专利名称：保护元件及电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于电子装置中的保护元件，尤其涉及一种可防止过电流及过电压的表面接着型保护元件。
背景技术：
近年来，资讯科技突飞猛进，举凡手机、电脑及个人行动助理等资讯产品随处可见，藉由它们的帮助，提供了人们在生活上食、衣、住、行、育、乐各方面的需求，也使人们对资讯产品的依赖性与日俱增。然而，近来时常有关于手机等可携式电子产品的电池在充放电的过程中爆炸的新闻。因此，业界开始加强电池在充放电的过程中的保护措施，以防止电池在充放电的过程中因过电压或过电流而爆炸。一般而言，防护元件的防护方式是使防护元件中的温度保险丝与电池的电路串联，且使防护元件中的温度保险丝与加热器电性连接至场效应管(FET)与集成电路(IC)等控制单元。如此一来，当集成电路量测到在过电压时会驱动场效应管，使电流通过保护元件中的加热器加热以熔断温度保险丝，进而使电池的电路呈断路的状态而达到过电压保护。 此外，当过电流时，大量的电流流经温度保险丝会使温度保险丝加热而熔断，进而使电池的电路呈断路的状态而达到过电流保护。
发明内容
本发明提供一种保护元件，可有效提供过电流与过电压保护。本发明提供一种电子装置，其具有上述的保护元件，可有效防止过电流与过电压。本发明提供一种保护元件，其包括一基板、一上电极、一下电极、一端电极、一金属块、一加热器以及一低热传导绝缘层。基板具有彼此相对的一第一表面与一第二表面。上电极配置于基板的第一表面上，且包括一第一子电极及彼此相对的一第三子电极与一第四子电极。第一子电极具有一本体部以及与本体部相连接的一第一延伸部。下电极配置于基板的第二表面上。端电极连接上电极与下电极。金属块配置于基板的第一表面上，且连接第三子电极与第四子电极。加热器配置于基板上，且电性连接第一子电极，其中加热器在基板的第一表面上的正投影与第一子电极的第一延伸部在基板的第一表面上的正投影至少部份重叠。第一绝缘层配置于基板的第一表面上，且具有不相连一第一低热传导部以及一第二低热传导部，其中第一低热传导部位于加热器与第三子电极之间，而第二低热传导部位于加热器与第四子电极之间。本发明提供一种保护元件，其包括一基板、一上电极、一下电极、一端电极、一金属块以及一加热器。基板具有相连的一第一绝缘区块与一第二绝缘区块以及彼此相对的一第一表面与一第二表面，其中第一绝缘区块的热传导系数大于第二绝缘区块的热传导系数。 上电极配置于基板的第一表面上，且包括一第一子电极及彼此相对的一第三子电极与一第四子电极。第一子电极位于第一绝缘区块，而第三子电极与第四子电极位于第二绝缘区块。 下电极配置于基板的第二表面上。端电极连接上电极与下电极。金属块配置于基板的第一表面上，且连接第三子电极与第四子电极。加热器配置于基板的第一绝缘区块上，且电性连接第一子电极，其中加热器在基板的第一表面上的正投影与第一子电极在基板的第一表面上的正投影至少部份重叠。本发明还提出一种电子装置，其包括如上述所述的保护元件、一电池以及一侦测控制器。电池耦接至保护元件。侦测控制器耦接至保护元件与电池。当侦测控制器侦测到一过电压状态时，侦测控制器会提供一电压至保护元件，而驱动保护元件的加热器，以熔断
金属块。基于上述，本发明的保护元件具有低热传导绝缘层，且当加热器加热并通过基板而传递至上电极时，由于第三子电极与第四子电极皆受低热传导绝缘层的阻挡，因此使得加热器所产生的热集中地传递至第一子电极。如此一来，位于第一子电极上方的金属块会先熔断，可减少金属块的熔融量，以达到切断电路而达成有效防止过电压或过电流。另一方面，此设计亦可有效控制熔融态的金属块的吸附面积，以获得稳定地熔断时间与模式，同时也可降低加热器与第一子电极于制作上对位偏差所产生的问题。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
图IA为本发明的一实施例的一种保护元件的俯视示意图。 图IB为图IA的保护元件的仰视示意图。 图IC为图IA的保护元件沿线A-A’的剖面示意图。 图2A为本发明的另一实施例的一种保护元件的俯视示意图。 图2B为图2A的保护元件的仰视示意图。 图2C为图2A的保护元件沿线B-B’的剖面示意图。 图3A为本发明的又一实施例的一种保护元件的俯视示意图。 图:3B为图3A的保护元件的仰视示意图。 图3C为图3A的保护元件沿线C-C’的剖面示意图。 图4A为本发明的再一实施例的一种保护元件的俯视示意图。 图4B为图4A的保护元件的仰视示意图。 图4C为图4A的保护元件沿线D-D’的剖面示意图。 图5为本发明的另一实施例的一种保护元件的剖面示意图。 图6为本发明的又一实施例的一种保护元件的剖面示意图。 图7为本发明的再一实施例的一种保护元件的剖面示意图。 图8为本发明的更一实施例的一种保护元件的剖面示意图。 图9为本发明的一实施例的一种电子装置的方块示意图。 附图标记
