng)的傳統(tǒng)要求所不同的要求。目前，電阻超過20歐姆的PTC裝置廣泛用于各種電信系統(tǒng)中。例如，在電信應(yīng)用中采用了RaychemPolySwitchTMTR600-150裝置，其安裝電阻高達22歐姆(參見1998年10月的Raychem電路保護數(shù)據(jù)手冊)。然而對于數(shù)字電路來說，裝置的電阻必須低于20歐姆，以便減小電路中的信號損失和信號失真。一種典型的應(yīng)用涉及在電信電路的前端部分采用一個PTC裝置，而在環(huán)路部分中采用第二PTC裝置。這兩個裝置的相對電阻必須保持穩(wěn)定，以達到最佳的信噪比。裝置的電容必須低到允許傳輸數(shù)字信息流的高帶寬信號而無失真。數(shù)字裝置的小型化要求減小部件的尺寸，尤其是它們的“基底面積”(即它們在電路板上所占的空間)和相對板的高度(例如，從裝置頂部到板的距離，包括任何存在的絕緣層)，這樣，電路板就可以較高密度地安裝在設(shè)備中。除了這些尺寸、電阻和電容的要求以外，裝置還必須通過上述的適當測試，例如在UL1950中規(guī)定的電力交叉測試要求和在Bellcore 1089中提出的雷涌要求。
已經(jīng)知道可以使用電絕緣涂層或外殼來包圍電路保護裝置和其它電路部件。例如可參見美國專利No.4223177(Nakamura)，No.4315237(Middleman等)，No.4481498(McTavish等)，No.4873507(Antonas)，和No.5210517(Abe)。這些涂層提供了電絕緣和機械保護，并且對于裝置暴露在可能發(fā)生從一個電極到另外一個電極的電弧的高壓狀態(tài)下中的使用來說特別重要。然而，某些傳統(tǒng)的涂層如環(huán)氧樹脂會限制PTC元件的膨脹，導(dǎo)致裝置發(fā)生故障。其它傳統(tǒng)的柔性或順應(yīng)性的涂層會因跳閘過程中的膨脹而發(fā)生破裂或從裝置上脫落，留下裝置的邊緣暴露出來并進一步承受電弧。另外，對于表面可安裝的裝置來說，涂層必須保持完好并保持其功能，以阻止在安裝到板上后產(chǎn)生從一個電極到另外一個電極的電弧，安裝通常涉及到回流焊操作，在操作中焊料被加熱到其熔點溫度以上。
現(xiàn)有的用于高電壓數(shù)字應(yīng)用的電路保護裝置具有相對較大的基底面積。例如，由Tyco Electronics公司的一個分公司Raychem CircuitProtection銷售的商標為PolySwitchTM TR600-160裝置可滿足上述UL1950的600VAC和40A的電力交叉測試的要求，它是寬約6mm的徑向引線的裝置。表面可安裝的PolySwitchTR600-200的裝置的寬度超過8mm。由于電信設(shè)備如線板卡(line card)通常包括有多條線路，且各線路通常由其自身的單獨電路保護元件來保護，因此電路板通常具有8或16個這樣的裝置，它們盡可能近地安裝在一起。因此，減小單個裝置的基底面積可為電路板提供多種好處。基底面積的進一步地減小可以通過將多個裝置封裝在一個組件中來實現(xiàn)。
對于數(shù)字電信電路來說，盡可能地減小串聯(lián)的電路保護元件的電阻值并使其仍能執(zhí)行對多種電氣故障的保護功能是很重要的。大多數(shù)語音能量已經(jīng)確定在低于3500Hz的頻率范圍內(nèi)。在電話網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用的標準“4kHz”的話音信道被設(shè)計成穿過300-3400Hz范圍內(nèi)的頻率。模擬裝置如調(diào)制解調(diào)器必須采用各種技術(shù)如調(diào)制技術(shù)強制數(shù)據(jù)適合此信道寬度，從而克服電話信道的帶寬限制。然而，數(shù)字服務(wù)可提供高得多的帶寬。