TWI588857B - 複合式保護元件與保護電路 - Google Patents

Description

複合式保護元件與保護電路

本發明是有關於一種複合式保護元件，特別是應用於行動電子產品中二次電池組或電子元件的保護元件，與主電路配合設計可用來防止如過電流、過電壓以及過溫等組合的複合式保護功能。

三C產品或電子科技產業愈來愈重要，尤其在行動與通信裝置的產業。行動裝置講究的是如何節能，因為行動裝置的電源依賴著電池系統，現今的電池技術在行動裝置上受到空間限制，所以電池的尺寸也受到相當的限制，在尺寸不變的情況下，需提升電池容量，是現今電池產業的發展方向。電池的安全性更是大家高度重視的議題，尤其是行動裝置的螢幕不斷的變大，解析度不斷的提升，照相功能的複雜度與閃光燈的電力需求等，行動裝置的待機時間與使用時間變成所有製造商必須面臨的挑戰。所以電池容量的提高就變成大家要求的主要課題。但因電池或電池組容量的提高，其安全性就成了更無可迴避的議題了。行動電源的實際應用上，電池(或電池組)或應用線路中的電子元件，最令人在意的就是電池過充(或過電壓)與電池短路(或大電流的衝擊)以及電池或電子元件的過溫。如何在有限的空間內設計最少與最小的元件，且達到過電流與過電壓以及過溫的保護，成為零件製造商追求的目標之一。

先前的保護元件的等效電路，大多使用兩個熔絲元件(或保險絲元件)串聯與一加熱器(發熱電阻)來組成，該加熱器(發熱電阻)的一端連接兩個熔絲元件彼此相連的端點，該保護元件的結構包含一基板；基板上的電極；低熔點金屬；以及加熱器(發熱電阻)來設計相關的保護元件。特別須說明的是，缺點一：加熱器(發熱電阻)都是配置在基板上，在基板上設計加熱器，有的設計在基板的上表面，有的設計在基板的下表面。如台灣專利TW I255481文獻所記載，其保護元件的構造是將加熱器與低熔點金屬(或低熔點構件)設計在基板的同一表面上，就有絕緣的問題需考慮，也就是在加熱器與低熔點金屬(低熔點構件)之間必須放置一層絕緣層，不然可能會有彼此短路的疑慮(或改變加熱器電阻值的疑慮)，設計上要考慮絕緣層的厚度或不同電極的高低設計，來達到想要的特性。若加熱器與低熔點金屬(低熔點構件)設計在基板不同的表面上，就須考慮到基板導熱率的問題，因在基板的上表面有三個子電極與低熔點金屬(或低熔點構件)連結，如何將下表面上的加熱器，所產生的熱快速的傳導到上表面其中一個子電極，又需延緩傳導至另兩個子電極，所以在基板不同區塊有不同導熱率的選擇與製程上增加許多複雜的程序，另加熱器的電極從下表面連接到上表面，所損耗的熱能需要加熱器產生更多的熱能才能熔斷低熔點金屬塊或低熔點金屬。缺點二：加熱器(或發熱電阻)都是以單一電阻的設計，或受到該基板上之表面積的限制，該加熱器的電阻值只有一種選擇，加熱器所產生的熱，是由跨接在加熱器兩端的電壓與加熱器的阻抗來決定，若客戶在應用上電壓變動的範圍較大，需要更大的電阻範圍(或兩種電阻值的選擇)，來調整加熱器所能產生的熱能，客戶就必須改用其他規格的保護元件，如此會增加零件庫 存管理的難度與呆滯物料的風險。缺點三：當被保護裝置需要通過更大的電流時，保護元件的過電流保護的電流規格也必須提高，其方法之一是增大低熔點金屬塊的截面積(例如：增加可熔斷金屬的厚度)，當過電壓的事件發生時，加熱器(或發熱電阻)如何快速且有效的熔斷較厚的可熔斷金屬(或保險絲元件)是有困難的，尤其是負責熔斷可熔斷金屬的加熱電極，甚至有可能因熔斷較厚的可熔斷金屬，被熔融的可熔斷金屬的體積增加，因加熱電極(或延伸電極)的面積有限，而無法承受高溫，也就是加熱電極(或延伸電極)被溶蝕，發生電流無法流經加熱器，使得加熱元件停止發熱，而無法達到熔斷低熔點金屬塊的目的，失去過電壓保護的功能。先前的技術都增加了製程與材料選擇的複雜度，且無法應用在高(大)電流電池組的保護電路中，或電壓變動範圍較大之電池組的保護線路中，如此不符合客戶(市場)要求零件厚度變薄、製造成本降低以及提高額定工作電流等的重要需求，終將失去市場的競爭力。

TW 201140639 A1提出一種保護元件，其等效電路使用兩個熔絲元件(或保險絲元件)串聯與一加熱器(發熱電阻)來組成，該保護元件是將加熱器設計在基板的上表面或下表面，缺點一：加了一些絕緣層或低導熱部，或在基板內的材料分成高導熱率與低導熱部的設計，結構過於複雜，無法快速的將加熱器所產生的熱傳遞給基板上表面的電極來熔斷金屬塊(或低熔點構件)，缺點二：是加熱器可使用的面積有限，當需通過金屬塊的電流愈大時所需熔斷金屬塊的熱能也就愈大，若要再提高加熱器的熱能，就必須提高加熱器的電阻值，勢必增加元件的長度或高度，如此不符合電子元件小型化的趨勢，缺點三：因電流規格提高，金屬塊的厚度增厚 時，負責熔斷的金屬塊的電極(第一電極延伸部)，因受第三、第四子電極的限制，面積太小有被熔蝕的風險。

針對上述之缺點與未來保護元件應用上的趨勢(例如：更高的額定電流、不同電阻值的加熱器等需求)，本發明提供一種可實現低外型、高額定電流、可快速動作或保護、具有一個或多個電阻值外接端點之熱產生組件的複合式保護元件以及該複合式保護元件之製造方法。

本發明之一種複合式保護元件，包括基板，該基板是一多層絕緣基板；上電極，配置在基板上，包含一第一上電極與一第二上電極；熱產生組件，配置在基板內，該熱產生組件的一端電氣連接第二上電極；以及至少一可熔導體，配置在上電極上，該可熔導體的一端電氣連接第一上電極，另一端電氣連接第二上電極，形成第一上電極與第二上電極之間的電流路徑。該複合式保護元件的等效電路，包含一等效的保險絲(Fuse)元件與至少一個等效的發熱電阻，等效的保險絲(Fuse)元件電氣連接第一上電極與第二上電極，藉由熱的產生而將第一上電極與第二上電極之間的電流路徑熔斷。詳細的說，當過電流事件發生時，流經第一上電極、可熔導體與第二上電極的電流超過額定電流的規格，可熔導體因通過的電流過大而產生熱，熱使可熔導體被熔斷，將第一上電極與第二上電極之間的電流路徑熔斷，達到過電流保護的功能，另外，當過電壓(過充)或過溫事件發生時，熱產生組件會產生熱並傳導至第二上電極，第二上電極聚集的熱使可熔導體被熔斷，將第一上電極與第二 上電極之間的電流路徑熔斷，達到過電壓(過充)或過溫保護的功能。另外，需特別說明的是；可熔導體與熱產生組件也可以正溫度係數的熱敏電阻(PTC Thermistor)來取代，取代可熔導體的正溫度係數熱敏電阻(PTC Thermistor)，有兩技術特徵：其一是通過的電流超出額定電流的規格時，該正溫度係數熱敏電阻的阻值會在極短的時間從低電阻升至高電阻，限制通過本身的電流至極小的數值，其二是外部溫度高至該正溫度係數熱敏電阻的動作溫度點時，正溫度係數熱敏電阻的阻值也會在極短的時間從低電阻升至高電阻，限制通過本身的電流至極小的數值。取代熱產生組件的正溫度係數熱敏電阻(PTC Thermistor)，其技術特徵在於當有某個範圍的電壓跨接到正溫度係數熱敏電阻的兩端時，會產生電流(I=V/R，R：是正溫度係數熱敏電阻的阻值)，該正溫度係數熱敏電阻會被觸發而動作並在表面產生近似固定的溫度(可依需求調整動作時的溫度點)，提供給取代可熔導體之正溫度係數熱敏電阻之動作所需的熱能需求。該複合式保護元件的等效電路，包含一等效的正溫度係數的熱敏電阻元件(PTC Thermistor)與至少一個等效的發熱電阻，等效的正溫度係數的熱敏電阻元件電氣連接第一上電極與第二上電極或第一上電極、集熱電極以及第二上電極，藉由熱的產生使正溫度係數的熱敏電阻由近似短路的低電阻在極短的時間內升至近似斷路的高電阻，而將第一上電極與第二上電極之間的電流路徑斷開。以正溫度係數熱敏電阻(PTC Thermistor)取代可熔斷導體與熱產生組件的技術，也適用於本發明所有的複合式保護元件。

本發明之複合式保護元件其中針對上電極、可熔導體以 及熱產生組件可依據不同的需要，可以有一些變形的設計，需特別說明有三：

一.本發明之複合式保護元件的上電極可以是一單層的導電層或多層的導電層，其中第一上電極與第二上電極可以是任何的幾何形狀與大小，較佳的是第二上電極的面積大於第一上電極的面積，且該第二上電極包含一外接部、一狹窄部以及一集熱部，可熔導體經由第二上電極的外接部與外部電路電氣連接，第二上電極的集熱部，其部分集熱部與可熔導體重疊且電氣連接，第二上電極的集熱部聚集熱產生組件所產生的熱，並熔斷可熔導體，被熔斷的部分可熔導體吸附在第二上電極的集熱部上，第二上電極集熱部的形狀可以設計成當可熔導體被熔斷(液化)時，能導引被熔融(液化)的可熔導體，快速的向外延伸，加快與未被熔融(液化)的可熔導體斷開的速度，尤其是當可熔導體的額定電流愈大時，該可熔導體的截面積也必須加大，因此可熔導體的厚度或寬度必須加大，所以第二上電極的集熱部也必須加大，以便讓熔融或液化的部分可熔導體，在集熱部上有足夠的表面積來吸附。第二上電極的狹窄部是為減少集熱部的熱傳遞到外接部或減少受到外部金屬溫度的影響，避免影響熔斷可熔導體的時間。

二.本發明之複合式保護元件的可熔導體可以是一單層的或一多層的結構，多層結構可以是一分層結構或是一包覆式結構，其相鄰之各層的材料有不同的熔點溫度或液化點溫度，又，因額定電流的大小不同，所以可熔導體其組成的材料與截面積也會有不同的設計，當額定電流小於某一特定值時，例如小於等於10A，可以配置一可熔導體，該 可熔導體的寬度與高度(或厚度)在整個長度中都是一樣的設計，當額定電流較高時，例如大於10A，可以配置複數個可熔導體，複數個可熔導體可以提升流通於第一上電極與第二上電極之間的電流，而不需改變該可熔導體的截面積，若仍只配置一可熔導體，該可熔導體的截面積需變大，也就是可熔導體的高度(或厚度)會增加，高度(或厚度)增加會使需熔斷可熔導體的熱能增加或熔斷時間增加，當然該可熔導體的寬度與高度(或厚度)在整個長度中可以都是一樣的設計，但較佳的是本發明針對需要較大額定電流的複合式保護元件提供一種不同高度(厚度)的可熔導體，該可熔導體包含一薄壁部與一厚壁部，薄壁部與厚壁部兩者的截面積大致相近或相等，但厚壁部的厚度或高度會比薄壁部厚或高，該薄壁部與第二上電極電氣連接，該厚壁部與第一上電極電氣連接，因薄壁部與厚壁部兩者的截面積大致相近或相等，所以可通過可熔導體之薄壁部與厚壁部的電流大小是一樣的，當過電流事件發生時，可熔導體因通過的異常電流發熱而熔斷，當過電壓(或過充)或過溫事件發生時，熱產生組件會發熱，第二上電極會聚集熱產生組件所產生的熱，與第二上電極電氣連接的可熔導體之薄壁部會較快(或較容易)熔斷，本設計的優點是當熱產生組件產生熱時，第二上電極聚集的熱要熔斷可熔導體，若可熔導體之薄壁部與厚壁部有相近的截面積時，薄的部分會比厚的部分更快被熔斷，藉由這樣的技術可以讓需要較大額定電流的複合式保護元件，當過電壓(或過充)或過溫時，該複合式保護元件所需動作(或保護啟動)的速度也可以相當的快速。當然該可熔導體也可利用不同的截面積設計，小截面積的部分與第二上電極電氣連接，大截面積的部分與第一上電極電氣連接，但須確保小截面積的部分可以達到額定電流的 需求即可。當然也可採用複數個可熔導體且每個可熔導體包含薄壁部和厚壁部的設計整合運用，達到未來需求更高額定電流之複合式保護元件的目標。

