专利名称：过电流与过温度保护元件的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种无源元件，尤指关于一种过电流与过温度保护元件。
背景技术：
热敏电阻被用于保护电路，使其免于因过热或流经过量电流而损坏。热敏电阻通常包含两电极及位在两电极间的电阻材料。此电阻材料在室温时具低电阻值，而当温度上升至一临界温度或电路上有过量电流产生时，其电阻值可立刻跳升数千倍以上，由此抑制过量电流通过，以达到电路保护的目的。当温度降回室温后或电路上不再有过电流的状况时，热敏电阻可回复至低电阻状态，而使电路重新正常操作。此种可重复使用的优点，使热敏电阻取代保险丝，而被更广泛运用在高密度电子电路上。 未来的电子产品，将朝着具有轻、薄、短、小的趋势发展，以使得电子产品能更趋于迷你化。而无源元件(passive component)在电子产品中所占的面积又是最庞大的,所以若能够有效地整合无源元件，将可使得电子产品可以达到轻、薄、短、小的功能。然而，现有热敏电阻元件的设计，皆以单一功能且单一回路设计为主。因此，当电子产品需要针对不同功能需求的热敏电阻元件来保护电子产品时，仅能设置多数个单一功能的热敏电阻元件于电子产品内。因此现有的作法不仅耗费制造的成本，更是占用电子产品整体的体积。
发明内容
本发明提供一种多端口式的过电流与过温度保护元件，能够同时提供两个或两个以上回路的过电流与过温度保护功能。本发明一实施例的过电流与过温度保护元件包括一第一导电构件、一第二导电构件、一电阻元件、至少一电源输入部电极端、以及至少二电源输出部电极端。第一导电构件包含至少一电源输入部及用以限定电流只从该电源输入部进入的第一绝缘部。第二导电构件包括至少二电源输出部及用以限定电流只从该电源输出部输出的第二绝缘部，且各电源输出部利用该第二绝缘部彼此电气隔离。电阻元件叠设于第一导电构件及第二导电构件的间，且具有正温度或负温度系数的行为。电源输入部电极端电气连接该电源输入部，且电源输出部电极端电气连接该电源输出部，作为外接电源接口。其中，该保护元件包括第一绝缘膜，设于该第一导电构件表面；以及第二绝缘膜，设于该第二导电构件表面；其中该电源输入部电极端至少部分设于该第一绝缘膜及第二绝缘膜表面，且电源输出部电极端至少部分设于该第一绝缘膜及第二绝缘膜表面。其中，该电源输入部电极端包括一对第一电极箔片及第一导电连接部，该对第一电极箔片分设于该第一绝缘膜与第二绝缘膜上，该第一导电连接部沿电源输入部端面耦接该对第一电极箔片与第一导电构件，该电源输出部电极端包括一对第二电极箔片及第二导电连接部，该对第二电极箔片分设于第一绝缘膜与第二绝缘膜上，该第二导电连接部沿该电源输出部端面耦接该对第二电极箔片与第二导电构件。其中，该第一导电连接部及第二导电连接部分别设于该过电流与过温度保护元件的侧面所设的相应导电孔表面。其中，该第一导电连接部及第二导电连接部是以无电电镀或电镀方法所镀成的铜、金、银、镍、锡或其合金。其中，该第一绝缘部包含环设于第二导电连接部相应的导电孔周围的部分，且该第二绝缘部包含环设于第一导电连接部相应的导电孔周围的部分。其中，该第一绝缘部及第二绝缘部是经由切割、激光或微影蚀刻技术图案化方式产生的缺口。其中，该电源输入部电极端、电阻元件及电源输出部电极端形成电气串联结构。 其中，该电阻元件包含高分子材料，该高分子材料是聚乙烯、聚丙烯、聚氟烯、前述的混合物及共聚合物其中之一。其中，该电阻元件包含散布其中的导电粒子，该导电粒子包含金属粒子、含碳粒子、金属氧化物、金属碳化物、金属硼化物、金属氮化物或前述材料的混合物。其中，该第一绝缘膜及第二绝缘膜为环氧树脂复合材料或聚亚酰胺复合材料。其中，该保护元件包含隔离构件，将该电源输入部电极端与电源输出部电极端相互电气隔离。其中，该隔离构件是防焊涂料构件。其中，该保护元件是表面黏着型元件。其中，该电源输入部电极端及电源输出部电极端是插件式长条状电极，该电源输入部电极端连接该第一导电构件表面且延伸向外，该电源输出部电极端连接该第二导电构件表面且延伸向外。本发明另一实施例的过电流与过温度保护元件包括多个前述第一导电构件、电阻元件及第二导电构件的组合元件、电气连接各该组合元件的第一导电构件的电源输入部的至少一电源输入部电极端、电气连接各该组合元件的第二导电构件的电源输出部的至少二电源输出部电极端。其中所述多个组合元件彼此之间设置有绝缘膜。其中，电源输入部电极端、组合元件中的多个电阻元件及电源输出部电极端形成电气并联结构。本发明过电流与过温度保护元件中，利用切割、激光或微影蚀刻技术等图案化设计的方式，将元件电极区分成多个的独立区域，以把单一元件区分成两个或两个以上的电气特性独立区域，同时搭配热压合与印刷电路板技术，可制作成表面黏着式元件(但并不以此为限)。因此，本发明多端口式的过电流与过温度保护元件是能够同时提供两个或两个以上回路的过电流与过温度保护功能。