數(shù)字系統(tǒng)包括以速度高達1.5兆字節(jié)每秒(Mb/s)工作的高速數(shù)字用戶線(HDSL)，以下載速度高達6Mb/s工作的異步數(shù)字用戶線(ADSL)，以及以速度高達52Mb/s工作的極高速數(shù)字用戶線(VDSL)。還存在用于某些應(yīng)用的更高速率的系統(tǒng)。銅線具有一定量的電阻/長度比，而且信號隨著距離而衰減?？衫梅糯笃魇剐盘栠_到一定程度的再生。然而，信號每次放大后會產(chǎn)生更大的噪音，這樣在一定程度后，利用信號放大來傳輸質(zhì)量信號受到了限制?？梢詮目蓚鬏斝盘柕姆秶鷥?nèi)和信號的質(zhì)量中直接減去任何不必要的電阻。對于高速數(shù)字傳輸所需的增大的帶寬來說，電路阻抗是尤其重要的。阻抗的不匹配會導(dǎo)致在電路中產(chǎn)生不希望有的反射，并產(chǎn)生其它的噪音來源。因此，在本領(lǐng)域內(nèi)的系統(tǒng)制造和操作時，應(yīng)仔細地設(shè)計和保持整個電路的阻抗平衡，這一點是很重要的。線路之間的串話干擾進一步限制了其性能。由于信噪比在確定各種數(shù)字體系的范圍中成為一個限制因素，因此所有的這些因素在設(shè)計和優(yōu)化數(shù)字系統(tǒng)中都是非常重要的。
減小PTC裝置的電阻的一種方法是將裝置做得更大。然而這種方法會產(chǎn)生兩個有害的影響。第一是明顯地違背了裝置應(yīng)盡可能小的要求。例如，在一件設(shè)備中板到板的間距可為12.7mm(0.5英寸)，因此任何超過這個距離的裝置都無法使用。第二是裝置具有不希望有的較大熱質(zhì)量，它使得很難進行焊接，還可能無法滿足測試要求。除了高壓、高電流的電力交叉故障之外，電路保護裝置還必須在高壓、低電流的故障狀態(tài)下保護裝置。如果裝置的熱質(zhì)量過大，那么裝置不會這種情況下跳閘，而此時故障電流可能低至0.5A，因此，設(shè)備由于長期的低電量故障狀態(tài)而產(chǎn)生故障。
在電信應(yīng)用中已采用陶瓷的PTC裝置作為電路保護元件。然而，由于陶瓷材料具有相對較高的電阻率，因此低電阻的裝置就會變得很大，這是不希望發(fā)生的。另外，無機陶瓷裝置的電容較高，例如為1毫微法，這對于高速數(shù)字應(yīng)用是不符合需要的。對于某些應(yīng)用來說，用保險絲進行電流過載保護仍然可行；然而，保險絲是不可復(fù)位的，這就需要對通常位于多個或較遠位置處的設(shè)備進行不希望的修理或更換，這對制造商不利。
在第二方面，本發(fā)明提供了一種電組件，所述組件包括(A)第一和第二電氣裝置，各裝置包括(1)薄片狀PTC元件，其(a)包括具有PTC特性的導(dǎo)電聚合物組合物，(b)具有第一和第二主表面，(c)具有最多為2.5mm的厚度tmm，以及(d)具有最多為50mm的周長pmm；(2)第一金屬箔電極，其與PTC元件的第一表面相連；
(3)第二金屬箔電極，其與PTC元件的第二表面相連；和(4)包括電絕緣材料的第一絕緣層，其覆蓋PTC元件的至少一部分周長；各所述裝置(a)在20℃下具有最多為6歐姆的初始電阻，(b)具有最多為150pF的電容；和(c)滿足UL1950的電力接觸測試M-1的要求，和(B)圍繞第一和第二裝置的附加絕緣層，第一裝置在進行15分鐘的250VAC/3A的測試后，再經(jīng)過至少1小時沒有電力施加到此裝置上的時間，在此之后，第一裝置的電阻與經(jīng)過相同電測試的第二裝置的電阻最多相差1.5歐姆。
在第三方面，本發(fā)明提供了包括兩個并聯(lián)電連接的薄片狀PTC裝置的電組件，各裝置(1)包括薄片狀PTC元件，其(a)包括具有PTC特性的導(dǎo)電聚合物組合物，(b)具有第一和第二主表面，(c)具有厚度tmm，以及(d)具有周長pmm；(2)具有與第一表面相連的第一金屬電極；(3)具有與第二表面相連的第二金屬電極；和(4)具有包括電絕緣材料的第一絕緣層，其覆蓋PTC元件的至少一部分周長；所述組件(a)具有最多為300pF的電容，(b)在20℃下具有最多為6歐姆的初始電阻；和(c)滿足UL1950的電力接觸測試M-1的要求。
