專利名稱：過電流保護元件的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種過電流保護元件，特別涉及一種表面粘著型過電流保護元件。
背景技術：
過電流保護元件被用于保護電路，使其免于因過熱或流經過量電流而損壞。過電流保護元件通常包含兩電極及位在兩電極間的電阻材料。此電阻材料具正溫度系數(Positive Temperature Coefficient;PTC)特性,亦即在室溫時具低電阻值,而當溫度上升至一臨界溫度或電路上有過量電流產生時，其電阻值可立刻跳升數千倍以上，借此抑制過量電流通過，以達到電路保護的目的。當溫度降回室溫后或電路上不再有過電流的狀況時，過電流保護元件可回復至低電阻狀態(tài)，而使電路重新正常操作。此種可重復使用的優(yōu)點，使PTC過電流保護元件取代保險絲，而被更廣泛運用在高密度電子電路上。參照圖1，美國專利號US 6，377，467揭示一種表面粘著型過電流保護元件10，其包含電阻兀件11、第一電極17、第二電極18、絕緣層15和16、第一導電通孔19及第二導電通孔20。電阻元件11包含第一導電構件13、第二導電構件14及高分子材料層12。高分子材料層12系迭設于第一導電構件13及第二導電構件14之間。第一電極17包含一對分別設置于絕緣層15和16表面的電極箔,且與第一導電通孔19連接。第二電極18包含一對分別設置于絕緣層15和16表面的電極箔，且與第二導電通孔20連接。導電通孔19、20位于二個側表面的約中央部位且為半圓孔的設計。未來的電子產品，將朝著具有輕、薄、短、小的趨勢發(fā)展，以使得電子產品能更趨于迷你化。因此過電流保護元件亦不斷朝小型化的規(guī)格演進，從1210、1206、0805、0603、0402甚至已有0201規(guī)格的需求。而當規(guī)格縮小至0603規(guī)格以下時，以半圓孔設計的導電通孔19、20卻可能造成生產制作上的問題。參照圖2A及圖2B，當元件尺寸愈來愈小時，導電通孔19和20的孔徑一般將依比例隨之減小。例如當元件為0603規(guī)格時，半圓孔的半徑僅約為0.15mm。當制作過程中進行元件切割(切粒)時，刀具寬度d必須準確對應于切割道的位置(參圖2A)，然而若刀具寬度d位置有偏移時，因孔徑減小，很可能將一側的導電通孔的半圓孔切除大部分，甚至半圓孔被整個切除(參圖2B)。為避免此問題，小型化的元件常會搭配較大的半圓孔設計。然而，較大的半圓孔設計又將產生如下所述在制作流程上問題。當過電流保護元件10在進行外觀檢測、電阻量測及包裝時會在送料軌道24內推送前進。當元件10的半圓孔較小時，可順利推送前進，如圖3A所示。若當元件10具有大型的半圓孔時，因半圓孔變大的關系，尤其是當半圓孔的凹陷寬度達到所在側邊寬度的一半以上時，在推送時相鄰的元件10容易會有凸出部分卡入半圓孔內，而造成推送不順、卡料等等問題發(fā)生，如圖3B所示。因此在元件形狀因數(form factor)規(guī)格已要求至0603甚至0402時，如何克服上述制作上的問題，業(yè)界極需相關的解決方案。發(fā)明內容本實用新型的目的是提出一種過電流保護元件，特別是關于一種表面粘著型過電流保護元件，其可符合元件小型化趨勢的需求，例如0603、0402或更小規(guī)格的要求。根據本實用新型一實施例的過電流保護元件，其具有相對的上表面、下表面及四個側表面，該四個側表面連接上表面和下表面，且相鄰的側表面構成四個轉角。過電流保護兀件包括:PTC材料層、第一導電層、第二導電層、第一電極層、第二電極層及四個導電通孔。PTC材料層具有第一表面、第二表面,第二表面系位于該第一表面相對側。第一導電層物理接觸該PTC材料層的第一表面，而第二導電層物理接觸該PTC材料層的第二表面。