复合式保护元件的制作方法_5

文档序号:8513544阅读:来源:国知局
现有的焊接方式或固定技术或电气连接的方法,也可以不需要任何电气连接的材料,能达到电气连接都属本发明的范围内。图42是包含本发明一实施例的复合式保护元件200a的等效电路图,其中与图39、40与41中相关的符号都有标示出来,复合式保护元件200a包含第一下电极231 (下电极230)、第二下电极232 (下电极230)以及第三下电极233 (下电极230),还包含侧电极291,图15是使用复合式保护元件200a的应用电路图,本应用电路图包括电源供应电路、储能装置、异常检测控制电路、开关元件以及复合式保护元件200a,本实施例的复合式保护元件200如何动作说明如下:详细来说,输入的电流会从第一上电极221a、可熔导体270a、第二上电极222a,到储能装置(或电池的一端),提供给储能装置(或电池)所需要的充电电流,输出电流会从第二上电极222a、可熔导体270a、第一上电极221a,到外部电路,提供给外部装置所需的电压与电流。当过电流(或异常电流)的事件发生时,可熔导体270a会因通过的电流过大而发热,当功率大过可熔导体270a的规格时,就会熔断可熔导体270a,而达到过电流保护的功能。可以通过可熔导体270a的电流规格,可以选择不同材料配方或配方的比例或可熔导体270a的截面积(宽度与厚度)来决定。另一异常事件就是过电压或过充或过温事件,过电压或过充或过温事件发生时,输入的电流并无发生异常状况,所以流经可熔导体270a的电流并无法产生足够的热能来熔断可熔导体270a,此时异常检测控制电路检测到储能装置发生过电压事件,且经由输出端ol提供信号,将接到热产生组件280a的第二内电极282a的开关元件开通,也就是将外接热产生组件280a第二内电极282a的开关元件的D与S两端切换至低阻抗或导通状态,使电流流经热产生组件280a (从集热电极225a流经传导层218a流经第一内电极281a流经热产生材料288a流经第二内电极282a)到开关元件的S端,正常的状态,热产生组件280a第二内电极282a外接开关元件的电阻(或阻抗)是很高的,呈现断路状态,不容许电流流经热产生组件280a到开关元件的S端,经选择适当的复合式保护元件的规格(例如:热产生组件280a的阻值或消耗功率),就可让此时的电流在流经热产生组件280a时,产生足够的热能,经由热产生材料288a上方的第一层绝缘基板211a与传导层218a,将热能传导到集热电极225a,达到熔断可熔导体270a的目的,进而将电源供应电路切断,无法继续进行充电的动作,达到过电压保护的功能,当然若异常检测控制电路可检测过温事件的发生,同理也可达到过温保护的功能。图42的等效电路图也适用于其他包含集热电极的所有实施例。本发明中其他所有实施例的复合式保护元件,视实际的需要亦都可适用于图15所示出的应用电路中。
[0180]图43为本发明一实施例的复合式保护元件200a的剖面示意图。又,请参考图43,复合式保护元件200a另包含抑制电弧层229a,其一配置在第一上电极221a与集热电极225a之间,并包覆在第一上电极221a与集热电极225a之间部分的可熔导体270a表面,其二配置在第二上电极222a与集热电极225a之间,并包覆在第二上电极222a与集热电极225a之间部分的可熔导体270a表面。抑制电弧层229a的材料包括硅橡胶、无机陶瓷、金属氧化物、氢氧化镁以及水玻璃等其中之一或其部分的组合复合物,抑制电弧层229a的特征是当可熔导体270a因热熔融且开始断开时,因刚开始断开的距离很近时,可能产生电弧而产生高热,造成复合式保护元件200a的损坏,所以将抑制电弧层229a包覆可熔导体270a的两端,当在第一上电极221a与集热电极225a之间部分的可熔导体270a开始熔断或在第二上电极222a与集热电极225a之间部分的可熔导体270a开始熔断时或在第一上电极221a与集热电极225a之间以及在第二上电极222a与集热电极225a之间的部分的可熔导体270a分别开始熔断时,在可熔导体270a两端表面上的抑制电弧层229a,可以抑制电弧的产生,降低因电弧产生的高热造成复合式保护元件200a的损坏。