图IA至ID为本发明第一实施例的过电流与过温度保护元件。图2A至2C为本发明第二实施例的过电流与过温度保护元件。图3A和图3B为本发明第三实施例的过电流与过温度保护元件。
图4A和图4B为本发明第四实施例的过电流与过温度保护元件。图5为本发明第四实施例的过电流与过温度保护元件。其中，附图标记说明如下10、30、40、50过电流与过温度保护元件11电阻元件12第一导电构件12a、12b电源输入部13第一绝缘部
14第二导电构件14a、14b电源输出部15第二绝缘部16a、16b 绝缘膜17、27 导通孔18,20电极箔片19电源输入部电极端21导电连接部22隔离构件23电源输出部电极端31电阻元件32第一导电构件34第二导电构件32a电源输入部34a、34b、34c 电源输出部41电阻元件42第一导电构件44第二导电构件42a,42b电源输入部44a、44b、44c、44d 电源输出部46a、46b、46c 绝缘膜51电阻元件52第一导电构件54第二导电构件53电源输入部电极端59电源输出部电极端
具体实施例方式请参阅图IA至图1C，图IA为本发明第一实施例的双端口的过电流与过温度保护元件10的立体分解图。图IB为本发明第一实施例的双端口的过电流与过温度保护元件10的第一实施例的立体组合图。图IC为本发明第一实施例的双端口的过电流与过温度保护元件10中的电阻元件11及上、下的导电构件12、14的组合的仰视立体图。图ID为本发明第一实施例的双端口的过电流与过温度保护元件10的等效电路图。前述过电流与过温度保护元件10是一层叠结构，其包括一薄板型的电阻元件11、第一导电构件12、第二导电构件14、第一绝缘膜16a、第二绝缘膜16b、电源输入部电极端19以及电源输出部电极端23。电阻元件11是叠设于第一导电构件12及第二导电构件14之间，且上、下分别层叠第一绝缘膜16a及第二绝缘膜16b。本实施例的过电流与过温度保护元件10是矩形结构，四侧各具有半圆形导通孔17、27。第一导电构件12包括分置于相对侧导通孔17处的两个电源输入部12a、12b及用于限定电流只从该电源输入部12a、12b进入的第一绝缘部13。第二导电构件14包括分置于另一相对侧导通孔27处的两个电源输出部14a、14b及用于限定电流只从该电源输出部14a、14b输出的第二绝缘部15。本实施例中，第一绝缘 部13环设于电源输出部14a、14b所对应的导通孔27。第二绝缘部15则环设于电源输入部12a、12b所对应的导通孔17，且将第二导电构件14的电源输出部14a、14b彼此形成电气隔离。电源输入部电极端19包含分别设于第一绝缘膜16a及第二绝缘膜16b表面的电极箔片18，以及电气连接电源输入部12a、12b的导电连接部21 (为清楚说明，图IA及IC未形成导电连接部21的情况)。电源输出部电极端23包含分别设于第一绝缘膜16a及第二绝缘膜16b表面的电极箔片20，以及电气连接电源输出部14a、14b的导电连接部21。电源输入部电极端19 (相当于电极箔片18)以及电源输出部电极端23 (相当于电极箔片20)以隔离构件22形成电气隔离。上述的电阻元件11可为一高分子材料层、电阻材料层、电容材料层或电感材料层等。本实施例是由具有导电粒子分散于其中的高分子材料所组成，其具有正温度或负温度系数的行为。适用于本发明的高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氟烯、前述的混合物及共聚合物等。导电粒子可为金属粒子、含碳粒子、金属氧化物、金属碳化物，例如碳化钛(TiC)、碳化钨(WC)、碳化钒(VC)、碳化锆(ZrC)、碳化铌(NbC)、碳化钽(TaC)、碳化钥(MoC)及碳化铪(HfC);或选自金属硼化物，例如硼化钛(TiB2)、硼化钒(VB2)、硼化锆(ZrB2)、硼化铌(NbB2)、硼化钥(MoB2)及硼化铪(HfB2);或选自金属氮化物，例如氮化锆(ZrN)，或是前述材料的混合物。本发明的一实施例中，第一导电构件12及第二导电构件14可由一平面金属薄膜，经一般切割、激光或微影蚀刻技术等图案化设计的方式产生缺口(剥离金属膜产生的缺口)，而形成如图IA所示的第一绝缘部13及图IC所示的第二绝缘部15。上述第一导电构件12及第二导电构件14的材料可为镍、铜、锌、银、金及前述金属所组成的合金或多层材料。