表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件的制作方法
【專利摘要】一表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件包括：PTC元件、第一電極、第二電極、第一電路及第二電路。PTC元件包含PTC材料層、第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層。PTC材料層設(shè)于第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層之間，且包含結(jié)晶性高分子聚合物及分散其中的導(dǎo)電填料。第一電極包含一對(duì)形成于上表面及下表面的第一金屬箔。第二電極包含一對(duì)形成于上表面及下表面的第二金屬箔。第一電路電氣連接第一電極及第一導(dǎo)電層，其包含沿水平方向延伸的第一平面線路及沿垂直方向延伸的第一導(dǎo)通件。第二電路電氣連接第二電極及第二導(dǎo)電層，其包含沿水平方向延伸的第二平面線路及沿垂直方向延伸的第二導(dǎo)通件。其中該第一平面線路及第二平面線路中至少一者的熱阻足以防止熱逸散，使得過(guò)電流保護(hù)元件于25°C、8A測(cè)試下可于60秒內(nèi)觸發(fā)。
【專利說(shuō)明】表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種過(guò)電流保護(hù)元件，特別是涉及一種表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件。【背景技術(shù)】
[0002]過(guò)電流保護(hù)元件被用于保護(hù)電路，使其免于因過(guò)熱或流經(jīng)過(guò)量電流而損壞。過(guò)電流保護(hù)元件通常包含兩電極及位于兩電極間的電阻材料。此電阻材料具正溫度系數(shù)(Positive Temperature Coefficient ；PTC)特性,亦即在室溫時(shí)具低電阻值,而當(dāng)溫度上升至一臨界溫度或電路上有過(guò)量電流產(chǎn)生時(shí)，其電阻值可立刻跳升數(shù)千倍以上，藉此抑制過(guò)量電流通過(guò)，以達(dá)到電路保護(hù)的目的。當(dāng)溫度降回室溫后或電路上不再有過(guò)電流的狀況時(shí)，過(guò)電流保護(hù)元件可回復(fù)至低電阻狀態(tài)，而使電路重新正常操作。此種可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，使PTC過(guò)電流保護(hù)元件取代保險(xiǎn)絲，而被更廣泛運(yùn)用在高密度電子電路上。
[0003]目前在主機(jī)板或電路板應(yīng)用低阻高電流PTC產(chǎn)品時(shí)，因連接PTC元件的線寬設(shè)計(jì)不一，且大多數(shù)主機(jī)板業(yè)者皆以最大鋪銅線路設(shè)計(jì)，導(dǎo)致PTC元件于驗(yàn)證動(dòng)作時(shí)間時(shí)，動(dòng)作時(shí)間會(huì)超過(guò)規(guī)格的要求。造成動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的主要原因是元件通過(guò)的異常電流與可通過(guò)的維持電流(1-hold)差距過(guò)小，加上外部線路較寬鋪銅設(shè)計(jì)有較佳的散熱特性，進(jìn)而降低元件升溫速率導(dǎo)致延后PTC元件觸發(fā)的時(shí)間。
[0004]另外，當(dāng)PTC元件使用時(shí)若過(guò)電流異常長(zhǎng)期未排除，會(huì)使PTC材質(zhì)劣化而燒毀，在燒毀的同時(shí)PTC元件的上下導(dǎo)電層有可能會(huì)因此短路，而不再提供過(guò)電流保護(hù)的功能。嚴(yán)重的話甚至?xí)斐芍鳈C(jī)板或電路板上其它線路熔斷或更嚴(yán)重的事情發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種過(guò)電流保護(hù)元件，特別是涉及一種表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件。本發(fā)明的過(guò)電流保護(hù)元件可因應(yīng)連接外部線路的差異，而于限定時(shí)間內(nèi)動(dòng)作或產(chǎn)生觸發(fā)，而得以符合測(cè)試時(shí)的規(guī)格要求。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，一表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，具有相對(duì)的上表面、下表面，其包括=PTC元件、第一電極、第二電極、第一電路及第二電路。