CN105097355A - 可回焊式温度保险丝 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种可回焊式温度保险丝包含基座、罩盖、弹性导电件、感测连接件及抑制元件；基座包含第一和第二焊垫，且与该罩盖结合形成一内部容置空间；弹性导电件包含第一和第二端部，第一端部连接于该第一焊垫，第二端部可连接于该第二焊垫；该弹性导电件具有可解除该第二端部和第二焊垫间连接的弹性恢复力；感测连接件连接该弹性导电件的第二端部以及第二焊垫；抑制元件包含一压制件，该压制件穿过罩盖表面的一开口，且末端压住该弹性导电件的第二端部，以抵抗回焊时该弹性导电件的弹性恢复力。当该保险丝经回焊后，除去该抑制件，从而使得保险丝处于致动状态；当高温错误状况发生时，该弹性导电件的弹性恢复力解除第二端部与第二焊垫的连接。

Description

可回焊式温度保险丝
技术领域
本发明是关于一种温度保险丝(thermalfuse)，特别是关于一种可回焊式温度保险丝。
背景技术
随着科学技术的发展，电力/电子产品日益多样化、复杂化，所应用的电路保护元件已非限制于昔日的简单的玻璃管保险丝，而是发展成为一个门种类繁多的新兴电子元件领域。随着电子产品的更新换代，对可靠性和安全性的要求日益提高，尤其人们对各种电路保护元件的发展和应用将更加关注。
电路保护元件的重要性日益增加在各类电子产品中，设置过电流保护和过电压保护元件的趋势日益增强。据统计，在电子产品出现的故障中，有75％以上是由于过电流或过电压所造成的。随着人们对电子产品安全性要求不断提升，制造厂家因而已普遍采用电路保护元件。
既存的玻璃管型保险丝因占据较大空间，且其电极设计并不适合于电路板的应用。因此表面粘着型(SMD)温度保险丝逐渐被开发出来，且其具有更小的体积。温度保险丝的作用与典型的玻璃管保险丝类似。也就是说，在正常操作情况下该温度保险丝形成导通，而在超过临界温度时，该温度保险丝的行为便像是开路电路。换言之，操作时过高电流流通过该温度保险丝或邻近元器件失效升温。一旦温度到达该临界温度，其将从导通状态切换成非导通或断路状态。
现有温度保险丝的一项缺点是在设置于电路板时，必须避免温度保险丝达到临界温度，否则将形成断路(opencircuit)而无法使用。因此，一般的温度保险丝无法直接经过回焊炉安装至一电路板上，因为回焊炉的操作温度动辄高达230℃至260℃以上，将使得该温度保险丝成为断路状态而非致动状态(activatedstate)，故无法使用。
美国专利US8,581,686揭示一种可回焊式温度保险丝10，其包含可提供温度保险丝功能的传导元件11，其允许负载电流流过其中。该传导元件11可处于向上弹开的弹性张力状态，其一端通过焊锡12固定于基板14。因通过回焊时，焊锡12可能熔化而无法固定住传导元件11，此时连接于传导元件11的抑制元件13的拉力可确保于回焊制作工艺期间保持该传导元件11于原本的位置。在正常运作期间，负载电流可以流过该传导元件11。在熔断抑制元件13后，传导元件11会通过焊锡12保持在一位置上。当过电流发生时，高热能会使焊锡12熔化而失去保持该传导元件11在原本位置的能力，因而便如虚线所示般将导致传导元件11呈断路状态。抑制元件13可为任何能够传导电力的材料，例如铜、不锈钢或合金材料。抑制元件13的线径不能太大，以便能够以电流熔断该抑制元件13。换句话说，回焊后必须提供一足够高的电流通过抑制元件13使其断开，由此解除与该传导元件11的连结。因此该项设计必须执行回焊后再进行一次通电断开抑制元件13的步骤，会多一项制作工艺步骤和通电设备，因而增加制作工艺的复杂性和成本。
