TWM494386U - 改進的晶片型過電流與過電壓保護元件 - Google Patents

Description

改進的晶片型過電流與過電壓保護元件

本新型是有關一種過電流與過電壓保護元件，特別是指電子電路、電池等在過電流需要保護運作時，元件之可熔性導體可以穩定且迅速熔斷，以防止鋰電池因充電過度以及電子電路因電流過大而導致之事故。

SCP(Self Control Protector)鋰電池二次保護裝置，主要用於防止鋰電池因為充電過度而導致之事故。

一般保險絲大約可分為兩種型態，一種是當電池的負載過重時，使保險絲本身發熱燒斷來達成保護回路的電流保險絲。另一種是利用感應周圍溫度來執行保護動作的溫度保險絲。而SCP保護裝置除了具備上述電流保險絲的功能，並附加了一設於裝置內部的發熱體，當發熱體通電時，能夠強制執行遮斷迴路的動作。

一般搭載於二次電池裝置等之保護元件，係使用不僅具有防止過電流功能，亦具有防止過電壓之功能。該保護元件於基板上設置發熱體，並隔著絕緣層，而將由低熔點金屬片構成之可熔性導體，藉由過電流將可熔性導 體熔斷。

即使有過電壓產生之情況，亦可對保護元件中 之發熱體通電，藉由發熱體之熱將可熔性導體熔斷，進而呈現斷電狀態而達到對二次電池裝置等之保護作用。

第1圖為習見溫度保險絲封裝體之剖面示意 圖。如圖所示，該溫度保險絲封裝體100包括：一基板110、一發熱體120、一絕緣層130、一金屬層140及一助焊層150。 其中，基板110的上表面設置發熱體120，發熱體120的外表面被覆絕緣層130，絕緣層130的外表面設置金屬層140，金屬層140的外表面再以助焊層150被覆。藉此，當發熱體120因為電流或電壓超過額定值而發熱後，使金屬層140熔融，熔融的金屬層140並向兩側的電極層160流動。

然而，上述習見溫度保險絲封裝體，由於其絕 緣層130的表面近乎平坦，電極層160相對於基板110的最大高度與絕緣層130相對於基板110之最大高度，兩者差異不大；又因為熔融的金屬層140仍保有一定黏性，使得金屬層140熔融後不易流動，無法確實斷離，以致無法達到保護的作用。

另外，在申請人於2013年12月6日所提出之「鋰 電池之二次保護元件」專利申請案中，已揭示改進的保護元件，但該保護元件有未臻完善之處，申請人公司乃再予改進，而有本案之產生。

因此，本新型旨在提供一種改進的晶片型過電 流與過電壓保護元件，係使當過電流或過電壓發生而需要產生保護動作時，可熔性導體可以穩定且迅速地熔斷。

依本新型之改進的晶片型過電流與過電壓保 護元件，係利用電極片的邊緣為弧形緣，使可熔性導體在受熱熔融後，利用弧形緣的內聚作用，讓熔融的可熔性導體確實斷離，以此獲得可靠的保險融斷狀態，為本新型之次一目的。

依本新型之改進的晶片型過電流與過電壓保 護元件，在電極之間並設有不具導電的隔離層，該隔離層可避免當可熔性導體受熱熔融後，因為部份殘留溶液流到基板表面，而造成非預期的不完全斷電情形，為本新型之再一目的。

依本新型之改進的晶片型過電流與過電壓保 護元件，係以錫膏作為黏著材料而將可熔性導體黏著於電極片的上方，在以銀材料製成的電極片表面進一步被覆一層錫(Sn)及其合金材料，當發熱體發熱使錫膏和可熔性導體均熔融而為流動狀態時，即可利用錫膏與可熔性導體共同形成液態金屬，讓液態熔融合金錫展延擴大至錫膏位置外的電極表面，俾藉內聚力作用協助可熔性導體斷離，為本新型之又一目的。

