專利名稱：具多層結(jié)構(gòu)的電池保護(hù)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電池保護(hù)元件，特別是一種具多層結(jié)構(gòu)的電池保護(hù)元件。
背景技術(shù)：
目前，隨著可攜式電子產(chǎn)品(例如手機(jī)、筆記型電腦、手提攝影機(jī)及個(gè)人數(shù)字助理器等)的廣泛應(yīng)用，為防止電路發(fā)生過電流或是過高溫現(xiàn)象的電池保護(hù)元件的重要性也愈來愈顯著。
現(xiàn)有的電池保護(hù)元件10，如圖1所示，包括一個(gè)電流感測(cè)單元11、一個(gè)上金屬導(dǎo)電片16和下金屬導(dǎo)電片15。電流感測(cè)單元11包括一個(gè)上電極箔13、一個(gè)下電極箔12以及一個(gè)具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電材料層14。上導(dǎo)電片16和下導(dǎo)電片15分別連接上電極箔13及下電極箔12的表面，以作為與可充電電池的正負(fù)極電連接的導(dǎo)電體。導(dǎo)電材料層14由聚合物及導(dǎo)電填料組成。
由于導(dǎo)電材料層14的電阻值對(duì)溫度變化反應(yīng)靈敏，在正常使用狀況時(shí)，其電阻可維持極低值，使電路得以正常運(yùn)作。但是，當(dāng)發(fā)生過電流(over current)或過高溫(over temperature)的現(xiàn)象時(shí)，其電阻值會(huì)瞬間提高至一高電阻狀態(tài)(例如104ohm以上)，而將過量的電流反向抵銷，以達(dá)到保護(hù)電路元件的目的。
一般而言，電流感測(cè)單元11的常態(tài)電阻值可根據(jù)現(xiàn)有的公式 而求得，其中ρ為導(dǎo)電系數(shù)，l為其長度且A為其面積。由于可攜式電子儀器的體積愈來愈小，相對(duì)地電池保護(hù)元件10所能占用的空間也需縮小。所以，依據(jù)上述公式，則電池保護(hù)元件10的常態(tài)電阻值也將愈來愈大。
此外，當(dāng)現(xiàn)有電池保護(hù)元件10本身因使用不當(dāng)而燒毀時(shí)，將造成連接至電池正負(fù)極的金屬導(dǎo)電片15、16產(chǎn)生短路，稱為不安全的毀損。因而，原本保護(hù)電池的目的不但沒有達(dá)到，反而可能危及電池的使用安全。
隨著可充電電池的體積愈來愈小，對(duì)功率使用效率和使用安全性的要求日益提高，若以現(xiàn)有的電池保護(hù)元件10進(jìn)行組裝時(shí)，不但其常態(tài)電阻值偏高，且使用上亦存在不安全問題，因此，有必要針對(duì)此問題提出更有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種常態(tài)電阻值低的具多層結(jié)構(gòu)的電池保護(hù)元件，并可有效地降低電池保護(hù)元件的功率消耗。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種可避免產(chǎn)生短路危險(xiǎn)的具多層結(jié)構(gòu)的電池保護(hù)元件。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)措施本實(shí)用新型多層結(jié)構(gòu)的電池保護(hù)元件，包括連接至電池正負(fù)極的金屬導(dǎo)電片和一個(gè)電流感測(cè)單元；電流感測(cè)單元由至少兩個(gè)相并聯(lián)的過電流保護(hù)裝置組成，過電流保護(hù)裝置彼此以一硬質(zhì)絕緣層隔離；電流感測(cè)單元夾置在兩導(dǎo)電片之間；過電流保護(hù)裝置依序包括一個(gè)上電極層；一個(gè)正溫度系數(shù)的導(dǎo)電材料層；一個(gè)下電極層。
其中，所述過電流保護(hù)裝置以導(dǎo)電通孔彼此并聯(lián)連接。
其中，所述過電流保護(hù)裝置以位于其側(cè)邊的導(dǎo)電體彼此并聯(lián)連接，導(dǎo)電體的截面呈半圓形。
其中，所述硬質(zhì)絕緣層由聚丙烯及玻璃纖維材料中之一制成。
其中，所述電流感測(cè)單元最上層的過電流保護(hù)裝置的上電極層上方設(shè)有一焊接層。
其中，所述電流感測(cè)單元最下層的過電流保護(hù)裝置的下電極層下方設(shè)有一焊接層。