[0181]图44是本发明一实施例的复合式保护元件200b的俯视示意图。图45示出为图44的复合式保护元件200b沿线Y - Y’的剖面示意图。请同时参考图44、图45、图39与图41,图44、图45的复合式保护元件200b与图39、图41的复合式保护元件200a相似,惟二者主要差异处在于:图44、图45的复合式保护元件200b中的可熔导体270b与图39、图41的复合式保护元件200a中的可熔导体270a的形状或外型不同(包含宽度与厚度),可熔导体270b包括中间的宽薄部274b以及两端的窄厚部273b。当然可熔导体270b实际上是一体的,与可熔导体270a相似,在电气特性上可以分成两部分,其一是介于第一上电极221a与集热电极225a之间的部分定义为右边可熔导体(未标示),其二是介于第二上电极222a与集热电极225a之间的部分定义为左边可熔导体(未标示),可熔导体270b配置于第一上电极221a、集热电极225a以及第二上电极222a上,并电气连结第一上电极221a、集热电极225a以及第二上电极222a。需详细说明的是,可熔导体270b的中间的宽薄部274b配置在集热电极225a上,并电气连接集热电极225a,可熔导体270b的两端的窄厚部273b,分别配置在第一上电极221a与第二上电极222a上,并电气连接第一上电极221a与第二上电极222a。本实施例的复合式保护元件200b中的可熔导体270b的技术特征是,假设图39、图41的复合式保护元件200a中的可熔导体270a的宽度以及厚度,与图44、图45的复合式保护元件200b中的可熔导体270b的两端的窄厚部273b相同,又可熔导体270b的两端的窄厚部273b与中间的宽薄部274b的宽度以及厚度不同,但剖面的截面积相同,所以可以流经可熔导体270a与可熔导体270b的电流相同,需特别说明的是,当热产生组件280a发热时,集热电极225a所需熔断可熔导体270a的热能会比所需熔断可熔导体270b的热能高,理由是,在复合式保护元件200b的集热电极225a上的可熔导体270b的中间的宽薄部274b其厚度较薄,所以热产生组件280a只需较低的热能就能熔断中间的宽薄部274b,反观,在复合式保护元件200a的集热电极225a上的可熔导体270a其厚度较厚,所以需要热产生组件280a产生较高的热能才能熔断,结论是因复合式保护元件200b中的可熔导体270b包括中间的宽薄部274b以及两端的窄厚部273b的设计,所以过电压或过充或过温保护的动作速度较快。其他相关的叙述与说明与前述对复合式保护元件200a的实施例的说明相似,在此不再赘述。
[0182]图46为本发明一实施例的复合式保护元件的剖面示意图。又,请参考图46,复合式保护元件200b另包含抑制电弧层229b,其一配置在第一上电极221a与集热电极225a之间,并包覆在第一上电极221a与集热电极225a之间部分的可熔导体270b表面,其二配置在第二上电极222a与集热电极225a之间,并包覆在第二上电极222a与集热电极225a之间部分的可熔导体270b表面。抑制电弧层22%的材料包括硅橡胶、无机陶瓷、金属氧化物、氢氧化镁以及水玻璃等其中之一或其部分的组合复合物,抑制电弧层22%的特征是当可熔导体270b因热熔融且开始断开时,因刚开始断开的距离很近时,可能产生电弧而产生高热,造成复合式保护元件200b的损坏,所以将抑制电弧层229b包覆可熔导体270b的两端,当在第一上电极221a与集热电极225a之间部分的可熔导体270b开始熔断或在第二上电极222a与集热电极225a之间部分的可熔导体270b开始熔断时或在第一上电极221a与集热电极225a之间以及在第二上电极222a与集热电极225a之间的部分的可熔导体270b分别开始熔断时,在可熔导体270b两端表面上的抑制电弧层22%,可以抑制电弧的产生,降低因电弧产生的高热造成复合式保护元件200b的损坏。
[0183]图47是本发明一实施例的复合式保护元件200c的俯视示意图。请同时参考图47与图44,图47的复合式保护元件200c包括第二上电极222a (上电极220c),复合式保护元件200c与图44的复合式保护元件200b相似,惟二者主要差异处在于:图47的实施例中的集热电极225c与图44的实施例中的集热电极225a的形状不同,集热电极225c的形状是以与可熔导体270b重迭的部分为中心,分两个相反方向向外延伸,其由中心向外延伸部分的宽度比中心部分的宽度宽或大,此设计的好处是当可熔导体270b熔融(液化)时,熔融的可熔导体270b更容易由中心向外延伸,吸附在更宽大的集热电极225c上。当然集热电极225c也可以向不同个数的方向延伸,形状可以是任意的形状,集热电极225c形状的设计只要是能使熔融的可熔导体270b更快的吸附在集热电极225c上,都属本发明的范围内。