依本新型之改進的晶片型過電流與過電壓保 護元件，在可熔性導體上又被覆一保護層，可防止產品受到環境溼度影響而變質，提昇產品之可靠度，為本新型之又一目的。

依本新型之改進的晶片型過電流與過電壓保 護元件，在可熔性導體上所被覆之保護層，又可當作蓄熱層，可使溫度上升時間和熔斷時間縮短，為本新型之又一目的。

至於本新型之詳細構造，應用原理，作用與功 效，則請參照下列依附圖所作之說明即可得到完全了解。

100‧‧‧溫度保險絲封裝體

200‧‧‧晶片型過電流與過電壓保護元件

110‧‧‧基板

120‧‧‧發熱體

130‧‧‧絕緣層

140‧‧‧金屬層

150‧‧‧助焊層

160‧‧‧電極層

21‧‧‧基板

211‧‧‧上表面

212‧‧‧下表面

30、40‧‧‧電極層

301‧‧‧中間部電極

301B‧‧‧弧形緣

302、303‧‧‧側部電極

3A、3B‧‧‧隔離層

50‧‧‧介面層

60‧‧‧黏著體

70‧‧‧熔絲片

70A、70B、70C‧‧‧熔融熔絲

80‧‧‧發熱體

85‧‧‧保護層

90‧‧‧保護層

95‧‧‧絕緣蓋體

第1圖為習見溫度保險絲封裝體的剖面示意圖。

第2圖為本新型改進的晶片型過電流與過電壓保護元件之平面示意圖。

第3圖為本新型改進的晶片型過電流與過電壓保護元件之第2圖的A-A剖面示意圖。

第4圖為本新型改進的晶片型過電流與過電壓保護元件之第2圖的B-B剖面放大示意圖。

第5圖為本新型改進的晶片型過電流與過電壓保護元件之熔絲片於融斷後之剖面示意圖。

本新型之改進的晶片型過電流與過電壓保護 元件，請參見第2圖和第3圖所示，該晶片型過電流與過電壓保護元件200，係於一基板21的上表面211和下表面212各形成一電極層30、40。該形成於基板上表面211的電極層30，係分隔成中間部電極301和兩端的側部電極302、303；在中間部電極301和側部電極302之間，以及中間部電極301和側部電極303之間，各設有一以不導電材料形成的隔離層3A、3B；中間部電極301和側部電極302、303的上表面並均形成一介面層50，該介面層50的上方設一黏著體60，以黏著一受熱後可以熔融斷離之金屬熔絲片70，金屬熔絲片70位於中間部電極301、側部電極302、303和隔離層3A、3B的上方。

如圖所示，基板的下表面212，除了在兩端設 有電極層40，其中間又設有一發熱體80，該發熱體80係通電後可因過電流或過電壓而發熱的材料(例如電阻)，其外部被覆一防護層90。

上述的電極層30係銀或銀合金電極層，所述 的黏著體60係錫膏，所述的介面層50係錫或錫合金材料，藉由錫膏之黏著體60和錫或錫合金材料之介面層50，利用其介面間為相同金屬合金的相似物理特性，使上方的熔絲片70在熔融狀態時更容易在電極層30的表面流動。

請同時參照第4圖所示，所述熔絲片70係經 由分別設置在中間部電極301和側部電極302、303上的黏著體，而固定在中間部電極301、隔離層3A、3B和側部電極302、303的上方；所述中間部電極301，其沿著熔絲片70之長度方向的邊緣為弧形緣301B；該電極部之弧形緣301B可形成於電極部的一側或二側；所述側部電極302、303的邊緣也可以形成相對的弧形緣；中間部電極301、側部電極302、303和隔離層3A、3B之間則幾乎沒有縫隙。

