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CN103714924A - 表面贴装型过电流保护元件 - Google Patents

表面贴装型过电流保护元件 Download PDF

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CN103714924A
CN103714924A CN201310203815.5A CN201310203815A CN103714924A CN 103714924 A CN103714924 A CN 103714924A CN 201310203815 A CN201310203815 A CN 201310203815A CN 103714924 A CN103714924 A CN 103714924A
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Abstract

一表面贴装型过电流保护元件包含PTC材料层、第一及第二连接电路、第一及第二电极及绝缘层。PTC材料层的体积电阻率小于0.2Ω-cm，且包含结晶性高分子聚合物及分散于其中的体积电阻率小于500μΩ-cm的导电填料。第一及第二连接电路具备有效逸散该PTC材料层产生之热的功能。第一电极通过该第一连接电路电气连接该PTC材料层的第一表面。第二电极通过该第二连接电路电气连接该PTC材料层的第二表面。绝缘层作为第一及第二电极间隔离之用。上述电极和连接电路的面积总和除以PTC材料层的面积及其个数之值大于等于0.6。过电流保护元件于25°C时，其维持电流除以PTC材料层的面积及其个数之值大于1A/mm2。

Description

表面贴装型过电流保护元件
技术领域
本发明涉及一种表面贴装型过电流保护元件，更具体而言，涉及一种具有高维持电流及正温度系数(positive temperature coefficient；PTC)特性的表面贴装型过电流保护元件。
背景技术
由于PTC导电复合材料在正常温度下的电阻可维持极低值，使与其连接的电路或电池得以正常运作。但是，当电路或电池发生过电流(over-current)或过高温(over-temperature)的现象时，其电阻值会瞬间提高至一高电阻状态(至少102Ω以上)，而将过量的电流反向抵消。
由于具有PTC特性的导电复合材料的电阻具有上述对温度变化反应敏锐的特性，故可作为电流传感元件的材料，且目前已被广泛应用于过电流保护元件或电路元件上，以达到保护的目的。
一般而言，PTC导电复合材料是由一种或一种以上具结晶性的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结晶性高分子聚合物之中。该结晶性高分子聚合物一般为聚烯烃类聚合物或含氟聚烯烃类聚合物，例如：聚乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯(PVDF)等。导电填料一般为炭黑。
该PTC导电复合材料的导电率视导电填料的种类及含量而定。一般而言，以炭黑为导电填料的PTC材料不易达到低于0.2Ω-cm的体积电阻率，即使当PTC材料能达到低于0.2Ω-cm的体积电阻率时，常会因阻值太低而失去耐电压的特性。故若要达到低于0.2Ω-cm的体积电阻率，必须使用其他更低阻值的导电填料。而炭黑所能提供的导电率较低，因此在炭黑系统中，若要应用在具有固定遮盖面积的表面贴装型元件(surface mountable device：SMD)上，因为无法降低电阻，以致于其维持电流(hold current)无法提升。该维持电流是指在特定温度下PTC元件在不触发(trip)的状况下所能承受的最大电流。
目前虽然可以用多层堆迭的PTC层来增加维持电流，但始终仍面临极限。限。大致而言，对于应用在表面贴装元件的过电流保护元件，其维持电流对每一PTC层单位遮盖面积的比例必须要达到0.16A/mm2，然而此要求却是使用炭黑系统的PTC元件很难突破的限制。目前市面上的表面贴装型元件都有一定的形状，并且在规格上就已经定义元件的形状因数(form factor)，而其中的长宽尺寸进而决定此元件的遮盖面积。例如SMD1812所代表的元件尺寸是长度0.18英寸和宽度0.12英寸，即元件的遮盖面积是0.18”×0.12”，转换成公制(Metric system)单位是4.572mm×3.048mm，亦即13.9355mm2。在SMD1812的尺寸下，以炭黑为导电填料的过电流保护元件，单层PTC层很难达到1.8安培的维持电流。若假设SMD1812元件含有两层PTC层可承载的最高电流为3.6安培，其单层PTC单位遮盖面积可承载的电流即为：3.6A/(2×13.9355mm2)＝0.129A/mm2(小于0.16A/mm2)。由此可见，若要使得表面贴装型过电流保护元件中每单一PTC层中的每平方毫米遮盖面积所承载的电流大于0.16安培，必须要突破炭黑系统而使用比炭黑更低电阻及更高导电率的导电填料才能达到。
美国专利US8,044,763教导如何使用低电阻导电材料(如：金属粉末或金属碳化物)制备SMD元件，以突破炭黑导电填料的限制，并将元件的单位面积维持电流值突破0.16A/mm2，甚至大幅提高至最高可达1A/mm2。但因移动装置的突飞猛进，除了体积要求更轻更小，功能却是要求越来越大，操作时所需的电流也越来越大，因此在PTC过电流保护的技术层面上，1.0A/mm2的极限值已经不能满足新技术的需求。PTC装置必须在技术上要更上一层楼，使元件拥有更高单位面积的维持电流，才能做出更小面积更大电流的元件。
发明内容
本发明提供一种表面贴装型过电流保护元件，通过加入高导电性的导电填料及良好的导热/散热结构设计，而使该表面贴装型过电流保护元件具有优异的体积电阻率及高维持电流等特性。
因此，一方面，本发明提供一种表面贴装型过电流保护元件，包含：
至少一PTC材料层，包含第一表面及相对的第二表面，其体积电阻率小于0.2Ω-cm，包含至少一结晶性高分子聚合物及分散于该结晶性高分子聚合物中体积电阻率小于500μΩ-cm的至少一导电填料；
一第一连接电路，可有效逸散该PTC材料层产生的热；
一第二连接电路，可有效逸散该PTC材料层产生的热；
一第一电极，通过该第一连接电路电气连接该PTC材料层的第一表面；
一第二电极，通过该第二连接电路电气连接该PTC材料层的第二表面；
以及
至少一绝缘层，设置于该第一及第二电极之间，以电气隔离该第一电极及第二电极；