[0184]图48是本发明一实施例的复合式保护元件200d的剖面示意图。请同时参考图48与图45,图48的复合式保护元件200d与图45的复合式保护元件200b相似,惟二者主要差异处在于:图48的复合式保护元件200d另包括辅助材料228d,辅助材料228d配置在可熔导体270b上或在集热电极225a上或在可熔导体270b与集热电极225a上(未示出,但可参考图49),本发明一实施例的复合式保护元件在应用上,较佳地是,辅助材料228d的熔点或液相点温度低于可熔导体270b的熔点或液相点温度。有关辅助材料228d其主要的作用与其材料以及其他相关叙述如前述辅助材料128或128c的说明,在此不再赘述。
[0185]图49是本发明一实施例的复合式保护元件200e的俯视示意图。图50示出为图49的复合式保护元件200e沿线X - V的剖面示意图。图51示出为图49的复合式保护元件200e沿线Y - Y’的剖面示意图。请同时参考图49、图50、图51、图47与图48,图49、图50、图51的复合式保护元件200e与图47、图48的复合式保护元件200d相似,惟二者主要差异处在于:复合式保护元件200e另包括至少一吸附线227e。吸附线227e配置在集热电极225c的一端且延伸跨越可熔导体270b的中间的宽薄部274b与辅助材料228e上方至集热电极225c的另一端,在可熔导体270b的中间的宽薄部274b上方的部分吸附线227e,其与可熔导体270b的中间的宽薄部274b之间的距离小于0.3mm,较佳地是介于0.0Olmm至0.15mm之间,在吸附线227e与可熔导体270b的中间的宽薄部274b之间配置辅助材料228e,在吸附线227e与部分集热电极225c之间配置辅助材料228e,有关辅助材料228e其主要的作用与其材料以及其他相关叙述如前述辅助材料128或128c或128e的说明,在此不再赘述。有关吸附线227e其主要的作用与其材料以及其他相关叙述如前述吸附线127的说明,在此不再赘述。
[0186]图52是本发明一实施例的复合式保护元件200f的剖面示意图。请同时参考图52与图40,图52的复合式保护元件200f与图40的复合式保护元件200a相似,惟二者主要差异处在于:图52的复合式保护元件200f中的基板210f是多层的结构,包括第一层绝缘基板21 If、第二层绝缘基板212f、第三层绝缘基板213f以及复数个传导层218a与218f5,第一层绝缘基板211f、第二层绝缘基板212f以及第三层绝缘基板213f可以是单层结构或多层结构,第一层绝缘基板21 If与第三层绝缘基板213f的厚度相似,第二层绝缘基板212f的厚度较厚,且比第一层绝缘基板21 If与第三层绝缘基板213f的厚度厚,第一层绝缘基板21 If的厚度小于0.1mm,较佳的选择是小于0.05mm,第二层绝缘基板212f的厚度,较佳的是第一层绝缘基板211f与第三层绝缘基板213f的厚度的两倍以上。基板210f其各层基板的材料包括陶瓷材料、低温共烧陶瓷(LTCC)、玻璃陶瓷、玻璃、玻纤、氧化铝、氮化铝、氧化锆、氮化硅、氮化硼、硼硅酸钙、碱石灰、铝硅酸盐、铅硼硅酸以及有机黏结剂等其中之一或其部分组合的合成物。传导层218a与218f5的材料包括金、银、铜、铂等其中之一或其部分组合的合成物。热产生组件280f包括热产生材料288f 1、分别电气连接热产生材料288f I两端的第一内电极281f与第二内电极282f、热产生材料288f2、分别电气连接热产生材料288f2两端的第三内电极283f与第四内电极284f,热产生组件280f配置在基板21f内。详细的说,热产生材料288f I以及分别电气连接热产生材料288f I两端的第一内电极281f与第二内电极282f配置于第三层绝缘基板213f上,且第一层绝缘基板21 If覆盖在第三层绝缘基板213f、热产生材料288fl、第一内电极281f以及第二内电极282f上。热产生材料288f2以及分别电气连接热产生材料288f2两端的第三内电极283f与第四内电极284f配置于第二层绝缘基板212f上,且第三层绝缘基板213f覆盖在第二层绝缘基板212f、热产生材料288f2、第三内电极283f以及第四内电极284f上。第二内电极282f经由传导层218f5与第三内电极283f电气连接,集热电极225a经由传导层218a与第一内电极28If电气连接。
