专利名称：热敏电阻元件的制作方法
技术领域：
本发明关于一种热敏电阻元件，且特别关于高温时具有高维持电流的热敏电阻元件。
背景技术：
由于具有正温度系数(Positive Temperature Coefficient ；PTC)或负温度系数(Negative Temperature Coefficient ；NTC)特性的导电复合材料的电阻对温度变化具有反应敏锐的特性，可作为电流感测元件的材料。以PTC为例，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(至少102Ω以上)，而将过量的电流降低，以达到保护电池或电路元件的目的。PTC导电复合材料由一种或一种以上具结晶性的聚合物及导电填料所组成。聚合物一般为聚烯烃类聚合物，例如:聚乙烯，而导电填料一般为碳黑。然而，以碳黑作为导电填料的PTC元件因为受到材料热焓(thermal mass)不足且电阻较高的影响，导致其维持电流(hold current)较低,特别是当温度升高时,其维持电流将迅速降低，故无法满足大电流的二次电池的保护使用。
发明内容
为了克服传统使用碳黑的PTC元件维持电流较低的问题，本发明使用不同的导电填料及成分比例，使得PTC元件于高温仍具有高维持电流。本发明的热敏电阻元件可搭配二次电池的电路设计，以满足大电流二次电池保护使用。本发明一实施例的热敏电阻元件包括:第一导电构件、第二导电构件以及高分子材料层。该高分子材料层叠 设于第一导电构件及第二导电构件之间，且具有正温度系数的特性，该高分子材料层包含至少一结晶性高分子聚合物及散布于该结晶性高分子聚合物中的至少一导电填料。该导电填料的体积电阻值小于500mΩ，且该导电填料占该高分子材料层的重量百分比介于72% 96%。该热敏电阻兀件具有一兀件面积,于60°C时,其对应的维持电流除以该元件面积的值介于0.16A/mm2 0.8A/mm2之间。其中该热敏电阻元件于60°C的维持电流与25°C的维持电流的比值介于65% 95%。—实施例中，热敏电阻元件于60°C对应的维持电流的热切断温度(ThermalCut-Off ；TC0)小于95°C。前述TCO温度并非限制于60°C所对应的维持电流。另外也可利用于温度T对应的维持电流加以定义如下:于温度T对应的维持电流的TCO温度小于T+35°C，其中T彡60°C。一实施例中，本发明的热敏电阻元件系以焊接方式电气连接保护电路模块(Protection Circuit Module ；PCM)及二次电池成串联或并联结构。其中焊接包含点焊、回焊、超音波焊接或激光焊接。
图1为本发明一实施例的热敏电阻元件示意图2为热敏电阻元件的维持电流与温度关系示意图3为本发明第一实施例的热敏电阻元件于二次电池的应用示意图；以及
图4为本发明第二实施例的热敏电阻元件于二次电池的应用示意图。
其中，附图标记说明如下:
10、20:热敏电阻元件
11:第一导电构件
12:第二导电构件
13:高分子材料层
22:金属电极片
30:保护电路模块
31、32:电池
33:负载具体实施方式
为让本发明的上述和其他技术内容、特征和优点能更明显易懂，下文特举出相关实施例，并配合所附图式，作详细说明如下:
本发明热敏电阻元件所使用的高分子材料层的成份及重量(单位:公克)如表一所示。其中LDPE-1是低密度结晶性聚乙烯(密度:0.924g/cm3，熔点:113°C ) ；HDPE-1为高密度结晶性聚乙烯(密度:0.943g/cm3，熔点:125°C ) ;HDPE_2为高密度结晶性聚乙烯(密度:0.961g/cm3，熔点:131°C )。导电填料则选用碳化钛(TiC)、碳化钨(WC)及碳化钥(MoC)等。本发明实施例中，导电填料占高分子材料层的重量百分比介于72% 96%，特别是介于75 % 94%，较佳地介于78 % 92 %。导电填料占高分子材料层的重量百分比也可为74%、78%、80%、85%或90%。LDPE-1占该高分子材料层的重量百分比小于5%或较佳地小于3%。HDPE-1和HDPE-2的总和占该高分子材料层的重量百分比介于3% 25%或较佳介于5% 20%之间。特而言之，较低密度的HDPE-1占该高分子材料层的重量百分比约小于20%，较高密度的HDPE-2占该高分子材料层的重量百分比约小于20%。高密度聚乙烯HDPE-1和HDPE-2的熔点均大于115°C。
