TWI452592B - 保護元件及電子裝置 - Google Patents

Description

保護元件及電子裝置

本發明是有關於一種應用於電子裝置中的保護元件，且特別是有關於一種可防止過電流及過電壓的保護元件。

近年來，資訊科技突飛猛進，舉凡手機、電腦及個人行動助理等資訊產品隨處可見，藉由它們的幫助，提供了人們在生活上食、衣、住、行、育、樂各方面的需求，也使人們對資訊產品之依賴性與日俱增。然而，近來時常有關於手機等可攜式電子產品的電池在充放電的過程中爆炸的新聞。因此，業界開始加強電池在充放電的過程中的保護措施，以防止電池在充放電的過程中因過電壓或過電流而爆炸。

習知技術提出的防護元件的防護方式是使防護元件中的溫度保險絲與電池的電路串聯，且使防護元件中的溫度保險絲與加熱器電性連接至場效電晶體(FET)與積體電路(IC)等控制單元。如此一來，當積體電路量測到在過電壓時會驅動場效電晶體，使電流通過保護元件中的加熱器加熱以熔斷溫度保險絲，進而使電池的電路呈斷路的狀態而達到過電壓保護。此外，當過電流時，大量的電流流經溫度保險絲會使溫度保險絲加熱而熔斷，進而使電池的電路呈斷路的狀態而達到過電流保護。

圖1為習知之一種溫度保險絲封裝體的剖面示意圖。請參考圖1，習知之溫度保險絲封裝體100具有一基板110、一加熱器120、一絕緣層130、一金屬層140以及一助焊劑150。加熱器120配置於基板110上電連接兩加熱器電極125，絕緣層130覆蓋加熱器120和加熱器電極125。金屬層140配置於絕緣層130上，且助焊劑150完全覆蓋於金屬層140。如此一來，加熱器120加熱可直接熔融金屬層140，以使金屬層140熔融而向加熱器120兩側的電極層160和中間電極165流動。

然而，由於金屬層140表面容易產生氧化，若助焊劑150沒有完全包覆金屬層140，熔融的金屬層140會在兩側電極層160與中間電極165間產生拉弧現象(fuse arcing)，無法確保有效熔斷之過電壓保護要求。此外，為減少拉弧現象之產生、提高過電壓保護之穩定性，還需控制金屬層140之截面積、與中間電極165之面積的大小、電極層160與中間電極165之間的間距或金屬層140與絕緣層130之間的間距等參數，造成產品尺寸縮小設計之限制、過電壓熔斷可靠度下降等問題。

本發明提供一種保護元件，可有效防止過電流與過電壓。

本發明提供一種電子裝置，其具有上述之保護元件，可有效防止過電流與過電壓。

本發明提出一種保護元件，其包括一基板、一上電極、一下電極、一端電極、一加熱器、一金屬塊以及至少一橋接線。基板具有彼此相對的一第一表面與一第二表面。上電極配置於基板的第一表面上。上電極包括一第一子電極及彼此相對的一第三子電極與一第四子電極。下電極配置於基板的第二表面上。端電極連接上電極與下電極。加熱器配置於基板上，且電性連接第一子電極。金屬塊配置於基板的第一表面上，且連接第三子電極與第四子電極。橋接線配置於金屬塊的上方，且具有彼此相對的一第一端及一第二端。橋接線的第一端固定於第一子電極上。橋接線在基板之第一表面上的正投影與第一子電極在基板之第一表面上的正投影至少部份重疊。

本發明還提出一種保護元件，其包括一基板、一上電極、一下電極、一端電極、一加熱器、一金屬塊、至少一橋接線以及一輔助介質。基板具有彼此相對的一第一表面與一第二表面。上電極配置於基板的第一表面上。上電極包括一第一子電極及彼此相對的一第三子電極與一第四子電極。下電極配置於基板的第二表面上。端電極連接上電極與下電極。加熱器配置於基板上，且電性連接第一子電極。金屬塊配置於基板的第一表面上，且連接第三子電極與第四子電極。橋接線配置於金屬塊的上方，且具有彼此相對的一第一端及一第二端。橋接線的第一端固定於第一子電極上。橋接線在基板之第一表面上的正投影與第一子電極在基板之第一表面上的正投影至少部份重疊。輔助介質配置於橋接線與金屬塊之間。