IOOa IOOh 保护元件； 112,212 第一表面； 116,216 侧表面； 122、122’、222 第一子电极；
110,210,210a 基板； 114,214 第二表面； 120、120，、220 上电极； 122a,222a 本体部；
122b、122b，、222b 第一延伸部；124、224:第二子电极；
126,226 第三子电极；128,228 第四子电极；
130,230 下电极；132,232 第五子电极；
132a,222c 第二延伸部；134,234 第六子电极；
134a,224a 第三延伸部；136,236 第七子电极；
138,238 第八子电极；140,240 端电极；
150 金属块；160 加热器；
170、170a、170b 第一绝缘层；172、17 第一低热传导部
174、174a:第二低热传导部；176a、17 第三低热传导
178a、178b:第四低热传导部；180a、180b 第二绝缘层；
192 助熔剂；194 焊料层；
196 绝缘层；198 壳体；
213,213a 第一绝缘区块；215,215a 第二绝缘区块；
250 金属线；260 助熔剂；
300 电子装置；310 电池；
330 侦测控制器；420 电源供应器；
C、C’ 凹槽结构；V:凹槽；
D1、D1，第一间距；D2、D2，第二间距。
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具体实施例方式图IA为本发明的一实施例的一种保护元件的俯视示意图。图IB为图IA的保护元件的仰视示意图。图IC为图IA的保护元件沿线A-A’的剖面示意图。请同时参考图1A、图 IB以及图1C，在本实施例中，保护元件IOOa包括一基板110、一上电极120、一下电极130、 一端电极140、一金属块150、一加热器160以及一第一绝缘层170。详细而言，基板110具有彼此相对的一第一表面112与一第二表面114以及连接第一表面112与第二表面114的一侧表面116。在本实施例中，基板110的材质包括陶瓷 (例如氧化铝)、二氧化锆(ZrO2)、氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)或是其他无机材料。上电极120配置于基板110的第一表面112上，且具有彼此相对的一第一子电极 122与一第二子电极124以及彼此相对的一第三子电极1 与一第四子电极128。需注意的是，于其他实施例中，上电极120也可不包含第二子电极124，且不影响过电流及过电压保护效果。较佳地，第一子电极122具有一本体部12 以及一与本体部12 相连接的第一延伸部122b，其中第一延伸部122b位于第三子电极126与第四子电极1 之间。下电极130配置于基板110的第二表面114上。端电极140连接上电极120与下电极130，且覆盖基板110的部分侧表面116。在本实施例中，上电极120、下电极130与端电极140的材质例如为银、镍和金的多层堆迭结构，此外也可以银钼合金、镍合金、铜、锡等导电性质良好的材料来替代。金属块150配置于基板110的第一表面112上，且连接第三子电极126、第一延伸部122b与第四子电极128。此外，本实施例的金属块150的材质包括锡铅合金、锡银铅合金、锡铟铋铅合金、锡锑合金、锡银铜合金等低熔点合金。在本实施例中，加热器160配置于基板110的第二表面114上，且连接下电极130， 其中第一延伸部122b延伸至加热器160的上方。特别是，加热器160在基板110的第一表面112上的正投影与第一子电极122的第一延伸部122b在基板110的第一表面112上的正投影至少部份重叠。此外，本实施例的下电极130具有彼此相对的一第五子电极132 与一第六子电极134以及彼此相对的一第七子电极136与一第八子电极138。第五子电极 132、第六子电极134、第七子电极136、第八子电极138依序对应第一子电极122、第二子电极124、第三子电极126以及第四子电极1 配置。在本实施例中，第五子电极132具有一第二延伸部132a，第六子电极134具有一第三延伸部13如。