高分子正温度系数过电流保护装置制造方法
【专利摘要】一种高分子正温度系数过电流保护装置，包含：第一电极层与第二电极层；及一个设置且层压于该第一电极层与该第二电极层间的正温度系数元件，使该第一电极层、该正温度系数元件与该第二电极层形成一个层板，该正温度系数元件包括导电填充料、及高分子材料的高分子层。该导电填充料是分散于该高分子层中，且该导电填充料具有碳粉及陶瓷粉体。以该正温度系数元件的总重为100wt%，该正温度系数元件包括11～14wt%该高分子材料、2～13wt%该碳粉及73～87wt%该陶瓷粉体。本发明可应用于较高的电压及电流，且能克服需要使用阻燃剂及抗电弧剂的缺点。
【专利说明】高分子正温度系数过电流保护装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高分子正温度系数过电流保护装置，特别是涉及一种包含一个具有含有碳粉及陶瓷粉体的导电填充料的正温度系数元件的高分子正温度系数过电流保护装置。
【背景技术】
[0002]现有的高分子正温度系数(polymerpositive temperature coefficient, PPTC)过电流保护装置一般包含一个夹置于二电极间的正温度系数元件。该正温度系数元件包括高分子基质及分散于该高分子基质中的碳黑粉体。由于碳黑粉体具有较高的电阻率，因此利用碳黑粉体作为导电填充料的一般过电流保护装置容易具有较低的导电性，且其应用受限于低电压及低电流(电流密度不大于0.07A/mm2)。
[0003]美国专利7，382，224号揭示一种包含一个正温度系数元件的高分子正温度系数过电流保护装置，是以一导电陶瓷粉体取代上述过电流保护装置中的碳黑粉体，以提升高分子正温度系数过电流保护装置的导电性，适用于高电压及高电流的应用。该高分子正温度系数过电流保护装置在21?26°C的电阻率小于0.1 Ω *cm,且能在40Vdc以内的电压及50A以内的电流下运作。然而，为了使该高分子正温度系数过电流保护装置能在高电压及高电流的条件下操作，该正温度系数元件的组成需要使用阻燃剂及抗电弧剂(ant1-arcing agent)。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种可以克服上述现有技术缺点的高分子正温度系数过电流保护装置。
[0005]本发明高分子正温度系数过电流保护装置，包含:第一电极层与第二电极层；及一个设置且层压于该第一电极层与该第二电极层间的正温度系数元件，使该第一电极层、该正温度系数元件与该第二电极层形成一个层板，该正温度系数元件包括导电填充料、及高分子材料的高分子层。该导电填充料是分散于该高分子层中，且具有碳粉及陶瓷粉体。以该正温度系数元件的总重为100wt%，该正温度系数元件包括11?14被％该高分子材料、2?13wt%该碳粉及73?87wt%该陶瓷粉体。其中，该高分子正温度系数过电流保护装置在电流密度大于0.08A/mm2时的击穿电压大于23Vdc。
[0006]较佳地,该第一电极层与该第二电极层是以金属箔所制成。
[0007]较佳地，该正温度系数元件在21?26°C的电阻率小于0.2Ω.cm。
[0008]较佳地，该陶瓷粉体是选自于导电氧化物粉体、导电碳化物粉体、导电氮化物粉体、导电硼化物粉体、导电硫化物粉体、导电硅化物粉体或其组合。
[0009]较佳地，该陶瓷粉体是碳化钛粉体。
[0010]较佳地，该高分子材料具有接枝的聚烯烃及非接枝的聚烯烃。
[0011]较佳地，该接枝的聚烯烃是不饱和羧酸接枝的高密度聚乙烯。
[0012]较佳地，该非接枝的聚烯烃是非接枝的高密度聚乙烯。
[0013]本发明的有益效果在于:本发明高分子正温度系数过电流保护装置由于其正温度系数元件包括2?13被％该碳粉及73?87被％该导电陶瓷粉体，可应用于较高的电压及电流，且能克服需要使用阻燃剂及抗电弧剂的缺点。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是一个立体组合透视图，说明本发明高分子正温度系数过电流保护装置的较佳具体实施例；
[0015]图2是一个该较佳具体实施例的立体分解透视图；及
[0016]图3是一个该较佳具体实施例的剖面图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
[0018]参阅图1?3，本发明较佳具体实施例的高分子正温度系数电路保护装置包含:第一电极层与第二电极层3 ;及一个设置且层压于该第一电极层与该第二电极层3间的正温度系数元件2，使该第一电极层3、正温度系数元件2与该第二电极层3形成一个层板，该正温度系数元件2包括导电填充料21、及高分子材料的高分子层22。该导电填充料21是分散于该高分子层22中，且具有碳粉及导电陶瓷粉体。较佳地，以该正温度系数元件2的总重为100wt%，该正温度系数元件2包括11?14wt%该高分子材料、2?13wt%该碳粉及73?87wt%该陶瓷粉体。更佳地，以该正温度系数元件2的总重为100wt%，该正温度系数元件2包括11?14wt%该高分子材料、4?10wt%该碳粉及77?85wt%该陶瓷粉体。
[0019]在本具体实施例中，该第一电极层与该第二电极层3是以金属箔(例如:镀镍的铜箔)所制成，且该正温度系数元件2在21?26°C的电阻率小于0.2Ω.cm。