本發明還提出一種電子裝置，其包括如上述所述之保護元件、一電池以及一偵測控制器。電池耦接至保護元件。偵測控制器耦接至保護元件與電池。當偵測控制器偵測到一過電壓狀態時，偵測控制器會提供一電壓至保護元件，而驅動保護元件的加熱器通電發熱，以熔斷金屬塊。

基於上述，本發明之保護元件具有橋接線，因此當加熱器加熱而使金屬塊呈現熔融狀態時，熔融態的金屬會因表面張力與毛細現象的緣故而往所接觸的橋接線以及第一子電極之第一延伸部流動，如此一來，可達到切斷電路而達成有效防止過電壓或過電流。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖2A為本發明之一實施例之一種保護元件的俯視示意圖。圖2B繪示為圖2A之保護元件的仰視示意圖。圖2C繪示為圖2A之保護元件沿線I-I的剖面示意圖。圖2D繪示為圖2A之保護元件沿線II-II的剖面示意圖。請同時參考圖2A、圖2B、圖2C以及圖2D，在本實施例中，保護元件200a包括一基板210、一上電極220、一下電極230、一端電極240、一加熱器250、一第一助熔劑260、一金屬塊270以及至少一橋接線280(圖2A中僅示意地繪示一條)。

詳細而言，基板210具有彼此相對的一第一表面212與一第二表面214以及連接第一表面212與第二表面214的一側表面216。在本實施例中，基板210的材質包括陶瓷(例如氧化鋁)、塑膠薄膜(plastic film)、玻璃環氧樹脂、二氧化鋯(ZrO₂ )、氮化矽(Si₃ N₄ )、氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)或是其他無機材料。

上電極220配置於基板210的第一表面212上，且具有彼此相對的一第一子電極222與一第二子電極224以及彼此相對的一第三子電極226與一第四子電極228。需注意的是，於其他實施例中，上電極220也可不包含第二子電極224，且不影響過電流及過電壓保護效果。較佳地，第一子電極222更具有一本體部222a以及一與本體部222a相連接的第一延伸部222b，其中第一延伸部222b位於第三子電極226與第四子電極228之間。

下電極230配置於基板210的第二表面214上。端電極240連接上電極220與下電極230，且覆蓋基板210的部分側表面216。在本實施例中，上電極220、下電極230與端電極240的材質例如為銀膠、鎳和金的多層堆疊結構，此外也可以銀鉑合金、鎳合金、銅、錫等導電性質良好的材料來替代。

在本實施例中，加熱器250配置於基板210的第二表面214上，且連接下電極230。下電極230具有彼此相對的一第五子電極232與一第六子電極234以及彼此相對的一第七子電極236與一第八子電極238。第五子電極232、第六子電極234、第七子電極236、第八子電極238依序對應第一子電極222、第二子電極224、第三子電極226以及第四子電極228配置。第五子電極232具有一第二延伸部232a，第六子電極234具有一第三延伸部234a。第二延伸部232a與第三延伸部234a位於第七子電極236與第八子電極238之間並彼此平行且不重疊，而加熱器250連接於第二延伸部232a與第三延伸部234a之間。

然而，於其他實施例中，加熱器250也可直接連接於第五子電極232和第六子電極234之間，而不需有第二延伸部232a與第三延伸部234a。更甚，於再一實施例中，加熱器250也可配置於基板210的第一表面212上，且連接於上電極220的第一子電極222和第二子電極224之間(未圖示)。此外，在本實施例中，加熱器250的材質包括二氧化釕(RuO₂ )、碳黑(可摻雜於水玻璃等無機系黏著劑中或是熱硬化樹脂等有機系黏著劑中)、銅、鈦、鎳鉻合金與鎳銅合金等，可分別利用厚膜印刷、濺鍍、壓合貼合或薄膜微影製程等形成。再者，為保護加熱器250不受外界環境的污染或氧化，可在加熱器250上覆蓋一絕緣層294，其材質包括玻璃膠或環氧樹脂(epoxy resin)等。

第一助熔劑260配置於基板210的第一表面212上，並位於第一延伸部222b與第三子電極226之間，以及位於第一延伸部222b與第四子電極228之間。在本實施例中，第一助熔劑260是由松脂(rosin)、軟化劑、活性劑(active agent)以及合成橡膠(synthetic rubber)所組成。