第二延伸部13 与第三延伸部13 位于第七子电极136与第八子电极138之间并彼此不重叠，而加热器160连接于第二延伸部13 与第三延伸部13 之间。然而，在其他实施例中，加热器160也可直接连接于第五子电极132和第六子电极 134之间，而不需有第二延伸部13 与第三延伸部13如。更甚，再一实施例中，加热器160 也可配置于基板110的第一表面112上，且连接于上电极120的第一子电极122和第二子电极IM之间。此外，在本实施例中，加热器160的材质包括二氧化钌(Ru02)、碳黑粘着剂、 铜、钛、镍铬合金与镍铜合金等，可分别利用厚膜印刷、溅镀、压合贴合或薄膜微影制程等形成。再者，为保护加热器160不受外界环境的污染或氧化，可在加热器160上覆盖一绝缘层 196，其材质包括玻璃胶或环氧树脂(印oxy resin)等。本实施例的保护元件IOOa的第一绝缘层170配置于基板110的第一表面112上， 且具有不相连一第一低热传导部172以及一第二低热传导部174。特别是，第一低热传导部 172位于加热器160与第三子电极1 之间，而第二低热传导部174位于加热器160与第四子电极1 之间。具体来说，本实施例的第一低热传导部172位于基板110与第三子电极 1 之间，而第二低热传导部174位于基板110与第四子电极1 之间。第一低热传导部172 与第二低热传导部174之间存在一第一间距Dl，而第一子电极122的第一延伸部122b配置于第一间距Dl中。此外，第一绝缘层170的材质例如是一玻璃材料或一高分子材料，具有比基板110低的热传导系数，较佳地，第一绝缘层170的热传导系数小于2W/(m · K)。举例来说，玻璃材料可包含例如二氧化硅(SiO2)、过氧化钠(Na2O3)、氧化硼(B2O3)、氧化镁(MgO)或氧化钙(CaO)等，其热传导系数可在IW/(m ·Κ)至1. 5ff/(m ·Κ)之间。而高分子材料则具有较低的热传导系数，例如是聚氨酯(polyurethane，PU)、聚酰亚胺(polyimide)、环氧树脂或紫外光型硬化树脂(UV curing resin)，其中环氧树脂的热传导系数则在0. 19W/(m · K) MO. 6ff/(m*K)之间。特别是，基板110的热传导系数大于第一绝缘层170的热传导系数。详细来说，在本实施例中，基板110相对于第一绝缘层170而言，可视为一高热传导绝缘层，而加热器160 所产生的热可直接穿过基板110的中间区域而快速地传递至第一延伸部122b上。当然，基板110亦可与第一绝缘层170采用相同的材质，也就是说，基板110亦可视为一低热传导绝缘层，但由于基板110的厚度加上第一绝缘层170的厚度大于基板110本身的厚度，因此加热器160所产生的热大部份亦会穿过基板110的中间区域而快速地传递至第一延伸部122b 上。换言之，基板110的材质可依使用需求而自行选择，其仍不影响本实施例的功效。此外，为了提高金属块150熔断的效果，本实施例的保护元件IOOa更包括一助熔剂192配置于基板110的第一表面112上，并位于第一延伸部122b与第三子电极1 之间， 以及位于第一延伸部122b与第四子电极1 之间。特别是，在本实施例之中，助熔剂192至少覆盖部分第一绝缘层170。具体来说，金属块150覆盖部分第三子电极126、助熔剂192、 第一延伸部122b与第四子电极128。当加热器160加热而使助熔剂192与金属块150皆处于熔融状态时，因助熔剂192可避免金属块150受热熔融开始流动的表面在放置或一般电流通过时产生氧化薄膜，因此可以提高确保金属块150熔断的效果。此外，助熔剂192例如是由松脂、软化剂、活性剂以及合成橡胶所组成。另外，在本实施例中，保护元件IOOa更包括一焊料层194于第三子电极126、第四子电极128与第一延伸部122b之上，通过固定金属块150于第三子电极126、第四子电极 128与第一延伸部122b之上，并不以此为限，金属块150也可以习知的其他焊接技术固定而没有焊料层194。在本实施例中，焊料层194的材质可利用习知的焊接材料，例如锡银合金、锡铅合金等。由于本实施例的保护元件IOOa具有第一绝缘层170，因此当加热器160加热并通过基板110将其所产生的热传递至上电极120时，一部分加热器160所产生的热会因为被基板110上的第一绝缘层170所阻挡而降低第三子电极1 与第四子电极1 所获得的热量，而另一部分加热器160所产生的热会直接经由第一子电极122而传递至金属块150，以使位于第一子电极122上方的金属块150熔断。