TW201106409A - Reflowable thermal fuse - Google Patents

Description

201106409 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般來說與電子保護電路有關。更具體的， 本發明與一種自我致動表面安裝熱熔絲有關。 【先前技術】 在電子電路中時常使用保護電路以將失敗的電路 與其他電路隔離。例如，該保護電路可以用來避免電子 汽車引擎控制器中的電路模組串聯錯誤。保護電路也可 以用來對抗更嚴重的問題，像是因為電力供應電路錯誤 所引致的火災。 一種保護電路的形式為熱熔絲。熱熔絲的作用與典 型的玻璃管保險絲類似相同。也就是說，在正常操作情 況下該保險絲的行為短路電路相同，而在一錯誤情況中 該保險絲的行為便像是開路電路。當該熱熔絲的溫度超 過指定溫度時，熱熔絲便在這兩種操作模式之間轉換。 為了促進這些模式，熱熔絲包含一傳導元件，像是一可 熔金屬絲、一組金屬接點，或是一組焊接金屬接點，其 可以從一傳導狀態切換成一非傳導狀態。也可以整合一 感應元件。該感應元件的物理狀態對應於該感應元件的 溫度而改變。例如，該感應元件可以是一種低熔點金屬 合金或是一熔化不連續有機化合物，其在一致動溫度時 熔化。當該感應元件改變狀態時，該傳導元件便利用實 際中斷電力傳導路徑的方式，從該傳導狀態切換成該非 傳導狀態。 201106409 操作上，電流流通過該保險絲元件。一旦該感應元 件，達該指定溫度，其改變狀態且該傳導元件從該傳導 狀怨切換成該非傳導狀態。 現有熱熔絲的一項缺點是在該熱熔絲的設置期 間二必須非常小心以避免該熱熔絲達到該感應元件改變 狀悲的溫度。因此，現有的熱熔絲無法透過回焊爐安裝 至一電路板上，因為該回焊爐的操作溫度將使得該感^ 元件過早成為開路狀態。 〜〜 【發明内容】 在一方面中，本發明提供一種可回焊熱熔絲係包含 具有一第一端與第二端之一正溫度係數(pTc)裝置、具 有一第一端與第二端並與該正溫度係數裝置之第二 電力連接之-傳導元件，以及具有—第—端並與該正溫 度係數裝置之第一端電力連接及一第二端並與該傳導 元件之第二端電力連接之一抑制元件。該抑制元件係用 於在該熱熔絲之一設置狀態中，避免該傳導元件盥該正 溫度係數裝置的電力連接脫離。在—錯誤情況期間，Λ施 加至該熱熔絲的熱將流過該正溫度係數裝置之第一 與"亥傳導元件之第二端之間的電流轉移至該抑制元 件，使得該抑制元件釋放該傳導元件並致動該保險絲。 在另一方面，本發明提供一種在一平板上放置一可 回焊熱熔絲的方法係包含放置如以上所描述之一可回 焊熱熔絲。該可回焊熱熔絲接著被放置在一平板上，其 包含用來將該可回焊熱料焊接残平板㈣片。該& 201106409 板接著通過一回焊爐以將該可回焊熱炫絲焊接至該平 板0 【實施方式】 為了克服以上所述的問題，本發明提供一種可回焊 熱熔絲。一般來說，該可回焊熱熔絲包含流過一負載電

Sil之傳導元件、一正溫度係數（positive temperature coefficient，PTC)裝置與一抑制元件。該抑制元件係用於 在一回焊程序期間保持該傳導元件為封閉狀態。 在正吊操作情況下，流至該可回焊熱溶絲的電流將 主要流過該正溫度係數裝置與該傳導元件。某些電流也 ^過該抑制元件。在-高溫及/高電流條件期間，該正溫 裝置⑽抗增加。這接著造成錢該正溫度係數 =的J流被轉移至該抑制元件，直到該抑制元件機械 =1在該抑制元件開啟之後，便允許該傳導元件進入 一：』.ΐ二在某些實施例中’環繞該可回焊熱熔絲的 使；皿ί使的該感應器失去彈性及/或溶化。這接著 入該開路狀態。