台湾专利TW201310490A 保護元件及應用此保護元件之保護裝置

专利PDF首页>>台湾专利

专利附录

专利说明

权利要求

类似技术

同族专利

引用文献

法律状态

优先权

专利摘要:
一種保護元件，包括封裝基材；第一熔斷單元，設於該封裝基材內，該第一熔斷單元具有一第一熔斷作用區；第二熔斷單元，設於該封裝基材內，該第二熔斷單元具有一第二熔斷作用區，其中該第一與第二熔斷作用區係相鄰設置；以及內埋孔洞，設於該封裝基材內，使該第一熔斷作用區以及該第二熔斷作用區曝露於該內埋孔洞中；當該第一和該第二熔斷作用區其中之一發生熔斷時，輔助熔斷所產生的能量將另一熔斷作用區截斷。
公开号:TW201310490A
申请号:TW101123841
申请日:2012-07-03
公开日:2013-03-01
发明作者:Hsin-Hsien Yeh；Hong-Ching Lin；Tsung-Wen Chen；Wen-Hao Deng
申请人:Ind Tech Res Inst；
IPC主号:H02H3-00

专利说明:
保護元件及應用此保護元件之保護裝置
本發明係有關於保護元件，特別是有關於應用內埋(密閉)孔洞輔助截斷供電操作之保護元件以及應用此保護元件之保護裝置。
可攜式電子產品，例如行動電話、筆記型電腦等，均採用二次電池。二次電池中之鋰電池由於其不具記憶效應，故廣泛應用於可攜式電子產品。鋰電池的充電首重安全性，若任其處於不正常、或規格外之操作會發生起火、爆炸等危險。因此，市售商品化的鋰電池組，必然會提供保護電路以控制鋰電池組的充放電。多功能型保險絲(保護元件)具有不佔空間、多重保險等優勢，為現行鋰電池組必用的元件，而許多廠商也致力研究各式各樣的多功能型保險絲，以獲取應用於二次電池甚或其他電子設備的商機。
有鑑於此，本發明提供一種保護元件，應用內埋(密閉)孔洞之輔助進行截斷供電之操作，以及應用此保護元件之保護裝置。
依據本發明實施範例之保護元件，包括封裝基材，第一熔斷單元，第二熔斷單元，以及至少一第一內埋孔洞。該第一熔斷單元，沿第一方向延伸而設於該封裝基材內；該第二熔斷單元，沿第二方向延伸而設於該封裝基材內，且與該第一熔斷單元相互交越。該第一內埋孔洞，對應於該第一及該第二熔斷單元之交越位置而設於該封裝基材內，用以當該第一和該第二熔斷單元其中之一發生熔斷時，熔斷時所產生的能量將另一熔斷單元截斷。
依據本發明實施範例之另一保護元件，包括封裝基材；第一熔斷單元，設於該封裝基材內，該第一熔斷單元具有一第一熔斷作用區；第二熔斷單元，設於該封裝基材內，該第二熔斷單元具有一第二熔斷作用區，其中該第一與第二熔斷作用區係相鄰設置；以及內埋孔洞，設於該封裝基材內，使該第一熔斷作用區以及該第二熔斷作用區曝露於該內埋孔洞中；當該第一和該第二熔斷作用區其中之一發生熔斷時，輔助熔斷所產生的能量將另一熔斷作用區截斷。
依據本發明實施範例之應用前述保護元件之保護裝置，包括：前述保護元件，感測單元，以及開關元件。該保護元件更包括：第一端電極，與該第一熔斷單元之第一端電性連接，用以接收至少一電壓源所提供的電力；第二端電極，與該第一熔斷單元之第二端電性連接，用以將該電力提供至一負載裝置；以及，第三端電極，與該第二熔斷單元之第一端電性連接；其中該第二熔斷單元之第二端選擇性地與該第一及第二端電極其中之一電性連接。感測單元，耦接該保護元件與該負載裝置，當偵測到該電力高於預設值，輸出一保護信號。該開關元件，耦接該第三端電極與一參考電位節點之間，當接收到該保護信號時即導通而將原提供至該負載之該電力旁路至該參考電位節點。
以下說明是本發明的各種實施範例及樣態。其目的是要舉例說明本發明一般性的原則，不應視為本發明之限制，本發明之範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
第1A及1B圖顯示依據本發明一實施例之保護元件1及10的結構示意圖。第1C圖顯示第1A及1B圖所示保護元件1及10的等效電路圖。
參照第1A圖，保護元件1，包括：封裝基材100；第一熔斷單元101，沿第一方向延伸而設於該封裝基材100內；第二熔斷單元102，沿第二方向延伸而設於該封裝基材內，且與該第一熔斷單元101相互交越；以及，一內埋孔洞103，對應於該第一及該第二熔斷單元(101、102)之交越位置而設於該封裝基材100內。該內埋孔洞103為封閉空間(不露出於封裝基材外)。
於本發明中，內埋孔洞103設置於第一熔斷單元101及該第二熔斷單元102互相交越處，如第1A圖所示之實施範例，係設置於該第一熔斷單元101的上方。但該內埋孔洞亦可以設置於該第二熔斷單元102的下方，或是該第一及第二熔斷單元(101、102)之間。該內埋孔洞103可依設計所需使該第一及/或第二熔斷單元(101、102)的部分曝露於該內埋孔洞103中。
第1B圖所示的保護元件10相較於第1A圖之保護元件1，主要差異在於具有兩個內埋孔洞103a、103b。