PTC元件包含PTC材料層、第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層，該P(yáng)TC材料層設(shè)于第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層之間，且包含結(jié)晶性高分子聚合物及分散其中的導(dǎo)電填料。第一電極包含一對(duì)形成于上表面及下表面的第一金屬箔。第二電極包含一對(duì)形成于上表面及下表面的第二金屬箔。第一電路用于電氣連接第一電極及第一導(dǎo)電層，其包含沿水平方向延伸的第一平面線路及沿垂直方向延伸的第一導(dǎo)通件。第二電路用于電氣連接第二電極及第二導(dǎo)電層，其包含沿水平方向延伸的第二平面線路及沿垂直方向延伸的第二導(dǎo)通件。該第一平面線路及第二平面線路中至少一者的熱阻足以防止熱逸散，使得過(guò)電流保護(hù)元件于25° C、8A測(cè)試下可于60秒內(nèi)觸發(fā)。在一實(shí)施方式中，當(dāng)過(guò)電流異常長(zhǎng)期未排除，將使得PTC材料層劣化，進(jìn)而導(dǎo)致第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層產(chǎn)生短路時(shí)，該第一平面線路或第二平面線路至少一者的線寬窄到足以因過(guò)電流熔斷而形成斷路。[0007]在一實(shí)施方式中，該第一平面線路及第二平面線路中至少一者的最小寬度小于其所連接的第一電極或第二電極寬度的2/3。
[0008]在一實(shí)施方式中，第一平面線路及/或第二平面線路沿電流行經(jīng)方向的長(zhǎng)度與最小寬度的比值大于I。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，一表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，具有上表面及下表面。該表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件包括電阻元件、第一電極、第二電極、第一電路及第二電路。電阻元件包含PTC材料層、第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層。該P(yáng)TC材料層設(shè)于第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層之間，且包含結(jié)晶性高分子聚合物及分散其中的導(dǎo)電填料。第一電極包含一對(duì)形成于上表面及下表面的第一金屬箔。第二電極包含一對(duì)形成于上表面及下表面的第二金屬箔。第一電路電氣連接第一電極及第一導(dǎo)電層，第二電路則電氣連接第二電極及第二導(dǎo)電層。其中該第一電路和第二電路中至少一者包含熔斷件，該熔斷件和該電阻元件在第一電極和第二電極之間形成串聯(lián)電路。當(dāng)PTC材料層因劣化導(dǎo)致第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層產(chǎn)生短路時(shí)，該熔斷件將熔斷而形成斷路。在一實(shí)施方式中，該熔斷件的最小寬度小于第一電極或第二電極寬度的2/3。
[0010]本發(fā)明利用細(xì)線徑的平面線路，使得當(dāng)元件通過(guò)異常電流時(shí)，元件不致因?qū)徇^(guò)快的外部線路的影響，而延后元件觸發(fā)的時(shí)間，進(jìn)而符合規(guī)格要求。申言之，前述第一平面線路及/或第二平面線路的最小寬度窄到可有效增加其熱阻(thermal resistance)至足以防止熱逸散，而符合規(guī)格上的要求。
[0011]另外，細(xì)線徑的平面線路因線寬較窄，當(dāng)過(guò)電流異常長(zhǎng)期未排除而使得PTC材質(zhì)因長(zhǎng)時(shí)間在高溫觸發(fā)(Trip)狀態(tài)而劣化，材料產(chǎn)生碳化，進(jìn)而導(dǎo)致PTC元件上下導(dǎo)電層從原本觸發(fā)時(shí)的斷路狀態(tài)改變成短路狀態(tài)，短路的同時(shí)，瞬間通過(guò)的大電流足以將該平面線路熔斷形成斷路，而提供熔斷器(fuse)的保護(hù)。因此即使過(guò)電流元件有短路發(fā)生時(shí)，過(guò)電流保護(hù)元件本身電路將熔斷而成斷路，而不至于燒到主機(jī)板或電路板本身的電路。亦即，本發(fā)明藉由改變?cè)Y(jié)構(gòu)外層或內(nèi)層線路設(shè)計(jì)，可使元件發(fā)生PTC上下導(dǎo)電層短路的同時(shí)，直接先熔斷元件細(xì)線徑的平面線路，以避免造成電路板上其它線路燒斷或更嚴(yán)重的起火、爆炸等狀況發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1A為本發(fā)明第一實(shí)施例的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件示意圖。
