专利名称：过电流保护元件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种过电流保护元件。
背景技术：
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在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，借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。然而，万一因PTC材料本身的品质或其他问题，导致过电流保护元件即使达到临界温度时仍不触发(trip)，此时过电流将造成电子电路产品的损坏。因此，如果能在同一过电流保护元件中提供双重保护机制，将可提供相关电子产品更佳的安全保障。
发明内容本实用新型的目的是提供一种过电流保护元件，特别是关于一种具有失效安全保护(fail-safe)机制的过电流保护元件，而得以提供双重的过电流保护。根据本实用新型的一实施例，一过电流保护元件包括PTC元件、第一外接电极片及第二外接电极片。PTC元件具有上表面及下表面，且包含于垂直方向延伸的至少一穿孔，该穿孔中填充热膨胀材料，形成热膨胀件。第一外接电极片焊接于该上表面，且覆盖该热膨胀件的顶端。第二外接电极片焊接于该下表面，且覆盖该热膨胀件的底端。该热膨胀件在温度大于等于一临界温度时，于垂直方向膨胀推挤第一外接电极片及第二外接电极片，使得第一外接电极片及第二外接电极片中至少一者与该PTC元件产生电气分离。—实施例中，PTC元件包含第一电极层、第二电极层及叠设于该第一电极层及第二电极层间的PTC材料层。一实施例中，第一外接电极片和第二外接电极片可沿相反方向延伸，即该过电流保护元件为轴型(axial-type)元件。一实施例中，该热膨胀材料包含发泡剂，其中该发泡剂的分解温度等同于该临界温度。亦即，热膨胀件为发泡膨胀件，其中发泡膨胀件为发泡温度等于该临界温度的发泡膨胀件。一实施例中，该发泡剂的分解温度比该PTC材料层所包含的高分子材料的熔点至少高50° C。亦即，发泡膨胀件为发泡温度比该PTC材料层所包含的高分子材料的熔点至少高50° C的发泡膨胀件。 一实施例中，所述第一外接电极片及所述第二外接电极片通过焊锡焊接固定于所述PTC元件，并在温度大于等于该临界温度时所述第一外接电极片及所述第二外接电极片与所述PTC元件之间的焊锡熔化。一实施例中，该热膨胀件的截面为圆形或多边形。·[0013]一实施例中，该热膨胀件的截面为方形。一实施例中，该第一外接电极片和该第二外接电极片朝相反方向延伸。本实用新型利用热膨胀材料的膨胀特性，当PTC元件异常时，可促使外接电极片脱离PTC元件，形成电路断路，故可提供过电流的双重保护。
[0016]图I为本实用新型一实施例的PTC元件示意图。[0017]图2为本实用新型一实施例的过电流保护元件的侧面示意图。[0018]图3为本实用新型一实施例的过电流保护元件的俯视示意图。[0019]图4为本实用新型的过电流保护元件的保护态样示意图。[0020]其中，附图标记说明如下[0021]10PTC元件[0022]11第一电极层[0023]12第二电极层[0024]13PTC材料层[0025]14穿孔[0026]15热膨胀件[0027]16第一外接电极片[0028]17第二外接电极片[0029]20过电流保护元件[0030]101上表面[0031]102下表面
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，并配合附图，作详细说明如下根据本实用新型一实施例的过电流保护元件的制作方法，首先提供一 PTC元件10，该PTC元件10具有上表面101和下表面102，其包含第一电极层11、第二电极层12及叠设于第一电极层11及第二电极层12间的PTC材料层13。接着，PTC元件10中于垂直方向钻孔，形成穿孔14，并于穿孔14中填充热膨胀材料，形成热膨胀件15，如图I所示。除图I所示的圆形外，穿孔14或热膨胀件15的截面亦可为圆形、多边型或其他形状，且数量并不限于一个。在一实施例中，穿孔14或热膨胀件15的截面为方形。之后，分别焊接第一外接电极片16及第二外接电极片17于PTC元件10的上表面101和下表面102，其中第一外接电极片16和第二外接电极片17沿相反方向延伸，形成如图2和图3所示的过电流保护元件20。其中图2为过电流保护元件20的侧面示意图，图3则为其俯视示意图。