三.本發明之複合式保護元件的熱產生組件配置在基板內，所以可以降低複合式保護元件的高度，實現低外型的要求。另本發明之熱產生組件可以提供至少一組或多組(1,2,3...等)不同電阻值的端點，依不同的需求電氣連接外部電路，例如一組電阻值端點的熱產生組件包含一熱產生材料與配置在熱產生材料兩端的兩個內電極，一內電極電氣連接第二上電極，另一內電極電氣連接外部電路。兩組電阻值端點的熱產生組件包含兩熱產生材料與各自配置在兩個熱產生材料兩端的複數個內電極，兩個熱產生材料電氣串聯連接，其中一熱產生材料的一內電極電氣連接第二上電極，另一熱產生材料的兩個內電極可電氣連接外部電路。三組電阻值端點的熱產生組件包含三熱產生材料與各自配置在三個熱產生材料兩端的複數個內電極，三個熱產生材料電氣串聯連接，其中一熱產生材料的一內電極電氣連接第二上電極，另兩個熱產生材料的內電極可電氣連接外部電路。以此類推本發明可以提供複數個不同電阻值的端點，供系統保護電路設計者更有彈性的設計，且因本發明之複合式保護元件的基板是多層的結構，所以多組的熱產生材料與內電極都可配置在基板內，本發明之複合式保護元件的高度低於之前技術的加熱器配置在基板上的保護元件。

本發明之複合式保護元件，另包含一輔助材料，該輔助材料可配置在可熔導體上或配置在可熔導體與第二上電極上，且該輔助材料液化點或液相點溫度低於可熔斷導體的熔點或液化點或液相點溫度。

本發明之複合式保護元件，另包含一吸附線與一輔助材料，該吸附線配置在第二上電極上的一端且延伸跨越可熔導體至第二上電極上相反的另一端，該輔助材料配置在吸附線與可熔導體之間，以及吸附線與第二上電極之間，且該輔助材料液化點或液相點溫度低於可熔斷導體的熔點或液化點或液相點溫度。

本發明之複合式保護元件，另包含抑制電弧層，其配置在第一上電極與第二上電極之間，並包覆在第一上電極與第二上電極之間部分的可熔導體表面。該抑制電弧層的特徵是當可熔導體因熱熔融且開始斷開時，因剛開始斷開時的距離很近時，可能產生電弧而產生高熱，造成複合式保護元件的損壞，所以將抑制電弧層包覆可熔材料的中段，當在第一上電極與第二上電極之間部分的可熔導體開始熔斷時，在可熔導體中段表面上的抑制電弧層，可以抑制電弧的產生，降低因電弧產生的高熱造成複合式保護元件的損壞。

本發明之另一種複合式保護元件，包括基板，該基板是一多層絕緣基板；上電極，配置在基板上，包含一第一上電極與一集熱電極以及一第二上電極，集熱電極配置在第一上電極與第二上電極之間；熱產生組件，配置在基板內，非配置在第一層絕緣基板上而是其他層絕緣基板平的表面上，該熱產生組件的一端電氣連接集熱電極；以及至少一可熔導體，配置在上電極上，電氣連結第一上電極、集熱電極以及第二上電極，形成第一上電極與第二上電極之間的電流路徑。可熔導體實際上是一體的，在電氣特性上可以分成兩部分，其一是介於第一上電極與集熱電極之間的部分定義為右邊可熔導體，其二是介於第二上電極 與集熱電極之間的部分定義為左邊可熔導體。可熔導體可以是一單層或一多層結構，且相鄰的各層熔點溫度可以是不同的。該複合式保護元件的等效電路，包含兩個等效的保險絲(Fuse)元件與至少一個等效的發熱電阻，當過電流事件發生時，超過額定的電流流經第一上電極、可熔導體與第二上電極，可熔導體產生熱而熔斷可熔導體，將第一上電極與第二上電極之間的電流路徑熔斷，達到過電流保護的功能，當過電壓(或過充)或過溫事件發生時，集熱電極聚集熱產生組件產生的熱，使配置在集熱電極上的部分可熔導體熔斷，將第一上電極與第二上電極之間的電流路徑熔斷，達到過電壓(或過充)或過溫保護的功能。另外，需特別說明的是；本發明之複合式保護元件中的可熔導體與熱產生組件也可以正溫度係數的熱敏電阻(PTC Thermistor)來取代，其相關說明與前述的的內容相似，在此不再贅述。

本發明之複合式保護元件其中針對上電極、可熔導體以及熱產生組件可依據不同的需要，可以有一些變形的設計，需特別說明有三：

一.本發明之另一種複合式保護元件的上電極可以是一單層的導電層或多層的導電層，其中第一上電極、集熱電極以及第二上電極可以是任何的幾何形狀與大小，一般而言集熱電極的形狀是以與可熔導體重疊的部分為中心，分兩個相反方向向外延伸，該集熱電極的寬度都一樣寬，較佳的是集熱電極其由中心向外延伸部分的寬度比中心部分的寬度更寬或更大，此設計的好處尤其是當可熔導體的額定電流愈大時，該可熔導體的截面積也必須加大，因此可熔導體的厚度或寬度必 須加大，當可熔導體熔融(液化)時，熔融的可熔導體更容易由中心向外延伸，吸附在更寬大之集熱電極上。當然集熱電極也可以向不同個數的方向延伸，形狀可以是任意的形狀，集熱電極形狀的設計只要是能使熔融的可熔導體更快的吸附在集熱電極上，都屬本發明的範圍之內。

二.本發明之另一種複合式保護元件的可熔導體，可熔導體配置於第一上電極、集熱電極以及第二上電極上，並電氣連結第一上電極、集熱電極以及第二上電極，可熔導體實際上是一體的，在電氣特性上可以分成兩部分，其一是介於第一上電極與集熱電極之間的部分定義為右邊可熔導體，其二是介於第二上電極與集熱電極之間的部分定義為左邊可熔導體。可熔導體可以是一單層的或一多層的結構，多層結構可以是一分層結構或是一包覆式結構，其相鄰之各層的材料有不同的熔點溫度或液化點溫度，又，因額定電流的大小不同，所以可熔導體其組成的材料與截面積也會有不同的設計，當額定電流小於某一特定值時，例如小於等於10A，可以配置一可熔導體，該可熔導體的寬度與高度(或厚度)在整個長度中都是一樣的設計，當額定電流較高時，例如大於10A，可以配置複數個可熔導體，複數個可熔導體可以提升流通於第一上電極與第二上電極之間的電流，而不需改變該可熔導體的截面積，若仍只配置一可熔導體，該可熔導體的截面積需變大，也就是可熔導體的高度(或厚度)會增加，高度(或厚度)增加會使需熔斷可熔導體的熱能增加或熔斷時間增加，當然該可熔導體的寬度與高度(或厚度)在整個長度中也可以都是一樣的設計，但較佳的是本發明針對需要較大額定電流的複合式保護元件提供一種不同高度(厚度)的可熔導體，該可熔導體包含一中間的薄壁部與一兩端的厚壁部，中間的 薄壁部與兩端的厚壁部兩者的截面積大致相近或相等，但兩端的厚壁部的厚度或高度會比中間的薄壁部的更厚或更高，該中間的薄壁部與集熱電極電氣連接，該兩端的厚壁部分別與第一上電極以及的二上電極電氣連接，因中間的薄壁部與兩端的厚壁部兩者的截面積大致相近或相等，所以可通過可熔導體之中間的薄壁部與兩端的厚壁部的電流大小是一樣的，當過電流事件發生時，可熔導體因通過的異常電流發熱而熔斷，當過電壓(或過充)或過溫事件發生時，熱產生組件會發熱，集熱電極會聚集熱產生組件所產生的熱，與集熱電極電氣連接的可熔導體之中間的薄壁部會較快(或較容易)熔斷，本設計的優點是當熱產生組件產生熱時，集熱電極聚集的熱要熔斷可熔導體，若可熔導體之中間的薄壁部與兩端的厚壁部有相近的截面積時，薄的部分會比厚的部分更快被熔斷，藉由這樣的技術可以讓需要較大額定電流的複合式保護元件，當過電壓(或過充)或過溫時，該複合式保護元件所需動作(或保護啟動)的速度也可以相當的快速。當然該可熔導體也可利用不同的截面積設計，小截面積的部分與集熱電極電氣連接，大截面積的部分與第一上電極以及第二上電極電氣連接，但須確保小截面積的部分可以達到額定電流的需求即可。當然也可採用複數個可熔導體且每個可熔導體包含薄壁部和厚壁部的設計整合運用，達到未來需求更高額定電流之複合式保護元件的目標。

三.本發明之另一種複合式保護元件的熱產生組件配置在基板內，所以可以降低複合式保護元件的高度，實現低外型的要求。另本發明之熱產生組件可以提供至少一組或多組(1,2,3...等)不同電阻值的端點，依不同的需求電氣連接外部電路，例如一組電阻值端點的熱產生組件 包含一熱產生材料與配置在熱產生材料兩端的兩個內電極，一內電極電氣連接集熱電極，另一內電極電氣連接外部電路。兩組電阻值端點的熱產生組件包含兩熱產生材料與各自配置在兩個熱產生材料兩端的複數個內電極，兩個熱產生材料電氣串聯連接，其中一熱產生材料的一內電極電氣連接集熱電極，另一熱產生材料的兩個內電極可電氣連接外部電路。三組電阻值端點的熱產生組件包含三熱產生材料與各自配置在三個熱產生材料兩端的複數個內電極，三個熱產生材料電氣串聯連接，其中一熱產生材料的一內電極電氣連接集熱電極，另兩個熱產生材料的內電極可電氣連接外部電路。以此類推本發明可以提供複數個不同電阻值的端點，供系統保護電路設計者更有彈性的設計，且因本發明之複合式保護元件的基板是多層的結構，所以多組的熱產生材料與內電極都可配置在基板內，本發明之複合式保護元件的高度低於之前技術的加熱器配置在基板上的保護元件。

本發明之複合式保護元件，另包含一輔助材料，該輔助材料可配置在可熔導體上或配置在可熔導體與集熱電極上，且該輔助材料液化點或液相點溫度低於可熔斷導體的熔點或液化點或液相點溫度。

本發明之複合式保護元件，另包含一吸附線與一輔助材料，該吸附線配置在集熱電極上的一端且延伸跨越可熔導體至集熱電極上相反的另一端，該輔助材料配置在吸附線與可熔導體之間，以及吸附線與集熱電極之間，且該輔助材料液化點或液相點溫度低於可熔斷導體的熔點或液化點或液相點溫度。

本發明之複合式保護元件，另包含抑制電弧層，其一配置在第一上電極與集熱電極之間，並包覆在第一上電極與集熱電極之間部 分的可熔導體表面，其二配置在第二上電極與集熱電極之間，並包覆在第二上電極與集熱電極之間部分的可熔導體表面。該抑制電弧層的特徵是當可熔導體因熱熔融且開始斷開時，因剛開始斷開的距離很近時，可能產生電弧而產生高熱，造成複合式保護元件的損壞，所以將抑制電弧層包覆可熔材料的兩端，當在第一上電極與集熱電極之間部分的可熔導體開始熔斷或在第二上電極與集熱電極之間部分的可熔導體開始熔斷時或在第一上電極與集熱電極之間以及在第二上電極與集熱電極之間的部分的可熔導體分別開始熔斷時，在可熔導體兩端表面上的抑制電弧層，可以抑制電弧的產生，降低因電弧產生的高熱造成複合式保護元件的損壞。

本發明之另一種複合式保護元件，包括：基板，該基板是一多層絕緣基板；至少一傳導層；上電極，配置在基板上，包含一第一上電極與一集熱電極以及一第二上電極，集熱電極配置在第一上電極與第二上電極之間，該上電極可以是一單層的金屬導電層或一多層的金屬導電層；熱產生組件，配置在基板內，非配置在第一層絕緣基板上，而是在其他層絕緣基板平的表面上，該熱產生組件包含至少一熱產生材料與複數個內電極，該熱產生組件的一端電氣連接集熱電極；以及至少一可熔導體，配置在上電極上，電氣連結第一上電極、集熱電極以及第二上電極，形成第一上電極與第二上電極之間的電流路徑；且上述內含熱產生組件之基板的結構與所有電極，是以包含無機陶瓷粉、玻璃粉與有機黏結劑等絕緣材料與以包含銀、銅等金屬電極材料與以包含氧化釕、鈀、鉑等熱產生材料，經一次或多次低溫共燒陶瓷製程燒結而成，其燒結溫度低於1100℃以下，最後，再運用任何業界習知的 焊接方式或固定技術或電氣連接的方法，將可熔導體固定在上電極上。

又，本發明之複合式保護元件的基板的種類可包含有機系基板或玻纖環氧基板(如：FR4或FR5)或無機系基板或陶瓷基板(如：LTCC基板或HTCC基板)，較佳的選擇之一是低溫共燒陶瓷(LTCC)基板，需特別說明的是，本發明之複合式保護元件可採用低溫共燒陶瓷(LTCC)基板，低溫共燒陶瓷技術是業界熟知的技術，本發明採用低溫共燒陶瓷技術與燒結製程，其優點是可將多種材料包括陶瓷材料、玻璃材料、金屬傳導材料、電阻材料、熱產生材料、金屬電極材料以及有機黏結劑等材料，製作成多層的基板結構，在燒結爐中一次或多次共燒完成，且可將燒結溫度控制在1100℃以下，較佳的是控制在900℃以下，可以選擇共燒的金屬材料選擇較多，燒結次數較少，在製造時間與成本上較具優勢。

本發明之複合式保護元件的製造方法，其中之一具有如下之步驟：其製程是採用包含無機陶瓷粉、玻璃粉與有機黏結劑等材料混合成泥狀的漿料，經過刮刀成型乾燥後製成一張張的薄生胚；於各層薄生胚打出所需要的孔；填入傳導材料，可供電流與熱能的傳遞；再利用網版印刷將電路、電極、與熱產生組件印在所需之各層薄生胚上面；再將多層薄生胚堆疊；後再經燒結爐燒結完成，製作出在第一層絕緣基板上包含上電極與在基板內包含熱產生組件的多層絕緣基板；最後，再運用任何業界習知的焊接方式或固定技術或電氣連接的方法，將可熔導體固定在上電極上，形成第一上電極與第二上電極之間的電流路徑。

