USB3.0时代 SMD-SLR PPTC成为过电流防护最佳解决方案

高分子聚合物正系数温度(Polymer Positive Temperature Coefficient；PPTC)热敏电阻元件，已成为当今板卡、3C、手机等装置在过电流防护的必要元件。聚鼎科技(Polytronics)在SMD PPTC制程技术领域深耕多年，此次针对PPTC及超低阻抗(Super Low-Rho；SLR) PPTC组件在面对USB 2.0与3.0过渡时代下，如何提升使用者周边的兼容度、以及降低厂商后续维护成本，进而提升整体的附加价值提出说明。

聚鼎专注于PPTC研发制造

聚鼎成立于1997年于新竹科学园区，主要产品为PPTC热敏电阻及散热基板，并以Everfuse自有品牌行销全球。PPTC型别有：SMD表面黏着型、ALD轴型、RLD插件式元件、DISC形状及其他定制化元件等。

SMD型是目前应用最广的元件，主要用于MB、各式板卡、手机与3C装置，近年来亦导入锂电池保护；ALD型则广泛用于各种锂电池；而RLD有针脚的插件式元件，主要用于板卡、工业电子；DISC形状元件则用于筒型充电电池。另外也有高分子ESD静电防护元件、One Time Fuse、对印刷电路板PCB设计的散热基板(TCB)及散热胶片，用于LED照明以及LED TV专用的背光电路板等。

聚鼎技术开发及服务处副理谢竣百提到，聚鼎PPTC热敏电阻由高分子聚合材料和导电颗粒制成，插件式RLD外接两端电极，SMD则以聚鼎专利PCB制程制造，正常电流情况下呈现低电阻导通状态，一旦过电流状况发生时，会因高电流的焦耳热效应产生1万倍至百万倍电阻值的跳升，使电路被阻断而保护后端电路；而一旦状况排除后立即恢复导通，可重复次数多达数千次以上，因此PPTC近年来已取代一次式保险丝(One time fuse)而成为MB、板卡、3C、手机等在过电流防护的必要元件。

USB 3.0/2.0兼容规格严苛 PPTC C/P值佳显商机

USB 3.0和USB 2.0规格比较起来，USB 3.0供电量提升为900mA，主机板或Hub连接埠都从原本的4.75V降到了4.45V，由于USB供电的装置必须在4.00V就要能够正常运作，还有像是瞬间电流、主机休眠或待命模式下的限流等，无论是USB 2.0、USB 3.0与HDMI规范中，都提到了以PPTC或OCP过电防护IC作为过电防护元件的设计，以符合UL-60950-1 Limited Power Source (LPS)以及UL 1434规范。

而PPTC除了反应时间以毫秒为单位，较半导体开关(OCP) IC的微秒单位稍慢一些之外，PPTC无论可重复性、最大故障电流(>100A)、最大故障能量(800W)都优于IC，低电阻值以及无静电敏感度的设计，还有较低成本的优势，使得工程师比较偏好使用PPTC元件来设计过电流防护电路。

聚鼎提供完整的PPTC产品线，协助客户设计上的需要并同时符合USB 3.0过电流保护的规定。小尺寸的SMD 1206 (0.12” x 0.06”)及1210 (0.12” x 0.10”)PPTC可提供1到2个USB埠的保护，这些过电流保护元件皆能够在50°C以上保持电流全负载并不动作，避免PPTC元件因为温度的关系(thermal derating)而误动作。

虽然USB 3.0降低了在电源端的电压要求，聚鼎仍然建议采用接下来介绍的SLR系列，以确保PPTC的压降在电流全负载时不超过0.1V，尤其是在桌上型电脑的后端USB埠；除确保和USB 2.0的装置能够更加兼容外，也保留给了主机板线路有更大的设计余裕。以一块P55主机板提供10~12个USB埠来说，单埠或双埠就需要1颗PPTC；平均至少就需要5~6个PPTC元件，加上1394单埠需要1~3颗，最多1张主机板可以用上16颗。

SLR超低阻抗 提升电流与周边兼容性

聚鼎业务部副总经理曾文昌进一步提到，由于聚鼎在表面黏着式(SMD)因超低电阻材料SLR技术的突破，推出的SLR PPTC较一般传统PPTC元件，多具备了：

1.超低电阻？低压降：以1.5A的元件来说，IC在1安培通电下Rds(ON)接近110mΩ，聚鼎SLR元件只有低于R1max的40mΩ，能提供消费者使用更长的USB连接线，插拔需要大电流的周边产品兼容性也得以提升。

2.高电流：一般PPTC及过电防护(OCP)IC受限内阻值无法做到高电流产品，SLR系列提供1206 3A或1210 3.5A以上的元件供选择，使用者可以外接USB Hub而不用外接电源。SLR产品亦符合最新USB v1.1充电规范中，USB埠须提供1.5~1.8A的充电电流量。

3.超小尺寸：聚鼎是第一个在市场上量产0805/0603 PPTC元件的厂商，同时也提供这两种尺寸的SLR PPTC产品，其中0603即可提供适合USB 3.0所使用的1.5A电流产品。更小尺寸的0402 SLR PPTC也在样品阶段。

4.符合UL1434及UL/IEC 60950-1 2nd Edition LPS 8安培过电流5秒内断路动作等最新规范。

曾副总进一步提到，SLR是由当初开发手机锂电池时低阻SLD轴形PPTC元件衍生而来，因为材料的特殊性，加上聚鼎本身在PCB、SMD制程的熟悉才有此产品。希望利用此材料开发出超薄、更小尺寸(0805,0603,0402)及相对应较高工作电流的产品，以提供高功能手机、手持式电子用品之过电流保护。

而从USB 3.0在电气特性上的规格需求，聚鼎去年即开始从国内外媒体宣传SLR的应用，特别是国内主机板市场竞争激烈，故板卡大厂对SLR的导入比国外厂商更积极。目前华硕、技嘉等一级板卡大厂，以及主要NB代工厂也有导入SLR PPTC以或1206以下小尺寸PPTC元件的设计。

专利高门槛 甩竞争对手

曾副总指出，聚鼎从材料、结构、制程上均拥有专利，虽然大陆厂商有许多类似产品研发，但陶瓷材料的填充要用在PCB制程，要突破的技术相当多，短期间要有成熟产品出来竞争相当不容易，聚鼎在这方面的优势是毋庸置疑的。

而聚鼎看待USB 3.0的应用是否会进一步扩散SLR PPTC的效应，曾副总提到大部分厂商看待被动元件都是从价格、供货、品质上去评估。聚鼎正在打破厂商「刚好就好」的产品设计迷思，因为使用者线材的长度、线阻与电源供应器的稳定等不确定因素太多，聚鼎的SLR PPTC产品，使PC/NB/3C产品更省电、更兼容，有助于减少日后兼容性问题、客服与RMA成本。

目前聚鼎SMD PPTC去年全球市占率将近七成，今年月产能2亿颗(200M/月)，其中SLR系列月出货量1千多万颗，出货比重约在一成以下；在一级板卡大厂与主要NB代工厂接连导入的情况下，曾副总认为SLR PPTC出货比重会逐步攀升，可望在2~3年内成为主流。