过电流保护元件

摘要

本发明提供一种过电流保护元件包括电阻元件、绝缘层、电极层及至少一导电连接件。电阻元件包含一第一电极箔、一第二电极箔及叠设于该第一电极箔及第二电极箔之间的正温度系数材料层。绝缘层设于该第一电极箔表面。电极层设于该绝缘层的表面。导电连接件至少贯穿该电极层、绝缘层及第一电极箔，用以电气连接该电极层及第一电极箔。该导电连接件与该第二电极箔电气隔离。该第一电极箔及第二电极箔中的一者用于电气连接保护电路模块(PCM)表面，另一者用于电气连接欲保护的电池的电极端。

权利要求

1.一种过电流保护元件，应用于一保护电路模块，其特征在于，包括：一电阻元件，包含一第一电极箔、一第二电极箔及叠设于该第一电极箔及第二电极箔之间的正温度系数材料层；

一绝缘层，设于该第一电极箔表面；

一电极层，设于该绝缘层的表面；

至少一导电连接件，至少贯穿该电极层、该绝缘层及该第一电极箔，用以电气连接该电极层及该第一电极箔，且该导电连接件与该第二电极箔电气隔离；以及防焊漆层，设于该导电连接件一端，用于电气隔离该第二电极箔及该导电连接件；

其中该第一电极箔及第二电极箔中的一者用于电气连接该保护电路模块表面，另一者用于电气连接电池的电极端。

2.根据权利要求1的过电流保护元件，其特征在于，该第二电极箔作为该过电流保护元件焊接于该保护电路模块表面的介面。

3.根据权利要求1的过电流保护元件，其特征在于，该导电连接件为表面镀有导电层的导电通道。

4.根据权利要求1的过电流保护元件，其特征在于，该导电连接件为贯穿该过电流保护元件的导电孔。

5.根据权利要求1的过电流保护元件，其特征在于，该导电连接件为设于该过电流保护元件侧面的半圆导电孔。

6.根据权利要求1的过电流保护元件，其特征在于，该过电流保护元件是利用该第二电极箔以表面黏着方式固定于该保护电路模块的表面。

7.根据权利要求1的过电流保护元件，其特征在于，该防焊漆层位于该过电流保护元件的中央或两侧。

8.根据权利要求1的过电流保护元件，其特征在于，还包含设于该第二电极箔表面的锡金属层，用于连接外接电极片。

9.根据权利要求8的过电流保护元件，其特征在于，该外接电极片是利用回焊或点焊方式连接于该锡金属层。

10.根据权利要求1的过电流保护元件，其特征在于，该过电流保护元件是利用该电极层以表面黏着或回焊方式固定于该保护电路模块的表面。

11.根据权利要求1的过电流保护元件，其特征在于，还包含一外接电极片，电气连接该第一电极箔或该第二电极箔，并电气连接于该电池的该电极端。

12.根据权利要求11的过电流保护元件，其特征在于，该外接电极片以回焊或点焊方式连接于该电极层。

13.根据权利要求11的过电流保护元件，其特征在于，该外接电极片的形状为长条形或弯曲形。

14.根据权利要求13的过电流保护元件，其特征在于，所述弯曲形为L形。

说明书

过电流保护元件

技术领域

[0001] 本发明涉及一种无源元件，尤其涉及一种过电流保护元件。

背景技术

[0002] 现有的正温度系数(Positive Temperature Coefficient；PTC)元件的电阻值对温度变化的反应相当敏锐。当PTC元件于正常使用状况时，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，其电阻值会瞬间弹跳至一高电阻状态(例如104ohm以上)而将过量的电流反向抵销，以达到保护电池或电路元件的目的。

[0003] 参照图1，美国专利US 6,713,210揭示一具过电流保护的电路板结构。一IC元件2设置于一保护电路模块(Protective Circuit Module；PCM)1上，一PTC元件3则以表面黏着方式固设于该PCM 1表面。该PTC元件3为一层叠结构，一PTC材料层6设置于镍箔(或镀镍铜箔)7、7′之间，该镍箔7、7′作为PTC材料层6的电极箔。一镍片4固接于该镍箔7的上表面作为外接电极之用。在镍箔7′的下表面(即相邻于PCM 1的表面)另焊接一铜电极5，相对于PTC元件3成一对称结构。