其中所述过电流保护元件的散热因数大于0.6，该散热因数为(A1+A2)/A3，A1为第一电极和第二电极的面积总和，A2为第一连接电路和第二连接电路的面积总和，A3为PTC材料层的面积乘以其个数；
其中所述过电流保护元件于25°C时，其维持电流除以PTC材料层的面积及其个数之值大于1A/mm2。
在本发明一实施方式中，该导电填料选自金属粉末或导电陶瓷粉末。
在本发明另一实施方式中，该导电填料选自：镍、钴、铜、铁、锡、铅、银、金、铂、碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钽、碳化钼、碳化铪、硼化钛、硼化钒、硼化锆、硼化铌、硼化钼、硼化铪、氮化锆或前述材料的混合物、合金、固溶体或核壳体。
在本发明另一实施方式中，该导电填料占该PTC材料层的重量百分比介于70～96%。
在本发明另一实施方式中，该导电填料的颗粒粒径大小介于0.1μm至10μm。
在本发明另一实施方式中，该第一连接电路包含位于元件一端部的导电通孔、导电盲孔或导电端面，且沿垂直方向延伸。
在本发明另一实施方式中，该第二连接电路包含位于元件另一端部的导电通孔、导电盲孔或导电端面，且沿垂直方向延伸。
在本发明另一实施方式中，该第一电极与第二电极设于该PTC材料层的同一侧。
在本发明另一实施方式中，该第一连接电路包含物理接触该PTC材料层表面的第一金属箔片，且该第一金属箔片沿水平方向延伸。
在本发明另一实施方式中，PTC材料层迭设于第一金属箔片和第二金属箔片之间，且绝缘层有两层分别设于该第一金属箔片和第二金属箔片表面。
在本发明另一实施方式中，该第一电极包含一对设于该第一金属箔片和第二金属箔片表面的绝缘层表面的第一电极层，该第二电极包含一对设于该第一金属箔片和第二金属箔片表面的绝缘层表面的第二电极层。
在本发明另一实施方式中，该第一连接电路连接该对第一电极层及第一金属箔片，第二连接电路连接该对第二电极层及第二金属箔片。
在本发明另一实施方式中，该散热因数大于等于0.8。
在本发明另一实施方式中，该PTC材料层的面积小于20mm2。
在本发明另一实施方式中，测试维持电流时连接过电流保护元件的线路线宽介于0.254至2.54mm之间。
在本发明另一实施方式中，维持电流除以PTC材料层的面积及其个数之值小于等于6A/mm2。
另一方面，本发明提供一种表面贴装型过电流保护元件，包含：
至少一PTC元件，包含第一金属箔片、第二金属箔片及迭设于该第一金属箔片及第二金属箔片间的PTC材料层，该PTC材料层的体积电阻率小于0.2Ω-cm，且包含至少一结晶性高分子聚合物及分散于该结晶性高分子聚合物中体积电阻率小于500μΩ-cm的至少一导电填料；
一第一连接电路，可有效逸散该PTC材料层产生的热；
一第二连接电路，可有效逸散该PTC材料层产生的热；
一第一电极，包含一对设于该过电流保护元件上下表面的第一电极层，且通过该第一连接电路电气连接该PTC材料层的第一金属箔片；
一第二电极，包含一对设于该过电流保护元件上下表面的第二电极层，且通过该第二连接电路电气连接该PTC材料层的第二金属箔片；以及
至少一绝缘层，设置于该PTC元件表面，以电气隔离该第一电极及该第二电极；
其中所述过电流保护元件的散热因数大于0.6，该散热因数为(A1+A2)/A3，A1为第一电极和第二电极的面积总和，A2为第一连接电路和第二连接电路的面积总和，A3为PTC材料层的面积乘以其个数；
其中所述过电流保护元件于25°C时，其维持电流除以该PTC材料层的面积及其个数之值大于1A/mm2。
在本发明一实施方式中，该绝缘层包含第一绝缘层及第二绝缘层，该第一绝缘层设于该第一金属箔片表面，第二绝缘层设于该第二金属箔片表面。
在本发明另一实施方式中，该对第一电极层设于第一绝缘层及第二绝缘层表面，该对第二电极层设于第一绝缘层及第二绝缘层表面。
在本发明另一实施方式中，该第一连接电路连接该对第一电极层及第一金属箔片，该第二连接电路连接该对第二电极层及第二金属箔片。
在本发明另一实施方式中，该第一电极层中之一者设于该第一金属箔片表面，该第二电极层中之一者设于该第二金属箔片表面。
在本发明另一实施方式中，该绝缘层包覆该PTC元件。
在本发明另一实施方式中，该第一连接电路包含连接该对第一电极层的导电通孔、导电盲孔或导电端面，该第二连接电路包含连接该对第二电极层的导电通孔、导电盲孔或导电端面。
在本发明另一实施方式中，该第一连接电路另包含连接该第一金属箔片及第一电极层的导电连接件；该第二连接电路另包含连接该第二金属箔片及第二电极层的导电连接件。
在本发明另一实施方式中，该导电填料选自：镍、钴、铜、铁、锡、铅、银、金、铂、碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钽、碳化钼、碳化铪、硼化钛、硼化钒、硼化锆、硼化铌、硼化钼、硼化铪、氮化锆或前述材料的混合物、合金、固溶体或核壳体。
在本发明另一实施方式中，该导电填料占该PTC材料层的重量百分比介于70～96%。
在本发明另一实施方式中，该散热因数大于等于0.8。
在本发明另一实施方式中，维持电流除以PTC材料层的面积及其个数之值小于等于6A/mm2。
再一方面，本发明提供一种表面贴装型过电流保护元件，包含：
一第一PTC元件，包含第一金属箔片、第二金属箔片及迭设于该第一金属箔片及第二金属箔片间的PTC材料层，该PTC材料层的体积电阻率小于0.2Ω-cm，包含至少一结晶性高分子聚合物，及分散于该结晶性高分子聚合物中体积电阻率小于500μΩ-cm的至少一导电填料；
一第二PTC元件，和第一PTC元件有相同材料和结构，且位于该第一PTC元件上方；
一第一连接电路，可有效逸散该PTC材料层产生的热；
一第二连接电路，可有效逸散该PTC材料层产生的热；
一第一电极，包含一对设于过电流保护元件上下表面的第一电极层，且通过该第一连接电路电气连接该PTC材料层的第一金属箔片；
一第二电极，包含一对设于过电流保护元件上下表面的第二电极层，且通过该第二连接电路电气连接该PTC材料层的第二金属箔片；以及
两第一绝缘层，分别设置于该第一PTC元件的第一金属箔片表面及第二PTC元件的第二金属箔片表面，以电气隔离该第一电极及该第二电极；
一第二绝缘层，设于该第一PTC元件的第二金属箔片及第二PTC元件的第一金属箔片之间；
其中所述过电流保护元件的散热因数大于0.6，该散热因数为(A1+A2)/A3，A1为第一电极和第二电极的面积总和，A2为第一连接电路和第二连接电路的面积总和，A3为PTC材料层的面积乘以PTC元件个数；