[0013]圖1B為本發(fā)明第一實(shí)施例中第一導(dǎo)電層的不意圖。
[0014]圖1C為本發(fā)明第一實(shí)施例中第二導(dǎo)電層的示意圖。
[0015]圖1D為本發(fā)明第一實(shí)施例中平面線路的其他變化實(shí)施例的上視圖。
[0016]圖2A為本發(fā)明第二實(shí)施例的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件示意圖。
[0017]圖2B為圖2A中沿1-1剖面線的剖面結(jié)構(gòu)。
[0018]圖2C為本發(fā)明第二實(shí)施例中平面線路的其他變化實(shí)施例的上視圖。
[0019]圖3A為本發(fā)明第三實(shí)施例的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件示意圖。
[0020]圖3B為本發(fā)明第三實(shí)施例中第一導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3C為本發(fā)明第三實(shí)施例中第二導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件的等效電路圖。[0023]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0024]10、30、50過(guò)電流保護(hù)元件
[0025]11,31電阻元件
[0026]12、32PTC 材料層
[0027]13、33第一導(dǎo)電層
[0028]14、34第二導(dǎo)電層
[0029]15、16、35、36 絕緣層
[0030]17、37 第一電極
[0031]18、38 第二電極
[0032]21、41、51 第一電路
[0033]22、42、52 第二電路
[0034]23、43 防焊層
[0035]24上表面
[0036]25下表面
[0037]26第一側(cè)面
[0038]27第二側(cè)面
[0039]28第一端面
[0040]29第二端面
[0041]39第一導(dǎo)電連接件
[0042]40第二導(dǎo)電連接件
[0043]53第一平面線路
[0044]54第二平面線路
[0045]131、141 缺口
[0046]171第一金屬箔
[0047]181第二金屬箔
[0048]211、221、411、421 平面線路
[0049]212、222、412、422、61、62 導(dǎo)通件
[0050]241、251 第一部分
[0051]242、252 第二部分
[0052]44、331、341 缺口
【具體實(shí)施方式】
[0053]為讓本發(fā)明的上述和其他技術(shù)內(nèi)容、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出相關(guān)實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0054]圖1A是本發(fā)明第一實(shí)施例的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件的示意圖，其實(shí)質(zhì)上為具有上表面24、下表面25、第一側(cè)面26、第二側(cè)面27、第一端面28及第二端面29的六面體結(jié)構(gòu)。表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件10包括PTC元件11、第一電極17、第二電極18、第一電路21及第二電路22。PTC元件11包含PTC材料層12、第一導(dǎo)電層13及第二導(dǎo)電層14。PTC材料層12設(shè)于第一導(dǎo)電層13及第二導(dǎo)電層14之間，且包含結(jié)晶性高分子聚合物及分散其中的導(dǎo)電填料。第一電極17包含一對(duì)形成于上表面24及下表面25的第一金屬箔171。第二電極18包含一對(duì)形成于上表面24及下表面25的第二金屬箔181。第一電路21用于電氣連接第一電極17及第一導(dǎo)電層13，其包含沿水平方向延伸的第一平面線路211及沿垂直方向延伸的第一導(dǎo)通件212。第二電路22用于電氣連接第二電極18及第二導(dǎo)電層14，其包含沿水平方向延伸的第二平面線路221及沿垂直方向延伸的第二導(dǎo)通件222。