上述缺口经剥离金属膜成型后，可使用各式优良的接着性胶膜(如环氧树脂复合材料或聚亚酰胺复合材料)，亦即绝缘膜16a、16b，将此电阻元件11、第一导电构件12及第二导电构件14的组合与外层上下各一片的金属铜膜经热压固化密合。之后，可将上下外层的铜膜经蚀刻方法，产生对应于电源输入部12a、12b的电极箔片18，及对应于电源输出部14a、14b的电极箔片20。电源输入部电极端19及电源输出部电极端23可通过导通孔或全面性裁切面的电镀方式形成将上下左右各区的电极选择性垂直导通电气相连，由此电气连接电源输入部12a、12b与电源输入部电极端19,以及电源输出部14a、14b与电源输出部电极端23。之后，在上、下面各电源输入部电极端19及电源输出部电极端23之间，可以一般防焊涂料涂布形成绝缘效应，形成隔离构件22。以下是以导通孔形成电气相连为例进行说明导通孔17、27的孔壁上可利用无电电镀(electroless plating)或电镀方法镀上一层导电膜(如铜或金)形成导电连接部21，以达到连接上下电极电气相连的目的。导通孔17的导电连接部21耦接第一导电构件12与上下两个电极箔片18，导通孔27的导电连接部21耦接第二导电构件14与上下两个电极箔片20。导通孔17、27的截面形状可为圆形、半圆形、1/4圆形、弧形、方形、菱形、长方形、三角形或多边形，在本实施例中是以半圆形为例作一说明。另外，导通孔亦可设于元件10之中，或以盲孔方式电气连接电源输入部与电源输入部电极端，及电源输出部与电源输出部电极端，举凡本发明领域中各种相关的电气连接的方式均为本发明所涵盖。综言之，电源输入部电极端19包括一对电极箔片18及导电连接部21 (即导电膜)，该对电极箔片18分设于该第一绝缘膜16a与第二绝缘膜16b上，导电连接部21沿电 源输入部12a、12b端面稱接该对电极箔片18与第一导电构件12。电源输出部电极端23包括一对电极箔片20及导电连接部21，该对电极箔片20分设于第一绝缘膜16a与第二绝缘膜16b上，该导电连接部21沿该电源输出部14a、14b端面耦接该对电极箔片20与第二导电构件14。电源输入部电极端19及电源输出部电极端23主要设置于元件端面，分别与第一导电构件12及第二导电构件14电气相接,并同时延伸至兀件10表面，以电路布局的方式设置于第一绝缘膜16a与第二绝缘膜16b的表面。第一导电构件12及第二导电构件14分别透过所述绝缘部13、15以与所述导通孔27、17上的导电连接部21产生电气隔离。由此，所述绝缘部13、15可限定电流(如图IB中箭头所示)Ila、I2aH从电源输入部电极端19经由第一导电构件12中的电源输入部12a、12b进入，之后通过电阻元件11而分别流向第二导电构件14中的两个电源输出部14a、14b，而后分别由二个电源输出部电极端23导出，亦即电源输入部电极端19、电阻元件11及电源输出部电极端23形成串联结构，以使得本发明能达到一种双端口的过电流与过温度的保护功能。然而，上述电流(Ila、I2a)的流动方向仅为例示，电流的流动方向亦可与上述电流(Ila、I2a)的流动方向相反，其功能亦相同。或者，本发明的过电流与过温度保护元件亦可反过来使用。本实施例的电源输入部电极端19及电源输出部电极端23与第一导电构件12及第二导电构件14之间是设置绝缘膜16a及16b，而利用导电连接部21进行其间的电气连接。然而，熟习本领域的技术人士亦可利用其它方式形成电极的电气连接，而不需设置绝缘膜 16a 及 16b。图2A至2C为本发明第二实施例的过电流与过温度保护元件。图2A为本发明第二实施例的三端口的过电流与过温度保护元件30的立体组合图。图2B为本发明第二实施例的三端口的过电流与过温度保护元件30中的电阻元件31、第一导电构件32及第二导电构件34的组合的仰视的立体图。图2C为本发明第二实施例的三端口的过电流与过温度保护元件30的等效电路图。三端口的过电流与过温度保护元件30与双端口的过电流与过温度保护元件10大致相同，不同处在于电阻元件31的第一导电构件32的绝缘部13分别环设于三个导通孔27周围，用于限定电流只从电源输入部32a进入；以及第二导电构件34利用绝缘部15将第二导电构件34电气隔离成3部分，用于限定电流只从电源输出部34a、34b及34c输出。本实施例中电流的流向如1113、1213和I3b所示。图3A为本发明第三实施例的四端口的过电流与过温度保护元件中的电阻元件41、第一导电构件42及第二导电构件44的仰视的立体图。电阻元件41的第一导电构件42的绝缘部13分别环设于四个导通孔27(此为四分之一圆孔)周围，用于限定电流只从电源输入部42a、42b进入；以及第二导电构件44利用绝缘部15将第二导电构件44电气隔离成4部分，以形成四个电源输出部44a、44b、44c及44d。类似于第一及第二实施例，电阻元件41、第一导电构件42及第二导电构件44可依类似方式于相应处制作电源输入部电极端及电源输出部电极端，在此不予重述。图3B为图3A的第三实施例的四端口的过电流与过温度保护元件的等效电路图。实际应用上，亦可利用类似方式依不同需求制作出如圆形等其它形状的过电流与过温度保护元件，或制作出五端口以上的过电流与过温度保护元件。