其中，所述金屬導(dǎo)電片均位于所述電流感測(cè)單元的上方，所述焊接層具有兩個(gè)相互絕緣的焊接區(qū)。
其中，所述金屬導(dǎo)電片均位于所述電流感測(cè)單元的下方，所述焊接層具有兩個(gè)相互絕緣焊接區(qū)。
其中，所述金屬導(dǎo)電片分別位于所述電流感測(cè)單元的不同側(cè)。
其中，所述導(dǎo)電通孔和側(cè)邊之間具有一蝕刻線。
其中，所述導(dǎo)電通孔是利用電鍍、無電解電鍍或涂導(dǎo)電膠工藝之一制成。
其中，所述半圓導(dǎo)電體是利用電鍍、無電解電鍍或涂導(dǎo)電膠工藝之一制成。
其中，所述正溫度系數(shù)的導(dǎo)電材料層由一聚合物及一導(dǎo)電填料組成。
其中，所述上電極層和下電極層的材料選自銅、鎳、金及其合金。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下效果由于本實(shí)用新型的電池保護(hù)元件利用數(shù)個(gè)過電流保護(hù)裝置的并聯(lián)而可降低常態(tài)電阻值，在數(shù)個(gè)過電流保護(hù)裝置之間加入聚丙烯、玻璃纖維或其它硬度較強(qiáng)的材料層，因此，即便本身因使用不當(dāng)而燒毀，亦可避免連接至電池正負(fù)極的金屬導(dǎo)電片產(chǎn)生短路。


圖1現(xiàn)有電池保護(hù)元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第一實(shí)施例的立體示意圖；圖3本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第一實(shí)施例中各金屬層的立體分解示意圖；圖4本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第一實(shí)施例沿圖3中A-A’剖面線的剖面圖；圖5本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第二實(shí)施例的立體示意圖；圖6本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第二實(shí)施例中各金屬層的立體分解示意圖；圖7本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第二實(shí)施例沿圖6中B-B’剖面線的剖面圖；圖8本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第二實(shí)施例中各金屬層的另一立體分解示意圖；圖9本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第三實(shí)施例的立體示意圖；圖10本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第三實(shí)施例中各金屬層的立體分解示意圖；圖11本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第三實(shí)施例沿圖10中C-C’剖面線的剖面圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征詳細(xì)說明如下如圖2所示，其中，本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的電池保護(hù)元件20和現(xiàn)有技術(shù)的最大不同點(diǎn)在于本實(shí)用新型的上導(dǎo)電片21和下導(dǎo)電片22之間包括至少兩個(gè)彼此并聯(lián)的過電流保護(hù)裝置23、24，其可降低元件電阻值和元件所消耗的功率。圖2中，本實(shí)用新型的多層結(jié)構(gòu)的電池保護(hù)元件20包括一個(gè)上導(dǎo)電片21、一個(gè)下導(dǎo)電片22、第一過電流保護(hù)裝置23、第二過電流保護(hù)裝置24和第三絕緣層25；其中，第一過電流保護(hù)裝置23包括一個(gè)第一焊接層231、第一絕緣層232、第一上電極層233、第一正溫度系數(shù)的導(dǎo)電材料層234及第一下電極層235。第二過電流保護(hù)裝置24包括一個(gè)第二焊接層241、第二絕緣層242、第二下電極層243、第二正溫度系數(shù)的導(dǎo)電材料層244及第二上電極層245。第三絕緣層25可使用聚丙烯(PP)或玻璃纖維等材料制成，不僅可提供絕緣效果，亦可維持一定的硬度。第一絕緣層232和第二絕綠層242則可以較簡(jiǎn)易的方式涂防焊綠漆，以防止第一焊接層231和上導(dǎo)電片21及第二焊接層241和下導(dǎo)電片22因接合不當(dāng)時(shí)產(chǎn)生的短路現(xiàn)象。電池保護(hù)元件20的側(cè)邊具有導(dǎo)電通孔26、27，且其內(nèi)緣可利用電鍍、無電解電鍍或?qū)щ娔z涂導(dǎo)電材料形成。
