【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种过电流保护元件，更具体而言，关于一种热稳定型的过电流保护元件，在高温下具有良好的电阻特性及耐电压特性。
技术介绍
1、现有具有正温度系数(positive temperature coefficient，ptc)特性的导电复合材料的电阻对于特定温度的变化相当敏锐，可作为电流感测元件的材料，且目前已被广泛应用于过电流保护元件或电路元件上。具体而言，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行。但是，当电路或电池发生过电流(over-current)或过高温(overtemperature)的现象时，其电阻值会瞬间提高至一高电阻状态(至少104ω以上)，即所谓的触发(trip)，而将电流截断，以达到保护电池或电路元件的目的。
2、就过电流保护元件的最基本结构而言，是由ptc材料层及粘附于其两侧的电极所构成。ptc材料层包含高分子聚合物基材及均匀散布于该高分子聚合物基材中的导电填料。传统上，过电流保护元件采用高密度聚乙烯作为高分子聚合物基材，而导电填料则选用导电陶瓷粉末。近年来因为含氟聚合物(例如聚偏二氟乙烯)于高温的稳定性，亦有将其纳入考量并作为高分子聚合物基材的部分或整体。即便如此，传统上除了高分子聚合物基材及导电填料外，仍需额外加入其他添加剂，借此稳定过电流保护元件于高温时的电阻稳定性。然而，加入其他添加剂常使得配方设计复杂化。例如，添加剂于选择上须考量其与高分子聚合物基材及导电填料的相容性。并且，选定添加剂之后，更需精确地调整高分子聚合物基材及导电填料的比例以维持良好
3、另外，现今手持式电子产品对于轻薄短小的要求越来越高，同时对于各主动或无源元件的尺寸及厚度的限制也更加严苛。然而，当ptc材料层的上视面积逐渐缩小时，元件的电阻值会跟着增加，并使元件可承受的电压随之下降。如此一来，过电流保护元件再也无法承受大电流和大功率。而且，当ptc材料层的厚度减薄时，元件的耐电压会不足。显然，小尺寸的过电流保护元件，在实际应用时，容易烧毁。
4、综上，现有用于高温的过电流保护元件，在电阻稳定性及耐电压上的特性仍有相当的改善空间。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种应用于高温的微型过电流保护元件。本专利技术除了选用具有高熔点的含氟聚合物做为高分子聚合物基材的主要成分外，更将含氟聚合物的熔体粘度调整至特定范围(约3000pa·s至5300pa·s)，使过电流保护元件于高温环境下能具有较高的电阻值且稳定维持在高电阻状态。并且，经多次高温触发后，过电流保护元件仍可恢复至良好的低阻状态。其次，前述熔体粘度的调整亦能提升过电流保护元件的耐电压特性。如此，在无须借助其他添加剂的情况下，过电流保护元件的热稳定性及耐电压特性得以提升。
2、根据本专利技术的一实施方式，一种过电流保护元件，包含第一电极层、第二电极层以及正温度系数材料层。正温度系数材料层叠设于第一电极层与第二电极层之间。正温度系数材料层包含高分子聚合物基材及导电填料。高分子聚合物基材包含第一含氟聚合物。以正温度系数材料层的体积为100％计，第一含氟聚合物所占的体积百分比为47％至62％，且第一含氟聚合物具有熔体粘度(melt viscosity)高于3000pa·s。导电填料散布于高分子聚合物基材中，用于形成正温度系数材料层的导电通道。
3、根据一些实施例，于240℃的温度下及剪切速率为50sec-1时，第一含氟聚合物具有熔体粘度介于3000pa·s与5300pa·s之间。
4、根据一些实施例，第一含氟聚合物为聚偏二氟乙烯。
5、根据一些实施例，第一含氟聚合物选自由第一聚偏二氟乙烯、第二聚偏二氟乙烯及其组合所组成的群组，其中第一聚偏二氟乙烯具有第一熔体粘度，而第二聚偏二氟乙烯具有第二熔体粘度，第二熔体粘度大于第一熔体粘度。
6、根据一些实施例，第一熔体粘度为3000pa·s至3600pa·s，而第二熔体粘度为4700pa·s至5300pa·s。
7、根据一些实施例，高分子聚合物基材还包含第二含氟聚合物，其中第二含氟聚合物选自由聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、全氟烃氧改质四氟乙烯、聚(氯三-氟四氟乙烯)、二氟乙烯-四氟乙烯聚合物、四氟乙烯-全氟间二氧杂环戊烯共聚物、二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三聚物及其任意组合所组成的群组。
8、根据一些实施例，第二含氟聚合物为聚四氟乙烯，且以正温度系数材料层的体积为100％计，聚四氟乙烯所占的体积百分比为4.0％至4.9％。
9、根据一些实施例，正温度系数材料层不包含塑化剂及交联剂。
10、根据一些实施例，导电填料为碳黑。
11、根据一些实施例，高分子聚合物基材由聚偏二氟乙烯及聚四氟乙烯所组成，其中以高分子聚合物基材的体积为100％计，聚偏二氟乙烯所占的体积百分比为91％至94％，而聚四氟乙烯所占的体积百分比为6％至9％。
12、根据一些实施例，于230℃的温度下，第一含氟聚合物具有熔流指数(melt flowindex)介于0.5g/10min与4.3g/10min之间。
13、根据一些实施例，于混练时，高分子聚合物基材与导电填料形成混合物，混合物具有混练粘度，使得混练设备以27n·m至29n·m的扭力值进行混练。
14、根据一些实施例，过电流保护元件经第一次触发(trip)再冷却至室温时具有第一电阻值，以及过电流保护元件经第二次触发再冷却至室温时具有第二电阻值，且第二电阻值除以第一电阻值的值为0.9至1.3。
15、根据一些实施例，过电流保护元件以175℃的温度烘烤4小时后再冷却至室温时具有第二电阻值，且第二电阻值除以第一电阻值的值为0.99至1.17。
16、根据一些实施例，过电流保护元件以175℃的温度烘烤10小时后再冷却至室温时具有第二电阻值，且第二电阻值除以第一电阻值的值为0.90至1.20。