[0187]图53是本发明一实施例的复合式保护元件200f的等效电路图,图52中主要的符号都有标示出来,本实施例的复合式保护元件200f包含第一下电极231 (下电极230)、第二下电极232 (下电极230)、第三下电极233 (下电极230)以及第四下电极234 (下电极230),复合式保护元件200f的技术特征说明如下:请同时参考图53与图16,图16是使用本发明一实施例的复合式保护元件10g的应用电路图,其中的复合式保护元件10g的等效电路图可以用复合式保护元件200f的等效电路图取代,本应用电路图包括电源供应电路、储能装置、异常检测控制电路、开关元件以及复合式保护元件200f,复合式保护元件200f的热产生组件280f提供两个可以外接的内电极或输出端,其一是第二内电极282f,其二是第四内电极284f。如此设计的好处在于,当储能装置发生过电压事件时,通过可熔导体270a的电流并无发生异常状况,所以流经可熔导体270a的电流并无法产生足够的热能来熔断可熔导体270a,此时异常检测控制电路检测到储能装置发生过电压事件,且经由输出端ol提供信号,将接到热产生组件280f的第二内电极282f或第四内电极284f的开关元件开通,也就是将外接热产生组件280f的第二内电极282f或第四内电极284f开关元件D与S两端之间切换在低阻状态或导通状态,使电流流经热产生组件280f (从第一内电极281f到热产生材料288fl到第二内电极282f输出端或从第一内电极281f到热产生材料288fl到第二内电极282f到第三内电极283f到热产生材料288f2到第四内电极284f)到开关元件的S端,正常的状态,热产生组件280f第二内电极282f或第四内电极284f外接的开关元件其电阻是很高的或断路状态,不容许电流流经热产生组件280f到开关元件的S端,经选择适当的复合式保护元件的规格(例如:热产生组件280f的阻值或消耗功率),就可让此时的电流在流经热产生组件280f时,产生足够的热能,经由热产生材料288fl上方的第一层绝缘基板211f与传导层218a,将热能传导到集热电极225a,达到熔断可熔导体270a的目的,进而将电源供应电路切断,无法继续进行充电的动作,达到过电压保护的功能,当然若异常检测控制电路可检测过温事件的发生,同理也可达到过温保护的功能。另一种应用电路,请同时参考图53与图17,图17是使用本发明一实施例的复合式保护元件10g的第二种应用电路图,其中的复合式保护元件10g的等效电路图可以用复合式保护元件200f的等效电路图取代,本应用电路图包括电源供应电路、储能装置、异常检测控制电路、两开关元件以及复合式保护元件200f,图17与图16相似,惟二者主要差异处在于:图16的应用电路只有一个开关元件,所以只能依据需求选择开关元件的D端电气连接热产生组件280f中两个内电极(其一是第二内电极282f,其二是第四内电极284f)中的一个。图17的应用电路中,异常检测控制电路包括四个电压检测输入端(dl、d2、d3、d4),可检测储能装置或二次电池组中,三个电池的电压与串联的总电压是否异常。若储能装置或二次电池组发生过电压事件,可依据不同状况将异常检测控制电路两个输出端(ol&o2)中的一个送出启动信号,使其中一个开关元件的D与S两端导通,使电流流经热产生组件280f (从第一内电极281f到热产生材料288fl到第二内电极282f输出端或从第一内电极281f到热产生材料288fl到第二内电极282f到第三内电极283f到热产生材料288f2到第四内电极284f)到开关元件的S端,就可让此时的电流在流经热产生组件280f时,产生足够的热能,经由热产生材料288Π上方的第一层绝缘基板21 If与传导层218a,将热能传导到集热电极225a,达到熔断可熔导体270a的目的,进而将电源供应电路切断,无法继续进行充电的动作,达到过电压保护的功能,需说明的是本实施例的复合式保护元件200f的等效电路图中的可熔导体270a包含右边可熔导体271a与左边可熔导体272a,当集热电极225a聚集热能并先后熔断部分的右边可熔导体271a与部分的左边可熔导体272a,达到熔断可熔导体270a的方式,与复合式保护元件10g等效电路图中的可熔导体170不同。当然若异常检测控制电路可检测过温事件的发生,同理也可达到过温保护的功能。此应用电路可让用户更有弹性来监测储能装置的电压状态,达到更完整的过电压保护的功能。同理过温保护也可达成。