在其他實施例中，流動 得該正與通過該正溫度係數裝置的電流使 彈性裝置產生足夠的熱以使該感應器失去 及7紐化’並藉此釋放料導元件。 的伴的細節將在以下詳細描述。所包含 合成為其-部份。#對於本發明進—步的瞭解，並整 。該可 圖為可回焊熱熔絲100之結構示意圖 6 201106409 包含—正溫度係數(PTC)裝置105、-傳 抑制元件115。該正溫度係數裝置105、 Ύ彳冢疋在第—圖中所示之外罩200。 )δ亥第一與第二安裝墊片2】 5 板上的電路與為在該外罩雇之 2二置或該抑 數裝置105、兮循道-在#代實施例中，該正溫度係 置^一美你、二^導兀件U〇與該抑制元件115可以配 結合上= 路板或是該基板、電路板及/或外罩的 -溫度係數裝置1〇5係-種具有第 -種該正溫度係數裝置105可以係 、-产而'二if:具有隨著該正溫度係數裝置105之 :度而改㈣阻抗。該阻抗與該 度之間的關侧在第三_圖式中表=衫置105 /皿 數获署參t第ί® ’該圖式300的水平轴代表該正溫度係 ίϋ i °該圖式的垂直轴代表該正溫度係數 “彻。1且抗305以及流過該正溫度係數裝置105的 步置IDS α，所顯不在較低溫度時，該正溫度係數 iV女^阻抗3〇5相對的低。例如，該阻抗305可能 微歐姆。隨著溫度上升，該阻抗305開始 =烈如在區域1315中所表示。當該溫度 增加，雜抗305便進人—線性區域2 32() 201106409 度的進一步增加將使該正溫度係數裝置105進入一第三 區域3 325 ’其中阻抗3〇5將形成另-次劇烈增加。 通過δ亥正溫度係數裝置丨的電流31 〇係該正溫度 係，裝置105之阻抗305除以該正溫度係數裝置1〇5的 電壓。該電流310係反比於該正溫度係數裝置1〇5的阻 抗305。如同所顯示，當該阻抗3〇5增加時，該電流減 少直到幾乎沒有電流流過該正溫度係數裝置1〇5。 參考第一圖，該傳導元件11〇包含第一與第二端， 其一端係與該正溫度係數裝置105電力連接。在某些實 施例中，s玄傳導元件11 0包含一感應器，其以可釋放的 方式，該，導元件固定並與正溫度係數I置保險絲的 =-端電氣連接。域剌可以是任何在賴熔絲致動 溫度時熔化的材料。例如，該材料可以是在大約攝氏200 ，時炫化的焊料。也可以使用其他在較高溫或低溫時炼 化的材料。該傳導元件也可以包含處於類似彈簧之張力 的部分’因此當該感應器溶化時，該傳導元件便機械開 啟，因此避免電流流過該傳導元件110。 該，制元件115可以包含與該正溫度係數裝置1〇5 所電氣連接的-第—端，以及與該傳導元件 传用於^端所電氣連接的—第二端。該抑制元件115 傳ΕίΙΓΛ焊熱熔絲1〇0的設置狀態期間，避免該 離。存丨/ 0 ”忒正溫度係數裝置105的電氣連接脫 值道幻 該抑制元件n5的一端可以實體上附貼於唁 ίίϊ件11G’而該另—端則可實體上附貼於該外罩及/ 該抑制元件115可以係任何能夠傳導電力的材 8 201106409 2所^亥抑制兀件115可以利用銅、不鏽鋼或是合 該抑低件115的直徑可以被設計以使得該 —P 1 π件115於-錯誤情況期間可以破裂或開啟。在一 =:歹:中’該抑制元件115於該約】安培的電流流動通 k時4啟。本發明也考慮到該抑制元件115的直徑可以 =或減>，及/或具有另—種尺寸以允許較高或較低的 電流。 ^四圖為第-圖之該可回焊熱溶絲1〇〇的示範機 二=J00。在该示範實施例中，該傳導元件11 〇包含 二，應器110a與一彈簀部分11〇b。該傳導元件11〇的 二t端可以與—第一墊片205電氣傳輸，而該傳導元 一山·，一第二端可以與該正溫度係數裝置105的一第 二端電氣傳輸。