发明内容
本发明揭示一种可回焊式温度保险丝，其中防止回焊时造成保险丝断路的抑制元件于回焊完成后不需通电烧断，故可简化制作工艺步骤，因此其中用于表面粘着于电路板的焊垫设计亦可进一步简化。
根据本发明第一实施例的一种可回焊式温度保险丝，其包含基座、罩盖、弹性导电件、感测连接件及抑制元件。基座包含第一焊垫(bondingpad)和第二焊垫，可用于表面粘着于电路板。罩盖可与该基座结合形成一内部容置空间，且该罩盖上表面具有一开口。弹性导电件设于该容置空间中，且包含第一端部和第二端部。第一端部连接于该第一焊垫，第二端部可连接于该第二焊垫。该弹性导电件具有解除该第二端部和第二焊垫间连接的弹性恢复力。感测连接件设于该弹性导电件的第二端部以及第二焊垫之间，从而连接两者并使其电气导通。抑制元件包含一压制件，该压制件穿过该开口，其末端压住该弹性导电件的第二端部，以抵抗回焊时该弹性导电件的弹性恢复力。经回焊后，可除去该抑制件，从而使得温度保险丝处于致动状态。
一实施例中，当环境温度超过一临界值时，该感测连接件解除该弹性导电件的第二端部及第二焊垫间的连接。
当温度未达一临界温度时，弹性导电件仍连接第二焊垫而保持电气导通。当高温的错误状况发生时(例如因过电流或电路板上邻近元器件失效升温使得温度达到临界温度)，该弹性导电件的第二端部与第二焊垫将分离，形成断路而提供保护。换言之，当感测连接件的温度到达一临界温度时，该弹性导电件的第二端部与第二焊垫分离，亦或温度保险丝的环境温度超过一临界值时，该感测连接件将解除该弹性导电件的第二端部及第二焊垫间的连接，也就是通过弹性导电件的弹性恢复力解除第二端部与第二焊垫的连接。
一实施例中，该感测连接件包含焊锡。
一实施例中，该第一焊垫和第二焊垫均至少部分外露于基座底部，使得该可回焊式温度保险丝可表面粘着于一电路板。
一实施例中，该抑制元件另包含扣件，该扣件利用机械方式扣住罩盖或基座以进行固定。
一实施例中，该扣件扣住该基座底部。
一实施例中，该扣件扣住该罩盖侧面。
一实施例中，该扣件包含两个沿该罩盖向下侧面延伸的扣臂，且该扣臂底端有朝内凸出物，以扣住该基座底部或罩盖侧面。
一实施例中，该罩盖侧面相对于该凸出物处有相应开口，以供该凸出物插入固定。
一实施例中，该凸出物为半圆形、或该凸出物具有斜角或该凸出物为半圆形并具有斜角。
一实施例中，该弹性导电件为拱型结构。
一实施例中，该第一焊垫和第二焊垫包含外露于基座侧面的直立部分。
一实施例中，该第一焊垫和第二焊垫底面另连接延伸出罩盖的导电金属片，供点焊使用。
经回焊并除去抑制元件后，可回焊式温度保险丝处于致动状态。若在电性检测或任何非故意意图的过热导致弹性导电件第二端部和第二焊垫间脱离，可插回该抑制元件，以电烙铁靠进第二焊垫进行重工焊接修复。
本发明的可回焊式温度保险丝采取机械方式固定该抑制元件，具有较高的可靠度，且回焊后抑制元件采取机械方式除去，不需进行通电烧断的步骤。因此本发明除了可靠度高外，亦具有简化制作工艺及设备的功效。
附图说明
图1显示现有的可回焊式温度保险丝的示意图；
图2显示本发明第一实施例的可回焊式温度保险丝的立体示意图；
图3显示图2所示的可回焊式温度保险丝的罩盖和基座的立体分解示意图；
图4和图5显示图2所示的可回焊式温度保险丝于不同状态下的剖面示意图；
图6显示本发明第二实施例的可回焊式温度保险丝的立体示意图；
图7显示图6所示的可回焊式温度保险丝的立体分解示意图；
图8和图9显示图6所示的可回焊式温度保险丝于不同状态下的剖面示意图；以及
图10显示本发明第三实施例的可回焊式温度保险丝的立体示意图。
其中，附图标记说明如下：
10可回焊式温度保险丝
11传导元件
