CN112992625A - 保护元件及其电路保护装置 - Google Patents

保护元件及其电路保护装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112992625A
CN112992625A CN202010215009.XA CN202010215009A CN112992625A CN 112992625 A CN112992625 A CN 112992625A CN 202010215009 A CN202010215009 A CN 202010215009A CN 112992625 A CN112992625 A CN 112992625A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal layer
fuse
thickness
electrode
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010215009.XA
Other languages
English (en)
Inventor
苏聪敏
陈家茂
王绍裘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Polytronics Technology Corp
Original Assignee
Polytronics Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Polytronics Technology Corp filed Critical Polytronics Technology Corp
Publication of CN112992625A publication Critical patent/CN112992625A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
    • H01H85/046—Fuses formed as printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/055—Fusible members
    • H01H85/08—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member
    • H01H85/11—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member with applied local area of a metal which, on melting, forms a eutectic with the main material of the fusible member, i.e. M-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/055—Fusible members
    • H01H85/06—Fusible members characterised by the fusible material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H01H37/761—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material with a fusible element forming part of the switched circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/20—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/055—Fusible members
    • H01H85/08—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/46—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the protective device
    • H01H85/463—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the protective device with printed circuit fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
    • H01H85/0411—Miniature fuses
    • H01H2085/0414—Surface mounted fuses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/055—Fusible members
