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TWI301286B - Over-current protector - Google Patents

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TWI301286B
TWI301286B TW095101222A TW95101222A TWI301286B TW I301286 B TWI301286 B TW I301286B TW 095101222 A TW095101222 A TW 095101222A TW 95101222 A TW95101222 A TW 95101222A TW I301286 B TWI301286 B TW I301286B
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Kun Huang Chang
Wen Lung Liu
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Description

,1301286 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種過電流保護元件及其製造方法；特为 是關於應用於精密電子設備中保護精密電子設備之過雷法 保護元件及其製造方法。 ” /;11 【先前技術】 保險絲是用來保護電路中之電路或電器設施，防止其受 到瞬間超額的電流或過高的電壓而對精密電子設備所造： 損壞。因此，保險絲為不可或缺之電子元件。傳統的保險 絲，具有-線圈或保險絲材料’保險絲材料係密封於硬玻 j、陶莞材料或其他絕緣體材料所製成的管體中。在絕緣 管會充入惰性氣體或耐電弧之填充物。管體之兩端分別為 導電體，利用導電體與電路板上的焊接點連接，使電流能 通過保險絲電流超過預定的電流位準時，保險絲 材料將因瞬間過大之電流所產生之熱量而被熔斷，進而形 士斷路’使過大之電流不再流入電路中，以保護電路及電 器設備免於損壞。如此結構之保險絲在較大電流㈣椒 大電堡(225〇 V)下使用時，瞬間產生極大之能量，保險絲 熔斷時產生高熱’周圍的介質迅速膨脹，造成管體爆裂； 同時產生電弧（arc)因此極易燒燬周圍的電子元件，毁損昂 貝系統设備。傳統之保險絲其構造及特性列舉如下： 1 ·美國專利US 6507264 : 保險絲和半導體元件（例如thyristor)利用半導體封 裝的技術封裝成一模組形態，而其間的保險絲元件是 89750.doc ^301286 由如陶竟，玻璃，鐵弗龍PTFEst美耐明㈣啦⑹的 材料包封起來。此-模組元件含有過電流及過電㈣ 護元件：具有三個端點。於使用時，這三個端點形成 過電流兀件與保護系統串聯’而過電壓保護元件和電 路保護系統並聯而達到過電流和過電壓同時保護之功 能。 2·美國專利US 5572181 : 保險絲元件以低熔點的玻璃粉填充於低黏度的半導 體樹脂之材料包封，而玻璃粉的溶點較保險絲元件的 熔斷溫度低。當保險絲元件達溶斷溫度，低溶點玻璃 粉熔融，可避免形成另一導通路徑。 3·美國專利US 5923239 將保險絲材料沈積在印刷電路板（pCB)材料上，再 覆蓋一層聚合物薄膜，然後再將上層pCB壓合。其主 要特徵為利用PCB材料上下包封保險絲材料而形成之 過電流保護元件。 4·美國專利US 6507265 此專利之特徵在於是在絕緣材料管體内充填可消除 電弧能量的物質如矽沙（silica sand)、石膏粉 (powdered gypSum)、惰性氣體等。 5·美國專利us 5812046 在苔體中填充具有電弧泮火（arc qUenching)特性的 惰性氣體例如：六氟化硫（SF6)或氮氣（n2)。 6·美國專利us 5596306 89750.doc .1301286 使用夕膠也封劑（silicone rubber sealant)，其在室 /皿下可自由流動，但遇空氣後黏度可逐漸增加直到完 全形成一固體，以抑制電弧。 述々專利看來，各家庭商都在進行可抑制電弧保險 絲過電流保護元件的開發。不過上述各專利在抑制電弧的 方法上’其製程都較繁雜。因此市面上亟需在大電流及大
