TW201438034A - 過電流保護元件 - Google Patents

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Chun-Teng Tseng
Cheng-Hsiang Chen
Pin-Syuan Li
Chi-Jen Su
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Polytronics Technology Corp
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    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H01C7/021—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient formed as one or more layers or coatings

Abstract

一種過電流保護元件包含PTC元件、第一電極、第二電極、第一焊接金屬片以及第二焊接金屬片。PTC元件包含第一導電層、第二導電層及層疊於該第一及第二導電層間的PTC高分子材料層。第一電極電氣連接於該第一導電層。第二電極電氣連接於該第二導電層，且與該第一電極隔離。第一焊接金屬片位於元件的上表面，且連接該第一電極。第二焊接金屬片位於上表面或下表面，且連接該第二電極。其中第一和第二焊接金屬片位於元件的相對二端部，且該第一焊接金屬片及第二焊接金屬片之厚度足以承受點焊製程而不致損害該PTC元件。

Description

過電流保護元件
本發明係關於一種過電流保護元件，特別是具有正溫度係數(Positive Temperature Coefficient；PTC)特性之過電流保護元件，可用以取代傳統的斷路器(circuit breaker)。
近期超薄型便攜電子產品的市場快速擴展，帶來了對輕巧纖薄大容量電池的需求，電池設計為符合高電壓、大容量要求，除了在電芯本身增加容量外，多數採用多顆電芯以串並聯設計來達成。在過電流及過溫度保護方面，為提供個別電池保護，目前設計皆採用斷路器溫度開關作為過電流及過溫度保護。
常見的過電流斷路器內部設計有雙金屬片，雙金屬片構成一常閉微動開關，運作時接通電路上電流通過雙金屬片，使之發熱並發生彎曲。當流過的電流增大時，雙金屬片彎曲程度增大。發生過電流時，過大的電流使雙金屬片彎曲過大，使常閉微動開關觸點打開並保持斷路，從而切斷供電回路，使得保護電路不會因電流過大而引起事故。當過電流或過溫度事件消除後，隨著溫度降溫，雙金屬片恢復原來形狀而重新形成電氣通路。
圖1顯示雙金屬片的斷路器5之外觀結構，第一金屬片6及第二金屬片7自絕緣殼體8兩端延伸向外，而在絕緣殼體8中的第一金屬片6和第二金屬片7形成常閉微動開關。在絕緣殼體8外延伸的金屬片6和7則作為焊接介面。
雖然由雙金屬片作為斷路器已廣為採用，但由於其中的雙金屬必須經由精密機械製作，需要相當精確的製作能力。故其價格相對也高居不下。有鑑於此，如可提供同時兼顧作為安全保護裝置所需的高可靠性及穩定性的斷路器，且可簡化製造工序及成本，應可產業所需。
本發明揭示一種具有PTC特性之過電流保護元件，可以直接點焊連接欲保護的電路，且可取代傳統的雙金屬片斷路器。因製作上無需傳統上的精密沖壓製程，故可有效降低生產成本。
根據本發明一實施例之過電流保護元件，揭露一種過電流保護元件，其為具有上表面、下表面及四側表面之長條狀結構。過電流保護元件包含PTC元件、第一電極、第二電極、第一焊接金屬片以及第二焊接金屬片。PTC元件包含第一導電層、第二導電層及層疊於該第一及第二導電層間的PTC高分子材料層。第一電極電氣連接於該第一導電層。第二電極電氣連接於該第二導電層，且與該第一電極隔離。第一焊接金屬片位於該上表面，且連接該第一電極。第二焊接金屬片位於該上表面或下表面，且連接該第二電極。其中該第一焊接金屬片位於該長條狀結構的第一端部，第二焊接金屬片位於該長條狀結構的第二端部。第二端部位於第一端部的相對側。該第一焊接金屬片及第二焊接金屬片之厚度足以承受點焊製程而不致損害該PTC元件。