在第四方面，本發(fā)明提供了一種用于數(shù)字信號的電信電路，所述的電路具有前端部分和環(huán)路部分，該電路包括(1)電源；(2)負載；
(3)與所述電源和負載串聯(lián)的根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的電氣裝置。
散布在聚合物組分中的微粒導(dǎo)電填料可以是任何合適的材料，包括炭黑、石墨、金屬、金屬氧化物，導(dǎo)電的涂層玻璃或陶瓷珠、微粒導(dǎo)電聚合物，或者這些材料的組合物。填料可以是粉末、珠子、薄片、纖維的形式，或者是任何其它的合適形狀。所需的導(dǎo)電填料的量根據(jù)組合物所需的電阻率和導(dǎo)電填料自身的電阻率來選擇。對于大多數(shù)的組合物來說，導(dǎo)電填料應(yīng)占整個組合物體積的10到60％(體積)，更好為20到55％(體積)，最好為25到50％(體積)。
導(dǎo)電的聚合物組合物可包括其它的組分，例如抗氧化劑，惰性填料，非導(dǎo)電的填料，輻射交聯(lián)劑(通常指輻射助劑或交聯(lián)增強劑，例如異氰脲酸三烯丙酯)、穩(wěn)定劑、分散劑、偶聯(lián)劑、除酸劑(例如CaCO3)，或其它組分。這些組分通常占整個組分的最多20％(體積)。
導(dǎo)電的聚合物組合物具有正溫度系數(shù)(PTC)特性，即，在較小的溫度的范圍內(nèi)其電阻率急劇升高。在此應(yīng)用中，用語“PTC”指一種組合物，其具有至少為2.5的R14值和/或至少為10的R100值的成分，并且這種組合物最好應(yīng)具有至少為6的R30值，其中R14是指在14℃范圍內(nèi)的終點和起點處的電阻率比值，R100是指在100℃范圍內(nèi)的終點和起點處的電阻率比值，而R30是指在30℃范圍內(nèi)的終點和起點處的電阻率比值。通常用于本發(fā)明裝置的組合物的電阻率可以比它們的最小值增大很多。
在美國專利No.4237441(van Konynenburg等)、No.4545926(Fouts等)、No.4724417(Au等)、No.4774024(Deep等)、No.4935156(van Konynenburg等)、No.5049850(Evans等)、No.5250228(Baigrie等)、No.5378407(Chandler等)、No.5451919(Chu等)、No.5582770(Chu等)、No.5701285(Chandler等)、No.5747147(Wartenberg等)和No.6130597(Toth等)中公開了用于本發(fā)明裝置的合適的導(dǎo)電聚合物組合物。
導(dǎo)電聚合物的形式是具有基本平行的第一和第二主表面的薄片狀元件。該元件夾在第一和第二金屬電極之間，第一電極連接在PTC元件的第一表面上，而第二電極連接在第二主表面上。雖然電極的形式可以采用導(dǎo)電墨水或通過電鍍或其它方式涂鍍的金屬層，但是電極最好為金屬箔的形式。特別合適的箔電極是微粗糙的金屬箔電極，包括電鍍鎳箔電極和鍍鎳的電鍍銅箔電極，尤其是如美國專利No.4689475(Matthiesen)、No.4800253(Kleiner等)和國際專利申請WO95/34081(Raychem公司)中所公開的。
PTC元件具有最多為2.5mm(0.100英寸)的厚度tmm，最好厚度最多為2.0mm(0.080英寸)，通常在1到2.5mm(0.040到0.100英寸)之間，這是在第一和第二電極之間測量的。這是特別適用于高壓如250或600伏的應(yīng)用的厚度范圍。該元件還具有最多為50mm(1.97英寸)的周長pmm，通常在20到50mm(0.79到1.97英寸)之間。這個周長是圍繞裝置的最小圓周(1)和在第一與第二電極之間一半距離處測得的圓周(2)中的較小值。周長的測量最好包括任何會引起注意的凹陷、破裂或雜質(zhì)。
