具有混合的导电填料组成的PPTC材料制造技术

公开了一种聚合物正温度系数(PPTC)装置，其包括PPTC主体，设置在所述PPTC主体的第一侧上的第一电极，和设置在所述PPTC主体的第二侧上的第二电极，其中所述PPTC主体由PPTC材料形成，所述PPTC材料包括最高65体积％的导电填料，其中所述PPTC材料的10体积％‑39体积％是导电陶瓷填料并且其中导电填料的其余部分包括碳和金属填料中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
具有混合的导电填料组成的PPTC材料相关申请的交叉引用本申请要求2017年9月12日提交的美国临时专利申请号62/557,310的权益，其全部内容通过引用结合于此。
实施方案涉及电路保护装置领域，包括熔断器装置。
技术介绍
在多种应用中，聚合物正温度系数(PPTC)装置可以用作过电流或过温保护装置，以及电流或温度传感器。在过电流或过温保护应用中，PPTC装置可以被认为是可重置熔断器，其被设计为当在预定条件如低电流下运行时展现出低电阻。通过归因于在PPTC装置的环境中的温度升高的直接加热，或经由由通过PPTC装置的电流产生的电阻加热，可以改变PPTC装置的电阻。例如，PPTC装置可以包括由聚合物材料和导电填料形成的复合PPTC材料，其中PPTC材料由于聚合物材料的热诱导变化如熔融转变或玻璃化转变而从低电阻状态转变为高电阻状态。在转变温度，有时被称为“跳闸温度(triptemperature)”，其中跳闸温度可以在室温至大大高于室温的范围内，聚合物材料可能会膨胀并且干扰在PPTC材料中的导电填料粒子的导电网络，使得PPTC材料的导电性大大变低。这种电阻的变化为PPTC材料赋予了类似熔断器的特征，当PPTC材料冷却回到室温时其电阻可以是可逆的。PPTC材料的成本、重量和性能特性主要受在PPTC材料中的导电填料的类型和数量影响。针对这些和其他因素提供了本公开。
技术实现思路
提供此概述以介绍下文中在详细描述中进一步描述的简化形式的概念选择。此概述并非意在确定所要求的主题的关键特征或必要特征，也并非意在作为确定所要求的主题的范围的辅助。根据本公开的示例性实施方案的一种PPTC装置可以包括PPTC主体，设置在所述PPTC主体的第一侧上的第一电极，和设置在所述PPTC主体的第二侧上的第二电极，其中所述PPTC主体由PPTC材料形成，所述PPTC材料包括最高65体积％的导电填料，其中所述PPTC材料的10体积％-39体积％是导电陶瓷填料并且其中所述导电填料的其余部分包括碳和金属填料中的至少一种。根据本公开的示例性实施方案的另一种PPTC装置可以包括PPTC主体，第一和第二金属箔层，所述第一和第二金属箔层分别设置在所述PPTC主体的相对侧上并且分别从在所述PPTC主体的相对末端的第一和第二金属轨道延伸，其中所述第一金属箔层向所述第二金属轨道延伸但是不接触所述第二金属轨道，并且其中所述第二金属箔层向所述第一金属轨道延伸但是不接触所述第一金属轨道。PPTC装置还可以包括电绝缘的绝缘层，所述绝缘层覆盖所述第一和第二金属箔层，和金属电极，所述金属电极设置在所述绝缘层上，与所述金属轨道电接触。所述PPTC主体可以由PPTC材料形成，所述PPTC材料包括最高65体积％的导电填料，其中所述PPTC材料的10体积％-39体积％是导电陶瓷填料并且其中所述导电填料的其余部分包括碳和金属填料中的至少一种。根据本公开的示例性实施方案的一种PPTC材料可以包括最高65体积％的导电填料，其中所述PPTC材料的10体积％-39体积％是导电陶瓷填料并且其中所述导电填料的其余部分包括碳和金属填料中的至少一种。附图简述图1A和图1B示出了根据本公开的实施方案的PPTC装置；图2示出了在图1A中示出的PPTC装置的详细横截面图，其示出了在包括两种不同类型的导电填料的PPTC装置的PPTC材料中的渗滤网络；图3示出了根据本公开的实施方案的PPTC材料的示例性电阻行为；图4示出了根据本公开的实施方案的PPTC装置；并且图5A和5B示出了根据本公开的多个另外的实施方案的PPTC装置。实施方案描述现在将参照其中示出了示例性实施方案的附图，在下文中更充分地描述本专利技术的实施方案。实施方案不应被解释为限于在本文中给出的实施方案。相反，提供这些实施方案以使得本公开将会是全面并且完整的，并且将会向本领域技术人员充分地传达它们的范围。在附图中，相似数字始终是指相似的元件。在以下描述和/或权利要求中，术语“在…上”、“在…上面”、“设置在…上”和“在…上方”可以在以下描述和权利要求中使用。“在…上”、“在…上面”、“设置在…上”和“在…上方”可以用于表明两个以上元件彼此直接物理接触。此外，术语“在…上”、“在…上面”、“设置在…上”和“在…上方”可以意指两个以上元件彼此不直接接触。例如，“在…上方”可以意指一个元件在另一个元件上方而彼此不接触，并且可以在两个元件之间具有另一个元件或多个元件。此外，术语“和/或”可以意指“和”，其可以意指“或”，其可以意指“排他地或”，其可以意指“一个”，其可以意指“一些但并非全部”，其可以意指“两者都不”，和/或其可以意指“二者”，尽管未在此方面限制所要求的主题的范围。在多个实施方案中，提供了新型的装置结构和材料以用于形成PPTC装置，其中所述PPTC装置包括具有至少两种不同类型导电填料的PPTC材料。