[发明专利]过电流保护元件及其保护电路板

说明书

技术领域

本发明涉及一种过电流保护元件以及表面设有该过电流保护元件的保护电路板。该过电流保护元件特别是具有正温度系数(Positive Temperature Coefficient；PTC)特性。

背景技术

熟知的PTC元件的电阻值对温度变化的反应相当敏锐。当PTC元件于正常使用状况时，其电阻可维持极低值而使电路得以正常运作。但是当发生过电流或过高温的现象而使温度上升至一临界温度时，其电阻值会瞬间跳至一高电阻状态(例如10²Ω以上)而将过量的电流反向抵消，以达到保护电池或电路元件的目的。

美国专利US 6,713,210揭示一具过电流保护的电路板结构。IC元件2是设置于电路板1上，PTC元件3则以表面黏着方式固设于该电路板1表面。该PTC元件3是一层叠结构，PTC材料层6是设置于镍箔(或镀镍铜箔)7、7’之间，该镍箔7、7’作为PTC材料层6的电极箔。镍片4是固接于该镍箔7的上表面作为外接电极之用。在镍箔7’的下表面(即相邻于电路板1的表面)另焊接一电极5，相对于PTC元件3成一对称结构。该电极5是电路板1上的电极区块，由此可降低元件的高度，以符合电子装置小型化或薄型化的需要。

PTC元件3是以回焊方式焊接于电路板1，其间强度不及点焊方式，而有可能造成后续组装时PTC元件3自电路板1表面剥离的情况。举例而言，当该电路板1进行组装时，镍片4可能需要弯曲以配合组装时焊接至电池的情形，而弯折镍片4时的拉力及扭力可能破坏PTC元件3和电路板1间的焊接结构，或更甚者将使得PTC元件3自电路板1表面剥离，造成元件毁损。

鉴于以上问题，如何增加PTC元件和电路板间的结合强度，以解决后续制程PTC元件可能产生剥离的问题，实为目前业界所亟欲解决及突破的技术障碍。

发明内容

本发明揭示一种具有PTC特性的过电流保护元件，其焊接于相应电路板表面时，具有较强的结合强度，不易因后续组装的拉力，造成过电流保护元件与电路板剥离的情形。另外，过电流保护元件可提供整个上表面供外接电极焊接之用，无须特定外接电极的焊接区域，因而方便后续焊接制程。

根据本发明的第一方面，揭露一种过电流保护元件，用于焊接于一电路板表面。该过电流保护元件为具有上表面、下表面及连接该上表面和下表面的四个侧表面的方体结构，且包含PTC材料层、第一电极箔、第二电极箔、焊接区及金属连接件。PTC材料层具有相对的第一和第二表面，第一电极箔物理接触该第一表面，第二电极箔电气连接该PTC材料层的第二表面。第二电极箔和焊接区均位于该过电流保护元件下表面，且焊接区与该第二电极箔隔离。金属连接件位于该过电流保护元件侧表面。其中该第二电极箔用于焊接于该电路板中的电极区，该焊接区与金属连接件用于与该电路板中的相应焊垫焊接固定。

根据本发明的第二方面，揭露一种保护电路板，其包含一电路板及在其表面设置的过电流保护元件。过电流保护元件为具有上表面、下表面及连接该上表面和下表面的四个侧表面的方体结构，其包含PTC材料层、第一电极箔、第二电极箔、焊接区及金属连接件。PTC材料层具有相对的第一表面及第二表面，第一电极箔物理接触该第一表面，第二电极箔电气连接该PTC材料层的第二表面。第二电极箔和焊接区位于该过电流保护元件下表面，且焊接区与该第二电极箔隔离。金属连接件位于该侧表面。电路板的表面设有电极区及焊垫，其中该第二电极箔焊接于该电路板中的该电极区，该焊接区与金属连接件焊接于该焊垫。

一实施例中，该焊接区可环绕该第二电极箔设置，且设置于该过电流保护元件下表面的四周边缘。该金属连接件可设置于所有四个侧表面，其可为全铺面(full face)设计。

一实施例中，该焊接区位于过电流保护元件下表面相对的两端部，且该第二电极箔设于两端部焊接区之间。该金属连接件设于焊接区所在两端部的两个侧表面。

一实施例中，该焊接区位于过电流保护元件下表面的角落。该金属连接件是位于相邻两侧表面相接角落的金属导电通孔。

一实施例中，该金属连接件连接该第一电极箔和焊接区。

一实施例中，该金属连接件和电路板间形成爬锡结构。

一实施例中，第一电极箔表面可设置焊块，以供外接电极片直接点焊与其连接。

一实施例中，第二电极箔物理接触该PTC材料层的第二表面。

一实施例中，过电流保护元件另包含绝缘层及第三电极箔，其中绝缘层位于该第一电极箔表面，而第三电极箔位于该绝缘层表面且电气连接该第一电极箔。