，壓的使用環境下，不會產生爆裂及電弧，同時製程簡 單、成本低廉的保險絲元件。 【發明内容】 本發明旨在提供一種過電流保護元件及其製造方法，特 別是用於電腦與精密通訊設備等之表面黏著型可復式過電 肌保》蒦7G件構。根據本發明之此種過電流保護元件結構 及/、製k方法，其可藉由既有之傳統機具“列如：沖壓 機、點焊機、模頭、塗佈機）生產，無須利用其他特殊機 具，而有效減少所須製作步驟與其複雜度，肖減少生產成 本與所需設備’有效提昇元件製程之適當性與經濟性。 根據本發明之此種過電流保護元件及其製造方法，其藉 由沖壓機具之成型’以及點焊’乃可擠壓出一具有盥二 片狀基材不同型態與結構之基材’而其形狀可為扁形，圓 形’矩形’橢圓形等’得以靈活用於不同電子零件之需 根據本發明之此種此種過電流保護元件及其製造方法， 其電極形成於元件本體之兩端，而可形成多種結構，有1 擴大其適用場合。此外，元件本體外表四周包覆之絕緣 89750.doc .1301286
層’可使用高分子材料。高分子材料為熱可塑性材料或熱 凝固性材料。其中熱可塑性材料包含：（a)結晶性高分子： 聚乙烯、聚丙烯、尼龍12、尼龍6、尼龍66、尼龍6T、尼 龍9T、聚對苯二曱酸丁二醇酯（pBT)、聚對苯二甲酸乙二 醇酯（PET)、塑膠鋼（P0M)、PEEK、液晶高分子聚合物 (LCP)、乙烯共聚物、聚苯砜（pps) ; (b)非結晶性高分子·· 丙烯腈_ 丁二烯-苯乙烯三元共聚合物（ABS)、聚苯乙烯 (PS)、聚磺化物、聚二乙醚磺化物、聚苯乙烯氡化物、苯 氧基樹脂、聚醯胺、聚乙醚醯胺、聚乙醚醯胺/矽塊共聚 物、聚綾酸酯、丙烯樹脂、聚甲基丙烯酸酯、苯乙烯/丙 烯忍冬二氯乙烯、4-甲基戊烯共聚合物（τρχ)、苯乙烯塊 共聚物，能夠有效提高整個元件之耐燃性。因此，本發明 之元件本身之可靠性與耐久性乃大為增進。 根據本發明之過電流保護元件，其電流係以多方向於中 央導體流動，與習用之表面黏著型可復式過電流保護元件 不同，故可減少電阻與有效降低因電流流動所產生之熱量 外，並可有效增加其導電性。 根據本發明之過電流保護元件，其製造過程包含下列步 驟:沖塵-導電金屬薄片成為具有至少一基架之導線年， 該基架兩端分別延伸出—支禮板；將—保險絲單元焊接於 該等支撐板之間，該保險絲單元包含—保險絲本體；將已 焊接有該保險絲單元之導線架置人於—模具中，並於該模 '、放入同刀子材料，以包覆該保險絲本體與該等支撐 板的一部份，並且予以槿 棋J成型，取出已被該高分子材料 89750.doc 1301286 保險絲元件200，其具有一保險絲本體2〇1，其兩端分別延 伸出一第一電極203及第二電極205，並由保險絲包覆體 2〇7所包覆。保險絲元件200經電性測試結果如表以_1£所 示〇
表1A 測試值 編號 直流電阻(毫歐姆） 大於（以％表示）額定電流 (I·25安培）之熔斷時間
表1B
89750.doc 1301286 表ic
測試 值編 號 Surge電壓 (VAC) Surge電壓 (安培） Surge波形 次數 (正負向） 樣品1 樣品2 樣品3 樣品4 樣品5 1 600 100 10/1000 +Λ25 次 OK OK OK OK OK 2 1000 100 10/1000 +/•25 次 OK OK OK OK OK 3 1000 100 10/360 +/-25 次 OK OK OK OK OK 4 2500 500 2/10 +/-10 次 OK OK OK OK OK
表ID 測試 值編 號 Surge電壓 (VAC) Surge電流 (安培） 持續時間 樣品 1 樣品 2 樣品 3 樣品 4 樣品 5 1 277 25 15分鐘 ok ok ok ok ok 2 600 2.2 15分鐘 ok ok ok ok ok 3 600 7.0 5.0秒 ok ok ok ok ok 4 600 60 5.0秒 ok ok ok ok ok
表IE
測試 值編 號 Surge電壓 (VAC) Surge電壓 (安培） Surge波形 次數 樣品1 樣品2 樣品3 樣品4 樣品5 1 5000 500 2/10 1次 OK OK OK OK OK
實施例（2) 如圖1所示，包覆保險絲單元105的包覆材料與實施例 89750.doc -12- 1301286
表2B 測試 值編 號 Surge電壓 (VAC) Surge電流 (安培） 持續時間 樣品 1 樣品 2 樣品 3 樣品 4 樣品 5 1 50 0.33 15分鐘 ok ok ok ok ok 2 100 0.17 15分鐘 ok ok ok ok ok 3 600 1.0 1·〇秒 ok ok ok ok ok
表2C
測試 值編 號 Surge電壓 (VAC) Surge電流 (安培） Surge波形 次數 (正負向） 樣品1 樣品2 樣品3 樣品4 樣品5 1 600 100 10/1000 +/-25 次 OK OK OK OK OK 2 1000 100 10/1000 +/-25 次 OK OK OK OK OK 3 1000 100 10/360 +/-25 次 OK OK OK OK OK 4 2500 500 2/10 +/-10次 OK OK OK OK OK