該等內埋孔洞103a、103b為互相獨立的封閉空間(不露出於封裝基材外)，主要係設置於第一熔斷單元101及該第二熔斷單元102互相交越處。
該第一熔斷單元101及該第二熔斷單元102，例如為熔絲元件，該等熔絲元件均具有熔斷作用區(未圖示)。在設置該第一熔斷單元101及該第二熔斷單元102時，係儘可能使熔斷作用區彼此(上下)交越。
舉例而言，當第二熔斷單元102因為該保護元件1或10啟動保護功能而熔斷時，該第二熔斷單元102的熔斷作用區於熔斷時產生的破壞能量(例如：爆破力、熱能、蒸氣壓、電弧…等)可透過內埋孔洞103b(甚或內埋孔洞103a)的輔助加以導引或加強，而一併將第一熔斷單元101進行結構性破壞、或加以截斷。
再請參照第1A及1B圖，保護元件1和10均包括第一端電極T1、第二端電極T2及第三端電極T3。該第一熔斷單元101之第一及第二端分別延伸至該封裝基材100之外而與該第一端電極T1及第二端電極T2電性連接。該第二熔斷單元102之第一端延伸至該封裝基材100之外而與該第三端電極T3電性連接；另外在此例中，該第二熔斷單元102之第二端透過連接部102a而與該第二端電極T2構成電性連接。第1C圖即顯示第1A及1B圖所示保護元件1及10的等效電路圖。
在此實施例中，該第一方向和該第二方向係為實質上互相垂直，但並非限定於此。
以下將配合第1A及1B圖之保護元件1及10沿該第一方向切割的剖面示意圖，說明在該保護元件1及10的封裝基材內設置內埋孔洞的各種實施樣態及結構。以下的圖式中，相同的符號基本上係表示相同的元件或結構，惟為能清晰說明起見，部分相對應第1A、1B圖的剖面圖式中的元件亦會採用不同的符號表示，應以說明書內文的敘述和其對應剖面圖式符號所述者為準。
第2A~2C圖顯示保護元件10之三種實施樣態的剖面示意圖，各樣態均係沿該第一方向切割該保護元件10(及該第一熔斷單元101)。
第2A圖相較於第1B圖，其更包括一隔板200設於該封裝基材100內，而該隔板200亦可選用與該封裝基材100相同的材料。該第一熔斷單元101係設於該隔板200之一表面上。該內埋孔洞103a及103b設於該第一和第二熔斷單元(101、102)的交越位置。該第一和第二熔斷單元(101、102)的部分於該內埋孔洞103b中露出。於第2A圖所示實施例中，在該隔板200上更設有一弱化缺陷201，例如為預切痕、缺口等。此弱化缺陷201可用以在第二熔斷單元在熔斷時產生破壞能量的瞬間，控制該隔板200之斷裂進而使另一熔斷單元的結構亦遭受破壞。
於第2B圖所示之實施例中，相較於第2A圖，其更包括一高揮發性材料層202將露出於該內埋孔洞103a的第二熔斷單元之部分或全部予以掩蓋。該高揮發性材料層例如為：低熔點金屬材料、高分子材料、玻璃材料等，但是並非定於此。此高揮發性材料層202，用以在該第二熔斷單元102熔斷時增強對該第一熔斷單元101的破壞力。此外，相較於第2A圖，第2B圖中的隔板係採用與封裝基材100相同的材料，因此可與封裝基材100形成一整體結構，故在第2B圖並未圖示該隔板200，但該弱化缺陷201仍圖示於第2B圖中。在以下說明書各實施例的敘述中，若隔板係採用與封裝基材相同的材料，而與封裝基材以一整體結構呈現時，為簡明起見則不再特別以符號標示該隔板。
於第2C圖所示之實施例中，相較於第2A圖，該第一熔斷單元101之部分係露出於該內埋孔洞103a中，而該第二熔斷單元102之部分和該弱化缺陷201係露出於該內埋孔洞103b中。第2C圖中的隔板係採用與封裝基材100相同的材料。
第3圖顯示保護元件1之另一種實施樣態，亦係沿該第一方向切割該保護元件1的剖面示意圖。
於第3圖所示之實施例中，相較於第1A圖，其更包括一隔板200設於該封裝基材100內，而該隔板200亦可選用與該封裝基材100相同的材料。該第一熔斷單元101係設於該隔板200之一第一表面上，而該第二熔斷單元102則設於該第一表面之反面上。第3圖之保護元件僅設置一內埋孔洞303於該第一和第二熔斷單元(101、102)的交越位置。該第一熔斷單元101的部分於該內埋孔洞303中露出。在該第二熔斷單元102熔斷時，該內埋孔洞303提供破壞力(破壞能量)的導引，俾能使該破壞能量能輕易破壞該第一熔斷單元101的結構。
第4A~4B圖顯示保護元件10之又兩種實施樣態，均係沿該第一方向切割該保護元件10的剖面示意圖。
於第4A圖所示之實施例中，保護元件10包括內埋孔洞401與402，以包夾該第一及該第二熔斷單元(101、102)交越位置的方式而設置於該封裝基材100內。需注意的是該第一及該第二熔斷單元(101、102)均未於該內埋孔洞(401、402)中露出。
於第4B圖所示之實施例中，與第4A圖的差異在於，該內埋孔洞401於靠近該第一熔斷單元101處設置有弱化缺陷403，該內埋孔洞402於靠近該第二熔斷單元102處設置有弱化缺陷404。