12焊锡
13抑制元件
14基板
20、60、70可回焊式温度保险丝
21、61基座
22、62罩盖
23、63第一焊垫
24、64第二焊垫
25、65弹性导电件
26、66抑制元件
27、67感测连接件
71、72导电金属片
211、611外围
212、612底板
221、621开口
222、622开口
251、651第一端部
252、652第二端部
261、661压制件
262、662扣件
263、264、663、664扣臂
265、665凸出物
613开口
631、641直立部分
666半圆形
667斜角
具体实施方式
为让本发明的上述和其他技术内容、特征和优点能更明显易懂，下文特举出相关实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
因为回焊时的高温将导致温度保险丝中的弹性导电件与焊垫产生分离，而造成电气断路，必须使用抑制元件抵抗造成电气断路的力量。图2～5显示本发明一实施例的可回焊式温度保险丝。图2显示可回焊式温度保险丝20的立体外观示意图，其包含基座21、与基座21搭配之罩盖22以及抑制元件26。图3显示可回焊式温度保险丝20但不包含其中的抑制元件26的立体分解图。本实施例中，基座21具有阶梯式外围211而形成凹穴，而凹穴中的底板212设有第一焊垫23和第二焊垫24。该第一和第二焊垫23和24至少部分外露于基座21底部，以通过第一焊垫23及第二焊垫24表面粘着于一电路板(图未示)。罩盖22为中空的四方体，其下缘结构搭配基座之外围211，以便罩上基座21，而与基座21结合形成一内部容置空间。罩盖22的上表面具有开口221，两侧面可依需求设计另外二个相应开口222(并非必要条件)。弹性导电件25约成拱型结构，设置于该容置空间中。弹性导电件25的第一端部251连接于第一焊垫23，第二端部252焊接于该第二焊垫24。弹性导电件25具有切断与第二焊垫24间的电气连接的弹性恢复力。感测连接件27设于弹性导电件25的第二端部252以及第二焊垫24之间，从而连接两者并使其电气导通。当感测连接件27感测到温度超过一临界温度时，分离弹性导电件25与第二焊垫24，形成电气断路。一实施例中，感测连接件27为焊锡，因此当温度到达焊锡的熔点时，焊锡将熔化而无法再抵抗弹性导电件25本身的弹性恢复力。因此弹性导电件25的第二端部252将弹开，使得弹性导电件25与第二焊垫24分离形成断路，从而提供温度保险丝的保护功能。
图4及图5分别绘示抑制元件26未压住以及压住弹性导电件25的立体部分剖示图。一实施例中，抑制元件26包含一向下延伸的压制件261，该压制件261可穿过开口221，其下端可压住该弹性导电件25的第二端部252，以抵抗回焊时该弹性导电件25的弹性恢复力。该抑制元件26两侧延伸出扣件262，可利用机械方式扣住基座21底部进行固定。详言之，扣件262包含两个沿罩盖22侧面向下延伸的扣臂263和264，且该扣臂263和264底端有向内凸出物265，从而可扣住该基座21底部。
另一实施例中，扣件262扣住该罩盖22的侧面，也就是将凸出物265嵌入罩盖22的侧面开口222。这种设计必须搭配较短的扣臂263和264。一实施例中，为方便回焊后拿掉压制弹性导电件25的抑制元件26，亦即方便使得抑制元件26脱离所扣住的罩盖22或基座21，该扣臂263及264下端的凸出物265可制成半圆形或斜角，相应地罩盖22的开口222亦可制作成相应的半圆形或斜角形状，如此即可轻易以单手或其他机械方式拿掉抑制元件26。
