TWI441201B - 表面黏著型過電流保護元件 - Google Patents

表面黏著型過電流保護元件 Download PDF

Info

Publication number
TWI441201B
TWI441201B TW101136132A TW101136132A TWI441201B TW I441201 B TWI441201 B TW I441201B TW 101136132 A TW101136132 A TW 101136132A TW 101136132 A TW101136132 A TW 101136132A TW I441201 B TWI441201 B TW I441201B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrode
overcurrent protection
metal foil
material layer
ptc material
Prior art date
Application number
TW101136132A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201413756A (zh
Inventor
David Shau Chew Wang
Fu Hua Chu
Chun Teng Tseng
Original Assignee
Polytronics Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Polytronics Technology Corp filed Critical Polytronics Technology Corp
Priority to TW101136132A priority Critical patent/TWI441201B/zh
Priority to CN201310203815.5A priority patent/CN103714924B/zh
Priority to US13/910,880 priority patent/US8933775B2/en
Publication of TW201413756A publication Critical patent/TW201413756A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI441201B publication Critical patent/TWI441201B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/08—Cooling, heating or ventilating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/14—Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors
    • H01C1/1406—Terminals or electrodes formed on resistive elements having positive temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • 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
    • H01C7/027—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 consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H01C17/06506—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits
    • H01C17/06513—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component
    • H01C17/0652—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component containing carbon or carbides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H01C17/06506—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits
    • H01C17/06513—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component
    • H01C17/06526—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component composed of metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H01C17/06506—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits
    • H01C17/06513—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component
    • H01C17/06566—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component composed of borides

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Description

表面黏著型過電流保護元件
本發明係關於一種表面黏著型過電流保護元件，更具體而言，係關於一種具有高維持電流及正溫度係數(positive temperature coefficient；PTC)特性之表面黏著型過電流保護元件。
由於PTC導電複合材料在正常溫度下之電阻可維持極低值，使與其連接之電路或電池得以正常運作。但是，當電路或電池發生過電流(over-current)或過高溫(over-temperature)的現象時，其電阻值會瞬間提高至一高電阻狀態(至少102 Ω以上)，而將過量之電流反向抵銷。
由於具有PTC特性之導電複合材料之電阻具有上述對溫度變化反應敏銳的特性，故可作為電流感測元件之材料，且目前已被廣泛應用於過電流保護元件或電路元件上，以達到保護之目的。
一般而言，PTC導電複合材料係由一種或一種以上具結晶性之高分子聚合物及導電填料所組成，該導電填料係均勻分散於該結晶性高分子聚合物之中。該結晶性高分子聚合物一般為聚烯烴類聚合物或含氟之聚烯烴類聚合物，例如：聚乙烯、聚氟乙 烯、聚氟化亞乙烯(PVDF)等。導電填料一般為碳黑。
該PTC導電複合材料之導電度視導電填料的種類及含量而定。一般而言，以碳黑為導電填料之PTC材料不易達到低於0.2Ω-cm的體積電阻值，即使當PTC材料能達到低於0.2Ω-cm的體積電阻值時，常會因阻值太低而失去耐電壓之特性。故若要達到低於0.2Ω-cm之體積電阻值，必須使用其他更低阻值之導電填料。而碳黑所能提供的導電度較低，因此在碳黑系統中，若要應用在具有固定遮蓋面積之表面黏著型元件(surface mountable device：SMD)上，因為無法降低電阻，以致於其維持電流(hold current)無法提升。該維持電流是指在特定溫度下PTC元件在不觸發(trip)之狀況下所能承受之最大電流。