    • H01H2085/0555—Input terminal connected to a plurality of output terminals, e.g. multielectrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/46—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the protective device
    • H01H2085/466—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the protective device with remote controlled forced fusing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/0039—Means for influencing the rupture process of the fusible element
    • H01H85/0047—Heating means
    • H01H85/0065—Heat reflective or insulating layer on the fusible element

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuses (AREA)

Abstract

一种保护元件，包含一基板、熔断件及加热件。该基板表面设有第一电极和第二电极。该熔断件设置于该基板上，两端电连接于该第一电极和第二电极。该熔断件包含第一金属层和第二金属层，该第二金属层设置于该第一金属层表面，该第二金属层的熔点低于该第一金属层的熔点。该加热件设置于该基板上。当过电压或过温度发生时，该加热件发热以熔融该熔断件。该第二金属层的厚度为该熔断件的厚度的40％～95％。

Description

保护元件及其电路保护装置
技术领域
本发明系关于一种应用于电子装置中的保护元件及包含该保护元件的电路保护装置，且特别是关于一种具有防止过电压、过电流或过温度功能的保护元件及其电路保护装置。
背景技术
公知切断过电流的保护元件，广泛周知有由铅、锡、银、铋、铜等低熔点金属体所构成的电流熔丝(fuse)。之后，在防止过电流和过电压方面，持续发展出保护元件，其包含在一个平面基板上依序积层发热层及熔断件(fusible element)。在过电压时发热层会发热，热从底部向上传递，加热而熔断该熔断件，藉此切断流经的电流，以保护相关的电路或电子装置。
近年来行动装置高度普及，举凡手机、电脑及个人行动助理等信息产品随处可见，使得人们对信息产品的依赖性与日俱增。然而，不时出现有关于手机等可携式电子产品的电池在充放电的过程中***的新闻。因此，制造商逐步改良前述过电流和过电压保护元件的设计，提升电池在充放电的过程中的保护措施，以防止电池在充放电的过程中因过电压或过电流而***。
公知技术提出的保护元件的防护方式是使保护元件中的熔断件与电池的电路串联，且使保护元件中的熔断件与发热层电连接至开关(switch)与集成电路(IC)元件。如此一来，当IC元件量测到在过电压时会启动开关呈导通，使电流通过保护元件中的发热层，使得发热层产生热量以熔断该熔断件，进而使电池的电路呈断路的状态而达到过电压保护。本领域技术人员亦可充分了解，当过电流发生时，大量的电流流经熔断件会使得熔断件发热而熔断，进而达到过电流保护。
然而，上述既有保护元件中的熔断件为了防止后续回焊工艺因高温发生熔融，通常会使用熔点300℃以上的含铅(Pb)高熔点焊料。然而，按RoHS(危害性物质限制指令)环保指令的规范，含Pb焊料的使用将被限制。因此如何在使用较低熔点的熔断件的情况下而仍可进行回焊，是保护元件亟需克服的问题。
发明内容
本发明系提供一种保护元件及包含该保护元件的电路保护装置，其具有过电压、过电流及/或过温度保护的功能。该保护元件的熔断件包括两种不同熔点的金属层，利用高、低熔点复合材料，达成有效熔融熔断件的效果。
根据本发明的第一方面，提供一种保护元件，其包含一基板、熔断件及加热件。该基板表面设有第一电极和第二电极。该熔断件设置于该基板上，两端电连接于该第一电极和第二电极。该熔断件包含第一金属层和第二金属层，该第二金属层设置于该第一金属层表面，该第二金属层的熔点低于该第一金属层的熔点。该加热件设置于该基板上。当过电压或过温度发生时，该加热件发热以熔融该熔断件。该第二金属层的厚度为该熔断件的厚度的40％～95％。
一实施例中，该第二金属层的厚度大于第一金属层的厚度。
一实施例中，该第一金属层包含银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)锌(Zn)或其合金。
一实施例中，该第二金属层包含锡(Sn)或其合金。
一实施例中，该第一金属层形成该熔断件的内层，该第二金属层形成该熔断件的外层。
一实施例中，该第二金属层有两层，分别形成于该第一金属层的上、下表面。
一实施例中，该第一金属层形成该熔断件的下表面，该第二金属层形成该熔断件的上表面。
一实施例中，当第一金属层的厚度大于等于16μm时，第二金属层的厚度为该熔断件的厚度的50％以上。
一实施例中，当第一金属层的厚度大于等于18μm时，第二金属层的厚度为该熔断件的厚度的60％以上。