也就是说，第三子电极126与第四子电极 128因受低热传导绝缘层的阻挡，所以第三子电极1 与第四子电极1 上方的金属块150 相较于第一子电极122上方的金属块150不易熔断，意即可减少金属块150的熔融量。因此，可将加热器160所产生的热视为集中地传递至第一子电极122，如此一来，除了可有效控制熔融态的金属块150的吸附面积，以获得稳定地熔断时间与模式外，亦可降低加热器 160与第一子电极122于制作上对位偏差所产生的问题，意即可确保位于第一子电极122上方的金属块150可先熔断，而达到切断电路而达成有效防止过电压或过电流。另一方面，由于金属块150的熔化量减少，因此可缩短本实施例的保护元件IOOa 在过电压保护作动所需时间，亦可降低熔融的金属块150导通第一延伸部122b与第三子电极1 或第一延伸部122b与第四子电极1 而产生短路的现象，而使本实施例的保护元件 IOOa具有较佳的可靠度。此外，由于本实施例将第一延伸部122b设置于第一低热传导部172与第二低热传导部174之间存在的第一间距Dl中，因此助熔剂192可有效地被引导到第一延伸部122b 周围，而使第一延伸部122b具有较佳的润湿性，可确保金属块150熔断时间的稳定性。另外，由于保护元件IOOa具有第一绝缘层170，因此当保护元件IOOa为了搭配小尺寸的电子产品而缩小其元件体积时，上电极120的第一子电极122的第一延伸部122b亦能提供相应的电极面积，以可确保金属块150能迅速熔断。如此一来，除了可增加保护元件IOOa的应用范围外，亦可提高保护元件IOOa的可靠度。以下将利用多个不同的实施例来分别说明保护元件IOOb IOOg的设计。在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例中不再重复赘述。图2A为本发明的另一实施例的一种保护元件的俯视示意图。图2B为图2A的保护元件的仰视示意图。图2C为图2A的保护元件沿线B-B’的剖面示意图。图2A至图2C 的保护元件IOOb与图IA至图IC的保护元件IOOa相似，二者主要差异之处在于图2A至图2C的保护元件IOOb的上电极120，的设计不同于保护元件IOOa的上电极120的设计。详细来说，第一子电极的122’的第一延伸部122b’的一部分位于第一间距D1’中， 而第一延伸部122b’的另一部分位于第一绝缘层170的第一低热传导部172与第二低热传导部174上。具体来说，在本实施例中，由于第一间距D1’的距离大于第一间距D1，因此于制作上电极120’时，因受重力的影响而使得第一延伸部122b’产生一凹槽结构C，也就是说，第一延伸部122b’具有一位于第一间距Dl中的凹槽结构C，使得第一子电极122’在相同的空间下产生立体结构，如此一来，可增加熔融态的金属块150的吸附面积。此外，助熔剂192亦可填入此凹槽结构C中，以使第一延伸部122b’更具有较佳的吸附熔融态的金属块150的能力。图3A为本发明的又一实施例的一种保护元件的俯视示意图。图:3B为图3A的保护元件的仰视示意图。图3C为图3A的保护元件沿线C-C’的剖面示意图。图3A至图3C 的保护元件IOOc与图IA至图IC的保护元件IOOa相似，二者主要差异之处在于图3A至图3C的保护元件IOOc的的加热器160、第二延伸部222c、第三延伸部22 皆配置于基板 110的第一表面112上，且保护元件IOOc更包括一第二绝缘层180a，其中第二绝缘层180a 的热传导系数大于第一绝缘层170a的热传导系数。详细而言，第一子电极222具有一本体部22 以及一与本体部22 相连接的第一延伸部222b。在本实施例中，上电极220的第一子电极222更具有一第二延伸部222c， 而第二子电极2M具有一第三延伸部224a。第二延伸部222c与第三延伸部22 配置于第三子电极226与第四子电极2 之间，而加热器160位于基板110的第一表面112上且连接第二延伸部222c与第三延伸部22如。在此必须说明的是，第一延伸部222b、第二延伸部 222c、第三延伸部22 于基板110的第一表面112上的正投影彼此不重叠。特别是，本实施例的保护元件IOOc的第二绝缘层180a配置于加热器160与第一子电极222的第一延伸部222b之间，其中第一低热传导部17 连接第二低热传导部174a， 而加热器160位于第二绝缘层180a与第一绝热层170a之间。详细来说，本实施例的第一绝缘层170a更包括一第三低热传导部176a以及一第四低热传导部178a，其中第三低热传导部176a连接第一低热传导部17 且延伸至第三延伸部22 上，而第四低热传导部178a 连接第二低热传导部17 且延伸至第二延伸部222c上。