在薄片狀元件上連接了包括有電絕緣材料的第一絕緣層，其覆蓋了PTC元件的至少一部分周長。最好，第一絕緣層覆蓋在PTC元件周長上最少10％的厚度，更好是至少30％的厚度，尤其是至少50％的厚度，最好是至少70％的厚度。在一些實施例中，第一絕緣層最好覆蓋在PTC元件周長上的基本上全部的厚度，其中“基本上全部”意味著至少90％的厚度被第一絕緣層所覆蓋。在一些實施例中，第一絕緣層與第一和第二電極基本上不接觸，最好是與第一和第二電極完全不接觸，其中“基本上不接觸”意味著第一和第二電極的整個表面區(qū)域的最多10％被第一絕緣層所覆蓋。
第一絕緣層可包含任何順應(yīng)性的涂層材料，但是最好為聚合物。合適的材料包括聚乙烯、乙烯共聚物、含氟聚合物、硅酮、高彈體、橡膠、熱熔粘合劑、膠粘劑和凝膠。此絕緣層應(yīng)覆蓋并粘接到PTC元件的導(dǎo)電聚合物組合物上，并能在操作中的導(dǎo)電聚合物的膨脹過程中保持其覆蓋性和粘性，這一點很重要。因此，此材料最好具有與PTC元件相似的熱膨脹特性。為了提高其在高壓狀態(tài)下的性能，絕緣層應(yīng)該包括一種或多種填料，如消弧材料、耐壓(stress-grading)材料、阻燃材料或抗電弧徑跡性材料。
可用任何適當?shù)募夹g(shù)來涂敷第一絕緣層材料，例如，可通過涂刷或噴射，或通過壓制或熱熔來涂敷，或通過浸漬來涂敷。一種特別優(yōu)選的技術(shù)是采用環(huán)形件，在連接到PTC元件上之前環(huán)形件最好是自支撐的零件。該環(huán)形件可從熱可逆制品中制備，例如熱可逆管材或形成環(huán)形的熱可逆帶。熱可逆制品是尺寸可通過熱處理而發(fā)生變化的制品。它們最普通的形式中，這種制品包括熱收縮的套筒或管材，它們由具有彈性或塑性記憶特性的聚合物材料制成的，例如美國專利No.2027962(Currie)、No.3086242(Cook等人)和No.3597372(Cook)中所介紹的。這種聚合物材料在制作過程中發(fā)生交聯(lián)，以便提高所需的尺寸恢復(fù)能力。生產(chǎn)熱可逆制品的一種方法包括將聚合物材料定形成所需的熱穩(wěn)定形狀，然后對聚合物材料進行交聯(lián)，將制品加熱到結(jié)晶熔點之上的溫度(或者對于非晶體材料來說，加熱到聚合物的軟化點)，使制品變形，并在變形狀態(tài)下冷卻制品，使得可以保持制品變形后的狀態(tài)。在使用中，由于制品的變形后狀態(tài)是熱不穩(wěn)定的，加熱會導(dǎo)致制品呈現(xiàn)其初始的熱穩(wěn)定形狀。這種熱可逆制品在恢復(fù)與PTC元件接觸時可以用作第一絕緣層。或者，熱可逆制品的內(nèi)表面可被涂敷熱熔粘合劑或膠粘劑，在制品被加熱并恢復(fù)時，它會熔化和/或流入到與PTC元件接觸，在元件的周界提供保形涂鍍并填充元件周邊上的小孔或不規(guī)則表面。在這種結(jié)構(gòu)中，此熱可逆制品可包括載體件(通常為外層)和內(nèi)部粘合件。此載體件可以在安裝后保留或去除。粘合劑或膠粘劑也可本身就包含上述類型的填料，以便提高其高壓性能。在使用熱可逆制品時，可完全恢復(fù)的制品(未帶有PTC元件)的內(nèi)周長最好稍小于PTC元件的周長。即使在由于裝置跳閘到高溫狀態(tài)而引起膨脹后，也可允許恢復(fù)后的制品保持和PTC元件的良好接觸。熱可逆制品的內(nèi)周長最好為PTC元件周長的最多90％，更好是最多85％，最好是最多80％。環(huán)形件或熱可逆制品的周長最好具有與PTC元件同樣的形狀。
