專利名稱：過電流保護(hù)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種過電流保護(hù)元件。
背景技術(shù)：
過電流保護(hù)元件被用于保護(hù)電路，使其免于因過熱或流經(jīng)過量電流而損壞。過電流保護(hù)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(shù)(Positive Temperature Coefficient ；PTC)特性,亦即在室溫時具低電阻值,而當(dāng)溫度上升至一臨界溫度或電路上有過量電流產(chǎn)生時，其電阻值可立刻跳升數(shù)千倍以上，借此抑制過量電流通過，以達(dá)到電路保護(hù)的目的。當(dāng)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(hù)元件可回復(fù)至低電阻狀態(tài)，而使電路重新正常操作。此種可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，使PTC過電流保護(hù)元件取代保險絲，而被更廣泛運(yùn)用在高密度電子電路上。然而，萬一因PTC材料本身的品質(zhì)或其他問題，導(dǎo)致過電流保護(hù)元件即使達(dá)到臨界溫度時仍不觸發(fā)(trip)，此時過電流將造成電子電路產(chǎn)品的損壞。因此，如果能在同一過電流保護(hù)元件中提供雙重保護(hù)機(jī)制，將可提供相關(guān)電子產(chǎn)品更佳的安全保障。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種過電流保護(hù)元件，特別是關(guān)于一種具有失效安全保護(hù)(fail-safe)機(jī)制的過電流保護(hù)元件，而得以提供雙重的過電流保護(hù)。根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，一過電流保護(hù)元件包括PTC元件、第一外接電極片及第二外接電極片。PTC元件具有上表面及下表面，且包含于垂直方向延伸的至少一穿孔，該穿孔中填充熱膨脹材料，形成熱膨脹件。第一外接電極片焊接于該上表面，且覆蓋該熱膨脹件的頂端。第二外接電極片焊接于該下表面，且覆蓋該熱膨脹件的底端。該熱膨脹件在溫度大于等于一臨界溫度時，于垂直方向膨脹推擠第一外接電極片及第二外接電極片，使得第一外接電極片及第二外接電極片中至少一者與該P(yáng)TC元件產(chǎn)生電氣分離?！獙?shí)施例中，PTC元件包含第一電極層、第二電極層及疊設(shè)于該第一電極層及第二電極層間的PTC材料層。一實(shí)施例中，第一外接電極片和第二外接電極片可沿相反方向延伸，即該過電流保護(hù)元件為軸型(axial-type)元件。一實(shí)施例中，該熱膨脹材料包含發(fā)泡劑，其中該發(fā)泡劑的分解溫度等同于該臨界溫度。亦即，熱膨脹件為發(fā)泡膨脹件，其中發(fā)泡膨脹件為發(fā)泡溫度等于該臨界溫度的發(fā)泡膨脹件。一實(shí)施例中，該發(fā)泡劑的分解溫度比該P(yáng)TC材料層所包含的高分子材料的熔點(diǎn)至少高50° C。亦即，發(fā)泡膨脹件為發(fā)泡溫度比該P(yáng)TC材料層所包含的高分子材料的熔點(diǎn)至少高50° C的發(fā)泡膨脹件。 一實(shí)施例中，所述第一外接電極片及所述第二外接電極片通過焊錫焊接固定于所述PTC元件，并在溫度大于等于該臨界溫度時所述第一外接電極片及所述第二外接電極片與所述PTC元件之間的焊錫熔化。一實(shí)施例中，該熱膨脹件的截面為圓形或多邊形?！0013]一實(shí)施例中，該熱膨脹件的截面為方形。一實(shí)施例中，該第一外接電極片和該第二外接電極片朝相反方向延伸。本實(shí)用新型利用熱膨脹材料的膨脹特性，當(dāng)PTC元件異常時，可促使外接電極片脫離PTC元件，形成電路斷路，故可提供過電流的雙重保護(hù)。