金屬塊270配置於基板210的第一表面212上，且連接第三子電極226、第一延伸部222b與第四子電極228。具體來說，金屬塊270覆蓋部分第三子電極226、第一助熔劑260、第一延伸部222b與第四子電極228。當加熱器250加熱而使第一助熔劑260與金屬塊270皆處於熔融狀態時，因第一助熔劑260可避免金屬塊270受熱熔融開始流動之表面在放置或一般電流通過時產生氧化薄膜，因此可以提高確保金屬塊270熔斷的效果。此外，本實施例之金屬塊270的材質包括錫鉛合金、錫銀鉛合金、錫銦鉍鉛合金、錫銻合金、錫銀銅合金等低熔點合金。

本實施例之保護元件200a包括橋接線280，其中橋接線280配置於金屬塊270的上方並部分接觸於金屬塊270，且具有彼此相對的一第一端282a及一第二端282b。特別是，橋接線280的第一端282a固定於第一子電極222的本體部222a上，然並不以此為限，橋接線280的第一端282a也可固定於第一子電極222的第一延伸部222b與本體部222a連接之一端。此外，橋接線280在基板210之第一表面212上的正投影與第一延伸部222b在基板210之第一表面212上的正投影至少部份重疊。換言之，本實施例之橋接線280跨接在金屬塊270的上方，且橋接線280的形狀例如是弧形。

具體來說，在本實施例中，為了讓橋接線280發揮其較佳的效能，較佳地，是將橋接線280的第二端282b固定於第一子電極222的第一延伸部222b遠離本體部222a的一端上。也就是說，橋接線280的第一端282a與第二端282b分別固定於第一子電極222的本體部222a與第一延伸部222b上，且橋接線280所呈現的形狀例如是拱形。

值得一提的是，本發明並不限定橋接線280的形狀、數量與型態，雖然此處所提及的橋接線280的形狀具體化為弧形或拱形，且具體化為一條金屬線。但，於其他實施例中，請參考圖3A，保護元件200b之橋接線280a所呈現的形狀亦可為彎折狀，例如是帽子形或其他適當的形狀；或者是，保護元件200a可具有二或二條以上之橋接線280：或者是，橋接線280是由許多條絞線(未繪示)所捲曲所構成，仍屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。

在本實施例中，由於橋接線280與金屬塊270之間僅有部分接觸，且橋接線280的最高點與金屬塊270之遠離基板210的一側表面相隔一間隔距離D，例如間隔距離D可小於等於0.25mm，較佳地，可介於0mm至0.1mm之間。因此，可於橋接線280與金屬塊270之間配置第二助熔劑265，來做為引導熔融之金屬塊270流動的媒介，第二助熔劑265的材料除可使用與第一助熔劑260相同的松脂等材料外，亦可為一焊料層或其組合。換言之，第一助熔劑260與第二助熔劑265的材質可依使用需求而採用相同或不同材料。此外，配置於橋接線280與金屬塊270之間的第二助熔劑265亦具有避免金屬塊270氧化的效果。另外，橋接線280的第一端282a與第一子電極222的本體部222a連接處以及橋接線280的第二端282b與第一子電極222的第一延伸部222b的連接處亦可塗佈第二助熔劑265，可避免橋接線280之第一端282a與第二端282b產生氧化，以加強橋接線280的結構強度。

由於本實施例之保護元件200a具有橋接線280，因此當加熱器250加熱而使金屬塊270呈現熔融狀態時，熔融的金屬塊270會因表面張力與毛細現象的緣故而吸附於所接觸的橋接線280上，且可進一步往第一延伸部222b流動，來達到切斷電路而達成有效防止過電壓或過電流。也就是說，熔融的金屬塊270經由橋接線280的吸附，不易導通第一延伸部222b與第三子電極226或第一延伸部222b與第四子電極228，故可避免保護元件200a產生短路的現象，使其具有較佳的可靠度。

值得一提的是，於其他實施例中，請參考圖3B，橋接線285亦可不接觸金屬塊270。詳細來說，於圖3B之實施例中，橋接線285的形狀例如是一ㄇ字型，其中橋接線285與金屬塊270不接觸，且一輔助介質269位於橋接線285與金屬塊270之間。在本實施例中，輔助介質269例如是一助溶劑或一焊料層。當加熱器250加熱而使金屬塊270呈現熔融狀態時，熔融的金屬塊270會因表面張力與毛細現象的緣故透過輔助介質269而吸附於的橋接線285上，來達到切斷電路而達成有效防止過電壓或過電流。

