TWI424801B - 表面裝設電路保護裝置與電池保護電路總成 - Google Patents

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Description

表面裝設電路保護裝置與電池保護電路總成
本發明關於電路組件。更特定言之,本發明關於一種可表面裝設聚合正溫度係數(PPTC)裝置,其包含一焊接板可讓一導體帶狀互連件例如適用於電池組之一互連件以譬如電阻焊方式焊接。
過去已知提供一種包含一印刷電路板及被表面裝設至該印刷電路板之一PPTC裝置的單電池或電池保護電路。一形成於包含該PPTC裝置之印刷電路板上的電路用於在一安全範圍內調整來自且/或送往單電池或電池的電流。在此習知配置中,一來自單電池或電池之互連帶狀物通常以焊接方式連接至PPTC裝置之一箔電極。此習知方案之一實例揭示於世界專利公告編號WO99/60637(K.K.Raychem)。另一實例示於已在2003年2月6日公告為專利申請案公告編號US2003/0026053之一般性讓渡美國專利申請案第09/923,598號。這些公告案的內容以引用的方式直接併入本說明書。
以上引用之公告案所揭示之習知方案的一個缺點是來自電池的互連帶狀物被焊接至PPTC裝置的箔電極。在一些情況中,互連帶狀物被再次連接至印刷電路板。在此等裝置中,電池/單電池互連帶狀物易於在PPTC裝置被加熱及焊接(例如藉由回流焊技術)至印刷電路板時移位或脫落。為了在回流焊作業期間維持電池/單電池互連帶狀物在定位,頃發現有必要利用一高溫黏著材料或是提供一高溫聚合套鑄結構將帶狀物固持在定位。
雖然理想中要能夠將一電池/單電池互連帶狀物或電池/單電池電極直接焊接至PPTC裝置,由PPTC裝置之使用者施行的電阻點焊技術必須產生充足的區域性加熱作用使金屬熔化且藉此使帶狀物熔接至該裝置之一下層電極層。迄今,有效焊接所要求的高溫(大約1500℃至1600℃)已造成PPTC材料之不可逆損壞或是物理特性及電性之破壞。因此,至今仍需要一種可讓一電池/單電池電極帶狀物以焊接方式附接之可於表面裝設之PPTC裝置。
吾人發現電池電極帶狀物之電阻點焊可藉由提供使PPTC裝置具備一具有足以承受點焊事件而不致損及焊接處正對面之PPTC材料之熱質量的焊接板來進行,藉此保護相關PPTC裝置且維持其在後續與電池使用之過程中的預期功能。
因此,本發明之一總體目的是提供一種可表面裝設的PPTC裝置,其具有一體成形或分別形成並附接的焊接板,使一互連帶狀物可以一克服習知技藝之限制和缺點的方式,以電阻焊方式焊接至該焊接板。
本發明之另一目的是提出一種可表面裝設的PPTC裝置,一互連帶狀物隨後可由一使用者以一提供不會在該PPTC裝置焊回流附接至一印刷電路板總成期間移位之可靠電和機械連接,焊接至該裝置,藉此使該PPTC裝置能夠以一個別組件生產以及供應以組裝成包含印刷電路板及單電池/電池的電子電路。
本發明之另一目的是提供一種可表面裝設的PPTC裝置,其可使一互連帶狀物機械地附接及電連接,特別是以電阻焊方式連接而不致改變、損害或破壞構成該PPTC裝置的聚合材料。
依據本發明之原理及觀點,一種表面裝設電路保護裝置包含一疊層PTC電阻元件,其具有第一和第二主表面及二者間之一厚度。一第一電極層形成本該第一主表面且實質上共同延伸。該第一電極層由一種適於被焊接至一印刷電路基板以完成該裝置之表面裝設的第一金屬材料構成。該保護裝置亦包含一形成在該第二主表面且實質上共同延伸之一第二電極層。該第二電極層包含形成或定義一焊接板的結構。該焊接板由一金屬材料,諸如實質純淨之鎳構成,且有一能夠承受一互連帶狀物之微點焊接而不對該裝置造成顯著損害的熱質量。在一較佳實例中,該第二電極層形成為一金屬箔層,且該焊接板係與該第二電極層分別形成且藉由導電材料之一附接層,譬如焊料,附接至該第二電極層。在一較佳實例中,該焊接板包含一突起中央臺地區並且該裝置有一譬如是固化之環氧樹脂的絕緣箱,其圍繞外緣並定義一露出該突起中央臺地區的開口。在另一實例中,該焊接板之最小厚度是0.100 mm,且有一在0.100 mm至0.300 mm範圍內的厚度,最佳厚度大約是0.250 mm。
在本發明之一相關觀點中,一電路保護裝置是一印刷電路板總成之一表面裝設組件。在此實例中,該印刷電路板總成形成一電池保護電路且藉由電池互連帶狀物裝設並電連接至一電池或單電池,其中二個電池互連帶狀物之一以微點焊接至該電路保護裝置之焊接板。
本發明之上述及其他目的、優點、觀點及特徵將會在參考以下連同隨附圖式呈現之較佳實施例詳細說明後更為明瞭。
本發明之電路保護裝置包含一由一PTC材料,譬如一導電聚合組合物,組成的疊層電阻元件。此等導電聚合組合物包括一聚合組件,且有一微粒導電填料譬如金屬或碳黑分散於其內。導電聚合組合物見於美國專利第4,237,441號(van Konynenburg等人),4,304,987號(van Konynenburg),4,514,620號(Cheng等人),4,534,889號(van Konynenburg等人),4,545,926號(Fouts等人),4,724,417號(Au等人),4,774,024號(Deep等人),4,935,156號(van Konynenburg等人),5,049,850號(Evans等人),5,378,407號(Chandler等人),5,451,919號(Chu等人),5,582,770號(Chu等人),5,747,147號(Wartenberg等人),5,801,612號(Chandler等人),6,130,597號(Toth等人),6,358,438號(Isozaki等人),及6,362,721號(Chen等人)。以上每一專利之揭露均以引用的方式併入本文中。導電聚合組合物因其比表現出PTC行為之陶瓷組合物擁有較低電阻率及較易可製造性而為較佳。
