專利名稱：過(guò)電流保護(hù)裝置的制作方法
專利說(shuō)明 本實(shí)用新型是關(guān)于一種過(guò)電流保護(hù)裝置，特別是關(guān)于一種陣列式結(jié)構(gòu)的表面可安裝型過(guò)電流保護(hù)裝置。為了防止電路發(fā)生過(guò)電流(over-current)或是過(guò)高溫(over-temperature)現(xiàn)象，目前便攜式電子產(chǎn)品(例如手機(jī)、筆記本電腦、手提攝影機(jī)及個(gè)人數(shù)字助理等)皆利用過(guò)電流保護(hù)裝置以防止電路受到浪涌(surge)的侵害而造成永久性損害。因此在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上，通常在欲保護(hù)元件的輸入、輸出端串聯(lián)一過(guò)電流保護(hù)裝置，使核心電路或電池免受侵害。
大部份電子元件在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱能，而使其整體溫度隨著工作時(shí)間的增加而不斷上升。此外，部分元件還可能受到干擾而產(chǎn)生瞬間大電流。若沒有適當(dāng)?shù)倪^(guò)電流保護(hù)裝置來(lái)反映溫度的上升，并以電氣斷路或阻抗驟升的方式進(jìn)行中斷，則該核心電路或電池將因過(guò)度高溫而改變其物理特性，其功能將受到永久性的破壞。
一般的過(guò)電流保護(hù)裝置包含一電流感測(cè)元件，該電流感測(cè)元件的主要材料為導(dǎo)電的正溫度系數(shù)(Positive Temperature Coefficient，PTC)材料，因此又稱為PTC元件。該P(yáng)TC元件的電阻值對(duì)溫度變化的反應(yīng)相當(dāng)敏感。當(dāng)PTC元件處于正常使用狀況時(shí)，其電阻可維持極低值而使電路得以正常運(yùn)作。但是若發(fā)生過(guò)電流或過(guò)高溫的現(xiàn)象且溫度上升至一臨界溫度時(shí)，其電阻值會(huì)瞬間躍升至一高電阻狀態(tài)(例如104ohm以上)，從而反向抑制過(guò)量的電流，以達(dá)到保護(hù)電池或核心電路的目的。另外，通常該P(yáng)TC材質(zhì)為高分子聚合物，因此也稱作正溫度系數(shù)聚合物(Polymer of Positive Temperature Coefficient，PPTC)。由于其具有電流感測(cè)與高分子聚合物的特性，使該過(guò)電流保護(hù)裝置同時(shí)具備過(guò)電流與過(guò)高溫保護(hù)的功能。
已知的一過(guò)電流保護(hù)裝置10的結(jié)構(gòu)如

圖1所示，其包含一電流感測(cè)層11、兩內(nèi)電極層12、兩絕緣層13、兩阻焊漆層14及兩外電極層15。該兩內(nèi)電極層12分置于該電流感測(cè)層11的上、下表面以形成一類似三明治結(jié)構(gòu)的電流感測(cè)元件16。由于該電流感測(cè)層11包含導(dǎo)電的PPTC材料，因此該電流感測(cè)元件16又可稱為PPTC元件。該絕緣層13分別設(shè)置于該電流感測(cè)元件16的上、下表面，起導(dǎo)熱及絕緣的作用。該阻焊漆層14及外電極層15設(shè)于該絕緣層13的表面，分別作為與外部電路板焊接時(shí)的阻焊及黏著墊片。該過(guò)電流保護(hù)裝置10的側(cè)邊具有半圓柱導(dǎo)電孔17，用于導(dǎo)通上、下的外電極層15及內(nèi)電極層12，其可以電鍍或涂敷導(dǎo)電膏實(shí)現(xiàn)電氣導(dǎo)通。
該已知的過(guò)電流保護(hù)裝置10通常以獨(dú)立元件(single device)的型式并依實(shí)際需要在系統(tǒng)電路板上裝配若干個(gè)。該獨(dú)立元件裝配于印刷電路板時(shí)，可以插件(dip)或表面可安裝(surface mount)方式焊接進(jìn)行。一般而言，大量及高密度裝配的方式大多采用表面可安裝技術(shù)。
另外幾種常見的類型為美國(guó)專利第6,377,467、5,852,397及6,023,403號(hào)所揭示。
如上所述，未來(lái)的電子產(chǎn)品需要愈來(lái)愈多的過(guò)電流保護(hù)裝置來(lái)保護(hù)密度日益增加的元件，然而過(guò)多分散的獨(dú)立元件將造成系統(tǒng)使用空間的浪費(fèi)。本實(shí)用新型的目的是提供一種過(guò)電流保護(hù)裝置，其包含藉由一黏合片(bonding sheet)連接的若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件，可依實(shí)際需要制作成各種串行或陣列的型式，以響應(yīng)以表面可安裝方式焊接在外部的電路板上的各種需要。此外，本實(shí)用新型可解決過(guò)電流保護(hù)裝置過(guò)于分散的問(wèn)題，藉此增加空間的使用效率并降低裝配成本。
本實(shí)用新型提供一種過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于其包含若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件，及一貫穿連接該若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件的黏合片；該過(guò)電流保護(hù)元件各包含至少一電流感測(cè)元件、至少一設(shè)于該電流感測(cè)元件表面的絕緣層，及兩外電極層；所述黏合片設(shè)于該至少一電流感測(cè)元件表面以提供絕緣的功能。