[0055]在一實(shí)施例中，第一平面線路211形成于上表面24，且連接于第一電極17。第一導(dǎo)通件212位于第一側(cè)面26，且連接第一平面線路211及第一導(dǎo)電層13。第二平面線路221形成于上表面24，且連接于第二電極18。第二導(dǎo)通件222位于第二側(cè)面27 (第一側(cè)面26的相對(duì)側(cè))，且連接第二平面線路221及第二導(dǎo)電層14。第一導(dǎo)通件212及第二導(dǎo)通件222可為如圖所示的導(dǎo)電鍍膜通孔(Plated Through Hole ;PTH)。若按本實(shí)施例，將第一平面線路211及第二平面線路221僅設(shè)置于上表面24，進(jìn)行表面粘著工藝時(shí)，必須將元件10上下翻轉(zhuǎn)進(jìn)行回焊，亦即圖1A中所示位于上表面24的金屬箔171、181作為焊接界面。
[0056]在另一實(shí)施例中，可將下表面25如上表面24同樣設(shè)置相應(yīng)的第一平面線路及第二平面線路，如此即無(wú)須考慮焊接時(shí)元件方向性的問(wèn)題。
[0057]在又一實(shí)施例中，可于第一端面28形成垂直的導(dǎo)電通孔(圖未示)，以連接上下金屬箔171，但該導(dǎo)電通孔必須與第一導(dǎo)電層13及第二導(dǎo)電層14隔離。類似地，第二端面29亦形成垂直的導(dǎo)電通孔(圖未示)，以連接上下金屬箔181，但該導(dǎo)電通孔也必須與第一導(dǎo)電層13及第二導(dǎo)電層14隔離。如此一來(lái)，上下的金屬箔171及181形成導(dǎo)通，故不需于下表面25設(shè)置平面線路，亦可同樣解決焊接時(shí)元件方向性的問(wèn)題。
[0058]圖1B是一實(shí)施例的第一導(dǎo)電層13的示意圖。第一導(dǎo)電層13于第二側(cè)面27處具有缺口 131，用以與第二導(dǎo)通件222隔離。在本實(shí)施例中，缺口 131為半圓形，且其孔徑大于第二導(dǎo)通件222的孔徑。圖1C是一實(shí)施例的第二導(dǎo)電層14的示意圖，第二導(dǎo)電層14于第一側(cè)面26處具有缺口 141，用以與第一導(dǎo)通件212隔離。在本實(shí)施例中，缺口 141為半圓形，且其孔徑大于第一導(dǎo)通件212的孔徑。缺口 131、141亦可為其它形狀，如矩形等，但要與導(dǎo)通件222及212形成隔離即可。
[0059]第一絕緣層15形成于第一導(dǎo)電層13表面,第二絕緣層16形成于第二導(dǎo)電層14表面。形成于上表面24的第一金屬箔171及第二金屬箔181形成于第一絕緣層15表面。形成于下表面25的第一金屬箔171及第二金屬箔181形成于第二絕緣層16表面。防焊層23覆蓋于第一電極17和第二電極18間的第一絕緣層15表面，同時(shí)亦將覆蓋平面線路211及221。類似地，第二絕緣層16表面亦可覆蓋防焊層23，而提供同樣絕緣效果。
[0060]參照?qǐng)D1D，其以上視圖顯示平面線路的其他形狀態(tài)樣，并為求清楚表示，不顯示所覆蓋的防焊層。在本實(shí)施例中，平面線路211為連接該第一電極17處較寬，而連接第一導(dǎo)通件212較窄的線路結(jié)構(gòu)，例如圖1D所示較窄的第一部分241及較寬的第二部分242。類似地，平面線路221為連接該第二電極18處較寬，而連接第一導(dǎo)通件222較窄的線路結(jié)構(gòu)，例如圖1D所示較窄的第一部分251及較寬的第二部分252。本發(fā)明的平面線路包含但不限于以上所揭示者。例如亦可將連接電極處的平面線路制作的較窄，而另一端連接導(dǎo)通件的平面線路制作的較寬，其他寬窄部分的調(diào)整或其他弧形、彎折形等，亦為本發(fā)明所涵蓋。本發(fā)明的平面線路乃由導(dǎo)電的金屬或合金材料所構(gòu)成，亦可由單層或多層的相同或不同金屬疊構(gòu)而成，例如:電鍍、濺鍍、擠出成型、壓延等方式所形成的多層結(jié)構(gòu)。按所需的功能調(diào)整線路的幾何形狀，例如弧線狀(Curve)、啞鈴狀(Dumbell)、缺口狀(Notch)等形狀，以便有效控制線路電阻，并可定義平面線路上最能產(chǎn)生高熱的區(qū)域，更進(jìn)而決定其產(chǎn)生與傳導(dǎo)的熱能。
[0061]在一實(shí)施例中，前述第一平面線路211的最小寬度小于第一電極17寬度的2/3,及/或第二平面線路221的最小寬度小于第二電極18寬度的2/3。例如圖1D的第一部分241的寬度小于第一電極17寬度W的2/3，而第一部分251的寬度小于第二電極18寬度W的2/3。實(shí)際應(yīng)用上，平面線路的最小寬度小于電極寬度可進(jìn)一步小于1/2或1/3，而提高熱阻。在另一實(shí)施例中，第一平面線路211及/或第二平面線路221沿電流行經(jīng)方向的長(zhǎng)度與最小寬度的比值大于1，或特別是大于等于2、3、5、7或10。該比值一般不大于20。綜言之，當(dāng)電流流經(jīng)線寬較細(xì)的第一平面線路211或第二平面線路221時(shí)，因較細(xì)的平面線路211及221的阻抗較大會(huì)產(chǎn)生熱，且導(dǎo)熱面積較小而有較高熱阻，所以PTC材料層12產(chǎn)生的熱不至于快速傳導(dǎo)或逸散，而延遲其觸發(fā)的時(shí)間。申言之，平面線路的熱阻足以防止熱逸散，而可通過(guò)相關(guān)規(guī)格測(cè)試。