17、根据一些实施例，过电流保护元件在170℃的温度下具有第三电阻值，而在200℃的温度下具有第四电阻值，其中第四电阻值除以第三电阻值的值为0.75至1.79。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种过电流保护元件，包含：
2.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其中于240℃的温度下及剪切速率为50sec-1时，该第一含氟聚合物具有该熔体粘度介于3000Pa·s与5300Pa·s之间。
3.根据权利要求2所述的过电流保护元件，其中该第一含氟聚合物为聚偏二氟乙烯。
4.根据权利要求2所述的过电流保护元件，其中该第一含氟聚合物选自由一第一聚偏二氟乙烯、一第二聚偏二氟乙烯及其组合所组成的群组，其中该第一聚偏二氟乙烯具有一第一熔体粘度，而该第二聚偏二氟乙烯具有一第二熔体粘度，该第二熔体粘度大于该第一熔体粘度。
5.根据权利要求4所述的过电流保护元件，其中该第一熔体粘度为3000Pa·s至3600Pa·s，而该第二熔体粘度为4700Pa·s至5300Pa·s。
6.根据权利要求3所述的过电流保护元件，其中该高分子聚合物基材还包含一第二含氟聚合物，其中该第二含氟聚合物选自由聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、全氟烃氧改质四氟乙烯、聚(氯三-氟四氟乙烯)、二氟乙烯-四氟乙烯聚合物、四氟乙烯-全氟间
7.根据权利要求6所述的过电流保护元件，其中该第二含氟聚合物为聚四氟乙烯，且以该正温度系数材料层的体积为100％计，聚四氟乙烯所占的体积百分比为4.0％至4.9％。
8.根据权利要求7所述的过电流保护元件，其中该正温度系数材料层不包含塑化剂及交联剂。
9.根据权利要求8所述的过电流保护元件，其中该导电填料为碳黑。
10.根据权利要求9所述的过电流保护元件，其中该高分子聚合物基材由聚偏二氟乙烯及聚四氟乙烯所组成，其中以该高分子聚合物基材的体积为100％计，聚偏二氟乙烯所占的体积百分比为91％至94％，而聚四氟乙烯所占的体积百分比为6％至9％。
11.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其中于230℃的温度下，该第一含氟聚合物具有一熔流指数介于0.5g/10min与4.3g/10min之间。
12.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其中于混练时，该高分子聚合物基材与该导电填料形成一混合物，该混合物具有一混练粘度，使得一混练设备以27N·m至29N·m的扭力值进行混练。
13.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其中该过电流保护元件经第一次触发再冷却至室温时具有一第一电阻值，以及该过电流保护元件经第二次触发再冷却至室温时具有一第二电阻值，且该第二电阻值除以该第一电阻值的值为0.9至1.3。
14.根据权利要求13所述的过电流保护元件，其中该过电流保护元件以175℃的温度烘烤4小时后再冷却至室温时具有该第二电阻值，且该第二电阻值除以该第一电阻值的值为0.99至1.17。
15.根据权利要求13所述的过电流保护元件，其中该过电流保护元件以175℃的温度烘烤10小时后再冷却至室温时具有该第二电阻值，且该第二电阻值除以该第一电阻值的值为0.90至1.20。
16.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其中该过电流保护元件在170℃的温度下具有一第三电阻值，而在200℃的温度下具有一第四电阻值，其中该第四电阻值除以该第三电阻值的值为0.75至1.79。
...【技术特征摘要】
1.一种过电流保护元件，包含：
2.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其中于240℃的温度下及剪切速率为50sec-1时，该第一含氟聚合物具有该熔体粘度介于3000pa·s与5300pa·s之间。
3.根据权利要求2所述的过电流保护元件，其中该第一含氟聚合物为聚偏二氟乙烯。
4.根据权利要求2所述的过电流保护元件，其中该第一含氟聚合物选自由一第一聚偏二氟乙烯、一第二聚偏二氟乙烯及其组合所组成的群组，其中该第一聚偏二氟乙烯具有一第一熔体粘度，而该第二聚偏二氟乙烯具有一第二熔体粘度，该第二熔体粘度大于该第一熔体粘度。
5.根据权利要求4所述的过电流保护元件，其中该第一熔体粘度为3000pa·s至3600pa·s，而该第二熔体粘度为4700pa·s至5300pa·s。
6.根据权利要求3所述的过电流保护元件，其中该高分子聚合物基材还包含一第二含氟聚合物，其中该第二含氟聚合物选自由聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、全氟烃氧改质四氟乙烯、聚(氯三-氟四氟乙烯)、二氟乙烯-四氟乙烯聚合物、四氟乙烯-全氟间二氧杂环戊烯共聚物、二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三聚物及其任意组合所组成的群组。
7.根据权利要求6所述的过电流保护元件，其中该第二含氟聚合物为聚四氟乙烯，且以该正温度系数材料层的体积为100％计，聚四氟乙烯所占的体积百分比为4.0％至4.9％。
8.根据权利要求7所述的过电流保护元件，其中该正温度系数材料层不包含塑化剂及交联剂。
9.根据权利要求8所述的过电流保护元件，其中该导电填料...
【专利技术属性】
技术研发人员：董朕宇，刘振男，李家源，颜修哲，张永贤，张耀德，朱复华，
申请(专利权)人：聚鼎科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。