[发明专利]过电流保护装置

说明书

技术领域

本发明关于一种过电流保护装置，特别是关于一种应用于二次电池的过电流保护装置。

背景技术

由于具有正温度系数(Positive Temperature Coefficient；PTC)特性的导电复合材料的电阻具有对温度变化反应敏锐的特性，可作为电流或温度感测元件的材料，且目前已被广泛应用于过电流保护元件或电路元件上。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，即发生触发(trip)现象，从而降低流过的电流值。

目前行动装置使用的二次电池(例如锂电池)的过电流保护是将二次电池串接一保护电路模组(Protection Circuit Module；PCM)，而该保护电路模组中搭载PTC元件，以提供过电流时的保护。图1例示一保护电路模组10，其中PTC元件11设置于电路板(PCB)15上。该保护电路模组10上通常会因应电路设计另外设置各式电阻13、电感14等被动元件及包含场效电晶体的IC元件12。PTC元件11和IC元件12通常具有一定的高度，而搭载PTC元件11和IC元件12的电路板15亦具有一定厚度，使得保护电路模组10整体的厚度会达1.8-2.3mm，或甚至更高。

随着手持式电子产品的衍进，为增加产品电池的续航力，IC元件与被动元件在电路上能占有的空间也更加窄小。因此，如何在不降低元件尺寸、不降低维持电流(hold current)、同时也不增加PTC元件的电阻的前提下，如何经由结构设计，使PTC相关保护模组所占空间减少，已经成为亟需突破的重要课题。

发明内容

本发明揭露一种过电流保护装置，串接于二次电池的正负电极端，以提供过电流时的保护。过电流保护装置具有容置空间以容纳相关的IC、PTC及被动元件，可有效降低整体高度。

本发明揭露一种过电流保护装置，用于提供二次电池的过电流保护，其包含导线架(lead frame)、至少一主动或被动元件和PTC元件。导线架具有承载部及弯折的两端部，形成一容置空间。该导线架的两端部分别电气连接于该二次电池的正、负极。承载部包含复数个区块。主动或被动元件和PTC元件均设置于该承载部，且设置于该容置空间中。PTC元件包含第一电极及第二电极，该第一电极和第二电极电气连接该承载部中不同的区块。主动元件可为IC，被动元件可为电阻及/或电感等。

一实施例中，PTC元件的第一电极系打线连接(wire bonding)至该导线架，第二电极焊接于该导线架表面。其中PTC元件可为包含PTC材料层，且第一电极和第二电极分别设于该PTC材料层的上下表面的结构。

一实施例中，PTC元件跨接于导线架中相邻的不同区块，且第一电极和第二电极分别焊接于该相邻的不同区块表面。焊接可采用回焊(reflowsoldering)方式，即以表面黏着(surface mount)方式进行连接。

一实施例中，PTC元件另包含电阻元件，该电阻元件为三明治结构，包含第一导电层、第二导电层及迭设于其间的PTC材料层。该第一电极连接该第一导电层，第二电极连接该第二导电层。

一实施例中，该第一电极包含位于上下表面的电极层，且利用导通件进行连接，该第二电极包含位于上下表面的电极层，且利用导通件进行连接。

一实施例中，该第一电极中位于上表面的电极层，其所占面积可超过上表面的二分之一，且该第二电极中位于下表面的电极层，其所占面积可超过下表面的二分之一。

相较于传统以电路板为基板的保护电路模组，本发明使用导线架作为基板者可将过电流保护模组的整体高度降低约一半，或特别是降低至1.5mm、1.2mm或1mm以下。此外，PTC元件可采用表面黏着元件，利用其位于左右之第一和第二电极可跨接于不同区块间，所以元件宽度较不受限，而可以提供较大的维持电流且降低PTC元件的电阻。

附图说明

图1绘示现有的保护电路模组的结构。

图2至4绘示本发明第一实施例的过电流保护装置。

图5绘示本发明第二实施例的过电流保护装置。

图6绘示本发明第三实施例的过电流保护装置中的PTC元件。

图7绘示本发明第四实施例的过电流保护装置中的PTC元件。

其中，附图标记说明如下：

10 保护电路模组

20、30 过电流保护装置

11、22、50、60、70 PTC元件