目前雖然可以用多層堆疊之PTC層來增加維持電流，但至終仍面臨極限。大致而言，對於應用在表面黏著元件之過電流保護元件，其維持電流對每一PTC層單位遮蓋面積之比例必須要達到0.16A/mm2 ，然而此要求卻是使用碳黑系統之PTC元件很難突破的限制。目前市面上之表面黏著型元件都有一定之形狀，並且在規格上就已經定義元件之形狀因數(form factor)，而其中的長寬尺寸進而決定此元件之遮蓋面積。例如SMD1812所代表的元件尺寸是長度0.18英寸和寬度0.12英寸，即元件之遮 蓋面積是0.18”×0.12”，轉換成公制(Metric system)單位是4.572mm×3.048mm，亦即13.9355mm2 。在SMD1812的尺寸下，以碳黑為導電填料之過電流保護元件，單層PTC層很難達到1.8安培的維持電流。若假設SMD1812元件含有兩層PTC層可承載之最高電流為3.6安培，其單層PTC單位遮蓋面積可承載之電流即為：3.6A/(2×13.9355mm2 )=0.129A/mm2 (小於0.16A/mm2 )。由此可見，若要使得表面黏著型過電流保護元件中每單一PTC層中之每平方毫米遮蓋面積所承載之電流大於0.16安培，必須要突破碳黑系統而使用比碳黑更低電阻及更高導電度之導電填料才能達到。
美國專利US8,044,763教導如何使用低電阻導電材料(如：金屬粉末或金屬碳化物)製備SMD元件，以突破碳黑導電填料的限制，並將元件之單位面積維持電流值突破0.16A/mm2 ，甚至大幅提高至最高可達1A/mm2 。但因行動裝置的突飛猛進，除了體積要求更輕更小，功能卻是要求越來越大，操作時所需的電流也越來越大，因此在PTC過電流保護的技術層面上，1.0A/mm2 的極限值已經不能滿足新技術的需求。PTC裝置必須在技術上要更上一層樓，使元件擁有更高單位面積的維持電流，才能做出更小面積更大電流的元件。
本發明係提供一種表面黏著型過電流保護元件，藉由加入高導電性之導電填料及良好之導熱/散熱結構設計，而使該表面黏著型過電流保護元件具有優異之體積電阻值及高維持電流等特性。
根據本發明之一實施例，一表面黏著型過電流保護元件包含至少一PTC材料層、第一連結電路、第二連結電路、第一電極、第二電極及至少一絕緣層。PTC材料層包含第一表面及相對之第二表面，其體積電阻值小於0.2Ω-cm，且包含至少一結晶性高分子聚合物及散佈於該結晶性高分子聚合物中體積電阻值小於500μΩ-cm之至少一導電填料。第一連結電路和第二連結電路必須具備有效逸散(dissipate)該PTC材料層產生之熱之功能。第一電極透過該第一連結電路電氣連接該PTC材料層之第一表面。第二電極透過該第二連結電路電氣連接該PTC材料層之第二表面。絕緣層係設置於該第一及第二電極之間，作為其間之電氣隔離之用。該表面黏著型過電流保護元件的散熱因數(dissipation factor)大於0.6，該散熱因數為(A1+A2)/A3，其中A1為第一電極和第二電極之面積總和，A2為第一連結電路和第二連結電路之面積總和，A3為PTC材料層之面積乘以其個數(PTC材料層之面積總 和)。藉由上述材料及散熱因數的設計，表面黏著型過電流保護元件於25℃時，其維持電流除以PTC材料層之面積及其個數之值可大於1A/mm2 。
一實施例中，本發明可利用熱壓合方式將該第一金屬箔片與該第二金屬箔片貼合於該PTC材料層之上下表面，形成PTC元件。亦即，PTC材料層係疊設於第一金屬箔片及第二金屬箔片之間。第一電極透過該第一連結電路電氣連接該PTC材料層之第一金屬箔片，第二電極透過該第二連結電路電氣連接該PTC材料層之第二金屬箔片。
一實施例中，若第一金屬箔片或第二金屬箔片具備有效逸散PTC材料層產生之熱的功能，該金屬箔片將被視為連結電路的一部分。
本發明揭示當散熱效率向上提高時，PTC材料層產生的熱向外導出的效果也會跟著提升，PTC材料的溫度上升速率就會因為有較高的散熱效果而減緩，所以SMD元件就能夠有更高的維持電流。當散熱效率高於0.6時，元件因有好的導熱效率並配合元件本身的低電阻材料，可以使元件單位面積的維持電流值提升至超過1A/mm2 。
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：本發明乃利用增加元件導熱/散熱效率使低電阻SMD元件單位面積的維持電流可提升至超過1A/mm2 。因SMD元件中之PTC材料層在通過電流時會因其阻抗而產生熱，產生熱的功能可以用元件中PTC層的面積(APTC )來表示。產生的熱從PTC材料層往外傳，隨著金屬連結電路(electrical conductor)、電極(electrode)傳導到元件的表面，最後再從元件的表面將熱傳至外部的環境，因此整個元件的散熱與元件中連結電路、電極的導熱的總表面積有關。連結電路及電極的導熱與PTC材料層產生熱之間的比例，可被定義為元件的散熱因數F，並可以用以下公式來表示：散熱因數F=(A1+A2)/A3，其中A1=電極的面積總和，A2=連結電路的面積總和，A3=PTC材料層的面積APTC 的總和。一般而言，A3即相當於APTC ×PTC材料層的個數。
前述連結電路係作為電氣連接PTC材料層及電極之連結電路，且同時可作導電及導熱通路。因此連結電路必須要能有效逸散該PTC材料層產生之熱能，而其導熱/散熱能力和連結電路的面積大小成 正相關。
連結電路基本上是用金屬材料製成，可以是一個或多個圓柱狀或部分圓柱狀、橢圓柱狀或部分橢圓柱狀、平面狀、片狀或其他形狀與結構。連結電路可形成於導通孔(via)內、盲孔(blind via)內、或包覆(wrap-around)在元件的全部側面(full-face)或部分側面上，而形成導電通孔、導電盲孔或導電端面。對於只有單面電極的SMD過電流保護元件而言，其最上層的PTC材料層之金屬箔片因在元件的表層具有將熱導出的效果，因此將被算為連結電路導熱面積之一部分。此最上層金屬箔片可以完全顯露在外，或是其表面上僅覆蓋了薄層的絕緣材料，例如絕緣漆，文字油墨等。連結電路的形狀雖可有較多變化，但實務上主要使用到的連結電路之面積可以按以下公式計算：圓柱(包含全圓導電通孔)面積=π×圓柱直徑×圓柱長度(或元件厚度)。
部分圓柱(包含半圓或1/4圓導電通孔等)面積=弧長×圓柱長度(或元件厚度)。
盲孔面積=π×盲孔直徑×盲孔長度。
全側面導電端面之面積=元件寬度×元件厚度。
根據以下實施例可知，在不同的SMD結構中， 若能控制良好的散熱因數，即可有效增加維持電流值。申言之，當散熱效率向上提高時，PTC材料層產生的熱向外導出的效果也會跟著提升，PTC材料層的溫度上升速率就會因為有較高的散熱效果而減緩，因此過電流保護元件就能夠有更高的維持電流值。
圖1為本發明第一實施例之表面黏著型過電流保護元件1之示意圖，其係用於黏著於一基板或電路板(圖未示)之表面。第一電極13及與該第一電極13相對應之第二電極13'通常會位於同一平面上。該表面黏著型過電流保護元件1可設計成僅包含一組由第一電極13及第二電極13'所組成之電極組，如此該表面黏著型過電流保護元件1只能有一特定面與基板表面接合。此設計通常應用在需要放在狹窄空間裡，以及需要達到單方向絕熱或導熱之需求。該表面黏著型過電流保護元件1中該第一電極13、導電連接件14、第一金屬箔片11a、PTC材料層10、第二金屬箔片11b、第二連結電路12'及該第二電極13'係形成一導電通路以連接一外部元件(圖未示)及一電源(圖未示)。絕緣層15係位於第一電極13和第二電極13'之間，以電氣隔離該第一電極13及該第二電極13'。因第一金屬箔片11a位於元件表層，可有效逸散PTC材料層10產生的熱，而具熱導出 效果，而視為第一連結電路12的一部分。故第一連結電路12包含該第一金屬箔片11a及連接第一電極13和第一金屬箔片11a之導電連接件14。導電連接件14可為導電通孔、導電盲孔或導電端面。按此實施例，A1為第一電極13和第二電極13'的面積總和，A2為第一連結電路12及第二連結電路12'的面積總和，A3為PTC材料層10之面積。