如圖3所示，其為本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第一實(shí)施例中各金屬層的立體分解示意圖；其中，各金屬層可采用銅箔、鎳箔、鍍鎳銅箔、金箔或其合金。第一上電極層232、第一下電極層235、第二上電極層245和第二下電極層241的一側(cè)各具有一蝕刻環(huán)33，用于阻絕電導(dǎo)通至導(dǎo)電通孔26、27。因此，該電池保護(hù)元件20的電連接方式應(yīng)包括兩條路徑，其中，第一路徑為上導(dǎo)電片21經(jīng)由導(dǎo)電通孔26電連接至第一焊接層231、第一上電極層233、第二上電極層245，而第二路徑為下導(dǎo)電片22經(jīng)由導(dǎo)電通孔27電連接至第二焊接層241、第二下電極層243和第一下電極層235。經(jīng)由上述電連接的方式即可在上導(dǎo)電片21和下導(dǎo)電片22之間夾設(shè)彼此并聯(lián)的第一過電流保護(hù)裝置23和第二過電流保護(hù)裝置24，因此，可降低元件電阻值和元件所消耗的電功率。
如圖4所示，其為本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第一實(shí)施例沿圖3中A-A’剖面線的剖面圖；很顯然地，上述的兩條電連接路徑可由圖4的剖面圖得到驗(yàn)證。
如圖5所示，其為本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第二實(shí)施例的立體示意圖；其中，電池保護(hù)元件50和第一實(shí)施例的多層結(jié)構(gòu)電池保護(hù)元件20的最大不同點(diǎn)在于導(dǎo)電通孔51、52的截面形成一個(gè)整圓形，且并非位于多層結(jié)構(gòu)電池保護(hù)元件的側(cè)邊(即形成半圓狀導(dǎo)通孔)。導(dǎo)電通孔51、52以整圓的方式貫穿整個(gè)電池保護(hù)元件50，且其內(nèi)緣可利用電鍍、無電解電鍍或?qū)щ娔z而涂導(dǎo)電材料的方式形成，因此，相較于第一實(shí)施例的多層結(jié)構(gòu)電池保護(hù)元件20而言將消耗較多的正溫度系數(shù)的導(dǎo)電材料層。但因?qū)щ娡?1、52的導(dǎo)電面積大于半圓的導(dǎo)電通孔26、27，因此，第二實(shí)施例的電池保護(hù)元件50的導(dǎo)電特性將優(yōu)于第一實(shí)施例。
如圖6所示，其為本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第二實(shí)施例中各金屬層的立體分解示意圖；其中，各金屬層可采用銅箔、鎳箔、鍍鎳銅箔或其它材料。相似于第一實(shí)施例的電池保護(hù)元件20，第一焊接層531和第二焊接層541分別具有一個(gè)防焊區(qū)55和一個(gè)焊接區(qū)56，防焊區(qū)55可涂布防焊綠漆或制作蝕刻線(圖未示出)，以防止第一焊接層531和上金屬導(dǎo)電片21，第二焊接層541和下金屬導(dǎo)電片22接合不當(dāng)時(shí)所產(chǎn)生的短路現(xiàn)象，第一上電極層533、第一下電極層535、第二上電極層545和第二下電極層541的導(dǎo)電通孔51、52周圍設(shè)有一個(gè)蝕刻環(huán)33，用于阻絕電導(dǎo)通至導(dǎo)電通孔51、52。因此，多層結(jié)構(gòu)的電池保護(hù)元件50的電連接方式應(yīng)包括兩條路徑，其中，第一路徑為上金屬導(dǎo)電片21經(jīng)由導(dǎo)電通孔52電連接至第一焊接層531、第一上電極層533、第二上電極層545，而第二路徑為下金屬導(dǎo)電片22經(jīng)由導(dǎo)電通孔51電連接至第二焊接層541、第二下電極層543和第一下電極層535。經(jīng)由上述連接方式即可在上金屬導(dǎo)電片21和下金屬導(dǎo)電片22之間夾設(shè)彼此并聯(lián)的第一過電流保護(hù)裝置53和第二過電流保護(hù)裝置54，因此，可降低元件電阻值和元件所消耗的電功率。