第5A~5B圖顯示保護元件10之另兩種實施樣態，均係沿該第一方向切割該保護元件10的剖面示意圖。
於第5A圖所示之實施例中，保護元件10包括內埋孔洞501與502，對應該第一及該第二熔斷單元(101、102)之交越位置而設置於該封裝基材100內。該第一及該第二熔斷單元(101、102)分別於該內埋孔洞(501、502)中有部分露出。於第5B圖所示之實施例結構大致與第5A圖相同，惟第5A圖所示該第一與該第二熔斷單元的距離大於第5B圖所示者。參照第5B圖，該第一及第二熔斷單元(101、102)可視為設置於隔板(與封裝基材相同材料，故未圖示)的兩個面上。
此外，更可使用高揮發性材料層(未圖示於第5A、5B圖)將露出於該內埋孔洞502的第二熔斷單元102之部分或全部予以掩蓋。
第6A至6C圖將揭露另一型態的保護元件結構應用的實施例。第6A圖顯示依據本發明一實施例之保護元件1的結構示意圖。第7A圖則為相對應6A圖之保護元件1之實施樣態的剖面示意圖，其剖面係沿該第一方向切割該保護元件1(及第一熔斷單元101與第二熔斷單元102)。
參照第6A圖，保護元件1包括：封裝基材100；第一熔斷單元101，具有一第一熔斷作用區101b，沿第一方向延伸而設於該封裝基材100內；第二熔斷單元102，具有一第二熔斷作用區102b，同樣沿第一方向延伸而設於該封裝基材100內。於本實施例中，第一熔斷單元101與第二熔斷單元102為相互平行；以及一內埋孔洞103，設於該封裝基材100內。該內埋孔洞103為封閉空間(不露出於封裝基材外)。第6A圖所示之實施範例中，第一熔斷作用區101b與第二熔斷作用區102b係暴露於內埋孔洞103之中。
保護元件1更包括一隔板200，設於該封裝基材100內，將第一熔斷作用區101b與第二熔斷作用區102b分隔。該隔板200可選用與該封裝基材100相同的材料。隔板200上可更選擇性形成一弱化缺陷(未顯示)，例如為預切痕、缺口等。此弱化缺陷可用以在第一與第二熔斷單元之一者在熔斷時產生破壞能量的瞬間，控制該隔板之斷裂進而使另一熔斷單元的結構亦遭受破壞。部份其他之實施例中，更可包括一高揮發性材料層(未顯示)將第二熔斷作用區102b露出於內埋孔洞103的之部分或全部予以掩蓋。該高揮發性材料層例如為：低熔點金屬材料、高分子材料、玻璃材料等，但是並非定於此。此高揮發性材料層，用以在該第二熔斷作用區102b熔斷時增強對該第一熔斷作用區101b的破壞力。隔板、弱化缺陷與高揮發性材料層之詳細實施方式可參考第2A至2C圖以及相關說明書內容。
接著請參照第7A圖，其中第一、第二熔斷作用區101b與102b係相鄰設置，於一實施例中，第一和第二熔斷作用區101b與102b之間的距離為第一及第二熔斷單元101與102之間的最短距離。於本實施例中，第一及第二熔斷單元101與102彼此不垂直重疊，然而於其他部份實施例中，第一及第二熔斷單元101與102可以是垂直重疊或部份垂直重疊。於本實施例中，第一熔斷作用區101b係設置於隔板200之上。
保護元件1包括第一端電極T1、第二端電極T2及第三端電極T3。第一熔斷單元101之第一及第二端分別延伸至該封裝基材100之外而與第一端電極T1及第二端電極T2電性連接。該第二熔斷單元102之第一端延伸至該封裝基材100之外而與該三端電極T2電性連接；另外在此例中，該第二熔斷單元102之第二端透過連接部102a而與該第三端電極T3構成電性連接。
第6B圖顯示本發明另一實施例之保護元件10的結構示意圖。第7B圖則為相對應6B圖之保護元件10之實施樣態的剖面示意圖，其剖面係沿該第一方向切割該保護元件10(及第一熔斷單元101與第二熔斷單元102)。第6B圖所示的保護元件10相較於第6A圖之保護元件1，主要差異在於具有兩個內埋孔洞103a、103b。該等內埋孔洞103a、103b為互相獨立的封閉空間，於本實施例中，第一內埋孔洞103a設置於第一熔斷作用區101b上且使第一熔斷作用區101b該第一內埋孔洞103a的底部露出；該第二內埋孔洞103b設置於第一熔斷作用區101b之下且使第二熔斷作用區102b在該第二內埋孔洞103b的頂部或底部露出。
保護元件10包括第一端電極T1、第二端電極T2及第三端電極T3。該第一熔斷單元101之第一及第二端分別延伸至該封裝基材100之外而與該第一端電極T1及第二端電極T2電性連接。該第二熔斷單元102之第一端延伸至該封裝基材100之外而與該第三端電極T2電性連接，而該第二熔斷單元102之第二端透過連接部102a而與該第三端電極T3構成電性連接。
接著請參照第7B圖，其中第一、第二熔斷作用區101b與102b係相鄰設置，於一實施例中，第一和第二熔斷作用區101b與102b之間的距離為第一及第二熔斷單元101與102之間的最短距離。於本實施例中，第一及第二熔斷單元101與102彼此不垂直重疊，然而於其他部份實施例中，第一及第二熔斷單元101與102可以是垂直重疊或部份垂直重疊的。