[0016]圖I為本實(shí)用新型一實(shí)施例的PTC元件示意圖。[0017]圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的過電流保護(hù)元件的側(cè)面示意圖。[0018]圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的過電流保護(hù)元件的俯視示意圖。[0019]圖4為本實(shí)用新型的過電流保護(hù)元件的保護(hù)態(tài)樣示意圖。[0020]其中，附圖標(biāo)記說明如下[0021]10PTC元件[0022]11第一電極層[0023]12第二電極層[0024]13PTC材料層[0025]14穿孔[0026]15熱膨脹件[0027]16第一外接電極片[0028]17第二外接電極片[0029]20過電流保護(hù)元件[0030]101上表面[0031]102下表面
具體實(shí)施方式
為讓本實(shí)用新型的上述和其他技術(shù)內(nèi)容、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出相關(guān)實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的過電流保護(hù)元件的制作方法，首先提供一 PTC元件10，該P(yáng)TC元件10具有上表面101和下表面102，其包含第一電極層11、第二電極層12及疊設(shè)于第一電極層11及第二電極層12間的PTC材料層13。接著，PTC元件10中于垂直方向鉆孔，形成穿孔14，并于穿孔14中填充熱膨脹材料，形成熱膨脹件15，如圖I所示。除圖I所示的圓形外，穿孔14或熱膨脹件15的截面亦可為圓形、多邊型或其他形狀，且數(shù)量并不限于一個。在一實(shí)施例中，穿孔14或熱膨脹件15的截面為方形。之后，分別焊接第一外接電極片16及第二外接電極片17于PTC元件10的上表面101和下表面102，其中第一外接電極片16和第二外接電極片17沿相反方向延伸，形成如圖2和圖3所示的過電流保護(hù)元件20。其中圖2為過電流保護(hù)元件20的側(cè)面示意圖，圖3則為其俯視示意圖。
4[0035]當(dāng)溫度超過一臨界溫度時，該熱膨脹件15受熱將于垂直方向膨脹而向上、向下擠壓。當(dāng)膨脹造成的推擠力量大于第一外接電極片16及/或第二外接電極片17和PTC元件10的焊接強(qiáng)度時，將使得第一外接電極片16自PTC元件10的上表面101分離，及/或第二外接電極片17自PTC元件的下表面102分離。如此即形成電氣分離，而切斷電流。一實(shí)施例中，第一外接電極片16及第二外接電極片17是通過焊錫焊接固定于PTC元件10，該臨界溫度大于等于該第一外接電極片16及/或第二外接電極片17和PTC元件10間焊錫的熔點(diǎn)。如果溫度已達(dá)用于焊接的焊錫的熔點(diǎn)，焊接結(jié)合強(qiáng)度將減弱，也即在溫度大于臨界溫度時，第一外接電極片16及第二外接電極片17與PTC元件之間的焊錫熔化，故熱膨脹件15膨脹時的推擠力量將可更加輕易地將第一外接電極片16及第二外接電極片17自PTC元件10分離。綜言之，本實(shí)用新型的過電流保護(hù)元件20包括PTC元件10，其具有上表面101及下表面102，且包含于垂直方向延伸的穿孔14。該穿孔14中填充熱膨脹材料，形成熱膨脹件15。第一外接電極片16焊接于該上表面101，且覆蓋熱膨脹件15的頂端。第二外接電極片17焊接于該下表面102，且覆蓋熱膨脹件15的底端。其中當(dāng)溫度超過臨界溫度時，該熱膨脹件15于垂直方向膨脹推擠第一外接電極片16及第二外接電極片17,使得該第一外接電極片16和第二外接電極片17中至少一者與該P(yáng)TC元件10產(chǎn)生電氣分離。一實(shí)施例中，該熱膨脹材料包含高分子成分及發(fā)泡劑，亦即熱膨脹件15為發(fā)泡膨脹件。本實(shí)施例中，發(fā)泡劑的分解溫度(發(fā)泡膨脹件的發(fā)泡溫度)比該P(yáng)TC材料層13中的PTC高分子材料的熔點(diǎn)至少高50° C，或特別是高55° C或60° C。一實(shí)施例中，該發(fā)泡劑的分解溫度等同于前述的臨界溫度。當(dāng)過電流發(fā)生時，萬一 PTC材料層13無法于預(yù)設(shè)溫度下觸發(fā)(trip)，此時溫度仍將急遽上升。當(dāng)溫度到達(dá)發(fā)泡劑的分解溫度時，熱膨脹件15會發(fā)泡膨脹而將第一外接電極片16及/或第二外接電極片17自PTC元件10分離，從而切斷電流?；?，即便PTC材料層13無法發(fā)揮正常觸發(fā)反應(yīng)以大幅降低電流時，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)仍可切斷電流，提供失效安全保障功能?！