其中所述过电流保护元件于25°C时，其维持电流除以PTC材料层的面积及该PTC材料层个数之值大于1A/mm2。
在本发明一实施方式中，该导电填料选自：镍、钴、铜、铁、锡、铅、银、金、铂、碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钽、碳化钼、碳化铪、硼化钛、硼化钒、硼化锆、硼化铌、硼化钼、硼化铪、氮化锆或前述材料的混合物、合金、固溶体或核壳体。
在本发明另一实施方式中，该导电填料占该PTC材料层的重量百分比介于70～96%。
根据本发明一实施方式，本发明可利用热压合方式将第一金属箔片与第二金属箔片贴合于该PTC材料层的上下表面，形成PTC元件。亦即，PTC材料层迭设于该第一金属箔片及该第二金属箔片之间。第一电极通过该第一连接电路电气连接该PTC材料层的第一金属箔片，第二电极通过该第二连接电路电气连接该PTC材料层的第二金属箔片。
根据本发明一实施方式，若第一金属箔片或第二金属箔片具备有效逸散PTC材料层产生之热的功能，该金属箔片将被视为连接电路的一部分。
本发明揭示当散热效率向上提高时，PTC材料层产生的热向外导出的效果也会跟着提升，PTC材料的温度上升速率就会因为有较高的散热效果而减缓，所以SMD元件就能够有更高的维持电流。当散热效率高于0.6时，元件因有好的导热效率并配合元件本身的低电阻材料，可以使元件单位面积的维持电流值提升至超过1A/mm2。
附图说明
图1至图8是本发明第一至第八实施例的表面贴装型过电流保护元件的示意图；
图9A至9C是本发明一实施例的表面贴装型过电流保护元件的制作流程示意图；以及
图10是本发明又一实施例的具双层PTC材料层的表面贴装型过电流保护元件示意图。
图11是本发明一实施例的维持电流测试板示意图。
其中，附图标记说明如下：
1～8、90 表面贴装型过电流保护元件
9 导电复合材料元件
10 PTC材料层
11a 第一金属箔片
11b 第二金属箔片
11c 第三金属箔片
11d 第四金属箔片
12 第一连接电路
12' 第二连接电路
12a、12a' 导电连接件
12b、12b' 导电连接件
13 第一电极
13' 第二电极
14 导电连接件
15 绝缘层
16、16'、21 蚀刻线
17 防焊层
20 金属箔片
40 铜箔
60 绝缘层
71 PTC元件
100 测试板
101、102 导电面
103、104 接点
105 线路
110 过电流保护元件
131 第一电极层
131' 第二电极层
具体实施方式
为让本发明的上述和其他技术内容、特征和优点能更明显易懂，下文特举出相关实施例，并配合附图，作详细说明如下：
本发明乃利用增加元件导热/散热效率使低电阻SMD元件单位面积的维持电流可提升至超过1A/mm2。因SMD元件中的PTC材料层在通过电流时会因其阻抗而产生热，产生热的功能可以用元件中PTC层的面积(APTC)来表示。产生的热从PTC材料层往外传，随着金属连接电路(electrical conductor)、电极(electrode)传导到元件的表面，最后再从元件的表面将热传至外部的环境，因此整个元件的散热与元件中连接电路、电极的导热的总表面积有关。连接电路及电极的导热与PTC材料层产生热之间的比例，可被定义为元件的散热因数F，并可以用以下公式来表示：
散热因数F＝(A1+A2)/A3，其中A1=电极的面积总和，A2=连接电路的面积总和，A3=PTC材料层的面积APTC的总和。一般而言，A3即相当于APTC×PTC材料层的个数。
前述连接电路是作为电气连接PTC材料层及电极的连接电路，且同时可作导电及导热通路。因此连接电路必须要能有效逸散该PTC材料层产生的热能，而其导热/散热能力和连接电路的面积大小成正相关。
连接电路基本上是用金属材料制成，可以是一个或多个圆柱状或部分圆柱状、椭圆柱状或部分椭圆柱状、平面状、片状或其他形状与结构。连接电路可形成于导通孔(via)内、盲孔(blind via)内、或包覆(wrap-around)在元件的全部侧面(full-face)或部分侧面上，而形成导电通孔、导电盲孔或导电端面。对于只有单面电极的SMD过电流保护元件而言，其最上层的PTC材料层的金属箔片因在元件的表层具有将热导出的效果，因此将被算为连接电路导热面积的一部分。此最上层金属箔片可以完全显露在外，或是其表面上仅覆盖了薄层的绝缘材料，例如绝缘漆，文字油墨等。连接电路的形状虽可有较多变化，但实务上主要使用到的连接电路的面积可以按以下公式计算：
圆柱(包含全圆导电通孔)面积=π×圆柱直径×圆柱长度(或元件厚度)。
部分圆柱(包含半圆或1/4圆导电通孔等)面积=弧长×圆柱长度(或元件厚度)。
盲孔面积=π×盲孔直径×盲孔长度。
全侧面导电端面之面积=元件宽度×元件厚度。
根据以下实施例可知，在不同的SMD结构中，若能控制良好的散热因数，即可有效增加维持电流值。申言之，当散热效率向上提高时，PTC材料层产生的热向外导出的效果也会跟着提升，PTC材料层的温度上升速率就会因为有较高的散热效果而减缓，因此过电流保护元件就能够有更高的维持电流值。
图1为本发明第一实施例的表面贴装型过电流保护元件1的示意图，其用于粘着于一基板或电路板(图未示)的表面。第一电极13及与该第一电极13相对应的第二电极13'通常会位于同一平面上。该表面贴装型过电流保护元件1可设计成仅包含一组由第一电极13及第二电极13'所组成的电极组，如此该表面贴装型过电流保护元件1只能有一特定面与基板表面接合。此设计通常应用在需要放在狭窄空间里，以及需要达到单方向绝热或导热的需求。该表面贴装型过电流保护元件1中该第一电极13、导电连接件14、第一金属箔片11a、PTC材料层10、第二金属箔片11b、第二连接电路12'及该第二电极13'形成一导电通路以连接一外部元件(图未示)及一电源(图未示)。绝缘层15位于第一电极13和第二电极13'之间，以电气隔离该第一电极13及该第二电极13'。因第一金属箔片11a位于元件表层，可有效逸散PTC材料层10产生的热，而具热导出效果，而视为第一连接电路12的一部分。故第一连接电路12包含该第一金属箔片11a及连接第一电极13和第一金属箔片11a的导电连接件14。导电连接件14可为导电通孔、导电盲孔或导电端面。按此实施例，A1为第一电极13和第二电极13'的面积总和，A2为第一连接电路12及第二连接电路12'的面积总和，A3为PTC材料层10的面积。