根据本发明的第二方面，提供一种电路保护装置，其包括保护元件、检测器及开关。保护元件包含基板、熔断件及加热件，该基板表面设有第一电极和第二电极，该熔断件设置于该基板上，两端电连接于该第一电极和第二电极。该熔断件包含第一金属层和第二金属层，该第二金属层设置于该第一金属层表面，该第二金属层的熔点低于该第一金属层的熔点，该第二金属层的厚度为该熔断件的厚度的40％～95％。该加热件设置于该基板上。该检测器用于检测一待保护电路的电压降或温度。该开关连接该检测器以接受其检测信号。当该检测器检测到电压降或温度超过预设值时，该开关导通，电流流经该加热件，使得该加热件发热以熔融该熔断件。
本发明保护元件中的熔断件为多层的金属层复合结构，其中第一金属层较第二金属层的熔点要高，且第二金属层的厚度占熔断件厚度达一定比例以上。如此一来，在后续回焊时，即使回焊温度高于第二金属层的熔点，因第二金属层有一定厚度，不会任意流动或产生严重变形，且第二金属层熔融会侵蚀(erode)第一金属层，从而加速熔断件的熔断，而提供保护。本发明保护元件的熔断件包括不同熔点的金属层，与传统的含铅锡片相比，可降低熔断件电阻值而达到低表面温度和高电流的特性。
附图说明
图1显示本发明一实施例的保护元件的结构示意图。
图2显示图1的保护元件的等效电路图。
图3至图6显示本发明保护元件的熔断件的多个实施例。
图7显示本发明一实施例的电路保护装置的电路示意图。
其中，附图标记说明如下：
10 保护元件
11 基板
12 加热件
13 加热电极
14 绝缘层
15 中间电极
16 熔断件
16a 第一金属层
16b 第二金属层
17 焊料
18 电极层
18a 第一电极
18b 第二电极
19a 下电极
19b 下电极
20 外罩
21 助焊剂
22 导通件
60 电路保护装置
61检测器
62 开关
具体实施方式
为让本发明的上述和其他技术内容、特征和优点能更明显易懂，下文特举出相关实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
图1显示本发明一实施例保护元件10的结构图。保护元件10具有基板11、加热件12、加热电极13、绝缘层14、中间电极15、熔断件16、焊料17、电极层18、下电极19a和19b及外罩20。外罩20外缘设置于基板11表面，而提供内部空间容纳加热件12及熔断件16等。该基板11通常为平面绝缘基板。加热件12配置于基板11上，且其两端电连接左右两加热电极13。熔断件16两端电连接电极层18中位于两侧的第一电极18a和第二电极18b，且熔断件16的中间部分连接设置于绝缘层14表面的中间电极15，其中熔断件16两端可通过焊料17连接于第一电极18a和第二电极18b。第一电极18a和第二电极18b可通过位于基板11侧面的导通件22连接至左、右的下电极19a和19b。下电极19a和19b可作为表面粘着至一电路板(图未示)的介面。绝缘层14覆盖加热件12和加热电极13。熔断件16配置于绝缘层14上方作为电路上的熔丝(fuse)。该熔断件16包含第一金属层16a和设置于该第一金属层16a表面的第二金属层16b，而为复合式结构。熔断件16为了防止第二金属层16b或第一金属层16a氧化，可在熔断件16上全面或部分涂布助焊剂21。助焊剂21主要可在最外层的第二金属层16b的表面形成抗氧化层，能有效地防止第二金属层16b氧化，进而维持快速熔断效率。当过电压或过温度发生时，加热件12会发热且将热传递至熔断件16，以使熔断件16熔融而向两侧的第一电极18a、第二电极18b和中间电极15流动而导致熔断，从而截断电流达到保护目的。图2显示图1的保护元件10的等效电路图，本实施例中通过中间电极15的设置，熔断件16会包含两个熔丝(fuse)。当过电压发生时，该加热件12发热以熔融该熔断件16。该熔断件包含低熔点金属，可于异常事件发生时熔断提供保护。
基板11可为方形结构，其中材质可选用例如氧化铝、氮化铝、氧化锆、玻璃陶瓷等的绝缘性材料，或者选用用于玻璃环氧基板、酚醛基板等的印刷配线基板的材料亦可。基板11的厚度约为0.1～2mm。电极层18、加热电极13和中间电极15可包含银、金、铜、锡、镍或其他导电金属，厚度约为0.005～1mm，或特别是0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm。除了使用印刷制作电极外，也可以使用金属片制作，以适合高电压应用。
本实施例中，该熔断件16系由内层与外层构成的复合构造体，可为矩形长条状或圆条状，作为内层的第一金属层16a为高熔点金属层，在第一金属层16a上下表面作为外层的第二金属层16b为低熔点金属层。亦即，第二金属层16b相较于第一金属层16a有较低的熔点。第二金属层16b可使用电镀、蒸镀、贴合、压延等方式形成在第一金属层16a的表面。一实施例中，第一金属层16a包含例如Ag、Cu、Au、Ni、Zn，或以其中的任一者为主成分的金属或其合金。第二金属层16b优选地包含以Sn为主成分的金属或其合金，例如Sn、Sn-Ag、Sn-Sb、Sn-Zn、Sn-Ag-Cu、Pb-Sn-Ag、Sn-Zn-Cu、Sn-Bi-Ag及Sn-Bi-Ag-Cu，特别是或可选用无Pb材料以符合RoHS指令。一实施例中，第二金属层16b的熔点较第一金属层16a的熔点低外，第一金属层16a的熔点高于回焊温度。如此一来，即使回焊温度超过第二金属层16b的熔融温度，使得作为外层的第二金属层16b表面可能会略为流动，但第一金属层16a仍未达到其熔点，因此熔断件16不至于熔断，且能维持熔断件16的既有形状。加热件12的材料可包含氧化钌(RuO2)和银(Ag)、钯(Pd)和铂(Pt)等添加物。作为加热件12与熔断件16之间隔离的绝缘层14的材料可选用玻璃(glass)、环氧树脂(epoxy)、氧化铝或硅胶(silicone)或釉材料(glaze)等。
