TWI260846B - Over-current protection device - Google Patents

Description

1260846 玖、發明說明： 一、 發明所屬之技術領域 本發明係關於一種過電流保護元件，特別是關於一種可 提南工作電流之過電流保護元件。 二、 先前技術 ^ 知之正溫度係數（Positive Temperature Coefficient， PTC ) 7C件之電阻值對溫度變化的反應相當敏銳。當PTC 元件於正常使用狀況時，其電阻可維持極低值而使電路得 以正常運作。但是當發生過電流或過高溫的現象而使溫度 上升至一臨界溫度時，其電阻值會瞬間彈跳至一高電阻狀 一（例如10 ohm以上）而將過量之電流反向抵銷，以達到 保護電池或電路元件之目的。因此該PTC元件已見整合於 各式電路元件中，以防止過電流的損害。 <專、充之過笔/;,L保濩元件係包含一電流感測元件及兩印刷 電路私層板（Pre_preg，p/p)。該印刷電路積層板係利用壓 合製程疊設於該電流感測元件之表面，作為該電流感測元 牛之外。[M呆濩材料，以防止水氣滲入或刮傷，且亦具絕緣 的效果。 般义印刷電路積層板之玻璃轉換溫度（glass switching $⑽咖代’ Tg)約在130至140°C之間5而所謂高Tg之 P刷電路積層板之玻璃轉換溫度則約在17(M8(TC之間。印 路積層板在與過電流保護元件壓合時需一併考慮印刷 i路積層板之固化所需溫度，故壓合之製程溫度必需大於 i路積層板之玻螭轉換溫度約30-50°C之間。然而，此 R &她1卜她_咖4 d〇c 1260846 高熱製程將使得電流感測元 千中之咼分子正溫度係數材料 膨脹變形’甚至於印刷電路 电峪積層板的表面產生皺折，進而 影響到過電流保護元件的最 刃取、冬尺寸。另外，過電流保讀元 件經高熱壓合後，1當能+ ，、吊心兒阻值往往彈升至壓合前的 倍以上，而大幅限制其應用範圍。 此外’過電流保護元件的使料因應未來元件設計之微 小化趨勢’使得元件的散熱變成一重要的設計考量因子。 傳統印刷電路積層板的散熱料約在㈣.5戰,， 其並：法有效散熱’因而降低過電流保護元件之使用壽命 及可#度。因&，^：可提高印刷電路積層板 即可使得過電流保護元件呈有更，'、、遣辜 又。丨卞_男更铋疋的性能，且可擴大並 應用範圍。 〃 三、發明内容 本發明之目的係提供—種過電流保護元件，其可減低於 壓合製程前後的電阻彈升率，且增進元件的散熱效率以提 南工作電流，進而擴大其應用範圍。 分別疊設於該電流感測元件之上、下表面 為達到上述目的，本發明揭示一種過電流保護元件，其 包含一電流感測元件、兩絕緣層及兩電極層。該電流感測 元件包含兩電極落及一疊設於該兩電極間之電流感測 層。該電流感測層係由正溫度係數材料組成。該兩絕緣層 且其玻璃轉換 溫度介於9(M20°C或散熱效率介於1-7W/〇C ,。該兩電極 層分別連接於該電流感測元件之兩端。 該兩電極層一般係由銅金屬、鋁金屬或鋁鋼合金組成， a ^W〇m\H(^4 doc 1260846 其較易產生氧化作用。該過 罢受认分二+， 又几彳千」另包含兩分別 十復於，亥兩％極層表面之銲接 文电往嘈其係由較不易氧化 之錫錯合金或錫金屬組成， 刁防止，亥兩電極層與外界直接 接觸而氧化。 四、實施方式 請參照圖i及圖2,目i係本發明之第一較佳實施例之 過電流保護元件10之立體示意圖，而圖2則為圖丨中沿 1-1剖面線之剖面圖。該過電流保護元件1〇包含一電漭感 測元件13、兩絕緣層14、兩防銲劑（s〇lderMask，s/M) 層15及兩電極層16。該電流感測元件13係由一電流感測 層U豐設於兩電極箔12之間組成，其中該電流感測層i i 係採用高分子正溫度係數材料。該絕緣層14可由印刷電路 積層板、樹脂（resin )或環氧塑膠（epoxy )組成，且其玻 璃轉換溫度係介於90-120°C。該兩電極層16分置於該電流 感測元件1 3、兩絕緣層14及兩防銲劑層1 5的左右兩端。 相較於習知之過電流保護元件之絕緣層，本發明之該過 電流保護元件1 〇之絕緣層14之玻璃轉換溫度較低，故於 進行壓合製程時對過電流保護元件1 〇所造成的尺寸改變 較小，且可降低壓合前後之電阻彈升率。 參照表一，經由測試發現，本發明之過電流保護元件10 (具有較低玻璃轉換溫度之絕緣層）之電阻值較低，也就 是說可提供較大的工作電流。 表- __ —_ 元件尺寸過電流保護_ H MuMvs>!if； ΐ>ί\Η6884\86Κ84 doc 1260846 本發明 (90°C <Tg<120°C ) 習知 (130°C <Tg<140°C ) 0603 1.07 1.31 0805 1.01 1.30 1206 1.00 1.22 過電流保護元件的散逸功率（p〇wer Dissipatl〇n，pd ) 可以下列通式表不：Pd:I2R，其中為工作電流，R為電 阻值◦由上述通式可知，當散逸功率愈高，工作電流愈高。 就物理意義而t，較佳的散熱效率可將因高電流所產生的 高熱快速散發。即具有較大的散逸功率，其相當於可增加 元件於觸發（tnP)前對於電流的承受度。因此，具有較高 散熱效率之過電流保護元件亦可應用於較大工作： 況。 j 將該過電流保護元件10之絕 <、、巴、、彖層14選用散裁 l-7W/°C-m之印刷電路積層板 …、迓羊J万； 、 树肊或環氧塑膠，並舍-私 測試結果如表二所示。由表二可知 ’'、貝于、 功率均較習知者為高。 ㈢之工作電流及散逸 元件尺寸0805 元件10Γ豆古鈐古搿為L十―、口’本發明之過電流保護 兀件10 (具有較问政熱效率之絕緣屑 又