又，本發明之複合式保護元件的另一種製造方法就是利用複數次低溫共燒陶瓷燒結製程來製作，其具有如下之步驟：採用包含 無機陶瓷粉、玻璃粉與有機黏結劑等材料混合成泥狀的漿料，經過刮刀成型乾燥後製成一張張的薄生胚；於各層薄生胚打出所需要的孔；填入傳導材料，可供上電極與下電極之間或內電極與第二上電極之間或內電極與集熱電極之間的電流與熱能的傳遞；再利用網版印刷將內電極與傳導層或內電極、下電極以及傳導層印在所需之各層薄生胚上面；再將多層薄生胚堆疊；後再經燒結爐燒結完成，製造出包含內電極與傳導層或內電極、下電極以及傳導層的第二層絕緣基板；再利用網版印刷將熱產生材料印在第二層絕緣基板上之內電極上；再使用一張薄生胚(已打孔)覆蓋在熱產生材料、內電極以及第二層絕緣基板上或利用網版印刷將第一層絕緣基板材料(包含無機陶瓷粉、玻璃粉與有機黏結劑等材料混合成泥狀的漿料)印在熱產生材料、內電極以及第二層絕緣基板上；再利用網版印刷將傳導層與上電極印在第一層絕緣基板上；後再經燒結爐燒結完成，製作出在第一層絕緣基板上包含上電極與在基板內包含熱產生組件的多層絕緣基板；最後，再運用任何業界習知的焊接方式或固定技術或電氣連接的方法，將可熔導體固定在上電極上，形成第一上電極與第二上電極之間的電流路徑。

需特別說明的是：當然高溫共燒陶瓷(HTCC)基板，也可以類似的步驟，製造出在第一層絕緣基板上包含上電極與在基板內包含熱產生組件的多層絕緣基板，只是在選擇材料與燒結溫度(高於1100℃)的不同，最後，再運用任何業界習知的焊接方式或固定技術或電氣連接的方法，將可熔導體固定在上電極上，形成第一上電極與第二上電極之間的電流路徑。

本發明之複合式保護元件中的基板的材質與製程種類 另包括有機的PCB、FR4 PCB、FR5 PCB以及其他高分子材料與玻纖所製成的PCB，此基板的種類與材料或製程不是用來限定本發明，任何習知的基板材料與製程，只要能將熱產生組件製作在基板內的方法與材料，都屬於本發明的範圍。

100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h、200、200a、200b、200c、200d、300、300a‧‧‧複合式保護元件

110、110a、110b、110c、110d、110e、110g、110h、110i、210a、210f‧‧‧基板

111、111g、111i、211a、211f‧‧‧第一層絕緣基板

112、112g、112i、212a、212f‧‧‧第二層絕緣基板

113g、113i、213f‧‧‧第三層絕緣基板

114i‧‧‧第四層絕緣基板

118、118a1、118a2、118a3、118a4、118g5、118i5、118i6、218a、218f5‧‧‧傳導層

120、120a、120b、120c、120a、120h、120i、220a、220c‧‧‧上電極121、221a‧‧‧第一上電極

122、122b、122c、122h、222a‧‧‧第二上電極

123‧‧‧第三上電極

124‧‧‧第四上電極

225a、225c‧‧‧集熱電極

127、227‧‧‧吸附線

128、228‧‧‧輔助材料

129、129d、229a、229b‧‧‧抑制電弧層

130、230‧‧‧下電極

131、231‧‧‧第一下電極

132、232‧‧‧第二下電極

133、233‧‧‧第三下電極

134、234‧‧‧第四下電極

135‧‧‧第五下電極

140、140a、140h、240、240a、240b、240c‧‧‧焊料

170、170a、270a、270b‧‧‧可熔導體

170d1‧‧‧寬薄部

170d2‧‧‧窄厚部

170(T1)、170(T4)、170(T4a)、170(T4b)、170(T4c)、170(T4d)170(T4e)、170(T7)、170(T7a)‧‧‧第一層可熔導體

170(T2)、170(T5)、170(T5a)、170(T5b)、170(T5c)、170(T5d)、170(T5e)、170(T8)、170(T8a)‧‧‧第二層可熔導體

170(T3)、170(T6)‧‧‧第三層可熔導體

180、180a、180b、180g、180h、180i、280a、280f‧‧‧熱產生組件

188、188b、189b、188g1、188g2、188h1、188h2、188i1、188i2、188i3、288a、288f1、288f2‧‧‧熱產生材料

181、181b、181g、181h、181i、281a、281f‧‧‧第一內電極

182、182b、182g、182h、182i、282a、282f‧‧‧第二內電極

183b、183g、183h、183i、283f‧‧‧第三內電極

184b、184g、184h、184i、284f‧‧‧第四內電極

185i‧‧‧第五內電極

186i‧‧‧第六內電極

190‧‧‧絕緣外殼

191、291‧‧‧側電極

271a‧‧‧右邊可熔導體

272a‧‧‧左邊可熔導體

273b‧‧‧兩端的窄厚部

274b‧‧‧中間的寬薄部

H‧‧‧第五子電極與第二子電極或第一子電極的高度差的絕對值

圖1為本發明之一種複合式保護元件的等效電路圖。

圖1-2為本發明之一種兩組電阻輸出複合式保護元件的等效電路圖。

圖1-3為本發明之一種三組電阻輸出複合式保護元件的等效電路圖。

圖1A為本發明第一實施例之一種複合式保護元件的俯視示意圖。

圖1B為圖1A沿線X-X’的剖面示意圖。

圖1C為圖1A沿線Y-Y’的剖面示意圖。

圖1D為本發明第二實施例之一種複合式保護元件的俯視示意圖。

圖1E為圖1D沿線X-X’的剖面示意圖。

圖1F為圖1D沿線Y-Y’的剖面示意圖。。

圖1G為本發明第三實施例之一種複合式保護元件的剖面示意圖。

圖1H為本發明第四實施例之一種複合式保護元件的俯視示意圖。

圖1I為本發明第五實施例之一種複合式保護元件的俯視示意圖。

圖1J為本發明第六實施例之一種複合式保護元件的俯視示意圖。。

圖1K為圖1J沿線Y-Y’的剖面示意圖。

圖1L為本發明第七實施例之一種複合式保護元件的剖面示意圖。

圖1M為本發明第八實施例之一種複合式保護元件的俯視示意圖。

圖1N為圖1M沿線X-X’的剖面示意圖。

圖1O為圖1M沿線Y-Y’的剖面示意圖。

圖1P為本發明第九實施例之一種複合式保護元件的剖面示意圖。

圖1Q為本發明第十實施例之一種複合式保護元件的俯視示意圖。

圖1R為本發明第十一實施例之一種複合式保護元件的剖面示意圖。

圖1S為第一實施例之另一種複合式保護元件的剖面示意圖。

圖1T為第六實施例之另一種複合式保護元件的剖面示意圖。

圖2為本發明之另一種複合式保護元件的等效電路圖。

圖2-1為本發明另一種兩組電阻輸出複合式保護元件的等效電路圖。

圖2A為本發明第十二實施例之一種複合式保護元件的俯視示意圖。

圖2B為圖2A沿線X-X’的剖面示意圖。

圖2C為圖2A沿線Y-Y’的剖面示意圖。

圖2D為本發明第十三實施例之一種複合式保護元件的俯視示意圖。

圖2E為圖2D沿線Y-Y’的剖面示意圖。

圖2F為本發明第十四實施例之一種複合式保護元件的俯視示意圖。

圖2G為本發明第十五實施例之一種複合式保護元件的剖面示意圖。

圖2H為本發明第十六實施例之一種複合式保護元件的俯視示意圖。

圖2I為圖2H沿線X-X’的剖面示意圖。

圖2J為圖2H沿線Y-Y’的剖面示意圖。

圖2K為本發明第十七實施例之一種複合式保護元件的剖面示意圖。

圖2L為第十二實施例之另一種複合式保護元件的剖面示意圖。

圖2M為第十三實施例之另一種複合式保護元件的剖面示意圖。

圖3-1為兩層包覆式可熔導體的剖面示意圖。

圖3-2為三層包覆式可熔導體的剖面示意圖。

圖3-3為三層分層式可熔導體的剖面示意圖。

圖3-4至圖3-10為不同之兩層分層式可熔導體的剖面示意圖。

圖4是一包含本發明之複合式保護元件的一種應用電路圖。

圖4-1是一包含本發明之複合式保護元件的一種應用電路圖。

圖4-2是一包含本發明之複合式保護元件的一種應用電路圖。

圖4-3是一包含本發明之複合式保護元件的一種應用電路圖。

圖4-4是一包含本發明之複合式保護元件的一種應用電路圖。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵和技術內容，請參閱以下相關的實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下：圖1A係本發明第一實施例之複合式保護元件100的俯視示意圖。圖1B繪示為圖1A之複合式保護元件100沿線X-X’的剖面示意圖。圖1C繪示為圖1A之複合式保護元件100沿線Y-Y’的剖面示意圖。請同時參考圖1A、圖1B與圖1C，本實施例之複合式保護元件100包括基板110、熱產生組件180、上電極120以及至少一可熔導體170。詳細來說，基板110是一多層的結構，包括第一層絕緣基板111、第二層絕緣基板112與至少一傳導層118(圖1A繪示三個傳導層118)，第一層絕緣基板111與第二層絕緣基板112可以是一是單層結構或一多層結構，且第一層絕緣基板111的厚度小於第二層絕緣基板112的厚度，第一層絕緣基板111的厚度小於0.1mm，較 佳的選擇是小於0.05mm，第二層絕緣基板112的厚度較佳的選擇至少是第一層絕緣基板111的兩倍以上的厚度，基板110的種類可包含有機系基板或玻纖環氧基板(如：FR4或FR5)或無機系基板或陶瓷基板(如：LTCC基板或HTCC基板)等，較佳的是陶瓷基板或低溫共燒陶瓷(LTCC)基板，基板110的材料包括無機陶瓷材料、低溫共燒陶瓷(LTCC)、玻璃陶瓷、玻璃粉、玻纖、環氧樹酯、氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、氮化矽、氮化硼、硼矽酸鈣、鹼石灰、鋁矽酸鹽、鉛硼矽酸以及有機黏結劑等其中之一或其部分組合之合成物或複合物。傳導層118的材料包括金、銀、鉑、銅等其中之一或其部分組合之合成物。上電極120配置在基板110上，包括一第一上電極121與一第二上電極122。上電極120可以是一單層金屬或一多層金屬結構，其各層的材質包括銅、錫、鉛、鐵、鎳、鋁、鈦、鉑、鎢、鋅、銥、鈷、鈀、銀、金、白金、羰基鐵、羰基鎳、羰基鈷等其中之一或其部分組合成的合金。熱產生組件180配置在基板110內，包括一熱產生材料188與一第一內電極181以及一第二內電極182，第一內電極181與熱產生材料188的一端電氣連接，第二內電極182與熱產生材料188的另一端電氣連接，第一內電極181經由一傳導層118(或複數個傳導層118)與第二上電極122電氣連接。特別值得一提的是在第二上電極122與熱產生材料188之間的第一層絕緣基板111的厚度H，H的厚度越薄或越小，其熱阻愈小或低，該熱產生材料188所產生的熱愈快傳導至第二上電極122。在本實施例中，熱產生材料188其材質包括二氧化釕(RuO₂)、氧化釕、釕、銅、鈀、白金、鉑、鉬、鎢、有機結合劑或無機結合劑等其中之一或其中部分組合物，熱產生材料188所能承受的功率或所能產生的熱能與其本身的電阻或阻抗有關，熱產生材料188的阻抗可以選擇不 同材質配方或配方的比例或熱產生材料188的長度與截面積(寬度與厚度)來決定。第一內電極181與第二內電極182可以是一單層金屬或一多層金屬結構，其各層的材質包括銅、錫、鉛、鐵、鎳、鋁、鈦、鉑、鎢、鋅、銥、鈷、鈀、銀、金、羰基鐵、羰基鎳、羰基鈷等其中之一或其部分組合成的合金。可熔導體170配置於第一上電極121與第二上電極122上，並電氣連結第一上電極121與第二上電極122(圖1A繪示一可熔導體170，當然也可是複數個可熔導體170，未繪示)。可熔導體170可以是一單層或一多層結構，若可熔導體170是一多層結構，請參考圖3-1、圖3-2、圖3-3、圖3-4以及圖3-5，其多層的結構可以是包覆式或分層式，如圖3-1是兩層包覆式，第一層可熔導體170(T1)包覆第二層可熔導體170(T2)。如圖3-2是三層包覆式，第一層可熔導體170(T1)包覆第二層可熔導體170(T2)，且第二層可熔導體170(T2)包覆第三層可熔導體170(T3)。如圖3-3是三層分層式，其中第一層可熔導體170(T4)與第三層可熔導體170(T6)比第二層可熔導體170(T5)薄。如圖3-4與圖3-5是兩種不同的兩層分層式，其中第一層可熔導體170(T4a)、170(T4b)的厚度比第二層可熔導體170(T5a、170(T5b)的厚度薄，第一層可熔導體170(T4a)配置在第二層可熔導體170(T5a)上，另一分層式可熔導體170，第一層可熔導體170(T4b)配置在第二層可熔導體170(T5b)的上面與兩個側表面上。需說明的是，請參考圖3-7，分層式中的第一層可熔導體170(T4d)的面積可以小於或等於第二層可熔導體170(T5d)的面積，就是第一層可熔導體170(T4d)只配置在部分的第二層可熔導體170(T5d)上，此特徵也適用在其他分層式的可熔導體上。如圖3-6與圖3-8中的可熔導體是包含中間的寬薄部與兩端的窄厚部且是兩層分層式，其中第一層可熔導體170(T4c)、170(T4e)的 厚度比第二層可熔導體170(T5c)、170(T5e)的厚度薄。如圖3-9中的可熔導體是兩層分層式，其中第一層可熔導體170(T7)的厚度比第二層可熔導體170(T8)的厚度厚。如圖3-10中的可熔導體是包含中間的寬薄部與兩端的窄厚部且是兩層分層式，其中第一層可熔導體170(T7a)的厚度比第二層可熔導體170(T8a)的厚度厚。以上多層結構的可熔導體170其相鄰的各層熔點溫度可以是不同的(T1至Txx代表熔點溫度)，例如：第一層可熔導體170(T1)與第二層可熔導體170(T2)的熔點溫度不同，第二層可熔導體170(T2)與第三層可熔導體170(T3)的熔點溫度不同，可熔導體170中各層的材料或材質包括金、銀、銅、鋁、鈀、鉑、錫、鉛、銦、鉍、銻等其中之一或其部分組合成的合金或複合物。另外，本實施例中可熔導體170與上電極120電氣連接的材料其材質包括錫膏、銀膠、錫、銅、銀、金、鉍、錫銀合金、錫鉛合金…等其中之一或其部分組合成的合金，其方法是藉此材料可固定可熔導體170於第一上電極121與第二上電極122之上，這些都可視為電氣連接的方法與材料之一，然並不以此為限，任何業界習知的焊接方式或固定技術或電氣連接的方法，也可以不需要任何電氣連接的材料，只要能達到電氣連接都屬本發明的範圍之內。圖1是包含第一實施例之複合式保護元件100的等效電路圖，其中與圖1A、1B與1C中相關主要的符號都有標示出來，圖4是一包含第一實施例之複合式保護元件100的應用電路圖，本應用電路圖包括電源供應電路、儲能裝置、異常偵測控制電路、開關元件以及複合式保護元件，請同時參考圖1、圖1A、1B、1C以及圖4，本實施例之複合式保護元件100如何動作說明如下：詳細來說，輸入的電流會從第一上電極121、可熔導體170、第二上電極122，到儲能裝置(或電池的一端)，提供給儲 能裝置(或電池)所需要的充電電流，輸出電流會從第二上電極122、可熔導體170、第一上電極121，到外部電路，提供給外部裝置所需的電壓與電流。當過電流(或異常電流)的事件發生時，可熔導體170會因通過的電流過大而發熱，當功率大過可熔導體170的規格時，就會熔斷可熔導體170，而達到過電流保護的功能。可以通過可熔導體170的電流規格，可以選擇不同材料配方或配方的比例或可熔導體170的截面積(寬度與厚度)來決定。另一異常事件就是過電壓(或過充)或過溫事件，過電壓或過溫事件發生時，輸入的電流並無發生異常狀況，所以流經可熔導體170的電流並無法產生足夠的熱能來熔斷可熔導體170，此時異常偵測控制電路偵測到儲能裝置發生過電壓事件，且經由輸出端o1提供一訊號給開關元件，將接到熱產生組件180之第二內電極182的開關元件開通，也就是將外接熱產生組件180第二內電極182的開關元件的D與S兩端切換至低阻抗或導通狀態，使電流流經熱產生組件180(從第一內電極181到熱產生材料188到第二內電極182)到開關元件的S端，正常的狀態，熱產生組件180第二內電極182外接開關元件的D端的電阻或阻抗是很高的，呈現斷路狀態，不容許電流流經熱產生組件180到開關元件的S端，經選擇適當的複合式保護元件的規格(例如：熱產生組件180的阻值或消耗功率)，就可讓此時的電流在流經熱產生組件180時，產生足夠的熱能，經由熱產生材料188上方的第一層絕緣基板111與傳導層118，將熱能傳導到第二上電極122，達到熔斷可熔導體170的目的，進而將電源供應電路切斷，無法繼續進行充電的動作，達到過電壓保護的功能，當然若異常偵測控制電路可偵測過溫事件的發生，同理也可達到 過溫保護的功能。圖1的等效電路圖也適用於其他實施例如100a、100a1、100b、100c、100d、100e以及100f。本發明中其他所有實施例之複合式保護元件，視實際的需要亦都可適用於圖4或圖4-1或圖4-2所繪示的應用電路中。

