CN203813425U - 过电流保护装置 - Google Patents
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Abstract
一种应用于二次电池的过电流保护装置，其包括一电路基板、至少一主动或被动元件及一PTC元件。电路基板具有一凹洞，且该电路基板电气连接于二次电池的正、负极。主动或被动元件设置于该电路基板上。PTC元件设置于该凹洞中，且包含第一电极及第二电极。该第一电极和第二电极电气连接该电路基板。
Description
技术领域
本实用新型关于一种过电流保护装置，特别是关于一种应用于二次电池(secondary battery)的过电流保护装置。
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具有对温度变化反应敏锐的特性，可作为电流或温度感测元件的材料，且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，即发生触发(trip)现象，从而降低流过的电流值。
目前行动装置使用的二次电池(例如锂电池)的过电流保护是将二次电池串接一保护电路模组(Protection Circuit Module；PCM)，而该保护电路模组中搭载PTC元件，以提供过电流时的保护。图1例示一保护电路模组10，其中PTC元件11设置于电路板(PCB)15上。该保护电路模组10上通常会因应电路设计另外设置各式电阻13、电感14等被动元件及包含场效电晶体的IC元件12。PTC元件11和IC元件12通常具有一定的高度，而搭载PTC元件11和IC元件12的电路板15亦具有一定厚度，使得保护电路模组10整体的厚度会达1.8-2.3mm，或甚至更高。
随着手持式电子产品的演进，为增加产品电池的续航力，IC元件与被动元件在电路上能占有的空间也更加窄小。因此，如何在不降低元件尺寸、不降低维持电流(hold current)、同时也不增加PTC元件的电阻的前提下，经由结构设计，使PTC相关保护模组所占空间减少，已经成为亟需突破的重要课题。
实用新型内容
本实用新型关于应用于二次电池的过电流保护装置。当二次电池发生过电流事件时，可瞬间提高电路中的电阻，进而大幅降低电流值，以提供过电流保护。本实用新型将具有过电流保护功能的PTC元件的部份埋设于电路基板中，可有效降低过电流保护装置所占的空间。藉此可在有限的过电流保护装置厚度要求下，搭载更厚的PTC元件，以达到低电阻与高维持电流的目的。
根据本实用新型的一种应用于二次电池的过电流保护装置，其包括一电路基板、至少一主动或被动元件及一PTC元件。电路基板具有一凹洞，且该电路基板电气连接于该二次电池的正、负极。主动或被动元件设置于该电路基板上。PTC元件设置于该凹洞中，且包含第一电极及第二电极。该第一电极和第二电极电气连接该电路基板。较佳地，PTC元件高度的至少四分之一设置于该凹洞中。
一实施例中，该第一电极和第二电极打线连接(wire bonding)或使用金属片连接/焊接至该电路基板。
一实施例中，该PTC元件另包含电阻元件，该电阻元件包含第一导电层、第二导电层及迭设于其间的PTC材料层，该第一电极连接该第一导电层，第二电极连接该第二导电层。
一实施例中，该第一电极包含位于PTC元件上下表面的电极层，且利用第一导通件进行连接，该第二电极包含位于PTC元件上下表面的电极层，且利用第二导通件进行连接。
一实施例中，该第一电极中位于PTC元件上表面的电极层，其所占面积超过上表面的二分之一，且该第二电极中位于PTC元件下表面的电极层，其所占面积超过下表面的二分之一。藉此提供PTC元件较佳的散热效率。
一实施例中，该PTC元件另包含一PTC材料层，该PTC材料层的上下表面物理接触该第一电极和第二电极。
一实施例中，该过电流保护装置的高度在1.5mm以下。
一实施例中，该主动元件包含IC，被动元件包含电阻、电感。
本实用新型可利用镂铣(routing)方式于电路基板中挖出凹洞，使得将PTC元件安装于电路基板中时，有部分的PTC元件埋设于该电路基板中，因此可减少PTC元件突出电路基板的高度，以满足降低过电流保护装置整体高度的需求。
附图说明
图1绘示现有的过电流保护装置示意图。
图2绘示本实用新型第一实施例的过电流保护装置示意图。
图3绘示本实用新型第二实施例的过电流保护装置示意图。
图4绘示本实用新型第三实施例的过电流保护装置示意图。
其中，附图标记说明如下：
10 保护电路模组
11 PTC元件
12、24 IC元件
13 电阻
14 电感
15 电路板
20、30、40 过电流保护装置
21 电路基板
22 电路
23 电阻
25、26 金属线
27 凹洞
31、32、33 PTC元件
42 电阻元件
311、331 PTC材料层
312 第一导电层
313 第二导电层
314、324、334 第一电极
315、325、335 第二电极
316、336 第一导通件
317、337 第二导通件
318 绝缘层
具体实施方式
为让本实用新型的上述和其他相关技术内容、特征和优点能更明显易懂，下文特举出相关实施例，作详细说明如下。
图2绘示本实用新型第一实施例的过电流保护装置示意图。过电流保护装置20主要架构于电路基板21。该电路基板21表面包含电路22，且相关主动或被动元件设于该电路22表面。本实施例中，主动元件可包含例如IC元件24，被动元件可包含例如电阻23或电感等其他元件。电路基板21可用镂铣(routing)方式铣出凹洞27，以供PTC元件31设置于其中。