第6C圖顯示依據本發明另一實施例之保護元件1的結構示意圖。第7C圖則為相對應6C圖之保護元件1之實施樣態的剖面示意圖，其剖面係沿該第一方向切割該保護元件1(及第一熔斷單元101與第二熔斷單元102)。第6C圖所示的保護元件1相較於第6B圖之保護元件10，主要差異在於僅有一內埋孔洞103a，形成於第一熔斷作用區101b之上，且使第一熔斷作用區101b暴露其中。
保護元件1或10包括第一端電極T1、第二端電極T2及第三端電極T3。該第一熔斷單元101之第一及第二端分別延伸至該封裝基材100之外而與該第一端電極T1及第二端電極T2電性連接。該第二熔斷單元102之第一端延伸至該封裝基材100之外而與該第三端電極T2電性連接；另外在此例中，該第二熔斷單元102之第二端透過連接部102a而與該第三端電極T3構成電性連接。
接著請參照第7C圖，其中第一、第二熔斷作用區101b與102b係相鄰設置，於一實施例中，第一和第二熔斷作用區101b與102b之間的距離為第一及第二熔斷單元101與102之間的最短距離。於本實施例中，第一及第二熔斷單元101與102彼此不垂直重疊，然而於其他部份實施例中，第一及第二熔斷單元101與102可以是垂直重疊或部份垂直重疊的。
第6A至6C圖之保護元件1及10具有當該第一和該第二熔斷作用區其中之一發生熔斷時，熔斷所產生的能量將另一熔斷作用區截斷之功能。舉例而言，當第二熔斷單元102因為該保護元件1及10啟動保護功能而熔斷時，該第二熔斷單元102的第二熔斷作用區102b於熔斷時產生的破壞能量(例如：爆破力、熱能、蒸氣壓、電弧…等)可透過如第6A或6C圖之內埋孔洞103(或第6B圖之內埋孔洞103a及/或103b)的輔助加以導引或加強，而一併將第一熔斷單元101的第一熔斷作用區101b進行結構性破壞、或加以截斷。
以下說明將以上所述保護元件10，配合對應電路用以對電子設備進行保護的範例(使用保護元件1亦能達成相同的功能)。
第8A圖顯示應用上述保護元件1或10之保護裝置60。保護裝置60包括：前述之該保護元件1或10；感測單元601；以及開關元件602。在此實施例中，此保護裝置60係用以保護耦接至電壓源之負載裝置，例如為筆記型電腦的鋰電池組BS(二次電池組)，但並非限定於此，亦可以用保護其他電子設備。
該保護元件1或10由第一及第二熔斷單元101和102所構成；如第2A圖及前述各種實施樣態所示並且具有第一至第三端電極(T1~T3)。該第一端電極T1，用以接收至少一電壓源所提供的電力。該第二端電極T2，將該電力提供至該鋰電池組BS(負載裝置)。
該電壓源透過該第一熔斷單元101提供電力至該鋰電池組BS，倘若由於異常或其他原因造成流過該第一熔斷單元101的電流超過第一熔斷單元101能容忍的第一電流規格值(亦即發生過電流之情形)，該第一熔斷單元101即發生熔斷，藉此截斷該電壓源提供的電力而保護該鋰電池組BS免受過電流的破壞。
該開關元件602，耦接該第三端電極T3與一參考電位節點之間(例如參考接地節點GND)。在此實施例中該開關元件602為場效電晶體，但是並非限定於此。
感測單元601如第8A圖所示，跨接於該鋰電池組BS的兩端以偵測提供至該鋰電池組BS的電壓(即鋰電池組BS的跨壓)是否超過預定電壓。在偵測出超過預定電壓時(亦即發生過電壓)，該感測單元601發出保護信號PS將該開關元件602導通，因此原本要提供至鋰電池組BS的電壓，將會經過該第二熔斷單元102及該開關元件602而被旁路(bypass)至該參考接地節點GND。發生過電壓的情形下，倘若該第一或第二熔斷單元其中之一發生熔斷時，熔斷產生的破壞能量將會使另一熔斷單元連帶地發生結構性的破壞，藉此達到將鋰電池組BS完全與該電壓源隔絕，同時保護鋰電池組BS與電壓源。
此外，可選擇將第二熔斷單元102的能容忍的第二電流規格值設計為小於該第一熔斷單元101的第一電流規格值，倘若流過該第二熔斷單元102的電流大於該第二電流規格值(但小於該第一電流規格值)，則該第二熔斷單元102發生熔斷，同時熔斷產生的破壞能量將會使該第一熔斷單元101連帶地發生結構性的破壞，藉此達到將鋰電池組BS完全與該電壓源隔絕，同時保護鋰電池組BS與電壓源。
第8B圖顯示應用上述保護元件1或10之保護裝置60的另一實施例。同上第8A圖所述，倘若由於異常或其他原因造成流過該第一熔斷單元101的電流超過第一熔斷單元101能容忍的第一電流規格值(亦即發生過電流之情形)，該第一熔斷單元101即發生熔斷，藉此截斷該電壓源提供的電力而保護該鋰電池組BS免受過電流的破壞。
第8B圖之感測單元601跨接於該第一熔斷單元101的兩端，藉由測得第一和第二端電極(T1和T2)分別對接地節點GND的電壓，以監測該第一熔斷單元101的跨壓(T1-T2間的電壓降)以及該鋰電池組BS接收的電壓(T2-GND間的電壓降)。