表2D 測試 值編 號 Surge電壓 (VAC) Surge電流 (安培） 持續時間 樣品 1 樣品 2 樣品 3 樣品 4 樣品 5 1 277 25 15分鐘 ok ok ok ok ok 2 600 2.2 15分鐘 Ok ok ok ok ok 3 600 7.0 5.0秒 Ok ok ok ok Ok 4 600 60 5.0秒 Ok ok ok ok ok 89750.doc -14- 1301286
表2E
測試 值編 號 Surge電壓 (VAC) Surge電流 (安培） Surge波形 次數 樣品1 ---— — 樣品2 樣品3 樣品4 樣品5 1 5000 500 2/10 1次 OK OK OK OK OK 本發明之此種過電流保護元件，其本體 故其體積乃大為減小’而可合於目前電子高=:、 薄、短、小的要求。而且’本發明過電流保護元件的製造 • 方法僅需要沖壓、焊接、填充高分子包覆材料而模塑成 型。切斷支樓架的步驟，其製造程序大為簡化，且無需利 則賈格昂貴之機器即可製得，製造成本大為降低，具有產 . 業利用仏值，故合於專利法的要件，懇請賜准專利，實為 德便。 【圖式簡單說明】 圖1為用於製造本發明之保險絲元件之導線架示意圖 圖2為本發明保險絲元件之示音圖 _ 圖3為本發明保險絲元件之製造流程圖。 【主要元件符號說明】 100 導線架 101 基架 103 支撐板 105 保險絲單元 200 保險絲元件 201 保險絲本體 89750.doc 1301286 203 第一電極 205 第二電極
89750.doc -16-

Claims (1)

13018辦°1222號專利申請案
中文申請專利範圍替換本(97年4月） 十、申請專利範圍： 種過電流保護元件，其包含 1. 一保險絲本體 電極；以及 其兩端分別延伸出一第 一電極及一第 -保險絲包覆體，其由一高分子材料所組成； 當該過電流保護元件處於一過電流之情況下時，該保 險絲包覆體可吸收該保險絲本體溶斷所產生之熱量並抑 制電弧之產生，其中熱可塑性材料包含：⑷結晶性高分 子：聚乙烯、聚丙烯、尼龍12、尼龍6、尼龍66、尼龍 6T、尼龍9T、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙 二醇酯、塑膠鋼、PEEK、液晶高分子聚合物、乙烯共聚 物、聚苯砜；（b)非結晶性高分子：丙烯腈-丁二烯-苯乙 稀二兀共聚合物、聚苯乙烯、聚磺化物、聚二乙醚磺化 物、聚苯乙烯氧化物、苯氧基樹脂、聚醯胺、聚乙醚醯 胺、聚乙_醯胺/矽塊共聚物、聚羧酸酯、丙烯樹脂、聚 甲基丙晞酸酯、苯乙烯/丙烯忍冬三氯乙烯、4-甲基戊烯 共聚合物、苯乙烯塊共聚物。 2·如申請專利範圍第1項之過電流保護元件，其中該高分 子材料之分子量介於3000至10000000。 3 ·如申睛專利範圍第2頊之過電流保護元件，其中該高分 子材料為熱可塑性材料或熱凝固性材料。 4 ·如申睛專利範圍第3項之過電流保護元件，其中該高分 子材料可加入抗氧化劑及/或填充劑。 5.如申請專利範圍第3項之過電流保護元件，其中該高分 89750_970422.doc 1301286 子材料可加入彈性材料。 之過電流保護元件， 維、有機纖維或耐電 其中該高分 弧之氫氧化 6.如申請專利範圍第3項 子材料可加入無機纖 物0 -種過電流保護元件的製造方法，其包 沖壓一導電金屬薄片 ^乂驟： 哥5成為具有至少一基 該基架兩端分別延伸出一支撐板； ’、次湞， 將一保險絲單元焊接於
- 4人 於5亥荨支撐板之間，該保險絲單 儿包含一保險絲本體； 將已焊接有該保險絲單元之導線架置入於一模具中， 並於該模具中放入一高分子材料，以包覆該保險絲本體 與該等支撐板的一部份，並且予以模塑成型； 取出已被該咼分子材料包覆之導線架，並將該基架切 斷〇
89750-970422.doc 13 01 i換§101222號專利申請案 中文圖式替換頁(97年4月） 十一、圖式： fTW找, ⑽ L___ _卿105 一^p/ LA
51
O:\89\89750-970422.doc 13 01 f抄&01222號專利申請案 中文圖式替換頁(97年4月）
O:\89\89750-970422.doc -2-
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