如圖7所示，其為本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第二實(shí)施例沿圖6中B-B’剖面線的剖面圖；很顯然，上述的兩條電氣連接的路徑可由圖7的剖面圖得到驗(yàn)證。
如圖8所示，其為本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第二實(shí)施例中各金屬層的另一立體分解示意圖；和圖6相比不同的是，圖8中的第一上電極層533、第一下電極層535、第二上電極層545和第二下電極層541的導(dǎo)電通孔51、52和側(cè)邊之間具有一蝕刻線81，用于解決因焊接不良而導(dǎo)致的短路問題。
如圖9所示，其為本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第三實(shí)施例的立體示意圖；其中，多層結(jié)構(gòu)電池保護(hù)元件90和第二實(shí)施例的電池保護(hù)元件50的最大不同點(diǎn)在于其第一金屬導(dǎo)電片91和第二金屬導(dǎo)電片92均位于同一側(cè)，而非相對(duì)的兩側(cè)。
如圖10所示，其為本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第三實(shí)施例中各金屬層的立體分解示意圖；其中，各金屬層可采用銅箔、鎳箔、鍍鎳銅箔或其它型式。相似于第二實(shí)施例的電池保護(hù)元件50，第一焊接層531具有一個(gè)防焊區(qū)55、第一焊接區(qū)57和第二焊接區(qū)58，防焊區(qū)55可涂防焊綠漆或制作蝕刻線(圖未示出)，以防止第一焊接層531和第一及第二金屬導(dǎo)電片91、92因接合不當(dāng)所產(chǎn)生的短路現(xiàn)象。第一上電極層533、第一下電極層535、第二上電極層545和第二下電極層543的導(dǎo)電通孔51、52周圍具有一個(gè)蝕刻環(huán)33，用于阻絕電導(dǎo)通至導(dǎo)電通孔51、52。因此，多層結(jié)構(gòu)的電池保護(hù)元件90的電連接方式應(yīng)包括兩條路徑，其中，第一路徑為第一金屬導(dǎo)電片91經(jīng)由導(dǎo)電通孔52電連接至第一焊接層531、第一上電極層533、第二上電極層545，而第二路徑為第二金屬導(dǎo)電片92經(jīng)由導(dǎo)電通孔51電連接至第一焊接層531、第一下電極層535和第二下電極層543。經(jīng)由上述電連接方式即可在第一金屬導(dǎo)電片91和第二金屬導(dǎo)電片92之間夾設(shè)彼此并聯(lián)的第一過電流保護(hù)裝置53和第二過電流保護(hù)裝置54，因此，可降低元件電阻值和元件所消耗的電功率。此外，由于第一金屬導(dǎo)電片91和第二金屬導(dǎo)電片92均焊接在第一焊接層531上，因此，電池保護(hù)元件90可省略圖5中的第二焊接層541。
如圖11所示，其為本實(shí)用新型電池保護(hù)元件第三實(shí)施例沿圖10中C-C’剖面線的剖面圖。很顯然地，上述兩條電連接路徑可由圖11的剖面圖得到驗(yàn)證。
上述內(nèi)容是利用實(shí)施例說明本實(shí)用新型的技術(shù)特征，并非用于限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，即使有人在本實(shí)用新型構(gòu)思的基礎(chǔ)上稍作變動(dòng)，仍應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具多層結(jié)構(gòu)的電池保護(hù)元件，包括連接至電池正負(fù)極的金屬導(dǎo)電片和一個(gè)電流感測(cè)單元；其特征在于，電流感測(cè)單元由至少兩個(gè)相并聯(lián)的過電流保護(hù)裝置組成，過電流保護(hù)裝置彼此以一硬質(zhì)絕緣層隔離；電流感測(cè)單元夾置在兩導(dǎo)電片之間；過電流保護(hù)裝置依序包括一個(gè)上電極層；一個(gè)正溫度系數(shù)的導(dǎo)電材料層；一個(gè)下電極層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