图2为本发明第二实施例的表面贴装型过电流保护元件2的示意图，其设计成在其上、下表面各含有一组由第一电极层131及第二电极层131'组成的电极组，从而该第一电极13与该第二电极13'可分别于该表面贴装型过电流保护元件2的上、下表面形成一组正、负电极。该表面贴装型过电流保护元件2可利用上、下任一表面与基板表面接合。且因此设计无上、下面的方向性，故在工艺(例如：电阻分选、包装及元件组装至印刷电路板的工艺)上较易处理，而无需顾虑到该表面贴装型过电流保护元件2的方向性。绝缘层15用以电气隔离该第一电极13及该第二电极13'。详言之，第一电极13包含一对形成元件2上下表面的第一电极层131，第二电极包含一对形成元件2上下表面的第二电极层131'。该第一电极层131及第二电极层131'位于绝缘层15表面。第一连接电路12连接该对第一电极层131及第一金属箔片11a，第二连接电路12'连接该对第二电极层131'及第二金属箔片11b。相较于图1所示的实施例，本实施例因金属箔片11a和11b表面设有绝缘层15，无法有效逸散PTC材料层10产生之热，故不视为可有效散热的连接电路的一部分。按此实施例，A1为第一电极13、第二电极13'的面积总和，A2为第一连接电路12及第二连接电路12'的面积总和，A3为PTC材料层10的面积。
图3为本发明第三实施例的表面贴装型过电流保护元件3的示意图，其中该第一连接电路12或第二连接电路12'可利用金属电镀于元件的侧面，而形成侧面包覆(wrap-around)的电气导体。通常第一连接电路12连接于第一金属箔片11a及该对第一电极层131，而第二连接电路12'连接于第二金属箔片11b及该对第二电极层131'。本实施例中，上方的第一电极层131接触第一金属箔片11a表面，下方的第二电极层131'接触第二金属箔片11b表面。另，亦可设计将该第一连接电路12及该第二连接电路12'以锡膏涂布、电镀再经回焊或热固化的方式连接电极13、13'与该金属箔片11a、11b。在本实施例中，该第一连接电路12或该第二连接电路12'亦可以形成微孔后，再以孔壁电镀形成导电通孔(plating-through-hole；PTH)或金属填孔而形成导电圆柱。按此实施例，A1为第一电极13、第二电极13'的面积总和。A2为第一连接电路12及第二连接电路12'的面积总和，A3为PTC材料层10的面积。
图4为本发明第四实施例的表面贴装型过电流保护元件4的示意图。第一电极13包含一对第一电极层131，第二电极13'包含一对第二电极层131'。第一连接电路12连接该对第一电极层131及第一金属箔片11a，第二连接电路12'连接该对第二电极层131'及第二金属箔片11b。第一金属箔片11a经由蚀刻方式形成，通过蚀刻线16(或蚀刻区)防止其与第二电极13'和第二连接电路12'产生短路。另，该第二金属箔片11b亦经由蚀刻方式形成，通过蚀刻线16'(或蚀刻区)防止其与第一电极13和第一连接电路12产生短路。按此实施例，A1为第一电极13及第二电极13'的面积总和，A2为第一连接电路12及第二连接电路12'的面积总和，A3为PTC材料层10的面积。
图5为本发明第五实施例的表面贴装型过电流保护元件5的示意图，类似于图1所示者，本实施例是关于单面电极的SMD过电流保护元件。导电连接件14以导电通孔或导电柱的方式连接第一金属箔片11a、第三金属箔片11c及第一电极13。该第三金属箔片11c以蚀刻方式形成，其通过蚀刻线16'(或蚀刻区)与第二金属箔片11b形成电气隔离。第二金属箔11b经由第二连接电路12'连接第二电极13'。此第三金属箔片11c贴附于该PTC材料层10，并与第二金属箔片11b在同一平面上。第一金属箔片11a的表面覆盖薄层的绝缘层15，例如绝缘漆或文字油墨等。因该绝缘层15很薄，不致影响第一金属箔片11a的导热效果。因此第一金属箔片11a仍可有效逸散PTC材料层10产生的热，而视为第一连接电路12的一部分。故第一连接电路12包含该第一金属箔片11a及连接第一电极13和第一金属箔片11a的导电连接件14。按此实施例，A1为第一电极13及第二电极13'的面积总和，A2为第一连接电路12及第二连接电路12'的面积总和，A3为PTC材料层10的面积。
图6为本发明第六实施例的表面贴装型过电流保护元件6的示意图，另外图6也作为比较例的相应结构。第一电极13包含位于元件6上下表面的一对第一电极层131，而第二电极13'包含位于元件6上下表面的一对第二电极层131'。第一连接电路12以导电孔或导电柱的方式连接第一电极层131、第一金属箔片11a和第三金属箔片11c。第三金属箔片11c经由蚀刻方式形成，通过蚀刻线16'(或蚀刻区)与第二金属箔片11b形成电气相互隔离。第二连接电路12'以导电孔或导电柱的方式连接第二电极层131'、第二金属箔片11b和第四金属箔片11d。第四金属箔片11d经由蚀刻方式形成，通过蚀刻线16(或蚀刻区)与第一金属箔片11a形成电气相互隔离。通常该第四金属箔片11d贴附于该PTC材料层10，并与第一金属箔片11a在同一平面上。按此实施例，A1为第一电极13及第二电极13'的面积总和，A2为第一连接电路12及第二连接电路12'的面积总和，A3为PTC材料层10的面积。
图7为本发明第七实施例的表面贴装型过电流保护元件7的示意图。过电流保护元件7包含PTC元件71、第一连接电路12、第二连接电路12'、第一电极13及第二电极13'。PTC元件71包含第一金属箔片11a、第二金属箔片11b及迭设于该第一金属箔片11a及第二金属箔片11b之间的PTC材料层10。第一电极13包含位于元件7上下表面的一对第一电极层131，而第二电极13'包含位于元件7上下表面的一对第二电极层131'。绝缘层15包覆该PTC元件7。第一连接电路12包含连接该对第一电极层13的导电连接件12a(例如导电通孔、导电盲孔或导电端面)以及连接该第一金属箔片11a及上方的第一电极层131的导电连接件12b(例如导电柱或导电孔)。第二连接电路12'包含连接该对第二电极层131'的导电连接件12a'(例如导电通孔、导电盲孔或导电端面)以及连接该第二金属箔片11b及下方的第二电极层131'的导电连接件12b'(例如导电柱或导电孔)。按本实施例，A1为第一电极13及第二电极13'的面积总和。A2为第一连接电路12及第二连接电路12'的面积总和，A3为PTC材料层10的面积。