有關〝PTC行為(PTC behavior)〞一辭,係指該等組合物隨著一相對較小溫度範圍之溫度增加而呈現電阻率急遽加大。〝PTC〞一辭係用來指一組合物或裝置具有至少2.5之一R1 4 值及/或至少10之一R1 0 0 值,且較佳該組合物或裝置應當具有至少6之一R3 0 值,其中R1 4 係為於一14℃範圍之結束及開始之電阻率之比率,R1 0 0 係為於一100℃範圍之結束及開始之電阻率之比率,且R3 0 係為於一30℃範圍之結束及開始之電阻率之比率。
該PTC電阻元件具有一厚度t,其隨該導電聚合組合物之特殊應用及電阻率而異。大體上來說,厚度t是0.051 mm至2.5 mm(0.002英吋至0.100英吋),較佳是0.08 mm至2.0 mm(0.003英吋至0.080英吋),特定言之是0.13 mm至0.51 mm(0.005英吋至0.020英吋),譬如0.13 mm或0.25 mm(0.005英吋或0.010英吋)。
本發明之裝置極佳是一具有二個主表面或主面之實質扁平長方箱形。此等裝置包含被固定或定義在該等主面的第一和第二疊層電極。該等電極較佳為金屬箔電極。一第一電極被形成或固定在一第一主面,且一第二電極被形成或固定在一第二主面,藉此得到一疊層構造。特別適合的箔電極具有至少一表面是微粗糙的,例如是電沈積的,較佳是電沈積的鎳或銅。適合的電極揭示於美國專利第4,689,475號(Matthiesen),4,800,253號(Kleiner等人),5,874,885號(Chandler等人),及6,570,483號(Chandler等人),以上專利之內容以引用的方式併入本文中。該等電極可藉由壓縮模鑄、夾緊層壓、或任何其他適當技術附接至電阻元件。該等電極可直接固定至電阻元件或是以黏著劑或繫層(tie layer)附接。就一些裝置來說,較佳為第一和第二疊層電極包括由使金屬直接沈積(例如電鍍、濺鍍、或化學沈積)於PTC電阻元件上形成的金屬層。
使一通常由鎳構成之適當大小焊接板焊接(例如用回流焊技術)至第一和第二疊層電極之一者。該焊接板具有足以有效地吸收因一習知電阻微點焊接作業而造成之強力加熱並保護疊層PPTC裝置不遭受不可逆損壞或破壞的厚度tw 及體積。在下文將詳述之一當前較佳實例中,該焊接板具有一厚度0.250 mm且該互連帶狀物具有一厚度0.125 mm,藉此以焊接板與帶狀物間之大約二比一厚度比顯示有效性。另一方面,該焊接板被製作成盡實務所能夠薄以促進熱量從電池快速轉移到PPTC裝置,藉此幫助其過流保護功能,且互連帶狀物可為較厚,譬如大約0.250 mm或更大。在此後者之情況,互連帶狀物較佳可定義一縱向狹縫或槽孔使微點焊接電流被導引跨越該狹縫或槽孔,使熔化電流集中在下層焊接板內。
第一和第二疊層電極之另一者適於被直接焊接至一印刷電路板或基板,藉此實現一可焊接電池保護表面裝設裝置(SMD)使一電池帶狀物可被一電池系統使用者、組裝者或整合者利用習知設備和技術焊接而不損及或破壞PPTC元件。本發明之裝置在進行對一電池或是對一含有一或多個不連續單電池之電池的附接時特別有用。一電池互連帶狀物可從電池或單電池之一端子伸出且以焊接接合至該保護裝置的焊接板。或者,電池之末端電極可由此伸出且依據本發明之原理形成用於電阻焊接至保護電路之焊接板的有效互連件。以任何類型電池化學原理為基礎之電池均可使用,包含鎳鎘電池類、鎳金屬氫化物電池類、鋰離子電池類、鋰聚合物(Li聚合物)電池類、及一次(primacy)鋰電池類。運用本發明之裝置的電池保護電路可採取非常多樣的樣式和拓樸,譬如經美國專利第6,518,731號(Thomas等人)例示之類型的並聯穩壓器電路,其揭示以引用的方式併入本文中。
雖然本發明之裝置極佳是接收呈互連帶狀物樣式的電導線(electrical lead),其他類型的PTC電路保護裝置亦可從本發明獲利。舉例來說,裝置中之金屬端子譬如鋼、黃銅或銅係藉由電阻焊接方式附接至一晶片以控制該裝置的散熱。此等裝置揭示於美國專利第5,089,801號及5,436,609號(二者皆屬Chan等人),該等專利之揭示以引用的方式併入本文中。據此,在本說明書中,〝互連帶狀物(interconnect strap)〞或〝凸片(tab)〞應當被廣義解釋以涵蓋大範圍的相對較薄、片狀金屬連接器。
參照圖1,一可表面裝設之電保護裝置10包含一疊層PPTC板。該PPTC板包括一厚度t的PPTC材料層12,一與層12之一下主面實質上共同延伸並結合的下箔電極14,及一與層12之一上主面實質上共同延伸並結合的上箔電極16。一焊接板18被連接至上箔電極16,較佳藉由一焊料薄層(圖1未示)在一適當回流爐內之回流使其連接。焊接板18舉例來說較佳係由幾乎純淨的鎳形成,譬如鎳200合金或鎳201合金(舉例來說包含99%鎳及少於百分之一的銅、碳、錳、鐵、硫和矽以及可能存在的其他元素或不純物之合金)。或者,該焊接板可由鍍鎳不銹鋼構成,譬如帶有0.1μm至5μm鎳鍍層之合金304或316。舉例來說以一在每一側上具有一2μm厚鎳鍍層的不銹鋼合金304為較佳。亦可使用適用於焊接及電阻焊接且具有一適當厚度tw 的其他鐵合金或銅合金做為焊接板18。
焊接板18有一選擇用來提供吸收與焊接互連帶狀物至其外部主面有關之熱能之足夠熱質量之預定必須最小厚度tw 。當焊接板18之厚度在0.100 mm至0.300 mm的範圍內且極佳為大約0.250 mm時會實現令人滿意的成果,且其中一通常亦由鎳構成之無槽互連帶狀物具有實質不超過約0.125 mm至0.150 mm的厚度。已完成之保護裝置10可如圖1所示當作個別的電組件提供給使用者,或者其可與在基板上之其他電路元件(如圖3所示之印刷電路板)組合,然後提供給具有保護電路之電池組的使用者、整合者或組裝者。