又，請參考圖1S，本發明第一實施例之複合式保護元件100，另包含抑制電弧層129，其配置在第一上電極121與第二上電極122之間，並包覆在第一上電極121與第二上電極122之間部分的可熔導體170表面。該抑制電弧層129的材料包括矽橡膠、無機陶瓷、金屬氧化物、氫氧化鎂以及水玻璃等其中之一或其部分的組合複合物，該抑制電弧層129的特徵是當可熔導體170因熱熔融且開始斷開時，因剛開始斷開時的距離很近時，可能產生電弧而產生高熱，造成複合式保護元件100的損壞，所以將抑制電弧層129包覆可熔導體170的中段，當在第一上電極121與第二上電極122之間部分的可熔導體170開始熔斷時，在可熔導體170中段表面上的抑制電弧層129，可以抑制電弧的產生，降低因電弧產生的高熱造成複合式保護元件100的損壞。

圖1D係本發明第二實施例之複合式保護元件100a的俯視示意圖。圖1E繪示為圖1D之複合式保護元件100a沿線X-X’的剖面示意圖。圖1F繪示為圖1D之複合式保護元件100a沿線Y-Y’的剖面示意圖。本實施例之複合式保護元件100a包括基板110、熱產生組件180、上電極120a、下電極130、側電極191、可熔導體170。請同時參考圖1D、圖1E、圖1F、圖1A、圖1B與圖1C，第二實施例之複合式保護元件100a與第一實施例之複合式保護元件100相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之複 合式保護元件100a另包含下電極130與側電極191，且上電極120a配置在基板110上，包括一第一上電極121、一第二上電極122、一第三上電極123以及一第四上電極124。下電極130配置在與上電極120a相對的另一面的基板110上，包括一第一下電極131、一第二下電極132、一第三下電極133以及一第四下電極134。側電極191配置在基板110的四個側表面上，每個側表面配置一個或複數個側電極191，上電極120a經由側電極191與下電極130電氣連接。上電極120a、下電極130以及側電極191可以是一單層金屬或一多層金屬結構，其各層的材質包括銅、錫、鉛、鐵、鎳、鋁、鈦、鉑、鎢、鋅、銥、鈷、鈀、銀、金、白金、羰基鐵、羰基鎳、羰基鈷等其中之一或其部分組合成的合金。需特別說明的是熱產生組件180的第二內電極182也經由其中一個或複數個側電極191電氣連接第三上電極123與第三下電極133。本發明之複合式保護元件100a可應用於過電流保護，所以額定電流也有大小或高低之分，若額定電流小或低時，額定電流可以從下電極130流經側電極191至上電極120a，或從上電極120a流經側電極191至下電極130。若額定電流大或高時，電氣連接上電極120a與下電極130的側電極191可能無法承受較大的額定電流，本實施例提供高額定電流的解決方法是本實施例之複合式保護元件100a另包含至少一傳導層118a1、至少一傳導層118a2、至少一傳導層118a3以及至少一傳導層118a4，全部的傳導層118a1、118a2、118a3以及118a4都配置在基板內，其材料包括金、銀、銅等其中之一或其部分組合之合成物。各個傳導層118a1、118a2、118a3以及118a4電氣連接各自不同的上電極120a與下電極130，使上電極120a與下電極130之間的電流路徑增加，可通過的額定電流也可增大或較高，其中傳導層118a3同時電氣連接熱 產生組件180的第二內電極182。至於可熔導體170的電流大小，如第一實施例說明的可以選擇不同材料配方或配方的比例或可熔導體170的截面積(寬度與厚度)來決定。需特別說明的是本實施例之複合式保護元件100a的結構，特別適用在需將複合式保護元件迴焊在應用電路基板上的產品設計，本實施例的結構設計可以讓下電極130與外部應用電路基板上的電極電氣連接，使外部電路的電流能經由下電極130，流經本發明之複合式保護元件100a。圖1包含第二實施例的等效電路圖，其中圖1D、1E與1F中相關主要的符號都有標示出來，本實施例之複合式保護元件100a與第一實施例之複合式保護元件100相似，只是增加了下電極130可電氣連接外部電路，另也增加了複數個傳導層118a1、118a2、118a3以及118a4與側電極191，使通過保護元件的額定電流可以提高。尚有三處須說明的，其一是本實施例中的第四上電極124、第四下電極134、連接第四上電極124與第四下電極134的側電極191或傳導層118a4，並無電氣上的功能或技術特徵，只是為了結構設計上的對稱性，所以本實施例也可以不包含第四上電極124、第四下電極134、連接第四上電極124與第四下電極134的側電極191或傳導層118a4，而不影響本發明的電氣特性或技術特徵。其二是側電極191或傳導層118a1、118a2、118a3以及118a4都是用來電氣連接上電極120a與下電極130的方法或結構，可以視實際需要選擇側電極191或傳導層118a1、118a2、118a3以及118a4或兩者(側電極191與傳導層118a1、118a2、118a3以及118a4)，只要能達到電氣連接上電極120a與下電極130的功能或目的，都屬本發明的範圍。其三是本實施例中有關第三上電極123、第四上電極124、側電極191、下電極130、電氣連接上電極120a與下電極130的傳導層(118a1、 118a2、118a3、18a4)等，在其他實施例中未繪示，但都可依據實際需要，選擇前述不同的構件或加以組合，以達到所需的技術效果。至於本實施例之複合式保護元件100a，如何動作或其他與第一實施例相似部分的說明，請參考第一實施例中之複合式保護元件100的說明，在此不再贅述。

圖1G係本發明第三實施例之複合式保護元件100a1的剖面示意圖。請同時參考圖1G與圖1F，第三實施例之複合式保護元件100a1與第二實施例之複合式保護元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之複合式保護元件100a1另包含一絕緣外殼190與一輔助材料128。該輔助材料128可配置於可熔材料170上或可熔材料170與第二上電極122上，該輔助材料128的特徵是其熔點或液相點低於可熔材料170，其材料包括錫、銅、銀、金、鉛、鉍、助焊濟、松香樹脂、表面活性劑、活化劑、軟化劑、有機溶劑等其中之一或其部分組合之複合物，其主要的作用為防止可熔導體170與第二上電極122的表面氧化，且當熱產生組件180發熱時或可熔導體170發熱時，輔助材料128會比可熔導體170早熔融或早液化，有助於可熔導體170的熔融，也可以提升第二上電極122表面的濕潤性(Wetting)與吸附力，使稍後熔融的可熔導體170可以快速地與未熔融的可熔導體170斷開，迅速地與輔助材料128共熔且擴散附著在第二上電極122上，縮短複合式保護元件100a1完成保護動作的時間。該絕緣外殼190配置於基板110上，並覆蓋基板110上表面上所有物體，其材料包括氧化鋁、聚二醚酮、尼龍、橡膠、熱塑型樹脂、熱固型樹脂、紫外光硬化樹脂以及酚甲醛樹脂等其中之一或其部分組合之複合物，其主要的作用為防止外來物體或外力破壞該基板110上的結構。需特別說明的是，本實施例中有關輔助材料128與絕緣外殼190的設 計，在其他實施例中未繪示，但都可依據實際需要，選擇前述不同的構件或加以組合，以達到所需的技術效果。至於本實施例之複合式保護元件100a1，如何動作或其他與第二實施例相似部分的說明，請參考第二實施例中之複合式保護元件100a的說明，在此不再贅述。

圖1H係本發明第四實施例之複合式保護元件100b的俯視示意圖。請同時參考圖1H與圖1A，第四實施例之複合式保護元件100b與第一實施例之複合式保護元件100相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之第二上電極122b包括一外接部122b1、一狹窄部122b2以及一集熱部122b3，狹窄部122b2的截面積小於外接部122b1與集熱部122b3的截面積。第二上電極122b的外接部122b1可與外部電路電氣連接，第二上電極122b的集熱部122b3經由傳導層118與熱產生組件180電氣連接，當過電壓或過充或過溫事件發生時，集熱部122b3聚集熱產生組件180所產生的熱，藉以熔斷可熔導體170，並讓被熔融(液化)的可熔導體170，吸附在第二上電極122b的集熱部122b3上，狹窄部122b2是第二上電極122b中截面積較小的(或最小的)，主要的功能是降低集熱部122b3受到外接部122b1溫度的影響，亦可減少集熱部122b3熱的流失，使集熱部122b3確實的聚集熱產生組件180產生的熱能，快速的熔斷可熔導體170，達到保護的功能。至於本實施例之複合式保護元件100b，如何動作或其他與第一實施例相似部分的說明，請參考第一實施例中之複合式保護元件100的說明，在此不再贅述。

