一种聚合物PTC器件的制造方法技术

一种可用来作为超温保护器件的可板面安装聚合物ＰＴＣ器件的电阻－温度分布调整方法。该方法包括：制备一种包含夹持于金属箔电极之间的导电性聚合物复合材料的层压体；使该层压体交联；从该交联的层压体通过使该层压体图案化而形成一种板材，以形成多个可板面安装器件；使用至少２０Ｍｒａｄ的电子束照射，照射该板材；和通过细分该照射的板材，提供个体器件。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可用来作为超温保护器件的聚合物PTC器件，和这样一种器件的制造方法。
技术介绍
聚合物正温度系数(PTC)电路保护器件(“PPTC”)典型地是从已经在两面上与导电性金属箔层压的挤塑导电性聚合物片材生产的。美国专利公报No.5,852,397(Chan等)、No.6,211,771(Zhang等)和No.6,292,088(Zhang等)以及国际专利公报WO 01/20619(TycoElectronics Corporation，2001年3月22日出版)中描述了一个表面上有至少两个电连接的多个层压板面安装聚合物PTC器件的有用生产方法，其公开文书列为本文参考文献。这些方法包括使用印刷电路板技术的层压板图案化以形成一种板材，然后，诸如通过锯、折或剪从该板材分离出很多单一器件(即单一化)。在电路保护器件中，对于PTC导电性聚合物复合材料来说，理想的是较好借助于辐射进行交联。交联的影响取决于聚合物和交联步骤期间的条件，如美国专利公报No.4,845,838(Jacobs等)和4,857,880(Au等)中所讨论的，其公开文书列为本文参考文献。例如，已知，PTC导电性聚合物可以使用高剂量辐射即至少50Mrad进行交联，而且所得到的导电性聚合物的电阻温度[R(T)]曲线发生改变，使得所给出的电阻值在比未辐射器件更低的温度就达到了。也已知的是，聚合物PTC复合材料的交联可以通过使用不止一个辐射步骤照射该材料和在两个辐射步骤之间包括一种使该材料暴露于其熔点以上的温度的热处理来进行。已经发现，高辐射剂量和多个辐射步骤尤其可用于提高在高电压运行即至少72伏特下聚合物PTC器件的性能。对于为在72V以下运行而设计的器件来说，该层压体典型地是在下游加工(例如从该层压体冲切片料或使层压体图案化，以形成用于细分成多个板面安装器件的板材)之前以较低的水平例如5～15Mrad照射的。这种照射典型地是用一个单一步骤进行的，且无中间热处理。聚合物PTC器件通常用来作为过流保护器件，并在一些情况下用它们作为超温或热截止保护器件。典型地，当使用聚合物PTC器件作为超温保护器件时，它通常处于其低电阻状态，而它与之电接触的设备则在正常运行状况下。当该PTC器件由于热源而加热时，它的电阻就会增大。当该设备的温度、该设备周围的环境、或设备内部的局部环境上升到失效状态时，该PTC器件的电阻就增大到一个能为该电路的另一部分提供触发的值，以减少功率。已知的是，聚合物PTC器件的开关温度Ts可以通过改变该聚合物复合材料的聚合物成分，例如通过制作聚合物共混物，来加以改变。见，例如，美国专利公报No.5,451,919(Chu等)、5,582,770(Chu等)、5,801,612(Chandler等)、6,362,721(Chen等)、和6,358,438(Isozaki等)中所述的组合物，这些专利的公开文书列为本文参考文献。然而，一般来说，当该复合材料的聚合物成分改变时，所得到器件的电阻/温度分布、电阻率、和开关温度时的电阻可能有显著变化。此外，当复合材料组成改变时可能需要显著的材料开发努力，因为当改变聚合物或创造一种新的聚合物共混物时必须改变或优化加工条件。从不同复合材料制成的器件家族的制造会提高成本和订货至交货间的时间，这是由于混合、挤塑和层压程序上材料转化所需要的准备时间，以及更多起始材料和半成品所需要的更大库存的缘故。
技术实现思路
以前一直未知的是，对成品板材(在单一化之前)或对成品层压板面安装器件(例如，美国专利公报No.5,852,397或国际专利公报WO01/20619中所述者)施用的额外高辐射剂量(例如20Mrad以上、较好50～100Mrad)可以用来微调其R(T)曲线，以提供改善的超温保护器件。额外的电子束剂量可以通过在某一给定温度(例如，在其开关温度)产生更大电阻来改善性能，也可以以一种受控方式降低该开关温度同时在该开关温度或更高温度保持或增大该电阻而不改变该导电聚合物的配方。例如，该开关温度可以使用本文中所述方法以3～4℃步幅降低。较好，该层压体在图案化以形成板材之前、因而在层压板面安装器件形成之前就已经交联(较好用辐射)，尽管该层压体的这样一种交联对某些应用来说不是必要的。较好，该额外电子束剂量之前是一种会使该聚合物复合材料加热到其熔点以上的热处理。