TWI449061B - 過電流保護元件 - Google Patents

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Description

過電流保護元件
本發明係關於一種過電流保護元件，特別是關於一種表面黏著型過電流保護元件。
過電流保護元件被用於保護電路，使其免於因過熱或流經過量電流而損壞。過電流保護元件通常包含兩電極及位在兩電極間之電阻材料。此電阻材料具正溫度係數(Positive Temperature Coefficient；PTC)特性，亦即在室溫時具低電阻值，而當溫度上升至一臨界溫度或電路上有過量電流產生時，其電阻值可立刻跳升數千倍以上，藉此抑制過量電流通過，以達到電路保護之目的。當溫度降回室溫後或電路上不再有過電流的狀況時，過電流保護元件可回復至低電阻狀態，而使電路重新正常操作。此種可重複使用的優點，使PTC過電流保護元件取代保險絲，而被更廣泛運用在高密度電子電路上。
參照圖1，美國專利號US 6,377,467揭示一種表面黏著型過電流保護元件10，其包含電阻元件11、第一電極17、第二電極18、絕緣層15和16、第一導電通孔19及第二導電通孔20。電阻元件11包含第一導電構件13、第二導電構件14及高分子材料 層12。高分子材料層12係疊設於第一導電構件13及第二導電構件14之間。第一電極17包含一對分別設置於絕緣層15和16表面之電極箔，且與第一導電通孔19連接。第二電極18包含一對分別設置於絕緣層15和16表面之電極箔，且與第二導電通孔20連接。導電通孔19、20係位於二個側表面的約中央部位且為半圓孔之設計。
未來的電子產品，將朝著具有輕、薄、短、小的趨勢發展，以使得電子產品能更趨於迷你化。因此過電流保護元件亦不斷朝小型化的規格演進，從1210、1206、0805、0603、0402甚至已有0201規格的需求。而當規格縮小至0603規格以下時，以半圓孔設計之導電通孔19、20卻可能造成生產製作上的問題。
參照圖2A及圖2B，當元件尺寸愈來愈小時，導電通孔19和20的孔徑一般將依比例隨之減小。例如當元件為0603規格時，半圓孔的半徑僅約為0.15mm。當製作過程中進行元件切割(切粒)時，刀具寬度d必須準確對應於切割道的位置(參圖2A)，然而若刀具寬度d位置有偏移時，因孔徑減小，很可能將一側之導電通孔的半圓孔切除大部分，甚至半圓孔被整個切除(參圖2B)。為避免此問題，小型化之元件常會搭配較大的半圓孔設計。然 而，較大的半圓孔設計又將產生如下所述在製作流程上問題。
當過電流保護元件10在進行外觀檢測、電阻量測及包裝時會在送料軌道24內推送前進。當元件10的半圓孔較小時，可順利推送前進，如圖3A所示。若當元件10具有大型的半圓孔時，因半圓孔變大的關係，尤其是當半圓孔的凹陷寬度達到所在側邊寬度的一半以上時，在推送時相鄰的元件10容易會有凸出部分卡入半圓孔內，而造成推送不順、卡料等等問題發生，如圖3B所示。
因此在元件形狀因數(form factor)規格已要求至0603甚至0402時，如何克服上述製作上的問題，業界極需相關的解決方案。
本發明係關於一種過電流保護元件，特別是關於一種表面黏著型過電流保護元件，其可符合元件小型化趨勢之需求，例如0603、0402或更小規格的要求。
根據本發明一實施例之過電流保護元件，其具有相對之上表面、下表面及四個側表面，該四個側表面連接上表面和下表面，且相鄰之側表面構成四個 轉角。過電流保護元件包括：PTC材料層、第一導電層、第二導電層、第一電極層、第二電極層及四個導電通孔。PTC材料層具有第一表面、第二表面，第二表面係位於該第一表面相對側。第一導電層物理接觸該PTC材料層之第一表面，而第二導電層物理接觸該PTC材料層之第二表面。第一電極層包含一對形成於上表面及下表面之第一金屬箔。第一電極層電氣連接第一導電層，且和第二導電層電氣隔離。第二電極層包含一對形成於上表面及下表面之第二金屬箔。第二電極層電氣連接第二導電層，且和第一導電層電氣隔離。四個導電通孔形成於該四個轉角處，其中兩個導電通孔連接該對第一金屬箔及第一導電層，另兩個導電通孔連接該對第二金屬箔及第二導電層。四個導電通孔的截面積總和佔該過電流保護元件之形狀因數面積之比例介於7~20%。