表一
权利要求
1.一种热敏电阻元件，包括: 一第一导电构件； 一第二导电构件；以及 一高分子材料层，该高分子材料层叠设于第一导电构件及第二导电构件之间，且具有正温度系数的特性，该高分子材料层包含至少一结晶性高分子聚合物及散布于该结晶性高分子聚合物中的至少一导电填料，其中该导电填料的体积电阻值小于500mΩ，且该导电填料占该高分子材料层的重量百分比介于72% 96% ； 其中该热敏电阻元件具有一元件面积，于60°C时，其对应的维持电流除以该元件面积的值介于0.16A/mm2 0.8A/mm2之间； 其中该热敏电阻元件于60 V的维持电流与25°C的维持电流的比值介于65 % 95 %。
2.根据权利要求1的热敏电阻元件，其中于温度T对应的维持电流的热切断温度小于T+35°C，其中 T 彡 60°C。
3.根据权利要求1的热敏电阻元件，其中该结晶性高分子聚合物包含高密度聚乙烯及低密度聚乙烯。
4.根据权利要求3的热敏电阻元 件，其中该高密度聚乙烯占该高分子材料层的重量百分比介于3% 25%。
5.根据权利要求3的热敏电阻元件，其中该低密度聚乙烯占该高分子材料层的重量百分比小于5%。
6.根据权利要求3的热敏电阻元件，其中该高密度聚乙烯的熔点大于115°C。
7.根据权利要求3的热敏电阻元件，其中该高密度聚乙烯包含两种密度不同的高密度聚乙烯。
8.根据权利要求1的热敏电阻元件，其中该导电填料为金属粉末或导电碳化陶瓷粉末。
9.根据权利要求8的热敏电阻元件，其中该金属粉末为镍、钴、铜、铁、锡、铅、银、金、钼、钥;或其合金。
10.根据权利要求8的热敏电阻元件，其中该导电碳化陶瓷粉末为碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钽、碳化钥、碳化铪。
11.根据权利要求1的热敏电阻元件，其中该元件面积小于25_2。
12.根据权利要求1的热敏电阻元件，其中该高分子材料层包含经热压的致密结构。
13.根据权利要求1的热敏电阻元件，其中该高分子材料层与同体积的该结晶性高分子聚合物的重量比值介于2.5 12之间。
14.根据权利要求1的热敏电阻元件，其中该导电填料占该高分子材料层的重量百分比介于75% 94%。
15.根据权利要求1的热敏电阻元件，其中于60°C时，其对应的维持电流除以该元件面积的值介于0.18 0.75A/mm2之间。
16.根据权利要求1的热敏电阻元件，其中于60°C对应的维持电流的热切断温度介于65 85 。
17.根据权利要求1的热敏电阻元件，其系以焊接方式电气连接保护电路模块及二次电池成串联或并联结构。
18.根据权利要求17的热敏电阻元件，其中焊接包含点焊、回焊、超音波焊接或激光焊接 。
全文摘要
本发明公开了一种热敏电阻元件，包括第一导电构件、第二导电构件以及叠设于第一导电构件及第二导电构件之间的高分子材料层。该高分子材料层具有正温度系数的特性，该高分子材料层包含至少一结晶性高分子聚合物及散布于该结晶性高分子聚合物中的至少一导电填料，其中该导电填料的体积电阻值小于500mΩ，且该导电填料占该高分子材料层的重量百分比介于72％～96％。该热敏电阻元件具有一元件面积，于60℃时其对应的维持电流除以该元件面积的值介于0.16A/mm2～0.8A/mm2之间。该热敏电阻元件于60℃的维持电流与25℃的维持电流的比值介于65％～95％。
文档编号H02H9/02GK103198910SQ20121000537
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者沙益安, 罗国彰, 苏聪敏 申请人:聚鼎科技股份有限公司