在偵測出該鋰電池組BS接收的電壓超過預定電壓時(亦即發生過電壓)，該感測單元601發出保護信號PS將該開關元件602導通，因此原本要提供至該鋰電池組BS的電壓，將會經過該第二熔斷單元102及該開關元件602而被旁路(bypass)至該參考接地節點GND。
此外，該感測單元601由該第一熔斷單元101的跨壓及其本身的電阻值可得知流過該第一熔斷單元101的電流I1(未圖示)。當該感測單元601判斷流過該第一熔斷單元101的電流I1小於該第一電流規格值但大於一警示值時，亦會發出該保護信號PS將該開關元件602導通，使該電流I1流過該開關元件602及該第二熔斷單元102。該第二熔斷單元能容忍的第二電流規格值可以是小於或等於該第一熔斷單元101。
在此實施例中，假設該第一及第二電流規格值分別為12安培和4安培。在該電壓源對該鋰電池組BS充電時，流過該第一熔斷單元101的電流I1雖然未發生過電流，但是對鋰電池組BS而言，充電電流(即I1)若持續大於該警示值時，則會對鋰電池組造成損壞。因此，該感測單元601在判斷出流過該第一熔斷單元101的電流I1超出該警示值(在此例如為7安培)時，則發出該保護信號PS將該開關元件602導通，電流I1改流經該開關單元602與該第二熔斷單元102。由於電流I1大於該第二電流規格值，故該第二熔斷單元102發生熔斷，同時熔斷產生的破壞能量將會使該第一熔斷單元101連帶地發生結構性的破壞，藉此達到將鋰電池組BS完全與該電壓源隔絕。藉由上述方式，可藉由設定該警示值進一步提供對該將鋰電池組BS的保護。
第8C圖顯示上述第8A、8B圖的上位電路架構圖。與第8A、8B圖相同的元件及動作，於此不再贅述。
第8C圖之該感測單元601，耦接該保護元件1或10與該鋰電池組BS，可直接偵測鋰電池組BS兩端的電壓(如第8A、8B圖)、以決定是否發生過壓的情形。惟該感測單元601亦可透過設置於該鋰電池組BS內的電壓監測裝置提供的對應信號來判定是否發生過電壓的情形。此外，亦可透過設置於該鋰電池組BS內的電流監測裝置提供的對應信號來判定是否發生超出前述警示值的情形。
在一實施例中，保護裝置60可更包括溫度感測器603(第8A、8B圖)，用以量測環境溫度或該鋰電池組BS的溫度，當偵測得到的溫度高於既定溫度值時，發出一控制信號CS以驅動該開關元件602導通以將電力予以旁路。
需注意的是，若將該保護元件1或10的第一端電極T1改連接該鋰電池組BS，第二端電極T2改連接該電壓源，上述第8A~8C所述的動作仍可正常運作。
由上述第8A~8C所述可知，本發明出的保護元件內部設置有內埋孔洞結構且含括雙熔斷單元，當發生過電壓時，第二熔斷單元102熔斷時的破壞能量亦能透過內埋孔洞的作用而一併將第一熔斷單元101的結構加以破壞，故能提供更完整的保護功能。
雖然本發明已以諸項實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域具有通常技術知識者，在不違背本發明精神和範圍的情況下，可做些許變動與替代，因此本發明之保護範圍當應視隨後所附之申請專利範圍所界定者為準。
1、10‧‧‧保護元件
100‧‧‧封裝基材
101‧‧‧第一熔斷單元
101b‧‧‧第一熔斷作用區
102‧‧‧第二熔斷單元
102a‧‧‧連接部
102b‧‧‧第二熔斷作用區
103、103a、103b‧‧‧內埋孔洞
T1-T3‧‧‧第一至第三端電極
200‧‧‧隔板
201、403、404‧‧‧弱化缺陷
202‧‧‧高揮發性材料層
303、401、402、501、502‧‧‧內埋孔洞
60‧‧‧保護裝置
601‧‧‧感測單元
602‧‧‧開關元件
603‧‧‧溫度感測器
BS‧‧‧鋰電池組(負載裝置)
PS‧‧‧保護信號
CS‧‧‧控制信號
GND‧‧‧參考接地節點
第1A圖顯示依據本發明一實施例之保護元件1的結構示意圖。
第1B圖顯示依據本發明一實施例之保護元件10的結構示意圖。
第1C圖顯示第1A及1B圖所示保護元件的等效電路圖。
第2A~2C圖顯示本發明保護元件10之三種實施樣態，各樣態均係沿該第一方向切割該保護元件10的剖面示意圖。
第3圖顯示保護元件1之另一種實施樣態，亦係沿該第一方向切割該保護元件1的剖面示意圖。
第4A~4B圖顯示保護元件10之又兩種實施樣態，均係沿該第一方向切割該保護元件10的剖面示意圖。
第5A~5B圖顯示保護元件10之再兩種實施樣態，均係沿該第一方向切割該保護元件10的剖面示意圖。
第6A~6C圖顯示依據本發明兩實施例之保護元件1及10的結構示意圖。
第7A~7C圖顯示第6A~6B圖之實施例中保護元件1及10沿該第一方向切割的剖面示意圖。
第8A~8C圖顯示應用上述保護元件1或10之保護裝置60。
1‧‧‧保護元件
100‧‧‧封裝基材
101‧‧‧第一熔斷單元
102‧‧‧第二熔斷單元
102a‧‧‧連接部
103‧‧‧內埋孔洞
T1-T3‧‧‧第一至第三端電極