圖2為本發明第二實施例之表面黏著型過電流保護元件2之示意圖，其係設計成在其上、下表面各含有一組由第一電極層131及第二電極層131'組成之電極組，藉此該第一電極13與該第二電極13'可分別於該表面黏著型過電流保護元件2之上、下表面形成一組正、負電極。該表面黏著型過電流保護元件2可利用上、下任一表面與基板表面接合。且因此設計無上、下面之方向性，故在製程(例如：電阻分選、包裝及元件組裝至印刷電路板之製程)上較易處理，而無需顧慮到該表面黏著型過電流保護元件2的方向性。絕緣層15係用以電氣隔離該第一電極13及該第二電極13'。詳言之，第一電極13係包含一對形成元件2上下表面之第一電極層131，第二電極包含一對形成元件2上下表面之第二電極層131'。該第一電極層131及第二電極層131'係位於絕緣層15表面。第一連結電路12連接 該對第一電極層131及第一金屬箔片11a，第二連結電路12'連接該對第二電極層131'及第二金屬箔片11b。相較於圖1所示之實施例，本實施例因金屬箔片11a和11b表面設有絕緣層15，無法有效逸散PTC材料層10產生之熱，故不視為可有效散熱之連結電路的一部分。按此實施例，A1為第一電極13、第二電極13'的面積總和，A2為第一連結電路12及第二連結電路12'的面積總和，A3為PTC材料層10之面積。
圖3係本發明第三實施例之表面黏著型過電流保護元件3之示意圖，其中該第一連結電路12或第二連結電路12'可利用金屬電鍍於元件之側面，而形成側面包覆(wrap-around)之電氣導體。通常第一連結電路12連接於第一金屬箔片11a及該對第一電極層131，而第二連結電路12'連接於第二金屬箔片11b及該對第二電極層131'。本實施例中，上方之第一電極層131係接觸第一金屬箔片11a表面。下方之第二電極層131'係接觸第二金屬箔片11b表面。另，亦可設計將該第一連結電路12及該第二連結電路12'以錫膏塗佈、電鍍再經迴焊或熱固化之方式連接電極13、13'與該金屬箔片11a、11b。在本實施例中，該第一連結電路12或該第二連結電路12'亦可以形成微孔後，再以孔壁電鍍形成導 電通孔(plating-through-hole；PTH)或金屬填孔而形成導電圓柱。按此實施例，A1為第一電極13、第二電極13'的面積總和。A2為第一連結電路12及第二連結電路12'的面積總和，A3為PTC材料層10之面積。
圖4係本發明第四實施例之表面黏著型過電流保護元件4之示意圖。第一電極13包含一對第一電極層131，第二電極13'包含一對第二電極層131'。第一連結電路12連接該對第一電極層131及第一金屬箔片11a，第二連結電路12'連接該對第二電極層131'及第二金屬箔片11b。第一金屬箔片11a係經由蝕刻方式形成，藉由蝕刻線16(或蝕刻區)防止其與第二電極13'和第二連結電路12'產生短路。另，該第二金屬箔片11b亦經由蝕刻方式形成，藉由蝕刻線16'(或蝕刻區)防止其與第一電極13和第一連結電路12產生短路。按此實施例，A1為第一電極13及第二電極13'的面積總和。A2為第一連結電路12及第二連結電路12'的面積總和，A3為PTC材料層10之面積。
圖5係本發明第五實施例之表面黏著型過電流保護元件5之示意圖，類似於圖1所示者，本實施例係關於單面電極的SMD過電流保護元件。導電連接件14係以導電通孔或導電柱的方式連接第一金 屬箔片11a、第三金屬箔片11c及第一電極13。該第三金屬箔片11c係以蝕刻方式形成，其藉由蝕刻線16'(或蝕刻區)與第二金屬箔片11b形成電氣隔離。第二金屬箔11b藉由第二連結電路12'連接第二電極13'。此第三金屬箔片11c貼附於該PTC材料層10，並與第二金屬箔片11b在同一平面上。第一金屬箔片11a的表面覆蓋薄層的絕緣層15，例如絕緣漆或文字油墨等。因該絕緣層15很薄，不致影響第一金屬箔片11a的導熱效果。因此第一金屬箔片11a仍可有效逸散PTC材料層10產生的熱，而視為第一連結電路12的一部分。故第一連結電路12包含該第一金屬箔片11a及連接第一電極13和第一金屬箔片11a之導電連接件14。按此實施例，A1為第一電極13及第二電極13'之面積總和，A2為第一連結電路12及第二連結電路12'的面積總和，A3為PTC材料層10之面積。
圖6係本發明第六實施例之表面黏著型過電流保護元件6之示意圖。第一電極13包含位於元件6上下表面之一對第一電極層131，而第二電極13'包含位於元件6上下表面之一對第二電極層131'。第一連結電路12係以導電孔或導電柱的方式連接第一電極層131、第一金屬箔片11a和第三金屬箔片11c。第三金屬箔片11c係藉由蝕刻方式形成，藉由 蝕刻線16'(或蝕刻區)與第二金屬箔片11b形成電氣相互隔離。第二連結電路12'係以導電孔或導電柱的方式連接第二電極層131'、第二金屬箔片11b和第四金屬箔片11d。第四金屬箔片11d係藉由蝕刻方式形成，藉由蝕刻線16(或蝕刻區)與第一金屬箔片11a形成電氣相互隔離。通常該第四金屬箔片11d貼附於該PTC材料層10，並與第一金屬箔片11a在同一平面上。按此實施例，A1為第一電極13及第二電極13'之面積總和，A2為第一連結電路12及第二連結電路12'的面積總和，A3為PTC材料層10之面積。
圖7係本發明第七實施例之表面黏著型過電流保護元件7之示意圖。過電流保護元件7包含PTC元件71、第一連結電路12、第二連結電路12'、第一電極13及第二電極13'。PTC元件71包含第一金屬箔片11a、第二金屬箔片11b及疊設於該第一金屬箔片11a及第二金屬箔片11b間之PTC材料層10。第一電極13包含位於元件7上下表面之一對第一電極層131，而第二電極13'包含位於元件7上下表面之一對第二電極層131'。絕緣層15包覆該PTC元件7。第一連結電路12包含連接該對第一電極層13之導電連接件12a(例如導電通孔、導電盲孔或導電端面)以及連接該第一金屬箔片11a及上 方之第一電極層131之導電連接件12b(例如導電柱或導電孔)。第二連結電路12'包含連接該對第二電極層131'之導電連接件12a'(例如導電通孔、導電盲孔或導電端面)以及連接該第二金屬箔片11b及下方之第二電極層131'之導電連接件12b'(例如導電柱或導電孔)。按本實施例，A1為第一電極13及第二電極13'的面積總和。A2為第一連結電路12及第二連結電路12'的面積總和，A3為PTC材料層10之面積。
圖8係本發明第八實施例之表面黏著型過電流保護元件8之示意圖。類似於圖2之結構，不同之處在於第一連結電路12另外增加連接上方之第一電極層131及第一金屬箔片11a之導電連接件12b，而第二連結電路12'另外增加連接下方之第二電極層131'及第二金屬箔片11b之導電連接件12b'，藉此增加導熱或散熱效果。另外，若第一電極層131和第二電極層131'為銅層，可外覆錫層132和132'，以增進焊接效果。位於上、下之第一電極層131和第二電極層131'之間可設置絕緣防焊層17。按本實施例，A1為第一電極13及第二電極13'的面積總和。A2為第一連結電路12及第二連結電路12'的面積總和，A3為PTC材料層10之面積。
以下將利用一實施例說明本發明之表面黏著型 過電流保護元件之製作過程。本領域具有通常知識者亦可將實質相同或相似的製程應用於製作上述實施例之SMD結構或其它結構上略有不同之SMD元件。
