CN102930942B - 过电流保护元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过电流保护元件，包括：第一基板、第二基板、第一栅状电极、第二栅状电极及正温度系数(PTC)材料层。第一栅状电极和第二栅状电极形成于第一基板上，且两者位于同一平面交错设置。PTC材料层形成于该第一基板、第一栅状电极及第二栅状电极上，及第一栅状电极及第二栅状电极之间。一实施例中，第一栅状电极及第二栅状电极分别形成电源输入埠及电源输出埠。本发明的过电流保护元件通过电极结构上的优化设计，可降低元件电阻值。另外，利用电极结构的变化，也可形成多埠的过电流保护元件，而增加使用上的弹性。

Description

过电流保护元件

技术领域

本发明涉及一种过电流保护元件，且特别涉及一种具低电阻值的过电流保护元件。

背景技术

由于具有正温度系数(Positive Temperature Coefficient；PTC)特性的导电复合材料的电阻对温度变化具有反应敏锐的特性，可作为电流感测元件的材料，目前已被广泛应用于过电流保护元件或电路元件上。由于PTC导电复合材料在正常温度下的电阻可维持极低值，使电路或电池得以正常运作。但是，当电路或电池发生过电流(over-current)或过高温(over-temperature)的现象时，其电阻值会瞬间提高至一高电阻状态(至少102Ω以上)，而将过量的电流降低，以达到保护电池或电路元件的目的。

一般过电流保护元件的设计，PTC材料叠设于两电极层之间，而元件的电阻依PTC材料层的厚度而变化。PTC材料层愈厚，元件电阻愈大。现今因工艺上的限制，过电流保护元件的PTC材料层的厚度缩减有一定限度，使得元件电阻较高，而无法符合大电流元件的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过电流保护元件，通过电极结构上的优化设计，可降低元件电阻值。另外，利用电极结构的变化，也可形成多埠的过电流保护元件，而增加使用上的弹性。

根据本发明一实施例的过电流保护元件，其包括：第一基板、第二基板、第一栅状电极、第二栅状电极及正温度系数(PTC)材料层。第一栅状电极和第二栅状电极形成于第一基板上，且两者位于同一平面交错设置。PTC材料层形成于该第一基板、第一栅状电极及第二栅状电极上，及第一栅状电极及第二栅状电极之间。

一实施例中，第一栅状电极及第二栅状电极分别形成电源输入埠及电源输出埠。

一实施例中，过电流保护元件还包括过电压保护(OVP)元件，该OVP元件表面设有第一电极箔及第二电极箔。第一电极箔电气连接第一栅状电极或第二栅状电极，该第二电极箔于应用时接地。

附图说明

图1A至1C为本发明第一实施例的过电流保护元件的示意图；

图2A为本发明第二实施例的过电流保护元件的示意图；

图2B为本发明第三实施例的过电流保护元件的示意图；

图2C为本发明第四实施例的过电流保护元件的示意图；

图3A为本发明第五实施例的过电流保护元件的示意图；

图3B为本发明第六实施例的过电流保护元件的示意图；

图4为本发明第七实施例的过电流保护元件的示意图。

其中，附图标记说明如下：

11：第一基板 12：第二基板

13：第一栅状电极 14：第二栅状电极

15：PTC材料层 16：第三栅状电极

17：第三栅状电极 18：第四栅状电极

19：电极层 20：电极层

51：OVP元件 52：第一电极箔

53：第二电极箔 61：PTC元件

62：第一电极箔 63：第二电极箔

10、20、30、40、50、60、70：过电流保护元件

具体实施方式

图1A至图1C为本发明第一实施例的过电流保护元件。参照图1A，过电流保护元件10包括第一基板11、第二基板12、第一栅状电极13、第二栅状电极14及PTC材料层15。第一栅状电极13形成于第一基板11上，第二栅状电极14也形成于第一基板11上且与第一栅状电极13位于同一平面。PTC材料层15覆盖第一栅状电极13及第二栅状电极14，形成于第一基板11、第一栅状电极13及第二栅状电极14上，及该第一栅状电极13及第二栅状电极14之间。第二基板12设置于PTC材料层15上方。一实施例中，第一基板11及第二基板12为玻璃纤维基板，其也可为其他适合的非导电材料。