一实施例中，熔断件16的厚度T约15μm至150μm，其中第一金属层16a的厚度T1约5～30μm，上、下第二金属层16b个别的厚度约5～50μm，亦即第二金属层16b的总厚度T2约10～100μm。具体而言，第二金属层16b的厚度T2可能大于或小于第一金属层16a的厚度T1，且以第二金属层的厚度占熔断件的总厚度(T＝T1+T2)的比值在40～95％为佳，例如50％、60％、70％、80％或90％。优选地，第二金属层16b相对较厚，而第一金属层16a相对较薄，或者熔断件16中第二金属层16b的体积较第一金属层16a的体积大。当有过电压或过电流等异常状况发生时，第二金属层16b有较厚厚度或较大体积能有效地进行第一金属层16a的侵蚀，加速熔断件16在短时间内熔断。综言之，第一金属层16a和第二金属层16b的厚度和体积的比例都有其适当值，过薄或体积太小的第二金属层16b无法快速且有效地熔断该熔断件16。
图3、图4、图5和图6显示熔断件16的不同实施例结构。如图3所示，第二金属层16b有两层，分别设置于第一金属层16a的上表面和下表面。如图4所示，除了熔断件16对向的二个端面外，第二金属层16b包覆第一金属层16a的周围。如图5所示，第一金属层16a包含两端面的全面都被第二金属层16b包覆。图3、图4和图5的熔断件，该第一金属层16a形成该熔断件16的内层，该第二金属层16b形成该熔断件16的外层。按图3至图5，本发明所指的第二金属层16b的厚度为上下两层第二金属层16b的厚度相加。图6所示的熔断件16包括一个第一金属层16a和形成于该第一金属层16a表面的一个第二金属层16b，该第一金属层16a形成该熔断件16的下表面，该第二金属层16a形成该熔断件16的上表面。优选地，第二金属层16b的厚度大于第一金属层16a的厚度。
以下表1所示测试例使用如图3的熔断件设计，熔断件的长和宽均为1.85mm，且在第一金属层16a的上表面和下表面分别设置上、下第二金属层16b。第一金属层16a选用银层，厚度分别为5μm、7μm、9μm、12μm、14μm、16μm、18μm和20μm。第二金属层16b选用锡层，各别上、下锡层厚度分别为5μm、10μm、20μm和30μm。表1中所示为第二金属层(锡层)的厚度T2占熔断件总厚度T的百分比。因为第二金属层有上下两层，厚度T2为单层厚度的2倍。在表1所有的测试中，T2/T的数值范围大约为32～95％，表1右上角区块为第二金属层占比T2/T较大(锡层较厚)的测试例，左下角区块则为第二金属层占比T2/T较小者。表1中的所有测试例的熔断件经回焊炉测试，回焊温度为260℃。回焊测试后，所有测试例的熔断件都还能保持原有形状而不变形，没有明显的熔锡现象。
表1
Figure BDA0002424103210000071
表1所示的熔断件随后继续制作成如图1所示的保护元件，之后再进行过电压模拟的过电压测试。过电压测试系于保护元件的加热器通以不同大小的电流而产生例如7W、10W和35W等不同功率，从而测试熔断件是否能有效熔断形成开路(open circuit)或无法熔断而仍为闭路(closed circuit)，测试结果如表2所示。形成开路者测试为通过(PASS)，若仍为闭路则是失败(NG)。从表1和表2的结果来看，通过过电压测试的T2/T的比值在40～95％。另外，当第一金属层较厚时，T2/T的比值需要较高。当熔断件的第一金属层(银层)厚度大于等于16μm时，T2/T比值在50％以上才能有效熔断(PASS)。表2中显示，当第一金属层厚度为16μm且T2/T为38.46％时，结果为NG。当第一金属层(银层)厚度大于等于18μm时，T2/T比值在60％以上才能有效熔断(PASS)。当第一金属层(银层)厚度为20μm时，T2/T的比值要大于70％才能有效熔断PASS。换言之，当第一金属层愈厚，T2/T的比值需要愈大，才能有效使熔断件熔断形成开路。
表2
Figure BDA0002424103210000081
表3所示实施例使用如图3的熔断件设计，熔断件的长和宽均为1.85mm，其中记载第一金属层(银层)厚度、第二金属层(锡层)厚度、熔断件电阻及相关过电压测试中的加热件施加不同功率下的熔断时间，施加于加热件的功率分别为7W、10W和35W。表3显示，在相同的锡层厚度下，银层的厚度增加，熔断时间也会增加。换言之，锡层厚度占比较高者，其熔断时间缩短，具有较佳的熔断效率。表3所列实施例的熔断件都可以在5秒内熔断。
表3
Figure BDA0002424103210000082
Figure BDA0002424103210000091