图8为本发明第八实施例的表面贴装型过电流保护元件8的示意图。类似于图2的结构，不同之处在于第一连接电路12另外增加连接上方的第一电极层131及第一金属箔片11a的导电连接件12b，而第二连接电路12'另外增加连接下方的第二电极层131'及第二金属箔片11b的导电连接件12b'，从而增加导热或散热效果。另外，若第一电极层131和第二电极层131'为铜层，可外覆锡层132和132'，以增进焊接效果。位于上、下之第一电极层131和第二电极层131'之间可设置绝缘防焊层17。按本实施例，A1为第一电极13及第二电极13'的面积总和。A2为第一连接电路12及第二连接电路12'的面积总和，A3为PTC材料层10为面积。
以下将利用一实施例说明本发明的表面贴装型过电流保护元件的制作过程。本领域技术人员亦可将实质相同或相似的方法应用于制作上述实施例的SMD结构或其它结构上略有不同的SMD元件。
本发明的表面贴装型过电流保护元件的制作过程示例如下：首先将分批式混炼机(Hakke-600)进料温度定在160℃，进料时间为2分钟。进料程序为按表一所示的重量，加入定量的结晶性高分子聚合物，搅拌数秒钟再加入导电填料。混炼机旋转的转速为40rpm。3分钟之后，将其转速提高至70rpm，继续混炼7分钟后下料，而形成一具有PTC特性的导电复合材料。将上述导电复合材料以上下对称方式置入外层为钢板，中间厚度为0.35mm的模具中，模具上下各置一层铁弗龙脱模布，先预压3分钟，预压操作压力50kg/cm2，温度为160℃。排气之后进行压合，压合时间为3分钟，压合压力控制在100kg/cm2，温度为160℃。之后再重复一次压合动作以形成一PTC复合材料层，其中压合时间为3分钟，压合压力控制在150kg/cm2，温度为160℃。
参照图9A，下一步骤是将该PTC复合材料层裁切成20×20cm2一正方形的PTC材料层10，再将两金属箔片20直接物理性接触于该PTC材料层10的上、下表面，其中是于该PTC材料层10的表面以上、下对称方式覆盖所述两金属箔片20。所述两金属箔片20可利用具有瘤状突出物(图未示)的粗糙表面与该PTC材料层10直接物理性接触。申言之，金属箔片20的两个表面也可以都是光滑面，但是较常使用的金属箔片含一光滑面及一粗糙面，并将含瘤状突出的该粗糙面作为内侧面与该PTC材料层10直接物理性接触。之后，于上下对称覆盖的所述两金属箔片20的外侧依顺序加上压合专用缓冲材如铁弗龙脱模布及不锈钢钢板(图未示)而形成一多层结构并再次进行压合，压合时间为3分钟，操作压力为60kg/cm2，温度为180℃。热压合后再将该多层结构以同样压力在室温下进行冷压合5分钟，压合后将所述两金属箔片20与该PTC材料层10所形成的片状复合材料取出再经50KGy的γ射线照射，形成如图9A所示的导电复合材料元件9。
在一实施例中，将导电复合材料元件9表层的金属箔片20进行蚀刻产生蚀刻线21(参图9B)，以形成位于PTC材料层10一表面的第一金属箔片11a及另一表面的第二金属箔片11b。再将绝缘层15(例如含玻璃纤维的环氧树脂)覆盖在蚀刻过的该金属箔片11a及11b表面，并于绝缘层15的表面覆盖一层铜箔40，并在温度180℃及60kg/cm2压力下进行30分钟热压合，冷却后得如图9B所示的包含一层PTC材料层10的复合材料。
参照图9C，接着将该上、下铜箔40进行蚀刻，产生两个第一电极层131及与该第一电极层131相对应的两个第二电极层131'，且以钻孔电镀方式在孔内形成导电通孔(plating through hole；PTH)，即产生第一连接电路12和第二连接电路12'。申言之，第一电极13包含该对第一电极层131，第二电极13'包含该对第二电极层131'。第一连接电路12电气连接于该第一金属箔片11a及该第一电极层131，而第二连接电路12'电气连接于该第二金属箔片11b及该第二电极层131'。之后，在第一电极13与该第二电极13'之间涂上绝缘层60(在此使用紫外线固化涂料)，作为电极13及13'间的绝缘涂料(即防焊层)，而形成一PTC板材。经紫外线固化后，再将该PTC板材按欲应用的表面粘着元件的尺寸进行切割，即可产生本发明的一表面贴装型过电流保护元件90。
除了上述包含单层PTC材料层10的实施例外，本发明亦将包含其他层数PTC材料层10制作成的表面贴装型过电流保护元件。
图10示例包含两层PTC材料层的表面贴装型过电流保护元件的结构，另外图10也作为比较例的相应结构。其制作流程如下：先取两片导电复合材料元件9，将第一片导电复合材料元件9表层的金属箔片11a及11b进行蚀刻产生蚀刻线，再利用第一绝缘层15(于本实施例中使用含玻璃纤维的环氧树脂)覆盖在金属箔片11a及11b表面，以及蚀刻后的另一片导电复合材料元件9之间。之后，于上、下绝缘层15表面各覆盖一层铜箔，并在温度180℃及60kg/cm2压力下进行30分钟热压合，经冷却后得一包含两层PTC材料层10的多层复合材料。该铜箔进行蚀刻后产生两个第一电极层131及与该第一电极层131相对应的两个第二电极层131'。申言之，第一电极13包含该对第一电极层131，第二电极13'包含该对第二电极层131'。接着，再以钻孔电镀方式产生第一连接电路12和第二连接电路12'，其中该第一连接电路12电气连接于各导电复合材料元件9中的金属箔片11a及该对第一电极层131'，而该第二连接电路12'电气连接于各导电复合材料元件9的金属箔片11b及第二电极层131'。在一实施例中，在该第一电极13与第二电极13'之间，涂上第二绝缘层60(在此使用紫外线固化的涂料)作为电极间的绝缘涂料(即防焊层)。经紫外线固化后，再按所欲应用的表面粘着元件的尺寸进行切割，即可产生包含多个PTC材料层10或多个PTC元件9的表面贴装型过电流保护元件。
绝缘层15可使用环氧树脂与玻璃纤维的复合材料，其亦可作为结合各PTC材料层10表面的金属箔片的粘着剂。除了使用环氧树脂外，亦可使用其他粘着用绝缘层，如尼龙(Nylon)、聚醋酸乙烯酯(Polyvinylacetate)、聚酯(Polyester)及聚亚酰胺(Polyimide)等。绝缘层60通常可采用热固化或紫外线固化的丙烯酸树脂。
综言之，本发明的表面贴装型过电流保护元件包含：至少一PTC材料层10、第一连接电路12、第二连接电路12'、第一电极13、第二电极13'及绝缘层15。PTC材料层10迭设于第一金属箔片11a和第二金属箔片11b之间，而形成PTC元件。第一和第二连接电路12和12'必须要能有效逸散该PTC材料层10产生之热。第一电极13'通过第一连接电路12电气连接该PTC材料层10的第一表面(例如上表面)。第二电极13'通过第二连接电路12'电气连接该PTC材料层10的第二表面(例如下表面)。绝缘层15设置于该第一及第二电极13和13'之间，以电气隔离该第一电极13及第二电极13'。