一實施例中，本發明之過電流保護元件另包含設於該第一導電層表面之第一絕緣層及設於第二導電層表面之第二絕緣層。
一實施例中，第一電極包含分別形成於該第一絕緣層及第二絕緣層表面之二個第一電極層，該第二電極包含分別形成於該第一絕緣層及第二絕緣層表面之二個第二電極層。
一實施例中，本發明之過電流保護元件另包含第一及第二導電連接件。其中第一導電連接件電氣連接該第一電極及第一導電層，第二導電連接件電氣連接該第二電極及第二導電層。
根據本發明另一實施例之過電流保護元件，其包含載板、電阻件、第一焊接金屬片以及第二焊接金屬片。電阻件位於該載板表面，且包含：PTC元件、第一電極及第二電極。PTC元件包含第一導電層、第二導電層及層疊於該第一及第二導電層間的PTC高分子材料層。第一電極電氣連接於該第一導電層。第二電極電氣連接於該第二導電層。第一焊接金屬片位於該載板表面上之一端部，且電氣連接該第一電極。第二焊接金屬片位於該該載板表面上之另一端部，且電氣連接該第二電極。其中該第一焊接金屬片及第二焊接金屬片之厚度足以承受點焊製程而不致損害。
一實施例中，該載板包含第一至第四焊墊。第一焊墊用於連接第一焊接金屬片，第二焊墊用於連接第二焊接金屬片，第三焊墊位於該電阻件下方，用於連接第一電極，以及第四焊墊位於該電阻件下方，用於連接第二電極。其中該第一焊墊和第三焊墊電氣相連，第二焊墊和第四焊墊電氣相連。該載板可為玻纖樹脂基板或軟板。
本發明之過電流保護元件可直接取代傳統的雙金屬片斷路器，且可直接點焊。此外本發明製作簡單且不需精密機械沖壓製程即可生產，可提高生產良率及效率，且因無須使用複雜的金屬沖壓件，故可降低生產成本。
為讓本發明之上述和其他技術內容、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出相關實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖2顯示本發明第一實施例之過電流保護元件10，圖3為圖2中沿剖面線1-1之剖面結構示意圖。就結構形態而言，本實施例之過電流保護元件10實質上為具有上表面、下表面及四側表面之長條狀結構。過電流保護元件10包括PTC元件11、第一電極17、第二電極18、絕緣層15和16、第一導電連接件19、第二導電連接件20以及焊接金屬片31、32、33和34。PTC元件11包含第一導電層13、第二導電層14及PTC高分子材料層12。PTC高分子材料層12係疊設於第一導電層13及第二導電層14之間，且與第一及第二導電層13、14沿第一方向(圖示之水平方向)共同延伸為層疊狀結構。第一電極17電氣連接於該第一導電層13，第二電極18電氣連接於該第二導電層14，且與該第一電極17隔離。焊接金屬片31及33分別位於元件10的上表面及下表面，且連接(例如焊接)於該第一電極17。焊接金屬片32及34分別位於元件10的上表面及下表面，且連接該第二電極18。進一步言之，焊接金屬片31及33位於該長條狀結構的一端部，焊接金屬片32及34位於該長條狀結構相對側之另一端部。需特別注意的是，該焊接金屬片31、32、33及34的厚度必須足以承受點焊製程的大電流及高熱，而不致損害PTC元件11中之高分子材料，其可為鎳金屬片或其合金金屬片，厚度約介於0.1至1mm，或特別為0.3mm或0.5mm。
PTC高分子材料層12中含有結晶性高分子聚合物及導電粒子，且具有正溫度係數(PTC)之行為。結晶性高分子聚合物適用之材料包括：聚乙烯、聚丙烯、聚氟烯、前述之混合物或共聚合物等。導電粒子可為金屬粒子、含碳粒子、金屬氧化物、金屬碳化物，或是前述材料之混合物、固溶體或核殼體。
申言之，PTC高分子材料層12上下表面，分別設置有第一導電層13與第二導電層14，且各自延伸至高分子材料層12之相對兩端面。此導電層13、14可由一平面金屬簿膜，經一般蝕刻方式(如Laser Trimming，化學蝕刻或機械方式)產生於上下面，一左一右各一之缺口(剝離金屬膜產生之缺口)。上述導電層13、14之材料可為鎳、銅、鋅、銀、金、及前述金屬所組成之合金或多層材料。此外，所述缺口可為長方型、半圓形、三角形或不規則之形狀及圖案。上述缺口經剝離金屬膜成型後，使用絕緣層15、16將此PTC元件11與外層上下各一片之金屬箔經熱壓固化密合。之後，可將上下外層之金屬箔經蝕刻方法，產生第一電極17及第二電極18。易言之，絕緣層15設置於第一導電層13上，絕緣層16設置於第二導電層14上。第一電極17係包含一對分別設置於絕緣層15和16表面之電極箔，第二電極18亦然。