所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述兩外電極層是與該電流感測(cè)元件電氣連接。
所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述電流感測(cè)元件包含一電流感測(cè)層及兩內(nèi)電極層。
所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述黏合片為陶瓷積層板。
所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述黏合片為玻璃纖維膠片。
所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述兩外電極層與該電流感測(cè)元件間是以至少一半圓柱導(dǎo)通孔電氣連接。
所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述兩外電極層與該電流感測(cè)元件間是以至少一圓柱導(dǎo)通孔電氣連接。
本實(shí)用新型還提供一種過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于其包含若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件，以及一貫穿連接該若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件的黏合片；該過(guò)電流保護(hù)元件各包含至少兩電流感測(cè)元件、至少一設(shè)于該電流感測(cè)元件的表面絕緣層，及兩外電極層；所述黏合片設(shè)于該至少兩電流感測(cè)元件表面以提供絕緣的功能。
所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述至少兩電流感測(cè)元件是分別位于該黏合片的不同側(cè)。
所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述黏合片為陶瓷積層板。
所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述黏合片為玻璃纖維膠片。
簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，本實(shí)用新型的過(guò)電流保護(hù)裝置是將若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件排列成陣列式結(jié)構(gòu)，并通過(guò)一黏合片將該若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件連結(jié)在一起，而該黏合片相當(dāng)于利用該過(guò)電流保護(hù)元件的一絕緣層延伸而成。換言之，該黏合片還提供相當(dāng)于該過(guò)電流保護(hù)元件的絕緣層的功能。
該黏合片一般位于接近該過(guò)電流保護(hù)元件底部的位置，以方便裁切出若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件。當(dāng)該過(guò)電流保護(hù)元件包含兩個(gè)以上的電流感測(cè)元件時(shí)，該黏合片可設(shè)置在兩個(gè)電流感測(cè)元件之間，以提高該過(guò)電流保護(hù)裝置整體的機(jī)械強(qiáng)度。圖1是已知技藝的過(guò)電流保護(hù)裝置的示意圖；圖2a及圖2b分別是本實(shí)用新型的過(guò)電流保護(hù)裝置的一優(yōu)選實(shí)施例的立體示意及等效電路圖；圖2c是本實(shí)用新型的過(guò)電流保護(hù)裝置中的過(guò)電流保護(hù)元件的另一實(shí)施例的示意圖；圖3是圖2a中沿1-1剖面線的剖面圖；圖4是本實(shí)用新型的過(guò)電流保護(hù)裝置的另一實(shí)施例的示意圖；圖5a及圖5b分別是沿圖4中2-2剖面線的剖面圖及圖4中實(shí)施例等效電路圖。圖2a及圖2b示例本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施例的過(guò)電流保護(hù)裝置20的部分立體示意及其等效電路圖。該過(guò)電流保護(hù)裝置20包含一黏合片21及若干個(gè)各自電性獨(dú)立的過(guò)電流保護(hù)元件24(圖2a僅以三個(gè)示例)，且該若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件24是由該黏合片21在各過(guò)電流保護(hù)元件24的底部串聯(lián)成陣列式結(jié)構(gòu)。每一過(guò)電流保護(hù)元件24有上、下兩個(gè)外電極層22作為兩端電極及阻焊漆層23，并通過(guò)半圓柱導(dǎo)電孔25連接該上、下兩外電極層22。圖2b為該過(guò)電流保護(hù)裝置20的等效電路圖。圖中的各電阻分別對(duì)應(yīng)于其上方的各過(guò)電流保護(hù)元件24。端電極22a、22a’、22b、22b’、22c及22c’分別代表各電阻的兩端。