再者，由於金屬塊270的熔斷區域僅發生於金屬塊270與橋接線280在基板210之第一表面212上之正投影相互重疊的區域及其周圍，因此只需在金屬塊270與橋接線280的之間配置第二助熔劑265來形成金屬塊270的表面抗氧化層。如此一來，金屬塊270的表面無需完全塗佈第二助熔劑265，可減少第二助熔劑265的使用量，以降低生產成本。於另一方面，由於金屬塊270的熔化量減少，因此可縮短本實施例之保護元件200a在過電壓保護作動所需時間，亦可降低熔融的金屬塊270導通第一延伸部222b與第三子電極226或第一延伸部222b與第四子電極228而產生短路的現象，而使本實施例之保護元件200a具有較佳的可靠度。

此外，在本實施例中，橋接線280的材質例如是一單一金屬、一雙層金屬或一合金，其中單一金屬例如是金、銀、錫、鎳、鋁或銅，雙層金屬例如是由銀、金或錫包覆銅所組成，而合金例如是銅銀合金、銅鎳合金、鎳錫合金或銅鎳錫合金，本發明並不以此為限。在此必須說明的是，橋接線280之外表面需與熔融的金屬層270具有較佳的潤濕性(Wetting)與吸附性(例如焊錫性(Solderability))，因此橋接線280的材質亦可由具有良好焊錫性的外金屬層和具有較佳熱傳導之內金屬層所組成，例如銅鍍銀、銅鍍鎳、銅鍍錫、鎳鍍錫、銅鍍金等材料。由於橋接線280的材質為金屬或合金，因此橋接線280具有散熱的功能，可提高保護元件200a的散熱效果。

另外，在本實施例中，保護元件200a更包括一焊料層292於第三子電極226、第四子電極228與第一延伸部222b之上，藉以固定金屬塊270於第三子電極226、第四子電極228與第一延伸部222b之上，然並不以此為限，金屬塊270也可以習知的其他焊接技術固定而沒有焊料層292。在本實施例中，焊料層292的材質可包括錫銀合金、錫鉛合金等焊接材料。

為了更進一步確保熔融的金屬塊270可因表面張力與毛細現象的緣故而吸附於所接觸的橋接線280上以及往第一延伸部222b流動，來達到切斷電路而達成有效防止過電壓或過電流，因此本實施例針對金屬塊270、橋接線280以及第一子電極222的第一延伸部222b之間的關係作實驗。其中，第一延伸部222b所在的區域定義為一有效電極面積，而金屬塊270於第一延伸部222b之延伸方向(此方向與電流方向實質上垂直)的長度乘上金屬塊270的厚度所得之乘積定義為一金屬塊截面積。

由表一可得知：當橋接線280之縱切面的面積與有效電極面積的比值大於等於0.36，且橋接線280之縱切面之面積與金屬塊截面積的比值大於等於2.6時，加熱器250可確實熔斷金屬塊270。當橋接線280之縱切面的面積越大時，其吸附熔融的金屬塊270的吸附量也越多。再者，由於金屬塊270的尺寸決定金屬塊截面積，因此當金屬塊270的尺寸越大時，保護元件200a所需的橋接線280尺寸也需更大。

另外，由於熔融的焊料層292其潤溼性較佳，因此當金屬塊270熔斷時，會聚集於熔融的焊料層292上，且熔融的金屬塊270會因表面張力與毛細現象的緣故而吸附於所接觸的橋接線280上以及往第一延伸部222b流動，可以確保熔融的金屬不會讓第一延伸部222b與第三子電極226或第四子電極228產生短路現象。如此一來，可進一步確保金屬塊270可有效地被熔斷，而達成有效防止過電壓或過電流。

