过电流保护装置的制作方法

专利名称：过电流保护装置的制作方法
专利说明 本实用新型是关于一种过电流保护装置，特别是关于一种阵列式结构的表面可安装型过电流保护装置。为了防止电路发生过电流(over-current)或是过高温(over-temperature)现象，目前便携式电子产品(例如手机、笔记本电脑、手提摄影机及个人数字助理等)皆利用过电流保护装置以防止电路受到浪涌(surge)的侵害而造成永久性损害。因此在产品的设计上，通常在欲保护元件的输入、输出端串联一过电流保护装置，使核心电路或电池免受侵害。
大部份电子元件在工作时会产生热能，而使其整体温度随着工作时间的增加而不断上升。此外，部分元件还可能受到干扰而产生瞬间大电流。若没有适当的过电流保护装置来反映温度的上升，并以电气断路或阻抗骤升的方式进行中断，则该核心电路或电池将因过度高温而改变其物理特性，其功能将受到永久性的破坏。
一般的过电流保护装置包含一电流感测元件，该电流感测元件的主要材料为导电的正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PTC)材料，因此又称为PTC元件。该PTC元件的电阻值对温度变化的反应相当敏感。当PTC元件处于正常使用状况时，其电阻可维持极低值而使电路得以正常运作。但是若发生过电流或过高温的现象且温度上升至一临界温度时，其电阻值会瞬间跃升至一高电阻状态(例如104ohm以上)，从而反向抑制过量的电流，以达到保护电池或核心电路的目的。另外，通常该PTC材质为高分子聚合物，因此也称作正温度系数聚合物(Polymer of Positive Temperature Coefficient，PPTC)。由于其具有电流感测与高分子聚合物的特性，使该过电流保护装置同时具备过电流与过高温保护的功能。
已知的一过电流保护装置10的结构如

图1所示，其包含一电流感测层11、两内电极层12、两绝缘层13、两阻焊漆层14及两外电极层15。该两内电极层12分置于该电流感测层11的上、下表面以形成一类似三明治结构的电流感测元件16。由于该电流感测层11包含导电的PPTC材料，因此该电流感测元件16又可称为PPTC元件。该绝缘层13分别设置于该电流感测元件16的上、下表面，起导热及绝缘的作用。该阻焊漆层14及外电极层15设于该绝缘层13的表面，分别作为与外部电路板焊接时的阻焊及黏着垫片。该过电流保护装置10的侧边具有半圆柱导电孔17，用于导通上、下的外电极层15及内电极层12，其可以电镀或涂敷导电膏实现电气导通。
该已知的过电流保护装置10通常以独立元件(single device)的型式并依实际需要在系统电路板上装配若干个。该独立元件装配于印刷电路板时，可以插件(dip)或表面可安装(surface mount)方式焊接进行。一般而言，大量及高密度装配的方式大多采用表面可安装技术。
另外几种常见的类型为美国专利第6,377,467、5,852,397及6,023,403号所揭示。
如上所述，未来的电子产品需要愈来愈多的过电流保护装置来保护密度日益增加的元件，然而过多分散的独立元件将造成系统使用空间的浪费。本实用新型的目的是提供一种过电流保护装置，其包含藉由一黏合片(bonding sheet)连接的若干个过电流保护元件，可依实际需要制作成各种串行或阵列的型式，以响应以表面可安装方式焊接在外部的电路板上的各种需要。此外，本实用新型可解决过电流保护装置过于分散的问题，藉此增加空间的使用效率并降低装配成本。
本实用新型提供一种过电流保护装置，其特征在于其包含若干个过电流保护元件，及一贯穿连接该若干个过电流保护元件的黏合片；该过电流保护元件各包含至少一电流感测元件、至少一设于该电流感测元件表面的绝缘层，及两外电极层；所述黏合片设于该至少一电流感测元件表面以提供绝缘的功能。
所述的过电流保护装置，其特征在于所述两外电极层是与该电流感测元件电气连接。
所述的过电流保护装置，其特征在于所述电流感测元件包含一电流感测层及两内电极层。
所述的过电流保护装置，其特征在于所述黏合片为陶瓷积层板。
所述的过电流保护装置，其特征在于所述黏合片为玻璃纤维胶片。
所述的过电流保护装置，其特征在于所述两外电极层与该电流感测元件间是以至少一半圆柱导通孔电气连接。
所述的过电流保护装置，其特征在于所述两外电极层与该电流感测元件间是以至少一圆柱导通孔电气连接。
本实用新型还提供一种过电流保护装置，其特征在于其包含若干个过电流保护元件，以及一贯穿连接该若干个过电流保护元件的黏合片；该过电流保护元件各包含至少两电流感测元件、至少一设于该电流感测元件的表面绝缘层，及两外电极层；所述黏合片设于该至少两电流感测元件表面以提供绝缘的功能。