本發(fā)明的裝置設(shè)計成具有低的裝置電阻和低電容，同時尺寸較小。由于數(shù)字電信系統(tǒng)的電阻限制，這些裝置已經(jīng)設(shè)計成在20℃時電阻最多為6.0歐姆，較好是最多為5.0歐姆，更好是最多為4.0歐姆，最好是最多為3.0歐姆。在室溫下采用用于0.001MHz-100MHz的頻率范圍的惠普4191A和4192A LCR儀表在無偏壓下所測得的裝置電容最多為150pF，更好是最多為50pF，最好是最多為20pF。為了減小裝置在板上所占的基底面積，該裝置可由厚度最多為2.5mm(0.100英寸)的PTC元件制成。為了在設(shè)備中容納高密度封裝的電路板，裝置可以設(shè)計成在安裝到基片如電路板上時具有的最大高度為10.2mm(0.40英寸)。此最大高度是從裝置頂部(包括任何存在的絕緣層)到安裝裝置的基片表面的距離。為了進一步降低電阻，本發(fā)明包括一種并聯(lián)連接的PTC裝置的組件，如圖3所示。
本發(fā)明的電路保護裝置特別適于通過Underwriter’s實驗室標準1950年第三版中提出的實用型電力交叉測試。在其中所規(guī)定的測試M-1中，將電路保護裝置與布線模擬器如1.6A的慢燒保險絲串聯(lián)設(shè)置，并承受1.5秒的600VAC和40A(短路電路)的電力驟增。為了滿足這項要求，裝置必須能保護此布線模擬器(它必須不能被施加電力，例如，如果布線模擬器是保險絲的話，那么它不能熔斷)，而且該裝置不能燒焦裝置周圍的粗棉布指示器。
另外，本發(fā)明的電路保護裝置也可以通過Bellcore規(guī)范GR-1089中提出的測試。特別是，本發(fā)明的裝置尤其適合通過Level 1 Surge 3的雷擊測試，在測試中裝置承受具有如下波形的重復(fù)電脈沖。此電脈沖必須具有10微秒的最大上升時間，其為電壓從電壓峰值的10％上升到電壓峰值的90％所花費的時間，同時電脈沖必須具有1毫秒的最小衰減時間，這里衰減時間定義為電壓以指數(shù)方式地衰減到其峰值的50％所花費的時間，峰值電壓必須最少為1kV，峰值電流必須最少為100A。經(jīng)過上述電瞬態(tài)的交替極性的25個脈沖后，裝置的阻抗變化不能超過1歐姆。在過去，為了通過這種Level 1 Surge 3的測試，建議使用與裝置串聯(lián)的附加電阻(參見Raychem電路保護數(shù)據(jù)手冊，1998年10月，第48頁)。本發(fā)明的裝置可以設(shè)計成無需附加的串聯(lián)電阻就可滿足這種要求。
本發(fā)明的裝置已經(jīng)設(shè)計成相對于基本類似的裝置具有穩(wěn)定的電阻?；绢愃频难b置定義為具有相同形狀和尺寸的裝置，由相同的PTC材料組合物制成，具有相同材料和尺寸的電極和引線，在20℃下測量時電阻的差異最多為0.5歐姆。由于電信電路必須仔細地進行阻抗平衡以避免不希望有的噪音和信號耗損，而且經(jīng)常在電路中使用兩個PTC裝置(如圖4所示)，因此經(jīng)常需要在電路中使用基本相似的裝置。此外，希望裝置在電氣故障發(fā)生后仍盡可能地保持匹配。否則，使用可復(fù)位裝置的優(yōu)點就會在電氣故障發(fā)生后降低，并產(chǎn)生較大的阻抗不匹配，導(dǎo)致信號和/或信號質(zhì)量的耗損。因此，本發(fā)明的裝置已經(jīng)設(shè)計成在持續(xù)的電氣故障后可相對于基本類似的裝置具有穩(wěn)定的電阻。對裝置進行電測試，其中兩個基本類似的裝置均承受250VAC的電壓和3A的電流15分鐘，然后置于環(huán)境條件下，沒有電力加載到兩個裝置上，并在20℃下測量它們的電阻。在測試后，這兩個裝置的電阻彼此相差最多1.5歐姆，最好是最多1.0歐姆。對于一些應(yīng)用和一些板的布置來說，希望將基本類似的裝置封裝在一起成為一個組件，如圖2所示?？赏ㄟ^將兩個裝置封裝在一起來實現(xiàn)兩個裝置的較小基底面積，這是因為引線設(shè)計緊湊，而且可以減小尤其對于高壓裝置來說比較大的板布置所需的內(nèi)部裝置的間距。