本發明之表面黏著型過電流保護元件之製作過程例示如下：首先將批式混錬機(Hakke-600)進料溫度定在160℃，進料時間為2分鐘。進料程序為按表一所示之重量，加入定量的結晶性高分子聚合物，攪拌數秒鐘再加入導電填料。混鍊機旋轉之轉速為40rpm。3分鐘之後，將其轉速提高至70rpm，繼續混錬7分鐘後下料，而形成一具有PTC特性之導電複合材料。將上述導電複合材料以上下對稱方式置入外層為鋼板，中間厚度為035mm之模具中，模具上下各置一層鐵弗龍脫模布，先預壓3分鐘，預壓操作壓力50kg/cm2 ，溫度為160℃。排氣之後進行壓合，壓合時間為3分鐘，壓合壓力控制在100kg/cm2 ，溫度為160℃。之後再重覆一次壓合動作以形成一PTC複合材料層，其中壓合時間為3分鐘，壓合壓力控制在150kg/cm2 ，溫度為160℃。
參照圖9A，下一步驟係將該PTC複合材料層裁切成20×20cm2 之一正方形之PTC材料層10，再將二金屬箔片20直接物理性接觸於該PTC材料層10之上、下表面，其係於該PTC材料層10之表面以 上、下對稱方式覆蓋該二金屬箔片20。該二金屬箔片20可利用具有瘤狀突出物(圖未示)之粗糙表面與該PTC材料層10直接物理性接觸。申言之，金屬箔片20之兩個表面也可以都是光滑面，但是較常使用之金屬箔片含一光滑面及一粗糙面，並將含瘤狀突出之該粗糙面作為內側面與該PTC材料層10直接物理性接觸。之後，於上下對稱覆蓋之該二金屬箔片20之外側依順序加上壓合專用緩衝材如鐵弗龍脫模布及不銹鋼鋼板(圖未示)而形成一多層結構並再次進行壓合，壓合時間為3分鐘，操作壓力為60kg/cm2 ，溫度為180℃。熱壓合後再將該多層結構以同樣壓力在室溫下進行冷壓合5分鐘，壓合後將該二金屬箔片20與該PTC材料層10所形成之片狀複合材料取出再經50KGy之γ-ray照射，形成如圖9A所示之導電複合材料元件9。
一實施例中，將導電複合材料元件9表層之金屬箔片20進行蝕刻產生蝕刻線21(參圖9B)，以形成位於PTC材料層10一表面之第一金屬箔片11a及另一表面之第二金屬箔片11b。再將絕緣層15(例如含玻璃纖維之環氧樹脂)覆蓋在蝕刻過之該金屬箔片11a及11b表面，並於絕緣層15之表面覆蓋一層銅箔40，並在溫度180℃及60kg/cm2 壓力下進行30分鐘熱壓合，冷卻後得如圖9B所示之包含一層 PTC材料層10之複合材料。
參照圖9C，接著將該上、下銅箔40進行蝕刻，產生二第一電極層131及與該第一電極層131相對應之二第二電極層131'，且以鑽孔電鍍方式在孔內形成導電通孔(plating through hole；PTH)，即產生第一連結電路12和第二連結電路12'。申言之，第一電極13包含該對第一電極層131，第二電極13'包含該對第二電極層131'。第一連結電路12電氣連接於該第一金屬箔片11a及該第一電極層131，而第二連結電路12'電氣連接於該第二金屬箔片11b及該第二電極層131'。之後，在第一電極13與該第二電極13'之間塗上絕緣層60(在此使用紫外線固化塗料)，作為電極13及13'間之絕緣塗料(即防焊層)，而形成一PTC板材。經紫外線固化後，再將該PTC板材按欲應用之表面黏著元件之尺寸進行切割，即可產生本發明之一表面黏著型過電流保護元件90。
除了上述包含單層PTC材料層10之實施例外，本發明亦將包含其他層數PTC材料層10製作成之表面黏著型過電流保護元件。
圖10例示包含2層PTC材料層之表面黏著型過電流保護元件之結構，其製作流程如下：先取兩片 導電複合材料元件9，將第一片導電複合材料元件9表層之金屬箔片11a及11b進行蝕刻產生蝕刻線，再利用第一絕緣層15(於本實施例中係使用含玻璃纖維之環氧樹脂)覆蓋在金屬箔片11a及11b表面，以及蝕刻後之另一片導電複合材料元件9之間。之後，於上、下絕緣層15表面各覆蓋一層銅箔，並在溫度180℃及60kg/cm2 壓力下進行30分鐘熱壓合，經冷卻後得一包含2層PTC材料層10之多層複合材料。該銅箔進行蝕刻後係產生二個第一電極層131及與該第一電極層131相對應之二個第二電極層131'。申言之，第一電極13包含該對第一電極層131，第二電極13'包含該對第二電極層131'。接著，再以鑽孔電鍍方式產生第一連結電路12和第二連結電路12'，其中該第一連結電路12係電氣連接於各導電複合材料元件9中之金屬箔片11a及該對第一電極層131'，而該第二連結電路12'係電氣連接於各導電複合材料元件9之金屬箔片11b及第二電極層131'。一實施例中，在該第一電極13與第二電極13'之間，塗上第二絕緣層60(在此係使用紫外線固化之塗料)作為電極間之絕緣塗料(即防焊層)。經紫外線固化後，再按所欲應用之表面黏著元件之尺寸進行切割，即可產生包含複數個PTC材料層10或複數個PTC元件9之表面黏著 型過電流保護元件。
絕緣層15可使用環氧樹脂與玻璃纖維之複合材料，其亦可作為結合各PTC材料層10表面之金屬箔片之黏著劑。除了使用環氧樹脂外，亦可使用其他黏著用絕緣層，如尼龍(Nylon)、聚醋酸乙烯酯(Polyvinylacetate)、聚酯(Polyester)及聚亞醯胺(Polyimide)等。絕緣層60通常可採用熱固化或紫外線固化之壓克力樹脂。
綜言之，本發明之表面黏著型之過電流保護元件包含：至少一PTC材料層10、第一連結電路12、第二連結電路12'、第一電極13、第二電極13'及絕緣層15。PTC材料層10係疊設於第一金屬箔片11a和第二金屬箔片11b之間，而形成PTC元件。第一和第二連結電路12和12'必須要能有效逸散該PTC材料層10產生之熱。第一電極13'透過第一連結電路12電氣連接該PTC材料層10之第一表面(例如上表面)。第二電極13'透過第二連結電路12'電氣連接該PTC材料層10之第二表面(例如下表面)。絕緣層15設置於該第一及第二電極13和13'之間，以電氣隔離該第一電極13及第二電極13'。
一實施例中，第一連結電路12包含位於元件一端部之導電通孔、導電盲孔或導電端面，且沿垂直 方向延伸。第二連結電路12'包含位於元件另一端部之導電通孔、導電盲孔或導電端面，且沿垂直方向延伸。
一實施例中，如圖1或圖5之單側電極設計，第一連結電路12包含物理接觸該PTC材料層10表面之第一金屬箔片11a，且該第一金屬箔片11a係沿水平方向延伸。
本發明之表面黏著型過電流保護元件各實施例所使用之PTC材料層10之組成成份、重量及其體積電阻值(ρ)例示如表一：
表一之HDPE1係使用台灣塑膠TAISOX HDPE/9001高密度結晶性聚乙烯(密度：0.951g/cm3 ，熔點：130℃)，HDPE2係使用台灣塑膠TAISOX HDPE/8010高密度結晶性聚乙烯(密 度：0.956g/cm3 ，熔點：134℃)；鎳粉係使用AEE(Atlantic Equipment Engineers)NI-102，3μ m大小之片狀鎳粉(nickel flake)，其體積電阻值係介於6至15μΩ-cm；碳化鎢(WC)係使用AEE(Atlantic Equipment Engineers)WP-301導電填料，其體積電阻值約80μΩ-cm，粒徑約1-5μm；碳化鈦(TiC)係使用AEE(Atlantic Equipment Engineers)TI-301導電填料，其體積電阻值係介於180至250μΩ-cm，粒徑約1-5μm。
