PPTC组合物及具有低热降额及低过程跳跃的装置制造方法及图纸

一种新颖的聚合物正温度系数(polymer positive temperature coefficient,PPTC)材料、装置、及制造方法。聚合物正温度系数(PPTC)的一实施例包括聚合物基质，该聚合物基质包含第一聚合物。该PPTC材料可进一步包括导电填料，该导电填料设置于该聚合物基质中；及至少一种聚合物填料，该至少一种聚合物填料分散于该聚合物基质内。该至少一种聚合物填料可包含第二聚合物，该第二聚合物不同于该第一聚合物，其中该至少一聚合物包含第一熔融温度，且其中该第二聚合物包含第二熔融温度，该第二熔融温度超过该第一熔融温度至少20℃。融温度超过该第一熔融温度至少20℃。融温度超过该第一熔融温度至少20℃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】PPTC组合物及具有低热降额及低过程跳跃的装置


[0001]实施方案关于包括保险丝装置的电路保护装置的领域。

技术介绍

[0002]在各种应用中，聚合物正温度系数(PPTC)装置可用作过电流或过热保护装置、以及电流或温度传感器。在过电流或过热保护应用中，当在设计条件(诸如低电流)下操作时，PPTC装置可被视为一种可重置保险丝(resettable fuse)，其设计以展现低电阻。可藉由因电路保护组件的环境中的温度增加直接加热，或经由电流通过电路保护组件所产生的电阻加热，而改变PPTC装置的电阻。例如，PPTC装置可包括聚合物材料及导电填料，该导电填料提供由于聚合物材料的变化(诸如熔融转变或玻璃化转变)而由低电阻状态转变至高电阻状态的混合物。在此转变温度(有时称为跳转温度(trip temperature))，其中该跳转温度通常可在室温或高于室温范围内，聚合物基质可膨胀并破坏导电网络，使复合物的导电性大大降低。电阻的这种变化为PPTC材料赋予了类似保险丝的特性，当PPTC材料冷却至室温时，该电阻可能是可逆的。
[0003]为了适当作用，当在低于跳转温度的低温状态操作时，PPTC装置的电阻几乎没有变化可以是有用的。称为热降额的特性表征低温状态下PPTC装置的电阻行为，其中热降额测量在低温状态下依据温度而变动的保持电流的变化或电阻的变化。虽然PPTC装置跳转至高电阻状态的特征在于聚合物基质的熔融转变或玻璃化转转变，但在熔融转变以下的低温状态下，聚合物基质也可能依据升高的温度而变动地膨胀。此膨胀是聚合物基质的热性质的特性，并且随着导电填料粒子的分离，可能导致电阻增加，而导致热降额。对于理想的PPTC装置而言，在升高的温度低于跳转温度而电阻或保持电流变化很小的情况下，可能需要低热降额。关于这些考虑及其他考虑，提供了本公开。

