专利名称：过电流保护元件的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种过电流保护元件，特别是关于一种可提高工作电流的过电流保护元件。
背景技术：
已知的正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PTC)元件的电阻值对温度变化的反应相当敏锐。当PTC元件在正常使用状况时，其电阻可维持极低值而使电路得以正常运作。但是当发生过电流或过高温的现象而使温度上升至一临界温度时，其电阻会瞬间弹跳至一高电阻值(例如104ohm以上)，从而将过量的电流反向抵消，以达到保护电池或电路元件的目的。因此该PTC元件已被整合于各种电路元件中，以防止过电流的损害。
传统的过电流保护元件包含一电流感测元件及两半固化片(Pre-Preg，P/P)。该半固化片是通过压合制程叠设在该电流感测元件的表面，作为该电流感测元件的外部保护材料，防止水气渗入或刮伤，并具有绝缘的效果。
一般的半固化片的玻璃转换温度(glass switching temperature，Tg)约在130至140℃之间，而所谓高Tg的半固化片的玻璃转换温度则约在170-180℃之间。半固化片在与过电流保护元件压合时需一并考虑半固化片的固化所需温度，因而压合的制程温度必需大于半固化片的玻璃转换温度约30-50℃。然而，此高热制程将使得电流感测元件中的高分子正温度系数材料膨胀变形，甚至于半固化片的表面产生折皱，进而影响到过电流保护元件的最终尺寸。另外，过电流保护元件经高热压合后，其常态电阻值往往弹升至压合前的1.2倍以上，因而大幅度限制其应用范围。
此外，过电流保护元件的使用为适应未来元件设计的微小化趋势，使得元件的散热变成一个重要的设计考虑因素。传统的半固化片的散热速率约在0.3-0.5W/℃-m，并无法有效散热，因而降低过电流保护元件的使用寿命及可靠性。因此，如果可以提高半固化片的散热速率，即可使得过电流保护元件具有更稳定的性能，并且可扩大其应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种过电流保护元件，其可减低在压合制程前后的电阻弹升率，并增进元件的散热效率以提高工作电流，进而扩大其应用范围。
为达到上述目的，本发明揭示一种过电流保护元件，其特征在于其包含一电流感测元件，其包含两电极箔；一电流感测层，其由具有正温度系数特性的材料制成，且叠设于该两电极箔之间；两绝缘层，分别设于该电流感测元件的上、下表面，且该绝缘层具有至少一下列特性(a)玻璃转换温度介于90-120℃；(b)散热效率介于1-7W/℃-m；两电极层，分别连接于该电流感测元件的两端。
所述的过电流保护元件，其特征在于所述绝缘层是由半固化片、树脂及环氧塑料中的一种材料组成。
所述的过电流保护元件，其特征在于所述电流感测层是由具有高分子正温度系数材料组成。
所述的过电流保护元件，其特征在于其另包含两阻焊剂层，分别设置于该两绝缘层的表面。
所述的过电流保护元件，其特征在于所述两电极层的材料是选自铜、铝或铝铜合金。
所述的过电流保护元件，其特征在于其另包含两分别覆盖于该两电极层表面的焊接电极层，用于防止该两电极层与外界直接接触而氧化。
所述的过电流保护元件，其特征在于所述焊接电极层的材料是选自锡、铅或锡铅合金。
本发明揭示一种过电流保护元件，其包含一电流感测元件、两绝缘层及两电极层。该电流感测元件包含两电极箔及一叠设于该两电极箔间的电流感测层。该电流感测层是由正温度系数材料组成。该两绝缘层分别叠设于该电流感测元件的上、下表面，其玻璃转换温度介于90-120℃或散热效率介于1-7W/℃-m。该两电极层分别连接于该电流感测元件的两端。
该两电极层一般是由铜、铝或铝铜合金组成，较易氧化。该过电流保护元件可另包含两分别罩于该两电极层表面的焊接电极层，其是由较不易氧化的锡铅合金或锡金属组成，可防止该两电极层与外界直接接触而氧化。
图1是本发明的第一优选实施例的过电流保护元件的立体图；图2是沿图1中剖面线1-1截取的剖面图；图3是本发明的第二优选实施例的过电流保护元件的示意图。
图中元件符号说明
具体实施方式
请参照图1及图2，图1是本发明的第一优选实施例的过电流保护元件10的立体示意图，而图2则为图1中沿1-1剖面线的剖面图。该过电流保护元件10包含一电流感测元件13、两绝缘层14、两阻焊剂(Solder Mask，S/M)层15及两电极层16。该电流感测元件13是由一电流感测层11叠设于两电极箔12之间组成，其中该电流感测层11是采用高分子正温度系数材料。该绝缘层14可由半固化片、树脂(resin)或环氧塑料(epoxy)组成，且其玻璃转换温度是介于90-120℃。该两电极层16分别置于该电流感测元件13、两绝缘层14及两阻焊剂层15的左右两端。