在本發明之另一實施例中,互連帶狀物定義一結構性開口或特徵迫使電阻焊接電流流過該焊接板,且在這麼做時,流過該互連帶狀物與焊接板間的點焊接觸點。此結構性開口或特徵傳統上採取在該互連帶狀物內之一狹縫或一槽孔之樣式,然亦可採取任何有效樣式,如一長形孔或橢圓等。在本發明的內容中,此結構性開口或特徵促成一較厚互連帶狀物有效地電阻微點焊接至該焊接板而不致顯著增加焊接能力及焊接溫度,且因此會促成較佳焊接板厚度與大於0.125 mm之互連件厚度的使用,例如具有0.250 mm之厚度的帶狀物。
圖2示出本發明之一替代實施例。在此例中,一可表面裝設的電路保護裝置10A本質上具有與圖1所示裝置10相同的結構元件及配置。此外,裝置10A具有一周邊絕緣材料箱19,如一成形固化之環氧樹脂,其圍繞並保護裝置10A之邊緣不遭受焊接飛濺物或其他可能造成損害的污染物。焊接板18A具有一用於焊接的外露高起中央臺地區域,且為利用任何適當金屬整形(shaping)技術譬如沖壓(stamping)、鍛造、型鍛(swaging)、壓模印(coining)等形成。焊接板18A之整體熱質量足以許可電池帶狀互連件焊接而不損及箔層14A和16及PPTC層12。在此實例中,下部箔層14A較佳延伸超出PPTC層12之邊緣至少到達周圍環氧樹脂箱19的邊緣以促進利用譬如回流焊技術進行表面裝設。雖然中央臺地區域在圖2中示為一高起區域,在一些實施例中,視電池帶狀互連件的形狀而定,該區域不一定是突起的,僅需不被絕緣材料覆蓋。
圖3示出一電路板總成20,其包含圖1之表面裝設保護裝置10被裝設於一印刷電路板22之一適當大小連接墊。其他電組件如場效電晶體、二極體穩壓器、電阻器、積體電路及類似物亦可為電路板總成20的一部分。表面裝設組件24和26示於圖3,且舉例來說有導線的組件28及30在圖4中以輪廓顯示。電路總成20亦包含一固定於板22,使一第二電池互連帶狀物能夠與其焊接的金屬焊接板32,以致一電路可在電池或單電池與電路總成20之間完成。第二焊接板32可具有與焊接板18相同或相近的厚度tw 及特性。
圖4a例示由實施本發明而實現的一個特殊優點。圖中顯示一互連帶狀物34在點焊節點35係為焊至裝置10的焊接板18之電阻點。帶狀物34不一定要與裝置10或電路總成20精確對齊,且因此其可以一小角度焊接、如帶狀物之虛線輪廓位置34A所示,或者其可焊接於與相對電路總成20之縱向軸線之一直角、如帶狀物之虛線輪廓位置34B所示。
圖4b示出一定義縱向狹縫的互連帶狀物34C。二個電阻微點焊接節點35穿過有槽帶狀物34C之對向側通至焊接板18。該狹縫有一預定小寬度,且其依據本發明之原理使較厚互連帶狀物(如帶狀物34C)以實質上不超過焊接較薄互連帶狀物所需能量之電阻焊接能量來有效焊接。
圖5示出電路總成20藉由電池互連帶狀物34和42連接至一電池/單電池36。帶狀物34在點焊處37點焊至電池之一外殼且由點焊處35焊接至焊接板18。第二帶狀物42在焊接處43焊接至板32且在點焊處41焊接至一電池端子40。帶狀物34和42不僅在電路總成20與電池36之間提供完整電路連接,而且帶狀物34也用於將電池36產生的熱直接輸送到PPTC層12,藉此增強其保護功能。
圖6示出一電池組總成47,其顯示電路保護模組20藉由單電池端子或凸片44A和44B分別在點焊處43和35電阻微點焊接至板32及焊接板18而連接至一Li聚合物單電池45。單電池端子44A和44B穿過一密封區46離開單電池結構物45。
焊接較佳以習知電阻微點焊接設備及技術進行。微點焊接設備之一當前較佳實例是具備VB-S+ZH-32型雙嘴焊接頭(dual tip weld head)的MSW-412型微點焊接機電源供應器。焊接頭力被一HCP-20型壓力監測器監測為2kgf。該MSW-412型電源供應器、VB-S+ZH-32型焊接頭、及HCP-20型壓力監測器均可從Seiwa Manufacturing Co.,Ltd.,Mitaka High-Tech Center Bldg 8-7-3,Shimorenjaku Mitaka-City,Tokyo,181-0013 Japan取得。
對保護裝置造成輕微甚至沒有損壞的成功焊接是在具有0.125 mm和0.250 mm焊接板厚度的裝置10內進行。互連件厚度是0.125 mm和0.100 mm。一利用上述微點焊接設備且由焊嘴(weld tip)與帶狀物焊接板間之接觸觸發的焊接輪廓(weld profile)係為大致如下所述的方波形:1 msec 0.0A,1.5 msec 1.5A,9 msec 0.0A以及2.3 msec 2.4A。利用90°剝離測試測量所得焊接強度。藉由比較焊接前的電阻(Rb e f o r e )與焊接後的電阻(Ra f t e r )測量對於裝置之電特性的效果。下表列出結果:
在焊接板厚度tw 小於0.125 mm的情況,焊接實驗顯示對保護裝置造成明顯損傷,主要是有焊料球從焊接板18與上部箔層16間的焊料層排出。利用90°剝離測試及一測力計測量機械焊接強度。由上表所列數據之右行所示實體觀察可看出具有0.250 mm之焊接板厚度tw 的焊接板組成提供優異結果,然而在相同微點焊接條件下,越薄的焊接板厚度反而得到越不令人滿意的結果。0.100 mm至0.300 mm的焊接板厚度範圍是施行本發明之當前較佳者。雖說當今是以直流電微點焊接為較佳,然亦可將其他焊接技術用於實施本發明,譬如雷射焊接。雖說以一單次雙點焊接為較佳,然可依據上述技術運用多次雙點焊接或是使用其他焊接點數量的焊接術。
以上已敘述本發明之較佳實施例,今會理解到本發明之目的已全然達成,且熟習此技藝者會理解到他們會想出不脫離本發明之精神及範圍的許多構造變化還有差異甚大的不同實施例及應用。因此,本說明書的說明內容僅為範例,並不預期以任何方式設限。