簡言之，當橋接線280之縱切面的面積與有效電極面積的比值大於等於0.36，且橋接線280之縱切面之面積與金屬塊截面積的比值大於等於2.6時，可提高金屬塊270有效熔斷的可靠度。由於本實施例之橋接線280之縱切面的面積與有效電極面積選用特定範圍之比值，且橋接線280之縱切面之面積與金屬塊截面積選用特定範圍之比值。因此，當保護元件200a為了搭配小尺寸之電子產品而縮小其元件體積時，上電極220之第一子電極222的第一延伸部222b亦能提供相應的電極面積且可透過選用適當尺寸的橋接線280來搭配，即可確保金屬塊270能迅速熔斷。如此一來，除了可增加保護元件200a的應用範圍外，亦可提高保護元件200a的可靠度。

以下將詳細介紹保護元件200a的製作方法。圖4A～圖4D繪示本發明一實施例之保護元件的製程俯視圖。在圖4A～圖4D中的元件名稱及標號與圖2A～圖2D中的元件名稱及標號相同者，其材質相同，故於此不再贅述。為了方便說明起見，本實施例省略說明基板210之第二表面214上的製程，僅於圖4A至圖4D中繪示於基板210之第一表面212上的製程。

首先，請先參考圖4A，提供一基板210，並在基板210的一第一表面212上形成一上電極220。其中，上電極220具有彼此相對的一第一子電極222與一第二子電極224以及彼此相對的一第三子電極226與一第四子電極228。需注意的是，於其他實施例中，上電極220也可不包含第二子電極224，且不影響過電流及過電壓保護效果。第一子電極222具有一本體部222a以及與本體部222a相連接的一第一延伸部222b，其中第一延伸部222b位於第三子電極226與第四子電極228之間。

接著，請再參考圖4A，例如是以塗佈的方式在第三子電極226、第四子電極228以及第一延伸部222b之間形成一焊料層292。然後，例如是以塗佈的方式在第三子電極226、第四子電極228以及第一延伸部222b之間的基板210上形成一第一助熔劑260。在其他實施例中，當焊料層292的材質包括一焊料合金與一助焊材料時，例如含10-15%，形成第一助熔劑260的方法包括加熱焊料層292(例如120℃以上)，以使助焊材料軟化而流到第三子電極226、第四電極228以及第一延伸部222b之間的基板210上。

接著，請參考圖4B，將一金屬塊270配置於第三子電極226、第四子電極228以及第一延伸部222b上，並焊接金屬塊270與焊料層292，以將第一助熔劑260夾在金屬塊280與基板210之間。如此一來，當基板210下方的加熱器250發熱時，基板210上方的第一助熔劑260可有助於使其上的金屬塊270熔融。

然後，請參考圖4C，透過點焊機(未繪示)對橋接線280進行焊接製程，以將橋接線280的第一端282a與第二端282b分別固定於第一子電極222的本體部222a上以及第一延伸部222b上。其中，焊接的方法可利用錫膏、電弧焊接、超音波焊接、雷射焊接、熱壓焊接或熔接等方式。當然，於其他未繪示的實施例中，亦可利用打線機(stud bump machine)形成一凸塊(意即形成橋接線280的第一端282a)於第一子電極222之本體部222a上，並將打線向上延伸一段距離，然後再轉向下拉線到第一子電極222之第一延伸部222b上後(意即形成橋接線280的第二端282b)扯線(stitch)抽離，而形成橋接線280。

最後，請參考圖4D，於金屬塊270與橋接線280之間、橋接線280之第一端282a與第一子電極222之本體部222a之間以及橋接線280之第二端282b與第一子電極222之第一延伸部222b之間填入第二助熔劑265，並經由加熱(例如140℃以上)約30分鐘後冷卻5分鐘而完成保護元件200a於基板210之第一表面212上的製程。

圖5A為本發明之另一實施例之一種保護元件的俯視示意圖。圖5B繪示為圖5A之保護元件的仰視示意圖。圖5C繪示為圖5A之保護元件沿線III-III的剖面示意圖。請同時參考圖5A、圖5B以及圖5C，在本實施例中，圖5A～圖5C之保護元件200c與圖2A～圖2D之保護元件200a相似，惟二者主要差異之處在於：圖5A～圖5C之保護元件200c的加熱器250、第二延伸部322c、第三延伸部324a皆配置於基板210的第一表面212上，且保護元件200c之上電極320的設計不同於前述實施例之上電極220的設計。。