圖1I係本發明第五實施例之複合式保護元件100c的俯視示意圖。第五實施例之複合式保護元件100c是第四實施例的變形例，請同時參考圖1I與圖1H，第五實施例之複合式保護元件100c與第四實施例之複合 式保護元件100b相似，惟二者主要差異之處在於：第五實施例中第二上電極122c之集熱部122c3與第四實施例中第二上電極122b之集熱部122b3的形狀不同，第五實施例中第二上電極122c之集熱部122c3的形狀是以與可熔導體170重疊的部分為中心，分三個方向向外延伸，其向外延伸部分的寬度比中心部分的寬度大，此設計的好處是當可熔導體170熔融(液化)時，熔融的可熔導體170更容易由中心向外延伸，吸附在更寬大之第二上電極122c的集熱部122c3上。當然第二上電極122c之集熱部122c3也可以向不同個數的方向延伸，形狀可以是任意的形狀，集熱部122c3形狀的設計只要是能使熔融的可熔導體更快的吸附在集熱部122c3上，都屬本發明的範圍之內。本實施例另包括一輔助材料128c(與第三實施例中輔助材料128相似)，該輔助材料128c可配置在可熔導體170上或可熔導體170與第二上電極122c上，其主要的作用為防止可熔導體170與第二上電極122c的表面氧化，且當熱產生組件180發熱時或可熔導體170發熱時，輔助材料128c會比可熔導體170早熔融或早液化，有助於可熔導體170的熔融，也可以提升第二上電極122c表面的濕潤性(Wetting)與吸附力，使稍後熔融的可熔導體170可以快速地與未熔融的可熔導體170斷開，迅速地與輔助材料128c共熔且擴散附著在第二上電極122c上。輔助材料128c的材料包括錫、銅、銀、金、鉛、鉍、助焊濟、松香樹脂、表面活性劑、活化劑、軟化劑、有機溶劑等其中之一或其部分組合之複合物。本發明的保護元件在應用上，較佳地是，輔助材料128c的熔點或液相點溫度低於可熔導體170的熔點或液相點溫度。至於本實施例之複合式保護元件100c，如何動作或其他與第四實施例相似部分的說明，請參考第四實施例中之複合式保護元件100b的說明，在此不再贅述。

圖1J係本發明第六實施例之複合式保護元件1ood的俯視示意圖。圖1K繪示為圖1J之複合式保護元件100d沿線Y-Y’的剖面示意圖，請同時參考圖1J、圖1K以及圖1I，第六實施例之複合式保護元件100d與第五實施例之複合式保護元件100c相似，惟二者主要差異之處在於：第六實施例之可熔導體170d的形狀與厚度與第五實施例之可熔導體170不同，第六實施例之可熔導體170d包括一寬薄部170d1與一窄厚部170d2，寬薄部170d1的截面積與窄厚部170d2的截面積相近(或相同)，但厚度不同，寬薄部170d1的厚度低於或小於窄厚部170d2的厚度，寬薄部170d1與第二上電極122c電氣連接，窄厚部170d2與第一上電極121電氣連接。本實施例之複合式保護元件100d的可熔導體170d的技術特徵或優點是：當過電流事件發生時，因可熔導體170d的寬薄部170d1與窄厚部170d2有相近(或相同)的截面積，所以可通過可熔導體170d寬薄部170d1與窄厚部170d2的電流是相同的，所以當過電流通過可熔導體170d時，可熔導體170d會發熱而熔斷，達到過電流保護的功能。當過電壓或過溫事件發生時，熱產生組件180會發熱(第一實施例有詳細說明，在此不再贅述)，第二上電極122c之集熱部122c3聚集熱產生組件180所產生的熱，且與第二上電極122c電氣連接的可熔導體170d之寬薄部170d1的厚度較薄，所以熱產生組件180可以產生較少的熱能來達到更快速熔斷可熔導體170d的效果(或功能)，第五實施例中之可熔導體170的厚度相同，故若要熔斷較厚的可熔導體170，需要熱產生組件180產生較多的熱能，才能熔斷可熔導體170，也就是說需要較久的時間才能熔斷可熔導體170，因此第五實施例的複合式保護元件100c，過電壓或過溫保護動作的速度會較第六實施例的複合式保護元件100d的速度慢。本實施例中有關可熔導體170d的設計， 在其他實施例中都可依據實際需要加以組合或替換，以達到所需的技術效果。至於本實施例之複合式保護元件100d，如何動作或其他與第五實施例相似部分的說明，請參考第五實施例中之複合式保護元件100c的說明，在此不再贅述。

又，請同時參考圖1K與圖1T，本發明第六實施例之複合式保護元件100d，另包含抑制電弧層129d，其配置在第一上電極121與第二上電極122c之間，並包覆在第一上電極121與第二上電極122c之間部分的可熔導體170d表面。該抑制電弧層129的材料包括矽橡膠、無機陶瓷、金屬氧化物、氫氧化鎂以及水玻璃等其中之一或其部分的組合複合物，該抑制電弧層129d的特徵是當可熔導體170d因熱熔融且開始斷開時，因剛開始斷開時的距離很近時，可能產生電弧而產生高熱，造成複合式保護元件100d的損壞，所以將抑制電弧層129d包覆可熔導體170d的中段，當在第一上電極121與第二上電極122c之間部分的可熔導體170d開始熔斷時，在可熔導體170d中段表面上的抑制電弧層129d，可以抑制電弧的產生，降低因電弧產生的高熱造成複合式保護元件100d的損壞。

圖1L係本發明第七實施例之複合式保護元件100e的剖面示意圖，請同時參考圖1L與圖1K，第七實施之複合式保護元件100e與第六實施例之複合式保護元件100d相似，惟二者主要差異之處在於：第七實施例另包括一輔助材料128e，該輔助材料128e可配置在可熔導體170d上或在可熔導體與第二上電極122c上，有關輔助材料128e其主要的作用與其材料以及其他相關敘述如第三或第五實施例中輔助材料128或128c的說明相同，在此不再贅述。至於本實施例之複合式保護元件100e，如何動作或其他與第 六實施例相似部分的說明，請參考第六實施例中之複合式保護元件100d的說明，在此不再贅述。

圖1M係本發明第八實施例之複合式保護元件100f的俯視示意圖。圖1N繪示為圖1M之複合式保護元件110f沿線X-X’的剖面示意圖。圖1O繪示為圖1M之複合式保護元件100f沿線Y-Y’的剖面示意圖。請同時參考圖1M、圖1N、圖1O、圖1J、圖1K與圖1L，第八實施之複合式保護元件100f與第七實施例之複合式保護元件100e相似，惟二者主要差異之處在於：第八實施例另包括至少一吸附線127。該吸附線127配置在第二上電極122c之集熱部122c3的一端且延伸跨越可熔導體170d與輔助材料128e上方至集熱部122c3的另一端，在可熔導體170d上方的部分吸附線127，其與可熔導體170d之間的距離D小於0.3mm，較佳地是介於0.001mm至0.15mm之間，該吸附線127是一單層的或一多層包覆式的結構，其各層材質包含銅、錫、鉛、鐵、鎳、鋁、鈦、鉑、鎢、鋅、銥、鈷、鈀、銀、金、白金等其中之一或其部分組合成的合金(例如：銅鎳錫合金、鎳錫合金)或其部分組合成的多層金屬(例如：銅鍍錫、銅鍍金)，該吸附線127可藉由錫膏焊接、電弧焊接、雷射焊接、熱壓焊接、超音波焊接等製作方法，將吸附線127的兩端，固定且電氣連接在集熱部122c3的兩相反端，然並不以此為限，任何業界習知的焊接方式或固定技術或電氣連接的方法，能達到固定且電氣連接都屬本發明的範圍之內。本實施例之吸附線127在所繪示的圖示中為一條圓柱體金屬線，其形狀類似弧形或拱型，然並不以此為限，該吸附線127也可以是一長方體(未繪示)的金屬線，其形狀也可以是ㄇ字型(未繪示)，且部分吸附線127的表面與部分可熔導體170d的表面也可以相連 接(距離0mm)，所以該吸附線127跨越可熔導體170d與輔助材料128e的形狀可以是任何形狀、本身可以是任何形狀的導熱線、該吸附線127的表面可以與可熔導體170d的表面相連接或不連接，都屬本發明的範圍之內。該輔助材料128e配置在吸附線127與可熔導體170d的寬薄部170d1之間且實際物理連接吸附線127與可熔導體170d，或該輔助材料128e配置在吸附線127與可熔導體170d的寬薄部170d1之間以及在吸附線127與第二上電極122c之集熱部122c3之間，且實際物理連接吸附線127與可熔導體170d，亦實際物理連接吸附線127與第二上電極122c之集熱部122c3，該輔助材料128e包括松香樹脂、助焊劑、表面活性劑、活化劑、軟化劑、有機溶劑、錫、鉛、銀、鉍、銅、金等其中之一或其組合成之複合物。該輔助材料128e其功能是可同時具有防止可熔導體170d的表面與吸附線127的表面氧化、傳導熱能以及助熔的作用，藉由表面張力與毛細現象，導引熔融(或液化)的可熔導體170d吸附在吸附線127上，也可導引熔融(或液化)的可熔導體170d流向第二子電極122c之集熱部122c3外圍的部分，加速與未熔融之可熔導體170d的分離或斷開，減少過電壓或過溫保護所需的動作時間。詳細的說，當過電壓或過溫事件發生時，熱產生組件180發熱(可參考第一實施例的說明，在此不再贅述)，第二子電極122c之集熱部122c3聚集熱產生組件180所產生的熱能，因吸附線127的材質包括金屬材料，所以其熱能也會傳導至吸附線127，使吸附線127發熱且經由輔助材料128e或直接將熱傳導至可熔導體170d的上表面，因此可熔導體170d的兩個面(上、下面)同時受熱，可以加速在吸附線127與集熱部122c3之間的可熔導體170d的熔融，直到在集熱部122c3上之部分可熔導體170d完全熔融，與在第一上電極121上之部分可熔導體170d斷開分成兩部分，且電 流無法從第一上電極121流到第二上電極122c之集熱部122c3，達到過電壓或過溫保護的功能。當過電流事件發生時，可熔導體170d發熱，因輔助材料128e的液化或液相溫度低於可熔斷料170d，所以輔助材料128e會先液化，之後可熔斷料170d液化，藉由表面張力與毛細現象，導引熔融(或液化)的可熔導體170d吸附在吸附線127上，也可導引熔融(或液化)的可熔導體170d流向第二子電極122c之集熱部122c3外圍的部分，加速與未熔融之可熔導體170d的分離或斷開，達到過電流保護的功能。