[0062]圖2A是本發(fā)明第二實(shí)施例的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件的示意圖。該元件30實(shí)質(zhì)上為具有上表面24、下表面25、第一側(cè)面26、第二側(cè)面27、第一端面28及第二端面29的六面體結(jié)構(gòu)。圖2B是圖2A中沿1-1剖面線的剖面結(jié)構(gòu)。表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件30包括PTC元件31、第一電極37、第二電極38、第一電路41及第二電路42。PTC元件31包含PTC材料層32、第一導(dǎo)電層33及第二導(dǎo)電層34。PTC材料層32設(shè)于第一導(dǎo)電層33及第二導(dǎo)電層34之間，且包含結(jié)晶性高分子聚合物及分散其中的導(dǎo)電填料。第一電極37包含一對(duì)形成于上表面24及下表面25的第一金屬箔371。位于上表面24及下表面25的第一金屬箔371利用導(dǎo)電連接件39進(jìn)行電氣導(dǎo)通，其可為如圖所示的導(dǎo)電鍍膜通孔或公知的導(dǎo)電側(cè)面。第二電極38包含一對(duì)形成于上表面24及下表面25的第二金屬箔381。位于上表面24及下表面25的第二金屬箔381利用導(dǎo)電連接件40進(jìn)行電氣導(dǎo)通，其亦可為如圖所示的導(dǎo)電鍍膜通孔或公知的導(dǎo)電側(cè)面。第一電路41用于電氣連接第一電極37及第一導(dǎo)電層33，其包含沿水平方向延伸的第一平面線路411及沿垂直方向延伸的第一導(dǎo)通件412。第二電路42用于電氣連接第二電極38及第二導(dǎo)電層34，其包含沿水平方向延伸的第二平面線路421及沿垂直方向延伸的第二導(dǎo)通件422。第一導(dǎo)電層33及第二導(dǎo)電層34與導(dǎo)電連接件39及導(dǎo)電連接件40間有缺口 44，作為電氣隔離。
[0063]第一絕緣層35形成于第一導(dǎo)電層33表面,第二絕緣層36形成于第二導(dǎo)電層34表面。形成于上表面24的第一金屬箔371及第二金屬箔381形成于第一絕緣層35表面。形成于下表面25的第一金屬箔371及第二金屬箔381形成于第二絕緣層36表面。防焊層43覆蓋于第一電極37和第二電極38間的第一絕緣層35表面，同時(shí)亦將覆蓋平面線路411。類似地，第二絕緣層36表面亦可覆蓋防焊層43而覆蓋平面線路421，而提供同樣絕緣效果。
[0064]參照?qǐng)D2C，其以上視圖顯示平面線路的其他形狀態(tài)樣，并為求清楚表示，不顯示所覆蓋的防焊層。在本實(shí)施例中，平面線路411為連接該第一電極37處較窄，而連接第一導(dǎo)通件412較寬的線路結(jié)構(gòu)。類似地，圖2B所示的平面線路421亦可為連接該第二電極38處較寬，而連接第二導(dǎo)通件422較窄的線路結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的平面線路包含但不限于以上所揭示者。例如亦可將連接導(dǎo)通件處的平面線路制作的較窄，而另一端連接電極的平面線路制作的較寬，其他寬窄部分的調(diào)整或其他弧形、彎折形等，亦為本發(fā)明所涵蓋。[0065]在實(shí)際應(yīng)用上，前述第二實(shí)施例的過(guò)電流保護(hù)元件30的第一電路41及第二電路42并非需要同時(shí)存在，只要其中一者具有足夠熱阻，亦可同樣提供防止熱逸散的效果。舉例而言，第一電路41的結(jié)構(gòu)可如圖2B所示，而圖2B中的第二電路42則可去除，但需將第二導(dǎo)電層34連接至導(dǎo)電連接件40，以形成與第二電極38的電氣導(dǎo)通。
[0066]類似地，本實(shí)施例的平面線路的最小寬度與電極的比值，以及平面線路沿電流行經(jīng)方向的長(zhǎng)度與最小寬度的比值亦符合第一實(shí)施例所述者，以提供足夠的熱阻以防止熱過(guò)快逸散，而延遲PTC元件觸發(fā)的時(shí)間。
[0067]前述二實(shí)施例的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件將防止熱逸散的平面線路設(shè)置于元件表面的外層線路。然而于實(shí)際應(yīng)用上亦可將平面線路設(shè)置于內(nèi)層線路，而得到同樣防止熱逸散的效果，如以下實(shí)施例所述。