絕緣層15及16可使用傳統之含玻纖之環氧樹脂材料，如prepreg預浸玻纖材料(如FR4基板)。絕緣層15及16可提供過電流保護元件10進行點焊時，避免損害PTC高分子材料層12中之高分子材料。一實施例中，絕緣層15或16可另包含導熱填料，其可選自：氮化鋯、氮化硼、氮化鋁、氮化矽、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅或二氧化鈦。絕緣層15或16之最大厚度約0.2mm，或進一步為約0.1mm或0.06mm。至於考量絕緣特性及強度上的要求，絕緣層15或16的厚度約大於0.03mm。
第一電極17和第二電極18可採用金屬鎳、銅、鋁、鉛、錫、銀、金或其合金之箔片、鍍鎳銅箔、鍍錫銅箔或鍍鎳不銹鋼等。
本實施例中，第一電極17所包含之一對分別設置於絕緣層15和16表面之上下電極箔係由第一導電連接件19進行連接。第二電極18所包含之一對分別設置於絕緣層15和16表面之上下電極箔則由第二導電連接件20進行連接。申言之，第一導電連接件19沿與第一方向垂直之第二方向(圖示之垂直方向)延伸，以電氣連接該第一電極17及第一導電層13，且該第一導電連接件19與該第二導電層14隔離。第二導電連接件20沿該第二方向延伸，以電氣連接第二電極18及第二導電層14，且該第二導電連接件20與第一導電層13隔離。就結構位置而言，第一導電連接件19位於一端部之側表面，第二導電連接件20位於另一端部之側表面。絕緣層15和16係設置於第一電極17及第二電極18之間，也設置於電極17和18與導電層13和14之間，提供絕緣功能。
本實施例中之導電連接件19、20係以半圓形導通孔為例作一說明。在導通孔之孔壁上可利用無電電鍍或電鍍方法鍍上一層導電金屬(如銅或金)。除半圓形外，導通孔的截面形狀可為圓形、1/4圓形、弧形、方形、菱形、長方形、三角形、或多邊形等。此外，左右兩端電極17、18亦可藉由全面性裁切面之電鍍方式，將上下左右各區之電極選擇性垂直導通相連。一實施例中，第一電極17和第二電極18間蝕刻出間隔進行隔離，或進一步於間隔中填入絕緣之防焊層21作為隔離。雖然在本實施例中作為隔離之防焊層21為長方型，其他形狀之隔離如半圓形、弧形、三角形或不規則形狀及圖案亦可適用於本發明。
過電流保護元件10於實際應用時並不需要同時具備4個焊接金屬片，例如若應用時係焊接上表面之焊接金屬片31和32，即可省略位於下表面之焊接金屬片33和34。或者，因應焊接位置的實際需求，亦可僅保留焊接金屬片31和34，或僅保留焊接金屬片32和33。惟，圖2及3所示之過電流保護元件10之設計，於安裝時有不必考慮方向性的優點。
圖4係本發明第二實施例之過電流保護元件30之示意圖，其類似於圖1所示之過電流保護元件10，然而第一電極17與第一導電層13利用位於元件角落之導電連接件23進行導通連接，且第二電極18與第二導電層14利用位於元件另一側角落之導電連接件24進行導通連接。換言之，導電連接件23位於一端部之相鄰兩側表面之連接處，導電連接件24位於另一端部之相鄰兩側表面之連接處。該過電流保護元件30之側面結構類似於過電流保護元件10，可參考如圖3所示者。
圖5顯示本發明第三實施例之過電流保護元件40之側剖面示意圖。類似於圖3所示者，但導電連接件28及29並不設於兩端部的側表面，其中導電連接件28以位於元件內部之導電通孔(plated through hole; PTH)或導電柱的方式連接作為第一電極17之上下電極箔及第一導電層13，且導電連接件28必須避開第二導電層14形成隔離。類似地，導電連接件29以位於元件內部之導電通孔或導電柱方式連接作為第二電極18之上下電極箔及第二導電層14，且導電連接件29必須避開第一導電層13形成隔離。另外，導電連接件28和29的位置亦可作其他設計，例如若第一導電層13向左延伸使得導電連接件29的位置會穿過第一電極層13，此時第一電極層13的相對位置就必須挖孔避開，而同樣提供兩者間的隔離。