[0004] 考量后续点焊(spot welding)时必须承受较大的电压、电流，该PTC元件3无法直接进行点焊，而需先行结合该镍片4，其厚度较佳地约需0.3mm以上，以避免后续点焊时破坏PTC元件的镍箔7、7′。然而该镍片4通常需要以人工的方式结合于该PTC元件，不利于大量制造及降低成本。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种过电流保护元件，可应用于电池的保护电路模块(PCM)。该过电流保护元件可利用表面黏着、回焊或点焊等方式进行与PCM或外接电极片的结合，而适于机械化大量制造，进而可有效减少制造时间及成本。

[0006] 本发明一实施例的过电流保护元件包括电阻元件、绝缘层、电极层及至少一导电连接件。电阻元件包含一第一电极箔、一第二电极箔及叠设于该第一电极箔及第二电极箔之间的正温度系数材料层。绝缘层设于该第一电极箔表面。电极层设于该绝缘层的表面。导电连接件至少贯穿该电极层、绝缘层及第一电极箔，用以电气连接该电极层及第一电极箔。该导电连接件与第二电极箔电气隔离。该第一电极箔及第二电极箔中的一者用于电气连接PCM表面，另一者用于电气连接欲保护电池的电极端。

[0007] 一实施例中，过电流保护元件另包含设于第二电极箔表面的焊垫，并于该焊垫区域以外的该第二电极箔表面设置防焊漆层(Solder Mask)。本实施例中，过电流保护元件可利用该焊垫焊接于PCM的表面。电极层可以回焊或点焊方式连接外接电极层。

[0008] 又一实施例中，过电流保护元件的电极层可利用表面黏着或回焊等方式连接于PCM表面。第二电极箔可为铜箔，而其表面可形成锡金属层，可利用回焊或点焊方式连接外接电极层。

[0009] 本发明的过电流保护元件，可应用于电池的保护电路模块(PCM)。该过电流保护元件可利用表面黏着、回焊或点焊等方式进行与PCM或外接电极片的结合，而适于机械化大量制造，进而可有效减少制造时间及成本。

附图说明

[0010] 图1为现有的PTC元件于PCM上的应用示意图。

[0011] 图2A至2C为本发明第一实施例的过电流保护元件示意图。

[0012] 图3A至3C为本发明第二实施例的过电流保护元件示意图。

[0013] 图4A至4B为本发明第三实施例的过电流保护元件示意图。

[0014] 图5A至5B为本发明第四实施例的过电流保护元件示意图。

[0015] 图6A至6C为本发明的过电流保护元件的应用示意图。

[0016] 其中，附图标记说明如下：

[0017] 1  保护电路模块

[0018] 2  IC元件

[0019] 3  PTC元件

[0020] 4  镍片

[0021] 5  铜电极

[0022] 6  PTC材料层

[0023] 7、7’  镍箔

[0024] 10、30、40、50  过电流保护元件

[0025] 11  电阻元件

[0026] 12  第一电极箔

[0027] 13  正温度系数材料层

[0028] 14  第二电极箔

[0029] 15  绝缘层

[0030] 16  电极层

[0031] 17  防焊漆层

[0032] 18  导电通孔

[0033] 19、29  导电连接件

[0034] 20  焊垫

[0035] 25  半圆导电孔

[0036] 41  填孔胶

[0037] 42、45  锡金属层

[0038] 43、44  防焊漆层

[0039] 60  PCM

[0040] 61  外接电极片

具体实施方式

[0041] 图2A至2C为本发明第一实施例的过电流保护元件的示意图。图2A为过电流保护元件10的立体结构，图2B为图2A中沿1-1剖面线的剖面示意图。图2C为过电流保护元件10的底部视图。过电流保护元件10主要包括电阻元件11、绝缘层15、电极层16及导电连接件19。电阻元件11包括第一电极箔12、第二电极箔14及叠设于第一电极箔12及第二电极箔14之间的正温度系数材料层13。绝缘层15设于第一电极箔12表面，且电极层16设于绝缘层15的表面，其中电阻元件11、绝缘层15及电极层16形成层叠结构。

[0042] 导电连接件19至少贯穿电极层16、绝缘层15及第一电极箔12，用以电气连接电极层16及第一电极箔12。需注意的是，导电连接件19与第二电极箔14为电气隔离。

[0043] 本实施例中，导电连接件19为表面镀有导电层的导电通道18。进一步言之，本实施例的导电通道18为贯穿过电流保护元件10中央处的导电孔。

[0044] 实际应用时，第二电极箔14可利用表面黏着(Surface Mounting)方式固定于PCM表面，电极层16可以电镀增厚方式或选用厚度大于50μm的较厚铜箔以点焊的方式结合外接电极片(图未示)，或于电极层16表面另设置金属电极(图未示)作为后续制作过程使用。另一实施例中，为求更佳的结合品质及便利性，过电流保护元件10的底面可另设置于第二电极箔14表面的焊垫20，且将焊垫20区域以外的第二电极箔14表面涂布绝缘防焊漆层17。本实施例中，焊垫20分置于导电连接件19两侧。较佳地，焊垫20的厚度等同或略大于防焊漆层17的厚度，因而焊垫20可等同或略凸出于防焊漆层17的表面。基此，可利用焊垫20作为焊接介面，而将过电流保护元件10固设于PCM表面。