[0068]圖3A是本發(fā)明第三實(shí)施例的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件50的示意圖，其大致結(jié)構(gòu)類似于第二實(shí)施例的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件30，但將細(xì)線徑的平面線路制作于內(nèi)層線路。圖3B及3C是分別顯示第一導(dǎo)電層33及第二導(dǎo)電層34的結(jié)構(gòu)示意圖。第一電路51電氣連接第一電極37及第一導(dǎo)電層33，其包含沿垂直方向延伸的第一導(dǎo)通件61及沿水平方向延伸的第一平面線路53。第二電路52用于電氣連接第二電極38及第二導(dǎo)電層34，其包含沿水平方向延伸的第二平面線路54及沿垂直方向延伸的第二導(dǎo)通件62。詳言之，第一導(dǎo)通件61位于第一端面且連接第一電極37，第一平面電路53連接第一導(dǎo)通件61及第一導(dǎo)電層33，且與第一導(dǎo)電層33位于同一平面。第二導(dǎo)通件62位于第二端面且連接第二電極38，第二平面電路54連接第二導(dǎo)通件62及第二導(dǎo)電層34，且與第二導(dǎo)電層34位于同一平面。第一導(dǎo)通件61和第二導(dǎo)電層34間有缺口 341形成隔離,第二導(dǎo)通件62和第一導(dǎo)電層33間有缺口 331形成隔離。在一實(shí)施例中，第一平面線路53的最小寬度小于第一電極37寬度的2/3或1/2，第二平面線路54的最小寬度小于第二電極38寬度的2/3或1/2。
[0069]當(dāng)電流流經(jīng)線寬較細(xì)的第一平面線路53或第二平面線路54時(shí)，因較細(xì)的平面線路53及54的阻抗較大會(huì)產(chǎn)生熱，且導(dǎo)熱面積較小有足夠的熱阻，因此PTC材料層32產(chǎn)生的熱不至于快速傳導(dǎo)或逸散，而延遲觸發(fā)的時(shí)間。
[0070]PTC材料層12、32中含有高分子材料及導(dǎo)電填料，而具有PTC特性。其適用的高分子材料包括:結(jié)晶性高分子聚合物包含高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氟乙烯、乙烯-丙烯酸共聚合物、乙烯-丙烯酸酯共聚合物、乙烯-乙烯醇共聚合物或其組合。導(dǎo)電填料可為體積電阻率小于500 μ Ω-cm的導(dǎo)電填料,其可為金屬、金屬碳化物或其混合物、合金、固溶體或核殼體。例如:鎳、鈷、銅、鐵、錫、鉛、銀、金、鉬、碳化鎢、碳化釩、碳化鈦、碳化硼、碳化硅、碳化鍺、碳化鉭、碳化鋯、碳化鉻、碳化鑰或前述的混合物、合金、硬質(zhì)合金、固溶體(solid solution)或核殼體(core_shell)。導(dǎo)電填料亦可為其他常見(jiàn)導(dǎo)電金屬或?qū)щ娞沾?，在此不逐一列舉。藉由采用前述導(dǎo)電填料，本發(fā)明的PTC材料層12、32的體積電阻率可小于0.2 Ω-cm。
[0071]前述實(shí)施例是以單個(gè)PTC元件為例作為說(shuō)明。于實(shí)際應(yīng)用上，亦可應(yīng)用于如美國(guó)專利US6，377，467所揭示的并聯(lián)多層PTC元件結(jié)構(gòu)，而適用于更低阻的應(yīng)用。
[0072]熱阻(thermal resistance)的計(jì)算公式為L(zhǎng)/kA,其中L代表熱通過(guò)線路的長(zhǎng)度，A代表熱通過(guò)線路的截面積，k代表導(dǎo)熱系數(shù)(thermal conductivity)。由該計(jì)算公式明顯得知，當(dāng)A愈小或L愈大時(shí)，熱阻愈大而愈不利于散熱，亦即防止熱逸散的效果較佳。[0073]表一為本發(fā)明關(guān)于不同元件大小、不同平面線路設(shè)計(jì)(對(duì)應(yīng)于前述圖1或圖2的結(jié)構(gòu))、尺寸與其對(duì)應(yīng)的熱阻數(shù)據(jù)。表一中平面線路的材料為銅，但不以此為限。表中的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于單一平面線路，如前述，單一平面線路若熱阻夠大，即足以防止熱逸散。
[0074]表一
[0075]
【權(quán)利要求】
1.一種表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，為具有上表面、下表面、第一側(cè)面、第二側(cè)面、第一端面及第二端面的六面體結(jié)構(gòu)，該表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件包括: 一 PTC元件，包含PTC材料層、第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層，該P(yáng)TC材料層設(shè)于第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層之間，且包含結(jié)晶性高分子聚合物及分散其中的導(dǎo)電填料； 一第一電極，包含一對(duì)形成于上表面及下表面的第一金屬箔； 一第二電極，包含一對(duì)形成于上表面及下表面的第二金屬箔； 