圖6顯示本發明第四實施例之過電流保護元件50之示意圖。類似於圖2所示者，但將導電連接件59和60製作於另外兩相對側表面。第一電極17有延伸部171連接至導電連接件59，以電氣連接該第一導電層13。第二電極18有延伸部181連接至導電連接件60，以電氣連接該第二導電層14。
以上之設計及製作方式，可增加其中PTC元件層數至二層以上(即包含兩個以上之PTC元件11)進行並聯聯結，達到多層並聯式之PTC元件，以提供大電流及更低阻抗的選擇。本發明之過電流保護元件可使用PCB製程，其結構類似於現有SMD結構，在基板上形成每顆同傳統的斷路器的外型尺寸，在每顆外層兩端露出焊墊供後製程焊接鎳片，完成後再經切割形成單顆元件。
以下將針對圖4之第二實施例(設計1)、圖5之第三實施例(設計2和3)和圖6之第四實施例(設計4)的元件結構進行各項測試，以了解本發明所示之過電流保護元件的相關特性。其中設計2和設計3同樣對應於圖5的結構，但設計2的寬度較窄。此外，元件除了包含單一PTC元件外，亦針對包含二個電路並聯且上下堆疊設置的PTC元件者進行測試。各實施例和傳統斷路器的長、寬及厚度尺寸如表1所示，其中顯示本發明實施例之長寬尺寸約和傳統斷路器相符，而不論是包含單一或二個PTC元件者，其厚度均小於傳統斷路器。因此就安裝的尺寸空間而言，本發明之實施例均可符合傳統斷路器所需，甚至有進一步薄型化的優點。綜言之，本次測試的過電流保護元件的長度約為12mm，或在10~14mm之間。寬度約在2.3~3.5mm之間。厚度約在0.5~2.0mm之間，或厚度為0.8mm、1.0mm、1.2mm或1.5mm。
表1
以下測試使用三種板材，分別為板材1: 使用高溫結晶型高分子聚合物及碳化鈦(TiC)作為PTC材料；板材2：使用低溫結晶型高分子聚合物及碳化鎢(WC)作為PTC材料；以及板材3：使用低溫結晶型高分子聚合物及碳化鈦作為PTC材料。碳化鈦和碳化鎢散佈於結晶型高分子聚合物中，作為導電填料。其中高溫結晶型高分子聚合物的熔點約介於120oC~140oC，例如可使用高密度聚乙烯(HDPE)或聚偏氟乙烯(PVDF)。低溫結晶型高分子聚合物的熔點約介於70oC~105oC，例如使用低密度聚乙烯(LDPE)。除了碳化鈦和碳化鎢外，亦可使用其他導電陶瓷，例如：碳化釩(VC)、碳化鋯(ZrC)、碳化鈮(NbC)、碳化鉭(TaC)、碳化鉬(MoC)、碳化鉿(HfC)、硼化鈦(TiB2)、硼化釩(VB2)、硼化鋯(ZrB2)、硼化鈮(NbB2)、硼化鉬(MoB2)、硼化鉿(HfB2)、氮化鈦或氮化鋯(ZrN)等，其體積電阻率(resistivity)均小於500mΩ-cm。
表2顯示本發明之過電流保護元件的初始電阻值(Ri)以及經過一次觸發後回復至室溫後一小時的電阻值(R1)。其中顯示各種板材和設計的電阻值Ri和R1均小於8mΩ，實際上甚至小於6mΩ。至於設計1、2和3的斷路器都小於4 mΩ。顯然本發明的設計符合斷路器的低電阻需求。
表2 (電阻值，單位：mΩ)
表3顯示本發明之過電流保護元件在不同環境溫度23oC和60oC下的維持電流(hold current)，即元件在不觸發(trip)情況下的最大電流。由表2顯示，所有的過電流保護元件的維持電流均大於等於3.6A。特別是，使用板材1和3者，不論是在23oC或60oC的環境溫度下，維持電流可大於等於4A，或特別是大於等於4.6A。
表3 (維持電流，單位：A)
表4顯示在施加不同電流2A和4.6A下，過電流保護元件的熱截斷溫度(Thermal Cut Off；TCO)，即元件升溫至該溫度時，將截斷所通過的電流。一般會希望有較低的TCO溫度，以確保元件在電流造成溫度上升時可快速阻斷電流。由表3顯示，所有的過電流保護元件的TCO溫度均小於120oC，在板材2和設計1的過電流保護元件的TCO溫度甚至可以小於等於90oC或小於等於80oC。
表4(熱截斷溫度TCO，單位：oC)
表5 顯示在施加8A電流下，不同板材和設計所需的「觸發時間」 (Time-to-Trip)，以確保元件可及時作動。一般的「觸發時間」以小於60秒為佳。表4所示的測試例均可在80秒前觸發。
