CN2788314Y - 过电流保护元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示一种过电流保护元件，其包含一个正温度系数元件、两个导热绝缘层和复数个散热柱。所述正温度系数元件包含一个电流传感层和两个第一内电极层。所述两个第一内电极层，分别叠设于所述电流传感层的上下。所述两个导热绝缘层分别叠设于所述正温度系数元件的上下。所述复数个散热柱穿设于述导热绝缘层，且连接到所述第一内电极层。

Description

过电流保护元件

技术领域

本实用新型涉及一种过电流保护元件，尤其涉及一种可增加散热效率的过电流保护元件。

背景技术

为防止电路发生过电流(over-current)或是过高温(over-temperature)现象的过电流保护元件，随着目前可携带电子产品(例如手机、笔记本电脑、手提摄影机和个人数字助理器等)的广泛应用，其重要性也越来越显著。

一般的正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PCT)元件的电阻值对温度变化的反应相当敏锐，在PTC元件处于正常使用状态时，其电阻可维持在相当低值，使电路可以正常运行。但是，当发生过电流或过高温的现象而使温度上升到一临界温度时，其电阻值会瞬间弹跳到一高电阻状态(例如104ohm以上)，而将过量的电流反向抵销，以达到保护电池或电路元件的目的。因此，该PTC元件已集成于各式电路元件中，来防止过电流的损害。

常规的一个过电流保护装置10的结构如图1所示，其包含一个电流传感层11、两个内电极层12、两个绝缘层14、两个防焊漆层15和两个外电极层16。该等两个内电极层12分置于该电流传感层11的上、下表面以形成一类似三明治结构的电流传感元件13。由于该电流传感层11包含导电的聚合物PTC(又称PPTC)材料，因此该电流传感元件13又可称为PPTC元件。该绝缘层14分别设置于该电流传感元件13的上、下表面，用来导热和绝缘。该防焊漆层15和外电极层16设于该绝缘层14的表面，分别作为与外部电路板焊接时的防焊和粘着垫片。

该过电流保护元件10的散热路径是利用外电极16将电流传感元件13在工作时所产生的欧姆热(ohmic heat)传导到该过电流保护元件10的外部。然而，此散热设计因为散热面积不足而无法使该过电流保护元件10在工作时获得良好的散热，以致其工作电阻值常会随温度变化而变化。

过电流保护元件的使用为顺应未来的元件设计的微小化的趋势，使得元件的散热变成一个重要的设计因素(design factor)。因此，如果可提供一个优选的散热设计，那么应能使过电流保护元件具有更稳定的性能，甚至能扩大其应用范围。

实用新型内容

本实用新型的目在于提供一种具有良好散热效果的过电流保护元件，其可在工作时具有非常好的稳定度。

为了达到上述目的，本实用新型揭示一种过电流保护元件，其包含一个正温度系数元件、两个导热绝缘层和复数个散热柱。该正温度系数元件包含一个电流传感层和两个第一内电极层。该等两个第一内电极层分别叠设于该电流传感层的上下。该等两个导热绝缘层分别叠设于该正温度系数元件的上下。该等复数个散热柱穿设于该导热绝缘层，且连接到该第一内电极层。

与常规技术相比较，本实用新型的过电流保护元件特别设计散热柱，利用过电流保护元件可用的空间来增加散热路径与性能，使过电流保护元件在工作时达到更好的稳定度，并提高其稳态电流。

该散热柱可由铝、铜金属或其合金组成，其在制作上非常容易生产而极具成本效益。在性能上，因为散热柱直接接触内部的第一内电极层，所以可将电流传感层在工作时所产生的欧姆热有效传导到过电流保护元件外部，而增加该电流传感层分散欧姆热的效率。因此，该电流传感层可保持较低的温度，不致造成电阻值跳升，而可提高其在工作时的稳态电流。此外，在设计上，该散热柱可以较好的几何形状得到最大的体面积以增加散热效果。

此外，该导热绝缘层可由具高传热性的散热陶瓷积层板(如Pre-Peg，P/P)组成，其具有充足的体积吸收欧姆热，且可向过电流保护元件外部分散热量。照这样设计使过电流保护元件以最优化的空间利用和最有效率的导热接面与传导路径，而达到良好的散热目的。

附图说明

图1为常规技术的过电流保护元件的示意图；

图2为本实用新型的过电流保护元件的立体图；

图3为本实用新型的过电流保护元件的剖面图；和

图4为本实用新型的另一个过电流保护元件的剖面图。

具体实施方式

图2显示本实用新型优选实施例的过电流保护元件20的立体图。该过电流保护元件20包含一个正温度系数元件和其外围的导热绝缘层23与上下防焊漆层24、两个外电极层26和复数个散热柱27。