該傳導元件110的感應器110a可以利用 料製成，其在像是攝氏2〇〇度的一致動溫度時熔 ί或ί失去其維持的強度。該彈簀部分110b可以處於張 態下，因此當該感應器U〇a失去其維持強度時，該 專導元件110便與該正溫度係數裝置105脫離。 一 如圖所示’該正溫度係數裝置1〇5可以位於該傳導 兀件110下方。該正溫度係數裝置1〇5的一第一端可以 與一第二墊片21〇電氣連接。 如圖所示，該抑制元件115可以覆蓋該傳導元件 110的一部份’並且固定至該第一與第二墊片205及 210。 第五圖為描述第一圖之該可回焊熱熔絲100的操 作流程圖。在步驟300處，將該可回焊熱熔絲100放置 於一平板上。焊料糊可以透過一遮罩製成被預先施加至 201106409 該平板上與該可回焊熱熔絲100關聯的墊片位置。該平 板，以及該可回焊熱熔絲接著被放置於一回焊爐之中， 其使得該墊片上的焊料熔化。 在該回焊製程期間，該傳導元件的感應器可以失去 其維持強度。例如，在一種利用焊料製成的感應器中， 該焊料可以熔化。然而，該焊料可以透過該焊料的表面 張力維持於位置中。該抑制元件可以在該回焊期間避免 該傳導元件機械開啟。在回焊之後，該平板便被冷卻， 同時該感應器可以再次獲得其維持強度。 在步驟505，該可回焊熱熔絲100可以在一非錯誤 情況狀態中使用。參考第一圖，在此操作模式期間，從 一電壓源120流過該可回焊熱熔絲100至一負載125的 電流可以流過在該正溫度係數裝置105與該傳導元件 110之間形成的該串聯電路，也可以平行流過該抑制元 件115。流過該抑制元件115的電流量可能少於必須要 用於機械開啟該抑制元件所需要的電流量。 在步驟510，發生一錯誤情況。例如，在該可回焊 熱熔絲100周圍的環境溫度可能提高至像是攝氏200度 的危險程度。 在步驟515，該正溫度係數裝置105的阻抗開始隨 著環境溫度的提高而增加，如在第二圖中所描述。隨著 該正溫度係數裝置105的阻抗增加流動至該正溫度係數 裝置105的電流便被轉移至該抑制元件115。 在步驟520，流過該抑制元件115的電流到達引起 該抑制元件機械開啟的點，因此便釋放該傳導元件110。 10 201106409 f步驟525，該傳導元件11〇可以機械開啟。該傳 儿件11G可以在該抑制元件115釋放該傳導元件11〇 開路。例如’該傳導元件UG的感應器可能已 ίΐΐ:、維持強度。替代的，該可回焊熱炫絲⑽周圍 、兄溫度可能繼續增加，而該感應器可能便處於一種 溫度，漸上升的情況中。而在另—替代方式中。流至該 可回焊熱麟1GG並流過該正溫度係數裝置1()5的電流 :以使该正溫度係數褒置1G5自我加熱至足以造成該 導凡件Π0感應器失去其維持強度的溫度。 ，同可從以上描述所見，該可回焊熱祕克服有關 =透過回焊爐將熱㈣放置於平板上的問題。該抑制元 f可以在該回焊程序期間固定該傳導元件。接著在一錯 疾情況期間，該正溫度餘裝置引導電流流動通過該^ 回焊熱料至該抑制元件，其接著使輯制元件開啟。 並接著釋放該傳導元件。 雖然該可回烊熱熔絲與使用該可回焊埶 :已經參考某些實施例所描述，但熟習本領域之:= ，可瞭解可以在不㈣本發明專利範圍的觀點下 :種的改變以及等價物的替換。此外，在不背離 硯點下可以進行許多修改以使一特定情況或材料適用 =本發，之指導。因此，其職該可回焊熱料與使用 以可回烊熱熔絲的方法並非限制於所發表之特定實施 例，而是包含任何落於申請專利範圍之觀點的實施例， 【圖式簡單說明】 201106409 圖為—可回桿熱料之結構示意圖。 該可畔用-實施例的底部透視圖’其可與 間關二為顯f 一正溫度係數裝置之阻抗與溫度之 結使用。圖式，5亥正溫度係數裝置可與可回焊熱熔絲連 意圖 程圖式 。