護(hù)元件，其特征在于，所述至少兩個(gè)過電流保護(hù)裝置以導(dǎo)電通孔彼此并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護(hù)元件，其特征在于，所述至少兩個(gè)過電流保護(hù)裝置以位于其側(cè)邊的導(dǎo)電體彼此并聯(lián)連接，導(dǎo)電體的截面呈半圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護(hù)元件，其特征在于，所述硬質(zhì)絕緣層由聚丙烯及玻璃纖維材料中之一制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護(hù)元件，其特征在于，所述電流感測(cè)單元最上層的過電流保護(hù)裝置的上電極層上方設(shè)有一焊接層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護(hù)元件，其特征在于，所述電流感測(cè)單元最下層的過電流保護(hù)裝置的下電極層下方設(shè)有一焊接層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池保護(hù)元件，其特征在于，所述金屬導(dǎo)電片均位于所述電流感測(cè)單元的上方，所述焊接層具有兩個(gè)相互絕緣的焊接區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池保護(hù)元件，其特征在于，所述金屬導(dǎo)電片均位于所述電流感測(cè)單元的下方，所述焊接層具有兩個(gè)相互絕緣焊接區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護(hù)元件，其特征在于，所述金屬導(dǎo)電片分別位于所述電流感測(cè)單元的不同側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池保護(hù)元件，其特征在于，所述導(dǎo)電通孔和側(cè)邊之間具有一蝕刻線。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池保護(hù)元件，其特征在于，所述導(dǎo)電通孔是利用電鍍、無電解電鍍或涂導(dǎo)電膠工藝之一制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池保護(hù)元件，其特征在于，所述半圓導(dǎo)電體是利用電鍍、無電解電鍍或涂導(dǎo)電膠工藝之一制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護(hù)元件，其特征在于，所述正溫度系數(shù)的導(dǎo)電材料層由一聚合物及一導(dǎo)電填料組成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護(hù)元件，其特征在于，所述上電極層和下電極層的材料選自銅、鎳、金及其合金。
專利摘要一種具多層結(jié)構(gòu)的電池保護(hù)元件,包括連接至電池正負(fù)極的金屬導(dǎo)電片和一個(gè)電流感測(cè)單元;電流感測(cè)單元由至少兩個(gè)相并聯(lián)的過電流保護(hù)裝置組成,過電流保護(hù)裝置彼此以一硬質(zhì)絕緣層隔離;電流感測(cè)單元夾置在兩導(dǎo)電片之間;過電流保護(hù)裝置依序包括:一個(gè)上電極層;一個(gè)正溫度系數(shù)的導(dǎo)電材料層;一個(gè)下電極層。過電流保護(hù)裝置以導(dǎo)電通孔彼此并聯(lián)連接。過電流保護(hù)裝置也可以位于其側(cè)邊的導(dǎo)電體彼此并聯(lián)連接,導(dǎo)電體的截面可呈半圓形。由于本實(shí)用新型中加設(shè)了數(shù)個(gè)過電流保護(hù)裝置,即便因使用不當(dāng)而被燒毀,亦可避免連接至電池正負(fù)極的金屬導(dǎo)電片產(chǎn)生短路。
文檔編號(hào)G01R31/36GK2515809SQ0126636
公開日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2001年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者朱復(fù)華, 王紹裘, 馬云晉 申請(qǐng)人:聚鼎科技股份有限公司