所述的过电流保护装置，其特征在于所述至少两电流感测元件是分别位于该黏合片的不同侧。
所述的过电流保护装置，其特征在于所述黏合片为陶瓷积层板。
所述的过电流保护装置，其特征在于所述黏合片为玻璃纤维胶片。
简单说来，本实用新型的过电流保护装置是将若干个过电流保护元件排列成阵列式结构，并通过一黏合片将该若干个过电流保护元件连结在一起，而该黏合片相当于利用该过电流保护元件的一绝缘层延伸而成。换言之，该黏合片还提供相当于该过电流保护元件的绝缘层的功能。
该黏合片一般位于接近该过电流保护元件底部的位置，以方便裁切出若干个过电流保护元件。当该过电流保护元件包含两个以上的电流感测元件时，该黏合片可设置在两个电流感测元件之间，以提高该过电流保护装置整体的机械强度。图1是已知技艺的过电流保护装置的示意图；图2a及图2b分别是本实用新型的过电流保护装置的一优选实施例的立体示意及等效电路图；图2c是本实用新型的过电流保护装置中的过电流保护元件的另一实施例的示意图；图3是图2a中沿1-1剖面线的剖面图；图4是本实用新型的过电流保护装置的另一实施例的示意图；图5a及图5b分别是沿图4中2-2剖面线的剖面图及图4中实施例等效电路图。图2a及图2b示例本实用新型的一优选实施例的过电流保护装置20的部分立体示意及其等效电路图。该过电流保护装置20包含一黏合片21及若干个各自电性独立的过电流保护元件24(图2a仅以三个示例)，且该若干个过电流保护元件24是由该黏合片21在各过电流保护元件24的底部串联成阵列式结构。每一过电流保护元件24有上、下两个外电极层22作为两端电极及阻焊漆层23，并通过半圆柱导电孔25连接该上、下两外电极层22。图2b为该过电流保护装置20的等效电路图。图中的各电阻分别对应于其上方的各过电流保护元件24。端电极22a、22a’、22b、22b’、22c及22c’分别代表各电阻的两端。
本实用新型不限制连接上、下两外电极层的导电孔的形式，图2及图2c显示另一型式的过电流保护元件28，其是利用一圆柱形的导电孔26实现上、下两外电极层221的电气导通，该过电流保护元件28还包含阻焊漆层23及起连接作用的黏合片21。
当该过电流保护装置20或28焊接于印刷电路板时，该半圆柱导电孔25或圆柱导电孔26依虹吸管原理吸附液态焊锡流通至其表面，并与上、下的外电极层22或221相接，以增加表面黏着时的可焊性(solderability)。藉此，可使该过电流保护装置20或28与其电气相接的周围元件间不致发生电气连接不良，从而得以增加装配的可靠度。
图3为图2a中的该过电流保护元件24沿1-1剖面线的剖面图，该过电流保护元件24包含一电流感测层41、两内电极层42、一绝缘层45、两阻焊漆层23、两外电极层22及部份的黏合片21。该两内电极层42分置于该电流感测层41的上、下表面以形成一类似三明治结构的电流感测元件44。由于该电流感测层41包含导电的PPTC材料，因此该电流感测元件44又可称为PPTC元件。该绝缘层45及黏合片21分别设置于该电流感测元件44的上、下表面，起导热及绝缘作用。该阻焊漆层23及外电极层22设于该绝缘层45及黏合片21的表面，分别作为与外部电路板焊接时的阻焊及黏着垫片。该过电流保护元件24的侧边具有半圆柱导电孔25，用于导通上、下的外电极层22及内电极层42，其可以电镀或涂敷导电膏实现电气导通。
该黏合片21的厚度可依连结过电流保护元件24的数目来决定。过电流保护元件24的连结数目愈多，该黏合片21的厚度必须愈厚以提供足够的支撑。本实施例的黏合片21的厚度约1毫米，其机械强度已足以支撑三个过电流保护元件24。若该过电流保护装置20必须容纳更多过电流保护元件24，则该黏合片21的厚度可设计为大于1毫米。一般而言，该黏合片21的材料是与该绝缘层45相同，如玻璃纤维胶片(Pre-Preg)或陶瓷积层板等。其除了提供连结该若干个过电流保护元件24的功能外，还可提供散热及绝缘的功能。
请参照图4及图5a，其中图4是本实用新型的另一优选实施例的过电流保护装置132的立体示意图及其等效电路图，图5a则为图4中沿2-2剖面线的剖面图。在本实施例中，该过电流保护装置132包含三个过电流保护元件50，并由一黏合片137连接各过电流保护元件50。该过电流保护元件50包含两个PPTC元件51(包含一电流感测层56及两内电极层57)、两绝缘层52、部份的黏合片137、两阻焊漆层53及两外电极层54。该黏合片137的功用与该绝缘层52相同，但额外提供连接及支撑该过电流保护元件的功能。该两外电极层54分别叠设于最外层的绝缘层52表面的两端，形成两端电极，并通过两端的导电孔55将上、下两外电极层54及该两PPTC元件51电气相连。该绝缘层52表面不覆盖外电极层54的部份则覆盖该阻焊漆层53。如图5b所示，过电流保护元件50所对应的等效电路为两并联的电阻，其可用于降低常态电阻值，其中54a及54a’分别为该等效电阻的两端，并对应于外电极层54的两端电极。与图2a及3所示的实施例相比较，本实施例的过电流保护元件50包含多层的PPTC元件51，且利用位于PPTC元件51间起绝缘作用的黏合层137进行连接。