技术实现思路

[0004]在一实施方案中，一种聚合物正温度系数(PPTC)可包括聚合物基质，该聚合物基质包含第一聚合物。该PPTC材料可进一步包括导电填料，该导电填料设置于该聚合物基质中；及至少一种聚合物填料，该至少一种聚合物填料分散于该聚合物基质内。该至少一种聚合物填料可包含第二聚合物，该第二聚合物不同于该第一聚合物，其中该至少一聚合物包含第一熔融温度，且其中该第二聚合物包含第二熔融温度，该第二熔融温度超过该第一熔融温度至少20℃。
[0005]在另一实施方案中，一种聚合物正温度系数(PPTC)材料可包括：聚合物基质，该聚合物基质包含第一聚合物；导电填料，该导电填料设置于该聚合物基质中；及至少一种聚合物填料，该至少一种聚合物填料分散于该聚合物基质内，该至少一种聚合物填料包含第二聚合物，该第二聚合物不同于该第一聚合物，其中该第一聚合物包含第一熔融温度，且其中该第二聚合物包含非晶形材料。
[0006]在一额外实施方案中，一种形成PPTC组件的方法可包括提供聚合物基质，该聚合
物基质包含第一聚合物。该方法可包括在该聚合物基质中混合第一粉末与第二粉末以形成PPTC材料，该第一粉末包含第二聚合物，该第二粉末包含导电填料。该方法可进一步包括对该PPTC材料进行热熔挤压过程；挤压该PPTC材料以形成PPTC膜；对该PPTC膜进行箔层压过程以形成装置片材；及切单该装置片材以形成PPTC装置。
附图说明
[0007]图1A描绘根据本公开的实施方案的PPTC装置的侧视截面图；
[0008]图1B描绘根据本公开的实施方案的另一PPTC装置的侧视截面图；
[0009]图2A描绘显示参考材料及根据本公开实施方案配置的PPTC材料的依据温度而变动的电阻的图；
[0010]图2B描绘图2A的图的一部分，具有正规化电阻；
[0011]图3A描绘显示参考材料及根据本公开实施方案配置的PPTC材料的依据温度而变动的电阻的图；
[0012]图3B描绘图3A的图的一部分，具有正规化电阻；
[0013]图4A描绘显示参考材料及根据本公开实施方案配置的另一组PPTC材料的依据温度而变动的电阻的图；
[0014]图4B描绘图4A的图的一部分，具有正规化电阻；
[0015]图5A描绘显示参考材料及根据本公开实施方案配置的进一步PPTC材料的依据温度而变动的电阻的图；
[0016]图5B描绘图5A的图的一部分，具有正规化电阻；及
[0017]图6描绘根据本公开的其他实施方案的工艺流程。
具体实施方式
[0018]本实施方案现将参考附图于下文更详细说明，其中显示例示性实施方案。该等实施方案不应解读为受限于本文所提出的实施方案。而是提供这些实施方案，使得本公开将彻底且完整，并且将充分地将其范围传达给所属
技术人员。在图中，相同的数字通篇指代相同元素。
[0019]在以下描述及/或权利要求中，术语“上(on)”、“上覆(overlying)”、“设置于
…
上(disposed on)”、及“上方(over)”可在以下描述及权利要求中使用。“上”、“上覆”、“设置于
…
上”及“上方”可用来指示两个或更多个组件彼此直接物理接触。再者，用语“上”、“上覆”、“设置于
…
上”及“上方”，可意指两个或更多个组件彼此不直接接触。例如，“上方”可意指一个组件在另一组件上之上而彼此不接触，且在两个组件之间可具有另一组件或多个组件。此外，术语“和/或(and/or)”可意指“和(and)”，其可意指“或(or)”，其可意指“互斥或(exclusive
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or)”，其可意指“一(one)”，其可意指“一些但非全部(some,but not all)”，其可意指「都不(neither)」，及/或其可意指“两者(both)”，虽然所要求保护的主题的范围不受限于此方面。
[0020]在各种实施方案中，提供用于形成PPTC组件及PPTC装置的材料及装置结构，其中该PPTC装置可被配置为作为可重置保险丝操作，以在低温状态下以相对低的热降额操作。在各种实施方案中，高PPTC组件包括聚合物基质及导电填料，以形成PPTC材料，其特征在于
电阻急剧增加的跳转温度。在一些实施方案中，PPTC组件可进一步包括至少一种额外组分，诸如低热膨胀填料聚合物材料(low thermal expansion,LTE)、或高温聚合物填料，如下所述。
[0021]在各种实施方案中，可建构PPTC组件，如图1A中所示。图1A示出了PPTC装置100的侧视截面图，其中聚合物基质102包括分散于其中的导电填料104。聚合物基质102可由用于形成PPTC装置的任何合适聚合物形成，如所属
中所已知。在一些实施方案中，聚合物基质可由以下形成：聚烯烃，诸如聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯、全氟烷氧基烷烃、或四氟乙烯
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全氟丙烯、聚偏二氟乙烯、其他氟聚合物、或其他含氟聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种聚合物正温度系数(PPTC)材料，其包含：聚合物基质，所述聚合物基质包含第一聚合物；导电填料，其设置于所述聚合物基质中；及至少一种聚合物填料，其分散于所述聚合物基质内，所述至少一种聚合物填料包含第二聚合物，所述第二聚合物不同于所述第一聚合物，其中所述至少一聚合物包含第一熔融温度，且其中所述第二聚合物包含第二熔融温度，所述第二熔融温度超过所述第一熔融温度至少20℃。2.如权利要求1的PPTC材料，其中所述聚合物基质包含聚乙烯(PE)，且其中所述至少一种聚合物填料包含聚偏二氟乙烯(PVDF)。3.如权利要求2的PPTC材料，其中所述导电填料包含碳或金属，其具有10％至60％的体积分率。4.如权利要求2的PPTC材料，其中所述至少一种聚合物填料的体积分率介于1％与20％之间。5.如权利要求1的PPTC材料，其中所述聚合物基质包含低密度聚乙烯，且所述至少一种聚合物填料包含聚乙烯四氟乙烯(ETFE)。6.如权利要求5的PPTC材料，其中所述至少一种聚合物填料的体积分率介于1％与15％之间。7.如权利要求5的PPTC材料，其中所述导电填料包含碳化钨，其具有40％至60％的体积分率。8.如权利要求1的PPTC材料，其中所述至少一种聚合物填料包含第一聚合物填料及第二聚合物填料，所述第二聚合物填料包含第三聚合物，所述第三聚合物不同于所述第一聚合物及所述第二聚合物。9.如权利要求8的PPTC材料，其中所述第一聚合物填料及所述第二聚合物填料一起包含1％至20％的体积分率。10.如权利要求8的PPTC材料，所述第一聚合物填料包含PVDF且所述第二聚合物填料包含耐纶6。11.如权利要求10的PPTC材料，其中所述第一聚合物填料包含至少5％的体积分率，且其中所述第二聚合物填料包含至少5％的体积分率。12.一种聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建华，曾俊昆，周志勇，傅英松，爱德华，
申请(专利权)人：上海利韬电子有限公司，
类型：发明
国别省市：