10...保護裝置
10A...可表面裝設電路保護裝置
12...PPTC材料層
14...下箔電極
14A...箔電極
16...上箔電極
18...焊接板
18A...焊接板
19...周邊絕緣材料箱
20...電路板總成
22...印刷電路板
24...表面裝設組件
26...表面裝設組件
28...有導線的組件
30...有導線的組件
32...第二焊接板
34...互連帶狀物
34C...有槽互連帶狀物
35...點焊節點
36...電池/單電池
37...點焊處
40...電池端子
41...點焊處
42...第二帶狀物
43...點焊處
44A...單電池端子
44B...單電池端子
45...Li聚合物單電池
46...密封區
47...電池組總成
圖1是本發明之電路保護裝置之一側立面放大圖。
圖2是本發明之電路保護裝置之一替代實施例的側立面及縱剖面的放大圖。
圖3是包含圖1電路保護裝置之電池保護電路總成的側立面放大圖。
圖4a是一包含圖1電路保護裝置之圖3電池保護電路總成的俯視平面放大圖,其示出一電池帶狀物在一點焊作業期間的位置公差(positional tolerance);且圖4b是一與圖4a相似的圖,其為一有槽互連帶狀物電阻微點焊接至焊接板的圖例。
圖5是一以立面呈現的側面放大圖,其示出相關電池帶狀物點焊連接至電池組之陽極和陰極的圖4電池保護電路總成。
圖6是一電池保護電路的平面放大圖,其包含與一鋰聚合物單電池之電池端子電阻微點焊接的焊接板。
10...保護裝置
18...焊接板
20...電路板總成
22...印刷電路板
24...表面裝設組件
26...表面裝設組件
32...第二焊接板
34...互連帶狀物
36...電池/單電池
37...點焊處
40...電池端子
41...點焊處
42...第二帶狀物
43...點焊處

Claims (18)

  1. 一種表面裝設電路保護裝置,包含:(a)具有實質扁平長方箱形之一疊層正溫度係數(PTC)電阻元件,其具有第一和第二主表面及該二表面間之一厚度,該電阻元件包含一導電聚合組合物;(b)一第一電極層,其形成在該第一主表面且實質上與該第一主表面共同延伸,且包含一種適於被焊接至一印刷電路基板以達成該裝置之表面裝設的第一金屬材料;(c)一第二電極層,包含一箔層,其形成在該第二主表面且實質上與該第二主表面共同延伸;以及(d)金屬材料的焊接板構件,該焊接板係與該第二電極層分別形成且藉由焊料附接至該第二電極層,其從該第二電極層伸出且有一能夠承受一帶狀互連構件之電阻微點焊接而不對該裝置造成顯著損害的熱質量。
  2. 如申請專利範圍第1項之表面裝設電路保護裝置,其中該焊接板包含鎳。
  3. 如申請專利範圍第1項之表面裝設電路保護裝置,其中該焊接板包含鍍鎳不銹鋼。
  4. 如申請專利範圍第1項之表面裝設電路保護裝置,其中該焊接板構件包含一突起中央臺地區域且更包含一絕緣箱圍繞該裝置之外緣並定義一露出該中央臺地區 域的開口。
  5. 如申請專利範圍第1項之表面裝設電路保護裝置,其中該焊接板構件之最小厚度是0.100mm。
  6. 如申請專利範圍第1項之表面裝設電路保護裝置,其中該焊接板構件具有在0.100mm至0.300mm的範圍內之一厚度。
  7. 如申請專利範圍第1項之表面裝設電路保護裝置,其更包含一印刷電路板總成,該裝置被表面裝設並電連接至該印刷電路板總成。
  8. 如申請專利範圍第6項之表面裝設電路保護裝置,其中該印刷電路板總成形成一電池保護電路模組且藉由電池帶狀互連件裝設並電連接至一電池或單電池,該等電池帶狀互連件之一者被微點焊接至該焊接板構件。
  9. 一種表面裝設電路保護裝置,包含:(a)一疊層PTC電阻元件,其具有第一和第二主表面及該二表面間之一厚度,該電阻元件包含一導電聚合組合物;(b)一第一電極層,其形成在該第一主表面且實質上與該第一主表面共同延伸,且包含一第一金屬箔層使該裝置藉由焊料得以表面裝設於一印刷電路;(c)一第二電極層,其形成在該第二主表面且實質上與該第二主表面共同延伸,且包含一第二金屬箔 層;以及(d)一金屬材料的焊接板,其藉由焊料固定於該第二金屬箔層且具有一足以承受一帶狀互連構件之微點焊接而不對該裝置造成顯著損害的體積、厚度和熱質量。
  10. 如申請專利範圍第9項之表面裝設保護裝置,其中該焊接板具有一與該第二金屬箔層之一面對焊接板之表面區域實質上共同延伸的區域且具有一在0.100mm至0.300mm範圍內的厚度。
  11. 如申請專利範圍第9項之表面裝設保護裝置,其中該焊接板具有一大約0.250mm的厚度且其中該帶狀互連構件具有一實質不超過0.150mm的厚度。
  12. 如申請專利範圍第9項之表面裝設保護裝置,其中該焊接板有一大約0.250mm的厚度且該帶狀互連構件有一實質不超過0.250mm的厚度且定義一能量導引開口,電阻微點焊接處被安置於跨越該開口。
  13. 如申請專利範圍第9項之表面裝設保護裝置,其中該焊接板包含鎳及鍍鎳不銹鋼之一者。
  14. 如申請專利範圍第9項之表面裝設電路保護裝置,其中該焊接板包含一突起中央臺地區域且更包含一絕緣箱圍繞該裝置之外緣並定義一露出該中央臺地區域的開口。
  15. 一種電池保護電路總成,其包含一印刷電路基板,複數個電組件被附接於該印刷電路基板,該複數個電組 件包含一表面裝設電路保護裝置,該表面裝設電路保護裝置包含:(a)具有實質扁平長方箱形之一疊層PTC電阻元件,其具有第一和第二主表面及該二表面間之一厚度,該電阻元件包含一導電聚合組合物;(b)一第一電極層,其形成在該第一主表面且實質上與該第一主表面共同延伸,且包含一第一金屬箔層使該裝置藉由焊料得以表面裝設於一印刷電路;(c)一第二電極層,其形成在該第二主表面且實質上與該第二主表面共同延伸,且包含一第二金屬箔層;以及(d)一金屬材料的焊接板,其藉由焊料固定於該第二金屬箔層且具有一足以承受一帶狀互連構件之微點焊接而不對該裝置造成顯著損害的體積、厚度和熱質量。