第一電極層包含一對形成于上表面及下表面的第一金屬箔。第一電極層電氣連接第一導電層，且和第二導電層電氣隔離。第二電極層包含一對形成于上表面及下表面的第二金屬箔。第二電極層電氣連接第二導電層，且和第一導電層電氣隔離。四個導電通孔形成于該四個轉角處，其中兩個導電通孔連接該對第一金屬箔及第一導電層，另兩個導電通孔連接該對第二金屬箔及第二導電層。四個導電通孔的截面積總和占該過電流保護元件的形狀因數面積的比例介于7% 20%。一實施例中，過電流保護元件還包含:一第一絕緣層，形成于該第一導電層表面；以及一第二絕緣層，形成于該第二導電層表面；其中形成于該上表面的該第一金屬箔及該第二金屬箔形成于該第一絕緣層表面，形成于該下表面的該第一金屬箔及該第二金屬箔形成于第二絕緣層表面。一實施例中，該形狀因數面積小于等于1.161_2。一實施例中，本實用新型的過電流保護元件應用于0603規(guī)格，每一個所述導電通孔的面積在0.025 0.042mm2的范圍內。一實施例中，該形狀因數面積小于等于0.516mm2。另一實施例中，本實用新型的過電流保護元件應用于0402規(guī)格，每一個所述導電通孔的面積在0.009 0.020mm2的范圍內。一實施例中，所述四個導電通孔的截面積總和占該過電流保護元件的形狀因數面積的比例介于7% 16%。一實施例中，所述四個側表面包含第一側表面及第二側表面，該第二側表面位于該第一側表面的相對側；該第一導電層延伸至該第一側表面，且與該第二側表面間有第一缺口 ；該第二導電層延伸至該第二側表面，且與該第一側表面有第二缺口。一實施例中，過電流保護元件還包含:一第一防焊層，形成于位于該上表面的第一金屬箔和第二金屬箔之間的該第一絕緣層表面；以及一第二防焊層，形成于位于該下表面的第一金屬箔和第二金屬箔之間的該第二絕緣層表面。一實施例中，該過電流保護元件為長方體結構。一實施例中，該導電通孔為1/4圓孔。一實施例中，該導電通孔于較短的側邊中占有的寬度比例介于42%飛5%。根據本實用新型的設計，當元件作的更小時，其導電通孔可被允許制作的較大，進而提供元件進行切粒時較大的容差(tolerance)。另外，在外觀檢測、電阻量測及包裝時也不會因為導電通孔較大而產生卡料等情況。因此，本實用新型不僅可提升生產速度，且對于生產良率亦有一定助益。

圖1繪示現有的過電流保護元件的立體示意圖。圖2A及2B繪示現有的過電流保護元件進行切割時的示意圖。圖3A及3B繪示現有的過電流保護元件制作過程的示意圖。圖4A至4C繪示本實用新型一實施例的過電流保護元件示意圖。圖5繪示本實用新型的過電流保護元件的形狀因數和導電通孔的關系示意圖。圖6繪示本實用新型一實施例的過電流保護元件制作過程的示意圖。其中，附圖標記說明如下:10、40過電流保護元件11電阻元件12高分子材料層13第一導電構件14第二導電構件15、16 絕緣層17第一電極18第二電極19第一導電通孔20第二導電通孔21防焊層24 軌道41PTC 材料層42第一導電層43第二導電層44第一絕緣層45第二絕緣層46第一電極層47第二電極層48導電通孔51 第一缺口52 第二缺口53、第一防焊層54第二防焊層61第一側表面62第二側表面64 軌道411 第一表面412 第二表面[0058]461第一金屬箔471第二金屬箔
具體實施方式
