过电流保护元件制造技术

本发明专利技术公开一种过电流保护元件，包括PTC元件和用以加热PTC元件的加热件，所述PTC元件的材料包含高分子聚合物及散布于高分子聚合物中的金属或导电陶瓷填料。该PTC元件的体积电阻值小于0.1Ω‑cm。过电流保护元件符合关系式It(加热)<Ih(60℃)×10％，其中Ih(60℃)是该过电流保护元件于60℃加热件未被启动时的维持电流，It(加热)是该过电流保护元件于加热件启动加热后的触发电流。该PTC元件具有高的维持电流，使电池可以被高电流快速充电。当在特定条件下，该加热件可加热该PTC元件，降低该低体积电阻PTC元件的维持电流，从而使该PTC元件在极小电流下被触发。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设计一种过电流保护元件，尤其涉及一种通过触发(trip)正温度系数(PositiveTemperatureCoefficient；PTC)元件来提供保护的过电流保护元件。
技术介绍
过电流保护元件被用于保护电路，使其免于因过热或流经过量电流而损坏。过电流保护元件通常包含两电极及位于两电极间的电阻材料。此电阻材料具PTC特性，亦即在室温时具低电阻值，而当温度上升至一临界温度或电路上有过量电流产生时，其电阻值可立刻跳升数千倍以上，藉此抑制过量电流通过，以达到电路保护的目的。当温度降回室温后或电路上不再有过电流的状况时，过电流保护元件可回复至低电阻状态，而使电路重新正常操作。此种可重复使用的优点，使PTC过电流保护元件取代保险丝，而被更广泛运用在高密度电子电路上。一般而言，PTC导电复合材料由一结晶性高分子聚合物及导电填料所组成，该导电填料均匀分散于该高分子聚合物之中。该高分子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，碳黑所能提供的导电度较低，而不符近年来应用上低阻值的需求。因此，使用具有较低体积电阻值的金属或导电陶瓷填料的PTC导电复合材料可提供相较于碳黑更低的阻值，因而发展出低体积电阻(lowrho)的过电流保护元件。在电池的快速充电应用上，该PTC元件须在常温至60℃具有高的维持电流(holdcurrent)，使电池温度即便达到60℃，仍然可以允许高电流充电，达到快速充电的目的，例如一般普通充电需要一小时充电的时间，可以因快速充电而缩短至20分钟内完成充电动作。另外，必须符合特定安全规范要求，当电池发生过充电，瞬间电压改变，过电压发生，或是温度过高的情况时，PTC元件必须能快速截断充电电流，达到保护的功能。也要符合在80℃的环境温度下必须于施加电流8A以下于60秒内触发的规范，用以及时对相关电路或装置提供过电流保护。然而，低体积电阻的过电流保护元件在某一特定温度(例如80℃)时，因该特定温度对应的维持电流仍高(相较于使用碳黑作为导电填料者)，使得过电流保护元件不易触发，而无法通过前述产品规范的要求。
技术实现思路
为了解决上述低体积电阻过电流保护元件于特定温度不易触发的问题，本专利技术公开了一种过电流保护元件，利用于同一元件内嵌加热件的设计，可加速其中低体积电阻的PTC元件产生触发，从而有效提供过电流保护。根据本专利技术一实施例的过电流保护元件，其包括至少一PTC元件和至少一加热件。所述PTC元件的材料包含高分子聚合物及散布于高分子聚合物中的金属或导电陶瓷填料，该PTC元件的体积电阻值小于0.1Ω-cm。该加热件可用于加热该PTC元件。其中，过电流保护元件的特性符合关系式It(加热)<Ih(60℃)×10％。Ih(60℃)是该过电流保护元件于60℃加热件未被启动时的维持电流，It(加热)是该过电流保护元件于加热件启动加热后的触发电流。一实施例中，该加热件通过加热该PTC元件，降低该PTC元件的维持电流，从而引导触发。一实施例中，该加热件的电阻大到足以于80℃的环境温度下，使得该过电流保护元件于施加电流8A的情况下于60秒内触发。一实施例中，该加热件的电阻大于等于0.1Ω。一实施例中，该加热件包含串联的2个电阻器。一实施例中，该PTC元件中高分子聚合物的熔点大于150℃。一实施例中，该加热件为陶瓷PTC加热件、高分子PTC加热件或传统的电阻器(resistor)加热件。一实施例中，该高分子PTC加热件中高分子聚合物的熔点大于150℃。一实施例中，该高分子PTC加热件中使用碳黑作为导电填料。一实施例中，过电流保护元件的至少一加热件设置于2个PTC元件之间，且该2个PTC元件并联连接。一实施例中，该PTC元件的两端电气连接至第一电极和第二电极，该加热件的两端电气连接至第三电极和第四电极，其中第一电极至第四电极位于过电流保护元件的下表面，作为表面粘着的介面。一实施例中，该PTC元件的两端电气连接至第一电极和第二电极，该加热件的两端电气连接至该第二电极和第三电极，其中第一电极至第三电极位于过电流保护元件的下表面，作为表面粘着的介面。一实施例中，该PTC元件包含一PTC材料层、位于PTC材料层上表面的第一金属箔和位于PTC材料层下表面的第二金属箔，该加热件包含发热层、位于该发热层上表面的第一导电层和位于该发热层下表面的第二导电层。根据此PTC元件和加热件的结构设计，一实施例中，该过电流保护元件还包括第一电极、第二电极以及第三电极，该第一电极电气连接该第一金属箔，该第二电极电气连接该第二金属箔及该第一导电层，该第三电极电气连接该第二导电层。该第一电极、该第二电极和该第三电极位于该过电流保护元件下表面，作为表面粘着的介面。一实施例中，该过电流保护元件还包括第一导电连接件、第二导电连接件以及至少一导电通孔，该第一导电连接件沿垂直方向延伸，连接第一电极和第一金属箔，第二导电连接件沿垂直方向延伸，连接第二电极、第二金属箔及第一导电层。至少一导电通孔沿垂直方向延伸，连接第三电极和第二导电层。其中第一导电层和第二导电层两者与第一导电连接件间有隔离。另一实施例中，该过电流保护元件还包括第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极，该第一电极电气连接该第一金属箔，第二电极电气连接该第二金属箔，第三电极电气连接该第一导电层，以及第四电极电气连接该第二导电层。