本發(fā)明可通過附圖來顯示，其中

圖1是本發(fā)明第一方面的裝置1的平面圖。PTC電阻元件3夾在第一和第二金屬箔電極5，7之間，電極上分別涂覆了第一和第二焊料層11，13。第一絕緣層9圍繞PTC元件3的周邊，并與PTC元件的形狀一致。
圖2是本發(fā)明第二方面的組件21的分解視圖。第一電氣裝置23具有圍繞PTC元件26的絕緣層27，第二電氣裝置25具有圍繞PTC元件28的絕緣層29。在裝置上還設(shè)有引線31和31’。在兩個裝置周圍設(shè)有盒體形式的附加絕緣層33。
圖3是本發(fā)明第三方面的組件35的分解視圖。包括了pTC元件36的第一電氣裝置37具有絕緣層41，包括了PTC元件38的第二電氣裝置39具有絕緣層43。引線49電連接到兩個裝置的內(nèi)電極上。夾子50從引線45延伸到引線47，并電連接到兩個裝置的外電極上。由引線49和夾子54形成的電連接使得這兩個裝置并聯(lián)起來。或者，可以省去夾子50，裝置通過引線經(jīng)電路板上的組件的接觸片的連接而并聯(lián)在一起。
圖4是本發(fā)明第四方面的電路。兩個PTC電氣裝置53，55和要保護的設(shè)備65串聯(lián)在一起。另外，電路還包括過電壓保護元件57和59，以及線路電阻61和63。
本發(fā)明的上述詳細介紹包括主要或?qū)ｉT關(guān)于本發(fā)明的特征部分或方面的段落。應(yīng)該理解的是這是出于清楚和方便考慮的，特定特征可以不僅只與公開它的段落相關(guān)，這里所公開的包括不同段落中的信息的所有的適當組合。類似地，雖然這里的各個附圖和介紹涉及到本發(fā)明的特定實施例，但是應(yīng)該理解，特定特征公開于特定的附圖中且可以一定程度地使用，此特定特征也可公開于其它附圖中且和其它特征結(jié)合使用，或者，此特定特征公開于整個發(fā)明中。
應(yīng)該理解，上述裝置和方法的設(shè)置只是對原理或本發(fā)明的應(yīng)用的示例性說明，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神實質(zhì)和范圍的前提下，可以制訂許多其它的實施例和修改。
權(quán)利要求
1.一種適用于數(shù)字電信電路的電氣裝置，所述裝置具有最多為150皮法(pF)的電容，并包括(1)薄片狀PTC元件，其(a)包括具有PTC特性的導(dǎo)電聚合物組合物，(b)具有第一和第二主表面，(c)具有最多為2.5毫米(mm)的厚度tmm，以及(d)具有最多為50mm的周長pmm；(2)第一金屬箔電極，其與所述PTC元件的第一表面相連；(3)第二金屬箔電極，其與所述PTC元件的第二表面相連；和(4)包括電絕緣材料的第一絕緣層，其覆蓋所述PTC元件的至少一部分周長；所述裝置(a)在20℃下具有最多為6歐姆的初始電阻，(b)滿足UL1950的電力接觸測試M-1的要求，和(c)在進行15分鐘的250伏交流電壓(VAC)/3安培(A)的測試后，再經(jīng)過至少1小時沒有電力施加到所述裝置上的時間，在此之后，所述裝置的電阻與經(jīng)過相同電測試的基本類似的裝置的電阻最多相差1.5歐姆。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣裝置，其特征在于，所述裝置的第一絕緣層與第一和第二電極基本上不接觸，最好與第一和第二電極完全不接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電氣裝置，其特征在于，所述裝置在承受具有一定波形的電脈沖，再經(jīng)過至少1小時沒有電力施加到所述裝置上的靜止時間后，所述裝置的電阻變化最大為2.0歐姆，所述電脈沖的特征在于，(a)最大上升時間為10微秒，(b)最小衰減時間為1毫秒，(c)最小峰值電壓為1000伏(V)，和(d)最小峰值電流為100A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的電氣裝置，其特征在于，所述裝置在安裝到基片上時的最大高度為10mm。