為讓本實用新型的上述和其他技術內容、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出相關實施例，并配合附圖，作詳細說明如下:圖4A為本實用新型一實施例的過電流保護元件的立體結構示意圖。過電流保護元件40約為長方體結構，具有相對的上表面、下表面及四個側表面。四個側表面連接上表面和下表面，且相鄰的側表面構成四個轉角。過電流保護元件40包括:一 PTC材料層41、第一導電層42、第二導電層43、第一絕緣層44、第二絕緣層45、第一電極層46、第二電極層47及四個導電通孔48。PTC材料層41具有第一表面411和第二表面412，第二表面412系位于該第一表面411相對側。第一導電層42物理接觸該PTC材料層41的第一表面411，第二導電層43則物理接觸該PTC材料層41的第二表面412。第一電極層46包含一對形成于上表面及下表面的第一金屬箔461。第一電極層46電氣連接第一導電層42,且和第二導電層43電氣隔離。第二電極層47包含一對形成于上表面及下表面的第二金屬箔471。第二電極層47電氣連接第二導電層43，且和第一導電層42電氣隔離。相鄰的側表面構成的四個轉角處設有四個導電通孔48，其中兩個導電通孔48連接該對第一金屬箔461及第一導電層42，另兩個導電通孔48連接該對第二金屬箔471及第二導電層43。第一絕緣層44形成于第一導電層42表面,而第二絕緣層45形成于該第二導電層43表面。其中形成于上表面的第一金屬箔461及第二金屬箔471形成于第一絕緣層44表面，而形成于下表面的第一金屬箔461及第二金屬箔471形成于第二絕緣層45表面。一實施例中，第一防焊層53形成于位于上表面的第一金屬箔461和第二金屬箔471之間的該第一絕緣層44表面。第二防焊層54形成于位于下表面的第一金屬箔461和第二金屬箔471之間的該第二絕緣層45表面。本實施例的導電通孔48的截面形狀約成1/4圓孔。此外，導電通孔的截面形狀亦可為弧形、方形、長方形、三角形或多邊形，而為本實用新型所涵蓋。圖4B為第一導電層42與PTC材料層41的俯視圖，圖4C則為第二導電層43和PTC材料層41的仰視圖。同時參考圖4A及4B,第二側表面62位于第一側表面61的相對偵1K第一導電層42延伸至第一側表面61,且與第二側表面62間有第一缺口 51。同時參考圖4A及4C，第二導電層43延伸至該第二側表面62，且與該第一側表面61有第二缺口 52。申言之，PTC材料層41的上下表面，分別設置有第一導電層42與第二導電層43，且各自延伸至相對兩側表面61及62。此導電層42、43可由平面金屬簿膜，經如激光切除，化學蝕刻或機械切割方式產生缺口 51和52。此外，雖然在本實施例中所示的缺口 51和52并不限制為圖式所示的形狀，其他形狀及圖案可構成隔離效果者亦可適用于本實用新型。此缺口面積以不超過單面總面積的25%較佳。PTC材料層41中含有高分子材料及導電粒子，而具有PTC特性。其適用的高分子材料包括:聚乙烯、聚丙烯、聚氟烯、前述的混合物及共聚合物等。導電粒子可為金屬粒子、含碳粒子、金屬氧化物、金屬碳化物，或是前述材料的混合物。如現有技術所言，導電通孔太小可能因切割刀具偏移或外層線路對位偏移導致切割偏移的相關問題。因此，本實用新型的導電通孔48的孔徑(半徑)不能太小。一般以0603規(guī)格而言，導電通孔48的半徑約在0.18至0.23mm范圍。以0402規(guī)格而言，導電通孔48的半徑約在0.11至0.16mm范圍。綜言之，導電通孔48不能太小，該四個導電通孔48的截面積總和占該過電流保護元件40的形狀因數面積必須達一定比例以上。以形狀因數0603規(guī)格而言，若以半徑0.18mm計算，單個導電通孔48的截面積Al為(0.18mmX0.18mmX3.14)/4=0.025mm2,故四個導電通孔48的截面積總和為0.025mm2 X 4=0.1mm2。0603的形狀因數面積AO為0.06英寸X 0.03英寸=1.524mmX0.762mm=l.161mm2。此時，四個導電通孔的截面積總和占該過電流保護元件的形狀因數面積的比例(4XA1/A0)約9% (0.lmm2/l.161mm2)。以同樣方式可計算不同形狀因數及不同導電通孔孔徑的4XA1/A0比例如下表I所示:表