  16. 如申請專利範圍第15項之電池保護電路總成,其包含至少一電化學鋰聚合物單電池,該單電池具有第一和第二端子凸片,其中施加下列條件之一者:(a)該第一凸片包含該帶狀互連構件被微點焊接至該焊接板,以及(b)該第二凸片被連接至該印刷電路基板的電路。
  17. 如申請專利範圍第15項之電池保護電路總成,其中該焊接板具有一與該第二金屬箔層之一面對焊接板之表 面區域實質共同延伸的區域且具有一在0.100mm至0.300mm範圍內的厚度。
  18. 如申請專利範圍第15項之電池保護電路總成,其中該焊接板包含鎳及鍍鎳不銹鋼之一者。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI685011B (zh) * 2017-09-22 2020-02-11 美商力特福斯股份有限公司 熔絲元件

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7072664B2 (en) * 2004-01-13 2006-07-04 Telcordia Technologies, Inc. Estimating non-uniform spatial offered loads in a cellular wireless network
KR100624977B1 (ko) * 2004-09-22 2006-09-15 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 리튬 이차 전지
KR20080045464A (ko) * 2006-11-20 2008-05-23 삼성에스디아이 주식회사 발광 장치 및 표시 장치
KR100846956B1 (ko) * 2006-11-21 2008-07-17 삼성에스디아이 주식회사 보호회로 모듈을 갖는 이차전지
KR100934459B1 (ko) * 2006-11-27 2009-12-30 주식회사 엘지화학 생산성과 구조적 안정성이 우수한 전지팩
KR100870349B1 (ko) * 2007-03-16 2008-11-25 삼성에스디아이 주식회사 보호회로기판의 접속단자 및 그를 이용한 이차전지
US9172066B2 (en) * 2007-09-10 2015-10-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Protection circuit board, battery pack including the protection circuit board and method of fabricating the protection circuit board
EP2235768B1 (en) 2007-11-29 2014-10-22 LG Chem, Ltd. Battery pack containing pcm employed with safety member
KR101022632B1 (ko) * 2007-11-29 2011-03-22 주식회사 엘지화학 Ptc 소자가 장착된 보호회로모듈을 포함하는 전지팩
KR101650964B1 (ko) * 2008-07-10 2016-08-24 타이코 일렉트로닉스 저팬 지.케이. Ptc 디바이스 및 그것을 갖는 전기 장치
US8334063B2 (en) * 2008-09-22 2012-12-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
US20130196182A1 (en) * 2010-07-02 2013-08-01 Tyco Electronics Japan G.K. PTC Device and Secondary Battery Having the Same
DE102010026312B4 (de) * 2010-07-06 2022-10-20 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Anschlusskontakt und Verfahren zur Herstellung von Anschlusskontakten
CN101887766A (zh) * 2010-07-08 2010-11-17 上海长园维安电子线路保护股份有限公司 具有电阻正温度系数的导电复合材料及过电流保护元件
US20120189901A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-26 Chia-Ming Chuang Battery cell, battery module incorporated with same and method for producing the battery module
US9413158B2 (en) 2011-05-02 2016-08-09 Littelfuse Japan G.K. PTC device
CN103155223B (zh) * 2011-08-04 2014-07-09 株式会社新王材料 电池用负极端子
