过电流保护元件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种过电流保护元件，其包含四边形结构，包括上表面、下表面、第一侧面及第二侧面，其中至少该第二侧面包含斜面。过电流保护元件包括：第一电极、第二电极、第一PTC材料层、第一导电连接件及第二导电连接件。第一电极形成于上表面或下表面。第二电极形成于下表面，且和该第一电极形成电气隔离。第一PTC材料层沿上表面方向延伸，该第一PTC材料层具有第一表面和第二表面，该第一表面电气连接该第一电极，该第二表面电气连接该第二电极。第一导电连接件位于该第一侧面，电气连接该第一电极。第二导电连接件位于该第二侧面，沿该斜面延伸，且电气连接该第二电极。
【专利说明】 过电流保护元件
【技术领域】
[0001]本发明关于一种过电流保护元件，特别是关于一种薄型化的过电流保护元件。
【背景技术】
[0002]过电流保护元件被用于保护电路，使其免于因过热或流经过量电流而损坏。过电流保护元件通常包含两电极及位于两电极间的电阻材料。此电阻材料具正温度系数(Positive Temperature Coefficient;PTC)特性,亦即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，藉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，过电流保护元件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PTC过电流保护元件取代保险丝，而被更广泛运用在高密度电子电路上。
[0003]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。例如以手机而言，过电流保护元件设置于保护电路模块(Protective CircuitModule ；PCM)上，其外接电极片将占据一定的空间，因此过电流保护元件被要求制作为更薄的元件。
[0004]另外，为因应元件的低电阻需求，现今的过电流保护元件常包含层叠二层并联的PTC元件，藉此降低其电阻值。参照图1，过电流保护元件10包括两PTC元件I和2，PTC元件I或2包含金属箔12a和12b及叠设于其间的PTC材料层11。PTC元件I和2的金属箔12a通过导通件13电气连接第一电极15，而金属箔12b通过导通件14电气连接第二电极
16。金属箔12a、12b、电极15、16间设置绝缘层18作为隔离。另外,位于上、下表面的第一电极15和第二电极16间设置防焊层17。因为PTC元件I和2成电气并联结构，可降低过电流保护元件10的电阻值，以符合低电阻需求。然层叠二层PTC元件的并联设计将使得过电流保护元件增厚，因此薄型化将更加不易。
【发明内容】
[0005]本发明关于一种过电流保护元件，特别是关于一种薄型化的过电流保护元件。
[0006]根据本发明的第一方面，一种过电流保护元件包含四边形结构，该四边形结构包括上表面、下表面、第一侧面及第二侧面，其中至少该第二侧面包含斜面。过电流保护元件包括:第一电极、第二电极、第一 PTC材料层、第一导电连接件及第二导电连接件。第一电极形成于上表面或下表面。第二电极形成于下表面，且和该第一电极形成电气隔离。第一PTC材料层沿上表面方向延伸，该第一 PTC材料层具有第一表面和第二表面,该第一表面电气连接该第一电极，该第二表面电气连接该第二电极。第一导电连接件位于该第一侧面，电气连接该第一电极。第二导电连接件位于该第二侧面，沿该斜面延伸，且电气连接该第二电极。一实施例中，该斜面并未贯穿整个第二侧面。
