复合式保护元件制造技术

本发明专利技术提供一种复合式保护元件，包括基板、热产生组件、上电极、可熔导体。上电极配置于基板上，包括第一上电极与第二上电极。热产生组件配置在基板内，热产生组件的一端电气连接第二上电极。可熔导体电气连结第一上电极与第二上电极。本发明专利技术的复合式保护元件可以提多种保护功能，如过电流、过电压、过温等组合的复合式保护功能。

【技术实现步骤摘要】
复合式保护元件
本专利技术是有关于一种电子元件，且特别是有关于一种复合式保护元件。
技术介绍
三C产品或电子科技产业愈来愈重要，尤其在行动与通信装置的产业。行动装置讲究的是如何节能，因为行动装置的电源依赖着电池系统，现今的电池技术在行动装置上受到空间限制，所以电池的尺寸也受到相当的限制，在尺寸不变的情况下，需提升电池容量，是现今电池产业的发展方向。电池的安全性更是大家高度重视的议题，尤其是行动装置的屏幕不断的变大，解析度不断的提升，照相功能的复杂度与闪光灯的电力需求等，行动装置的待机时间与使用时间变成所有制造商必须面临的挑战。所以电池容量的提高就变成大家要求的主要课题。但因电池或电池组容量的提高，其安全性就成了更无可回避的议题了。行动电源的实际应用上，电池(或电池组)或应用线路中的电子元件，最令人在意的就是电池过充(或过电压)与电池短路(或大电流的冲击)以及电池或电子元件的过温。如何在有限的空间内设计最少与最小的元件，且达到过电流与过电压以及过温的保护，成为零件制造商追求的目标之一。现有的保护元件的等效电路，大多使用两个熔丝元件(或保险丝元件)串联与加热器(发热电阻)来组成，加热器(发热电阻)的一端连接两个熔丝元件彼此相连的端点，保护元件的结构包含基板、基板上的电极、低熔点金属以及加热器(发热电阻)，来设计相关的保护元件。特别需说明的是，缺点一：加热器(发热电阻)都是配置在基板上，在基板上设计加热器，有的设计在基板的上表面，有的设计在基板的下表面。如台湾专利TWI255481文献所记载，其保护元件的构造是将加热器与低熔点金属(或低熔点构件)设计在基板的同一表面上，就有绝缘的问题需考虑，也就是在加热器与低熔点金属(低熔点构件)之间必须放置一层绝缘层，不然可能会有彼此短路的疑虑(或改变加热器电阻值的疑虑)，设计上要考虑绝缘层的厚度或不同电极的高低设计，来达到想要的特性。若加热器与低熔点金属(低熔点构件)设计在基板不同的表面上，就须考虑到基板导热率的问题，因在基板的上表面有三个子电极与低熔点金属(或低熔点构件)连结，如何将下表面上的加热器，所产生的热快速的传导到上表面其中一个子电极，又需延缓传导至另两个子电极，所以在基板不同区块有不同导热率的选择与加工上增加许多复杂的程序，另加热器的电极从下表面连接到上表面，所损耗的热能需要加热器产生更多的热能才能熔断低熔点金属块或低熔点金属。缺点二：加热器(或发热电阻)都是以单一电阻的设计，或受到基板的的表面积的限制，加热器的电阻值只有一种选择，加热器所产生的热，是由跨接在加热器两端的电压与加热器的阻抗来决定，若客户在应用上电压变动的范围较大，需要更大的电阻范围(或两种电阻值的选择)，来调整加热器所能产生的热能，客户就必须改用其他规格的保护元件，如此会增加零件库存管理的难度与呆滞物料的风险。缺点三：当被保护装置需要通过更大的电流时，保护元件的过电流保护的电流规格也必须提高，其方法之一是增大低熔点金属块的截面积(例如：增加可熔断金属的厚度)，当过电压的事件发生时，加热器(或发热电阻)如何快速且有效的熔断较厚的可熔断金属(或保险丝元件)是有困难的，尤其是负责熔断可熔断金属的加热电极，甚至有可能因熔断较厚的可熔断金属，被熔融的可熔断金属的体积增加，因加热电极(或延伸电极)的面积有限，而无法承受高温，也就是加热电极(或延伸电极)被溶蚀，发生电流无法流经加热器，使得加热元件停止发热，而无法达到熔断低熔点金属块的目的，失去过电压保护的功能。现有的技术都增加了加工与材料选择的复杂度，且无法应用在高(大)电流电池组的保护电路中，或电压变动范围较大的电池组的保护线路中，如此不符合客户(市场)要求零件厚度变薄、制造成本降低以及提高额定工作电流等的重要需求，终将失去市场的竞争力。