第一電路，用于電氣連接第一電極及第一導(dǎo)電層，其包含沿水平方向延伸的第一平面線路及沿垂直方向延伸的第一導(dǎo)通件；以及 第二電路，用于電氣連接第二電極及第二導(dǎo)電層，其包含沿水平方向延伸的第二平面線路及沿垂直方向延伸的第二導(dǎo)通件； 其中該第一平面線路及第二平面線路中至少一者的熱阻足以防止熱逸散，使得過(guò)電流保護(hù)元件于25° C、8A測(cè)試下可于60秒內(nèi)觸發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該第一平面線路的最小寬度小于第一電極寬度的2/3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該第二平面線路的最小寬度小于第二電極寬度的2/3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該第一平面線路形成于上、下表面中至少一者，且連接于第一電極，第一導(dǎo)通件連接第一平面線路及第一導(dǎo)電層；該第二平面線路形成于上、下表面中至少一者，且連接于第二電極，第二導(dǎo)通件連接第二平面線路及第二導(dǎo)電層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中第二側(cè)面位于第一側(cè)面的相對(duì)偵牝該第一導(dǎo)通件位于該第一側(cè)面，且該第二導(dǎo)通件位于第二側(cè)面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該第一導(dǎo)電層有第一缺口，用以與第二導(dǎo)通件隔離；第二導(dǎo)電層有第二缺口，用以與第一導(dǎo)通件隔離。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該第一導(dǎo)通件及第二導(dǎo)通件為導(dǎo)電通孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該第一平面線路沿電流行經(jīng)方向的長(zhǎng)度與最小寬度的比值大于I。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中當(dāng)PTC材料層因劣化導(dǎo)致第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層產(chǎn)生短路時(shí)，該第一平面線路及第二平面線路中至少一者的線寬窄到足以因過(guò)電流熔斷而形成斷路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其還包含: 一第一絕緣層,形成于該第一導(dǎo)電層表面；以及 一第二絕緣層,形成于該第二導(dǎo)電層表面； 其中形成于上表面的第一金屬箔及第二金屬箔形成于第一絕緣層表面，形成于下表面的第一金屬箔及第二金屬箔形成于第二絕緣層表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該第一平面線路位于上表面，第一導(dǎo)通件穿過(guò)該第一絕緣層，且一端連接第一平面線路，另一端連接第一導(dǎo)電層;第二平面線路位于下表面，第二導(dǎo)通件穿過(guò)該第二絕緣層，且一端連接第二平面線路，另一端連接第二導(dǎo)電層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其還包含位于第一端面的第一導(dǎo)電連接件及位于第二端面的第二導(dǎo)電連接件；第一導(dǎo)電連接件連接位于上表面及下表面的第一金屬箔，且與第一和第二導(dǎo)電層間形成缺口 ；第二導(dǎo)電連接件連接位于上表面及下表面的第二金屬箔，且與第一和第二導(dǎo)電層間形成缺口。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中第二端面位于第一端面的相對(duì)側(cè)，該第一導(dǎo)通件位于第一端面且連接第一電極，第一平面電路連接第一導(dǎo)通件及第一導(dǎo)電層，且與第一導(dǎo)電層位于同一平面；該第二導(dǎo)通件位于第二端面且連接第二電極，第二平面電路連接第二導(dǎo)通件及第二導(dǎo)電層，且與第二導(dǎo)電層位于同一平面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中第一導(dǎo)通件和第二導(dǎo)電層間有缺口形成隔離，第二導(dǎo)通件和第一導(dǎo)電層間有缺口形成隔離。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該第一平面線路的最小寬度小于第一電極寬度的1/2，第二平面線路的最小寬度小于第二電極寬度的1/2。