[0007]一实施例中，过电流保护元件另包含第一导电构件和第二导电构件，其中该第一电极和第二电极位于下表面，该第一 PTC材料层叠设于该第一导电构件和第二导电构件之间，第一导电构件连接该第一导电连接件，第二导电构件连接该第二导电连接件，第一导电构件的表面上覆盖防焊层而形成上表面。一实施例中，过电流保护元件另包含第三导电构件、第四导电构件、第二 PTC材料层、第一绝缘层及第二绝缘层。第三导电构件连接该第一导电连接件。第四导电构件连接该第二导电连接件。第二PTC材料层叠设于该第三导电构件及第四导电构件之间。第一绝缘层形成于该第二和第三导电构件之间。第二绝缘层形成于该第四导电构件和第一及第二电极之间。
[0008]根据本发明的第二方面，一种过电流保护元件包含四边形结构，该四边形结构包括上表面、下表面、第一侧面及第二侧面，其中至少该第二侧面包含斜面。过电流保护元件包括第一导电连接件、第二导电连接件、第一PTC元件、第二 PTC元件及一绝缘层。第一导电连接件位于该第一侧面，且电气连接第一电极。第二导电连接件位于该第二侧面，沿该斜面延伸，且电气连接第二电极。第二 PTC元件层叠设于该第一 PTC元件下方。绝缘层设于第一 PTC元件和第二 PTC元件之间。其中该第一 PTC元件和第二 PTC元件并联连接于该第一导电连接件及第二导电连接件。
[0009]—实施例中，第一电极和第二电极位于下表面，且第一和第二 PTC兀件的上金属箔均连接第一导电连接件，第一和第二 PTC元件的下金属箔均连接第二导电构件。
[0010]本发明的设计可应用于单层或多层PTC材料层的过电流保护元件，可有效将过电流保护元件薄型化，而得以符合目前电子产品小型化的严格要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1绘示现有的过电流保护元件。
[0012]图2绘示本发明第一实施例的过电流保护元件示意图。
[0013]图3A及3B绘示本发明第一实施例的过电流保护元件的制作示意图。
[0014]图4绘示本发明第二实施例的过电流保护元件示意图。
[0015]图5绘示本发明第三实施例的过电流保护元件示意图。
[0016]图6绘示本发明第四实施例的过电流保护元件示意图。
[0017]图7绘示本发明第五实施例的过电流保护元件示意图。
[0018]其中，附图标记说明如下:
[0019]1、2、3、4、5、6PTC 元件
[0020]10、20、40、50、60、70 过电流保护元件
[0021]11、27、28、57、58、77PTC 材料层
[0022]12a、12b 金属箔
[0023]13、14 导通件
[0024]15、16 电极
[0025]17、39、46、84 防焊层
[0026]18、35、36、67、68、86 绝缘层
[0027]21、41、51、71 上表面
[0028]22、42、52、72 下表面
[0029]23、43、53、73 第一侧面
[0030]24、44、54、74 第二侧面[0031]25、47、56、75 第一电极
[0032]26、48、55、76 第二电极
[0033]29、59、78第一导电连接件
[0034]31、32、33、34 导电构件
[0035]37、69、79第二导电连接件
[0036]38、65、66、85 锡层
[0037]45隔离线
[0038]61、62、63、64、81、82 导电构件
[0039]241、441、531、541、741 斜面
[0040]242、442、742 侧平面
[0041]271、281、771 第一表面
[0042]272、282、772 第二表面
【具体实施方式】
[0043]为让本发明的上述和其他技术内容、特征和优点能更明显易懂，下文特举出相关实施例，并配合所附图式，作详细说明如下:
[0044]图2绘示本发明一实施例的过电流保护元件20的剖面结构。过电流保护元件20约成四边形结构，该四边形结构包括上表面21、下表面22、第一侧面23及第二侧面24。过电流保护元件20包括第一电极25、第二电极26、第一 PTC材料层27、第二 PTC材料层28、第一导电连接件29及第二导电连接件37。本实施例中，第一电极25和第二电极26形成于下表面22，两者为电气隔离。第二电极26和第一电极25作为左、右电极，使得过电流保护兀件20可作为表面黏着式兀件。一实施例中，第一电极25和第二电极26可为铜层外覆锡层38，亦即形成镀锡铜箔，以增进焊接效果。第一 PTC材料层27沿上表面21方向延伸，且第一 PTC材料层27具有第一表面271和第二表面272。第一表面271设有导电构件(上金属箔)31电气连接第一电极25,而第二表面272设有导电构件(下金属箔)32电气连接第二电极26。换言之，第一 PTC材料层27叠设于导电构件31和导电构件32之间，形成PTC元件3。类似地，第二 PTC材料层28叠设于导电构件(上金属箔)33和导电构件(下金属箔)34之间形成另一 PTC元件4，且导电构件33电气连接第一电极25，导电构件34电气连接第二电极26。第一导电连接件29位于第一侧面23，电气连接导电构件31、33和第一电极25。第二导电连接件37位于该第二侧面24，电气连接导电构件32、34和该第二电极26。本实施例中，第二侧面24包含斜面241及侧平面242。斜面241并未延伸整个第二侧面24。第二导电连接件37沿斜面241延伸，但不连接导电构件31和33。本实施例中，第一导电连接件29可为导电半圆通孔。位于斜面241的第二导电连接件37可为导电金属面。绝缘层35设于导电构件32和33之间作为电气隔离。绝缘层36设于导电构件34和电极25、26之间。一实施例中，绝缘层35和36可包含环氧树脂(epoxy)和玻纤(glass fiber)。一实施例中，防焊层39形成于导电构件31的表面。
[0045]相较于图1所示,本实施例的过电流保护元件20仅需要2层绝缘层35和36 (图1显示需要3层绝缘层18)，而得以将包含2层PTC元件的过电流保护元件20的厚度控制于小于0.8mm,或特别地控制于小于0.75mm或0.7mm。[0046]图3A和3B例示前述过电流保护元件20的制作流程示意图。于PTC复合板材300上依一定间隔切割出凹槽301和导通孔302，之后可于凹槽301和导通孔302壁面镀上导电层，而分别形成导电金属面301和导电通孔302。凹槽301较佳地为V形或U型，随后再沿切割线303、304和305进行切割，即可形成多个图2的过电流保护元件20。其中切割线303通过导通孔302中央，切割线304通过凹槽301中央，而切割线305则沿垂直于切割线303和304的方向通过两相邻导通孔302的中间位置。
[0047]图4显示本发明另一表面黏着式过电流保护元件。过电流保护元件40的剖面结构约成四边形，包括上表面41、下表面42、第一侧面43及第二侧面44。过电流保护元件40包括第一电极47、第二电极48、第一 PTC材料层27、第二 PTC材料层28、第一导电连接件29及第二导电连接件37。本实施例中，第一 PTC材料层27及其相关导电构件31和32的结构和图2所示的实施例类似，但形成PTC材料层28下方的导电构件34则可直接作为电极用。详言之，第一电极47和第二电极48形成于第二 PTC材料层28的表面282。第二 PTC材料层28的另一表面281则形成导电构件33。导电构件33连接导电连接件37，以电气连接第二电极48。导电构件34连接导电连接件29。第二 PTC材料层28叠设于导电构件33及导电构件34之间。绝缘层35形成于导电构件32和导电构件33之间。导电构件34的一部分覆盖防焊层46而形成下表面42。导电构件34未覆盖防焊层46的部分作为第一电极47。本实施例中，第一电极47和导电构件34可为同一层金属箔(例如铜箔)，其位于第二 PTC材料层28的同一表面282。导电构件34和第二电极48间可蚀刻出隔离线45作为隔离，隔离线45中可填入防焊层46。第二电极48和第一电极47分别作为左、右电极，提供表面黏着式工艺应用。一实施例中，第一电极47和第二电极48可为铜层外覆锡层38，亦即形成镀锡铜箔，以增进焊接效果。
[0048]类似地，第二侧面44包含斜面441及侧平面442。第二导电连接件37沿斜面441延伸，但不连接导电构件31。一实施例中，防焊层39形成于导电构件31表面，形成上表面41。
[0049]相较于图1所示的双层PTC过电流保护元件，本实施例可省略2层绝缘层，而得以进一步降低过电流保护元件的厚度。其厚度可控制于小于0.75_，或特别地控制于小于
0.7mm 或 0.65mm。
[0050]图5绘示本发明第三实施例的过电流保护元件50的剖面结构，可使用于外接电极的应用。过电流保护元件50约成四边形结构，该四边形结构包括上表面51、下表面52、第一侧面53及第二侧面54。过电流保护兀件50包括第一电极56、第二电极55、第一 PTC材料层57、第二 PTC材料层58、第一导电连接件59及第二导电连接件69。本实施例中，第二电极55形成于下表面52,而第一电极56形成于上表面51,两者为电气隔离。第一电极56和第二电极55作为上、下电极。第一 PTC材料层57沿上表面51方向延伸。申言之，PTC材料层57的一表面设有导电构件(上金属箔)61,其即作为第一电极56,而其另一表面设有导电构件(下金属箔)62连接第二导电连接件69，以电气连接第二电极55。换言之，第一 PTC材料层57叠设于导电构件61和导电构件62之间，形成PTC元件5。类似地，PTC材料层58的一表面设有导电构件(下金属箔)64,其即作为第二电极55,而其另一表面设有导电构件(上金属箔)63连接第一导电连接件59，以电气连接第一电极56。第二 PTC材料层58叠设于导电构件63和导电构件64之间，形成PTC兀件6,且导电构件63电气连接第一电极56。第一导电连接件59位于第一侧面53，沿其中的斜面531延伸，且电气连接导电构件61和63。第二导电连接件69位于该第二侧面54，沿其中的斜面541延伸，且电气连接导电构件62和64。绝缘层67设于导电构件62和63之间作为电气隔离，即作为PTC元件5和PTC兀件6间的隔离。一实施例中，第一电极56和第一导电连接件59可为铜层外覆锡层65，第二电极55和第二导电连接件69亦可为铜层外覆锡层66，以便于后续焊接工艺。本实施例仅需一层绝缘层67,使得过电流保护元件50的厚度可控制为小于0.75mm,或特别地小于0.7mm或0.65mm。
[0051]图6绘示本发明第四实施例的过电流保护元件60的剖面结构。过电流保护元件60约成四边形结构，该四边形结构包括上表面51、下表面52、第一侧面53及第二侧面54。过电流保护元件60包括第一电极56、第二电极55、第一 PTC材料层57、第二 PTC材料层58、第一导电连接件59及第二导电连接件69。本实施例中，第二电极55形成于下表面52,而第一电极56形成于上表面51,两者为电气隔离,且第一电极56和第二电极55分别作为上、下电极。PTC元件5的第一 PTC材料层57和其相关导电构件61和62的结构与图5所示者类似，导电构件61即作为第一电极56。PTC材料层58的一表面设有导电构件64连接第二导电连接件69，以电气连接至第二电极55，而其另一表面设有导电构件63连接第一导电连接件59，以电气连接第一电极56。第二 PTC材料层58叠设于导电构件63和导电构件64之间，形成PTC元件6。第一导电连接件59位于第一侧面53，沿其中的斜面531延伸，且电气连接导电构件61和63。第二导电连接件69位于该第二侧面54，沿其中的斜面541延伸，且电气连接导电构件62和64。绝缘层67设于导电构件62和63之间作为电气隔离。绝缘层68设于导电构件64和第二电极55之间作为隔离。本实施例仅需2层绝缘层67和68,使得过电流保护元件60的厚度可控制为小于0.8mm,或特别地小于0.75mm或0.7_。
[0052]除上述双层PTC材料层的过电流保护元件外，本发明亦可应用于单层PTC材料层的结构，如图7所示。过电流保护元件70的剖面约成四边形结构，该四边形结构包括上表面71、下表面72、第一侧面73及第二侧面74。过电流保护元件70包括第一电极75、第二电极76、PTC材料层77、第一导电连接件78及第二导电连接件79。本实施例中，第一电极75和第二电极76形成于下表面72,两者为电气隔离。第二电极76和第一电极75作为左、右电极，使得过电流保护兀件70可作为表面黏着式兀件。一实施例中，第一电极75和第二电极76可为铜层外覆锡层85，以增进焊接效果。PTC材料层77沿上表面71方向延伸，且PTC材料层77具有第一表面771和第二表面772。第一表面771设有导电构件81连接第一导电连接件78，以电气连接第一电极75，而第二表面772设有导电构件82连接第二导电连接件79，以电气连接第二电极76。换言之，PTC材料层77叠设于导电构件81和导电构件82之间。第一导电连接件78位于第一侧面73，电气连接导电构件81和第一电极75。第二导电连接件79位于该第二侧面74，电气连接导电构件82和该第二电极76。本实施例中，第二侧面74包含斜面741及侧平面742。斜面741并未延伸整个第二侧面74。第二导电连接件79沿斜面741延伸，但不连接导电构件81。绝缘层86设于导电构件82和电极75、76之间。一实施例中，防焊层84形成于导电构件81的表面。由图7可知，具有单层PTC材料层的过电流保护元件70仅包含一层绝缘层86，而达到进一步薄型化的效果。
[0053]通过本发明的薄型化设计，可有效降低过电流保护元件的厚度，且保有低电阻的特性，方便其于各式各样小型化电子产品的应用。[0054]本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为申请专利权利要求范围所涵盖。
【权利要求】
1.一种过电流保护元件，其包含四边形结构，该四边形结构包括上表面、下表面、第一侧面及第二侧面，该第二侧面包含第一斜面，该过电流保护元件包括: 一第一电极，形成于上表面或下表面； 一第二电极，形成于下表面，且和该第一电极形成电气隔离； 一第一 PTC材料层，沿上表面方向延伸，该第一 PTC材料层具有第一表面和第二表面，该第一表面电气连接该第一电极，该第二表面电气连接该第二电极； 一第一导电连接件，位于该第一侧面，电气连接该第一电极；以及 一第二导电连接件，位于该第二侧面，沿该第一斜面延伸，且电气连接该第二电极。
2.根据权利要求1的过电流保护元件，其中该第一斜面并未贯穿整个第二侧面。
3.根据权利要求1的过电流保护元件，其中位于该第一斜面的第二导电连接件包含导电金属面。
4.根据权利要求1的过电流保护元件，其另包含一第一导电构件和一第二导电构件，其中该第一电极和第二电极位于下表面，该第一 PTC材料层叠设于该第一导电构件和第二导电构件之间，第一导电构件连接该第一导电连接件，第二导电构件连接该第二导电连接件，第一导电构件的表面上覆盖第一防焊层而形成上表面。
5.根据权利要求4的过电流保护元件，其另包含一绝缘层，该绝缘层位于该第二导电构件和第一、第二电极之间。
6.根据权利要求4的过电流保护元件，其另包含:· 一第三导电构件，连接该第一导电连接件； 一第四导电构件，连接该第二导电连接件； 一第二 PTC材料层，叠设于该第三导电构件及第四导电构件之间； 一第一绝缘层,形成于该第二和第三导电构件之间；以及 一第二绝缘层,形成于该第四导电构件和第一及第二电极之间。
7.根据权利要求4的过电流保护元件，其另包含: 一第三导电构件，连接该第二导电连接件； 一第四导电构件，连接该第一导电连接件； 一第二 PTC材料层,叠设于该第三导电构件及第四导电构件之间；以及 一绝缘层，形成于该第二和第三导电构件之间； 其中该第四导电构件的一部分覆盖第二防焊层而形成下表面。
8.根据权利要求7的过电流保护元件，其中该第四导电构件未覆盖第二防焊层的部分作为该第一电极，且第二电极和第四导电构件位于该第二 PTC材料层的同一表面。
9.根据权利要求8的过电流保护元件，其中该第四导电构件和第二电极间以隔离线作为隔离。
10.根据权利要求1的过电流保护元件，其中该第一导电连接件为导电通孔。
11.根据权利要求1的过电流保护元件，其中该过电流保护元件的厚度小于0.7_。
12.根据权利要求1的过电流保护元件，其另包含: 一第一导电构件，连接该第二导电连接件； 一第二导电构件，连接该第一导电连接件； 一第二 PTC材料层,叠设于该第二电极和第二导电构件之间；一绝缘层，形成于该第一和第二导电构件之间； 其中该第一电极和第二电极分别位于上、下表面，该第一 PTC材料层叠设于该第一电极和第一导电构件之间，该第一侧面包含第二斜面，第一导电连接件沿第二斜面延伸。
13.根据权利要求1的过电流保护元件，其另包含: 一第一导电构 件，连接该第二导电连接件； 一第二导电构件，连接该第一导电连接件； 一第三导电构件，连接该第二导电连接件； 一第二 PTC材料层，叠设于该第二导电构件和第三导电构件之间； 一第一绝缘层，形成于该第一和第二导电构件之间；以及 一第二绝缘层,形成于该第三导电构件和第二电极之间； 其中该第一电极和第二电极分别位于上、下表面，该第一 PTC材料层叠设于该第一电极和第一导电构件之间，该第一侧面包含第二斜面，第一导电连接件沿第二斜面延伸。
14.一种过电流保护元件，其包含四边形结构，该四边形结构包括上表面、下表面、第一侧面及第二侧面，该第二侧面包含第一斜面，该过电流保护元件包括: 一第一电极; 一第二电极； 一第一导电连接件，位于该第一侧面，电气连接第一电极； 一第二导电连接件，位于该第二侧面，电气连接第二电极； 一第一 PTC元件； 一第二 PTC元件，层叠设于该第一 PTC元件下方；以及 一第一绝缘层，层叠设于该第一 PTC元件和第二 PTC元件之间； 其中该第一 PTC元件和第二 PTC元件并联连接于该第一导电连接件及第二导电连接件，且该第二导电连接件沿该第一斜面延伸。
15.根据权利要求14的过电流保护元件，其中各该第一和第二PTC元件包含上金属箔、下金属箔及叠设于其间的PTC材料层。
16.根据权利要求15的过电流保护元件，其中第一电极和第二电极位于下表面，且第一和第二 PTC元件的上金属箔均连接第一导电连接件，第一和第二 PTC元件的下金属箔均连接第二导电构件。
17.根据权利要求16的过电流保护元件，其另包含位于第二PTC元件和第一、第二电极间的第二绝缘层。
18.根据权利要求15的过电流保护元件，其中第一PTC元件的上金属箔覆盖第一防焊层，第二 PTC元件的下金属箔的一部分覆盖第二防焊层，第二 PTC元件的下金属箔未覆盖第二防焊层的部分作为该第一电极，第二电极和第二 PTC兀件的下金属箔形成于同一表面。
19.根据权利要求18的过电流保护元件，其中该第一电极和第二电极间以隔离线作为隔离。
20.根据权利要求15的过电流保护元件，其中该第一PTC元件之上金属箔作为第一电极，该第二 PTC元件之下金属箔作为第二电极，且该第一侧面包含第二斜面，第一导电连接件沿该第二斜面延伸。
21.根据权利要求15的过电流保护元件，其中该第一PTC元件之上金属箔作为第一电极，第二电极位于下表面，该第二 PTC元件之下金属箔和第二电极间以第二绝缘层隔离，且该第一侧面包含第二斜面，第一导电连接件沿第二斜面延伸。
22.根据权利要求14的过电流`保护元件，其中该过电流保护元件的厚度小于0.7_。
【文档编号】H01C13/02GK103578673SQ201310087538
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年3月19日 优先权日:2012年7月31日
【发明者】曾郡腾, 王绍裘 申请人:聚鼎科技股份有限公司