詳細而言，在本實施例中，上電極320的第一子電極322更具有一第二延伸部322c以及一接合部323，其中接合部323連接第一延伸部322b，且橋接線280的第二端282b固定於接合部323上。第二子電極324具有一第三延伸部324a。第二延伸部322c與第三延伸部324a配置於第三子電極326與第四子電極328之間，而加熱器250位於基板210的第一表面212上且連接第二延伸部322c與第三延伸部324a。絕緣層294配置於第一延伸部322b與第二延伸部322c及第三延伸部324a之間，意即第一延伸部322b位於絕緣層294的一表面上，而第二延伸部322c及第三延伸部324a位於絕緣層294的另一相對的表面上。特別是，第一延伸部322b、第二延伸部322c、第三延伸部324a於絕緣層294上的正投影彼此不重疊。

此外，第一助熔劑260配置於絕緣層294上，且位於第一延伸部322b與第三子電極326之間，以及位於第一延伸部322b與第四子電極328之間。金屬塊270覆蓋部分的第三子電極326、第一助熔劑260、第一延伸部322b與第四子電極328，以使第一助熔劑260位於金屬層270與絕緣層294之間。如此一來，當加熱器250加熱時，熱可透過第一電極322的第一延伸部322b快速傳導到金屬塊270，且藉由第一助熔劑260設置減少或除去金屬塊270在正常電流作動下產生的表面氧化層，以進一步提高與確保金屬塊270快速熔融的可靠性。

值得注意的是，在本實施例中，保護元件200c之下電極330具有依序對應第一子電極322、第二子電極324、第三子電極326以及第四子電極328配置的一第五子電極332、一第六子電極334、一第七子電極336與一第八子電極338。然於另一實施例中，下電極330亦可依設計需求而沒有第五子電極332，以在基板210之第二表面214上形成空腳位設計，提高保護元件組裝於電路板(未顯示)之擺放方向正確度。

圖6為本發明之另一實施例之一種保護元件的剖面示意圖。請參考圖6，在本實施例中，圖6之保護元件200d與圖2A～圖2D之保護元件200a相似，惟二者主要差異之處在於：圖6之保護元件200d包括一殼體296。詳細而言，殼體296配置於基板210的第一表面212上，且覆蓋金屬塊270，用以保護金屬塊270，且可避免熔融態的金屬、第一助熔劑260、第二助熔劑265以及焊料層292流漏出來而發生電路干擾等問題。此外，殼體296的材質包括氧化鋁、聚二醚酮(PEEK)、尼龍(nylon)、熱塑性樹脂、紫外光硬化樹脂或酚甲醛樹脂等材料。

值得一提的是，上述之實施例僅為舉例說明，於其他未繪示的實施中，本領域的技術人員當可參照前述實施例的說明，依據實際需求而選用前述構件或加以組合，以達到所需的技術效果。

圖7繪示為本發明之一實施例之一種電子裝置的方塊示意圖。請參考圖7，由上述實施例所述之的保護元件200a(或保護元件200b~200d)可以與一電池410以及一偵測控制器430耦接而組合成一電子裝置400。詳細來說，電子裝置400例如是一可攜式電子產品的儲能裝置，當電子裝置400外接一電源供應器520時可對電子裝置400中的電池410進行充放電作業。在本實施例中，電池410耦接至保護元件200a。偵測控制器430耦接至保護元件200a，其中偵測控制器430例如是一積體電路(IC)晶片及一金屬氧化物場效電晶體(MOSFET)。電源供應器520耦接至保護元件200a，用以提供一電源至電池410。

當偵測控制器430偵測到電池電壓過高時，偵測控制器430會將此高電壓(未繪示)施加於保護元件200a的加熱器250(請參考圖2D)，以熔斷金屬塊270(請參考圖2D)。再者，當電源供應器520提供一過電流(未繪示)通過保護元件200a時，保護元件200a中的金屬塊270會因過電流通過而自動加熱熔斷。由於，在本實施例中，電子裝置400是採用上述之保護元件200a(或保護元件200b~200d)，因此除了可確實切斷電路而達成有效防止過電壓或過電流外，亦可避免保護元件200a產生短路的現象，使電子裝置400具有較佳的可靠度。

綜上所述，本發明至少具有下列功效：

1.　本發明之保護元件具有跨接於金屬塊上方的橋接線，因此當加熱器加熱而使金屬塊呈現熔融狀態時，熔融的金屬塊會因表面張力與毛細現象的緣故而吸附於所接觸的橋接線上以及往第一延伸部流動，來達到切斷電路而達成有效防止過電壓或過電流。