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中第一導(dǎo)通件連接上下表面的第一金屬箔，第二導(dǎo)通件連接上下表面的第二金屬箔。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該第一導(dǎo)通件及第二導(dǎo)通件為導(dǎo)電通孔或側(cè)導(dǎo)電面。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該第一平面線路或第二平面線路的熱阻大于100K/W。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的表`面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該熔斷件的熱阻足以防止熱逸散，使得過(guò)電流保護(hù)元件于25。C、8A測(cè)試下可于5秒內(nèi)觸發(fā)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該P(yáng)TC材料層的體積電阻率小于0.2 Ω-cm，該導(dǎo)電填料包含鎳、鈷、銅、鐵、錫、鉛、銀、金、鉬、碳化鎢、碳化釩、碳化鈦、碳化硼、碳化硅、碳化鍺、碳化鉭、碳化鋯、碳化鉻、碳化鑰或前述的混合物、合金、硬質(zhì)合金、固溶體或核殼體。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該結(jié)晶性高分子聚合物包含高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氟乙烯、乙烯-丙烯酸共聚合物、乙烯-丙烯酸酯共聚合物、乙烯-乙烯醇共聚合物或其組合。
22.—種表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，具有上表面、下表面，該表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件包括: 一電阻元件，包含PTC材料層、第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層，該P(yáng)TC材料層設(shè)于第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層之間，且包含結(jié)晶性高分子聚合物及分散其中的導(dǎo)電填料； 一第一電極，包含一對(duì)形成于上表面及下表面的第一金屬箔； 一第二電極，包含一對(duì)形成于上表面及下表面的第二金屬箔； 第一電路，電氣連接第一電極及第一導(dǎo)電層；以及 第二電路，電氣連接第二電極及第二導(dǎo)電層； 其中該第一電路和第二電路中至少一者包含熔斷件，該熔斷件和該電阻元件在第一電極和第二電極之間形成串聯(lián)電路，當(dāng)PTC材料層因劣化導(dǎo)致第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層產(chǎn)生短路時(shí)，該熔斷件將熔斷而形成斷路；其中該熔斷件的熱阻足以防止熱逸散，使得過(guò)電流保護(hù)元件于25° C、8A測(cè)試下可于60秒內(nèi)觸發(fā)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中且該熔斷件的最小寬度小于第一電極或第二電極寬度的2/3。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中該熔斷件的熱阻足以防止熱逸散，使得過(guò)電流保護(hù)元件于25。C、8A測(cè)試下可于5秒內(nèi)觸發(fā)。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中第一電路包含沿水平方向延伸的第一平面線路及沿垂直方向延伸的第一導(dǎo)通件，第二電路包含沿水平方向延伸的第二平面線路及沿垂直方向延伸的第二導(dǎo)通件，至少該第一平面線路或第二平面線路中之一者構(gòu)成該熔斷件。
26.根據(jù)權(quán)利要求22的表面貼裝型過(guò)電流保護(hù)元件，其中第一電路包含形成于上、下表面中至少一者的第一平面線路及沿垂直方向延伸的第一導(dǎo)通件，該第一平面線路連接第一電極，該第一導(dǎo)通件連接該第一平面線路及第一導(dǎo)電層；第二電路包含形成于上、下表面中至少一者的第二平面線路及沿垂直方向延伸的第二導(dǎo)通件，該第二平面線路連接第二電極，該第二導(dǎo)通件連接該第二平面線路及第二導(dǎo)電層，至少該第一平面線路或第二平面線路中之一者構(gòu)成該熔 斷件。
【文檔編號(hào)】H01C7/02GK103794304SQ201310129361
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月31日
【發(fā)明者】曾郡騰, 王紹裘, 蘇啟仁 申請(qǐng)人:聚鼎科技股份有限公司