本发明的保护元件10的等效电路图也可以如图7中虚线方框的电路所示。第一电极18a作为连接一个待保护装置(例如二次电池或马达)的一端点A1，第二电极18b则连接到例如充电器或其他类似装置的一端点B1。中间电极15连接一个加热电极13，另一个加热电极13则连接开关62。根据保护元件10的电路设计，熔断件16形成的电路包含2个串联的熔丝(fuse)，加热件12形成一个加热器(以电阻符号显示)。一实施例中，该开关62可为例如场效晶体管(field effect transistor；FET)。开关62例如FET的栅极(gate)连接检测器61，且连接待保护电路的另一端点A2，以及充电器的另一端点B2。该检测器61可为IC元件，具备可检测电压降或温度的功能。当没有过电压或过温度时，开关62为开路，电流通过熔断件16，但没有电流流经加热件12。若此时有过电流发生，熔断件16会熔断而提供过电流保护。当检测器61检测到电压超过一预设值(过电压)或温度超过一预设值(过温度)时，开关62切换为闭路的导通状态，电流自开关62的源极(source)至漏极(drain)并流经加热件12。加热件12发热而将熔断件16熔断，进而提供过电压或过温度的保护。综言之，B1至A1，B2至A2形成2条提供至该待保护电路的电源线，而保护元件10、检测器61和开关62的组合连接该两条电源线，形成电路保护装置60。当检测器61检测到待保护电路的电压降或温度超过预设值时，启动加热件12熔断该熔断件16。
前述实施例的保护元件的等效电路包含2个熔丝及1个加热器。惟，也可以利用其他不同的结构电路设计，制作包含例如2个熔丝和2加热器，或者1个熔丝和1个加热器的电路形式，而仍为本发明的创新技术所涵盖。又一实施例中，熔断件电连接2个焊垫形成一个导电通路，加热件连接另外2个焊垫形成另一个导电通路，从而可以独立控制流过加热件的电流以熔断该熔断件。
本发明的保护元件利用低熔点金属层(第二金属层)和高熔点金属层(第一金属层)组成复合结构的熔断件，且其中低熔点金属层的厚度需占熔断件厚度达一定比例以上，从而熔断件熔融时低熔点金属层可向高熔点金属层侵蚀而快速达成熔断。本发明搭配高熔点金属层和低熔点金属层作为熔断件的主要构件，可采用但不限定为无Pb材料。
本发明的技术内容及技术特点已公开如上，然而本领域普通技术人员仍可能基于本发明的教示及公开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公开者，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所涵盖。

Claims (14)

1.一种保护元件，包含：
一基板，表面设有第一电极和第二电极；
一熔断件，设置于该基板上，两端电连接于该第一电极和第二电极，该熔断件包含第一金属层和第二金属层，该第二金属层设置于该第一金属层表面，该第二金属层的熔点低于该第一金属层的熔点；以及
一加热件，设置于该基板上，当过电压或过温度发生时，该加热件发热以熔融该熔断件；
其中该第二金属层的厚度为该熔断件的厚度的40％～95％。
2.根据权利要求1的保护元件，其中该第二金属层的厚度大于第一金属层的厚度。
3.根据权利要求1的保护元件，其中该第一金属层包含银、铜、金、镍、锌或其合金。
4.根据权利要求1的保护元件，其中该第二金属层包含锡或其合金。
5.根据权利要求1的保护元件，其中该第一金属层形成该熔断件的内层，该第二金属层形成该熔断件的外层。
6.根据权利要求1的保护元件，其中该第二金属层有两层，分别形成于该第一金属层的上、下表面。
7.根据权利要求1的保护元件，其中该第一金属层形成该熔断件的下表面，该第二金属层形成该熔断件的上表面。
8.根据权利要求1的保护元件，其中当第一金属层的厚度大于等于16μm时，第二金属层的厚度为该熔断件的厚度的50％以上。
9.根据权利要求1的保护元件，其中当第一金属层的厚度大于等于18μm时，第二金属层的厚度为该熔断件的厚度的60％以上。
10.一种电路保护装置，包括：
一保护元件，包含：
一基板，表面设有第一电极和第二电极；
一熔断件，设置于该基板上，两端电连接于该第一电极和第二电极，该熔断件包含第一金属层和第二金属层，该第二金属层设置于该第一金属层表面，该第二金属层的熔点低于该第一金属层的熔点，该第二金属层的厚度为该熔断件的厚度的40％～95％；及
一加热件，设置于该基板上；
一检测器，检测一待保护电路的电压降或温度；以及
一开关，连接该检测器以接受其检测信号；
其中当该检测器检测到电压降或温度超过预设值时，该开关导通，电流流经该加热件，使得该加热件发热以熔融该熔断件。
11.根据权利要求10的电路保护装置，其中该第二金属层的厚度大于第一金属层的厚度。
12.根据权利要求10的电路保护装置，其中该第一金属层形成该熔断件的内层，该第二金属层形成该熔断件的外层。
13.根据权利要求10的电路保护装置，其中当第一金属层的厚度大于等于16μm时，第二金属层的厚度为该熔断件的厚度的50％以上。
14.根据权利要求10的电路保护装置，其中当第一金属层的厚度大于等于18μm时，第二金属层的厚度为该熔断件的厚度的60％以上。
CN202010215009.XA 2019-12-13 2020-03-24 保护元件及其电路保护装置 Pending CN112992625A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108145804 2019-12-13
TW108145804A TWI700719B (zh) 2019-12-13 2019-12-13 保護元件及其電路保護裝置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112992625A true CN112992625A (zh) 2021-06-18

Family