在本实施例中，第三低热传导部 176a与第四低热传导部178a之间存在一第二间距D2，而第二绝缘层180a配置于第二间距 D2中，且部分第二绝缘层180a位于第三低热传导部176a与第四低热传导部178a上。此外，为使加热器160所产生的热可大部分传递到第一延伸部222b，第二绝缘层180a的材料选择以其热传导系数大于第一绝热层170a的热传导系数的8倍以上较佳。举例来说，在本实施例中，第二绝缘层180a的材质可例如是一陶瓷材料，而陶瓷材料例如是热传导系数在 28W/ (m · K)至 40W/ (m · K)之间的氧化铝(Al2O3)、50W/ (m · K)至 60W/ (m · K)之间的氮化硼 (BN)或160W/(m ·Κ)至230W/(m ·Κ)之间的氮化铝(AlN)。较佳地，第二绝缘层180a的热传导系数范围介于8ff/(m · K)至80ff/(m · K)之间。由于本实施例的保护元件IOOc的第二绝缘层180a位于第一延伸部222b与加热器160之间，因此当加热器160加热时，加热器160所产生的热大部分皆会直接传递至第一延伸部222b而使得位于第一延伸部222b上的金属块150快速熔断，以减少金属块150的熔化量，并达到切断电路而达成有效防止过电压或过电流。另一方面，由于金属块150的熔化量减少，因此可缩短本实施例的保护元件IOOc在过电压保护作动所需时间，亦可降低熔融的金属块150导通第一延伸部222b与第三子电极2 或第一延伸部222b与第四子电极 228而产生短路的现象，而使本实施例的保护元件IOOc具有较佳的可靠度。另外，由于保护元件IOOc同时具有第一绝缘层170a以及第二绝缘层180a，因此， 当保护元件IOOc为了搭配小尺寸的电子产品而缩小其元件体积时，上电极220的第一子电极222的第一延伸部222b亦能提供相应的电极面积，以可确保金属块150能迅速熔断。如此一来，除了可增加保护元件IOOc的应用范围外，亦可提高保护元件IOOc的可靠度。值得注意的是，在本实施例中，保护元件IOOc的下电极230具有依序对应第一子电极222、第二子电极224、第三子电极226以及第四子电极2 配置的一第五子电极232、 一第六子电极234、一第七子电极236与一第八子电极238。在另一实施例中，下电极230 亦可依设计需求而没有第五子电极232，以在基板110的第二表面114上形成空脚位设计， 提高保护元件组装于电路板(未显示)的摆放方向正确度。端电极240连接上电极220与下电极230，且覆盖基板110的部分侧表面116。图4A为本发明的再一实施例的一种保护元件的俯视示意图。图4B为图4A的保护元件的仰视示意图。图4C为图4A的保护元件沿线D-D’的剖面示意图。图4A至图4C 的保护元件IOOd与图3A至图3C的保护元件IOOc相似，二者主要差异之处在于图4A至图4C的保护元件IOOd的第一绝缘层170b以及第二绝缘层180b的配置位置不同于图3A 至图3C的保护元件IOOc的第一绝缘层170a以及第二绝缘层180a的配置位置。详细来说，第三低热传导部176b与第四低热传导部178b配置于第二绝缘层180b 上，且第三低热传导部176b与第四低热传导部178b之间存在一第二间距D2’，而第一子电极222的第一延伸部22 配置于该第二间距中D2’。由于本实施例的保护元件IOOd同时具有第一绝缘层170b与第二绝缘层180b，因此当加热器160加热时，一部分加热器160所产生的热会为第三低热传导部176b与第四低热传导部178b所阻挡，而减少热量传递至第三低热传导部176b与第四低热传导部178b上方的金属块150，而另一部分加热器160所产生的热会直接透过第二绝缘层180b、第一延伸部222b而传递至金属块150，以使位于第一延伸部222b上方的金属块150熔断。如此一来，可减少金属块150的熔融量，以缩短本实施例的保护元件IOOd在过电压保护作动所需时间，同时达到切断电路而达成有效防止过电压或过电流。图5为本发明的另一实施例的一种保护元件的剖面示意图。图5的保护元件IOOe 与图IC的保护元件IOOa相似，二者主要差异之处在于图5的保护元件IOOe通过改变基板210的设计来代替图1的第一绝缘层170所达到的效能。详细来说，本实施例的基板210具有相连的一第一绝缘区块213与一第二绝缘区块215，其中第二绝缘区块215环绕第一绝缘区块213，且第一绝缘区块213与第二绝缘区块215实质上共平面，且第一子电极122的第一延伸部122b位于第一绝缘区块213，而第三子电极126与第四子电极1 位于第二绝缘区块215。