圖1P係本發明第九實施例之複合式保護元件100g的剖面示意圖，請同時參考圖1P與圖1B，第九實施之複合式保護元件100g與第一實施例之複合式保護元件100相似，惟二者主要差異之處在於：第九實施例之複合式保護元件100g中的基板110g是一多層的結構，包括第一層絕緣基板111g、第二層絕緣基板112g、第三層絕緣基板113g以及複數個傳導層118與118g5，第一層絕緣基板111g、第二層絕緣基板112g以及第三層絕緣基板113g可以是一是單層結構或一多層結構，第一層絕緣基板111g與第三層絕緣基板113g的厚度相似，第二層絕緣基板112g的厚度較厚，且比第一層絕緣基板111g與第三層絕緣基板113g的厚度厚，第一層絕緣基板111g與第三層絕緣基板113g的厚度小於0.1mm，較佳的選擇是小於0.05mm，第二層絕緣基板112g的厚度較佳的是第一層絕緣基板111g與第三層絕緣基板113g厚度的兩倍以上，基板110g其各層基板的材料包括陶瓷材料、低溫共燒陶瓷(LTCC)、玻璃陶瓷、玻璃、玻纖、氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、氮化矽、氮化硼、硼矽酸鈣、鹼石灰、鋁矽酸鹽、鉛硼矽酸、鹵鹽以及有機黏結劑等其中之一或其部分組合之合成物。傳導層118與118g5的材料包括金、銀、銅以及鉑等 其中之一或其部分組合之合成物。熱產生組件180g包括一熱產生材料188g1、分別電氣連接熱產生材料188g1兩端的第一內電極181g與第二內電極182g、一熱產生材料188g2、分別電氣連接熱產生材料188g2兩端的第三內電極183g與第四內電極184g，熱產生組件180g配置在基板110g內。詳細的說，熱產生材料188g1以及分別電氣連接熱產生材料188g1兩端的第一內電極181g與第二內電極182g配置於第三層絕緣基板113g上，且第一層絕緣基板111g覆蓋在第三層絕緣基板113g、熱產生材料188g1、第一內電極181g以及第二內電極182g上。熱產生材料188g2以及分別電氣連接熱產生材料188g2兩端的第三內電極183g與第四內電極184g配置於第二層絕緣基板112g上，且第三層絕緣基板113g覆蓋在第二層絕緣基板112g、熱產生材料188g2、第三內電極183g以及第四內電極184g上。第二內電極182g經由傳導層118g5與第三內電極183g電氣連接，第二上電極122經由傳導層118與第一內電極181g電氣連接。圖1-2是第九實施例之複合式保護元件100g與第十實施例之複合式保護元件100h的等效電路圖，其中與圖1P主要的符號都有標示出來，本實施例之複合式保護元件100g的技術特徵說明如下：請同時參考圖1-2與圖4-1，圖1-2是第九實施例之複合式保護元件的等校電路圖，圖4-1是一使用第九實施例之複合式保護元件100g的應用電路圖，本應用電路圖包括電源供應電路、儲能裝置、異常偵測控制電路、開關元件以及複合式保護元件100g，複合式保護元件100g之熱產生組件180g提供兩個可以外接的內電極或輸出端，其一是第二內電極182g，其二是第四內電極184g，第二內電極182g輸出的阻抗就是熱產生材料188g1的阻抗，第四內電極184g輸出的阻抗就是熱產生材料188g1的阻抗加上熱產生材料188g2的阻抗，如此設計的好處在於，提 供系統設計者可依據儲能裝置或二次電池組的電壓來決定熱產生組件180g的電阻的大小，是將開關元件D端電氣連接在第二內電極182g或是電氣連接第四內電極184g。當儲能裝置發生過電壓事件時，通過可熔導體170的電流並無發生異常狀況，所以流經可熔導體170的電流並無法產生足夠的熱能來熔斷可熔導體170，此時異常偵測控制電路偵測到儲能裝置發生過電壓或過充事件，且經由輸出端o1提供一訊號，將接到熱產生組件180g之第二內電極182g或第四內電極184g的開關元件開通，也就是將外接熱產生組件180g之第二內電極182g與開關元件D與S兩端之間切換在低阻狀態或導通狀態，或第四內電極184g與開關元件D與S兩端之間切換在低阻狀態或導通狀態，使電流流經熱產生組件180g(從第一內電極181g到熱產生材料188g1到第二內電極182g輸出端或從第一內電極181g到熱產生材料188g1到第二內電極182g到第三內電極183g到熱產生材料188g2到第四內電極184g)到開關元件的S端，正常的狀態，熱產生組件180g第二內電極182g或第四內電極184g外接的開關元件其電阻是很高的或斷路狀態，不容許電流流經熱產生組件180g到開關元件的S端，經選擇適當的複合式保護元件的規格(例如：熱產生組件180g的阻值或消耗功率)，就可讓此時的電流在流經熱產生組件180g時，產生足夠的熱能，經由熱產生材料188g1上方的第一層絕緣基板111g與傳導層118，將熱能傳導到第二上電極122，達到熔斷可熔導體170的目的，進而將電源供應電路切斷，無法繼續進行充電的動作，達到過電壓保護的功能，當然若異常偵測控制電路可偵測過溫事件的發生，同理也可達到過溫保護的功能。另一種應用電路，請同時參考圖1-2與圖4-2，圖4-2是一使用第九 實施例之複合式保護元件100g的第二種應用電路圖，本應用電路圖包括電源供應電路、儲能裝置、異常偵測控制電路、兩開關元件以及複合式保護元件100g，圖4-2與圖4-1相似，惟二者主要差異之處在於：圖4-1的應用電路只有一個開關元件，所以只能依據需求選擇開關元件的D端電氣連接熱產生組件180中兩個內電極(其一是第二內電極182g，其二是第四內電極184g)中的一個。圖4-2的應用電路中，異常偵測控制電路包括四個電壓偵測輸入端(d1、d2、d3、d4)，可偵測儲能裝置或二次電池組中，三個電池的電壓與串聯的總電壓是否異常？若儲能裝置或二次電池組發生過電壓事件，可依據不同狀況將異常偵測控制電路兩個輸出端(o1&o2)中的一個送出啟動信號，使其中一個開關元件的D與S兩端導通，使電流流經熱產生組件180g(從第一內電極181g到熱產生材料188g1到第二內電極182g輸出端或從第一內電極181g到熱產生材料188g1到第二內電極182g到第三內電極183g到熱產生材料188g2到第四內電極184g)到開關元件的S端，就可讓此時的電流在流經熱產生組件180g時，產生足夠的熱能，經由熱產生材料188g1上方的第一層絕緣基板111g與傳導層118，將熱能傳導到第二上電極122，達到熔斷可熔導體170的目的，進而將電源供應電路切斷，無法繼續進行充電的動作，達到過電壓保護的功能，當然若異常偵測控制電路可偵測過溫事件的發生，同理也可達到過溫保護的功能。此應用電路可讓使用者更有彈性來監測儲能裝置的電壓狀態，達到更完整的過電壓保護的功能。同理過溫保護也可達成。

圖1Q係本發明第十實施例之複合式保護元件100h的俯視示意圖。本實施例的等校電路圖與第九實施例之複合式保護元件100g之等 效電路圖圖1-2相同，請同時參考圖1Q、圖1P與圖1-2，第十實施例之複合式保護元件100h與第九實施例之複合式保護元件100g二者主要差異之處在於：第十實施例之複合式保護元件100h之熱產生組件180h包括一熱產生材料188h1、分別電氣連接熱產生材料188h1兩端的第一內電極181h與第二內電極182h、一熱產生材料188h2、分別電氣連接熱產生材料188h2兩端的第三內電極183h與第四內電極184h，其中第二內電極182h與第三內電極183h實際上是同一電極，不需要經由傳導層來電氣連接第二內電極182h與第三內電極183h，熱產生組件180h配置在基板110g內，且配置在同一層絕緣基板(第二層絕緣基板112h)上。第九實施例之複合式保護元件100g之熱產生組件180g的兩組熱產生材料188g1與188g2各自配置在第三層絕緣基板113g與第二層絕緣基板112g，與第十實施例之複合式保護元件100h不同。特別需說明的是第十實施例之複合式保護元件100h可以取代圖4-1與圖4-2中的第九實施例之複合式保護元件100g，複合式保護元件100h之第二內電極182h與第四內電極184h可以電氣連接開關元件。至於本實施例之複合式保護元件100h，如何動作或其他與第九實施例相似部分的說明，請參考第九實施例中之複合式保護元件100g的說明，在此不再贅述。

圖1R係本發明第十一實施例之複合式保護元件100i的剖面示意圖，圖1-3是第十一實施例之複合式保護元件100i的等校電路圖。請同時參考圖1R、圖1P、圖1-2以及圖1-3，第十一實施例之複合式保護元件100i與第九實施例之複合式保護元件100g相似，惟二者主要差異之處在於：其一是第十一實施例之複合式保護元件100i中的基板110i是一多層的結構，包括第一層絕緣基板111i、第二層絕緣基板112i、第三層絕緣基板113i、 第四層絕緣基板114i以及複數個傳導層118、118i5、118i6，第一層絕緣基板111i、第二層絕緣基板112i、第三層絕緣基板113i以及第四層絕緣基板114i，可以是一是單層結構或一多層結構，第一層絕緣基板111i與第三層絕緣基板113i以及第四層絕緣基板114i的厚度相似，第二層絕緣基板112i的厚度較厚，且比第一層絕緣基板111i與第三層絕緣基板113i及第四層絕緣基板114i的厚度厚，第一層絕緣基板111i的厚度小於0.1mm，較佳的選擇是小於0.05mm，第二層絕緣基板112i的厚度較佳的是第一層絕緣基板111i、第三層絕緣基板113i與第四層絕緣基板114i厚度的兩倍以上。其二是熱產生組件180i包括一熱產生材料188i1、分別電氣連接熱產生材料188i1兩端的第一內電極181i與第二內電極182i、一熱產生材料188i2、分別電氣連接熱產生材料188i2兩端的第三內電極183i與第四內電極184i、一熱產生材料188i3、分別電氣連接熱產生材料188i3兩端的第五內電極185i與第六內電極186i，熱產生組件180i配置在基板110i內。詳細的說，熱產生材料188i1以及分別電氣連接熱產生材料188i1兩端的第一內電極181i與第二內電極182i配置於第三層絕緣基板113i上，且第一層絕緣基板111i覆蓋在第三層絕緣基板113i、熱產生材料188i1、第一內電極181i以及第二內電極182i上，熱產生材料188i2以及分別電氣連接熱產生材料188i2兩端的第三內電極183i與第四內電極184i配置於第四層絕緣基板114i上，且第三層絕緣基板113i覆蓋在第四層絕緣基板114i、熱產生材料188i2、第三內電極183i以及第四內電極184i上，熱產生材料188i3以及分別電氣連接熱產生材料188i3兩端的第五內電極185i與第六內電極186i配置於第二層絕緣基板112i上，且第四層絕緣基板114i覆蓋在第二層絕緣基板112i、熱產生材料188i3、第五內電極185i以及第六內電極186i上， 第二內電極182i經由傳導層118i5與第三內電極183i電氣連接，第四內電極184i經由傳導層118i6與第五內電極185i電氣連接，第二上電極122經由傳導層118與第一內電極181i電氣連接。請同時參考圖4-3與圖4-4，圖4-3的應用電路只有一個開關元件，可用第十一實施例之複合式保護元件100i，依據需求選擇開關元件的D端電氣連接熱產生組件180i中三個內電極(其一是第二內電極182i，其二是第四內電極184i，其三是第六內電極186i)中的一個。第十一實施例之複合式保護元件100i也可以應用在類似圖4-4的應用電路，本應用電路圖包括電源供應電路、儲能裝置、異常偵測控制電路、三個開關元件以及複合式保護元件100i，異常偵測控制電路可以偵測儲能裝置或二次電池組多個異常電壓，若儲能裝置或二次電池組發生過電壓事件，可依據不同狀況將異常偵測控制電路兩個輸出端(o1&o2&o3)中的一個送出啟動信號，使其中一個開關元件的D與S兩端導通，使電流流經熱產生組件180i(從第一內電極181i到熱產生材料188i1到第二內電極182i輸出端或從第一內電極181i到熱產生材料188i1到第二內電極182i到第三內電極183i到熱產生材料188i2到第四內電極184i或從第一內電極181i到熱產生材料188i1到第二內電極182i到第三內電極183i到熱產生材料188i2到第四內電極184i到第五內電極185i到熱產生材料188i3到第六內電極186i)到開關元件的S端，就可讓此時的電流在流經熱產生組件180i時，產生足夠的熱能，經由熱產生材料188i1上方的第一層絕緣基板111i與傳導層118，將熱能傳導到第二上電極122，達到熔斷可熔導體170的目的，進而將電源供應電路切斷，無法繼續進行充電的動作，達到過電壓保護的功能，當然若異常偵測控制電路可偵測過溫事件的發生，同理也可 達到過溫保護的功能。此應用電路可讓使用者更有彈性來監測儲能裝置的電壓狀態，達到更完整的過電壓保護的功能。同理過溫保護也可達成。