US9934913B2 (en) * 2011-10-26 2018-04-03 Nokia Technologies Oy Apparatus and associated methods
US20130108892A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 Nokia Corporation Apparatus and Associated Methods
TWI484882B (zh) * 2011-12-30 2015-05-11 Uer Technology Corp 鋰電池與電路板的銲接結構與銲接方法
TWI562718B (en) * 2012-06-05 2016-12-11 Ind Tech Res Inst Emi shielding device and manufacturing method thereof
WO2014012161A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Natural Resources Method and composite for preparing heat exchangers for corrosive environments
TWI503850B (zh) * 2013-03-22 2015-10-11 Polytronics Technology Corp 過電流保護元件
US20170278600A1 (en) * 2013-03-28 2017-09-28 Littelfuse Japan G.K. Ptc device and secondary battery having same
ES2444018B1 (es) * 2013-06-18 2014-12-04 Dachs Electrónica, S. A. Batería que comprende una pluralidad de celdas recargables dispuestas en matriz
TWM498952U (zh) * 2014-12-05 2015-04-11 Polytronics Technology Corp 過電流保護元件及其保護電路板
CN105185492A (zh) * 2015-08-24 2015-12-23 兴勤(常州)电子有限公司 热保护型压敏电阻
US9998117B2 (en) 2015-12-10 2018-06-12 Abb Schweiz Ag Solid state resettable fuses
EP3236555A1 (en) 2016-04-20 2017-10-25 Braun GmbH Circuit arrangement for protection against an undue overheating
US10034373B2 (en) 2016-08-24 2018-07-24 Apple Inc. Circuit board secured to battery cell using a circuit board through hole and methods for welding the circuit board
JP6669122B2 (ja) * 2017-04-07 2020-03-18 トヨタ自動車株式会社 積層電池
TWI707515B (zh) * 2018-05-15 2020-10-11 富致科技股份有限公司 複合式電路保護裝置
CN112055432B (zh) * 2020-07-27 2023-02-03 安徽苏立科技股份有限公司 一种汽车电池用ptc加热装置
CN113161657B (zh) * 2021-03-22 2022-09-20 宜宾长盈精密技术有限公司 焊接板体式电池顶盖
CN114885495B (zh) * 2022-04-28 2023-06-06 西安微电子技术研究所 一种转接印制板焊接结构及焊接工艺

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5747147A (en) * 1995-03-22 1998-05-05 Raychem Corporation Conductive polymer composition and device

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7109863U (de) * 1971-03-16 1971-06-16 Varta Ag Galvanisches element
US3835434A (en) * 1973-06-04 1974-09-10 Sprague Electric Co Ptc resistor package
US4534889A (en) * 1976-10-15 1985-08-13 Raychem Corporation PTC Compositions and devices comprising them
US4304987A (en) * 1978-09-18 1981-12-08 Raychem Corporation Electrical devices comprising conductive polymer compositions
US4237441A (en) * 1978-12-01 1980-12-02 Raychem Corporation Low resistivity PTC compositions
US4545926A (en) * 1980-04-21 1985-10-08 Raychem Corporation Conductive polymer compositions and devices