本实施例中，部分PTC元件31设置于该凹洞27中，且包含电阻元件42、第一电极314及第二电极315。第一电极314和第二电极315电气连接该电路基板21。电阻元件42包含PTC材料层311、第一导电层312和第二导电层313，其中PTC材料层311迭设于第一导电层312和第二导电层313之间。第一电极314包含位于该PTC元件31上下表面的电极层和第一导通件316。第一导通件316连接上下表面的电极层以及第一导电层312。第二电极315包含位于该PTC元件31上下表面之电极层和第二导通件317。第二导通件317连接上下表面的电极层以及第二导电层313。藉此，第一电极314电气连接第一导电层312，而第二电极315电气连接第二导电层313，而构成通过PTC材料层311的导电路径。电阻元件42上下表面设置绝缘层318，该绝缘层318可为添加玻璃纤维的环氧树脂材料。第一电极314通过金属线26以打线方式连接至电路基板21上的电路22。第二电极315通过金属线27以打线方式连接至电路基板21上的电路22。实务上除打线连接外，亦可以使用金属片进行连接/焊接。较佳地，PTC元件31的高度(厚度)至少有四分之一、三分之一或甚至二分之一位于该凹洞27中，如此可有大幅降低过电流保护装置20的整体厚度至例如1.5mm、1.2mm或甚至1mm以下。
图3绘示本实用新型第二实施例的过电流保护装置示意图。图3所示的过电流保护装置30与图2的过电流保护装置20同样将PTC元件设置于凹洞27中，其差异仅在于不同的PTC元件结构。相较于图2所示的PTC元件31，本实施例的PTC元件32于上表面的第一电极324向左延伸，使得第一电极324于上表面所占面积超过上表面的二分之一。PTC元件32于下表面的第二电极325向右延伸，使得第二电极325于下表面所占面积超过下表面的二分之一。本实施例中，于表面占较大面积的第一电极和第二电极，可具有较佳的散热效果，可改善因散热不良导致维持电流(hold current)过低的问题。
图4绘示本实用新型第二实施例的过电流保护装置示意图。图4所示的过电流保护装置40与图2的过电流保护装置20同样将PTC元件设置于凹洞27中，其差异仅在于不同的PTC元件结构。相较于图2所示的PTC元件31，本实施例的PTC元件33的第一电极334和第二电极335直接物理接触PTC材料层331的上下表面。类似地，第一电极334包含上下的电极层和连接该上下电极层的第一导通件336。第二电极335包含上下的电极层和连接该上下电极层的第二导通件337。
本实用新型于电路基板上制造凹洞，因此PTC元件装设于该凹洞时可有效降低过电流保护装置的整体高度。上述实施例的PTC元件为表面黏着型PTC元件，且PTC元件采取左右电极的设计，因此可直接打线连接或使用金属片连接/焊接PTC元件上表面的电极至电路基板上的相应电路，即可形成过电流保护电路，提供二次电池发生过电流时的保护。另外，可在有限的过电流保护装置厚度要求下，搭载更厚的PTC元件，以达到低电阻与高维持电流的目的。
本实用新型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实用新型之教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神之替换及修饰。因此，本实用新型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实用新型之替换及修饰，并为以下之申请专利范围所涵盖。
Claims (9)
1.一种过电流保护装置，用于提供二次电池的过电流保护，其包括：
一电路基板，具有一凹洞，该电路基板电气连接于该二次电池的正、负极；
至少一主动或被动元件，设置于该电路基板上；以及
一PTC元件，设置于该凹洞中，且包含第一电极及第二电极，该第一电极和第二电极电气连接该电路基板。
2.根据权利要求1所述的过电流保护装置，其中该PTC元件高度的至少四分之一设置于该凹洞中。
3.根据权利要求1所述的过电流保护装置，其中该第一电极和第二电极打线或以金属片连接至该电路基板。
4.根据权利要求3所述的过电流保护装置，其中该PTC元件还包含电阻元件，该电阻元件包含第一导电层、第二导电层及迭设于其间的PTC材料层，该第一电极连接该第一导电层，第二电极连接该第二导电层。
5.根据权利要求4所述的过电流保护装置，其中该第一电极包含位于PTC元件上下表面的电极层，且利用第一导通件进行连接，该第二电极包含位于PTC元件上下表面的电极层，且利用第二导通件进行连接。
6.根据权利要求5所述的过电流保护装置，其中该第一电极中位于PTC元件上表面的电极层，其所占面积超过上表面的二分之一，且该第二电极中位于PTC元件下表面的电极层，其所占面积超过下表面的二分之一。
7.根据权利要求1所述的过电流保护装置，其中该PTC元件另包含一PTC材料层，该PTC材料层的上下表面物理接触该第一电极和第二电极。
8.根据权利要求1所述的过电流保护装置，其中该过电流保护装置的高度在1.5mm以下。
9.根据权利要求1所述的过电流保护装置，其中该主动元件包含IC，被动元件包含电阻、电感。
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