在实际应用时，可回焊式温度保险丝20经回焊后，必须除去抑制元件26，从而使得可回焊式温度保险丝20处于致动状态，此时弹性导电件26和第二焊垫24仍保持连接而成电气导通。当高温的错误状况发生时，弹性导电件25的第二端部252与第二焊垫24分离。也就是说，当可回焊式温度保险丝20的环境温度超过一临界温度时，感测连接件27解除该弹性导电件25的第二端部252及第二焊垫24间的连接。
图6～9显示本发明第二实施例的可回焊式温度保险丝。图6显示可回焊式温度保险丝60的立体外观示意图，其包含基座61、与基座61搭配的罩盖62以及抑制元件66。图7显示可回焊式温度保险丝60的立体分解图。本实施例中，基座61具有外围611而形成凹穴，而凹穴中的底板612设有开口613，其位置和大小对应第一焊垫63和第二焊垫64。第一焊垫63和第二焊垫64均至少部分外露于基座61底部，以通过第一焊垫63及第二焊垫64表面粘着于一电路板(图未示)。一实施例中，第一焊垫63包含直立部分631，第二焊垫64也包含直立部分632，组装后直立部分631和632外露于基座61侧面，如此一来可观察表面粘着于电路板后的爬锡状况，以判断焊接品质。罩盖62为中空的四方体，其下缘结构搭配基座之外围611，以便罩上基座61，而与基座61结合形成一内部容置空间。罩盖62的上表面具有开口621，两侧面可依需求设计另外二个相应开口622。弹性导电件65约成拱型结构，设置于该容置空间中。弹性导电件65的第一端部651连接于第一焊垫63，第二端部652焊接于该第二焊垫64。弹性导电件65具有解除第二端部652和第二焊垫64间连接的弹性恢复力。感测连接件67设于弹性导电件65的第二端部652以及第二焊垫64之间，从而连接两者并使其电气导通。当感测连接件67感测到温度超过一临界温度时，分离弹性导电件65与第二焊垫64，形成电气断路。一实施例中，感测连接件67为焊锡，因此当温度到达焊锡的熔点时，焊锡将熔化而无法再抵抗弹性导电件65本身的弹性恢复力。因此弹性导电件65的第二端部652将弹开，使得弹性导电件65与第二焊垫64分离形成断路，从而提供温度保险丝的保护功能。
图8及图9分别绘示抑制元件66未压住以及压住弹性导电件65的立体剖示图。一实施例中，抑制元件66包含一向下延伸的压制件661，该压制件661可穿过开口621，其下端可压住该弹性导电件65的第二端部652，以抵抗回焊时该弹性导电件65的弹性恢复力。该抑制元件66两侧延伸出扣件662。特而言之，扣件662可包含两个沿罩盖62侧面向下延伸的扣臂663和664，且该扣臂663和664底端有朝内凸出物665，其位置和大小对应于罩盖62侧面的开口622，从而可扣住罩盖61。本实施例中，凸出物665包含半圆形666及斜角667，方便使得抑制元件66脱离所扣住的罩盖62。
在实际应用时，可回焊式温度保险丝60经回焊后，必须除去抑制元件66，从而使得可回焊式温度保险丝60处于致动状态，此时弹性导电件66和第二焊垫64仍保持连接而成电气导通。当高温之错误状况发生时，弹性导电件65之第二端部652与第二焊垫64分离。也就是说，当可回焊式温度保险丝60的环境温度超过一临界温度时，感测连接件67解除该弹性导电件65的第二端部652及第二焊垫64间的连接。
图10显示本发明第三实施例的可回焊式温度保险丝70的立体示意图，其结构基本上约等同于前述第二实施例的结构，除了第一焊垫71和第二焊垫72底面另连接延伸出罩盖62之导电金属片71和72，如此使得可回焊式温度保险丝70除了以回焊方式焊在电路板之外，也可经由点焊方式与电路结合。该导电金属片71和第一焊垫63，及/或导电金属片72和第二焊垫64可为一体成形，即由单一金属片制作而成。