表5 (觸發時間，單位：秒)
由表2至表5可知，本發明之元件設計，具有低電阻(例如小於8mΩ、高維持電流(例如於60oC時大於4A)、低熱截斷溫度(例如施加2A小於等於90oC)和較短的觸發時間(例如施加8A小於60秒)等斷路器所需特性，故可以有效取代傳統斷路器進行電路保護。另外，因本發明之設計可以採用電路板製程，具有大量製造的成本優勢。
圖7顯示本發明第五實施例之過電流保護元件70示意圖，圖8則為圖7中沿2-2剖面線之示意圖。相較於第一實施例之過電流保護元件10，過電流保護元件70中位於上方之第一電極37和焊接金屬片35係一併加以延長，且於導電層13和第一電極37之間設置複數個導熱金屬件71。該導熱金屬件71除提供金屬材質本身的導電功能外，同時提供導熱的功能，以增加元件熱傳導能力，藉此提高維持電流。類似地，過電流保護元件70中位於下方之第二電極38和焊接金屬片36係一併加以延長，且於導電層14和第二電極38之間設置複數個導熱金屬件72，而提供同樣功能。特而言之，該焊接金屬片35及36分別物理接觸該電極37及38，且兩者共同延伸超過過電流保護元件70長度的二分之一。複數個導熱金屬件71於垂直方向連接第一電極37和導電層13，而複數個導熱金屬件72於垂直方向連接第二電極38和導電層14。
圖9顯示本發明第六實施例之過電流保護元件80之側剖面示意圖。類似於圖5所示之過電流保護元件40，但將位於上方之第一電極47和焊接金屬片41一併延長，以增加散熱功效。類似地，位於下方之第二電極48和焊接金屬片44一併延長，同樣可增加散熱功效。本實施例中，導電層13和14係挖孔以分別供導電連接件29和28通過，進行隔離。
除上述實施例外，焊接金屬片之位置可依需求彈性設置。參照圖10A，焊接金屬片81和82設置於元件一側之兩端。參照圖10B，焊接金屬片81和82分別設置於元件兩側之相對兩端。參照圖10C，焊接金屬片81和延伸較長之焊接金屬片82設置於元件一側之兩端。參照圖10D，延伸較長的焊接金屬片83和84分別設置於元件兩側之相對兩端。
除了將焊接金屬片直接設置於元件表面外，亦可如以下實施例將焊接金屬片設置於載板上。參照圖11A和11B，其中圖11A顯示第七實施例之過電流保護元件側面視圖，圖11B則為其中載板之俯視圖。過電流保護裝置90包含載板92和設置於載板92上之電阻件91。電阻件91不具可供焊接之金屬片，而是將焊接金屬片93和94設置於在載板92表面之兩端。載板92相應於焊接金屬片93和94的位置設計有焊墊921和922，以供焊接金屬片93和94連接之用。另外載板92於電阻件91之下方相應處設置焊墊923和924，以連接至電阻件91之下方電極。焊墊921和923間有銅線925進行電氣連接，焊墊922和924間有銅線926進行電氣連接。載板92除了焊墊921、922、923及924的部分需露出以供焊接外，其可覆蓋絕緣層進行保護。載板92可為玻纖環氧樹脂基板(例如FR-4)，或軟板(flexible printed circuit; FPC)設計。綜言之，過電流保護元件90包含載板92、電阻件91、第一焊接金屬片93以及第二焊接金屬片94。電阻件91可為如前述實施例之元件但去除焊接金屬片之結構，其具有第一和第二電極。第一焊接金屬片93位於該載板92表面上之一端部，電氣連接電阻件91中之第一電極。第二焊接金屬片94位於該該載板92表面上之另一端部，且電氣連接該第二電極。其中該第一焊接金屬片93及第二焊接金屬片94之厚度足以承受點焊製程而不致損害。
圖12為本發明第八實施例之過電流保護元件示意圖。相較於圖11A所示者，過電流保護元件100之第一焊接金屬片95及第二焊接金屬片96同樣設於載板92兩端，但其長度較長且延伸超出載板92兩端，而可增加焊接時的彈性。
以載板92使用FPC設計而言，其有散熱的功能而可提高元件的維持電流值，且因載板具有彎折功效，故組裝上有相當大的彈性。另外，載板92中的導電銅線925和926可用簡單的印刷電路板(PCB)製程形成，而傳統焊接鎳片需要開模製造，故本發明可大幅提高設計上的便利性，且降低製造成本。