在實施本發明時，導電填料之選用並不侷限在上述實施例，只要具以下性質即可使用在本發明：(1)粒徑大小介於0.01μm至30μm之間，尤以0.1μm至10μm為佳；(2)粒徑之主要縱橫比(aspect ratio)小於500，或特別是小於300；及(3)體積電阻值小於500μΩ-cm。因此導電填料中之金屬粉末可選自鎳、鈷、銅、鐵、錫、鉛、銀、金、鉑或其他金屬及其合金。導電填料中之導電陶瓷粉末可選自金屬碳化物，例如：碳化鈦(TiC)、碳化鵭(WC)、碳化釩(VC)、碳化鋯(ZrC)、碳化鈮(NbC)、碳化鉭(TaC)、碳化鉬(MoC)及碳化鉿(HfC)；或選自金屬硼化物，例如：硼化鈦(TiB2 )、硼化釩(VB2 )、硼化鋯(ZrB2 )、硼化鈮(NbB2 )、硼化鉬(MoB2 )及硼化鉿(HfB2 )；或選自金屬氮化物，例如：氮化鋯(ZrN)。申言之，本 發明之導電填料可選自前述金屬或導電陶瓷經物理或化學方式形成之混合物、合金、硬質合金、固溶體或核殼體。包含導電金屬及導電陶瓷之導電填料佔PTC材料層組成成份之重量百分比介於70~96%之間，或較佳地介於75~95之間。若導電填料中大部分為比重較重之碳化鎢，則整體導電填料佔PTC材料層組成成份之重量百分比介於80~95%之間。
表一所述各實施例之對應元件結構、尺寸、維持電流、以及PTC材料層單位面積之維持電流係詳列於表二。
由表二可知，實施例1至8之散熱因數均大於等於0.6，特別是大於等於0.8、1.0、1.5或2.0。PTC材料層單位面積之維持電流值R=維持電流/(APTC ×PTC材料層的個數)。以實施例1而言，其包含單層PTC材料層，且其形狀因數為1206。按此估算PTC材料層之面積約為4.563mm2 。故維持電流/PTC材料層面積及個數之值R=4.7/4.563=1.03A/mm2 。若PTC材料層之面積約等於或僅略小於形狀因數之遮蓋面積，進行實際估算時，可以遮蓋面積代替PTC材料層之面積。
按表二之結果，本發明之單位面積之維持電流值R均超過1A/mm2 ，且由數值大小可發現形狀因數愈小的元件，其散熱因數F及單位面積之維持電流值R有可能愈大，亦即按結構上的設計，愈小的元件愈可顯示元件之散熱效果對於維持電流的影響。特別是當元件為1206(包含)以下之規格時，效果最為顯著。反觀比較例1至3之散熱因數F均小於0.5，此時計算出之R值係小於0.9A/mm2 。顯然元件大小及散熱因數之不同設計都將影響單位面積之維持電流值R。
一般維持電流的測試係將表面黏著型過電流保護元件設置於測試板上進行，如圖11所示。測試板 100上有電路佈局，一側設有導電面101、102，且導電面101和102各具有延伸線路105分別連接至接點103和104。表面黏著型過電流保護元件110(可為前述實施例之一者)於維持電流測試時係將其第一電極和第二電極分別連接(焊接)於接點103和104，而導電面101及102則供測試線夾固而提供測試電流。表二中實施例使用之測試板線寬(即延伸線路105寬度)約介於10~100mil，或特別是介於10~30mil。
當元件愈小，散熱效果對於維持電流的影響將更為明顯。測試維持電流時，過電流保護元件的連線設計會影響相關散熱效果，一般延伸線路105的線寬愈大，其散熱效果愈佳，故可量測出的維持電流較大，進而可得到較大的單位面積維持電流值R。特別是當形狀因數之遮蓋面積小於5mm2 或1206規格以下時，測試板線寬對散熱效應的影響將更加明顯。表三即針對0201規格之過電流保護元件以不同測試板線寬進行量測，所得到的維持電流及其相應之單位面積維持電流值R。
由表三可知，測試板線路的線寬愈大，其量測出來的維持電流及單位面積維持電流值R愈大。按此實驗結果，0201規格的元件以測試線路的線寬介於10mil(0.254mm)至100mil(2.54mm)間之測試板進行測試時，單位面積的維持電流值可達約6A/mm2 ，或大約介於1.5至6A/mm2 之間。
綜上，本發明揭示當散熱因數F大於等於0.6時，該低電阻過電流保護元件的PTC材料層單位面積之維持電流值R可以超過1A/mm2 。當散熱因數F繼續提升時，該R值可繼續提高為例如2A/mm2 、3A/mm2 ，甚至可達到4、5或6A/mm2 。
本發明之表面黏著型過電流保護元件可適用於不同尺寸之表面黏著型元件，但主要應用於一些較小尺寸之表面黏著型元件。通常元件越小，會產生熱的PTC材料層的面積就越小，而元件可散熱的總表面積相對於產生熱的PTC材料面積就顯得越大，就越容易達到高於0.6的散熱效率。一般而言，要達到高於0.6的散熱效率，PTC材料層的面積要小於20 mm2 ，特別是小於12 mm2 或8 mm2 。
因為本發明之表面黏著型過電流保護元件所包含之PTC材料層具有相當低的體積電阻值及最佳化的散熱因數設計，所以當應用於形狀因數1206 規格(包含)以下的元件時，能夠有效達到過電流保護元件具低電阻及高維持電流的目的。尤其越小尺寸的元件，該散熱因數的效應將更加明顯。
另，為了達到較低溫保護之目的，例如：保護鋰離子電池過充電的安全，一般PTC過電流保護元件必須在較低溫就能有觸發(trip)反應，因此本發明之表面黏著型過電流保護元件中之PTC材料層除了可選用傳統上較低熔點的結晶性高分子聚合物，如低密度聚乙烯。然而也可以選用一種或多種結晶性高分子聚合物材料，例如包含至少一熔點低於115℃之結晶性高分子聚合物。上述之低密度聚乙烯可使用傳統Ziegler-Natta催化劑、Metallocene催化劑或其他催化劑聚合而成，亦可經由乙烯單體與其它單體，如：丁烯(butane)、己烯(hexane)、辛烯(octene)、丙烯酸(acrylic acid)或醋酸乙烯酯(vinyl acetate)等共聚合而成。但有時為了達到較高溫保護或其他特殊之目的，該PTC材料層之成分亦可全部或局部使用高熔點之結晶性高分子聚合物材料，如：PVDF(polyvinylidene fluoride)、PVF(Polyvinyl fluoride)、PTFE(polytetrafluoroethylene)、PCTFE(polychlorotrifluoro-ethylene)。
上述結晶性高分子聚合物亦可含功能基，如酸基、酸酐基、鹵基、胺基(amine)、未飽和基、環氧 基、醇基、氨基(amide)、金屬離子、酯基(ester)、壓克力基(acrylate)或鹽基(salt)等；亦可在該PTC材料層中加入抗氧化劑、交鏈劑、阻燃劑、防水劑或抗電弧劑等，以達到強化材料極性、材料電氣性質，機械結合力性質或其他性質，如：抗水性、耐高溫性、交聯性及抗氧化性等。
本發明所使用之金屬粉末或導電陶瓷粉末之形狀可呈現出多種不同樣式之顆粒，例如：球體型(spherical)、方體型(cubic)、片狀型(flake)、多角型、尖刺型(spiky)、柱狀型(rod)、珊瑚型、瘤狀型(nodular)、葡萄球狀、蕈菇狀、及絲線型(filament)等，其縱橫比(aspect ratio)介於1至1000，其形狀可為高結構(high structure)或是低結構(low structure)之粉末。大致而言，高結構之導電填料可以強化PTC材料之電阻再現性，低結構之導電填料可以強化PTC材料之耐電壓性。
本發明亦可將碳黑或石墨等較低導電度之填料與高導電度之金屬粉末或導電陶瓷粉末混合使用，其混合比例通常仍是以高導電之金屬粉末或導電陶瓷粉末為主，只要能達到體積電阻值小於0.2Ω-cm，且散熱因數F及單位面積之維持電流值R符合限定的範圍內即可。
一般而言，當PTC材料達到低於0.2Ω-cm的體積電阻值時，較無法承受12V以上之電壓。因此為了提升耐電壓性，本發明之PTC材料層可添加非導電填料。非導電填料主要係選自具有阻燃效果或抗電弧效應之無機化合物(例如：氧化鋅、氧化銻、氧化鋁、氧化矽、碳酸鈣、硫酸鎂或硫酸鋇)或含有氫氧基(OH)之化合物(例如：氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣或氫氧化鋇等)。此非導電填料其粒徑大小主要係介於0.05μ m至50μ m之間，且其重量佔該PTC材料層重量之比例係介於1%至20%之間。另外，可控制該PTC材料層之厚度大於0.2mm，以致於該低阻值PTC材料可以大幅提升所能承受之電壓至12V以上。上述之非導電填料係無機化合物亦具有控制電阻再現性之功能，其通常能將過電流保護元件之電阻再現性比值(trip jump)R1/Ri控制在3以下，其中Ri是起始阻值，R1是觸發一次後回復至室溫一小時後所量測之電阻值。