参照图4A，亦可将二个如图3A所示的电阻元件41、第一导电构件42及第二导电构件44的组合元件层叠设置，并依类似方式制作绝缘膜46a、46b及46c及电源输入部电极端19及电源输出部电极端23。其中电源输入部电极端19电气连接各该组合元件的第一导电构件42的电源输入部。电源输出部电极端23电气连接各该组合兀件的第二导电构件44的电源输出部，而形成四端口且具并联功效的过电流与过温度保护元件40。易言之，电源输入部电极端19、组合元件中的多个电阻元件41及电源输出部电极端23形成电气并联结构。图4B是图4A的过电流与过温度保护元件40的等效电路图。上述是表面黏着型元件的应用，然而其它类型的元件亦可采用本发明的技术特征，以适用于不同的应用环境。图5为本发明另一实施例的过电流与过温度保护元件，其是插件式元件的实施例。过电流与过温度保护元件50包含电阻元件51、第一导电构件52、第二导电构件54、电源输入部电极端53以及电源输出部电极端59。类似地，电阻元件是叠设于第一导电构件52及第二导电构件54之间。二第二导电构件54之间以缺口隔开,形成电气隔离。电源输入部电极端53是长条状,连接第一导电构件52表面且延伸向外。电源输出部电极端59是长条状，连接第二导电构件54表面且与电源输入部电极端53沿同方向延伸向外。按此，即可提供插件式过电流与过温度保护元件的应用。类似地，本发明的电源输入部电极端以及电源输出部电极端可略加修改而应用于如轴状或封装导线等其它型式的过电流与过温度保护元件。此外，本发明亦可同样利用形成绝缘部(缺口)的方式形成彼此电气隔离的多个电源输入部，形成各电源输入部对应一个电源输出部的情况。亦即，类似单一元件包含二个独立的电阻元件的情况。本发明可以有效地整合两个或多个端口以上的过电流与过温度保护元件而增加其使用范围，再者本发明能有效地降低电路板上过电流与过温度保护元件所占的积体，并且减少焊点的数目。以上所述，仅为本发明的具体实施例的详细说明与图式，惟本发明的特征并不局限于此，本发明的所有范围应以下述的申请专利范围为准，凡合于本发明申请专利范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉该项技艺者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在以下本案 的专利范围。
权利要求
1.一种过电流与过温度保护元件，其特征在于该保护元件包括 一第一导电构件，包含至少ー电源输入部及用以限定电流只从该电源输入部进入的第一绝缘部； 一第二导电构件，包括至少ニ电源输出部及用以限定电流只从该电源输出部输出的第ニ绝缘部，且各电源输出部利用该第二绝缘部彼此电气隔离； 一电阻元件，叠设于第一导电构件及第ニ导电构件之间，且具有正温度或负温度系数的行为； 至少ー电源输入部电极端，电气连接该电源输入部；以及 至少ニ电源输出部电极端，电气连接该电源输出部。
2.如权利要求I所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该保护元件包括 第一绝缘膜，设于该第一导电构件表面；以及 第二绝缘膜，设于该第二导电构件表面； 其中该电源输入部电极端至少部分设于该第一绝缘膜及第ニ绝缘膜表面，且电源输出部电极端至少部分设于该第一绝缘膜及第ニ绝缘膜表面。
3.如权利要求2所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该电源输入部电极端包括ー对第一电极箔片及第一导电连接部，该对第一电极箔片分设于该第一绝缘膜与第二绝缘膜上，该第一导电连接部沿电源输入部端面耦接该对第一电极箔片与第一导电构件，该电源输出部电极端包括ー对第二电极箔片及第ニ导电连接部，该对第二电极箔片分设于第一绝缘膜与第二绝缘膜上，该第二导电连接部沿该电源输出部端面耦接该对第二电极箔片与第二导电构件。
4.如权利要求3所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该第一导电连接部及第二导电连接部分别设于该过电流与过温度保护元件的侧面所设的相应导电孔表面。