圖2A係本發明第十二實施例之複合式保護元件200a的俯視示意圖。圖2B繪示為圖2A之複合式保護元件200a沿線X-X’的剖面示意圖。圖2C繪示為圖2A之複合式保護元件200a沿線Y-Y’的剖面示意圖。請同時參考圖2A、圖2B與圖2C，本實施例之複合式保護元件200a包括基板210a、熱產生組件280a、上電極220a、可熔導體270a。詳細來說，基板210a是一多層的結構，包括第一層絕緣基板211a、第二層絕緣基板212a與至少一傳導層218a(圖1A繪示三個傳導層218a)，第一層絕緣基板211a與第二層絕緣基板212a可以是一是單層結構或一多層結構，且第一層絕緣基板211a的厚度小於第二層絕緣基板212a的厚度，基板210a其材料包括陶瓷材料、低溫共燒陶瓷(LTCC)、玻璃陶瓷、玻璃、玻纖、氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、氮化矽、氮化硼、硼矽酸鈣、鹼石灰、鋁矽酸鹽、鉛硼矽酸以及有機黏結劑等其中之一或其部分組合之合成物。傳導層218a的材料包括金、銀、銅、鉑等其中之一或其部分組合之合成物。此外，也可選擇用於印刷電路基板的材料包括FR4、FR5、玻璃環氧基板、酚基板等其中之一或其部分組合之合成物。上電極220a配置在基板210a上，包括一第一上電極221a、一第二上電極222a以及一集熱電極225a，集熱電極225a配置在第一上電極221a與第二上電極222a之間。上電極220a可以是一單層或一多層結構，其各層的材質包括銅、錫、鉛、鐵、鎳、鋁、鈦、鉑、鎢、鋅、銥、鈷、鈀、銀、金、白金、羰基鐵、羰基鎳、羰基鈷等其中之一或其部分組合成的合 金。熱產生組件280a配置在基板210a內，包括一熱產生材料288a與一第一內電極281a以及一第二內電極282a，第一內電極281a與熱產生材料288a的一端電氣連接，第二內電極282a與熱產生材料288a的另一端電氣連接，第一內電極281a經由傳導層218a與集熱電極225a電氣連接。特別值得一提的是在集熱電極225a與熱產生材料288a之間的第一層絕緣基板211a的厚度H2，H2的厚度越薄或越小，其熱阻愈小，該熱產生材料288a所產生的熱愈快傳導至集熱電極225a。在本實施例中，熱產生材料288a其材質包括二氧化釕(RuO₂)、氧化釕、銅、鈀、白金、鉑、鈦、碳黑黏著劑、鎳銅合金、水玻璃等其中之一或其中部分組合物，熱產生材料288a所能承受的功率或所能產生的熱能與其本身的電阻有關，熱產生材料288a的阻抗可以選擇不同材質配方或配方的比例或熱產生材料288a的長度與截面積(寬度與厚度)來決定。第一內電極281a與第二內電極282a可以是一層或多層結構，其材質包括銅、錫、鉛、鐵、鎳、鋁、鈦、鉑、鎢、鋅、銥、鈷、鈀、銀、金、羰基鐵、羰基鎳、羰基鈷等其中之一或其部分組合成的合金。可熔導體270a配置於第一上電極221a、集熱電極225a以及第二上電極222a上，並電氣連結第一上電極221a、集熱電極225a以及第二上電極222a，可熔導體270a實際上是一體的，在電氣特性上可以分成兩部分，其一是介於第一上電極221a與集熱電極225a之間的部分定義為右邊可熔導體271a，其二是介於第二上電極222a與集熱電極225a之間的部分定義為左邊可熔導體272a。可熔導體270a可以是一單層或一多層結構，若可熔導體270a是一多層結構，其多層的結構可以是包覆式或分層式(其說明與第一實施例中的可熔導體多層結構的說明相似，在此不再贅述)，且相鄰的各層熔點溫度可以是不同的(與第一實施例中可熔導體 170的說明相似，在此不再贅述)，其各層的材質在本實施例中包括金、銀、銅、鋁、鈀、鉑、錫、鉛、銦、鉍、銻、等其中之一或其部分組合成的合金(或複合物)。另外，本實施例中可熔導體270a與上電極220a電氣連接的材料包括錫膏、銀膠、錫、銅、銀、金、鉍、錫銀合金、錫鉛合金…等其中之一或其部分組合成的合金，其方法是藉此材料可固定可熔導體270a於第一上電極221a、集熱電極225a以及第二上電極222a之上，這些都可視為電氣連接的方法與材料之一，然並不以此為限，任何業界習知的焊接方式或固定技術或電氣連接的方法，也可以不需要任何電氣連接的材料，能達到電氣連接都屬本發明的範圍之內。圖2是包含第十二實施例之複合式保護元件200a的等效電路圖，其中與圖2A、2B與2C中相關的符號都有標示出來，圖4是一使用第十二實施例之複合式保護元件200a的應用電路圖，本應用電路圖包括電源供應電路、儲能裝置、異常偵測控制電路、開關元件以及複合式保護元件200a，本實施例之複合式保護元件200如何動作說明如下：詳細來說，輸入的電流會從第一上電極221a、可熔導體270a、第二上電極222a，到儲能裝置(或電池的一端)，提供給儲能裝置(或電池)所需要的充電電流，輸出電流會從第二上電極222a、可熔導體270a、第一上電極221a，到外部電路，提供給外部裝置所需的電壓與電流。當過電流(或異常電流)的事件發生時，可熔導體270a會因通過的電流過大而發熱，當功率大過可熔導體270a的規格時，就會熔斷可熔導體270a，而達到過電流保護的功能。可以通過可熔導體270a的電流規格，可以選擇不同材料配方或配方的比例或可熔導體270a的截面積(寬度與厚度)來決定。另一異常事件就是過電壓或過充或過溫事件，過電壓或過充或過溫事件 發生時，輸入的電流並無發生異常狀況，所以流經可熔導體270a的電流並無法產生足夠的熱能來熔斷可熔導體270a，此時異常偵測控制電路偵測到儲能裝置發生過電壓事件，且經由輸出端o1提供一訊號，將接到熱產生組件280a之第二內電極282a的開關元件開通，也就是將外接熱產生組件280a第二內電極282a的開關元件的D與S兩端切換至低阻抗或導通狀態，使電流流經熱產生組件280a(從集熱電極225a流經傳導層218a流經第一內電極281a流經熱產生材料288a流經第二內電極282a)到開關元件的S端，正常的狀態，熱產生組件280a第二內電極282a外接開關元件的電阻(或阻抗)是很高的，呈現斷路狀態，不容許電流流經熱產生組件280a到開關元件的S端，經選擇適當的複合式保護元件的規格(例如：熱產生組件280a的阻值或消耗功率)，就可讓此時的電流在流經熱產生組件280a時，產生足夠的熱能，經由熱產生材料288a上方的第一層絕緣基板211a與傳導層218a，將熱能傳導到集熱電極225a，達到熔斷可熔導體270a的目的，進而將電源供應電路切斷，無法繼續進行充電的動作，達到過電壓保護的功能，當然若異常偵測控制電路可偵測過溫事件的發生，同理也可達到過溫保護的功能。圖2的等效電路圖也適用於其他包含集熱電極225X的所有實施例。本發明中其他所有實施例之複合式保護元件，視實際的需要亦都可適用於圖4所繪示的應用電路中。

又，請參考圖2L，本發明第十二實施例之複合式保護元件200a，另包含抑制電弧層229a，其一配置在第一上電極221a與集熱電極225a之間，並包覆在第一上電極221a與集熱電極225a之間部分的可熔導體270a表面，其二配置在第二上電極222a與集熱電極225a之間，並包覆在第二 上電極222a與集熱電極225a之間部分的可熔導體270a表面。該抑制電弧層129的材料包括矽橡膠、無機陶瓷、金屬氧化物、氫氧化鎂以及水玻璃等其中之一或其部分的組合複合物，該抑制電弧層229a的特徵是當可熔導體270a因熱熔融且開始斷開時，因剛開始斷開的距離很近時，可能產生電弧而產生高熱，造成複合式保護元件200a的損壞，所以將抑制電弧層229a包覆可熔導體270a的兩端，當在第一上電極221a與集熱電極225a之間部分的可熔導體270a開始熔斷或在第二上電極222a與集熱電極225a之間部分的可熔導體270a開始熔斷時或在第一上電極221a與集熱電極225a之間以及在第二上電極222a與集熱電極225a之間的部分的可熔導體270a分別開始熔斷時，在可熔導體270a兩端表面上的抑制電弧層229a，可以抑制電弧的產生，降低因電弧產生的高熱造成複合式保護元件200a的損壞。

圖2D係本發明第十三實施例之複合式保護元件200b的俯視示意圖。圖2E繪示為圖2D之複合式保護元件200b沿線Y-Y’的剖面示意圖。請同時參考圖2D、圖2E、圖2A與圖2C，第十三實施例之複合式保護元件200b與第十二實施例之複合式保護元件200a相似，惟二者主要差異之處在於：第十三實施例之複合式保護元件200b中的可熔導體270b與第十二實施例之複合式保護元件200a中的可熔導體270a的形狀或外型不同(包含寬度與厚度)，可熔導體270b包括一中間的寬薄部274b以及一兩端的窄厚部273b。當然可熔導體270b實際上是一體的，與可熔導體270a相似，在電氣特性上可以分成兩部分，其一是介於第一上電極221a與集熱電極225a之間的部分定義為右邊可熔導體271b(未標示)，其二是介於第二上電極222a與集熱電極225a之間的部分定義為左邊可熔導體272b(未標示)，可熔導體270b配置於 第一上電極221a、集熱電極225a以及第二上電極222a上，並電氣連結第一上電極221a、集熱電極225a以及第二上電極222a。需詳細說明的是，可熔導體270b之中間的寬薄部274b配置在集熱電極225a上，並電氣連接集熱電極225a，可熔導體270b之兩端的窄厚部273b，分別配置在第一上電極221a與第二上電極222a上，並電氣連接第一上電極221a與第二上電極222a。本實施例之複合式保護元件200b中的可熔導體270b的技術特徵是，假設第十二實施例之複合式保護元件200a中的可熔導體270a的寬度以及厚度，與第十三實施例之複合式保護元件200b中的可熔導體270b之窄厚部273b相同，又可熔導體270b之窄厚部273b與寬薄部274b的寬度以及厚度不同，但剖面的截面積相同，所以可以流經可熔導體270a與可熔導體270b的電流相同，需特別說明的是，當熱產生組件280a發熱時，集熱電極225a所需熔斷可熔導體270a的熱能會比所需熔斷可熔導體270b的熱能高，理由是，在第十三實施例之複合式保護元件200b之集熱電極225a上的可熔導體270b的寬薄部274b其厚度較薄，所以熱產生組件280a只需較低的熱能就能熔斷寬薄部274b，反觀，在第十二實施例之複合式保護元件200a之集熱電極225a上的可熔導體270a其厚度較厚，所以需要熱產生組件280a產生較高的熱能才能熔斷，結論是因第十三實施例之複合式保護元件200b中的可熔導體270b包括一中間的寬薄部274b以及一兩端的窄厚部273b的設計，所以過電壓或過充或過溫保護的動作速度較快。其他相關的敘述與說明與第十二實施例中的說明相似，在此不再贅述。

又，請參考圖2M，本發明第十三實施例之複合式保護元件200b，另包含抑制電弧層229b，其一配置在第一上電極221a與集熱電 極225a之間，並包覆在第一上電極221a與集熱電極225a之間部分的可熔導體270b表面，其二配置在第二上電極222a與集熱電極225a之間，並包覆在第二上電極222a與集熱電極225a之間部分的可熔導體270b表面。該抑制電弧層129的材料包括矽橡膠、無機陶瓷、金屬氧化物、氫氧化鎂以及水玻璃等其中之一或其部分的組合複合物，該抑制電弧層229b的特徵是當可熔導體270b因熱熔融且開始斷開時，因剛開始斷開的距離很近時，可能產生電弧而產生高熱，造成複合式保護元件200b的損壞，所以將抑制電弧層229b包覆可熔導體270b的兩端，當在第一上電極221a與集熱電極225a之間部分的可熔導體270b開始熔斷或在第二上電極222a與集熱電極225a之間部分的可熔導體270b開始熔斷時或在第一上電極221a與集熱電極225a之間以及在第二上電極222a與集熱電極225a之間的部分的可熔導體270b分別開始熔斷時，在可熔導體270b兩端表面上的抑制電弧層229b，可以抑制電弧的產生，降低因電弧產生的高熱造成複合式保護元件200b的損壞。

圖2F係本發明第十四實施例之複合式保護元件200c的俯視示意圖。請同時參考圖2F與圖2D，第十四實施例之複合式保護元件200c與第十三實施例之複合式保護元件200b相似，惟二者主要差異之處在於：第十四實施例中之集熱電極225c與第十三實施例中集熱電極225a的形狀不同，第十四實施例中集熱電極225c的形狀是以與可熔導體270b重疊的部分為中心，分兩個相反方向向外延伸，其由中心向外延伸部分的寬度比中心部分的寬度寬或大，此設計的好處是當可熔導體270b熔融(液化)時，熔融的可熔導體270b更容易由中心向外延伸，吸附在更寬大之集熱電極225c上。當然集熱電極225c也可以向不同個數的方向延伸，形狀可以是任意的形狀，集熱 電極225c形狀的設計只要是能使熔融的可熔導體270b更快的吸附在集熱電極225c上，都屬本發明的範圍之內。

圖2G係本發明第十五實施例之複合式保護元件200d的剖面示意圖。請同時參考圖2G與圖2E，第十五實施例之複合式保護元件200d與第十三實施例之複合式保護元件200b相似，惟二者主要差異之處在於：第十五實施例另包括一輔助材料228d，該輔助材料228d配置在可熔導體270b上或在可熔導體270b與集熱電極225a上(未繪示，但可參考圖2H)，本發明的保護元件在應用上，較佳地是，輔助材料228d的熔點或液相點溫度低於可熔導體270b的熔點或液相點溫度。有關輔助材料228d其主要的作用與其材料以及其他相關敘述如第三或第五實施例中輔助材料128或128c的說明相同，在此不再贅述。

圖2H係本發明第十六實施例之複合式保護元件200e的俯視示意圖。圖2I繪示為圖2H之複合式保護元件200e沿線X-X’的剖面示意圖。圖2J繪示為圖2H之複合式保護元件200e沿線Y-Y’的剖面示意圖。請同時參考圖2H、圖2I、圖2J、圖2F與圖2G，第十六實施例之複合式保護元件200e與第十五實施例之複合式保護元件200d相似，惟二者主要差異之處在於：第十六實施例另包括至少一吸附線227e。該吸附線227e配置在集熱電極225c的一端且延伸跨越可熔導體270b之寬薄部274b與輔助材料228e上方至集熱電極225c的另一端，在可熔導體270b之寬薄部274b上方的部分吸附線227e，其與可熔導體270b的寬薄部274b之間的距離小於0.3mm，較佳地是介於0.001mm至0.15mm之間，在吸附線227e與可熔導體270b之寬薄部274b之間配置輔助材料228e，在吸附線227e與部分集熱電極225c之間配置輔 助材料228e，有關輔助材料228e其主要的作用與其材料以及其他相關敘述如第三或第五或第八實施例中輔助材料128或128c或128e的說明相同，在此不再贅述。有關吸附線227e其主要的作用與其材料以及其他相關敘述如第八實施例中吸附線127說明相同，在此不再贅述。

圖2K係本發明第十七實施例之複合式保護元件200f的剖面示意圖。請同時參考圖2K與圖2B，第十七實施例之複合式保護元件200f與第十二實施例之複合式保護元件200a相似，惟二者主要差異之處在於：第十七實施例之複合式保護元件200f中的基板210f是一多層的結構，包括第一層絕緣基板211、第二層絕緣基板212f、第三層絕緣基板213f以及複數個傳導層218a與218f5，第一層絕緣基板211f、第二層絕緣基板212f以及第三層絕緣基板213f可以是一是單層結構或一多層結構，第一層絕緣基板211f與第三層絕緣基板213f的厚度相似，第二層絕緣基板212f的厚度較厚，且比第一層絕緣基板211f與第三層絕緣基板213f的厚度厚，第一層絕緣基板211f的厚度小於0.1mm，較佳的選擇是小於0.05mm，第二層絕緣基板212f的厚度，較佳的是第一層絕緣基板211f與第三層絕緣基板213f的厚度的兩倍以上。基板210f其各層基板的材料包括陶瓷材料、低溫共燒陶瓷(LTCC)、玻璃陶瓷、玻璃、玻纖、氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、氮化矽、氮化硼、硼矽酸鈣、鹼石灰、鋁矽酸鹽、鉛硼矽酸以及有機黏結劑等其中之一或其部分組合之合成物。傳導層218a與218f5的材料包括金、銀、銅、鉑等其中之一或其部分組合之合成物。熱產生組件280f包括一熱產生材料288f1、分別電氣連接熱產生材料288f1兩端的第一內電極281f與第二內電極282f、一熱產生材料288f2、分別電氣連接熱產生材料288f2兩端的第三內電極283f與第四內電極284f，熱產生 組件280f配置在基板210f內。詳細的說，熱產生材料288f1以及分別電氣連接熱產生材料288f1兩端的第一內電極281f與第二內電極282f配置於第三層絕緣基板213f上，且第一層絕緣基板211f覆蓋在第三層絕緣基板213f、熱產生材料288f1、第一內電極281f以及第二內電極282f上。熱產生材料288f2以及分別電氣連接熱產生材料288f2兩端的第三內電極283f與第四內電極284f配置於第二層絕緣基板212f上，且第三層絕緣基板213f覆蓋在第二層絕緣基板212f、熱產生材料288f2、第三內電極283f以及第四內電極284f上。第二內電極282f經由傳導層218f5與第三內電極283f電氣連接，集熱電極225a經由傳導層218a與第一內電極281f電氣連接。