綜上所述，對於習知之表面黏著元件之過電流保護元件，因其維持電流不夠高而失去許多實用價值。本發明突破表面黏著型過電流保護元件無法提升維持電流之限制，不但能製備具優異體積電阻值(小於0.2Ω-cm)、高維持電流(R值大於1A/mm2 )、耐電壓特性(大於12V)及電阻再現性(R1/Ri小於3) 之過電流保護元件，另又可因過電流保護元件之面積縮小，以致於可以從每片PTC板材生產出更多的元件過電流保護元件，進一步使生產的成本降低。因此本發明之表面黏著型過電流保護元件確能達到本發明之預期目的。
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。
1~8、90‧‧‧表面黏著型過電流保護元件
9‧‧‧導電複合材料元件
10‧‧‧PTC材料層
11a‧‧‧第一金屬箔片
11b‧‧‧第二金屬箔片
11c‧‧‧第三金屬箔片
11d‧‧‧第四金屬箔片
12‧‧‧第一連結電路
12'‧‧‧第二連結電路
12a、12a'‧‧‧導電連接件
12b、12b'‧‧‧導電連接件
13‧‧‧第一電極
13'‧‧‧第二電極
14‧‧‧導電連接件
15‧‧‧絕緣層
16、16'、21‧‧‧蝕刻線
17‧‧‧防焊層
20‧‧‧金屬箔片
40‧‧‧銅箔
60‧‧‧絕緣層
71‧‧‧PTC元件
100‧‧‧測試板
101、102‧‧‧導電面
103、104‧‧‧接點
105‧‧‧線路
110‧‧‧過電流保護元件
131‧‧‧第一電極層
131'‧‧‧第二電極層
圖1至圖8係本發明之表面黏著型過電流保護元件之各實施例之示意圖；圖9A至9C係本發明一實施例之表面黏著型過電流保護元件之製作流程示意圖；以及圖10係本發明又一實施例之具雙層PTC材料層之表面黏著型過電流保護元件示意圖。
圖11係本發明一實施例之維持電流測試板示意圖。
2‧‧‧表面黏著型過電流保護元件
10‧‧‧PTC材料層
11a‧‧‧第一金屬箔片
11b‧‧‧第二金屬箔片
12‧‧‧第一連結電路
12'‧‧‧第二連結電路
13‧‧‧第一電極
13'‧‧‧第二電極
15‧‧‧絕緣層
131‧‧‧第一電極層
131'‧‧‧第二電極層

Claims (31)

  1. 一種表面黏著型過電流保護元件，包含：至少一PTC材料層，包含第一表面及相對之第二表面，其體積電阻值小於0.2Ω-cm，包含至少一結晶性高分子聚合物及散佈於該結晶性高分子聚合物中體積電阻值小於500μΩ-cm之至少一導電填料；一第一連結電路，可有效逸散該PTC材料層產生之熱；一第二連結電路，可有效逸散該PTC材料層產生之熱；一第一電極，透過該第一連結電路電氣連接該PTC材料層之第一表面；一第二電極，透過該第二連結電路電氣連接該PTC材料層之第二表面；以及至少一絕緣層，設置於該第一及第二電極之間，以電氣隔離該第一電極及第二電極；其中所述過電流保護元件的散熱因數大於0.6，該散熱因數為(A1+A2)/A3，A1為第一電極和第二電極之面積總和，A2為第一連結電路和第二連結電路之面積總和，A3為PTC材料層之面積乘以其個數；其中所述過電流保護元件於25℃時，其維持電流除以PTC材料層之面積及其個數之值大於1A/mm2 。
  2. 根據請求項1之表面黏著型過電流保護元件，其中該導電填料係選自金屬粉末或導電陶瓷粉末。
  3. 根據請求項1之表面黏著型過電流保護元件，其中 該導電填料係選自：鎳、鈷、銅、鐵、錫、鉛、銀、金、鉑、碳化鈦、碳化鵭、碳化釩、碳化鋯、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉬、碳化鉿、硼化鈦、硼化釩、硼化鋯、硼化鈮、硼化鉬、硼化鉿、氮化鋯或前述材料之混合物、合金、固溶體或核殼體。
  4. 根據請求項1之表面黏著型過電流保護元件，其中該導電填料佔該PTC材料層之重量百分比介於70~96%。
  5. 根據請求項1之表面黏著型過電流保護元件，其中該導電填料之顆粒粒徑大小係主要係介於0.1μm至10μm。
  6. 根據請求項1之表面黏著型過電流保護元件，其中該第一連結電路包含位於元件一端部之導電通孔、導電盲孔或導電端面，且沿垂直方向延伸。
  7. 根據請求項6之表面黏著型過電流保護元件，其中該第二連結電路包含位於元件另一端部之導電通孔、導電盲孔或導電端面，且沿垂直方向延伸。
  8. 根據請求項1之表面黏著型過電流保護元件，其中該第一電極與該第二電極係設於該PTC材料層之同一側。
  9. 根據請求項8之表面黏著型過電流保護元件，其中該第一連結電路包含物理接觸該PTC材料層表面之第一金屬箔片，且該第一金屬箔片係沿水平方向延伸。
  10. 根據請求項1之表面黏著型過電流保護元件，其中 PTC材料層疊設於第一金屬箔片和第二金屬箔片之間，且絕緣層有二層分別設於該第一金屬箔片和第二金屬箔片表面。
  11. 根據請求項10之表面黏著型過電流保護元件，其中該第一電極包含一對設於該第一金屬箔片和第二金屬箔片表面之絕緣層表面之第一電極層，該第二電極包含一對設於該第一金屬箔片和第二金屬箔片表面之絕緣層表面之第二電極層。
  12. 根據請求項11之表面黏著型過電流保護元件，其中該第一連結電路連接該對第一電極層及第一金屬箔片，第二連結電路連接該對第二電極層及第二金屬箔片。
  13. 根據請求項1之表面黏著型過電流保護元件，其中該散熱因數大於等於0.8。
  14. 根據請求項1之表面黏著型過電流保護元件，其中該PTC材料層之面積小於20 mm2 。
  15. 根據請求項1之表面黏著型過電流保護元件，其中測試維持電流時之連接過電流保護元件之線路線寬介於0.254至2.54mm之間。
  16. 根據請求項1之表面黏著型過電流保護元件，其中維持電流除以PTC材料層之面積及其個數之值小於等於6A/mm2 。
  17. 一種表面黏著型過電流保護元件，包含：至少一PTC元件，包含第一金屬箔片、第二金屬箔片及疊設於該第一金屬箔片及第二金屬箔片間 之PTC材料層，該PTC材料層之體積電阻值小於0.2Ω-cm，且包含至少一結晶性高分子聚合物及散佈於該結晶性高分子聚合物中體積電阻值小於500μΩ-cm之至少一導電填料；一第一連結電路，可有效逸散該PTC材料層產生之熱；一第二連結電路，可有效逸散該PTC材料層產生之熱；一第一電極，包含一對設於該過電流保護元件上下表面之第一電極層，且透過該第一連結電路電氣連接該PTC材料層之第一金屬箔片；一第二電極，包含一對設於該過電流保護元件上下表面之第二電極層，且透過該第二連結電路電氣連接該PTC材料層之第二金屬箔片；以及至少一絕緣層，設置於該PTC元件表面，以電氣隔離該第一電極及該第二電極；其中所述過電流保護元件的散熱因數大於0.6，該散熱因數為(A1+A2)/A3，A1為第一電極和第二電極之面積總和，A2為第一連結電路和第二連結電路之面積總和，A3為PTC材料層之面積乘以其個數；其中所述過電流保護元件於25℃時，其維持電流除以該PTC材料層之面積及其個數之值大於1A/mm2 。
  18. 根據請求項17之表面黏著型過電流保護元件，其中該絕緣層包含第一絕緣層及第二絕緣層，該第一絕 緣層設於該第一金屬箔片表面，第二絕緣層設於該第二金屬箔片表面。
  19. 根據請求項18之表面黏著型過電流保護元件，其中該對第一電極層設於第一絕緣層及第二絕緣層表面，該對第二電極層設於第一絕緣層及第二絕緣層表面。
  20. 根據請求項17之表面黏著型過電流保護元件，其中該第一連結電路連接該對第一電極層及第一金屬箔片，該第二連結電路連接該對第二電極層及第二金屬箔片。
  21. 根據請求項17之表面黏著型過電流保護元件，其中該第一電極層中之一者設於該第一金屬箔片表面，該第二電極層中之一者設於該第二金屬箔片表面。