这里所述的方法可以允许按客户要求调整R(T)曲线形状，因而，可以容易地将器件设计得适合于各种超温保护应用，往往无需改变该PTC材料或构造。例如，同一批成品层压板面安装器件可以按照本文中所述方法进一步加工，以生产若干种不同的可板面安装超温保护器件。第一方面，本专利技术提供一种用来作为超温保护器件的可板面安装聚合物PTC器件的电阻-温度分布调整方法，所述方法包含(a)制备一种包含夹持于金属箔电极之间的导电聚合物复合材料的层压体，所述聚合物复合材料有熔点Tm；(b)使该层压体交联；(c)从交联的层压体通过使该层压体图案化而形成一种板材，以形成多个可板面安装器件；(d)使用至少20Mrad的电子束辐射照射该板材；和(e)通过细分该照射的板材提供个体器件。第二方面，本专利技术提供一种用来作为超温保护器件的聚合物PTC器件的电阻-温度分布调整方法，所述方法包含(a)制备一种包含夹持于金属箔电极之间的导电聚合物复合材料的层压体，所述聚合物复合材料有熔点Tm；(b)使该层压体交联；(c)从交联的层压体形成个体器件；和(d)使用至少20Mrad的电子束辐射照射该个体器件。附图简要说明本专利技术用附图加以说明，其中，附图说明图1显示一种可以利用按照本专利技术的方法制造的器件的分压器电路。图2显示一组通过改变聚合物部件来改变开关温度的聚合物PTC器件的电阻-温度曲线。图3显示一组使用本文中所述方法来改变R(T)特征的聚合物PTC器件的电阻-温度曲线。具体实施例方式本专利技术的器件包含至少一种层压聚合物元件或电阻元件，该元件包含一种显示出正温度系数(PTC)行为的PTC导电聚合物组合物，即，它在一个相对小的温度范围内显示出电阻率随温度锐增。“PTC”这一术语用来指一种其R14值为至少2.5和/或R100值为至少10的组合物或器件，较好，该组合物或器件的R30值应为至少6，其中，R14是14℃范围的终点与起点的电阻率之比，R100是100℃范围的终点与起点的电阻率比，且R20是30℃范围的终点与起点的电阻率之比。电路保护器件及其中使用的PTC导电聚合物组合物公开于例如美国专利公报Nos.4,237,441(van Konynenburg et al.)，4,304,987(van Konynenburg)，4,514,620(Cheng et al)，4,534,889(van Konynenburg etal.)，4,545,926(Fouts et al)，4,724,417(Au et al)，4,774,024(Deep et al.)，4,935,156(van Konynenburg et al.)，5,049,850(Evans et al.)，5,378,407(Chandler et al.)，5,451,919(Chu et al.)，5,582,770(Chu et al.)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来作为超温保护器件的可板面安装聚合物ＰＴＣ器件的电阻－温度分布调整方法，所述方法包含：（ａ）制备一种包含夹持于金属箔电极之间的导电聚合物复合材料的层压体，所述聚合物复合材料有熔点Ｔｍ；（ｂ）使该层压体交联；（ｃ ）从交联的层压体通过使该层压体图案化而形成一种板材，以形成多个可板面安装器件；（ｄ）使用至少２０Ｍｒａｄ的电子束辐射照射该板材；和（ｅ）通过细分该照射的板材提供个体器件。

【技术特征摘要】
US 2002-9-17 60/411,4811.一种用来作为超温保护器件的可板面安装聚合物PTC器件的电阻-温度分布调整方法，所述方法包含(a)制备一种包含夹持于金属箔电极之间的导电聚合物复合材料的层压体，所述聚合物复合材料有熔点Tm；(b)使该层压体交联；(c)从交联的层压体通过使该层压体图案化而形成一种板材，以形成多个可板面安装器件；(d)使用至少20Mrad的电子束辐射照射该板材；和(e)通过细分该照射的板材提供个体器件。2.按照权利要求1的方法，其中，该层压体的交联是用辐射实现的。3.按照权利要求2的方法，其中，该板材是使用至少50Mrad的电子束辐射照射的。4.按照权利要求1的方法，其中，在该板材照射之前，对该板材进行包含超过该导电性聚合物复合材料熔融温度的温度的热处理。5.按照权利要求2的方法，其中，在该板材照射之前，对该板材进行包含超过该导电性聚合物复合材料熔融温度的温度的热处理。6.按照权利要求1的方法，其中，该板材的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A巴尼奇，CA沃尔什，
申请(专利权)人：泰科电子有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]