另外，本發明之過電流保護元件還具有以下優點：(1)可直接替換掉傳統的斷路器，即新設計可直接點焊；(2)製作簡單且不需精密機械沖壓製程即可生產，可提高生產良率及效率；(3)無須使用複雜的金屬沖壓件，降低生產成本；(4)焊接金屬片(例如鎳片)除可人工放置外，更可經由表面黏著技術(SMT)打件焊接，提供更有效率的生產方式；(5)出貨前已將鎳片焊上，可降低因客戶端迴焊製程差異造成阻抗變異；(6)外型同現行SMD過電流保護產品，可全數電阻分選，使出貨電阻更集中；(7) 最終的包裝可使用巻帶包裝，提供比散料更佳的包裝方式；以及(8)不同於現有軸狀元件焊接，可避免焊接時因扭力過大造成焊接金屬片剝離。
本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本領域具有通常知識之技術人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。
5．．．斷路器
10、30、40、50、70、80、90、100．．．過電流保護元件
11．．．PTC元件
12．．．PTC材料層
13．．．第一導電層
14．．．第二導電層
15、16．．．絕緣層
17、37、47．．．第一電極
18、38、48．．．第二電極
19、20．．．導電連接件
21．．．防焊層
23、24、28、29．．．導電連接件
31、32、33、34、35、36、41、44．．．焊接金屬片
59、60．．．導電連接件
81、82、83、84．．．焊接金屬片
90．．．過電流保護元件
91．．．電阻件
92．．．載板
93、94、95、96．．．焊接金屬片
171、181．．．延伸部
921、922、923、924．．．焊墊
925、926．．．銅線
[圖1]顯示習知的過電流斷路器； [圖2]顯示本發明第一實施例之過電流保護元件示意圖； [圖3]顯示圖2之過電流保護元件沿1-1剖面線之示意圖； [圖4]顯示本發明第二實施例之過電流保護元件示意圖； [圖5]顯示本發明第三實施例之過電流保護元件示意圖； [圖6]顯示本發明第四實施例之過電流保護元件示意圖； [圖7]顯示本發明第五實施例之過電流保護元件示意圖； [圖8]顯示圖7之過電流保護元件沿2-2剖面線之示意圖； [圖9]顯示本發明第六實施例之過電流保護元件示意圖； [圖10A]至[圖10D]顯示本發明之過電流保護元件之焊接金屬片的設置實施例； [圖11A]至[圖11B]顯示本發明第七實施例之過電流保護元件示意圖；以及 [圖12]顯示本發明第八實施例之過電流保護元件示意圖。
10．．．過電流保護元件
11．．．PTC元件
12．．．PTC材料層
13．．．第一導電層
14．．．第二導電層
15、16．．．絕緣層
17．．．第一電極
18．．．第二電極
19、20．．．導電連接件
21．．．防焊層
31、32、33、34．．．焊接金屬片

Claims (23)

  1. 一種過電流保護元件，為具有上表面、下表面及四側表面之長條狀結構，其包含： 一PTC元件，包含第一導電層、第二導電層及層疊於該第一及第二導電層間的PTC高分子材料層； 一第一電極，電氣連接於該第一導電層； 一第二電極，電氣連接於該第二導電層，且與該第一電極隔離； 第一焊接金屬片，位於該上表面，且連接該第一電極；以及 第二焊接金屬片，位於該上表面或下表面，且連接該第二電極； 其中該第一焊接金屬片位於該長條狀結構的第一端部，第二焊接金屬片位於該長條狀結構的第二端部，且該第二端部位於第一端部的相對側，該第一焊接金屬片及第二焊接金屬片之厚度足以承受點焊製程而不致損害該PTC元件。
  2. 根據請求項1之過電流保護元件，其另包含設於該第一導電層表面之第一絕緣層及設於第二導電層表面之第二絕緣層。
  3. 根據請求項2之過電流保護元件，其中該第一電極包含分別形成於該第一絕緣層及第二絕緣層表面之二個第一電極層，該第二電極包含分別形成於該第一絕緣層及第二絕緣層表面之二個第二電極層。
  4. 根據請求項3之過電流保護元件，其另包含： 一第一防焊層，設於第一絕緣層表面；以及 一第二防焊層，設於第二絕緣層表面。