另外，熔絲片70的外表面再以一保護層85被 覆，該保護層85可當作一蓄熱層，使溫度上升時間和熔斷時間縮短。最後再覆蓋上一絕緣蓋體95。

實施時，如第5圖所示，當發熱體80因為過 電流或過電壓超過額定值之訊號而發熱後，熱量經基板21、電極層30、黏著層60傳達到熔絲片70，使熔絲片70和黏著層60因為受熱而呈熔融狀；當熔融的熔絲片70貼抵到中間部電極301、隔離層3A、3B和側部電極302、303的上表面時，因為接觸中間部電極301之弧形緣301B，受到弧形緣301B的表面張力(內聚力)作用，形成向弧形緣301B之中央流動凝聚，中間部電極301上的熔融熔絲70A和隔離層3A、3B及側部電極302、303上的熔融熔絲70B、70C乃能確實斷離。

上述熔絲片70於受熱熔融時，黏著層60之錫 膏亦呈熔融狀。由於黏著層60之錫膏受熱熔融後，在錫或 錫合金材料之介面層50表面更容易流動，因此可用以輔助熔融熔絲在電極表面時，更容易因為受到流動區域擴大至錫膏塗布範圍外的電極面，消減混合熔融熔絲片70、黏著層60和介面層50之間之內聚力的飽和狀態，使內聚力持續作用，以致斷離動作得更為確實。

斷離後的部份熔融熔絲又可因為受到隔離層 3A、3B的隔離，不致接觸基板表面，避免因為殘留熔絲而產生非預期導通之情形。

熔絲片70的外表面因為被覆之保護層85具有 蓄熱之功能，使熔絲片70的溫度上升迅速，熔斷時間更短。而絕緣蓋體95則具有保護整個元件的功能。

綜上所述，本新型之改進的晶片型過電流與過 電壓保護元件，經由電極邊緣為弧形緣的設計，使熔融的熔絲片更容易確實斷離，而可達到於發生過電流與過電壓時之實質保護，能確實改進習見之弊，而其並未見諸公開使用，合於專利法之規定，懇請賜准專利，實為德便。

以上所述者乃是本新型較佳具體的實施例，若 依本新型之構想所作之改變，其產生之功能作用，仍未超出說明書與圖示所涵蓋之精神時，均應在本新型之範圍內，合予陳明。

200‧‧‧晶片型過電流與過電壓保護元件

211‧‧‧上表面

301‧‧‧中間部電極

301B‧‧‧弧形緣

302、303‧‧‧側部電極

3A、3B‧‧‧隔離層

70‧‧‧熔絲片

Claims (7)

1. 一種改進的晶片型過電流與過電壓保護元件，係於一基板的上表面形成一電極層，該電極層為多數分隔的電極部所組成，該電極層的上方經一黏著層黏著一受熱後可熔融的熔絲片，該熔絲片位於該多數電極部的上方；基板上並設有一通電後可發熱的發熱體，該發熱體於發熱後可將熱量傳達至熔絲片，使熔絲片受熱呈熔融狀；其特徵在於：所述電極部的邊緣具弧形緣，使熔絲片受熱熔融而於該多數電極部的上表面流動時，可利用電極部邊緣的弧形緣，使熔融流動的熔絲片因接觸該弧形緣而確實斷離；所述熔絲片的上方又設置一可當作蓄熱層的保護層，該保護層可防止產品受到環境濕度影響，提昇產品可靠度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之改進的晶片型過電流與過電壓保護元件，其中電極層之數個分隔電極部之間設有隔離層，該隔離層可用以使熔斷後的熔融熔絲不致接觸基板表面，避免因為殘留熔絲接觸基板表面而產生非預期導通之情。
3. 如申請專利範圍第2項所述之改進的晶片型過電流與過電壓保護元件，其中電極層的表面形成有一介面層。
4. 如申請專利範圍第3項所述之改進的晶片型過電流與過電壓保護元件，其中介面層為錫或錫合金材料。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之改進的晶片型過電流與過電壓保護元件，其中電極部之邊緣為弧形緣。
6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之改進的晶片型過電流與過電壓保護元件，其中電極部之弧形緣可形成於電極部的一側或二側。
7. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之改進的晶片型過電流與過電壓保護元件，其中並設有一絕緣蓋體。