在一实施例中，第一连接电路12包含位于元件一端部的导电通孔、导电盲孔或导电端面，且沿垂直方向延伸。第二连接电路12'包含位于元件另一端部的导电通孔、导电盲孔或导电端面，且沿垂直方向延伸。
在一实施例中，如图1或图5的单侧电极设计，第一连接电路12包含物理接触该PTC材料层10表面的第一金属箔片11a，且该第一金属箔片11a沿水平方向延伸。
本发明的表面贴装型过电流保护元件各实施例和比较例所使用的PTC材料层10的组成成份、重量及其体积电阻率(ρ)示例如表一：
表一
Figure BDA00003260129700161
表一的HDPE1是使用台湾塑胶TAISOX HDPE/9001高密度结晶性聚乙烯(密度：0.951g/cm3，熔点：130℃)，HDPE2是使用台湾塑胶TAISOXHDPE/8010高密度结晶性聚乙烯(密度：0.956g/cm3，熔点：134℃)；镍粉是使用AEE(Atlantic Equipment Engineers)NI-102，3μm大小的片状镍粉(nickelflake)，其体积电阻率介于6至15μΩ-cm；碳化钨(WC)是使用AEE(AtlanticEquipment Engineers)WP-301导电填料，其体积电阻率约80μΩ-cm，粒径约1-5μm；碳化钛(TiC)是使用AEE(Atlantic Equipment Engineers)TI-301导电填料，其体积电阻率介于180至250μΩ-cm，粒径约1-5μm。
在实施本发明时，导电填料的选用并不局限在上述实施例，只要具以下性质即可使用在本发明：(1)粒径大小介于0.01μm至30μm之间，尤以0.1μm至10μm为佳；(2)粒径的主要纵横比(aspect ratio)小于500，或特别是小于300；及(3)体积电阻率小于500μΩ-cm。因此导电填料中的金属粉末可选自镍、钴、铜、铁、锡、铅、银、金、铂或其他金属及其合金。导电填料中的导电陶瓷粉末可选自金属碳化物，例如：碳化钛(TiC)、碳化钨(WC)、碳化钒(VC)、碳化锆(ZrC)、碳化铌(NbC)、碳化钽(TaC)、碳化钼(MoC)及碳化铪(HfC)；或选自金属硼化物，例如：硼化钛(TiB2)、硼化钒(VB2)、硼化锆(ZrB2)、硼化铌(NbB2)、硼化钼(MoB2)及硼化铪(HfB2)；或选自金属氮化物，例如：氮化锆(ZrN)。申言之，本发明的导电填料可选自前述金属或导电陶瓷经物理或化学方式形成的混合物、合金、硬质合金、固溶体或核壳体。包含导电金属及导电陶瓷的导电填料占PTC材料层组成成份的重量百分比介于70～96%之间，或较佳地介于75～95%之间。若导电填料中大部分为比重较重的碳化钨，则整体导电填料占PTC材料层组成成份的重量百分比介于80～95%之间。
表一所述各实施例和比较例的对应元件结构、尺寸、维持电流、以及PTC材料层单位面积的维持电流详列于表二。
表二
Figure BDA00003260129700171
由表二可知，实施例1至8的散热因数均大于等于0.6，特别是大于等于0.8、1.0、1.5或2.0。PTC材料层单位面积的维持电流值R=维持电流/(APTC×PTC材料层的个数)。以实施例1而言，其包含单层PTC材料层，且其形状因数为1206。按此估算PTC材料层的面积约为4.563mm2。故维持电流/PTC材料层面积及个数之值R=4.7/4.563=1.03A/mm2。若PTC材料层的面积约等于或仅略小于形状因数的遮盖面积，进行实际估算时，可以遮盖面积代替PTC材料层的面积。
按表二的结果，本发明的单位面积维持电流值R均超过1A/mm2，且由数值大小可发现形状因数愈小的元件，其散热因数F及单位面积维持电流值R有可能愈大，亦即按结构上的设计，愈小的元件愈可显示元件的散热效果对于维持电流的影响。特别是当元件为1206(包含)以下的规格时，效果最为显著。反观比较例1至3的散热因数F均小于0.5，此时计算出的R值小于0.9A/mm2。显然元件大小及散热因数的不同设计都将影响单位面积维持电流值R。
一般维持电流的测试是将表面贴装型过电流保护元件设置于测试板上进行，如图11所示。测试板100上有电路布局，一侧设有导电面101、102，且导电面101和102各具有延伸线路105分别连接至接点103和104。表面贴装型过电流保护元件110(可为前述实施例之一者)于维持电流测试时是将其第一电极和第二电极分别连接(焊接)于接点103和104，而导电面101及102则供测试线夹固而提供测试电流。表二中实施例使用的测试板线宽(即延伸线路105宽度)约介于0.254～2.54mm，或特别是介于0.254～0.762mm。
当元件愈小，散热效果对于维持电流的影响将更为明显。测试维持电流时，过电流保护元件的连线设计会影响相关散热效果，一般延伸线路105的线宽愈大，其散热效果愈佳，故可量测出的维持电流较大，进而可得到较大的单位面积维持电流值R。特别是当形状因数的遮盖面积小于5mm2或1206规格以下时，测试板线宽对散热效应的影响将更加明显。表三即针对0201规格的过电流保护元件以不同测试板线宽进行测量，所得到的维持电流及其相应的单位面积维持电流值R。
表三
Figure BDA00003260129700181
由表三可知，测试板线路的线宽愈大，其测量出来的维持电流及单位面积维持电流值R愈大。按此实验结果，0201规格的元件以测试线路的线宽介于0.254mm至2.54mm间的测试板进行测试时，单位面积的维持电流值可达约6A/mm2，或大约介于1.5至6A/mm2之间。
综上，本发明揭示当散热因数F大于等于0.6时，该低电阻过电流保护元件的PTC材料层单位面积维持电流值R可以超过1A/mm2。当散热因数F继续提升时，该R值可继续提高为例如2A/mm2、3A/mm2，甚至可达到4、5或6A/mm2。
本发明的表面贴装型过电流保护元件可适用于不同尺寸的表面贴装型元件，但主要应用于一些较小尺寸的表面贴装型元件。通常元件越小，会产生热的PTC材料层的面积就越小，而元件可散热的总表面积相对于产生热的PTC材料面积就显得越大，就越容易达到高于0.6的散热效率。一般而言，要达到高于0.6的散热效率，PTC材料层的面积要小于20mm2，特别是小于12mm2或8mm2。
因为本发明的表面贴装型过电流保护元件所包含的PTC材料层具有相当低的体积电阻值及最佳化的散热因数设计，所以当应用于形状因数1206规格(包含)以下的元件时，能够有效达到过电流保护元件具低电阻及高维持电流的目的。尤其越小尺寸的元件，该散热因数的效应将更加明显。