[0045] 一实施例中，电极层16可选用铜箔、镍箔或其他金属箔，作为回焊或点焊用。前述铜箔亦可于表面镀镍，以防氧化。另外，电极层16亦可选用镀锡铜箔作为后续于表面另设置金属电极之用。焊垫20的材料可选用锡或其他金属。绝缘层15可选用聚丙烯、玻璃纤维或环氧树脂等。

[0046] 图3A至3C为本发明第二实施例的过电流保护元件的示意图。图3A为过电流保护元件30的立体结构，图3B为图3A中沿2-2剖面线的剖面示意图。图3C为过电流保护元件30的底部视图。过电流保护元件30的基本结构与第一实施例的过电流保护元件10大致相同，不同处在于：导电通孔18以过电流保护元件30两侧面的半圆导电孔25替代。半圆导电孔25的表面可镀上导电层以形成导电连接件29。导电连接件29至少贯穿电极层16、绝缘层15及第一电极箔12，用以电气连接电极层16及第一电极箔12。需注意的是，导电连接件29与第二电极箔14为电气隔离。

[0047] 上述的导电连接件19、29亦可采用多个或其他型式，而提供等同功效。

[0048] 图4A至图4B为本发明第三实施例的过电流保护元件40的示意图。相较于图2A至2C所示的过电流保护元件10的利用电极层16结合外接电极片，且利用焊垫20连接PCM表面，过电流保护元件40类似将元件倒置，利用电极层16以表面黏着或回焊方式连接于PCM表面，而第二电极箔14一般可为铜箔，并可于表面镀锡金属层42，并且利用防焊漆层43(设于元件中央的导电连接件19一端)进行导电连接件19与第二电极箔14及锡金属层42间的电气隔离。锡金属层42可连接外接电极片(图未示)，其可连接至电池的电极端。实际上，第二电极箔14和锡金属层42的组合的作用即相当于电极层16，而得以单一铜箔、镍箔、镀镍铜箔或其他金属箔替代。另外，导电连接件19间的空孔可填入绝缘填孔胶41。

[0049] 图5A至5B为本发明第四实施例的过电流保护元件50的示意图。相较于图3A至3C所示的过电流保护元件30的利用电极层16结合外接电极片，且利用焊垫20连接PCM表面，过电流保护元件50类似将元件倒置，利用电极层16以表面黏着或回焊方式连接于PCM表面，而第二电极箔14一般可为铜箔，且本实施例是于第二电极箔14表面镀锡金属层45，并且利用防焊漆层44进行导电连接件29与第二电极箔14及锡金属层45间的电气隔离。锡金属层45可以回焊或点焊方式连接外接电极片(图未示)，其可连接至电池的电极端。

[0050] 图5A及5B的半圆导电连接件29设置于元件两侧，其亦可设置于元件四个角落(1/4圆导电连接件)，亦即可采用多个或其他型式的导电连接件，而提供等同功效。

[0051] 按前述实施例的设计，过电流保护元件10、30、40及50一面固定于PCM上，另一面则可连接外接电极片。参照图6A，以过电流保护元件40为例(可以元件10、30、50替代)，其固定于PCM 60上，另一端则连接外接电极片61。该外接电极片61一般可为镍片或其他金属片，可连接锂离子或锂高分子电池等二次电池的电极端。外接电极片61可以用回焊或点焊方式与过电流保护元件40或电池的电极结合。

[0052] 图6A的外接电极片61为长条形，其亦可顺应电池的设计而为各种其它形状，例如图6B的L型，或图6C的弯曲状，以方便连接到电池的电极端。

[0053] 传统的PTC元件因无法直接利用点焊与镍片或其他金属片结合，而需以锡膏回焊的方式进行结合，而回焊(reflow)温度常需大于230℃，而恐将影响PTC元件的回复性质。本发明的过电流保护元件焊接外接电极时因可利用点焊，其仅需考虑元件所含的热固性塑胶的固化(curing)温度，其通常小于200℃，而不致于影响PTC元件的回复性质。

[0054] 本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域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，并为以下的权利要求范围所涵盖。