本實(shí)用新型不限制連接上、下兩外電極層的導(dǎo)電孔的形式，圖2及圖2c顯示另一型式的過(guò)電流保護(hù)元件28，其是利用一圓柱形的導(dǎo)電孔26實(shí)現(xiàn)上、下兩外電極層221的電氣導(dǎo)通，該過(guò)電流保護(hù)元件28還包含阻焊漆層23及起連接作用的黏合片21。
當(dāng)該過(guò)電流保護(hù)裝置20或28焊接于印刷電路板時(shí)，該半圓柱導(dǎo)電孔25或圓柱導(dǎo)電孔26依虹吸管原理吸附液態(tài)焊錫流通至其表面，并與上、下的外電極層22或221相接，以增加表面黏著時(shí)的可焊性(solderability)。藉此，可使該過(guò)電流保護(hù)裝置20或28與其電氣相接的周圍元件間不致發(fā)生電氣連接不良，從而得以增加裝配的可靠度。
圖3為圖2a中的該過(guò)電流保護(hù)元件24沿1-1剖面線的剖面圖，該過(guò)電流保護(hù)元件24包含一電流感測(cè)層41、兩內(nèi)電極層42、一絕緣層45、兩阻焊漆層23、兩外電極層22及部份的黏合片21。該兩內(nèi)電極層42分置于該電流感測(cè)層41的上、下表面以形成一類似三明治結(jié)構(gòu)的電流感測(cè)元件44。由于該電流感測(cè)層41包含導(dǎo)電的PPTC材料，因此該電流感測(cè)元件44又可稱為PPTC元件。該絕緣層45及黏合片21分別設(shè)置于該電流感測(cè)元件44的上、下表面，起導(dǎo)熱及絕緣作用。該阻焊漆層23及外電極層22設(shè)于該絕緣層45及黏合片21的表面，分別作為與外部電路板焊接時(shí)的阻焊及黏著墊片。該過(guò)電流保護(hù)元件24的側(cè)邊具有半圓柱導(dǎo)電孔25，用于導(dǎo)通上、下的外電極層22及內(nèi)電極層42，其可以電鍍或涂敷導(dǎo)電膏實(shí)現(xiàn)電氣導(dǎo)通。
該黏合片21的厚度可依連結(jié)過(guò)電流保護(hù)元件24的數(shù)目來(lái)決定。過(guò)電流保護(hù)元件24的連結(jié)數(shù)目愈多，該黏合片21的厚度必須愈厚以提供足夠的支撐。本實(shí)施例的黏合片21的厚度約1毫米，其機(jī)械強(qiáng)度已足以支撐三個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件24。若該過(guò)電流保護(hù)裝置20必須容納更多過(guò)電流保護(hù)元件24，則該黏合片21的厚度可設(shè)計(jì)為大于1毫米。一般而言，該黏合片21的材料是與該絕緣層45相同，如玻璃纖維膠片(Pre-Preg)或陶瓷積層板等。其除了提供連結(jié)該若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件24的功能外，還可提供散熱及絕緣的功能。
請(qǐng)參照?qǐng)D4及圖5a，其中圖4是本實(shí)用新型的另一優(yōu)選實(shí)施例的過(guò)電流保護(hù)裝置132的立體示意圖及其等效電路圖，圖5a則為圖4中沿2-2剖面線的剖面圖。在本實(shí)施例中，該過(guò)電流保護(hù)裝置132包含三個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件50，并由一黏合片137連接各過(guò)電流保護(hù)元件50。該過(guò)電流保護(hù)元件50包含兩個(gè)PPTC元件51(包含一電流感測(cè)層56及兩內(nèi)電極層57)、兩絕緣層52、部份的黏合片137、兩阻焊漆層53及兩外電極層54。該黏合片137的功用與該絕緣層52相同，但額外提供連接及支撐該過(guò)電流保護(hù)元件的功能。該兩外電極層54分別疊設(shè)于最外層的絕緣層52表面的兩端，形成兩端電極，并通過(guò)兩端的導(dǎo)電孔55將上、下兩外電極層54及該兩PPTC元件51電氣相連。該絕緣層52表面不覆蓋外電極層54的部份則覆蓋該阻焊漆層53。如圖5b所示，過(guò)電流保護(hù)元件50所對(duì)應(yīng)的等效電路為兩并聯(lián)的電阻，其可用于降低常態(tài)電阻值，其中54a及54a’分別為該等效電阻的兩端，并對(duì)應(yīng)于外電極層54的兩端電極。與圖2a及3所示的實(shí)施例相比較，本實(shí)施例的過(guò)電流保護(hù)元件50包含多層的PPTC元件51，且利用位于PPTC元件51間起絕緣作用的黏合層137進(jìn)行連接。
實(shí)際上，包含多層PPTC元件的過(guò)電流保護(hù)元件還可利用位于底部的絕緣層加以延伸以作為黏合片用，視實(shí)際情況及需要而定。
如圖2a及4所示，本實(shí)用新型可借助一黏合片將多個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件串接成一陣列式結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型并未限制連接過(guò)電流保護(hù)元件的數(shù)目及該過(guò)電流保護(hù)元件包含的PPTC元件的數(shù)目，其均可依實(shí)際需要而定。
通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)施例可以涵蓋普通尺寸元件的裝配，也進(jìn)一步適用于微小元件的裝配，對(duì)于未來(lái)裝配的重要技術(shù)——表面可安裝化，在產(chǎn)業(yè)上的具有相當(dāng)?shù)氖褂脙r(jià)值。