另，为了达到较低温保护的目的，例如：保护锂离子电池过充电的安全，一般PTC过电流保护元件必须在较低温就能有触发(trip)反应，因此本发明的表面贴装型过电流保护元件中的PTC材料层除了可选用传统上较低熔点的结晶性高分子聚合物，如低密度聚乙烯，也可以选用一种或多种结晶性高分子聚合物材料，例如包含至少一熔点低于115℃的结晶性高分子聚合物。上述低密度聚乙烯可使用传统齐格勒-纳塔(Ziegler－Natta)催化剂、茂金属(Metallocene)催化剂或其他催化剂聚合而成，亦可经由乙烯单体与其它单体，如：丁烯(butane)、己烯(hexane)、辛烯(octene)、丙烯酸(acrylic acid)或醋酸乙烯酯(vinyl acetate)等共聚合而成。但有时为了达到较高温保护或其他特殊的目的，该PTC材料层的成分亦可全部或局部使用高熔点结晶性高分子聚合物材料，如：PVDF(polyvinylidene fluoride)、PVF(Polyvinyl fluoride)、PTFE(polytetrafluoroethylene)、PCTFE(polychlorotrifluoro－ethylene)。
上述结晶性高分子聚合物亦可含官能基团，如酸基、酸酐基、卤基、胺基(amine)、未饱和基、环氧基、醇基、氨基(amide)、金属离子、酯基(ester)、丙烯酸酯基(acrylate)或碱基(salt)等；亦可在该PTC材料层中加入抗氧化剂、交联剂、阻燃剂、防水剂或抗电弧剂等，以达到强化材料极性、材料电气性质，机械结合力性质或其他性质，如：抗水性、耐高温性、交联性及抗氧化性等。
本发明所使用的金属粉末或导电陶瓷粉末的形状可呈现出多种不同样式的颗粒，例如：球体型(spherical)、方体型(cubic)、片状型(flake)、多角型、尖刺型(spiky)、柱状型(rod)、珊瑚型、瘤状型(nodular)、葡萄球状、蕈菇状、及丝线型(filament)等，其纵横比(aspect ratio)介于1至1000，其形状可为高结构(high structure)或是低结构(low structure)的粉末。大致而言，高结构的导电填料可以强化PTC材料的电阻再现性，低结构的导电填料可以强化PTC材料的耐电压性。
本发明亦可将炭黑或石墨等较低导电率的填料与高导电率的金属粉末或导电陶瓷粉末混合使用，其混合比例通常仍是以高导电的金属粉末或导电陶瓷粉末为主，只要能达到体积电阻率小于0.2Ω-cm，且散热因数F及单位面积维持电流值R符合限定的范围内即可。
一般而言，当PTC材料达到低于0.2Ω-cm的体积电阻率时，较无法承受12V以上的电压。因此为了提升耐电压性，本发明的PTC材料层可添加非导电填料。非导电填料主要选自具有阻燃效果或抗电弧效应的无机化合物(例如：氧化锌、氧化锑、氧化铝、氧化硅、碳酸钙、硫酸镁或硫酸钡)或含有氢氧基(OH)的化合物(例如：氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙或氢氧化钡等)。此非导电填料其粒径大小主要介于0.05μm至50μm之间，且其重量占该PTC材料层重量的比例介于1%至20%之间。另外，可控制该PTC材料层的厚度大于0.2mm，以致于该低阻值PTC材料可以大幅提升所能承受的电压至12V以上。上述非导电填料是无机化合物亦具有控制电阻再现性的功能，其通常能将过电流保护元件的电阻再现性比值(trip jump)R1/Ri控制在3以下，其中Ri是起始阻值，R1是触发一次后回复至室温一小时后所测量的电阻值。
综上所述，对于已知的表面贴装过电流保护元件，因其维持电流不够高而失去许多实用价值。本发明突破表面贴装型过电流保护元件无法提升维持电流的限制，不但能制备具优异体积电阻率(小于0.2Ω-cm)、高维持电流(R值大于1A/mm2)、耐电压特性(大于12V)及电阻再现性(R1/Ri小于3)的过电流保护元件，另又可因过电流保护元件的面积缩小，以致于可以从每片PTC板材生产出更多的过电流保护元件，进一步使生产的成本降低。因此本发明的表面贴装型过电流保护元件确能达到本发明的预期目的。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为权利要求所涵盖。

Claims (31)

1.一种表面贴装型过电流保护元件，包含：
至少一PTC材料层，包含第一表面及相对的第二表面，其体积电阻率小于0.2Ω-cm，包含至少一结晶性高分子聚合物及分散于该结晶性高分子聚合物中体积电阻率小于500μΩ-cm的至少一导电填料；
一第一连接电路，以有效逸散该PTC材料层产生的热；
一第二连接电路，以有效逸散该PTC材料层产生的热；
一第一电极，通过该第一连接电路电气连接该PTC材料层的第一表面；
一第二电极，通过该第二连接电路电气连接该PTC材料层的第二表面；
以及
至少一绝缘层，设置于该第一及第二电极之间，以电气隔离该第一电极及第二电极；
其中所述过电流保护元件的散热因数大于0.6，该散热因数为(A1+A2)/A3，A1为第一电极和第二电极的面积总和，A2为第一连接电路和第二连接电路的面积总和，A3为PTC材料层的面积乘以其个数；
其中所述过电流保护元件于25°C时，其维持电流除以PTC材料层的面积及其个数之值大于1A/mm2。
2.根据权利要求1的表面贴装型过电流保护元件，其中该导电填料选自金属粉末或导电陶瓷粉末。
3.根据权利要求1的表面贴装型过电流保护元件，其中该导电填料选自：镍、钴、铜、铁、锡、铅、银、金、铂、碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钽、碳化钼、碳化铪、硼化钛、硼化钒、硼化锆、硼化铌、硼化钼、硼化铪、氮化锆或前述材料的混合物、合金、固溶体或核壳体。
4.根据权利要求1的表面贴装型过电流保护元件，其中该导电填料占该PTC材料层的重量百分比介于70～96%。
5.根据权利要求1的表面贴装型过电流保护元件，其中该导电填料的颗粒粒径大小介于0.1μm至10μm。
6.根据权利要求1的表面贴装型过电流保护元件，其中该第一连接电路包含位于元件一端部的导电通孔、导电盲孔或导电端面，且沿垂直方向延伸。
7.根据权利要求6的表面贴装型过电流保护元件，其中该第二连接电路包含位于元件另一端部的导电通孔、导电盲孔或导电端面，且沿垂直方向延伸。
8.根据权利要求1的表面贴装型过电流保护元件，其中该第一电极与第二电极设于该PTC材料层的同一侧。
9.根据权利要求8的表面贴装型过电流保护元件，其中该第一连接电路包含物理接触该PTC材料层表面的第一金属箔片，且该第一金属箔片沿水平方向延伸。