[0020]较佳地，该高分子正温度系数过电流保护装置在电流密度大于0.08A/mm2时的击穿电压(breakdown voltage)大于23Vdc。该电流密度定义为施加于该高分子正温度系数过电流保护装置的最大可耐受工作电流(endurable working current)与该高分子正温度系数过电流保护装置的表面积的比值。
[0021 ] 较佳地，该导电陶瓷粉体是选自于导电氧化物粉体、导电碳化物粉体、导电氮化物粉体、导电硼化物粉体、导电硫化物粉体、导电硅化物粉体或其组合。更佳地，该导电陶瓷粉体是碳化钛粉体。
[0022]较佳地,该碳粉是具有邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate, DBP)吸收值与粒径(particle size)的比值(DBP/D)为0.1?3.0的碳黑粉体。
[0023]较佳地,该高分子材料具有接枝的聚烯烃(grafted polyolefin)及非接枝的聚烯烃。更佳地，该接枝的聚烯烃是不饱和羧酸接枝的高密度聚乙烯，且该非接枝的聚烯烃是非接枝的高密度聚乙烯(摩尔质量为50，000?300，000g/mol)。
[0024]本发明将就以下实施例作进一步说明，但应了解的是，所述实施例仅为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。
[0025]<实施例1 > El
[0026]将8.05g高密度聚乙烯(HDPE)(高分子I)、8.05g不饱和羧酸接枝的高密度聚乙烯(G-HDPE)(高分子2),12.65g碳黑粉体(导电填充料I)(商标名:Raven430UB, DBP/D=0.95，体密度为0.53g/cm3，导电率为2.86 X IO4nT1 Ω ―1，购自于Columbian化学公司)及17.5g碳化钛(导电填充料2)(薄片状，密度为4.92g/cm3，残留氧含量为0.4%，起始氧化温度为450°C，导电率为IeAXlO4nT1Q-1)置于fcabender掺合机中掺合。掺合温度为200°C，搅拌速率为60rpm，掺合时间为10分钟。将掺合所得的混合物置于模具中，接着以热压机加热并加压，以形成一个厚度为0.35mm的正温度系数(PTC)元件。热压温度为200°C，热压时间为4分钟，热压压力为80kg/cm2。将两片镀镍的铜箔附着于该正温度系数元件的两相反表面，接着以与上述形成该正温度系数元件相同的条件加热加压，得到该正温度系数元件与该铜箔的三明治层板。将该三明治层板裁切成每一片尺寸为7.6mmX7.6mm的正温度系数小片。以150kGy的Y射线(Co-60)照射所述正温度系数小片，并测量其电阻。计算实施例I的所述正温度系数小片的平均体积电阻率(V-R)及平均电阻，并将结果列于下表1。
[0027]表1
[0028]
【权利要求】
1.一种高分子正温度系数过电流保护装置，其特征在于其包含: 第一电极层与第二电极层；及 一个正温度系数兀件，设置且层压于该第一电极层与该第二电极层间，使该第一电极层、该正温度系数元件与该第二电极层形成一个层板，该正温度系数元件包括导电填充料、及高分子材料的高分子层，该导电填充料是分散于该高分子层中，且该导电填充料具有碳粉及陶瓷粉体； 其中，以该正温度系数元件的总重为100wt%,该正温度系数元件包括11?14wt%该高分子材料、2?13wt%该碳粉及73?87wt%该陶瓷粉体。
2.根据权利要求1所述的高分子正温度系数过电流保护装置，其特征在于:该第一电极层与该第二电极层是以金属箔所制成。
3.根据权利要求1所述的高分子正温度系数过电流保护装置，其特征在于:该正温度系数元件在21?26°C的电阻率小于0.2Ω.cm。
4.根据权利要求1所述的高分子正温度系数过电流保护装置，其特征在于:该陶瓷粉体是选自于导电氧化物粉体、导电碳化物粉体、导电氮化物粉体、导电硼化物粉体、导电硫化物粉体、导电硅化物粉体或其组合。
5.根据权利要求1所述的高分子正温度系数过电流保护装置，其特征在于:该陶瓷粉体是碳化钛粉体。
6.根据权利要求1所述的高分子正温度系数过电流保护装置，其特征在于:该高分子材料具有接枝的聚烯烃及非接枝的聚烯烃。
7.根据权利要求6所述的高分子正温度系数过电流保护装置，其特征在于:该接枝的聚烯烃是不饱和羧酸接枝的高密度聚乙烯。
8.根据权利要求6所述的高分子正温度系数过电流保护装置，其特征在于:该非接枝的聚烯烃是非接枝的高密度聚乙烯。
9.一种高分子正温度系数过电流保护装置，其特征在于其包含: 第一电极层与第二电极层；及 一个正温度系数兀件，设置且层压于该第一电极层与该第二电极层间，使该第一电极层、该正温度系数元件与该第二电极层形成一个层板，该正温度系数元件包括导电填充料、及高分子材料的高分子层，该导电填充料是分散于该高分子层中，且该导电填充料具有碳粉及陶瓷粉体； 其中，以该正温度系数元件的总重为100wt%,该正温度系数元件包括11?14wt%该高分子材料、2?13wt%该碳粉及73?87wt%该陶瓷粉体；及 其中，该高分子正温度系数过电流保护装置在电流密度大于0.08A/mm2时的击穿电压大于23Vdc。
【文档编号】H01C7/02GK103730219SQ201210387406
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月15日 优先权日:2012年10月15日
【发明者】陈继圣, 江长鸿 申请人:富致科技股份有限公司