本實(shí)用新型的過(guò)電流保護(hù)裝置以陣列型式存在，該陣列的大小可依實(shí)際需求制作，不僅可制作成不同數(shù)目的獨(dú)立電阻，還可調(diào)整其內(nèi)部的電流感測(cè)元件的導(dǎo)電截面積、厚度或是疊合數(shù)目，以得到所需規(guī)格的電阻值。該過(guò)電流保護(hù)裝置以表面可安裝方式焊接時(shí)，如同以一多焊墊(multi-pad)元件與其周圍的元件相連接，不僅節(jié)省產(chǎn)品的面積且增加產(chǎn)品在大量生產(chǎn)時(shí)的產(chǎn)出(throughput)，而有效地降低生產(chǎn)成本。
本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本實(shí)用新型的教示及揭示而作種種不背離本實(shí)用新型精神的替換及修飾。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本實(shí)用新型的替換及修飾。
權(quán)利要求1.一種過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于其包含若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件，及一貫穿連接該若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件的黏合片；該過(guò)電流保護(hù)元件各包含至少一電流感測(cè)元件、至少一設(shè)于該電流感測(cè)元件表面的絕緣層，及兩外電極層；所述黏合片設(shè)于該至少一電流感測(cè)元件表面。
2.如權(quán)利要求1所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述兩外電極層是與該電流感測(cè)元件電氣連接。
3.如權(quán)利要求1所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述電流感測(cè)元件包含一電流感測(cè)層及兩內(nèi)電極層。
4.如權(quán)利要求1所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述黏合片為陶瓷積層板。
5.如權(quán)利要求1所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述黏合片為玻璃纖維膠片。
6.如權(quán)利要求1所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述兩外電極層與該電流感測(cè)元件間是以至少一半圓柱導(dǎo)通孔電氣連接。
7.如權(quán)利要求1所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述兩外電極層與該電流感測(cè)元件間是以至少一圓柱導(dǎo)通孔電氣連接。
8.一種過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于其包含若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件，以及一貫穿連接該若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件的黏合片；該過(guò)電流保護(hù)元件各包含至少兩電流感測(cè)元件、至少一設(shè)于該電流感測(cè)元件的表面絕緣層，及兩外電極層；所述黏合片設(shè)于該至少兩電流感測(cè)元件表面。
9.如權(quán)利要求8所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述至少兩電流感測(cè)元件是分別位于該黏合片的不同側(cè)。
10.如權(quán)利要求8所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述黏合片為陶瓷積層板。
11.如權(quán)利要求8所述的過(guò)電流保護(hù)裝置，其特征在于所述黏合片為玻璃纖維膠片。
專利摘要本實(shí)用新型揭示一種過(guò)電流保護(hù)裝置，其包含若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件及一黏合片。各該過(guò)電流保護(hù)元件包含至少一電流感測(cè)元件、至少一設(shè)于該電流感測(cè)元件表面的絕緣層及兩外電極層。該黏合片貫穿連接該若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件，并設(shè)于該至少一電流感測(cè)元件表面以提供絕緣的功能。本實(shí)用新型由一黏合片連接若干個(gè)過(guò)電流保護(hù)元件，可依實(shí)際需要制作成各種串行或陣列的型式，以響應(yīng)以表面可安裝方式焊接在外部的電路板上的各種需要。此外，本實(shí)用新型可解決過(guò)電流保護(hù)裝置過(guò)于分散的問(wèn)題，藉此增加空間的使用效率并降低裝配成本。
文檔編號(hào)H02H3/08GK2678221SQ200320113740
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月30日
發(fā)明者馬云晉, 余錦漢 申請(qǐng)人:聚鼎科技股份有限公司