權利要求1.一種過電流保護元件，其特征在于，具有相對的上表面、下表面及四個側表面，所述四個側表面連接該上表面和該下表面，且相鄰的所述側表面構成四個轉角，該過電流保護元件包括: 一 PTC材料層,具有第一表面和第二表面,該第二表面位于該第一表面相對側； 一第一導電層，物理接觸該PTC材料層的第一表面； 一第二導電層，物理接觸該PTC材料層的第二表面； 一第一電極層，包含一對形成于該上表面及該下表面的第一金屬箔，該第一電極層電氣連接該第一導電層，且和該第二導電層電氣隔離； 一第二電極層，包含一對形成于該上表面及該下表面的第二金屬箔，該第二電極層電氣連接第二導電層，且和第一導電層電氣隔離；以及 四個導電通孔，形成于所述四個轉角處，其中兩個所述導電通孔連接該對第一金屬箔及該第一導電層，另兩個所述導電通孔連接該對第二金屬箔及該第二導電層，所述四個導電通孔的截面積總和占該過電流保護元件的形狀因數面積的比例介于79Γ20%。
2.根據權利要求1的過電流保護元件，其特征在于，其還包含: 一第一絕緣層,形成于該第一導電層表面；以及 一第二絕緣層,形成于該第二導電層表面； 其中形成于該上表面的該第一金屬箔及該第二金屬箔形成于該第一絕緣層表面，形成于該下表面的該第一金屬箔及該第二金屬箔形成于第二絕緣層表面。`
3.根據權利要求1的過電流保護元件，其特征在于，該形狀因數面積小于等于1.161mm2。
4.根據權利要求3的過電流保護元件，其特征在于，每一個所述導電通孔的面積在0.025 0.042mm2的范圍內。
5.根據權利要求1的過電流保護元件，其特征在于，該形狀因數面積小于等于0.516mm2。
6.根據權利要求5的過電流保護元件，其特征在于，每一個所述導電通孔的面積在0.009 0.02mm2的范圍內。
7.根據權利要求5的過電流保護元件，其特征在于，所述四個導電通孔的截面積總和占該過電流保護元件的形狀因數面積的比例介于79Γ16%。
8.根據權利要求1的過電流保護元件，其特征在于，所述四個側表面包含第一側表面及第二側表面，該第二側表面位于該第一側表面的相對側；該第一導電層延伸至該第一側表面，且與該第二側表面間有第一缺口 ；該第二導電層延伸至該第二側表面，且與該第一側表面有第二缺口。
9.根據權利要求1的過電流保護元件，其特征在于，其還包含: 一第一防焊層，形成于位于該上表面的第一金屬箔和第二金屬箔之間的該第一絕緣層表面；以及 一第二防焊層，形成于位于該下表面的第一金屬箔和第二金屬箔之間的該第二絕緣層表面。
10.根據權利要求1的過電流保護元件，其特征在于，該過電流保護元件為長方體結構。
11.根據權利要求1的過電流保護元件，其特征在于，該導電通孔為1/4圓孔。
12.根據權利要求 1的過電流保護元件，其特征在于，該導電通孔于較短的側邊中占有的寬度比例介于42% 65%。
專利摘要一過電流保護元件包括PTC材料層、第一導電層、第二導電層、第一電極層、第二電極層及四個導電通孔。第一及第二導電層分別物理接觸該PTC材料層的第一表面和第二表面。第一電極層包含一對第一金屬箔，電氣連接第一導電層，且和第二導電層電氣隔離。第二電極層包含一對第二金屬箔，電氣連接第二導電層，且和第一導電層電氣隔離。四個導電通孔形成于相鄰側表面構成的四個轉角處，其中兩個連接該對第一金屬箔及第一導電層，另兩個連接該對第二金屬箔及第二導電層。四個導電通孔的截面積總和占該過電流保護元件的形狀因數面積的值介于7%~20%。本實用新型的過電流保護元件可符合元件小型化趨勢的需求。
文檔編號H01C7/02GK202930147SQ20122064249
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權日2012年7月31日
發(fā)明者曾郡騰, 王紹裘 申請人:聚鼎科技股份有限公司