ID=73002944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010215009.XA Pending CN112992625A (zh) 2019-12-13 2020-03-24 保护元件及其电路保护装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11201026B2 (zh)
CN (1) CN112992625A (zh)
TW (1) TWI700719B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022213705A1 (de) 2022-12-15 2024-06-20 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Sicherungsvorrichtung, Akkupack mit einer Sicherungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Sicherungsvorrichtung

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004185960A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Kamaya Denki Kk 回路保護素子とその製造方法
CN101432837A (zh) * 2006-03-28 2009-05-13 爱尔兰力特保险丝有限公司 瞬态电压浪涌抑制
CN201622991U (zh) * 2009-12-02 2010-11-03 东莞市大威五金电子有限公司 一种新型测试保险管
CN104185888A (zh) * 2012-03-26 2014-12-03 迪睿合电子材料有限公司 保护元件
CN104299868A (zh) * 2013-07-17 2015-01-21 乾坤科技股份有限公司 保护元件及过电流及过电压保护模块
CN105453211A (zh) * 2013-08-07 2016-03-30 迪睿合电子材料有限公司 保护元件及电池组
CN106463312A (zh) * 2014-05-28 2017-02-22 迪睿合株式会社 保护元件和电池组件
CN107104021A (zh) * 2012-03-29 2017-08-29 迪睿合电子材料有限公司 保护元件
CN107615440A (zh) * 2015-06-04 2018-01-19 迪睿合株式会社 熔丝元件、熔丝器件、保护元件、短路元件、切换元件
CN108987204A (zh) * 2017-06-02 2018-12-11 聚鼎科技股份有限公司 保护元件及其电路保护装置
CN109727832A (zh) * 2017-10-30 2019-05-07 聚鼎科技股份有限公司 保护元件及其电路保护装置
CN109727833A (zh) * 2017-10-30 2019-05-07 聚鼎科技股份有限公司 保护元件及其电路保护装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7385475B2 (en) * 2002-01-10 2008-06-10 Cooper Technologies Company Low resistance polymer matrix fuse apparatus and method
US9308382B2 (en) * 2004-06-10 2016-04-12 Medtronic Urinary Solutions, Inc. Implantable pulse generator systems and methods for providing functional and/or therapeutic stimulation of muscles and/or nerves and/or central nervous system tissue
WO2013146889A1 (ja) 2012-03-29 2013-10-03 デクセリアルズ株式会社 保護素子
JP6227276B2 (ja) * 2013-05-02 2017-11-08 デクセリアルズ株式会社 保護素子
US9531038B2 (en) * 2013-07-31 2016-12-27 Dell Products, Lp System and method of cell block voltage analytics to improve balancing effectiveness and identify self-discharge rate
JP6483987B2 (ja) * 2014-09-26 2019-03-13 デクセリアルズ株式会社 ヒューズエレメント、ヒューズ素子、及び発熱体内蔵ヒューズ素子
US20170236667A1 (en) * 2016-02-17 2017-08-17 Dexerials Corporation Protective element and protective circuit substrate using the same