第四圖為第—圖之該可回焊熱溶絲的示範力學示 第五圖為描述第—圖之該可回焊熱熔絲的操作流 【主要元件符號說明】 100 可回焊熱熔絲 105 正溫度係數裝置 110 傳導元件 110a 感應器 110b 彈簧部分 115 抑制元件 120 電壓源 125 負載 200 外罩 205 第二安裝墊片 210 第一安裝墊片 300 圖式 305 阻抗 310 電流 315 區域1 320 區域2 325 區域3 400 機械示意 500 步驟 505 步驟 510 步驟 515 步驟 520 步驟 525 步驟

Claims (1)

1. 201106409 七、申請專利範圍： 1 ’種熱熔絲，包括： 一山了正溫度係數(PTC)裝置，其具有一第一端與—第 ，導元件，其具有一第一端與第二端，該傳導 拉.之第碥與5亥正溫度係數裝置之第二端電氣連 搜，以及 元件::其具有一第一端與第二端，該抑制 鳊，、该正溫度係數裝置之第一端電氣連 ? 該抑制元件之第二端與該傳導元件之第二端電 :連接，鮮卩制元件用於在該祕絲之—設置狀態 ㈣避免該傳導元件與該正溫度係數裝置的電氣連i 脱離。 2·如申。請專利範圍第1項所述之熱料，其中在-高严 間’施加至該熱熔絲的熱係使得流過該： 裝置之第一端與該傳導元件之第二端之間的 電^轉^該抑制元件，使得該抑制元件釋放該傳導 :，/、中較佳的是在該抑制元件釋放該傳導元件之 後’該施加的熱係使得該傳導元件電氣開路。 3.如申明專利範ϋ第丨項所述之熱炼絲，其中在 ΐΐΪΐΐ期間’流人該熱料之—錯誤電流係使得 /；'L^5X溫度係數裝置之第一端與該傳導元件之第二 = =電2轉移至該抑制元件，使得該抑制元件釋 道而該錯誤電流係使得該正溫度係數裝 置產生使忒傳導元件電氣開路的熱。 13 201106409 4.如申請專利範圍第1項所述之熱熔絲，其中該傳導一 件包含一感應器，其係以可釋放的方式將該^導元= 固，至該正溫度係數裝置之第二端，並使其電氣連接。 • °申凊專利範圍第4項所述之熱熔絲，其中 於大概攝氏2〇〇度時溶化，其中較佳的是該傳導H 包含一張力狀態下的彈簧部分。 6·如申請專利範圍第1項所述之熱料，進-步包括一 ^件其包含該正溫度係數裝置、該傳導元件與該抑 7·如申請專利範圍帛6項所述之熱溶絲，進 ，個安裝塾片，其至少部分位於該外罩外側，使得^ ^絲表面安裝至—平板，其中較佳的是該正溫度係 ^之第-端與該抑制元件之第—端係電氣連接至 Si塾片之一第一墊片，而該傳導元件之第二端 ^亥抑制元件之第二_魏連接至频 片之一第二墊片。 衣父 專利範圍第1項所述之熱熔絲，其中該正溫度 t數裳置、該傳導元件與該抑制元件係安裝在 上0 9· 一種，-熱料放置於—平板上的方法，包括： 提供一種可回焊熱熔絲，其包含： 一正溫度係數(PTC)裝置，其具有一第一端與 一第二端； 扁·结一傳導70件，其具有一第一端與第二端，該 傳導元件之第-端與該正溫度係數裝置之第二端 201106409 電氣連接；以及 抽&-^制兀件，其具有一第一端與第二端，該 雷丄之第一端與該正溫度係數裝置之第-端 .J_ ’且該抑制元件之第二端與該傳導元件 第二端電氣連接’該抑制元件用於在該熱炫絲 置狀態中’避免該傳導元件與該正溫度係 數袈置的電氣連接脫離； 用於焊熱熔絲放置於-平板上’該平板包含 ;:表面安裝保險絲焊接於該平板上的墊 Μ及 將該平板運送通過1焊爐，以將該可表面安 保險絲焊接至該平板。 瓜如。申請專利範圍第9項所述之方法，進—步包括在一 錯誤情況期間將流過該正溫度係數裝置之第一端與該 傳，兀件之第二端之間的電流轉移至該抑制元件，以 使該抑制元件釋放該傳導元件。 15