含正温度系数电阻器组合物的电装置及其制备方法制造方法及图纸

一种正温度系数（ＰＴＣ）组合物，包括：（ａ）约３％至约７５％ｗｔ的粘合剂树脂，（ｂ）约２％至约７０％ｗｔ的温度活性半晶体聚合物，这是一种在相对窄的温度范围内熔化以至于由结晶状态变化到非晶形状态的热塑弹性体（ＴＰＥ），（ｃ）约１０％至８０％ｗｔ的选自银、石墨、石墨／碳、镍、铜、镀银铜、和铝组成的组中的细颗粒导电材料，（ｄ）约０．０１％至约８０％ｗｔ的用于组合物的溶剂物料。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术广泛地涉及含有或包括新型正温度系数电阻器(PTCR)组合物的电装置及其制备方法，以及制备这样的正温度系数电阻器组合物的方法。这样的组合物多用于丝网印刷，用于印刷电路的制备，和用于多种不同类型的电装置的制备，如下所述。本专利技术申请是申请于1997年11月6日的美国临时申请No.60/064,660的部分继续申请。现有技术的情况在下列美国专利中有论述Shafe等人的US5093036；Sherman等人的US4910389；Kim等人的US5556576；和Tsubokawa等人的US5374379。这些现有专利包括将碳/石墨与溶于强溶剂或挤压的半晶体聚合物混合；或将石墨接枝到半晶体聚合物上。溶解步骤的缺点是聚合物具有差的物理性质，且强溶剂由于会侵袭屏幕乳液的事实，强溶剂不能用于丝网印刷。从组合物的立场出发，在此本专利技术涉及正温度系数(PTC)电阻器组合物，包括(a)约3％至约75％wt的粘合剂树脂，(b)约2％至约70％wt的温度活性半晶体聚合物，这是一种在相对窄的温度范围内熔化以至于由结晶状态变化到非晶形状态的热塑弹性体(TPE)，(c)约10％至约80％wt的选自银、石墨、石墨/碳、镍、铜、镀银铜、和铝组成的组中的细颗粒导电材料，(d)约0.01％至约80％wt的用于组合物的溶剂物料。在另一方面，本专利技术涉及由PTC电阻器组合物制得的电装置，它包括(a)约3％至约75％wt的粘合剂树脂，(b)约2％至约70％wt的温度活性半晶体聚合物，这是一种在相对窄的温度范围内熔化以至于由结晶状态变化到非晶形状态的热塑弹性体(TPE)，(c)约10％至约80％wt的选自银、石墨、石墨/碳、镍、铜、镀银铜、和铝组成的组中的细颗粒导电材料，(d)约0.01％至约80％wt的用于组合物的溶剂物料，其中所述的PTC电阻器组合物涂敷在所述电装置内的至少一个基质表面，且所述的电装置包括在所述装置内的用于导电的至少一个电路。从方法方面看，本专利技术涉及一种制备电装置的方法，包括下列步骤(1)提供PTC电阻器组合物，它包括(a)约3％至约75％wt的粘合剂树脂，(b)约2％至约70％wt的温度活性半晶体聚合物，这是一种在相对窄的温度范围内熔化以至于由结晶状态变化到非晶形状态的热塑弹性体(TPE)，(c)约10％至约80％wt的选自银、石墨、石墨/碳、镍、铜、镀银铜、和铝组成的组中的细颗粒导电材料，(d)约0.01％至约80％wt的用于组合物的溶剂物料，和(2)将所述PTC电阻器组合物涂敷到作为所述电装置一部分的基质上。附图说明图1-4图示出本专利技术PTC电阻器组合物的热循环；图5图示出本专利技术实施例3的PTC油墨组合物的热循环；图6图示出本专利技术实施例6的PTC油墨组合物的热循环；图7图示出本专利技术实施例9的PTC油墨产品与市售的油墨的比较图；且图8图示出根据本专利技术制备的电装置。本专利技术涉及独特的将不溶的半晶体聚合物混合进PTF(聚合物厚膜)系统的新概念。用于本专利技术的PTF系统，例如，含银、镍或碳/石墨。也可以发现其它导电填料，例如铜、镀银铜、铝，或其它类似物质也可以使用。上述导电填料以细分散或微粒的形式被使用。用于本专利技术的优选的温度活性半晶体聚合物可用Landec公司(Menlo,California)的商品名是Intelimer的商品，虽然下文所述的其它半晶体聚合物也可以使用。这些半晶体聚合物通过在某一温度下的相变显示出体积显著增加，且它们也利用了特殊的侧链技术，这样使得这些聚合物具有独特的开关控制能力，即“温度开关”。这些聚合物在“温度开关”以下是晶体，且在其上是非晶体。尽管本专利技术的操作没有完全了解，但已经发现正温度系数(PTC)组合物的电阻系数基于这种转变明显增加，且接着在冷却的情况下还原为原始值。