4[0035]当温度超过一临界温度时，该热膨胀件15受热将于垂直方向膨胀而向上、向下挤压。当膨胀造成的推挤力量大于第一外接电极片16及/或第二外接电极片17和PTC元件10的焊接强度时，将使得第一外接电极片16自PTC元件10的上表面101分离，及/或第二外接电极片17自PTC元件的下表面102分离。如此即形成电气分离，而切断电流。一实施例中，第一外接电极片16及第二外接电极片17是通过焊锡焊接固定于PTC元件10，该临界温度大于等于该第一外接电极片16及/或第二外接电极片17和PTC元件10间焊锡的熔点。如果温度已达用于焊接的焊锡的熔点，焊接结合强度将减弱，也即在温度大于临界温度时，第一外接电极片16及第二外接电极片17与PTC元件之间的焊锡熔化，故热膨胀件15膨胀时的推挤力量将可更加轻易地将第一外接电极片16及第二外接电极片17自PTC元件10分离。综言之，本实用新型的过电流保护元件20包括PTC元件10，其具有上表面101及下表面102，且包含于垂直方向延伸的穿孔14。该穿孔14中填充热膨胀材料，形成热膨胀件15。第一外接电极片16焊接于该上表面101，且覆盖热膨胀件15的顶端。第二外接电极片17焊接于该下表面102，且覆盖热膨胀件15的底端。其中当温度超过临界温度时，该热膨胀件15于垂直方向膨胀推挤第一外接电极片16及第二外接电极片17,使得该第一外接电极片16和第二外接电极片17中至少一者与该PTC元件10产生电气分离。一实施例中，该热膨胀材料包含高分子成分及发泡剂，亦即热膨胀件15为发泡膨胀件。本实施例中，发泡剂的分解温度(发泡膨胀件的发泡温度)比该PTC材料层13中的PTC高分子材料的熔点至少高50° C，或特别是高55° C或60° C。一实施例中，该发泡剂的分解温度等同于前述的临界温度。当过电流发生时，万一 PTC材料层13无法于预设温度下触发(trip)，此时温度仍将急遽上升。当温度到达发泡剂的分解温度时，热膨胀件15会发泡膨胀而将第一外接电极片16及/或第二外接电极片17自PTC元件10分离，从而切断电流。基此，即便PTC材料层13无法发挥正常触发反应以大幅降低电流时，本实用新型的设计仍可切断电流，提供失效安全保障功能。—实施例中，发泡剂可选用偶氮二甲酰胺(azodicarbonamide),其分解温度约200^207° C。亦即当温度达约200° C的临界温度时，热膨胀件15即会开始膨胀，进而促使第一外接电极片16及/或第二外接电极片17自PTC元件10分离。前述实施例是以轴型元件为例进行说明，该轴型PTC元件10亦可为其他例如表面贴装(SMD)形式元件取代，而得提供类似或等同的功能。以上所述，仅为本实用新型的具体实施例的详细说明与附图，惟本实用新型的特征并不局限于此，本实用新型的所有范围应以下述的权利要求范围为准，凡合于本实用新型权利要求范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本实用新型的范畴中，任何本领域普通技术人员在本实用新型的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在以下本实用新型的专利范围。
权利要求1.一种过电流保护元件，其特征在于，包括一 PTC元件，具有上表面及下表面，且包含于垂直方向延伸的至少一穿孔，该穿孔中设置热膨胀件；一第一外接电极片，焊接于该上表面，且覆盖该热膨胀件的顶端；一第二外接电极片，焊接于该下表面，且覆盖该热膨胀件的底端；其中该热膨胀件在温度大于等于一临界温度时于垂直方向膨胀推挤该第一外接电极片及该第二外接电极片，使得该第一外接电极片及该第二外接电极片中的至少一者与该PTC元件产生电气分离。
2.根据权利要求I所述的过电流保护元件，其特征在于，该PTC元件包含第一电极层、第二电极层及叠设于该第一电极层及该第二电极层间的PTC材料层。
3.根据权利要求I或2所述的过电流保护元件，其特征在于，该热膨胀件为发泡膨胀件。
4.根据权利要求3所述的过电流保护元件，其特征在于，该发泡膨胀件为发泡温度等同于该临界温度的发泡膨胀件。
5.根据权利要求3所述的过电流保护元件，其特征在于，该发泡膨胀件为发泡温度比该PTC元件包含的高分子材料的熔点至少高50° C的发泡膨胀件。
6.根据权利要求I所述的过电流保护元件，其特征在于，所述第一外接电极片及所述第二外接电极片通过焊锡焊接固定于所述PTC元件，并在温度大于等于该临界温度时所述第一外接电极片及所述第二外接电极片与所述PTC元件之间的焊锡熔化。
7.根据权利要求I所述的过电流保护元件，其特征在于，该热膨胀件的截面为圆形或多边形。
8.根据权利要求I所述的过电流保护元件，其特征在于，该热膨胀件的截面为方形。
9.根据权利要求I所述的过电流保护元件，其特征在于，该第一外接电极片和该第二外接电极片朝相反方向延伸。
专利摘要一过电流保护元件包括PTC元件、第一外接电极片及第二外接电极片。PTC元件具有上表面及下表面，且包含于垂直方向延伸的至少一穿孔。该穿孔中填充热膨胀材料，形成热膨胀件。第一外接电极片焊接于该上表面，且覆盖该热膨胀件的顶端。第二外接电极片焊接于该下表面，且覆盖该热膨胀件的底端。当温度超过一临界温度时，该热膨胀件于垂直方向膨胀推挤第一及第二外接电极片，使得该第一外接电极片和第二外接电极片中至少一者与该PTC元件产生电气分离。本实用新型利用热膨胀材料的膨胀特性，当PTC元件异常时，可促使外接电极片脱离PTC元件，形成电路断路，故可提供过电流的双重保护。
文档编号H01C7/13GK202736616SQ20122039131
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者王绍裘, 徐丰国 申请人:昆山聚达电子有限公司