一實施例中，本發明之過電流保護元件係應用於0603規格，各該導電通孔的面積在0.025~0.042mm2 的範圍。
另一實施例中，本發明之過電流保護元件係應用於0402規格，各該導電通孔的面積在0.009~0.020mm2 的範圍。
根據本發明之設計，當元件作的更小時，其導電通孔可被允許製作的較大，進而提供元件進行切粒時較大之容差(tolerance)。另外，在外觀檢測、電阻量測及包裝時也不會因為導電通孔較大而產生卡料等情況。因此，本發明不僅可提升生產速度，且對於生產良率亦有一定助益。
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4A係本發明一實施例之過電流保護元件之立體結構示意圖。過電流保護元件40約為長方體結構，具有相對之上表面、下表面及四個側表面。四個側表面連接上表面和下表面，且相鄰之側表面構成四個轉角。過電流保護元件40包括：一PTC材料層41、第一導電層42、第二導電層43、第一絕緣層44、第二絕緣層45、第一電極層46、第二電極層47及四個導電通孔48。PTC材料層41具有第一表面411和第二表面412，第二表面412係位於該第一表面411相對側。第一導電層42物理接觸該PTC材料層41之第一表面411，第二導電層43則物理接觸該PTC材料層41之第二表面412。第一電極層46包含一對形成於上表面及下表面之第一 金屬箔461。第一電極層46電氣連接第一導電層42，且和第二導電層43電氣隔離。第二電極層47包含一對形成於上表面及下表面之第二金屬箔471。第二電極層47電氣連接第二導電層43，且和第一導電層42電氣隔離。相鄰之側表面構成的四個轉角處設有四個導電通孔48，其中兩個導電通孔48連接該對第一金屬箔461及第一導電層42，另兩個導電通孔48連接該對第二金屬箔471及第二導電層43。
第一絕緣層44形成於第一導電層42表面，而第二絕緣層45形成於該第二導電層43表面。其中形成於上表面之第一金屬箔461及第二金屬箔471係形成於第一絕緣層44表面，而形成於下表面之第一金屬箔461及第二金屬箔471係形成於第二絕緣層45表面。
一實施例中，第一防焊層53形成於位於上表面之第一金屬箔461和第二金屬箔471之間的該第一絕緣層44表面。第二防焊層54形成於位於下表面之第一金屬箔461和第二金屬箔471之間的該第二絕緣層45表面。
本實施例之導電通孔48的截面形狀係約成1/4圓孔。此外，導電通孔的截面形狀亦可為弧形、方 形、長方形、三角形或多邊形，而為本發明所涵蓋。
圖4B為第一導電層42與PTC材料層41之上視圖，圖4C則為第二導電層43和PTC材料層41之底視圖。同時參考圖4A及4B，第二側表面62位於第一側表面61之相對側。第一導電層42延伸至第一側表面61，且與第二側表面62間有第一缺口51。同時參考圖4A及4C，第二導電層43延伸至該第二側表面62，且與該第一側表面61有第二缺口52。
申言之，PTC材料層41的上下表面，分別設置有第一導電層42與第二導電層43，且各自延伸至相對兩側表面61及62。此導電層42、43可由平面金屬薄膜，經如雷射切除，化學蝕刻或機械切割方式產生缺口51和52。此外，雖然在本實施例中所示之缺口51和52並不限制為圖式所示之形狀，其他形狀及圖案可構成隔離效果者亦可適用於本發明。此缺口面積以不超過單面總面積之25%較佳。
PTC材料層41中含有高分子材料及導電粒子，而具有PTC特性。其適用之高分子材料包括：聚乙烯、聚丙烯、聚氟烯、前述之混合物及共聚合物等。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。