獙?shí)施例中，發(fā)泡劑可選用偶氮二甲酰胺(azodicarbonamide),其分解溫度約200^207° C。亦即當(dāng)溫度達(dá)約200° C的臨界溫度時，熱膨脹件15即會開始膨脹，進(jìn)而促使第一外接電極片16及/或第二外接電極片17自PTC元件10分離。前述實(shí)施例是以軸型元件為例進(jìn)行說明，該軸型PTC元件10亦可為其他例如表面貼裝(SMD)形式元件取代，而得提供類似或等同的功能。以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例的詳細(xì)說明與附圖，惟本實(shí)用新型的特征并不局限于此，本實(shí)用新型的所有范圍應(yīng)以下述的權(quán)利要求范圍為準(zhǔn)，凡合于本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍的精神與其類似變化的實(shí)施例，皆應(yīng)包含于本實(shí)用新型的范疇中，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾皆可涵蓋在以下本實(shí)用新型的專利范圍。
權(quán)利要求1.一種過電流保護(hù)元件，其特征在于，包括一 PTC元件，具有上表面及下表面，且包含于垂直方向延伸的至少一穿孔，該穿孔中設(shè)置熱膨脹件；一第一外接電極片，焊接于該上表面，且覆蓋該熱膨脹件的頂端；一第二外接電極片，焊接于該下表面，且覆蓋該熱膨脹件的底端；其中該熱膨脹件在溫度大于等于一臨界溫度時于垂直方向膨脹推擠該第一外接電極片及該第二外接電極片，使得該第一外接電極片及該第二外接電極片中的至少一者與該P(yáng)TC元件產(chǎn)生電氣分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于，該P(yáng)TC元件包含第一電極層、第二電極層及疊設(shè)于該第一電極層及該第二電極層間的PTC材料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于，該熱膨脹件為發(fā)泡膨脹件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于，該發(fā)泡膨脹件為發(fā)泡溫度等同于該臨界溫度的發(fā)泡膨脹件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于，該發(fā)泡膨脹件為發(fā)泡溫度比該P(yáng)TC元件包含的高分子材料的熔點(diǎn)至少高50° C的發(fā)泡膨脹件。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于，所述第一外接電極片及所述第二外接電極片通過焊錫焊接固定于所述PTC元件，并在溫度大于等于該臨界溫度時所述第一外接電極片及所述第二外接電極片與所述PTC元件之間的焊錫熔化。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于，該熱膨脹件的截面為圓形或多邊形。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于，該熱膨脹件的截面為方形。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于，該第一外接電極片和該第二外接電極片朝相反方向延伸。
專利摘要一過電流保護(hù)元件包括PTC元件、第一外接電極片及第二外接電極片。PTC元件具有上表面及下表面，且包含于垂直方向延伸的至少一穿孔。該穿孔中填充熱膨脹材料，形成熱膨脹件。第一外接電極片焊接于該上表面，且覆蓋該熱膨脹件的頂端。第二外接電極片焊接于該下表面，且覆蓋該熱膨脹件的底端。當(dāng)溫度超過一臨界溫度時，該熱膨脹件于垂直方向膨脹推擠第一及第二外接電極片，使得該第一外接電極片和第二外接電極片中至少一者與該P(yáng)TC元件產(chǎn)生電氣分離。本實(shí)用新型利用熱膨脹材料的膨脹特性，當(dāng)PTC元件異常時，可促使外接電極片脫離PTC元件，形成電路斷路，故可提供過電流的雙重保護(hù)。
文檔編號H01C7/13GK202736616SQ20122039131
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者王紹裘, 徐豐國 申請人:昆山聚達(dá)電子有限公司