基板210具有彼此相对的一第一表面212与一第二表面214以及连接第一表面212与第二表面214的一侧表面216。端电极 140连接上电极120与下电极130，且覆盖基板210的部分侧表面216。助熔剂192配置于基板210的第一表面212上，并位于第一子电极122的第一延伸部122b与第三子电极1 之间以及位于第一子电极122的第一延伸部122b与第四子电极1 之间，其中助熔剂192 覆盖部分第二绝缘区块215。特别是，本实施例的第一绝缘区块213的热传导系数大于第二绝缘区块215的热传导系数。具体来说，在本实施例中，第一导绝缘区块213的材质例如是一陶瓷材料，而陶瓷材料例如是氧化铝(Al2O3)、氮化硼(BN)或氮化铝(AlN)。第一绝缘区块213的热传导系数范围介于8W/(m· 至80W/(m· 之间，较佳地，第一绝缘区块213的热传导系数范围介于8W/(m ·Κ)至40W/(m ·Κ)之间。另一方面，第二绝缘区块215的材质例如是一玻璃材料或一高分子材料，其中玻璃材料例如是二氧化硅、过氧化钠、氧化硼、氧化镁或氧化钙，而高分子材料例如是聚氨酯、聚酰亚胺、环氧树脂或紫外光型硬化树脂(UVcuring resin)。较佳地，第二绝缘区块215的热传导系数小于2W/(m · K)。由于加热器160位于第一绝缘区块213上，因此当加热器160加热时，加热器160 所产生的热大部分皆会直接传递至第一延伸部122b而使得位于第一延伸部122b上的金属块150快速熔断，可减少金属块150的熔化量，并达到切断电路而达成有效防止过电压或过电流。于另一方面，由于金属块150的熔化量减少，因此可缩短本实施例的保护元件IOOe 在过电压保护作动所需时间，亦可降低熔融的金属块150导通第一延伸部122b与第三子电极1 或第一延伸部122b与第四子电极1 而产生短路的现象，而使本实施例的保护元件 IOOe具有较佳的可靠度。图6为本发明的又一实施例的一种保护元件的剖面示意图。图6的保护元件IOOf 与图5的保护元件IOOe相似，二者主要差异之处在于图6的保护元件IOOf的基板210a 的第一绝缘区块213a与第二绝缘区块21 实质上不共平面。详细来说，第一绝缘区块213a与第二绝缘区块21 之间具有一凹槽V，第一延伸部122b的一部分配置于凹槽V中且位于第一绝缘区块213a上，而第一延伸部122b的另一部分位于第二绝缘区块21 上。具体来说，在本实施例中，由于第一绝缘区块213a与第二绝缘区块21 之间具有凹槽V，因此于制作上电极120时，因受重力的影响而使得第一延伸部122b产生一凹槽结构C’，如此一来，第一子电极122在相同的空间下产生立体结构， 可增加熔融态的金属块150的吸附面积。此外，助熔剂192亦可填入此凹槽结构C’中，以使第一延伸部122b更具有较佳的吸附熔融态的金属块150的能力。再者，熔融态的金属块 150会因凹槽结构C’而产生毛细现象，有助于熔断金属块150，而达到切断电路而达成有效防止过电压或过电流。图7为本发明的再一实施例的一种保护元件的剖面示意图。请参考图7，在本实施例中，图7的保护元件IOOg与图IA 图IC的保护元件IOOa相似，二者主要差异之处在于图7的保护元件IOOg包括一壳体198。详细而言，壳体198配置于基板110的第一表面 112上，且覆盖金属块150，用以保护金属块150，且可避免熔融态的金属块150、助熔剂192 以及焊料层194流漏出来而发生电路干扰等问题。此外，壳体198的材质包括氧化铝、聚二醚酮(PEEK)、尼龙(nylon)、热塑性树脂、紫外光型硬化树脂或酚甲醛树脂等材料。图8为本发明的更一实施例的一种保护元件的剖面示意图。请参考图8，在本实施例中，图8的保护元件IOOh与图7的保护元件IOOg相似，二者主要差异之处在于图8的保护元件IOOh更包括一金属线250，其中金属线250在基板110的第一表面112上的正投影与第一延伸部122b在基板110的第一表面112上的正投影至少部份重叠。具体来说，金属线250是配置于金属块150的上方并部份接触金属块150，其中金属块150固定于第一子电极122上，且金属线250的形状例如是弧形(未示出)。金属线 250与金属块150之间配置助熔剂沈0，来作为引导熔融的金属块150流动的媒介，而助熔剂沈0的材料除可使用与助熔剂192相同的松脂等材料外，亦可为一焊料层或其组合。