如習知技術所言，導電通孔太小可能因切割刀具偏移或外層線路對位偏移導致切割偏移的相關問題。因此，本發明之導電通孔48之孔徑(半徑)不能太小。一般以0603規格而言，導電通孔48的半徑約在0.18至0.23mm範圍。以0402規格而言，導電通孔48的半徑約在0.11至0.16mm範圍。綜言之，導電通孔48不能太小，該四個導電通孔48的截面積總和佔該過電流保護元件40之形狀因數面積必須達一定比例以上。以形狀因數0603規格而言，若以半徑0.18mm計算，單個導電通孔48的截面積A1為(0.18mm×0.18mm×3.14)/4=0.025mm2 ，故四個導電通孔48的截面積總和為0.025mm2 ×4=0.1mm2 。 0603的形狀因數面積A0為0.06英吋×0.03英吋=1.524mm×0.762mm=1.161mm2 。此時，四個導電通孔的截面積總和佔該過電流保護元件之形狀因數面積之比例(4×A1/A0)約9%(0.1 mm2 /1.161mm2 )。以同樣方式可計算不同形狀因數及不同導電通孔孔徑的4×A1/A0比例如下表1所示：
綜上，四個導電通孔的截面積總和佔該過電流保護元件之形狀因數面積之比例(4×A1/A0)約介於7%~20%之間，或特別是在8%~18%範圍內。該4×A1/A0之值亦可為10%或15%。以0402規格而言，4×A1/A0之比例約介於7~16%。
從另一角度來看，本發明之導電通孔的總寬度2R於較短的側邊寬度W中佔有一定比例。以0603規格而言，較短的側邊寬度W為0.03英吋=0.762mm，若以導電通孔的半徑R為0.18mm計算，導電通孔的寬度總和佔側邊寬度的比例為2×R/W=2×0.18mm/0.762mm=47%。依同樣方式計算，可計算不同形狀因數及不同導電通孔孔徑的2×R/W比例如下表2所示，約在42~65%之間，或特別地為45%、50%或55%。
參照圖6，因為導電通孔48位於相鄰側表面的轉角處，故元件40限制於軌道64中推進以進行相關檢測或包裝時，元件40之側表面61將抵靠相鄰元件40之側表面62。相較於圖3B所示之情況，因過電流保護元件40側表面61和62中央處並無凹孔，即使導電通孔的寬度總和佔側邊寬度的比例超過一半，只要該比例小於等於65%，仍不會有如圖3B所示之不當推送和卡料的情況。
上述實施例係關於包含一個PTC材料層的情況，在實際應用上，其亦可包含多層並聯之PTC材料層。例如美國專利號US 6,377,467所示之二層並聯PTC結構，但必須將導電通孔設於側表面之轉角處，另外導電通孔佔形狀因數之比例必須符合本發明界定之數值範圍。
根據本發明之設計，過電流保護元件可允許製作較大的導電通孔，進而提供元件進行切粒時較大之容差，且在外觀檢測、電阻量測及包裝時不致產生卡料等情況。因此，本發明不僅可提升生產速度，且對於生產良率亦有一定助益。
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。
10、40‧‧‧過電流保護元件
11‧‧‧電阻元件
12‧‧‧高分子材料層
13‧‧‧第一導電構件
14‧‧‧第二導電構件
15、16‧‧‧絕緣層
17‧‧‧第一電極
18‧‧‧第二電極
19‧‧‧第一導電通孔
20‧‧‧第二導電通孔
21‧‧‧防焊層
24‧‧‧軌道
41‧‧‧PTC材料層
42‧‧‧第一導電層
43‧‧‧第二導電層
44‧‧‧第一絕緣層
45‧‧‧第二絕緣層
46‧‧‧第一電極層
47‧‧‧第二電極層
48‧‧‧導電通孔
51‧‧‧第一缺口
52‧‧‧第二缺口
53‧‧‧第一防焊層
54‧‧‧第二防焊層
61‧‧‧第一側表面
62‧‧‧第二側表面
64‧‧‧軌道
411‧‧‧第一表面
412‧‧‧第二表面
461‧‧‧第一金屬箔
471‧‧‧第二金屬箔
圖1繪示習知之過電流保護元件之立體示意圖。
圖2A及2B繪示習知之過電流保護元件進行切割時之示意圖。
圖3A及3B繪示習知之過電流保護元件製作過程之示意圖。
圖4A至4C繪示本發明一實施例之過電流保護元件示意圖。
圖5繪示本發明之過電流保護元件之形狀因數和導電通孔之關係示意圖。
圖6繪示本發明一實施例之過電流保護元件製作過程之示意圖。
40‧‧‧過電流保護元件
41‧‧‧PTC材料層
42‧‧‧第一導電層
43‧‧‧第二導電層
44‧‧‧第一絕緣層
45‧‧‧第二絕緣層
46‧‧‧第一電極層
47‧‧‧第二電極層
48‧‧‧導電通孔
51‧‧‧第一缺口
52‧‧‧第二缺口
53‧‧‧第一防焊層
54‧‧‧第二防焊層
61‧‧‧第一側表面
62‧‧‧第二側表面
411‧‧‧第一表面
412‧‧‧第二表面
461‧‧‧第一金屬箔
471‧‧‧第二金屬箔