  22. 根據請求項17之表面黏著型過電流保護元件，其中該絕緣層包覆該PTC元件。
  23. 根據請求項17之表面黏著型過電流保護元件，其中該第一連結電路包含連接該對第一電極層之導電通孔、導電盲孔或導電端面，該第二連結電路包含連接該對第二電極層之導電通孔、導電盲孔或導電端面。
  24. 根據請求項23之表面黏著型過電流保護元件，其中該第一連結電路另包含連接該第一金屬箔片及第一電極層之導電連接件；該第二連結電路另包含連接該第二金屬箔片及第二電極層之導電連接件。
  25. 根據請求項17之表面黏著型過電流保護元件，其中該導電填料係選自：鎳、鈷、銅、鐵、錫、鉛、銀、金、鉑、碳化鈦、碳化鵭、碳化釩、碳化鋯、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉬、碳化鉿、硼化鈦、硼化釩、硼化鋯、硼化鈮、硼化鉬、硼化鉿、氮化鋯或前述材料之混合物、合金、固溶體或核殼體。
  26. 根據請求項17之表面黏著型過電流保護元件，其中該導電填料佔該PTC材料層之重量百分比介於70~96%。
  27. 根據請求項17之表面黏著型過電流保護元件，其中該散熱因數大於等於0.8。
  28. 根據請求項17之表面黏著型過電流保護元件，其中維持電流除以PTC材料層之面積及其個數之值小於等於6A/mm2 。
  29. 一種表面黏著型過電流保護元件，包含：一第一PTC元件，包含第一金屬箔片、第二金屬箔片及疊設於該第一金屬箔片及第二金屬箔片間之PTC材料層，該PTC材料層之體積電阻值小於0.2Ω-cm，包含至少一結晶性高分子聚合物，及散佈於該結晶性高分子聚合物中體積電阻值小於500μΩ-cm之至少一導電填料；一第二PTC元件，和第一PTC元件有相同材料和結構，且位於該第一PTC元件上方；一第一連結電路，可有效逸散該PTC材料層產生之熱； 一第二連結電路，可有效逸散該PTC材料層產生之熱；一第一電極，包含一對設於過電流保護元件上下表面之第一電極層，且透過該第一連結電路電氣連接該PTC材料層之第一金屬箔片；一第二電極，包含一對設於過電流保護元件上下表面之第二電極層，且透過該第二連結電路電氣連接該PTC材料層之第二金屬箔片；以及二第一絕緣層，分別設置於該第一PTC元件之第一金屬箔片表面及第二PTC元件之第二金屬箔片表面，以電氣隔離該第一電極及該第二電極；一第二絕緣層，設於該第一PTC元件之第二金屬箔片及第二PTC元件之第一金屬箔片之間；其中所述過電流保護元件的散熱因數大於0.6，該散熱因數為(A1+A2)/A3，A1為第一電極和第二電極之面積總和，A2為第一連結電路和第二連結電路之面積總和，A3為PTC材料層之面積乘以PTC元件個數；其中所述過電流保護元件於25℃時，其維持電流除以PTC材料層之面積及該PTC材料層個數之值大於1A/mm2 。
  30. 根據請求項29之表面黏著型過電流保護元件，其中該導電填料係選自：鎳、鈷、銅、鐵、錫、鉛、銀、金、鉑、碳化鈦、碳化鵭、碳化釩、碳化鋯、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉬、碳化鉿、硼化鈦、硼化釩、 硼化鋯、硼化鈮、硼化鉬、硼化鉿、氮化鋯或前述材料之混合物、合金、固溶體或核殼體。
  31. 根據請求項29之表面黏著型過電流保護元件，其中該導電填料佔該PTC材料層之重量百分比介於70~96%。
TW101136132A 2012-09-28 2012-09-28 表面黏著型過電流保護元件 TWI441201B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101136132A TWI441201B (zh) 2012-09-28 2012-09-28 表面黏著型過電流保護元件
CN201310203815.5A CN103714924B (zh) 2012-09-28 2013-05-28 表面贴装型过电流保护元件
US13/910,880 US8933775B2 (en) 2012-09-28 2013-06-05 Surface mountable over-current protection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101136132A TWI441201B (zh) 2012-09-28 2012-09-28 表面黏著型過電流保護元件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201413756A TW201413756A (zh) 2014-04-01
TWI441201B true TWI441201B (zh) 2014-06-11

Family

ID=50384600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101136132A TWI441201B (zh) 2012-09-28 2012-09-28 表面黏著型過電流保護元件

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8933775B2 (zh)
CN (1) CN103714924B (zh)
TW (1) TWI441201B (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI552172B (zh) * 2011-07-29 2016-10-01 太谷電子日本合同公司 Ｐｔｃ裝置
TWI493576B (zh) * 2013-11-25 2015-07-21 Polytronics Technology Corp 過電流保護元件及其保護電路板
TWI557756B (zh) * 2014-09-29 2016-11-11 聚鼎科技股份有限公司 正溫度係數材料以及包含該正溫度係數材料之過電流保護元件
CN104992802B (zh) * 2015-02-04 2019-07-23 上海长园维安电子线路保护有限公司 表面贴装型过电流保护元件
TWI584308B (zh) * 2015-07-16 2017-05-21 聚鼎科技股份有限公司 過電流保護元件
US20180065327A1 (en) * 2016-04-18 2018-03-08 Littelfuse, Inc. Electromagnetic interference suppression device and method for manufacturing same
CN105976954A (zh) * 2016-07-14 2016-09-28 上海长园维安电子线路保护有限公司 过电流保护元件
CN106455296A (zh) * 2016-10-17 2017-02-22 上海长园维安电子线路保护有限公司 电路保护组件
JP6801586B2 (ja) * 2017-05-26 2020-12-16 住友金属鉱山株式会社 導体形成用組成物、導体とその製造方法、及び、チップ抵抗器
US10878980B2 (en) * 2017-09-12 2020-12-29 Littelfuse, Inc. PPTC material with low percolation threshold for conductive filler
US10950372B2 (en) * 2017-10-19 2021-03-16 Littelfuse, Inc. Surface mounted fuse device having positive temperature coefficient body
