[发明专利]表面粘着型过电流保护元件

说明书

一种表面粘着型过电流保护元件包括至少一芯片、第一引脚及第二引脚。各芯片包含PTC芯材和贴覆于该PTC芯材上、下表面的两个金属电极层。第一引脚弯折成多个部分，包含连接各该至少一芯片的一个金属电极层的第一电极连接部以及用于表面粘着的第一焊接部。第二引脚弯折成多个部分，包含连接各该至少一芯片的另一个金属电极层的第二电极连接部以及用于表面粘着的第二焊接部。其中该PTC芯材包含结晶性高分子聚合物和散布于结晶性高分子聚合物中的导电填料，该导电填料的体积电阻值小于500μΩ·cm。该表面粘着型过电流保护元件可承受20V/40A的循环寿命测试300次而不致烧毁。

技术领域

本发明涉及一种过电流保护元件，尤其涉及一种表面粘着型(SMD)过电流保护元件。

背景技术

正温度系数(Positive Temperature Coefficient；PTC)特性的导电复合材料在室温时具有低电阻值，而当温度上升至一临界温度或电路上有过量电流产生时，其电阻值可立刻跳升数千倍以上，由此抑制过量电流通过，以达到电路保护的目的。当温度降回室温后或电路上不再有过电流的状况时，PTC导电复合材料可回复至低电阻状态，而使电路重新正常操作。此种可重复使用的优点，使其可取代保险丝，而被更广泛运用在高密度电子电路上。

一般而言，PTC导电复合材料是由一结晶性高分子聚合物及导电填料所组成，该导电填料均匀分散于该高分子聚合物之中。该高分子聚合物一般为聚烯烃类聚合物，例如：聚乙烯，而导电填料一般为碳黑。然而，碳黑所能提供的导电度较低，而不符近年来应用上低阻值的需求。因此，使用具有较低体积电阻值的金属或导电陶瓷填料的PTC导电复合材料可提供相较于碳黑更低的阻值，因而发展出低体积电阻值(low rho)的过电流保护元件。

目前最广为使用的表面粘着型过电流保护元件如图1A所示，其为美国专利US6,377,467所保护的专利结构。表面粘着型过电流保护元件10的结构主要是通过垂直方向的导电通孔11连接PTC芯材12表面的金属箔13和位于表面粘着型过电流保护元件10上下表面两侧的电极14，形成导电通路。金属箔13和电极14之间则设有绝缘层15。另外，亦可以堆叠两层并联的PTC芯材12形成表面粘着型过电流保护元件16，以得到较低的元件电阻值，如图1B所示。传统上若要使用于16V或30V以上的高压应用时，通常需要降低其中的导电填料如碳黑或导电陶瓷粉末。但是如此一来也将增加元件的电阻值和降低维持电流(holdcurrent)，而无法符合同时兼具耐高电压和高维持电流的高功率要求。此外，该SMD过电流保护元件通过印刷电路板(PCB)工艺加以制作，需要利用蚀刻工艺制作所需线路。然而若蚀刻位置不精确或导电通孔的连接没做好，在承受较高电压时，可能发生跳火(arcing)的问题。此外，蚀刻液若有残留，也会降低耐电压的效果。

发明内容

为了解决上述SMD过电流保护元件不易耐高电压的问题，本发明公开了一种SMD过电流保护元件，其结构简单，不需经由PCB工艺制作，可有效达到耐高电压的特性，而且仍能保持低电阻和高维持电流，从而有效提供如16V、20V、24V、30V或30V以上的耐高压及高功率过电流保护，特别是可承受至少20V的电压，并可承载至少80W的功率而不致烧毁。

根据本发明的一实施例，一种表面粘着型过电流保护元件包括至少一芯片、第一引脚及第二引脚。各芯片包含PTC芯材和贴覆于该PTC芯材上、下表面的两个金属电极层。第一引脚弯折成多个部分，包含连接各该至少一芯片的一个金属电极层的第一电极连接部以及用于表面粘着的第一焊接部。第二引脚弯折成多个部分，包含连接各该至少一芯片的另一个金属电极层的第二电极连接部以及用于表面粘着的第二焊接部。其中该PTC芯材包含结晶性高分子聚合物和散布于结晶性高分子聚合物中的导电填料，该导电填料的体积电阻值小于500μΩ·cm。该表面粘着型过电流保护元件可承受20V/40A的循环寿命测试300次而不致烧毁。

一实施例中，该第一引脚和第二引脚均为一体成型。