TW201140639A1提出一种保护元件，其等效电路使用两个熔丝元件(或保险丝元件)串联与加热器(发热电阻)来组成，此保护元件是将加热器设计在基板的上表面或下表面，缺点一：加了一些绝缘层或低导热部，或在基板内的材料分成高导热率与低导热部的设计，结构过于复杂，无法快速的将加热器所产生的热传递给基板上表面的电极来熔断金属块(或低熔点构件)，缺点二：是加热器可使用的面积有限，当需通过金属块的电流愈大时所需熔断金属块的热能也就愈大，若要再提高加热器的热能，就必须提高加热器的电阻值，势必增加元件的长度或高度，如此不符合电子元件小型化的趋势，缺点三：因电流规格提高，金属块的厚度增厚时，负责熔断的金属块的电极(第一电极延伸部)，因受第三、第四子电极的限制，面积太小有被熔蚀的风险。
技术实现思路
针对上述的缺点与未来保护元件应用上的趋势(例如:更高的额定电流、不同电阻值的加热器等需求)，本专利技术提供一种可实现低外型、高额定电流、可快速动作或保护、具有一个或多个电阻值外接端点的热产生组件的复合式保护元件以及复合式保护元件的制造方法。本专利技术之一种复合式保护元件，包括基板，基板是多层绝缘基板；上电极，配置在基板上，包含第一上电极与第二上电极；热产生组件，配置在基板内，热产生组件的一端电气连接第二上电极；以及至少一可熔导体，配置在上电极上，可熔导体的一端电气连接第一上电极，另一端电气连接第二上电极，形成第一上电极与第二上电极之间的电流路径。复合式保护元件的等效电路，包含等效的保险丝(Fuse)元件与至少一个等效的发热电阻，等效的保险丝(Fuse)元件电气连接第一上电极与第二上电极，通过热的产生而将第一上电极与第二上电极之间的电流路径熔断。详细的说，当过电流事件发生时，流经第一上电极、可熔导体与第二上电极的电流超过额定电流的规格，可熔导体因通过的电流过大而产生热，热使可熔导体被熔断，将第一上电极与第二上电极之间的电流路径熔断，达到过电流保护的功能，另外，当过电压(过充)或过温事件发生时，热产生组件会产生热并传导至第二上电极，第二上电极聚集的热使可熔导体被熔断，将第一上电极与第二上电极之间的电流路径熔断，达到过电压(过充)或过温保护的功能。另外，需特别说明的是；可熔导体与热产生组件也可以正温度系数的热敏电阻(PTCThermistor)来取代，取代可熔导体的正温度系数热敏电阻(PTCThermistor)，有两技术特征：其一是通过的电流超出额定电流的规格时，正温度系数热敏电阻的阻值会在极短的时间从低电阻升至高电阻，限制通过本身的电流至极小的数值，其二是外部温度高至正温度系数热敏电阻的动作温度点时，正温度系数热敏电阻的阻值也会在极短的时间从低电阻升至高电阻，限制通过本身的电流至极小的数值。取代热产生组件的正温度系数热敏电阻(PTCThermistor)，其技术特征在于当有某个范围的电压跨接到正温度系数热敏电阻的两端时，会产生电流(I＝V/R，R:是正温度系数热敏电阻的阻值)，正温度系数热敏电阻会被触发而动作并在表面产生近似固定的温度(可依需求调整动作时的温度点)，提供给取代可熔导体的正温度系数热敏电阻的动作所需的热能需求。复合式保护元件的等效电路，包含等效的正温度系数的热敏电阻元件(PTCThermistor)与至少一个等效的发热电阻，等效的正温度系数的热敏电阻元件电气连接第一上电极与第二上电极或第一上电极、集热电极以及第二上电极，通过热的产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合式保护元件，其特征在于，包括：基板，该基板是多层绝缘基板；上电极，配置在该基板上且包括第一上电极与第二上电极；热产生组件，配置在该基板内，该热产生组件的一端电气连接该第二上电极；以及至少一可熔导体，配置在该上电极上，该可熔导体的一端电气连结该第一上电极，另一端电气连接该第二上电极，形成该第一上电极与该第二上电极之间的电流路径。

【技术特征摘要】