CN111696738B (zh) * 2019-03-13 2021-09-24 聚鼎科技股份有限公司 过电流保护元件
WO2020191522A1 (en) 2019-03-22 2020-10-01 Littelfuse Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Ptc device including polyswitch
TWI687944B (zh) * 2019-08-15 2020-03-11 聚鼎科技股份有限公司 正溫度係數元件
US11570852B2 (en) * 2020-10-15 2023-01-31 Littelfuse, Inc. PPTC heating element having varying power density
US11404186B1 (en) * 2021-04-23 2022-08-02 Fuzetec Technology Co., Ltd. PTC circuit protection device
TWI766723B (zh) * 2021-06-10 2022-06-01 聚鼎科技股份有限公司 表面黏著型過電流保護元件
US12014851B2 (en) * 2022-10-17 2024-06-18 Fuzetec Technology Co., Ltd. Integrated over-current protection device

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2144852Y (zh) * 1992-10-29 1993-10-27 蔡雅凤 过电流保护快速响应正温度系数热敏电阻器
US6157289A (en) * 1995-09-20 2000-12-05 Mitsushita Electric Industrial Co., Ltd. PTC thermistor
CN2291711Y (zh) * 1996-08-23 1998-09-16 上海晨兴电子科技有限公司 表面贴装过流保护陶瓷ptc元件
US6020808A (en) * 1997-09-03 2000-02-01 Bourns Multifuse (Hong Kong) Ltd. Multilayer conductive polymer positive temperature coefficent device
US6380839B2 (en) * 1998-03-05 2002-04-30 Bourns, Inc. Surface mount conductive polymer device
CN2470923Y (zh) * 2000-10-19 2002-01-09 聚鼎科技股份有限公司 表面粘着电气装置
US6480094B1 (en) * 2001-08-21 2002-11-12 Fuzetec Technology Co. Ltd. Surface mountable electrical device
CN1627453A (zh) * 2003-12-10 2005-06-15 聚鼎科技股份有限公司 过电流保护元件
US7026583B2 (en) * 2004-04-05 2006-04-11 China Steel Corporation Surface mountable PTC device
CN1779870A (zh) * 2004-11-25 2006-05-31 陆海股份有限公司 可复式过电流保护元件及其制作方法
CN2789897Y (zh) * 2005-01-14 2006-06-21 聚鼎科技股份有限公司 过电流保护元件
JP2006279045A (ja) 2005-03-28 2006-10-12 Tyco Electronics Corp Ｐｐｔｃ層間に能動素子を備える表面実装多層電気回路保護デバイス
CN2788314Y (zh) * 2005-03-31 2006-06-14 聚鼎科技股份有限公司 过电流保护元件
US8044763B2 (en) * 2005-12-27 2011-10-25 Polytronics Technology Corp. Surface-mounted over-current protection device
CN101000817B (zh) * 2006-01-10 2011-11-23 聚鼎科技股份有限公司 表面粘着型过电流保护元件
TWI358071B (en) 2007-05-23 2012-02-11 Polytronics Technology Corp Manufacturing method of over-current protection de
TWI411188B (zh) 2010-09-29 2013-10-01 Polytronics Technology Corp 過電流保護裝置

Also Published As

Publication number Publication date
US8933775B2 (en) 2015-01-13
CN103714924B (zh) 2017-05-24
TW201413756A (zh) 2014-04-01
US20140091896A1 (en) 2014-04-03
CN103714924A (zh) 2014-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI441201B (zh) 表面黏著型過電流保護元件
TWI282696B (en) Surface-mounted over-current protection device
TWI464755B (zh) 表面黏著型過電流保護元件
US8044763B2 (en) Surface-mounted over-current protection device
TWI401703B (zh) 過電流保護元件
TWI480900B (zh) 插件式過電流保護元件
JP5711365B2 (ja) 正温度係数抵抗を有する導電性複合材料及び過電流保護素子
TWI449060B (zh) 過電流保護元件
WO2013097664A1 (zh) 高分子基导电复合材料及ptc元件
CN102522172A (zh) 电阻正温度效应导电复合材料及热敏电阻元件
CN104817747A (zh) 聚合物基导电复合材料及过流保护元件
CN102522173B (zh) 电阻正温度效应导电复合材料及过电流保护元件
TWI536398B (zh) 正溫度係數材料及使用該材料之電阻元件和led照明裝置
JP5472953B2 (ja) 表面実装型過電流保護素子
CN104319042A (zh) 一种表面贴装型过电流保护元件及其制备方法
TWI413991B (zh) 過電流保護元件
CN106679844A (zh) 高分子ptc温度传感器
CN104910479A (zh) 聚合物基导电复合材料及电路保护元件
CN103106988B (zh) 热敏电阻元件
CN102610341B (zh) 表面贴装型高分子ptc元件及其制造方法
TWI766723B (zh) 表面黏著型過電流保護元件
USRE44224E1 (en) Surface-mounted over-current protection device
KR101671563B1 (ko) 표면 실장형 과전류 보호 장치
CN206410798U (zh) 高分子ptc温度传感器
TW463443B (en) A PTC circuit protection device