Claims (12)

  1. 一種過電流保護元件，具有相對之上表面、下表面及四個側表面，該四個側表面連接上表面和下表面，且相鄰之側表面構成四個轉角，該過電流保護元件包括：一PTC材料層，具有第一表面、第二表面，第二表面係位於該第一表面相對側；一第一導電層，物理接觸該PTC材料層之第一表面；一第二導電層，物理接觸該PTC材料層之第二表面；一第一電極層，包含一對形成於上表面及下表面之第一金屬箔，該第一電極層電氣連接第一導電層，且和第二導電層電氣隔離；一第二電極層，包含一對形成於上表面及下表面之第二金屬箔，該第二電極層電氣連接第二導電層，且和第一導電層電氣隔離；以及四個導電通孔，形成於該四個轉角處，其中兩個導電通孔連接該對第一金屬箔及第一導電層，另兩個導電通孔連接該對第二金屬箔及第二導電層，該四個導電通孔的截面積總和佔該過電流保護元件之形狀因數面積之比例介於7~20%。
  2. 根據請求項1之過電流保護元件，其另包含：一第一絕緣層，形成於該第一導電層表面；以及一第二絕緣層，形成於該第二導電層表面； 其中形成於上表面之第一金屬箔及第二金屬箔係形成於第一絕緣層表面，形成於下表面之第一金屬箔及第二金屬箔係形成於第二絕緣層表面。
  3. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該形狀因數面積小於或等於1.161mm2 。
  4. 根據請求項3之過電流保護元件，其中各該導電通孔的面積在0.025~0.042mm2 的範圍。
  5. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該形狀因數面積小於或等於0.516mm2 。
  6. 根據請求項5之過電流保護元件，其中各該導電通孔的面積在0.009~0.02mm2 的範圍。
  7. 根據請求項5之過電流保護元件，其中該四個導電通孔的截面積總和佔該過電流保護元件之形狀因數面積之比例介於7~16%。
  8. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該四個側表面包含第一側表面及第二側表面，該第二側表面位於第一側表面之相對側；該第一導電層延伸至該第一側表面，且與第二側表面間有第一缺口；該第二導電層延伸至該第二側表面，且與該第一側表面有第二缺口。
  9. 根據請求項1之過電流保護元件，其另包含：一第一防焊層，形成於位於上表面之第一金屬箔和第二金屬箔之間的該第一絕緣層表面；以及一第二防焊層，形成於位於下表面之第一金屬箔和第二金屬箔之間的該第二絕緣層表面。
  10. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該過電流保護元件係長方體結構。
  11. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該導電通孔係1/4圓孔。
  12. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該導電通孔於較短的側邊中佔有之寬度比例介於42~65%。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI449061B (zh) * 2012-07-31 2014-08-11 Polytronics Technology Corp 過電流保護元件
TWI449062B (zh) * 2012-10-31 2014-08-11 Polytronics Technology Corp 表面黏著型過電流保護元件
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
TWI581274B (zh) * 2016-07-29 2017-05-01 聚鼎科技股份有限公司 表面黏著型過電流保護元件
KR20180057831A (ko) 2016-11-23 2018-05-31 삼성전기주식회사 저항 소자
TWI661442B (zh) * 2018-06-08 2019-06-01 聚鼎科技股份有限公司 正溫度係數元件

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM446416U (zh) * 2012-07-31 2013-02-01 Polytronics Technology Corp 過電流保護元件

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10156823A (ja) * 1996-11-29 1998-06-16 Kyocera Corp 分割溝を有するセラミック基板及びこれを用いた抵抗器
US6606023B2 (en) * 1998-04-14 2003-08-12 Tyco Electronics Corporation Electrical devices
TW510615U (en) * 2001-03-20 2002-11-11 Polytronics Technology Corp Over-current protection device
CN2476123Y (zh) * 2001-03-29 2002-02-06 聚鼎科技股份有限公司 过电流保护装置
TW539229U (en) * 2002-06-06 2003-06-21 Protectronics Technology Corp Surface mountable laminated thermistor device
TW547866U (en) * 2002-07-31 2003-08-11 Polytronics Technology Corp Over-current protection device
US7715164B2 (en) * 2007-11-20 2010-05-11 Inpaq Technology Co., Ltd. Embedded type multifunctional integrated structure and method for manufacturing the same
US7609143B2 (en) * 2008-01-11 2009-10-27 Inpaq Technology Co., Ltd. Multi-layer type over-current and over-temperature protection structure and method for manufacturing the same
TWI449061B (zh) * 2012-07-31 2014-08-11 Polytronics Technology Corp 過電流保護元件

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM446416U (zh) * 2012-07-31 2013-02-01 Polytronics Technology Corp 過電流保護元件

Also Published As

Publication number Publication date
CN103578672A (zh) 2014-02-12
CN103578672B (zh) 2016-03-16
TW201405593A (zh) 2014-02-01
CN202930147U (zh) 2013-05-08
US8482373B1 (en) 2013-07-09

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