其中该第一电极、该第二电极、该第三电极和该第四电极位于该过电流保护元件下表面，作为表面粘着的介面。一实施例中，该过电流保护元件还包括第一导电连接件、第二导电连接件、第三导电连接件以及第四导电连接件，该第一导电连接件沿垂直方向延伸，连接第一电极和第一金属箔。第二导电连接件沿垂直方向延伸，连接第二电极和第二金属箔。第三导电连接件沿垂直方向延伸，连接第三电极和第一导电层。第四导电连接件沿垂直方向延伸，连接第四电极和第二导电层。其中第一导电层和第二导电层与第一导电连接件和第二导电连接件间有隔离。一实施例中，该PTC元件包含一PTC材料层、位于PTC材料层表面的第一金属箔和位于PTC材料层下表面的第二金属箔，该加热件包含发热层、位于该发热层上表面的第一导电层和位于该发热层下表面的第二导电层和第三导电层。根据此PTC元件和加热件的结构设计，一实施例中，该过电流保护元件还包括第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极，该第一电极电气连接该第一金属箔，第二电极电气连接该第二金属箔，第三电极电气连接该第二导电层，以及第四电极电气连接该第三导电层。其中该第一电极、该第二电极、该第三电极和该第四电极位于该过电流保护元件下表面，作为表面粘着的介面。一实施例中，该过电流保护元件还包括第一导电连接件、第二导电连接件、至少一第一导电通孔以及至少一第二导电通孔，该第一导电连接件沿垂直方向延伸，连接第一电极和第一金属箔；第二导电连接件沿垂直方向延伸，连接第二电极和第二金属箔；至少一第一导电通孔沿垂直方向延伸，连接第三电极和第二导电层；以及至少一第二导电通孔沿垂直方向延伸，连接第四电极和第三导电层。其中第二导电层和第三导电层间有隔离，第一导电层至第三导电层与第一导电连接件和第二导电连接件间有隔离。本专利技术的过电流保护元件在特定温度下(例如60℃)仍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过电流保护元件，其特征在于，包括：至少一PTC元件，包含高分子聚合物及散布于其中的金属或导电陶瓷填料，该PTC元件的体积电阻值小于0.1Ω‑cm；以及至少一加热件，用以加热该PTC元件；其中，过电流保护元件的特性符合关系式It(加热)<Ih(60℃)×10％，Ih(60℃)是该过电流保护元件于60℃加热件未被启动时的维持电流，It(加热)是该过电流保护元件于加热件启动加热后的触发电流。

【技术特征摘要】
2015.07.16 TW 1041230041.一种过电流保护元件，其特征在于，包括：至少一PTC元件，包含高分子聚合物及散布于其中的金属或导电陶瓷填料，该PTC元件的体积电阻值小于0.1Ω-cm；以及至少一加热件，用以加热该PTC元件；其中，过电流保护元件的特性符合关系式It(加热)<Ih(60℃)×10％，Ih(60℃)是该过电流保护元件于60℃加热件未被启动时的维持电流，It(加热)是该过电流保护元件于加热件启动加热后的触发电流。2.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，该加热件通过加热该PTC元件，降低该PTC元件的维持电流，从而引导触发。3.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，该加热件的电阻大到足以于80℃的环境温度下，使得该过电流保护元件于施加电流8A的情况下于60秒内触发。4.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，该加热件的电阻大于等于0.1Ω。5.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，该加热件包含串联的2个电阻器。6.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，该PTC元件中高分子聚合物的熔点大于150℃。7.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，该加热件为陶瓷PTC加热件、高分子PTC加热件或电阻器加热件。8.根据权利要求7所述的过电流保护元件，其特征在于，该高分子PTC加热件中高分子聚合物的熔点大于150℃。9.根据权利要求7所述的过电流保护元件，其特征在于，该高分子PTC加热件中使用碳黑作为导电填料。10.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，该至少一加热件设置于2个PTC元件之间，且该2个PTC元件并联连接。11.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，该PTC元件的两端电气连接至第一电极和第二电极，该加热件的两端电气连接至第三电极和第四电极，其中第一电极至第四电极位于该过电流保护元件的下表
\t面，作为表面粘着的介面。12.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，该PTC元件的两端电气连接至第一电极和第二电极，该加热件的两端电气连接至该第二电极和第三电极，其中第一电极至第三电极位于过电流保护元件的下表面，作为表面粘着的介面。13.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于，该PTC元件包含一PTC材料层、位于该PTC材料层上表面的第一金属箔和位于该PTC材料层下表面的第二金属箔，该加热件包含发热层、位于该发热层上表面的第一导电层和位于该发热层下表面的第二导电层。14.根据权利要求13所述的过电流保护元件，其特征在于，还包含：一第一电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绍裘，曾郡腾，苏聪敏，张耀德，
申请(专利权)人：聚鼎科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71