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電氣裝置，其特征在于，所述裝置的第一絕緣層包括填料，其為消弧材料、耐壓材料、阻燃材料或抗電弧徑跡性材料。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電氣裝置，其特征在于，所述裝置的第一絕緣層為環(huán)形的形式。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電氣裝置，其特征在于，所述裝置還包括圍繞所述裝置的第二絕緣層，其最好包括自支撐的盒體。
8.一種電組件，包括(A)第一和第二電氣裝置，各所述裝置包括(1)薄片狀PTC元件，其(a)包括具有PTC特性的導(dǎo)電聚合物組合物，(b)具有第一和第二主表面，(c)具有最多為2.5mm的厚度tmm，以及(d)具有最多為50mm的周長pmm；(2)第一金屬箔電極，其與所述PTC元件的第一表面相連；(3)第二金屬箔電極，其與所述PTC元件的第二表面相連；和(4)包括電絕緣材料的第一絕緣層，其覆蓋所述PTC元件的至少一部分周長；各所述裝置(a)在20℃下具有最多為6歐姆的初始電阻，(b)具有最多為150pF的電容；和(c)滿足UL1950的電力接觸測試M-1的要求，和(B)圍繞所述第一和第二裝置的附加絕緣層，所述第一裝置在進行15分鐘的250VAC/3A的測試后，再經(jīng)過至少1小時沒有電力施加到此裝置上的時間，在此之后，所述第一裝置的電阻與經(jīng)過相同電測試的所述第二裝置的電阻最多相差1.5歐姆。
9.一種電組件，其包括兩個并聯(lián)電連接的薄片狀PTC裝置，各所述裝置(1)包括薄片狀PTC元件，其(a)包括具有PTC特性的導(dǎo)電聚合物組合物，(b)具有第一和第二主表面，(c)具有厚度tmm，以及(d)具有周長pmm；(2)具有與所述第一表面相連的第一金屬電極；(3)具有與所述第二表面相連的第二金屬電極；和(4)具有包括電絕緣材料的第一絕緣層，其覆蓋所述PTC元件的至少一部分；所述組件(a)具有最多為300pF的電容，(b)在20℃下具有最多為6歐姆的初始電阻；和(c)滿足UL1950的電力接觸測試M-1的要求。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的組件，其特征在于，所述組件還包括圍繞所述裝置的附加絕緣層，其最好包括自支撐的盒體。
11.一種用于數(shù)字信號的電信電路，所述電路具有前端部分和環(huán)路部分，所述電路包括(1)電源；(2)負載；和(3)與所述電源和負載串聯(lián)的根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣裝置。
全文摘要
提供了一種適用于數(shù)字電信應(yīng)用的電氣裝置(1)，它包括由導(dǎo)電聚合物組合物組成的夾在兩個金屬箔電極(5，7)之間的薄片狀PTC元件(3)。由電絕緣的柔性材料組成的第一絕緣層(9)覆蓋在PTC元件的至少一部分周邊上。該裝置具有低電阻、低電容、較小的尺寸和穩(wěn)定的電阻，并滿足電力交叉測試的要求。另外，還提供了電氣裝置的組件(21，35)。
文檔編號H01C1/016GK1401123SQ01803554
公開日2003年3月5日 申請日期2001年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月11日
發(fā)明者C·A·瓦爾斯, R·魯比爾諾, A·R·馬丁 申請人:泰科電子有限公司