实际上，包含多层PPTC元件的过电流保护元件还可利用位于底部的绝缘层加以延伸以作为黏合片用，视实际情况及需要而定。
如图2a及4所示，本实用新型可借助一黏合片将多个过电流保护元件串接成一阵列式结构。本实用新型并未限制连接过电流保护元件的数目及该过电流保护元件包含的PPTC元件的数目，其均可依实际需要而定。
通过本实用新型的实施例可以涵盖普通尺寸元件的装配，也进一步适用于微小元件的装配，对于未来装配的重要技术——表面可安装化，在产业上的具有相当的使用价值。
本实用新型的过电流保护装置以阵列型式存在，该阵列的大小可依实际需求制作，不仅可制作成不同数目的独立电阻，还可调整其内部的电流感测元件的导电截面积、厚度或是叠合数目，以得到所需规格的电阻值。该过电流保护装置以表面可安装方式焊接时，如同以一多焊垫(multi-pad)元件与其周围的元件相连接，不仅节省产品的面积且增加产品在大量生产时的产出(throughput)，而有效地降低生产成本。
本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰。因此，本实用新型的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰。
权利要求1.一种过电流保护装置，其特征在于其包含若干个过电流保护元件，及一贯穿连接该若干个过电流保护元件的黏合片；该过电流保护元件各包含至少一电流感测元件、至少一设于该电流感测元件表面的绝缘层，及两外电极层；所述黏合片设于该至少一电流感测元件表面。
2.如权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述两外电极层是与该电流感测元件电气连接。
3.如权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述电流感测元件包含一电流感测层及两内电极层。
4.如权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述黏合片为陶瓷积层板。
5.如权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述黏合片为玻璃纤维胶片。
6.如权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述两外电极层与该电流感测元件间是以至少一半圆柱导通孔电气连接。
7.如权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于所述两外电极层与该电流感测元件间是以至少一圆柱导通孔电气连接。
8.一种过电流保护装置，其特征在于其包含若干个过电流保护元件，以及一贯穿连接该若干个过电流保护元件的黏合片；该过电流保护元件各包含至少两电流感测元件、至少一设于该电流感测元件的表面绝缘层，及两外电极层；所述黏合片设于该至少两电流感测元件表面。
9.如权利要求8所述的过电流保护装置，其特征在于所述至少两电流感测元件是分别位于该黏合片的不同侧。
10.如权利要求8所述的过电流保护装置，其特征在于所述黏合片为陶瓷积层板。
11.如权利要求8所述的过电流保护装置，其特征在于所述黏合片为玻璃纤维胶片。
专利摘要本实用新型揭示一种过电流保护装置，其包含若干个过电流保护元件及一黏合片。各该过电流保护元件包含至少一电流感测元件、至少一设于该电流感测元件表面的绝缘层及两外电极层。该黏合片贯穿连接该若干个过电流保护元件，并设于该至少一电流感测元件表面以提供绝缘的功能。本实用新型由一黏合片连接若干个过电流保护元件，可依实际需要制作成各种串行或阵列的型式，以响应以表面可安装方式焊接在外部的电路板上的各种需要。此外，本实用新型可解决过电流保护装置过于分散的问题，藉此增加空间的使用效率并降低装配成本。
文档编号H02H3/08GK2678221SQ200320113740
公开日2005年2月9日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年12月30日
发明者马云晋, 余锦汉 申请人:聚鼎科技股份有限公司