2.　由於本發明之金屬塊的熔斷區域僅發生於與橋接線之正投影相重疊的區域及其周圍，因此金屬塊的表面無需完全塗佈助熔劑或焊料層來形成抗氧化層，可減少助熔劑或焊料的使用量，以降低生產成本。

3.　由於本發明之金屬塊的熔化量減少，因此亦可降低熔融的金屬塊導通延伸部與子電極而產生短路的現象。

4.　由於本發明之橋接線的材質為金屬或合金，因此橋接線具有散熱的功能，可提高保護元件的散熱效果。

5.　本發明之保護元件的橋接線之縱切面的面積與有效電極面積的比值大於等於0.36，因此當保護元件為了搭配小尺寸之電子產品而縮小其元件體積時，其亦能提供相應的有效電極面積並搭配適當的橋接線，可以確保金屬塊能迅速熔斷，具有較佳的可靠度。

6.　本發明之保護元件的橋接線之縱切面的面積與金屬塊截面積的比值大於等於2.6，可確保金屬塊有效熔斷的可靠度。

7.　本發明之保護元件的設計可快速且確實地熔斷金屬塊於第一子電極與橋接線在基板之第一表面上的正投影至少部份重疊，以避免金屬塊其他的區域產生熔融而導致電性短路的現象。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．溫度保險絲封裝體

110．．．基板

120．．．加熱器

125．．．加熱器電極

130．．．絕緣層

140．．．金屬層

150．．．助焊劑

160．．．電極層

165．．．中間電極

200a、200b、200b’、200c、200d．．．保護元件

210．．．基板

212．．．第一表面

214．．．第二表面

216．．．側表面

220、320．．．上電極

222、322．．．第一子電極

222a、322a．．．本體部

222b、322b．．．第一延伸部

222c．．．第二延伸部

224、324．．．第二子電極

224a．．．第三延伸部

226、326．．．第三子電極

228、328．．．第四子電極

230、330．．．下電極

232、332．．．第五子電極

232a、322c．．．第二延伸部

234、334．．．第六子電極

234a、324a．．．第三延伸部

236、336．．．第七子電極

238、338．．．第八子電極

240、340．．．端電極

250．．．加熱器

260．．．第一助熔劑

269‧‧‧輔助介質

270‧‧‧金屬塊

280、280a、285‧‧‧橋接線

282a‧‧‧第一端

282b‧‧‧第二端

292‧‧‧焊料層

294‧‧‧絕緣層

296‧‧‧殼體

323‧‧‧接合部

400‧‧‧電子裝置

410‧‧‧電池

430‧‧‧偵測控制器

520‧‧‧電源供應器

D、D1‧‧‧間隔距離

圖1繪示習知的一種防護元件的剖面示意圖。

圖2A為本發明之一實施例之一種保護元件的俯視示意圖。

圖2B繪示為圖2A之保護元件的仰視示意圖。

圖2C繪示為圖2A之保護元件沿線I-I的剖面示意圖。

圖2D繪示為圖2A之保護元件沿線II-II的剖面示意圖。

圖3A為本發明之另一實施例之一種保護元件的剖面示意圖。

圖3B為本發明之又一實施例之一種保護元件的剖面示意圖。

圖4A～圖4D繪示本發明一實施例之保護元件的製程俯視圖。

圖5A為本發明之另一實施例之一種保護元件的俯視示意圖。

圖5B繪示為圖5A之保護元件的仰視示意圖。

圖5C繪示為圖5A之保護元件沿線III-III的剖面示意圖。

圖6為本發明之另一實施例之一種保護元件的剖面示意圖。

圖7繪示為本發明之一實施例之一種電子裝置的方塊示意圖。

200a‧‧‧保護元件

210‧‧‧基板

212‧‧‧第一表面

214‧‧‧第二表面

216‧‧‧側表面

220‧‧‧上電極

222b‧‧‧第一延伸部

226‧‧‧第三子電極

228‧‧‧第四子電極

230‧‧‧下電極

232a．．．第二延伸部

234a．．．第三延伸部

240．．．端電極

250．．．加熱器

260．．．第一助熔劑

265．．．第二助熔劑

270．．．金屬塊

280．．．橋接線

292．．．焊料層

294．．．絕緣層

D．．．間隔距離

Claims (18)