在此必须说明的是，金属线250的外表面需与熔融的金属块150具有较佳的润湿性(Wetting) 与吸附性(例如焊锡性(Solderability))，因此金属线250的材质可为金属或合金，例如是银、锡、铜、铜银合金、或铜镍锡合金等，或是由具有良好焊锡性的外金属层和具有较佳热传导的内金属层所组成，例如铜镀银、铜镀镍、铜镀锡、镍镀锡、铜镀金等材料。由于本实施例的保护元件IOOh具有金属线250，因此当加热器160加热而使金属块150呈现熔融状态时，熔融的金属块150会因表面张力与毛细现象的缘故而吸附于所接触的金属线250上，且可进一步往第一延伸部122b流动，来达到切断电路而达成有效防止过电压或过电流。也就是说，熔融的金属块150经由金属线250的吸附，不易导通第一延伸部122b与第三子电极1 或第一延伸部122b与第四子电极128，故可避免保护元件IOOh 产生短路的现象，使其具有较佳的可靠度。值得一提的是，上述的实施例仅为举例说明，在其他未示出的实施中，本领域的技术人员当可参照前述实施例的说明，依据实际需求而选用前述构件或加以组合，以达到所需的技术效果。图9为本发明的一实施例的一种电子装置的方块示意图。请参考图9，由上述实施例所述的的保护元件IOOa(或保护元件IOOb IOOg)可以与一电池310以及一侦测控制器330耦接而组合成一电子装置300。详细来说，电子装置300例如是一可携式电子产品的储能装置，当电子装置300外接一电源供应器420时可对电子装置300中的电池310进行充放电作业。在本实施例中，电池310耦接至保护元件100a。侦测控制器330耦接至保护元件100a，其中侦测控制器330例如是一集成电路(IC)晶片及一金属氧化物场效应管 (MOSFET)。电源供应器420耦接至保护元件100a，用以提供一电源至电池310。当侦测控制器330侦测到电池电压过高时，侦测控制器330会将此过高电压(未示出)施加于保护元件IOOa的加热器160(请参考图1C)，以熔断金属块150(请参考图 1C)。再者，当电源供应器420提供一过电流(未示出)通过保护元件IOOa时，保护元件 IOOa中的金属块150会因过电流通过而自动加热熔断。由于，在本实施例中，电子装置300 是采用上述的保护元件IOOa(或保护元件IOOb IOOg)，因此除了可确实切断电路而达成有效防止过电压或过电流外，亦可避免保护元件IOOa产生短路的现象，使电子装置300具有较佳的可靠度。虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，故本发明的保护范围当以申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种保护元件，包含一基板，具有彼此相对的一第一表面与一第二表面；一上电极，配置于该基板的该第一表面上，包含一第一子电极及彼此相对的一第三子电极与一第四子电极，其中该第一子电极具有一本体部以及与该本体部相连接的一第一延伸部；一下电极，配置于该基板的该第二表面上；一端电极，连接该上电极与该下电极；一金属块，配置于该基板的该第一表面上，且连接该第三子电极与该第四子电极；一加热器，配置于该基板上，且电性连接该第一子电极，其中该加热器在该基板的该第一表面上的正投影与该第一子电极的该第一延伸部在该基板的该第一表面上的正投影至少部份重叠；以及一第一绝缘层，配置于该基板的该第一表面上，且具有不相连的一第一低热传导部以及一第二低热传导部，其中该第一低热传导部位于该加热器与该第三子电极之间，而该第二低热传导部位于该加热器与该第四子电极之间。
2.根据权利要求1所述的保护元件，其中该第一低热传导部与该第二低热传导部之间存在一第一间距，而该第一延伸部配置于该第一间距中。
3.根据权利要求2所述的保护元件，其中该第一延伸部的一部分位于该第一间距中， 而该第一延伸部的另一部分位于该第一低热传导部与该第二低热传导部上。
4.根据权利要求3所述的保护元件，其中该第一延伸部具有一凹槽结构位于该第一间距中。
5.根据权利要求1所述的保护元件，更包含一金属线，配置于该金属块的上方并部分接触于该金属块，且固定于该第一子电极上，且该金属线在该基板的该第一表面上的正投影与该第一子电极在该基板的该第一表面上的正投影至少部份重叠。
6.根据权利要求1所述的保护元件，更包含一助熔剂，配置于该基板的该第一表面上， 并位于该第一子电极与该第三子电极之间以及位于该第一子电极与该第四子电极之间，至少覆盖部分该第一绝缘层。
7.根据权利要求1所述的保护元件，其中该加热器位于该基板的该第二表面上，且连接该下电极，该基板的热传导系数大于该第一绝缘层的热传导系数。