10.根据权利要求1的表面贴装型过电流保护元件，其中PTC材料层迭设于第一金属箔片和第二金属箔片之间，且绝缘层有两层分别设于该第一金属箔片和第二金属箔片表面。
11.根据权利要求10的表面贴装型过电流保护元件，其中该第一电极包含一对设于该第一金属箔片和第二金属箔片表面的绝缘层表面的第一电极层，该第二电极包含一对设于该第一金属箔片和第二金属箔片表面的绝缘层表面的第二电极层。
12.根据权利要求11的表面贴装型过电流保护元件，其中该第一连接电路连接该对第一电极层及第一金属箔片，第二连接电路连接该对第二电极层及第二金属箔片。
13.根据权利要求1的表面贴装型过电流保护元件，其中该散热因数大于等于0.8。
14.根据权利要求1的表面贴装型过电流保护元件，其中该PTC材料层的面积小于20mm2。
15.根据权利要求1的表面贴装型过电流保护元件，其中测试维持电流时连接过电流保护元件的线路线宽介于0.254至2.54mm之间。
16.根据权利要求1的表面贴装型过电流保护元件，其中维持电流除以PTC材料层的面积及其个数之值小于等于6A/mm2。
17.一种表面贴装型过电流保护元件，包含：
至少一PTC元件，包含第一金属箔片、第二金属箔片及迭设于该第一金属箔片及第二金属箔片间的PTC材料层，该PTC材料层的体积电阻率小于0.2Ω-cm，且包含至少一结晶性高分子聚合物及分散于该结晶性高分子聚合物中体积电阻率小于500μΩ-cm的至少一导电填料；
一第一连接电路，以有效逸散该PTC材料层产生的热；
一第二连接电路，以有效逸散该PTC材料层产生的热；
一第一电极，包含一对设于该过电流保护元件上下表面的第一电极层，且通过该第一连接电路电气连接该PTC材料层的第一金属箔片；
一第二电极，包含一对设于该过电流保护元件上下表面的第二电极层，且通过该第二连接电路电气连接该PTC材料层的第二金属箔片；以及
至少一绝缘层，设置于该PTC元件表面，以电气隔离该第一电极及该第二电极；
其中所述过电流保护元件的散热因数大于0.6，该散热因数为(A1+A2)/A3，A1为第一电极和第二电极的面积总和，A2为第一连接电路和第二连接电路的面积总和，A3为PTC材料层的面积乘以其个数；
其中所述过电流保护元件于25°C时，其维持电流除以该PTC材料层的面积及其个数之值大于1A/mm2。
18.根据权利要求17的表面贴装型过电流保护元件，其中该绝缘层包含第一绝缘层及第二绝缘层，该第一绝缘层设于该第一金属箔片表面，第二绝缘层设于该第二金属箔片表面。
19.根据权利要求18的表面贴装型过电流保护元件，其中该对第一电极层设于第一绝缘层及第二绝缘层表面，该对第二电极层设于第一绝缘层及第二绝缘层表面。
20.根据权利要求17的表面贴装型过电流保护元件，其中该第一连接电路连接该对第一电极层及第一金属箔片，该第二连接电路连接该对第二电极层及第二金属箔片。
21.根据权利要求17的表面贴装型过电流保护元件，其中该第一电极层中之一者设于该第一金属箔片表面，该第二电极层中之一者设于该第二金属箔片表面。
22.根据权利要求17的表面贴装型过电流保护元件，其中该绝缘层包覆该PTC元件。
23.根据权利要求17的表面贴装型过电流保护元件，其中该第一连接电路包含连接该对第一电极层的导电通孔、导电盲孔或导电端面，该第二连接电路包含连接该对第二电极层的导电通孔、导电盲孔或导电端面。
24.根据权利要求23的表面贴装型过电流保护元件，其中该第一连接电路另包含连接该第一金属箔片及第一电极层的导电连接件；该第二连接电路另包含连接该第二金属箔片及第二电极层的导电连接件。
25.根据权利要求17的表面贴装型过电流保护元件，其中该导电填料选自：镍、钴、铜、铁、锡、铅、银、金、铂、碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钽、碳化钼、碳化铪、硼化钛、硼化钒、硼化锆、硼化铌、硼化钼、硼化铪、氮化锆或前述材料的混合物、合金、固溶体或核壳体。
26.根据权利要求17的表面贴装型过电流保护元件，其中该导电填料占该PTC材料层的重量百分比介于70～96%。
27.根据权利要求17的表面贴装型过电流保护元件，其中该散热因数大于等于0.8。
28.根据权利要求17的表面贴装型过电流保护元件，其中维持电流除以PTC材料层的面积及其个数之值小于等于6A/mm2。
29.一种表面贴装型过电流保护元件，包含：
一第一PTC元件，包含第一金属箔片、第二金属箔片及迭设于该第一金属箔片及第二金属箔片间的PTC材料层，该PTC材料层的体积电阻率小于0.2Ω-cm，包含至少一结晶性高分子聚合物，及分散于该结晶性高分子聚合物中体积电阻率小于500μΩ-cm的至少一导电填料；
一第二PTC元件，和第一PTC元件有相同材料和结构，且位于该第一PTC元件上方；
一第一连接电路，以有效逸散该PTC材料层产生的热；
一第二连接电路，以有效逸散该PTC材料层产生的热；
一第一电极，包含一对设于过电流保护元件上下表面的第一电极层，且通过该第一连接电路电气连接该PTC材料层的第一金属箔片；
一第二电极，包含一对设于过电流保护元件上下表面的第二电极层，且通过该第二连接电路电气连接该PTC材料层的第二金属箔片；以及
二第一绝缘层，分别设置于该第一PTC元件的第一金属箔片表面及第二PTC元件的第二金属箔片表面，以电气隔离该第一电极及该第二电极；
一第二绝缘层，设于该第一PTC元件的第二金属箔片及第二PTC元件的第一金属箔片之间；
其中所述过电流保护元件的散热因数大于0.6，该散热因数为(A1+A2)/A3，A1为第一电极和第二电极的面积总和，A2为第一连接电路和
第二连接电路的面积总和，A3为PTC材料层的面积乘以PTC元件个数；
其中所述过电流保护元件于25°C时，其维持电流除以PTC材料层的面积及该PTC材料层个数之值大于1A/mm2。
30.根据权利要求29的表面贴装型过电流保护元件，其中该导电填料选自：镍、钴、铜、铁、锡、铅、银、金、铂、碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钽、碳化钼、碳化铪、硼化钛、硼化钒、硼化锆、硼化铌、硼化钼、硼化铪、氮化锆或前述材料的混合物、合金、固溶体或核壳体。
31.根据权利要求29的表面贴装型过电流保护元件，其中该导电填料占该PTC材料层的重量百分比介于70～96%。
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