图3为沿图2的1-1剖面线得到的剖面图，其中包含一个电流传感层31、两个第一内电极层32、两个导热绝缘层23、两个防焊漆层(solder mask)24、两个第二内电极层35、两个外电极层26和复数个散热柱27。该等两个第一内电极层32分别叠设于该电流传感层31的上下两端，用来导通该电流传感层31。该等两个第一内电极层32与夹在其间的电流传感层31形成一个正温度系数元件38。两个导热绝缘层23分别置于正温度系数元件38的上下两端，另外两个第二内电极层35分别置于该正温度系数元件38的左右两侧，并与第一内电极层32和导热绝缘层23直接接触。两个防焊漆层24分别填入导热绝缘层23的上下两端，两个外电极层26分别置于第二内电极层35的外侧，其可由金属焊剂组成。多个散热柱27分别散布在正温度系数元件38的上下两端，连结到该第一内电极层32，并穿过导热绝缘层23与防焊漆层24而延伸到该过电流保护元件30的外部。

该第一内电极层32、第二内电极层35与散热柱37可使用铜金属作为热传导与电性导通的材料。如表一所示，铜金属在热传导和电传导上都有不错的性能。然而其它热传导性和电传导性好的材料也可替代使用，本实用新型并未作任何限制。该散热柱37可由铝、铜金属或其合金组成，所述第一和第二内电极层32和35则可由镍、铜金属或其合金组成。

                  表一

热传导性(thermal conductivity)	200(W/m℃)
		电传导性(electrical conductivity)	0.596*106(siemens/m)

该电流传感层31可选择使用高分子正温度系数材料，该导热绝缘层23可选择使用导热陶瓷积层板。

本实用新型的该过电流保护元件30把电流传感层31在工作时所产生的欧姆热透过两种热分散路径将其有效地分散到外部。第一种热分散路径是经由散热柱27而将欧姆热排出。本实用新型可经由适当设计而直接将该第一内电极层32上的欧姆热抽引到该散热柱27上。因为该过电流保护元件30内部树立着多个散热柱27，形成可积蓄热能的第一热库(heat reservoir)。如表一所示，铜金属具有良好的传热性，于是该第一热库的所有热能便快速地传导并分散到外部的空气中。第二种散热逸路径是经由导热绝缘层23而将欧姆热排出。导热绝缘层23作为过电流保护元件30的第二热库，将内部产生的热能蓄于此处。除了该散热柱27外，导热绝缘层23填满过电流保护元件30剩余的空间，因此过电流保护元件30内部都是高传热的物质。

图4显示本实用新型的另一优选实施例的过电流保护元件的1-1剖面图，其中包含一个电流传感层41、两个第一内电极层42、两个导热绝缘层43、两个防焊漆层44、两个外电极层46和复数个散热柱47。该等两个第一内电极层42分别叠设于该电流传感层41的上下两端，用来导通该电流传感层41。该等两个第一内电极层42与夹在其间的电流传感层41形成一个正温度系数元件48。两个导热绝缘层43分别置于正温度系数元件48的上下两端。两个防焊漆层44分别填入导热绝缘层43的上下两端，两个外电极层46分别置于该过电流保护元件40的左右两侧，其可由金属焊剂组成。多个散热柱47分别散布在正温度系数元件48的上下两端，连结到该第一内电极层42，并穿过导热绝缘层43与防焊漆层44而延伸到该过电流保护元件40的外部。该第一内电极层42与散热柱47可使用热传导性与电传导性好的材料，如铜金属。

上述优选实施例的过电流保护元件30的实验数据如表二所示，其与常规技术都在同一电阻值的基础上进行比较。

                         表二

	常规技术	本实用新型
			散热效率(dissipation efficiency)	1W/℃	7W/℃
稳态电流I(hold)	0.75A	1.1A

从表二的实验结果可以明显看出本实用新型的过电流保护元件30在散热效果上确实优于常规技术。

本实用新型的技术内容和技术特点已揭示如上，然而所属领域的技术人员仍可能基于本实用新型的示教和揭示而作出种种不背离本实用新型精神的替换和修饰。因此，本实用新型的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换和修饰，并为以上的权利要求书所涵盖。

Claims (10)

1.一种过电流保护元件，包含一个正温度系数元件、两个导热绝缘层和复数个散热柱；所述正温度系数元件包含一个电流传感层和两个分别叠设于所述电流传感层上下表面的第一内电极层；所述两个导热绝缘层是分别叠设于所述正温度系数元件的上下表面；其特征在于所述复数个散热柱是穿设于所述导热绝缘层且连接到所述第一内电极层。

2.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于另外包含两个防焊漆层，分别设置于所述两个导热绝缘层的表面。

3.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于另外包含两个外电极层，分别设于所述过电流保护元件的两侧。

4.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于另外包含两个第二内电极层，分别设于所述正温度数元件的两侧。

5.根据权利要求3所述的过电流保护元件，其特征在于另外包含两个外电极层，分别设于所述两个第二内电极层的外侧。

6.根据权利要求4所述的过电流保护元件，其特征在于所述两个外电极层由金属焊剂组成。

7.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述散热柱由铝、铜金属或其合金组成。

8.根据权利要求3所述的过电流保护元件，其特征在于所述第一内电极层和所述第二内电极层由镍、铜金属或其合金组成。

9.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述电流传感层由高分子正温度系数材料组成。

10.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述两个导热绝缘层由导热陶瓷积层板组成。

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