权利要求:
Claims (21)
[1] 一種保護元件，包括：封裝基材；第一熔斷單元，設於該封裝基材內，該第一熔斷單元具有一第一熔斷作用區；第二熔斷單元，設於該封裝基材內，該第二熔斷單元具有一第二熔斷作用區，其中該第一與第二熔斷作用區係相鄰設置；以及第一內埋孔洞，對應於該第一熔斷作用區以及該第二熔斷作用區而設於該封裝基材內，用以當該第一和該第二熔斷作用區其中之一發生熔斷時，輔助熔斷所產生的能量將另一熔斷作用區截斷。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，更包括一隔板設於該封裝基材內；其中該第一熔斷單元設置於該隔板上。
[3] 如申請專利範圍第2項所述之保護元件，其中該隔板對應於該第一與第二熔斷作用區的部分更形成一弱化缺陷，用以當該第一與第二熔斷作用區其中之一發生熔斷時，加速該隔板之斷裂。
[4] 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，其中該第一熔斷作用區曝露於該第一內埋孔洞中。
[5] 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，更包括第二內埋孔洞，對應於該第一與第二熔斷作用區且與該第一內埋孔洞上下交錯地設於該封裝基材內。
[6] 如申請專利範圍第5項所述之保護元件，其中該第一與第二熔斷作用區均曝露於該第二內埋孔洞中。
[7] 如申請專利範圍第5項所述之保護元件，更包括高揮發性材料層，將曝露於該第二內埋孔洞中的該第二熔斷單元之一部分或全部加以掩蓋。
[8] 如申請專利範圍第5項所述之保護元件，其中該第一熔斷作用區曝露於該第一內埋孔洞中；該第二熔斷作用區曝露於該第二內埋孔洞中。
[9] 如申請專利範圍第2項所述之保護元件，其中該第一熔斷作用區曝露於該第一內埋孔洞中；該第二熔斷單元設置於該第一熔斷單元於該隔板所設位置的背面。
[10] 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，更包括第二內埋孔洞；該第一與該第二內埋孔洞包夾該第一與第二熔斷作用區而設置於該封裝基材。
[11] 如申請專利範圍第10項所述之保護元件，更包括第一及第二弱化缺陷，分別設於該第一及該第二內埋孔洞中靠近該第一與第二熔斷作用區的位置。
[12] 如申請專利範圍第10項所述之保護元件，其中該第一內埋孔洞設置於該第一熔斷單元上且使該第一熔斷作用區在該第一內埋孔洞的底部露出；該第二內埋孔洞設置於該第一熔斷單元之下且使該第二熔斷作用區在該第二內埋孔洞的頂部或底部露出。
[13] 如申請專利範圍第12項所述之保護元件，更包括高揮發性材料層，將曝露於該第二內埋孔洞中的該第二熔斷作用區之一部分或全部加以掩蓋。
[14] 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，更包括一隔板設於該封裝基材內；其中該第一熔斷作用區以及該第二熔斷作用區曝露於該第一內埋孔洞中，該第一熔斷作用區設置於該隔板上。
[15] 如申請專利範圍第14項所述之保護元件，其中該隔板更包括一弱化缺陷，用以當該第一與第二熔斷作用區其中之一發生熔斷時，加速該隔板之斷裂。
[16] 如申請專利範圍第14項所述之保護元件，更包括高揮發性材料層，將曝露於該第一內埋孔洞中的該第一與第二熔斷作用區之一部分或全部加以掩蓋。
[17] 如申請專利範圍第1項所述之保護元件，更包括第一、第二及第三端電極設置於該封裝基材內；其中該第一熔斷單元之第一及第二端延伸出該封裝基材外而分別與該第一及該第二端電極電性連接；該第二熔斷單元之第一端延伸出該封裝基材外而與該第三端電極電性連接，該第二熔斷單元之第二端選擇性地與該第一及該第二端電極其中之一構成電性連接。
[18] 一種保護裝置，包括：如申請專利範圍第1項所述之保護元件，該保護元件更包括：第一端電極，與該第一熔斷單元之第一端電性連接，用以接收至少一電壓源所提供的電力；第二端電極，與該第一熔斷單元之第二端電性連接，用以將該電力提供至一負載裝置；以及第三端電極，與該第二熔斷單元之第一端電性連接；其中該第二熔斷單元之第二端選擇性地與該第一及第二端電極其中之一電性連接；感測單元，耦接該保護元件與該負載裝置，當偵測到該電力高於預設值，輸出一保護信號；以及開關元件，耦接該第三端電極與一參考電位節點之間，當接收到該保護信號時即導通而將原提供至該負載之該電力旁路至該參考電位節點。
[19] 如申請專利範圍第18項所述之保護裝置，其中該感測單元偵測提供至該負載單元的電流或電壓而決定該電力是否高於該預設值。
[20] 如申請專利範圍第18項所述之保護裝置，更包括溫度感測器，用以量測環境溫度或該負載的溫度，當偵測得到的溫度高於既定溫度值時，發出一控制信號以驅動該開關元件導通。
[21] 如申請專利範圍第18項所述之保護裝置，其中該負載裝置為二次電池。