1. 一種保護元件，包括：一基板，具有彼此相對的一第一表面與一第二表面；一上電極，配置於該基板的該第一表面上，包括一第一子電極及彼此相對的一第三子電極與一第四子電極；一下電極，配置於該基板的該第二表面上；一端電極，連接該上電極與該下電極；一加熱器，配置於該基板上，且電性連接該第一子電極；一金屬塊，配置於該基板的該第一表面上，且連接該第三子電極與該第四子電極；至少一橋接線，配置於該金屬塊的上方，且具有彼此相對的一第一端及一第二端，其中該橋接線的該第一端固定於該第一子電極上，且該橋接線在該基板之該第一表面上的正投影與該第一子電極在該基板之該第一表面上的正投影至少部份重疊；以及一殼體，配置於該基板的該第一表面上，且覆蓋該金屬塊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中該第一子電極具有一本體部以及與該本體部相連接的一第一延伸部，且該第一延伸部位於該第三子電極與該第四子電極之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之保護元件，其中該橋接線的該第二端固定於該第一延伸部上。
4. 如申請專利範圍第2項所述之保護元件，其中該橋接線的該第一端固定於該本體部上，該第二端固定於該第一延伸部上。
5. 如申請專利範圍第2項所述之保護元件，其中該第一延伸部所在的區域定義為一有效電極面積，而該橋接線之縱切面的面積與該有效電極面積之面積的比值大於等於0.36。
6. 如申請專利範圍第2項所述之保護元件，其中該金屬塊於該第一延伸部之延伸方向的長度乘上該金屬塊的厚度所得之乘積定義為一金屬塊截面積，而該橋接線之縱切面的面積與該金屬塊截面積的比值大於等於2.6。
7. 如申請專利範圍第2項所述之保護元件，其中該第一延伸部延伸至該加熱器的上方，且該橋接線在該基板之該第一表面上的正投影與該第一延伸部在該基板之該第一表面上的正投影至少部份重疊。
8. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中該橋接線之最高點與該金屬塊遠離該基板的一側表面相隔一間隔距離，該間隔距離介於0mm至0.25mm之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，更包含一第一助熔劑，配置於該基板的該第一表面上，並位於該第三子電極以及該第四子電極之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，更包含一第二助熔劑配置於該橋接線與該金屬塊之間。
11. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中該 橋接線的形狀為一弧形或一彎折狀。
12. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中該加熱器位於該基板的該第二表面上，且連接該下電極。
13. 如申請專利範圍第12項所述之保護元件，其中該下電極具有彼此相對的一第五子電極與一第六子電極，該第五子電極對應該第一子電極配置，且該加熱器連接該第五子電極與該第六子電極。
14. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中該上電極更包括一第二子電極，而該加熱器位於該第一表面上且連接該第一子電極和該第二子電極。
15. 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，更包括一絕緣層，覆蓋該加熱器。
16. 一種保護元件，包括：一基板，具有彼此相對的一第一表面與一第二表面；一上電極，配置於該基板的該第一表面上，包括一第一子電極及彼此相對的一第三子電極與一第四子電極；一下電極，配置於該基板的該第二表面上；一端電極，連接該上電極與該下電極；一加熱器，配置於該基板上，且電性連接該第一子電極；一金屬塊，配置於該基板的該第一表面上，且連接該第三子電極與該第四子電極；至少一橋接線，配置於該金屬塊的上方，且具有彼此相對的一第一端及一第二端，其中該橋接線的該第一端固 定於該第一子電極上，且該橋接線在該基板之該第一表面上的正投影與該第一子電極在該基板之該第一表面上的正投影至少部份重疊；一輔助介質，配置於該橋接線與該金屬塊之間；以及一殼體，配置於該基板的該第一表面上，且覆蓋該金屬塊。
17. 如申請專利範圍第16項所述之保護元件，其中該輔助介質為一助熔劑或一焊料層。
18. 一種電子裝置，包括：如申請專利範圍第1項或第16項所述之保護元件；一電池，耦接至該保護元件；以及一偵測控制器，耦接至該保護元件與該電池，其中當該偵測控制器偵測到一過電壓狀態時，該偵測控制器會提供一電壓至該保護元件，而驅動該保護元件的該加熱器通電發熱，以熔斷該金屬塊。