8.根据权利要求7所述的保护元件，其中该第一低热传导部位于该基板与该第三子电极之间，该第二低热传导部位于该基板与该第四子电极之间。
9.根据权利要求1所述的保护元件，更包含一第二绝缘层，配置于该加热器与该第一子电极之间，其中该第二绝缘层的热传导系数大于该第一绝缘层的热传导系数。
10.根据权利要求9所述的保护元件，其中该第一低热传导部与该第二低热传导部延伸至该加热器上，且该第一低热传导部与该第二低热传导部之间存在一第二间距，而该第二绝缘层配置于该第二间距中。
11.根据权利要求9所述的保护元件，其中该第一绝缘层更包含一第三低热传导部以及一第四低热传导部，该第三低热传导部与该第四低热传导部配置于该第二绝缘层上，且该第三低热传导部与该第四低热传导部之间存在一第二间距，而该第一子电极的该第一延伸部配置于该第二间距中。
12.根据权利要求9所述的保护元件，其中该第二绝缘层的材质包含一陶瓷材料。
13.根据权利要求9所述的保护元件，其中该第二绝缘层的热传导系数范围介于8W/ (m · K)至 80W/(m · K)之间。
14.根据权利要求1所述的保护元件，其中该第一绝缘层的材质包含一玻璃材料或一高分子材料。
15.根据权利要求1所述的保护元件，其中该第一绝缘层的热传导系数小于2W/(m*K)。
16.一种保护元件，包含一基板，具有相连的一第一绝缘区块与一第二绝缘区块以及彼此相对的一第一表面与一第二表面，其中该第一绝缘区块的热传导系数大于该第二绝缘区块的热传导系数；一上电极，配置于该基板的该第一表面上，包含一第一子电极及彼此相对的一第三子电极与一第四子电极，其中该第一子电极位于该第一绝缘区块，该第三子电极与该第四子电极位于该第二绝缘区块；一下电极，配置于该基板的该第二表面上；一端电极，连接该上电极与该下电极；一金属块，配置于该基板的该第一表面上，且连接该第三子电极与该第四子电极；以及一加热器，配置于该基板的该第一绝缘区块上，且电性连接该第一子电极，其中该加热器在该基板的该第一表面上的正投影与该第一子电极在该基板的该第一表面上的正投影至少部份重叠。
17.根据权利要求16所述的保护元件，其中该第一子电极具有一本体部以及与该本体部相连接的一第一延伸部，且该第一延伸部配置于该第三子电极与该第四子电极之间。
18.根据权利要求17所述的保护元件，其中该第一绝缘区块与该第二绝缘区块之间具有一凹槽，该第一延伸部的一部分位于该凹槽中，而该第一延伸部的另一部分位于该第二绝缘区块上。
19.根据权利要求16所述的保护元件，其中该第一绝缘区块与该第二绝缘区块实质上共平面。
20.根据权利要求16所述的保护元件，其中该第一绝缘区块的材质包含一陶瓷材料。
21.根据权利要求16所述的保护元件，其中该第一绝缘区块的热传导系数范围介于 8ff/ (m · K)至 80W/ (m · K)之间。
22.根据权利要求16所述的保护元件，其中该第二绝缘区块的材质包含一玻璃材料或一高分子材料。
23.根据权利要求16所述的保护元件，其中该第二绝缘区块的热传导系数小于2W/ (m · K)。
24.根据权利要求16所述的保护元件，更包含一金属线，配置于该金属块的上方并部分接触于该金属块，且固定于该第一子电极上，且该金属线在该基板的该第一表面上的正投影与该第一子电极在该基板的该第一表面上的正投影至少部份重叠。
25.一种电子装置，包含根据权利要求1或16所述的保护元件；一电池，耦接至该保护元件；以及一侦测控制器，耦接至该保护元件与该电池，其中当该侦测控制器侦测到一过电压状态时，该侦测控制器会提供一电压至该保护元件，而驱动该保护元件的该加热器通电发热，以熔断该金属块。
全文摘要
本发明提供一种保护元件及电子装置，包括一基板、一上电极、一下电极、一端电极、一金属块、一加热器及一第一绝缘层。上电极配置于基板的一第一表面上且包括一第一子电极、一第三子电极与一第四子电极。下电极配置于基板的一第二表面上。端电极连接上电极与下电极。金属块配置于第一表面上且连接第三子电极与第四子电极。加热器配置于基板上且电性连接第一子电极。加热器与第一子电极的一第一延伸部在第一表面上的正投影至少部份重叠。第一绝缘层配置于第一表面上且具有一位于加热器与第三子电极之间的第一低热传导部以及一位于加热器与第四子电极之间的第二低热传导部。
文档编号H02H3/08GK102263396SQ20101018916
公开日2011年11月30日 申请日期2010年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者林鸿铭, 江朗一, 王钟雄, 罗文翔, 陈国枢 申请人:乾坤科技股份有限公司