[0188]图54是本发明一实施例的复合式保护元件300的俯视示意图。图55示出为图54的复合式保护元件沿线X - V的剖面示意图。图56示出为54的复合式保护元件沿线Y -Y’的剖面示意图。请同时参考图54、图55与图56,本实施例的复合式保护元件300包括基板310、热产生组件380、第一电极320、可熔断材料370。详细来说,基板310具有彼此相对的第一表面311与第二表面312。基板310的材质包括陶瓷材料、低温共烧陶瓷(LTCC)、玻璃陶瓷、玻璃、氧化铝、氮化铝、氧化锆、氮化硅、氮化硼、硼硅酸钙、碱石灰、铝硅酸盐、铅硼硅酸和齒盐其中之一或其部分组合的合成物或其他无机材料或其他有机材料,本实施例选择低温共烧陶瓷(LTCC)所使用的无机材料与玻璃陶瓷以及传导材料银。第一电极320配置在基板310的第一表面311上,且具有彼此相对的第一子电极321、第二子电极322、第三子电极323、第四子电极324以及在基板310中间的第五子电极325。第一电极320可以是单层或多层结构,其材质包括铜、锡、铅、铁、镍、铝、钛、铂、钨、锌、铱、钴、钯、银、金、白金、羰基铁、羰基镍、羰基钴等其中之一或其部分组合成的合金。本实施例选择银、镍、金的多层结构。热产生组件380配置在基板310内,一端电气与热连接第五子电极325与另一端电气连接第三子电极323。在本实施例中,热产生组件380包括热产生材料388、第一内电极301以及第二内电极302,热产生材料388的材质包括二氧化釕(Ru02)、铜、钯、白金、铂、钛、碳黑黏着剂、镍铜合金其中之一或其中部分组合等,第一内电极301与第二内电极302其材质包括铜、锡、铅、铁、镇、销、钦、销、鹤、梓、依、钻、钮、银、金、白金、幾基铁、幾基镇、幾基钻等其中之一或其部分组合成的合金。可熔断材料370配置于基板310上,并电气连结第一子电极321、第二子电极322以及第五子电极325。在本实施例中,可熔断材料370的材质包括金、银、铜、销、钮、钼、锡、铅、铟、秘、铺、电弧抑制玻璃(an arc suppressive glass)等其中之一或其部分组合成的合金(复合物)。另外,本实施例另包括焊接材料350、助熔层360以及复数个第二电极330。焊接材料350配置在第一子电极321、第二子电极322以及第五子电极325之上,其材质包括锡膏、银胶、锡银合金、锡铅合金等,藉此固定可熔断材料370于第一子电极321与第二子电极322以及第五子电极325之上,可视为电气连接的方法之一,然并不以此为限,也可以不包含此焊接材料350,任何业界现有的焊接方式或固定技术,达到电气连接都属本发明的范围内。复数个第二电极330配置在基板310的第二表面312上,并经导电层340电气连接第一子电极321与第二子电极322与第三子电极323以及第四子电极324,其材质包括铜、锡、铅、铁、镍、铝、钛、铂、钨、锌、铱、钴、钯、银、金、白金、羰基铁、羰基镍、羰基钴等其中之一或其部分组合成的合金。本发明的其他实施例中的第一电极320中也可以不包含第四子电极324,因第四子电极324并无必需的功能,在本实施例中只是为了有对称的电极,方便用户在将本元件焊接在印刷电路板(printed circuitboard, PCB)上时能有对称的电极,美观的考量,所以没有第四子电极324并不影响复合式保护元件300的任何功能与效用。助熔层360配置在可熔断材料370之上,其材质包括触变剂(Thixotropic)、活性剂、溶剂(Solvent)、软化剂、松脂以及合成橡胶等其中之一或其部分组合成的合成物,可协助可熔断材料370熔断时,可以迅速的聚合且附着
当前第5页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1