  5. 根據請求項3之過電流保護元件，其另包含： 一第一導電連接件，電氣連接該第一電極及第一導電層；以及 一第二導電連接件，電氣連接該第二電極及第二導電層。
  6. 根據請求項5之過電流保護元件，其中該第一導電連接件位於該第一端部之側表面，第二導電連接件位於該第二端部之側表面。
  7. 根據請求項5之過電流保護元件，其中該第一導電連接件位於該第一端部之相鄰兩側表面之連接處，第二導電連接件位於該第二端部之相鄰兩側表面之連接處。
  8. 根據請求項5之過電流保護元件，其中該第一導電連接件為和第二導電層隔離之導電通孔，且該第二導電連接件為和第一導電層隔離之導電通孔。
  9. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該第一焊接金屬片和第二焊接金屬片為鎳金屬片或鎳合金金屬片。
  10. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該第一焊接金屬片和第二焊接金屬片的厚度介於0.1mm至1mm。
  11. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該PTC高分子材料層包含高分子聚合物和體積電阻率小於500mΩ-cm的陶瓷導電填料。
  12. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該高分子聚合物的熔點在120oC至140oC之間，陶瓷導電填料為碳化鈦或碳化鎢。
  13. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該高分子聚合物的熔點在70oC至105oC之間，陶瓷導電填料為碳化鈦或碳化鎢。
  14. 根據請求項1之過電流保護元件，其長度約為10~14mm、寬度約2.3~3.5mm、厚度約0.5~2.0mm。
  15. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該過電流保護元件的初始電阻值小於8mΩ，以及經過一次觸發後回復至室溫後一小時的電阻值小於8 mΩ。
  16. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該過電流保護元件於60oC的維持電流大於等於4A。
  17. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該過電流保護元件於施加2A情況下的熱截斷溫度小於等於90oC。
  18. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該過電流保護元件於施加8A情況下的觸發時間小於60秒。
  19. 根據請求項3之過電流保護元件，其中該第一焊接金屬片物理接觸該第一電極層，且兩者共同延伸超過過電流保護元件長度的二分之一。
  20. 根據請求項19之過電流保護元件，其另包含複數個導熱金屬件，於垂直方向連接第一電極層和第一導電層。
  21. 一種過電流保護元件，包含： 一載板； 一電阻件，為具有上表面、下表面及四側表面之長條狀結構，其位於該載板表面且包含：一PTC元件，包含第一導電層、第二導電層及層疊於該第一及第二導電層間的PTC高分子材料層；一第一電極，電氣連接於該第一導電層； 一第二電極，電氣連接於該第二導電層，且與該第一電極隔離； 一第一焊接金屬片，位於該載板表面上之一端部，電氣連接該第一電極；以及 一第二焊接金屬片，位於該該載板表面上之另一端部，且連接該第二電極； 其中該第一焊接金屬片及第二焊接金屬片之厚度足以承受點焊製程而不致損害。
  22. 根據請求項21之過電流保護元件，其中該載板包含： 第一焊墊，用於連接第一焊接金屬片； 第二焊墊，用於連接第二焊接金屬片； 第三焊墊，位於該電阻件下方，用於連接第一電極；以及 第四焊墊，位於該電阻件下方，用於連接第二電極； 其中該第一焊墊和第三焊墊電氣相連，第二焊墊和第四焊墊電氣相連。
  23. 根據請求項21之過電流保護裝置，其中該載板係玻纖樹脂基板或軟板。
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