与已知的过电流保护元件的绝缘层相比，本发明的过电流保护元件10的绝缘层14的玻璃转换温度较低，故在进行压合过程中对过电流保护元件10所造成的尺寸改变较小，还可降低压合前后的电阻弹升率。
参照表一，通过测试发现，本发明的过电流保护元件10(具有较低玻璃转换温度的绝缘层)的电阻值较低，也就是说可提供较大的工作电流。
表一
过电流保护元件的散逸功率(Power Dissipation，Pd)可以下列通式表示Pd＝I2R，其中I为工作电流，R为电阻值。由上述通式可知，散逸功率愈高，工作电流愈高。就物理意义而言，较好的散热效率可将因高电流所产生的高热量快速散发。即，较大的散逸功率相当于可增加元件在触发(trip)前对电流的承受度。因此，具有较高散热效率的过电流保护元件也可应用于较大工作电流的情况。
将该过电流保护元件10的绝缘层14选用散热速率介于1-7W/℃-m的半固化片、树脂或环氧塑料，其实际测试结果如表二所示。由表二可知，本发明的过电流保护元件10(具有较高散热效率的绝缘层)的工作电流及散逸功率均比已知的高。
表二
图3是本发明的第二优选实施例的过电流保护元件30的示意图。该过电流保护元件30包含一电流感测元件33、两绝缘层34、两阻焊剂层35、两电极层36及两焊接电极层37。该电流感测元件33是由一电流感测层31叠设于两电极箔32之间形成，其中该电流感测层31是采用高分子正温度系数材料。该绝缘层34可由玻璃转换温度介于90-120℃或散热效率介于1-7W/℃-m的半固化片、树脂、环氧塑料组成。该两电极层36分置于该电流感测元件33、两绝缘层34及两阻焊剂层35的左右两端。该两焊接电极层37覆盖于该电极层36的表面，用于连接外接导线(未图标)。
该过电流保护元件30与图2的过电流保护元件10相比，相当于在该电极层36的表面增加两焊接电极层37。为增加导电性，一般的电极层36是由铜、铝及铝铜合金组成。若由该电极层36直接焊接导线，将使得该电极层36暴露于外界而可能发生氧化。焊接电极层37是由较不易氧化的锡铅合金或锡组成，藉由其覆盖于该电极层36表面，以防止该电极层36与外界直接接触。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域的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的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰。
权利要求
1.一种过电流保护元件，其特征在于其包含一电流感测元件，其包含两电极箔；一电流感测层，其由具有正温度系数特性的材料制成，且叠设于该两电极箔之间；两绝缘层，分别设于该电流感测元件的上、下表面，且该绝缘层具有至少一下列特性(a)玻璃转换温度介于90-120℃；(b)散热效率介于1-7W/℃-m；两电极层，分别连接于该电流感测元件的两端。
2.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述绝缘层是由半固化片、树脂及环氧塑料中的一种材料组成。
3.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述电流感测层是由具有高分子正温度系数材料组成。
4.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于其另包含两阻焊剂层，分别设置于该两绝缘层的表面。
5.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述两电极层的材料是选自铜、铝或铝铜合金。
6.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于其另包含两分别覆盖于该两电极层表面的焊接电极层。
7.如权利要求6所述的过电流保护元件，其特征在于所述焊接电极层的材料是选自锡、铅或锡铅合金。
全文摘要
本发明揭示一种过电流保护元件，其包含一电流感测元件、两绝缘层及两电极层。该电流感测元件包含两电极箔及一叠设于该两电极箔间的电流感测层。该电流感测层是由正温度系数材料组成。该两绝缘层分别叠设于该电流感测元件的上、下表面，其玻璃转换温度介于90－120℃或散热效率介于1－7W/℃－m。该两电极层分别连接于该电流感测元件的两端。本发明的过电流保护元件，可减低在压合制程前后的电阻弹升率，并增进元件的散热效率以提高工作电流，进而扩大其应用范围。
文档编号H01C7/13GK1627453SQ20031012025
公开日2005年6月15日 申请日期2003年12月10日 优先权日2003年12月10日
发明者林贤明, 余锦汉 申请人:聚鼎科技股份有限公司