为了确保所有大颗粒的半晶体的聚合物被破碎，根据本专利技术制备的混合物即可以辊压，也可以加热以便聚合物液化以形成乳液，且接着在冷却情况下，固化成较细颗粒。用于本专利技术和下述实施例的聚合物在约30-约95℃，且优选60至约75℃之间显示出锐利的熔/流点，使用具有活化点在约63℃-68℃之间的聚合物能得到最好的结果。用于本专利技术的温度活性半晶体聚合物指的是在相对窄且精确的温度范围内熔化，从而由晶体状态转变为非晶体状态的热塑弹性体(TPE)聚合物。这样的聚合物更具体的确定为含有聚合分子的热塑弹性体(TPE)，包括(ⅰ)至少两个聚合物A嵌段，(a)每个A嵌段是晶体的且具有熔点Tq，和(b)至少一个A嵌段包含含有赋予该嵌段晶体可结晶部分的侧链；和(ⅱ)至少一个聚合物B嵌段，该嵌段(a)连接到至少两个A嵌段，(b)在TPE显示出弹性行为的温度下是非晶体的，(c)具有小于(Tq-10)℃的玻璃化点Tqs，和(d)选自由聚醚、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚氨酯和聚硅氧烷所组成的组。这些聚合物在Bitler等人的美国专利US5665822中有更具体的描述(此处引入对其的公开作为参考)；而这样的聚合物可由Landec公司，Menlo Park,California商购得到。为了进一步对本专利技术进行说明，提供了下述实施例。可以将其理解为所包括的实施例仅用于达到举例说明的目的，而不是对本文前述的本专利技术的范围的限制。实施例1(052A)70pbw的ELECTRODAG 440A-这是一种高导电丝网印刷聚合物厚膜材料。它含分散于乙烯基聚合物中的导电石墨。440A由Acheson Colloids公司，Port Huron,Michigan U.S.A市售得到。30pbw Landec Intelimer 1000系列半晶体聚合物。工艺过程在Cowles混合器中将物料一起混合，加入DBE溶剂，且接着进行辊压，直至聚合物被分散。加入附加的溶剂以得到一可丝网印刷粘度。。实施例2(059)70pbw的ELECTRODAG 440A30pbwd Landec Intelimer 1000系列聚合物工艺过程将物料一起混合，在107℃条件下的烘箱中加热并被混合5分钟。冷却至室温后，加入溶剂以获得可辊压粘度，且接着该混合物被辊压。加入溶剂以得到可丝网印刷粘度。实施例3(058)87.5pbw的ELECTRODAG 28RF129-填银热固聚合物厚膜。ELECTRODAG 28RF129由Acheson Colloids公司市售得到。它是由变性的酚聚合物制得(近30-35％的重量)，约65％wt的银粒子，和少量的流量控制剂。12.5pbw Landec Intelimer 1000系列聚合物工艺过程将物料一起混合，在107℃条件下的烘箱中加热并被混合5分钟。冷却至室温后，加入溶剂以获得可辊压粘度，且接着该混合物被辊压。加入溶剂以得到可丝网印刷粘度。实施例4(059A)87.5pbw的ELECTRODAG 28RF129-镍基聚合物厚膜油墨，产品序列No.SS-24711，由Acheson Colloids公司市售得到。参见下述实施例5。12.5pbw Landec Intelimer 1000系列聚合物工艺过程将物料一起混合，在107℃条件下的烘箱中加热并被混合5分钟。冷却至室温后，加入溶剂以获得可辊压粘度，且接着该混合物被辊压。加入溶剂以得到可丝网印刷粘度。实施例5-PTF油墨(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正温度系数（ＰＴＣ）电阻器组合物，包括：（ａ）细颗粒形式的导电材料选自银、石墨、石墨／碳、镍、铜、镀银铜、和铝组成的组，所述的导电材料分散于聚合物厚膜（ＰＴＦ）系统中，（ｂ）通过在升高的温度下相变，显示出明显的体积增加的半晶 体聚合物，所述的半晶体聚合物分散于聚合物厚膜（ＰＴＦ）系统中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RL弗伦特泽，RE布朗斯，MK穆尼奥斯，ST阿伦，
申请(专利权)人：艾奇逊工业有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]