图1B为根据本发明一实施例的第一栅状电极13及第二栅状电极14的俯视平面视图。第一栅状电极13与第二栅状电极14的栅状部分为直条状，且彼此交错设置。第一栅状电极13及第二栅状电极14可分别形成电源输入埠及电源输出埠。前述电源输入埠及电源输出埠例示电流输入输出状况，惟按实际应用所需，第一栅状电极13及第二栅状电极14也可相反地分别形成电源输出埠及电源输入埠。换言之，本发明所界定的电源输入埠及电源输出埠并非绝对限定，而可依实际需求做相反改变而等效应用。

图1C显示根据本发明另一实施例的第一栅状电极13及第二栅状电极14的俯视平面视图。第一栅状电极13与第二栅状电极14的栅状部分为曲折状，且彼此交错设置。本发明的栅状电极形状也可为多折型或其他形状，并不为图式所限。

由图1B及图1C可知，因为第一栅状电极13及第二栅状电极14彼此交错设置，故相较于传统将电极设置在PTC材料层上下的过电流保护元件，可大幅减少电极间距。按电阻公式R＝ρ×L/A，其中ρ为体积电阻值，L为PTC材料层厚度，A为电极面积，本发明的电极间距较短(短于PTC材料层厚度)而可达成较低电阻值。因此，本发明的过电流保护元件相较于现有技术可达成低电阻值的功效。

参照图2A，过电流保护元件20包括第一基板11、第二基板12、第一栅状电极13、第二栅状电极14、第三栅状电极16及PTC材料层15。相较于图1A的过电流保护元件10，过电流保护元件20还包括设置于该PTC材料层15上方的第三栅状电极16，其连接至第一栅状电极13，与第一栅状电极13共同形成第一电源输入埠。此外，第三栅状电极16也可独立自行形成第二电源输入埠或第二电源输出埠，而形成多埠的过电流保护元件。

参照图2B，过电流保护元件30包括第一基板11、第二基板12、第一栅状电极13、第二栅状电极14、第三栅状电极17及PTC材料层15。相较于图1A的过电流保护元件10，过电流保护元件30还包括设置于该PTC材料层15上方的第三栅状电极17，其连接至第二栅状电极14，与第二栅状电极14共同形成第一电源输出埠。此外，第三栅状电极17也可独立自行形成第二电源输入埠或第二电源输出埠，而形成多埠的过电流保护元件。

参照图2C，过电流保护元件40包括第一基板11、第二基板12、第一栅状电极13、第二栅状电极14、第三栅状电极16、第四栅状电极18及PTC材料层15。相较于图1A的过电流保护元件10，过电流保护元件40还包括设置于该PTC材料层15上方的第三栅状电极16及第四栅状电极18。第三栅状电极16及第四栅状电极18形成于同一平面且交错设置。一实施例中，第三栅状电极16连接第一栅状电极13而共同形成第一电源输入埠，第四栅状电极18连接至第二栅状电极14而共同形成第一电源输出埠。另一实施例中，第三栅状电极16及第四栅状电极18形成独立的第二电源输入埠及第二电源输出埠，以此形成多埠的过电流保护元件。

如前图2A至2C所述，电源输入埠及电源输出埠可依需求通过电极结构设计不同的变化，而增加应用上的弹性。

图3A显示本发明另一实施例的过电流保护元件，其具有过电压保护功能。过电流保护元件50包括第一基板11、第一栅状电极13、第二栅状电极14、第三栅状电极16、PTC材料层15、第二基板12及过电压保护(OVP)元件51。类似于图2A所示的过电流保护元件20，过电流保护元件50还包括设置于该PTC材料层15上方的OVP元件51。OVP元件51表面设有第一电极箔52及第二电极箔53。一实施例中，于第二基板12中可设置导电通孔、导电柱或其他类似装置(未图示)，以此电气连接第一电极箔52及第三栅状电极16。第三栅状电极16连接第一栅状电极13或第二栅状电极14，以共同形成电源输入埠或电源输出埠。第二电极箔53于应用时接地。实际应用上，图2B及图2C的过电流保护元件30及40也可另设置OVP元件51，而同样具有过电压保护功能。