US5049850A (en) * 1980-04-21 1991-09-17 Raychem Corporation Electrically conductive device having improved properties under electrical stress
US4935156A (en) * 1981-09-09 1990-06-19 Raychem Corporation Conductive polymer compositions
US4514620A (en) * 1983-09-22 1985-04-30 Raychem Corporation Conductive polymers exhibiting PTC characteristics
US4774024A (en) * 1985-03-14 1988-09-27 Raychem Corporation Conductive polymer compositions
US4724417A (en) * 1985-03-14 1988-02-09 Raychem Corporation Electrical devices comprising cross-linked conductive polymers
US4689475A (en) * 1985-10-15 1987-08-25 Raychem Corporation Electrical devices containing conductive polymers
JPH0690964B2 (ja) 1986-03-31 1994-11-14 日本メクトロン株式会社 Ptc素子の製造法
JPH0690962B2 (ja) * 1986-03-31 1994-11-14 日本メクトロン株式会社 Ptc素子の製造法
JPS6387702A (ja) 1986-09-30 1988-04-19 日本メクトロン株式会社 リ−ドの固定法
US5089801A (en) * 1990-09-28 1992-02-18 Raychem Corporation Self-regulating ptc devices having shaped laminar conductive terminals
US5436609A (en) * 1990-09-28 1995-07-25 Raychem Corporation Electrical device
JPH0521207A (ja) 1991-07-12 1993-01-29 Daito Tsushinki Kk Ptc素子
JPH05234706A (ja) * 1992-02-25 1993-09-10 Rohm Co Ltd 面実装用サーミスタ
US5378407A (en) * 1992-06-05 1995-01-03 Raychem Corporation Conductive polymer composition
US5852397A (en) * 1992-07-09 1998-12-22 Raychem Corporation Electrical devices
US5451919A (en) * 1993-06-29 1995-09-19 Raychem Corporation Electrical device comprising a conductive polymer composition
JPH07263028A (ja) * 1994-03-25 1995-10-13 Fuji Photo Film Co Ltd 非水二次電池
US5582770A (en) * 1994-06-08 1996-12-10 Raychem Corporation Conductive polymer composition
DE69513656T2 (de) * 1994-06-08 2000-07-13 Raychem Corp Leitfähige polymere enthaltende elektrische vorrichtungen
CA2215959A1 (en) * 1995-03-22 1996-09-26 James Toth Electrical device
WO1997006660A2 (en) 1995-08-15 1997-02-27 Bourns, Multifuse (Hong Kong), Ltd. Surface mount conductive polymer devices and method for manufacturing such devices
US5801612A (en) * 1995-08-24 1998-09-01 Raychem Corporation Electrical device
US5872622A (en) * 1996-08-12 1999-02-16 Met One, Inc. Condensation nucleus counter having vapor stabilization and working fluid recovery
US5856773A (en) * 1996-11-04 1999-01-05 Raychem Corporation Circuit protection device
JPH10289780A (ja) 1997-04-11 1998-10-27 Nippon Tungsten Co Ltd 連鎖形ヒーターユニット及びその製造方法