電阻（ohm) 元件 本發明 —----------〜__ 0.248 習知 0,5W/°r —-------------------二一、 0.245 科忮中 ;^86SH4\86884.doc 1260846 工作電流（A) 1.10 0.95 散逸功率（W) 0.66 0.54 圖3係本發明之第二較佳實施例之過電流保護元件 之示意圖。該過電流保護元件3〇包含一電流感測元件33、 兩絕緣層34、兩防銲劑層35、兩電極層36及兩銲接電極 層37。該電流感測元件33係由一電流感測層3】疊設於兩 電極箔32之間形成，其中該電流感測層3 1係採用高分子 正溫度係數材料。該絕緣層34可由玻璃轉換溫度介於 9〇-120°C或散熱效率介於uw/它,之印刷電路積層板、 树脂、環氧塑膠組成。該兩電極層36分置於該電流感測元 件33、兩絕緣層34及兩防銲劑層35的左右兩端。該兩銲 接電極層37罩覆於該電極層36之表面，用以外接導線（未 圖示）連接。 該過電流保護元件30相較於圖2之過電流保護元件 1 0，相當於增加兩銲接電極層3 7於該電極層3 6之表面。 為增加導電性，一般之電極層36係由銅金屬、鋁金屬及鋁 鋼合金組成。若由該電極層36直接銲接導線，將使得該電 極層36暴露於外界而可能發生氧化。該銲接電極層”係 由杈不易氧化之錫鉛合金或錫金屬組成，藉由其罩覆於該 電極層36表面，以防止該電極層36與外界直接接觸。 本發明之技術内容及技術特點已揭示如上，然而熟系本 項 背 及揭示而作種種不 本發明之保護範圍 技術之人士仍可能基於本發明之教示 離本發明精神之替換及修飾。因此， 滞科技中說\86884\86884 doc 1260846 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。 五、圖式簡要說明 圖 係本發明之第— 體圖 較佳實施例之過電流保護元件之立 圖2係圖1中沿 圖3係本發明之 意圖。 六、元件符號說明 -剖面線之剖面圖；以及 第一較佳實施例之過電流保護元件之示

30 32 過電流保護元件 電極箔 31 電流感測層 34 絕緣層 33 電流感測元件 36 電極層 35 防銲劑層 37 ~接電極層

rf\HuUys''欠科技中說伽884\_84 d沉 -10-

Claims (1)

1260846 拾、申請專利範圍： 1, 一種過電流保護元件，包含： 一電流感測元件，其包含： 兩電極箔；及 且疊設 一電流感測層，其具有正溫度係數特性 於該兩電極箔之間； - 卜巧: 且該緣緣層具有至少一下列特性： (a) 玻璃轉換溫度介於90-120°C ;及 (b) 散熱效率介於l-7W/t：_m;以及 兩電極層，分別連接於該電流感測元件之兩端 2.如申請專利範圍第1項之過電流保護元件，其中，浐 層係由印刷電路積層板、樹脂及環氧塑膠中之—Λ ^ 3 ·如申請專利範圍第丨項之過電流保護元件，波、 ^ /、〒 '^亥 感測層係由高分子正溫度係數材料組成。 — 屯如申請專利範圍第丨項之過電流保護元件，其另勺八 防焊劑層，分別設置於該兩絕緣層之表自。、匕含 5·如申凊專利範圍第"員之過電流保護元件，其 極層之材質係選自：銅金屬、鋁金屬及其合金。"兩 如申δ月專利範圍第"貝之過電流保護元件 分別罩覆於今Λ ^ /、另包含 兩電極層氧化。 用以防止; 7·如申請專利範圍第6 ^ , 心巧包級保護兀件，意中，A 電極層之材質俜選自· 中礒銲4 、自·錫金屬、鉛金屬及其合金。 科技十 ^\X6KS4\S68S4d〇c