参照图3B，过电流保护元件60包括第一基板11、第一栅状电极13、第二栅状电极14、PTC材料层15、电极层20及OVP元件51。OVP元件51表面设有第一电极箔52及第二电极箔53，且可利用回焊(reflow)的方式连接第一电极箔52及电极层20，而将OVP元件51固设于电极层20上方。一实施例中，第一栅状电极13及第二栅状电极14分别作为电源输入埠及电源输出埠。基此，过电流保护元件60可同时兼具过电压保护功能。

图4显示本发明又一实施例的过电流保护元件。过电流保护元件70包括第一基板11、第一栅状电极13、第二栅状电极14、PTC材料层15、电极层19及PTC元件61。电极层19形成于PTC材料层15上方。PTC元件61表面设有第一电极箔62及第二电极箔63。第一电极箔62连接电极层19，也即电气连接该PTC材料层15。一实施例中，第一栅状电极13及第二栅状电极14形成电源输入埠，第二电极箔63形成电源输出埠，使得PTC材料层15及PTC元件61形成串接。另一实施例中，第一栅状电极13及第二栅状电极14也可依实际需要形成电源输出埠，而第二电极箔63形成电源输入埠，使得PTC材料层15及PTC元件61形成串接。另外，第一栅状电极13及第二栅状电极14可分别形成第一电源输入埠及第一电源输出埠，而第二电极箔63形成第二电源输入埠或第二电源输出埠，而形成多埠应用。

本发明的过电流保护元件利用电极结构上的设计，可降低元件电阻值，且通过电源输入埠或电源输出埠的变化设计或加入OVP元件及PTC元件，可有效增进应用上的弹性。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为以下的申请专利范围所涵盖。

Claims (7)

1.一种过电流保护元件，其特征在于，包括：

一第一基板；

一第一栅状电极，形成于该第一基板上；

一第二栅状电极，形成于该第一基板上，且与该第一栅状电极位于同一平面且交错设置；

一正温度系数材料层，形成于该第一基板、第一栅状电极及第二栅状电极上，及该第一栅状电极及第二栅状电极之间；以及

一第三栅状电极，设置于该正温度系数材料层上方；

其中该第一栅状电极及第二栅状电极分别形成第一电源输入埠及第一电源输出埠；

其中该第三栅状电极，形成第二电源输入埠或第二电源输出埠；

其中该正温度系数材料层于过电流发生时将瞬间提高至一高电阻状态，而将过量的电流降低。

2.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，该第一基板为玻璃纤维基板。

3.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，还包括一第二基板，该第二基板设置于该正温度系数材料层上方。

4.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，还包括设置于该正温度系数材料层上方的一第四栅状电极，该第三栅状电极及第四栅状电极形成于同一平面且交错设置。

5.根据权利要求4所述的过电流保护元件，其特征在于，于该第三栅状电极形成第二电源输入埠时该第四栅状电极形成第二电源输出埠，于该第三栅状电极形成第二电源输出埠时该第四栅状电极形成第二电源输入埠。

6.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，还包括一过电压保护元件，该过电压保护元件表面设有第一电极箔及第二电极箔，该第一电极箔电气连接该第一栅状电极或第二栅状电极，该第二电极箔于应用时接地。

7.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，还包括一电极层及一过电压保护元件，该电极层设置于该正温度系数材料层上方，该过电压保护元件表面设有第一电极箔及第二电极箔，该第一电极箔连接该电极层，该第二电极箔于应用时接地。