US10032583B2 (en) * 2016-02-17 2018-07-24 Dexerials Corporation Protective circuit substrate
JP6639999B2 (ja) * 2016-03-31 2020-02-05 株式会社マキタ 充電装置
US10181715B2 (en) * 2016-10-05 2019-01-15 Polytronics Technology Corp. Protection device and circuit protection apparatus containing the same

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004185960A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Kamaya Denki Kk 回路保護素子とその製造方法
CN101432837A (zh) * 2006-03-28 2009-05-13 爱尔兰力特保险丝有限公司 瞬态电压浪涌抑制
CN201622991U (zh) * 2009-12-02 2010-11-03 东莞市大威五金电子有限公司 一种新型测试保险管
CN104185888A (zh) * 2012-03-26 2014-12-03 迪睿合电子材料有限公司 保护元件
CN107104021A (zh) * 2012-03-29 2017-08-29 迪睿合电子材料有限公司 保护元件
CN104299868A (zh) * 2013-07-17 2015-01-21 乾坤科技股份有限公司 保护元件及过电流及过电压保护模块
CN105453211A (zh) * 2013-08-07 2016-03-30 迪睿合电子材料有限公司 保护元件及电池组
CN106463312A (zh) * 2014-05-28 2017-02-22 迪睿合株式会社 保护元件和电池组件
CN107615440A (zh) * 2015-06-04 2018-01-19 迪睿合株式会社 熔丝元件、熔丝器件、保护元件、短路元件、切换元件
CN108987204A (zh) * 2017-06-02 2018-12-11 聚鼎科技股份有限公司 保护元件及其电路保护装置
CN109727832A (zh) * 2017-10-30 2019-05-07 聚鼎科技股份有限公司 保护元件及其电路保护装置
CN109727833A (zh) * 2017-10-30 2019-05-07 聚鼎科技股份有限公司 保护元件及其电路保护装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20210183605A1 (en) 2021-06-17
TWI700719B (zh) 2020-08-01
TW202123282A (zh) 2021-06-16
US11201026B2 (en) 2021-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6249600B2 (ja) 保護素子
KR102213303B1 (ko) 퓨즈 엘리먼트, 및 퓨즈 소자
CN105453211A (zh) 保护元件及电池组
TWI681433B (zh) 保護元件及電池組
WO2016047385A1 (ja) 実装体の製造方法、温度ヒューズ素子の実装方法及び温度ヒューズ素子
TWI648760B (zh) 保護元件及電池組
US20040166405A1 (en) Temperature fuse, and battery using the same
WO2004070758A1 (ja) 保護素子
US10395876B1 (en) Protection device
CN109727833B (zh) 保护元件及其电路保护装置
CN112992625A (zh) 保护元件及其电路保护装置
CN215869263U (zh) 保护元件及其电路保护装置
US20190157031A1 (en) Protection device and circuit protection apparatus containing the same
TWI676202B (zh) 保護元件
TW201917764A (zh) 保護元件及其電路保護裝置
US20230146486A1 (en) Protection element and battery pack
US10892130B2 (en) Protection device and circuit protection apparatus containing the same
CN108987204B (zh) 保护元件及其电路保护装置
CN109727832A (zh) 保护元件及其电路保护装置
CN220796639U (zh) 保护元件
CN110828254B (zh) 保护元件
TWM653402U (zh) 保護元件
CN107426921A (zh) 一种满足过回流焊的自控制型保护器及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination