过电流保护组件的制作方法

本实用新型属于过电流保护技术领域，特别是涉及一种过电流保护组件。

背景技术：

由于具有正温度系数(Positive Temperature Coefficient；PTC)特性的导电复合材料的电阻具有对温度变化反应敏锐的特性，可作为电流或温度感测组件的材料，且目前已被广泛应用于过电流保护组件或电路组件上。由于PTC导电复合材料在正常温度下的电阻可维持极低值，使电路或电池得以正常运作。但是，当电路或电池发生过电流(over-current)或过高温(over-temperature)的现象时，PTC导电复合材料中的结晶性高分子会随着熔解而膨胀，而切断大部分导电性粒子的导电路径，使得电阻值会瞬间提高至一高电阻状态，即发生触发(trip)现象，从而降低流过的电流值。

请参照图1，美国专利US6713210揭示一具过电流保护的电路板结构，或称保护电路模块(Protective Circuit Module；PCM)。IC组件2设置于电路板1上，一PTC芯片3则以表面黏着方式固设于电路板1的表面。该PTC芯片3一叠层结构，PTC材料层6设置于镍箔(或镀镍铜箔)7、7'之间，该镍箔7、7'作为PTC材料层6的电极箔。镍片4固接于该镍箔7的上表面作为外接电极之用。在镍箔7'的下表面(即相邻于电路板1的表面)另焊接一铜电极5，相对于PTC芯片3成一对称结构。该铜电极5为电路板1中的构件，从而可降低整体保护电路模块的高度。

然而，当镍片4的另一端要连接至欲保护的装置，例如二次电池(secondary battery)，镍片4通常需要依照二次电池的位置进行弯折。镍片4弯折时产生的应力容易造成镍片4自PTC芯片3剥离而损坏。中国专利公布号CN102074324揭露于PTC芯片区域利用涂布方式形成保护膜，但其结合强度仍未达到理想要求，而仍有镍片自PTC芯片剥离的风险。

易言之，为了配合电池所在的位置及方向，常需要将外接电极片弯折或进行变形，以便将外接电极片的一端顺利焊接至二次电池。然而将外接电极片进行弯折时，外接电极片和PTC芯片连接处可能会产生很大的应力，若原本的连接强度不足，将造成外接电极片和PTC芯片间的焊接结构被破坏，更严重时将造成外接电极片和PTC芯片剥离。

因此，有必要提供一种新的过电流保护组件来解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种过电流保护组件，能够有效增加PTC芯片和电路板之间的结合强度。

本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种过电流保护组件，其包括，

一PTC芯片，包含相对设置的第一表面和第二表面；

一外接电极，为包含有相对设置的第一端部和第二端部的长条形结构，其中所述第一端部连接至所述第一表面；以及

一绝缘保护层，除了所述第二表面外，覆盖包裹住所述PTC芯片以及所述外接电极中连接所述PTC芯片的所述第一端部。

进一步的，所述绝缘保护层为射出成型式的高分子聚合物材料层。

进一步的，所述绝缘保护层部分覆盖所述第二表面，且所述第二表面未被所述绝缘保护层覆盖的面积占40-100％。

进一步的，所述绝缘保护层的厚度为0.01～0.5mm。

进一步的，所述外接电极在靠近所述PTC芯片处设置至少一穿孔，且所述绝缘保护层填充于所述穿孔中。

进一步的，所述PTC芯片为包含第一电极层、PTC材料层和第二电极层的叠层式结构。

进一步的，所述第一电极层构成所述第一表面，且所述第二电极层构成所述第二表面。

进一步的，所述第二端部延伸凸出于所述PTC芯片。

与现有技术相比，本实用新型过电流保护组件的有益效果在于：针对PTC芯片和外接电极进行适当的绝缘保护层覆盖或包覆，且所述绝缘保护层优选的可为射出成型式的高分子聚合物材料层，相较于传统的涂布方式，可提供更强的结合强度，防止PTC芯片和外接电极的剥离。经测试，本实用新型的过电流保护组件的剥离强度可达30～50N。

【附图说明】

图1为现有技术中的过电流保护的电路板的结构示意图；

图2A为本实用新型实施例一过电流保护组件的立体结构示意图；

图2B为本实用新型实施例一过电流保护组件的侧视剖面结构示意图；

图3为本实用新型实施例二的过电流保护组件的示意图；

图4为本实用新型实施例三的过电流保护组件的示意图；

图5为本实用新型实施例四的过电流保护组件的示意图；

图中数字表示：

1 电路板

2 IC组件

3 PTC芯片

4 镍片

5 铜电极

6 PTC材料层

7、7' 镍箔

20、30、40、50 过电流保护组件

21、41、51 PTC芯片

22 外接电极

23、33、43、53 绝缘保护层

24 焊接块

25 绝缘层

26 导电件

211 PTC材料层

212 第一电极层

213 第二电极层

214 第一端部

215 第二端部

221 穿孔

216 中央部份

217 第三电极层

【具体实施方式】

为让本实用新型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。为有效解决外接电极片和PTC芯片间剥离的问题，本实用新型特别使用绝缘保护层覆盖包裹，从而增加两者间的结合强度。

实施例一

请参照图2A及2B，其分别显示本实施例的过电流保护组件的立体图和侧视剖面结构示意图。过电流保护组件20包含PTC芯片21、外接电极22和绝缘保护层23。一实施例中，PTC芯片21包含PTC材料层211和设置于该PTC材料层211两个相对表面的第一电极层212和第二电极层213。易言之，PTC材料层211叠设于该第一电极层212和第二电极层213之间，而形成层叠式PTC芯片21结构。外接电极22的第一端部214连接该第一电极层212，相对的第二端部215延伸凸出该PTC芯片21，用于连接至欲保护的装置，例如行动装置所用的二次电池。将过电流保护组件20上下翻转后，PTC芯片21的第二电极层213可用于焊接在电路板(图中未标示)表面，形成保护电路模块。

该PTC芯片21和外接电极22结合后，可利用埋入成型(inserting molding)的射出成型(injection molding)制程在PTC芯片21和外接电极22中连接PTC芯片21的第一端部214形成绝缘保护层23。本实施例的绝缘保护层23为射出成型式的高分子聚合物材料层。必须注意的是，PTC芯片21中未连接外接电极22的第二电极层213因必须作为焊接至电路板的接口，必须露出足够的面积。特而言之，若将PTC芯片21视为六面体，PTC芯片21的第一电极层212构成第一表面，而第二电极层213构成第二表面。绝缘保护层23实质覆盖PTC芯片21中的五个表面(包含四个侧表面)，至于位于构成第二表面的第二电极层213可完全露出(不包覆)。此外，因为延伸凸出于该PTC芯片21的外接电极22进行弯折时，其接近该PTC芯片21的部分会受到较大应力，因此绝缘保护层23特别于该处延伸包覆，增加结合强度避免弯折时破坏。

特而言之，PTC芯片21包含相对的第一表面和第二表面。外接电极22为包含第一端部214和第二端部215的长条形结构，其中第一端部214连接至PTC芯片21的第一表面(即下表面)。本实施例中，除了PTC芯片21的第二表面(即上表面)外，绝缘保护层23覆盖PTC芯片21以及外接电极22中连接PTC芯片21的第一端部214。未覆盖绝缘保护层的PTC芯片21的第二表面(即上表面)作为焊接至电路板的接口。由于绝缘保护层23部分包覆PTC芯片21及外接电极22，从而提升两者间的结合强度。

实施例二

图3显示本实施例过电流保护组件30的俯视图。本实施例中的结构与实施例一种的结构相似，相较于前述的过电流保护组件20，绝缘保护层33同样实质覆盖PTC芯片21中的五个表面，其区别在于：除此之外还进一步包覆位于第二表面的第二电极层213的周缘，亦即该绝缘保护层部分覆盖该第二表面，而将第二电极层213的中央部份216露出作为焊接接口。综言之，露出的中央部份216约占第二电极层213或第二表面的面积的40％至100％，其中100％即为完全露出的情况。一实施例中，外接电极22在接近该PTC芯片21处可设置至少一垂直方向的穿孔221，如此绝缘保护层33在射出成型时，高分子聚合物材料会进入该穿孔221，从而连接位于外接电极22上下表面的绝缘保护层33，提供更佳的强度以防止外接电极22自PTC芯片21表面剥离。

传统上，包覆保护层使用涂布(coating)的方式，而涂布所形成的保护层难以形成精确的形状，而有膜厚不均、转角处厚度较薄等问题，难以有效覆盖包裹住所述PTC芯片以及所述外接电极中连接所述PTC芯片的所述第一端部。此外，因涂布成型不像射出成型需施加压力，所以涂布所形成的保护层，其硬度、密度和与被覆物间的贴合性或结合强度均不如射出成型者。

鉴于以上以涂布形成绝缘保护层的缺点，本实施例选用的可选用射出成型(inject moldable)的高分子聚合物作为绝缘保护层的材料。另外，因PTC芯片21的可能需要通过后续回焊制程(reflow)，故必须耐220～300℃的温度不致损坏。一实施例中，聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide；PPS)作为绝缘保护层23、33的材料，其具有以下特性：低毛边、中流动、射出变形稳定(小)、低卤素成分、成型后吸水性0.02％。另外，也可选用例如属于芳香族聚酯(aromatic polyester)的液晶聚合物((Liquid Crystal Polymer；LCP)作为绝缘聚合物的材料，其具有以下特性：低翘曲、高流动、射出变形稳定(小)、无卤素成分、可塑性好、成型后吸水性0.02％。

一实施例中，绝缘聚合物的射出条件目标厚度约0.05mm，实际使用上绝缘聚合物的厚度约在0.01mm～0.5mm的范围，也可为0.1mm、0.2mm、0.3mm。

实施例三

PTC芯片除了图2A和图2B所示的形式外，还可能使用其他形式的PTC芯片。请参照图4，本实施例的结构与实施例一的结构相似，其区别在于：过电流保护组件40中增加一个焊接块24于第一电极层212表面，以便直接利用点焊连接该外接电极22。此时焊接块24构成PTC芯片41的第一表面，而绝缘保护层43除了未覆盖第二电极层213构成的第二表面外，覆盖PTC芯片41及外接电极22中连接PTC芯片41的第一端部214。

实施例四

请参照图5，本实施例的结构与实施例一的结构相似，其区别在于：过电流保护组件50中PTC芯片51的第二表面由第三电极层217构成，而第三电极层217和第二电极层213间由绝缘层25隔开，并由导电件26进行其间的电气导通。导电件26可为导电孔的设计。除此之外，其他结构设计的PTC芯片也可采用本实施例的技术手段形成绝缘保护层覆盖于其表面，从而增加PTC芯片和外接电极间的结合强度，而不为以上实施例所限制。

未加上绝缘保护层的过电流保护组件，经剥离强度测试，其剥离强度约在12～15N(牛顿)。使用涂布方式形成绝缘保护层者，其剥离强度约在20～25N。本实用新型使用射出成型形成覆盖PTC芯片的绝缘保护层，其中外接电极和PTC芯片间的剥离强度可达30～50N，可大幅提升外接电极和PTC芯片的结合强度。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。