圖2-1是第十七實施例之複合式保護元件200f的等效電路圖，圖2K中主要的符號都有標示出來，本實施例之複合式保護元件200f的技術特徵說明如下：請同時參考圖2-1與圖4-1，圖4-1是一使用第九實施例之複合式保護元件100g的應用電路圖，其中的第九實施例之複合式保護元件100g的等效電路圖可以用第十七實施例之複合式保護元件200f的等效電路圖取代，本應用電路圖包括電源供應電路、儲能裝置、異常偵測控制電路、開關元件以及複合式保護元件200f，複合式保護元件200f之熱產生組件280f提供兩個可以外接的內電極或輸出端，其一是第二內電極282f，其二是第四內電極284f。如此設計的好處在於，當儲能裝置發生過電壓事件時，通過可熔導體270a的電流並無發生異常狀況，所以流經可熔導體270a的電流並無法產生足夠的熱能來熔斷可熔導體270a，此時異常偵測控制電路偵測到儲能裝置發生過電壓事件，且經由輸出端o1提供一訊號，將接到熱產生組件280f之第二內電極282f或第四內電極284f的開關元件開 通，也就是將外接熱產生組件280f之第二內電極282f或第四內電極284f開關元件D與S兩端之間切換在低阻狀態或導通狀態，使電流流經熱產生組件280f(從第一內電極281f到熱產生材料288f1到第二內電極282f輸出端或從第一內電極281f到熱產生材料288f1到第二內電極282f到第三內電極283f到熱產生材料288f2到第四內電極284f)到開關元件的S端，正常的狀態，熱產生組件280f第二內電極282f或第四內電極284f外接的開關元件其電阻是很高的或斷路狀態，不容許電流流經熱產生組件280f到開關元件的S端，經選擇適當的複合式保護元件的規格(例如：熱產生組件280f的阻值或消耗功率)，就可讓此時的電流在流經熱產生組件280f時，產生足夠的熱能，經由熱產生材料288f1上方的第一層絕緣基板211f與傳導層218a，將熱能傳導到集熱電極225a，達到熔斷可熔導體270a的目的，進而將電源供應電路切斷，無法繼續進行充電的動作，達到過電壓保護的功能，當然若異常偵測控制電路可偵測過溫事件的發生，同理也可達到過溫保護的功能。另一種應用電路，請同時參考圖2-1與圖4-2，圖4-2是一使用第九實施例之複合式保護元件100g的第二種應用電路圖，其中的第九實施例之複合式保護元件100g的等效電路圖可以用第十七實施例之複合式保護元件200f的等效電路圖取代，本應用電路圖包括電源供應電路、儲能裝置、異常偵測控制電路、兩開關元件以及複合式保護元件200f，圖4-2與圖4-1相似，惟二者主要差異之處在於：圖4-1的應用電路只有一個開關元件，所以只能依據需求選擇開關元件的D端電氣連接熱產生組件280f中兩個內電極(其一是第二內電極282f，其二是第四內電極284f)中的一個。圖4-2的應用電路中，異常偵測控制電路包括四個電壓偵測輸入端(d1、 d2、d3、d4)，可偵測儲能裝置或二次電池組中，三個電池的電壓與串聯的總電壓是否異常？若儲能裝置或二次電池組發生過電壓事件，可依據不同狀況將異常偵測控制電路兩個輸出端(o1&o2)中的一個送出啟動信號，使其中一個開關元件的D與S兩端導通，使電流流經熱產生組件280f(從第一內電極281f到熱產生材料288f1到第二內電極282f輸出端或從第一內電極281f到熱產生材料288f1到第二內電極282f到第三內電極283f到熱產生材料288f2到第四內電極284f)到開關元件的S端，就可讓此時的電流在流經熱產生組件280f時，產生足夠的熱能，經由熱產生材料288f1上方的第一層絕緣基板211f與傳導層218a，將熱能傳導到集熱電極225a，達到熔斷可熔導體270a的目的，進而將電源供應電路切斷，無法繼續進行充電的動作，達到過電壓保護的功能，需說明的是本實施例之複合式保護元件200f的等效電路圖中的可熔導體270a包含右邊可熔導體271a與左邊可熔導體272a，當集熱電極225a聚集熱能並先後熔斷部分的右邊可熔導體271a與部分的左邊可熔導體272a，達到熔斷可熔導體270a的方式，與第九實施例之複合式保護元件100g等效電路圖中的可熔導體170不同。當然若異常偵測控制電路可偵測過溫事件的發生，同理也可達到過溫保護的功能。此應用電路可讓使用者更有彈性來監測儲能裝置的電壓狀態，達到更完整的過電壓保護的功能。同理過溫保護也可達成。

雖然本發明已以實施例揭露如上，本發明的許多特點如上電極有不同的設計，可熔導體有不同設計，一組或多組輸出端的熱產生組件設計，熱產生組件是配置在基板內，無論是後製程產生或與基板同一製程產生，都屬於本發明的範圍內，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，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其運用本發明說明書及圖式內容所為之類似變化，均包含於本發明之專利範圍內。

110‧‧‧基板

111‧‧‧第一層絕緣基板

112‧‧‧第二層絕緣基板

120‧‧‧上電極

121‧‧‧第一上電極

122‧‧‧第二上電極

170‧‧‧可熔導體

180‧‧‧熱產生組件

188‧‧‧熱產生材料

Claims (18)

1. 一種複合式保護元件，包括：基板，該基板是一多層絕緣基板；上電極，配置在基板上，包含一第一上電極與一第二上電極；熱產生組件，配置在基板內，在第一層絕緣基板與第二層絕緣基板之間的第二層絕緣基板平的表面上，該熱產生組件的一端電氣連接第二上電極；以及至少一可熔導體，配置在上電極上，該可熔導體的一端電氣連結第一上電極，另一端電氣連接第二上電極，形成第一上電極與第二上電極之間的電流路徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之一種複合式保護元件，其中該第二上電極包含一外接部、一狹窄部以及一集熱部，狹窄部的截面積小於外接部與集熱部的截面積，可降低集熱部受外部溫度的影響，集熱部可聚集熱產生組件所產生的熱，外接部可電氣連接外部電路。
3. 如申請專利範圍第1項所述之一種複合式保護元件，其中該可熔導體可以是一單層的或一多層的結構，多層結構可以是一分層式結構或是一包覆式結構，其相鄰之各層的材料可以有不同的熔點或液化溫度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之一種複合式保護元件，其中該熱產生組件包含一個熱產生材料與複數個內電極或複數個熱產生材料與複數個內電極，每個熱產生材料的兩端各有一個內電極，其中一個熱產生材料的一內電極電氣連接第二上電極，不同的熱產生材料彼此電氣串聯連接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之一種複合式保護元件，另包含一輔助材料，該輔助材料可配置在可熔導體上或配置在可熔導體與第二上電極上，且該輔助材料液化點或液相點溫度低於可熔斷導體的熔點或液化點或液相點溫度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之一種複合式保護元件，另包含一吸附線與一輔助材料，該吸附線配置在第二上電極上的一端且延伸跨越可熔導體至第二上電極上相反的另一端，該輔助材料配置在吸附線與可熔導體之間，以及吸附線與第二上電極之間，且該輔助材料液化點或液相點溫度低於可熔斷導體的熔點或液化點或液相點溫度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之一種複合式保護元件，另包含抑制電弧層，其配置在第一上電極與第二上電極之間，並包覆在第一上電極與第二上電極之間部分的可熔導體表面。
8. 如申請專利範圍第1至第7項中任一項所述之一種複合式保護元件，其中該可熔導體包含一寬薄部與一窄厚部，寬薄部電氣連接第二上電極，窄厚部電氣連接第一上電極。
9. 一種複合式保護元件，包括：基板，該基板是一多層絕緣基板；上電極，配置在基板上，包含一第一上電極與一集熱電極以及一第二上電極，集熱電極配置在第一上電極與第二上電極之間；熱產生組件，配置在基板內，在第一層絕緣基板與第二層絕緣基板之間的第二層絕緣基板平的表面上，該熱產生組件的一端電氣連接集熱電極；以及至少一可熔導體，配置在上電極上，電氣連結第一上電極、集熱電極以及第二上電極，形成第一上電極與第二上電極之間的電流路徑。
10. 如申請專利範圍第9項所述之一種複合式保護元件，其中該可熔導體可以是一單層的或一多層的結構，多層結構可以是一分層式結構或是一包覆式結構，其相鄰之各層的材料可以有不同的熔點或液化溫度。
11. 如申請專利範圍第9項所述之一種複合式保護元件，其中該熱產生組件包含一個熱產生材料與複數個內電極或複數個熱產生材料與 複數個內電極，每個熱產生材料的兩端各有一個內電極，其中一個熱產生材料的一內電極電氣連接集熱電極，不同的熱產生材料彼此電氣串聯連接。
12. 如申請專利範圍第9項所述之一種複合式保護元件，另包含一輔助材料，該輔助材料可配置在可熔導體上或配置在可熔導體與集熱電極上，且該輔助材料液化點或液相點溫度低於可熔斷導體的熔點或液化點或液相點溫度。
13. 如申請專利範圍第9項所述之一種複合式保護元件，另包含一吸附線與一輔助材料，該吸附線配置在集熱電極上的一端且延伸跨越可熔導體至集熱電極上相反的另一端，該輔助材料配置在吸附線與可熔導體之間，以及吸附線與集熱電極之間，且該輔助材料液化點或液相點溫度低於可熔斷導體的熔點或液化點或液相點溫度。
14. 如申請專利範圍第9項所述之一種複合式保護元件，另包含抑制電弧層，其一配置在第一上電極與集熱電極之間，並包覆在第一上電極與集熱電極之間部分的可熔導體表面，其二配置在第二上電極與集熱電極之間，並包覆在第二上電極與集熱電極之間部分的可熔導體表面。
15. 如申請專利範圍第9至第14項中任一項所述之一種複合式保護元件，其中該可熔導體包含一中間的寬薄部與一兩端的窄厚部，中間的寬薄部電氣連接集熱電極，兩端的窄厚部分別各自電氣連接第一上電極與第二上電極。
16. 如申請專利範圍第1項或第9項所述之一種複合式保護元件，該複合式保護元件中所包括的要件或結構，除了可熔導體外，其他的要件或結構都可採用低溫共燒陶瓷技術與燒結製程經一次或複數次燒結而成，其燒結溫度低於1100℃以下。
17. 一種複合式保護元件之製造方法，係具有如下之步驟：採用包含無機陶瓷粉、玻璃粉與有機黏結劑等材料混合成泥狀的漿 料，經過刮刀成型乾燥後製成一張張的薄生胚；於各層薄生胚打出所需要的孔；填入傳導材料，可供上電極與下電極之間或內電極與第二上電極之間或內電極與集熱電極之間的電流與熱能的傳遞；再利用網版印刷將內電極與傳導層或內電極、下電極以及傳導層印在所需之各層薄生胚上面；再將多層薄生胚堆疊在燒結爐以低於1100℃以下的燒結溫度燒結完成，製造出包含內電極與傳導層或內電極、下電極以及傳導層的第二層絕緣基板；再利用網版印刷將熱產生材料印在第二層絕緣基板之內電極上；再使用一張薄生胚(已打孔)覆蓋在熱產生材料、內電極以及第二層絕緣基板上或利用網版印刷將第一層絕緣基板材料(包含無機陶瓷粉、玻璃粉與有機黏結劑等材料混合成泥狀的漿料)印在熱產生材料、內電極以及第二層絕緣基板上；再利用網版印刷將傳導層與上電極印在第一層絕緣基板上；後再經燒結爐以低於1100℃以下的燒結溫度燒結完成，製作出在第一層絕緣基板上包含上電極與在基板內包含熱產生組件的多層絕緣基板；最後，再運用任何業界習知的焊接方式或固定技術或電氣連接的方法，將可熔導體固定在上電極上，形成第一上電極與第二上電極之間的電流路徑。
18. 一種保護電路，包括：儲能裝置或二次電池組；如申請專利範圍第1項至第7項與第9項至14項其中任一項所述之一種複合式保護元件；異常偵測控制電路，負責偵測儲能裝置或二次電池組內的電壓或溫度，若有異常則輸出一信號給開關元件；以及至少一開關元件，正常時關閉複合式保護元件內之熱產生組件的電流路徑，收到異常偵測控制電路的信號時，開啟熱產生組件的電流路徑，熱產生組件因電流流過而發熱。