5.如权利要求3所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该第一导电连接部及第二导电连接部是以无电电镀或电镀方法所镀成的铜、金、银、镍、锡或其合金。
6.如权利要求4所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该第一绝缘部包含环设于第二导电连接部相应的导电孔周围的部分，且该第二绝缘部包含环设于第一导电连接部相应的导电孔周围的部分。
7.如权利要求2所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该第一绝缘部及第ニ绝缘部是经由切割、激光或微影蚀刻技术图案化方式产生的缺ロ。
8.如权利要求I所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该电源输入部电极端、电阻元件及电源输出部电极端形成电气串联结构。
9.如权利要求I所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该电阻元件包含高分子材料，该高分子材料是聚こ烯、聚丙烯、聚氟烯、前述的混合物及共聚合物其中之一。
10.如权利要求I所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该电阻元件包含散布其中的导电粒子，该导电粒子包含金属粒子、含碳粒子、金属氧化物、金属碳化物、金属硼化物、金属氮化物或前述材料的混合物。
11.如权利要求2所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该第一绝缘膜及第ニ绝缘膜为环氧树脂复合材料或聚亚酰胺复合材料。
12.如权利要求I所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该保护元件包含隔离构件，将该电源输入部电极端与电源输出部电极端相互电气隔离。
13.如权利要求12的过电流与过温度保护元件，其特征在于该隔离构件是防焊涂料构件。
14.如权利要求I所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该保护元件是表面黏着型元件。
15.如权利要求I所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该电源输入部电极端及电源输出部电极端是插件式长条状电极，该电源输入部电极端连接该第一导电构件表面且延伸向外，该电源输出部电极端连接该第二导电构件表面且延伸向外。
16.一种过电流与过温度保护元件，其特征在于该保护元件包含 多个组合元件，各组合元件包括第一导电构件、电阻元件及第二导电构件；其中该第一导电构件包含至少一电源输入部及用以限定电流只从该电源输入部进入的第一绝缘部；该第二导电构件包括至少二电源输出部及用以限定电流只从该电源输出部输出的第二绝缘部，且各电源输出部利用该第二绝缘部彼此电气隔离；该电阻元件叠设于第一导电构件及第二导电构件之间，且具有正温度或负温度系数的行为； 至少一电源输入部电极端，电气连接各该组合兀件的第一导电构件的电源输入部；以及 至少二电源输出部电极端，电气连接各该组合元件的第二导电构件的电源输出部； 其中所述多个组合元件彼此之间设有第一绝缘膜。
17.如权利要求16所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该组合元件与电源输入部电极端及电源输出部电极端之间设有第二绝缘膜。
18.如权利要求16所述的过电流与过温度保护元件，其特征在于该电源输入部电极端、组合元件中的多个电阻元件及电源输出部电极端形成电气并联结构。
全文摘要
本发明的过电流与过温度保护元件包括第一导电构件，其包括一电源输入部及用以限定电流只从该电源输入部进入的第一绝缘部、第二导电构件，其包括至少二电源输出部及用以限定电流只从该电源输出部输出的第二绝缘部，且各电源输出部利用该第二绝缘部彼此电气隔离、一叠设于第一导电构件及第二导电构件之间的电阻元件、电气连接该电源输入部的电源输入部电极端、以及电气连接该电源输出部的电源输出部电极端。本发明多端口式的过电流与过温度保护元件是能够同时提供两个或两个以上回路的过电流与过温度保护功能。
文档编号H01C7/04GK102779595SQ20111012961
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月12日 优先权日2011年5月12日
发明者曾郡腾, 王绍裘 申请人:聚鼎科技股份有限公司