在一个实例中，根据本公开的PPTC材料包括最高65体积％的导电填料，其中所述PPTC材料的10-39体积％是导电陶瓷填料并且其中导电填料的其余部分包括碳和金属填料中的至少一种。在多个实施方案中，可以如在图1A和图1B中所示构建PPTC装置。图1A示出了PPTC装置100的侧横截面图，其中PPTC主体104设置在第一电极102和第二电极106之间，第一电极102和第二电极106分别布置在PPTC主体104的第一侧和第二侧上。图1B示出了在将第一端子108与第一电极102连接并且将第二端子110与第二电极106连接之后的PPTC装置100的构造。可以将第一端子108与第一电极102连接(例如，通过钎焊、焊接等)以形成第一界面112，并且可以将第二端子110与第二电极106连接以形成第二界面114。根据本公开的实施方案，PPTC主体104可以由以下进一步详述的具有相对低的渗滤阈值的PPTC材料形成。第一电极102和第二电极106可以由已知的金属如铜箔形成。在一些实施方案中，铜箔可以是镀镍的。第一端子108和第二端子110还可以由已知的材料如铜或黄铜形成。关于这点并未对实施方案进行限制。在本公开的一些实施方案中，PPTC主体104可以由复合PPTC材料形成，所述复合PPTC材料包括聚合物基质和导电填料。聚合物基质可以是，或者可以包括半结晶聚合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)聚合物、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)聚合物、高密度聚乙烯(HDPE)聚合物、乙烯四氟乙烯(ETFE)聚合物或全氟烷氧基(PFA)聚合物。关于这点并未对实施方案进行限制。根据本公开的一些实施方案，PPTC材料的导电填料占PPTC材料的最高65体积％，其中PPTC的10体积％-39体积％包括一种或多种导电陶瓷材料。这样的材料可以包括但不限于，碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钽、碳化钼、硼化钛、硼化钒、硼化锆、硼化铌、硼化钼、硼化铪或它们的混合物。导电填料的其余部分(即，PPTC材料的0-55体积％)可以包括碳和金属填料中的至少一种，其中示例性的金属填料包括但不限于，镍、钨、铜和铜合金。根据本公开的示例性PPTC材料可以包括39体积％的导电陶瓷填料和10体积％的金属填料。根据本公开的另一种示例性PPTC材料可以包括10体积％的导电陶瓷填料和39体积％的金属填料。根据本公开的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物正温度系数(PPTC)装置，所述装置包括：PPTC主体；设置在所述PPTC主体的第一侧上的第一电极；和设置在所述PPTC主体的第二侧上的第二电极；其中所述PPTC主体由PPTC材料形成，所述PPTC材料包括最高65体积％的导电填料，其中所述PPTC材料的10体积％‑39体积％是导电陶瓷填料并且其中所述导电填料的其余部分包括碳和金属填料中的至少一种。

【技术特征摘要】
2017.09.12 US 62/557,3101.一种聚合物正温度系数(PPTC)装置，所述装置包括：PPTC主体；设置在所述PPTC主体的第一侧上的第一电极；和设置在所述PPTC主体的第二侧上的第二电极；其中所述PPTC主体由PPTC材料形成，所述PPTC材料包括最高65体积％的导电填料，其中所述PPTC材料的10体积％-39体积％是导电陶瓷填料并且其中所述导电填料的其余部分包括碳和金属填料中的至少一种。2.根据权利要求1所述的PPTC装置，其中所述导电填料由具有50纳米至20微米的中值直径的粒子形成。3.根据权利要求1所述的PPTC装置，其中所述PPTC材料展现出在0.05至0.4A/mm2之间的保持电流密度。4.根据权利要求1所述的PPTC装置，其中所述PPTC材料包括聚偏二氟乙烯(PVDF)聚合物、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)聚合物、高密度聚乙烯(HDPE)聚合物、乙烯四氟乙烯(ETFE)聚合物和全氟烷氧基(PFA)中的至少一种。5.根据权利要求1所述的PPTC装置，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少一个由铜箔形成。6.根据权利要求5所述的PPTC装置，其中所述铜箔镀有镍。7.一种聚合物正温度系数(PPTC)材料，所述材料包含：聚合物基质；和导电填料；其中所述PPTC材料包括最高65体积％的所述导电填料，其中所述PPTC材料的10体积％-39体积％是导电陶瓷填料并且其中所述导电填料的其余部分包括碳和金属填料中的至少一种。8.根据权利要求7所述的PPTC材料，其中所述导电填料由具有50纳米至20微米的中值直径的粒子形成。9.根据权利要求7所述的PPTC材料，其中所述PPTC材料展现出在0.05至0.4A/mm2之间的保持电流密度。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建华，曾俊昆，
申请(专利权)人：力特有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US