2014.02.10 TW 103104239;2014.11.03 TW 1031379821.一种复合式保护元件，其特征在于，包括：基板，该基板是多层绝缘基板；上电极，配置在该基板上且包括第一上电极与第二上电极；热产生组件，配置在该基板内，该热产生组件的第一端只通过传导层电气连接该第二上电极；以及至少一可熔导体，配置在该上电极上，该可熔导体的一端电气连结该第一上电极，另一端电气连接该第二上电极，形成该第一上电极与该第二上电极之间的电流路径，当该热产生组件产生热时，该至少一可熔导体被熔断，致使该第一上电极与该第二上电极之间的该电流路径被断开，且该热产生组件的该第一端维持电气连接该第二上电极。2.根据权利要求1所述的复合式保护元件，其特征在于，该第二上电极包含一外接部、一狭窄部以及一集热部，该狭窄部的截面积小于该外接部与该集热部的截面积，以降低该集热部受外部温度的影响，该集热部能够聚集该热产生组件所产生的热，该外接部可电气连接一外部电路。3.根据权利要求1所述的复合式保护元件，其特征在于，该可熔导体是单层或多层结构，该多层结构是分层式结构或是包覆式结构，该多层结构的相邻的各层的材料有不同的熔点或液化温度。4.根据权利要求1所述的复合式保护元件，其特征在于，该热产生组件包含一个热产生材料与复数个内电极或复数个热产生材料与复数个内电极，每一该热产生材料的两端各有一个内电极，其中所述复数个热产生材料的其中一个热产生材料的其中一端的该内电极电气连接该第二上电极，不同的所述复数个热产生材料彼此电气串联连接。5.根据权利要求1所述的复合式保护元件，其特征在于，另包含辅助材料，该辅助材料只配置在该可熔导体上或同时配置在该可熔导体与该第二上电极上，且该辅助材料的液化点或液相点温度低于该可熔导体的熔点、液化点或液相点温度。6.根据权利要求1所述的复合式保护元件，其特征在于，另包含吸附线与辅助材料，该吸附线配置在该第二上电极上的一端且延伸跨越该可熔导体至该第二上电极上相反的另一端，该辅助材料配置在该吸附线与该可熔导体之间，以及该吸附线与该第二上电极之间，且该辅助材料的液化点或液相点温度低于该可熔导体的熔点、液化点或液相点温度。7.根据权利要求1所述的复合式保护元件，其特征在于，另包含抑制电弧层，配置在该第一上电极与该第二上电极之间，并包覆在该第一上电极与该第二上电极之间部分的该可熔导体的表面。8.根据权利要求1至7中任一项所述的复合式保护元件，其特征在于，该可熔导体包含一宽薄部与一窄厚部，该宽薄部电气连接该第二上电极，该窄厚部电气连接该第一上电极。9.根据权利要求1所述的复合式保护元件，其特征在于，该第二上电极配置在该基板上且延伸至该基板内。10.一种复合式保护元件，其特征在于，包括：基板，该基板是多层绝缘基板；上电极，配置在该基板上且包含第一上电极、集热电极以及第二上电极，该集热电极配置在该第一上电极与该第二上电极之间；热产生组件，配置在该基板内，该热产生组件的一端电气连接该集热电极；以及至少一可熔导体，配置在该上电极上且电气连结该第一上电极、该集热电极以及该第二上电极，以形成该第一上电极与该第二上电极之间的电流路径，其中该可熔导体包含中间的宽薄部与两端的窄厚部，该中间的宽薄部电气连接该集热电极，该两端的窄厚部各自电气连接该第一上电极与该第二上电极。11.根据权利要求10所述的复合式保护元件，其特征在于，该可熔导体是单层的或多层结构，该多层结构是分层式结构或是包覆式结构，该多层结构的相邻的各层的材料有不同的熔点或液化温度。12.根据权利要求10所述的复合式保护元件，其特征在于，该热产生组件包含一个热产生材料与复数个内电极或复数个热产生材料与复数个内电极，每一该热产生材料的两端各有一个内电极，所述复数个热产生材料的其中一个热产生材料的其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈聪文，陈莎莉，
申请(专利权)人：陈莎莉，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71