本发明的可回焊式温度保险丝通过简单的机构设计，可于回焊后以人力或其他机械方式轻易去除抑制元件。不同于现有技术需要另外通电烧断抑制元件，本发明的可回焊式温度保险丝可简化制作工艺步骤及设备，并节省制造成本。此外，经回焊并除去抑制元件后，可回焊式温度保险丝处于致动状态。若在电性检测或任何非故意意图的过热导致弹性导电件第二端部和第二焊垫间脱离，可插回该抑制元件，以电烙铁靠进第二焊垫进行重工焊接修复。以上仅是本发明的一实施例的揭露，并非本发明的范围限制，举凡利用类似机械方式压制弹性导电件且以机械方式(非电气方式)除去抑制元件的技术，仍为本发明所涵盖。
本发明之技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域具有通常知识之技术人士仍可能基于本发明之教示及揭示而作种种不背离本发明精神之替换及修饰。因此，本发明之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之替换及修饰，并为以下之申请专利范围所涵盖。

Claims (13)

1.一种可回焊式温度保险丝，其特征在于，包含：
一基座，包含第一焊垫和第二焊垫；
一罩盖，可与该基座结合形成一内部容置空间，该罩盖上表面具有一开口；
一弹性导电件，设于该内部容置空间中，包含第一端部和第二端部，第一端部连接于该第一焊垫，第二端部连接于该第二焊垫，该弹性导电件具有可解除该第二端部和第二焊垫连接的弹性恢复力；
一感测连接件，设于该弹性导电件的第二端部以及第二焊垫之间，从而连接两者并使其电气导通；以及
一抑制元件，包含一压制件，该压制件穿过该开口并压住该弹性导电件的第二端部，以抵抗回焊时该弹性导电件的弹性恢复力；
其中该可回焊式温度保险丝经回焊后，该抑制件被除去，从而使得可回焊式温度保险丝处于致动状态，当感测连接件的温度到达一临界温度时，该弹性导电件的弹性恢复力使得该第二端部与第二焊垫分离。
2.根据权利要求1所述的可回焊式温度保险丝，其特征在于，当环境温度超过一临界值时，该感测连接件解除该弹性导电件的第二端部及第二焊垫间的连接。
3.根据权利要求1所述的可回焊式温度保险丝，其特征在于，该感测连接件包含焊锡。
4.根据权利要求1所述的可回焊式温度保险丝，其特征在于，该第一焊垫和第二焊垫均至少部分外露于基座底部，使得该可回焊式温度保险丝可表面粘着于一电路板。
5.根据权利要求1所述的可回焊式温度保险丝，其特征在于，该抑制元件另包含扣件，该扣件利用机械方式扣住罩盖或基座以进行固定。
6.根据权利要求5所述的可回焊式温度保险丝，其特征在于，该扣件扣住该基座底部。
7.根据权利要求5所述的可回焊式温度保险丝，其特征在于，该扣件扣住该罩盖侧面。
8.根据权利要求5所述的可回焊式温度保险丝，其特征在于，该扣件包含两个沿该罩盖向下侧面延伸的扣臂，且该扣臂底端有朝内凸出物，以扣住该基座底部或罩盖侧面。
9.根据权利要求8所述的可回焊式温度保险丝，其特征在于，该罩盖侧面相对于该凸出物处有相应开口，以供该凸出物插入固定。
10.根据权利要求8所述的可回焊式温度保险丝，其特征在于，该凸出物为半圆形、或该凸出物具有斜角或该凸出物为半圆形并具有斜角。
11.根据权利要求1所述的可回焊式温度保险丝，其特征在于，该弹性导电件为拱型结构。
12.根据权利要求1所述的可回焊式温度保险丝，其特征在于，该第一焊垫和第二焊垫包含外露于基座侧面的直立部分。
13.根据权利要求1所述的可回焊式温度保险丝，其特征在于，该第一焊垫和第二焊垫底面另连接延伸出罩盖的导电金属片，供点焊使用。
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