类似技术:

公开号 | 公开日 | 专利标题

TWI488208B|2015-06-11|保護元件及應用此保護元件之保護裝置

JP5656466B2|2015-01-21|保護素子、及び、保護素子の製造方法

KR100593127B1|2006-06-26|2차 전지의 보호회로 및 보호소자

US6211770B1|2001-04-03|Metal oxide varistor module

JP6502382B2|2019-04-17|電池パック

KR20200096287A|2020-08-11|배터리 커버 플레이트 어셈블리, 셀, 배터리 모듈, 파워 배터리 및 전기 자동차

US20100328016A1|2010-12-30|Safe surge absorber module

WO2014081234A1|2014-05-30|비정상상태의 전류 및 전압을 차단하는 복합보호소자

US8802249B2|2014-08-12|Cellular fusible link and battery module configuration

JP6196856B2|2017-09-13|切替回路

JP2012079513A|2012-04-19|異常履歴保持装置

JP2010211928A|2010-09-24|遮断板付ｓｐｄ

CN102956413B|2016-04-06|保护元件及应用此保护元件的保护装置

US9088155B2|2015-07-21|Surge protection device

WO2018107436A1|2018-06-21|电池顶盖组件及二次电池

KR20150026370A|2015-03-11|배터리 과충전 방지 장치

CN107516881A|2017-12-26|一种双重保护的电路保护模块及其应用

US8268467B2|2012-09-18|Battery safety features

KR20140107242A|2014-09-04|휴즈 오용에 따른 화재 방지 및 보호 시스템

JP6292802B2|2018-03-14|バッテリ回路、保護回路

JP2002095154A|2002-03-29|電子デバイス保護回路

TW201630292A|2016-08-16|保護電路、可充放電電池包、複合式保護元件

JPH10270010A|1998-10-09|保護装置付蓄電池

TWI638498B|2018-10-11|Secondary battery pack and its protective component

CN107611924A|2018-01-19|一种防弧型过压保护模块及其应用

同族专利:

公开号 | 公开日

CN102956414A|2013-03-06|

DE102012016158A1|2013-02-21|

US20130044401A1|2013-02-21|

DE102012016158B4|2021-01-28|

CN102956414B|2015-08-26|

TWI488208B|2015-06-11|

US9019678B2|2015-04-28|

JP5523521B2|2014-06-18|

JP2013041829A|2013-02-28|

引用文献:

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

US3828289A|1973-07-23|1974-08-06|American Thermostat Corp|Combined current and temperature sensitive fuse assembly|

JP3043704B2|1998-03-02|2000-05-22|米沢日本電気株式会社|バッテリパックの過充放電防止制御方法および装置|

JP2001006518A|1999-04-23|2001-01-12|Sony Chem Corp|過電流保護装置|

CN2399872Y|1999-10-11|2000-10-04|蒋邦善|一种保护器|

US6583977B1|1999-10-27|2003-06-24|Motorola, Inc.|Zipper fuse|

JP2004214033A|2002-12-27|2004-07-29|Sony Chem Corp|保護素子|

JP4110967B2|2002-12-27|2008-07-02|ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社|保護素子|

JP4207877B2|2004-10-04|2009-01-14|ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社|保護回路|

JP4514669B2|2005-07-29|2010-07-28|エヌイーシーショットコンポーネンツ株式会社|温度ヒューズを用いた保護装置|

KR100650635B1|2005-11-10|2006-11-27|삼성전자주식회사|반도체 장치 및 이의 제조 방법|

US7663204B2|2007-04-27|2010-02-16|Powertech Technology Inc.|Substrate for multi-chip stacking, multi-chip stack package utilizing the substrate and its applications|

JP5043564B2|2007-08-30|2012-10-10|キヤノン株式会社|インクジェット記録ヘッド用基板および該基板を具えたインクジェット記録ヘッド|

TW200929310A|2007-12-21|2009-07-01|Chun-Chang Yen|Surface Mounted Technology type thin film fuse structure and the manufacturing method thereof|

JP5072796B2|2008-05-23|2012-11-14|ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社|保護素子及び二次電池装置|

JP2010244773A|2009-04-03|2010-10-28|Hung-Jr Chiou|電流保護の素子構造、および、その製造方法|

DE202009017813U1|2009-04-14|2010-07-01|Chiu, Hung-Chih, Wu Ku|Überstromsicherungselement|

US8081057B2|2009-05-14|2011-12-20|Hung-Chih Chiu|Current protection device and the method for forming the same|

KR101093888B1|2009-12-28|2011-12-13|삼성에스디아이 주식회사|배터리 팩 및 이의 단선 검출 방법|

CN102956413B|2011-08-18|2016-04-06|财团法人工业技术研究院|保护元件及应用此保护元件的保护装置|CN103902007A|2012-12-29|2014-07-02|鸿富锦精密工业（深圳）有限公司|芯片保护电路|

JP2014175146A|2013-03-08|2014-09-22|Murata Mfg Co Ltd|ヒューズ|

DE102018121633A1|2017-09-05|2019-03-07|Littelfuse, Inc.|Temperaturaufnahme-Band|

DE102017125208B4|2017-10-27|2021-08-12|Auto-Kabel Management Gmbh|Elektrisches Sicherungselement sowie Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Sicherungselementes|

法律状态:

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

TW100129499||2011-08-18||

TW101123841A|TWI488208B|2011-08-18|2012-07-03|保護元件及應用此保護元件之保護裝置|TW101123841A| TWI488208B|2011-08-18|2012-07-03|保護元件及應用此保護元件之保護裝置|

CN201210261594.2A| CN102956414B|2011-08-18|2012-07-26|保护元件及应用此保护元件的保护装置|

DE102012016158.1A| DE102012016158B4|2011-08-18|2012-08-14|Schutzkomponente und Schutzvorrichtung, die selbige verwendet|

US13/587,005| US9019678B2|2011-08-18|2012-08-16|Protection component and protection device using the same|

JP2012181154A| JP5523521B2|2011-08-18|2012-08-17|保護素子および保護素子を用いた保護装置|

[返回顶部]