JPH10302737A (ja) * 1997-04-22 1998-11-13 Fuji Film Selltec Kk 電池用ガスケット及びこれを用いた電池
US6104587A (en) * 1997-07-25 2000-08-15 Banich; Ann Electrical device comprising a conductive polymer
US6606023B2 (en) * 1998-04-14 2003-08-12 Tyco Electronics Corporation Electrical devices
US6331763B1 (en) * 1998-04-15 2001-12-18 Tyco Electronics Corporation Devices and methods for protection of rechargeable elements
WO1999060637A1 (en) 1998-05-18 1999-11-25 Tyco Electronics Raychem K.K. Ptc element, ptc element-mounted pcb board, secondary cell protection circuit device and secondary cell assembly
CN1188920C (zh) 1998-10-06 2005-02-09 伯恩斯公司 导电聚合物ptc电池保护装置及其制备方法
US5963121A (en) * 1998-11-11 1999-10-05 Ferro Corporation Resettable fuse
US6358438B1 (en) * 1999-07-30 2002-03-19 Tyco Electronics Corporation Electrically conductive polymer composition
US6362721B1 (en) * 1999-08-31 2002-03-26 Tyco Electronics Corporation Electrical device and assembly
TWI224881B (en) 2000-01-14 2004-12-01 Sony Corp Nonaqueous electrolyte solution secondary battery
DE10022487A1 (de) 2000-05-09 2001-11-29 Epcos Ag Bauelement, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung
JP3827514B2 (ja) 2000-09-29 2006-09-27 Tdk株式会社 ポリマーptc素子
CN1320563C (zh) * 2001-05-08 2007-06-06 泰科电子雷伊化学株式会社 电路保护装置和电池组件
KR100389968B1 (ko) 2001-07-23 2003-07-04 한국 파워셀 주식회사 리튬이온 이차전지
US20030026053A1 (en) * 2001-08-06 2003-02-06 James Toth Circuit protection device
JP4061056B2 (ja) 2001-11-30 2008-03-12 株式会社東芝 電池パック
JP4259890B2 (ja) * 2003-03-07 2009-04-30 三洋電機株式会社 密閉形蓄電池
JP5228211B2 (ja) * 2003-07-02 2013-07-03 タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 複合化ptc素子

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5747147A (en) * 1995-03-22 1998-05-05 Raychem Corporation Conductive polymer composition and device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI685011B (zh) * 2017-09-22 2020-02-11 美商力特福斯股份有限公司 熔絲元件

Also Published As

Publication number Publication date
EP1577905A2 (en) 2005-09-21
TW200603697A (en) 2006-01-16
US7920045B2 (en) 2011-04-05
EP1577905A3 (en) 2007-05-23
CN1697092B (zh) 2011-04-27
JP5663433B2 (ja) 2015-02-04
CN1697092A (zh) 2005-11-16
US20050200447A1 (en) 2005-09-15
US20110183162A1 (en) 2011-07-28
JP4873875B2 (ja) 2012-02-08
EP1577905B1 (en) 2015-05-06
KR101256658B1 (ko) 2013-04-19
JP2005277410A (ja) 2005-10-06
US8686826B2 (en) 2014-04-01
JP2011233933A (ja) 2011-11-17
KR20060043601A (ko) 2006-05-15

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