CN111816522B - 保护元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种保护元件，包含基板、熔断件、助熔剂及绝缘盖。熔断件设置于该基板上，且连接于保护对象装置的电力供应路径。助熔剂设置于该熔断件表面。绝缘盖安装于该基板，且与该基板形成一容室以容纳该熔断件。该绝缘盖朝向该基板的下表面设有多个凸柱，该凸柱散布于该下表面，而将该助熔剂保持于一既定位置。本发明的保护元件能够确保熔断件可有效熔断。

Description

保护元件

技术领域

本发明涉及一种应用于电子装置中的保护元件，尤其涉及一种具有防止过电压、过电流及过温度功能的保护元件。

背景技术

公知的切断过电流的保护元件，广泛周知有由铅、锡、锑等低熔点金属体所构成的电流熔丝(fuse)。之后，在防止过电流和过电压方面，持续发展出保护元件，其包含在一个平面基板上依序积层发热层及低熔点金属层。在过电压时发热体会发热，热从底部向上传递，将承载低熔点金属体的电极加热，而熔断该低熔点金属体，切断流经的电流，以保护相关的电路或电子装置。

近年来行动装置高度普及，例如手机、电脑及个人行动助理等信息产品随处可见，使得人们对信息产品的依赖性与日俱增。然而，不时出现有关于手机等可携式电子产品的电池在充放电的过程中爆炸的新闻。因此，制造商逐步改进前述过电流和过电压保护元件的设计，提升电池在充放电的过程中的保护措施，以防止电池在充放电的过程中因过电压或过电流而爆炸。

公知技术提出的保护元件的防护方式是使保护元件中的熔丝与电池的电路串联，且使保护元件中的低熔点金属层与发热层电连接至开关(switch)与积体电路(IC)元件。如此一来，当IC元件测量到在过电压时会启动开关呈导通状，使电流通过保护元件中的发热层，使得发热层产生热量以熔断熔丝，进而使电池的电路呈断路的状态而达到过电压保护。本领域技术人员亦可充分了解，当过电流发生时，大量的电流流经熔丝会使熔丝发热而熔断，进而达到过电流保护。

图1为公知的一种保护元件的剖面示意图。保护元件10包含基板11、加热件15、绝缘层16、低熔点金属层13、助熔剂(flux)19及绝缘盖14。图2为该绝缘盖14的底部示意图。绝缘盖14外缘设置于基板11表面，而提供内部空间容纳低熔点金属层13及助熔剂19。低熔点金属层13连接两侧的电极层12以及一个中间电极17。绝缘层16覆盖加热件15。低熔点金属层13配置于绝缘层16上方作为熔丝(fuse)，且助熔剂19覆盖于低熔点金属层13。如此一来，加热件15发热时可直接熔融低熔点金属层13，以使低熔点金属层13熔融而向两侧的电极层12和中间电极17流动而熔断，从而截断电流达到保护目的。为了促进和确保低熔点金属层13可以有效熔断，低熔点金属层13上方覆盖助熔剂19以防止低熔点金属层13氧化，且于绝缘盖14内侧下表面141有环状凸出20，从而将助熔剂19限制在低熔点金属层13的中央部分。然而，这种环状凸出20的设计，因助熔剂19被限制于中央，且顶部可能因重力下垂而与绝缘盖14下表面141形成空隙，造成助熔剂19储存量不足，可能导致低熔点金属层13不易熔断。

发明内容

本发明公开一种保护元件，提供过电流、过温度及过电压保护。本发明保护元件于绝缘盖下表面制作多个凸柱，凸柱和凸柱之间的间隙因毛细作用可吸附容纳位于熔断件表面的助熔剂而达到足够的储存量，从而确保熔断件可有效熔断。

根据本发明的一实施例，一种保护元件包含基板、熔断件、助熔剂及绝缘盖。熔断件设置于该基板上，且连接于保护对象装置的电力供应路径。助熔剂设置于该熔断件表面。绝缘盖安装于该基板，且与该基板形成一容室以容纳该熔断件。该绝缘盖朝向基板的下表面设有多个凸柱，该多个凸柱散布于该下表面，而将该助熔剂保持于一既定位置。

一实施例中，相邻凸柱的间隙对助熔剂产生毛细吸附。

一实施例中，该多个凸柱散布的面积超过该绝缘盖下表面面积的三分之一

一实施例中，该多个凸柱为圆形柱、椭圆柱、三角柱、方形柱、六角柱或锥状柱。

一实施例中，该多个凸柱为上宽下窄结构。

一实施例中，该多个凸柱的侧面的倾斜角度在5～45度之间。

一实施例中，位于该绝缘盖下表面中间部分的凸柱的长度较位于该绝缘盖下表面外围部分的凸柱的长度短。

一实施例中，该多个凸柱以矩阵形式分布于该绝缘盖的下表面。

一实施例中，该多个凸柱形成向中央集中的多边形分布。

一实施例中，该绝缘盖的下表面包含一凸台，该多个凸柱散布于该凸台上。

本发明保护元件的绝缘盖下表面做成柱状或锥状的凸柱，凸柱与凸柱之间的间隙，可通过毛细现象增加助熔剂储存量。另外，因为凸柱不限定位于中央而有较大的分布面积，可增加整体助熔剂的储存量。若采用柱状断差设计，可避免因内部熔断件熔融时收缩，收缩后高度增加而触碰到绝缘盖内部造成塑料燃烧。若柱状无断差而以减短凸柱长度来避免熔断件熔融收缩后触碰，助熔剂反而因储存量不足导致熔断件不易熔断。

附图说明

图1显示公知的保护元件示意图。

图2显示图1中保护元件的绝缘盖示意图。

图3A显示本发明一实施例的保护元件示意图。

图3B显示图3A所示的保护元件的电路示意图。

图4显示图3A中保护元件的绝缘盖立体示意图。

图5A～5D显示本发明一实施例的绝缘盖示意图。

图5E显示本发明另一实施例的绝缘盖示意图。

图6A～6D显示本发明又一实施例的绝缘盖示意图。

图7A～7D显示本发明再一实施例的绝缘盖示意图。

图8A～8C显示本发明保护元件的绝缘盖凸柱的其他分布实施例。

附图标记如下：

10、30 保护元件

11、21 基板

12、22 电极层

13 低熔点金属层

14、24 绝缘盖

15、25 加热件

16、26 绝缘层

17、27 中间电极

19、29 助熔剂

20 环状凸出

23 熔断件

31、35、37、38、39、40 凸柱

32、36、50 间隙

141、241 下表面

242 支撑块

243 墙

244 凸台

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。

图3A显示本发明一实施例的保护元件的示意图。保护元件30包含基板21、加热件25、绝缘层26、熔断件23、助熔剂29及绝缘盖24。绝缘盖24设置于基板21表面，而提供内部空间容纳加热件25、绝缘层26、熔断件23及助熔剂29。基板21可为以陶瓷制作的平面基板。熔断件23设置于该基板21上，且通过两端的电极层22连接于保护对象装置的电力供应路径。熔断件23包含低熔点金属，可于过电流时熔融或过电压时被加热件25加热熔断。绝缘层26覆盖加热件25。熔断件23配置于绝缘层26上方作为熔丝，且助熔剂29覆盖于熔断件23。如此一来，加热件25发热时可直接熔融熔断件23，以使熔融的熔断件23向两侧的电极层22和中间电极27流动而熔断，从而截断电流达到保护目的。为了促进和确保熔断件23可以有效熔断，熔断件23上方会覆盖助熔剂29以防止熔断件23氧化。助熔剂29通常位于熔断件23上方，绝缘盖24内侧下表面241有多个凸柱40，从而将助熔剂29保持在一既定位置(既定位置可以是预先设定的容纳助熔剂的位置，在本实施方式中，参考图3A，既定位置为该保护元件30的中央处，熔断件23与绝缘盖24的下表面241之间，且填充了助熔剂29)。图3B显示图3A的保护元件30的电路示意图，其为一个三端保线丝结构。加热件25经由中间电极27连接至熔断件23，而熔断件23形成2个熔丝。

本发明的重点在于绝缘盖24内侧下表面241用于保持助熔剂29于既定位置的结构设计，以增加助熔剂29的储存量，从而改善助熔剂29不足可能发生的熔断件23不易熔断的问题。本发明一实施例保护元件的绝缘盖24的立体示意图如图4所示，以下将针对绝缘盖24进行详细说明。

图5A～5D显示本发明一实施例的绝缘盖24示意图。图5A显示绝缘盖24上下翻转的立体示意图。绝缘盖24的俯视图如图5B所示，图5C和图5D分别显示图5B中沿1-1剖面线和2-2剖面线的剖面图。绝缘盖24的下表面241设有多个凸柱35，该等凸柱35长度相同，且依矩阵形状散布于该下表面241，相邻凸柱35间的间隙36可将助熔剂保持于一既定位置。优选的，相邻凸柱35的间隙36对助熔剂29产生毛细吸附现象，而可提高助熔剂29的储存量。绝缘盖24的转角有较高的支撑块242，用于连接及安装于基板21，而侧边有墙243，从而形成内部空间或容室。

参照图5E，绝缘盖24的下表面241上包含一凸台244，而形成中间高周围低的两个高度平面。凸柱35散布于该凸台244上。如此一来，凸柱35的高度可以作的较短，以利绝缘盖24射出成型后脱模，且可进一步减少助熔剂29的使用量。依不同需求，凸台244可承载部分或全部的凸柱35。凸台244不限制均一厚度，例如可以中间处较薄且周围较厚，如此可容纳较多的助熔剂29。

图6A～6D显示绝缘盖24的另一实施例。图6A显示绝缘盖24上下翻转的立体示意图。绝缘盖24的俯视图如图6B所示，图6C和图6D分别显示图6B中沿1-1剖面线和2-2剖面线的剖面图。绝缘盖24的下表面241设有多个凸柱37、38和39，该凸柱37、38和39散布于该下表面241，凸柱37、38和39中相邻凸柱的间隙50可将助熔剂29保持于一既定位置。优选的，间隙50对助熔剂29产生毛细吸附现象，而提高助熔剂29的储存量。与前一实施例的差异在于：凸柱37、38和39的长度并非等长，位于绝缘盖24中央部分的凸柱39的长度最短，紧邻凸柱39旁边的凸柱38的长度次之，位于外围的凸柱37长度最长。这样的凸柱断差设计，使得绝缘盖24中央处有最大的内部空间，主要是为了避免熔断件23熔融收缩后高度增加而触碰到绝缘盖24内部。若绝缘盖24为塑胶材质，会发生塑料熔化或燃烧的问题。绝缘盖24的转角有较高的支撑块242，用于连接及安装于基板21，而侧边有墙243，从而形成内部空间或容室。

图7A～7D显示绝缘盖24的又一实施例。图7A显示绝缘盖24上下翻转的立体示意图。绝缘盖24的俯视图如图7B所示，图7C和图7D分别显示图7B中沿1-1剖面线和2-2剖面线的剖面图。绝缘盖24的下表面241设有多个凸柱31，该凸柱31散布于该下表面241，相邻凸柱31的间隙32可将助熔剂29保持于一既定位置。优选的，间隙32对助熔剂29产生毛细吸附现象，而提高助熔剂29的储存量。该凸柱31为上宽下窄的圆柱结构，该凸柱31的侧面相对于垂直线的倾斜角度在5～45度之间，或可为10度、20度或30度的角度。绝缘盖24的转角有较高的支撑块242，用于连接及安装于基板21，而侧边有墙243，从而形成内部空间或容室。

图8A～8C显示本发明保护元件的绝缘盖的凸柱40的其他分布实施例，其显示向中央集中的多边形分布。本发明并不限定凸柱分布的型态，但凸柱散布的面积需超过该绝缘盖下表面面积的三分之一或二分之一以上，以增加助熔剂储存量。若绝缘盖24中央处的凸柱密度较小或甚至因设计关系缺乏凸柱，此时需增加凸柱的分布面积，例如超过绝缘盖面积的三分之二，来维持足够的助熔剂储存量。

本发明保护元件的绝缘盖下表面的凸柱，除了圆形柱，也可作成椭圆柱、三角柱、方形柱、六角柱或锥状柱等各式形状。凸柱与凸柱之间的间隙，可通过毛细现象增加助熔剂储存量。若凸柱采用内短外长的柱状断差设计，可避免因内部熔断件熔融时收缩造成高度增加，而触碰到绝缘盖内部的问题。

本发明的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的技术人员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 (9)

1.一种保护元件，其特征在于，包含：

基板；

熔断件，设置于该基板上，且连接于保护对象装置的电力供应路径；

助熔剂，设置于该熔断件表面；以及

绝缘盖，安装于该基板，且与该基板形成一容室以容纳该熔断件，该绝缘盖朝向该基板的下表面设有多个凸柱，该多个凸柱散布于该下表面，其中位于该绝缘盖下表面中间部分的该凸柱的长度较位于该绝缘盖下表面外围部分的该凸柱的长度短，而将该助熔剂保持于一既定位置。

2.根据权利要求1所述的保护元件，其特征在于，相邻的该凸柱的间隙对该助熔剂产生毛细吸附。

3.根据权利要求1所述的保护元件，其特征在于，该多个凸柱散布的面积超过该绝缘盖下表面面积的三分之一。

4.根据权利要求1所述的保护元件，其特征在于，该多个凸柱为圆形柱、椭圆柱、三角柱、方形柱、六角柱或锥状柱。

5.根据权利要求1所述的保护元件，其特征在于，该多个凸柱为上宽下窄结构。

6.根据权利要求1所述的保护元件，其特征在于，该多个凸柱的侧面的倾斜角度在5～45度之间。

7.根据权利要求1所述的保护元件，其特征在于，该多个凸柱以矩阵形式分布于该绝缘盖的下表面。

8.根据权利要求1所述的保护元件，其特征在于，该多个凸柱形成向中央集中的多边形分布。

9.根据权利要求1所述的保护元件，其特征在于，该绝缘盖的下表面包含一凸台，该多个凸柱散布于该凸台上。

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