插件式过电流保护元件制造技术

一种插件式过电流保护元件，包括一PTC元件、一第一电极引脚、一第二电极引脚及一绝缘包覆层。PTC元件，包含第一导电层、第二导电层及叠设于第一和第二导电层间的PTC材料层，该PTC材料层包含结晶性高分子聚合物及均匀散布于其中的导电填料。第一电极引脚的一端连接该第一导电层。第二电极引脚的一端连接该第二导电层。绝缘包覆层包括一含氟高分子材料，且包覆该PTC元件的整个外表面以及第一和第二电极引脚连接该PTC元件的一端。该绝缘包覆层具有102～105nm的厚度，及该插件式过电流保护元件于高温高湿环境中336小时后的初始电阻值R

【技术实现步骤摘要】
插件式过电流保护元件


[0001]本专利技术是关于一种插件式(radial
‑
leaded)过电流保护元件，更具体而言，是关于一种具有低初始电阻值和良好电阻再现性的插件式过电流保护元件。

技术介绍

[0002]由于具有正温度系数(Positive Temperature Coefficient；PTC)特性的导电复合材料的电阻具有对温度变化反应敏锐的特性，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。由于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)，而将过量的电流反向抵销，以达到保护电池或电路元件的目的。
[0003]以高分子PTC材料为例，通常使用碳黑作为导电填料，而将碳黑分散在结晶性高分子聚合物之间。这种晶体结构使的碳粒子集中分布在晶界中，它们之间排的非常紧密，电流可以经由这些「碳链」流过绝缘的塑料聚合物。在正常室温条件下，这些高分子聚合物中存有相当数量的碳链，因此构成了导电的通道。
[0004]当过电流使得元件温度上升直到超过高分子聚合物的相变温度(例如熔点)，一旦超过了这个相变温度，高分子聚合物会膨胀，使得那些结晶性结构会被破坏，变成了不规则状态。这样一来导电的碳链通道被破坏，故不能再传导电流，使得电阻也随之急剧上升，即所谓的「触发(trip)」现象。
[0005]当温度回复至低于其相变温度时，聚合物会重新结晶，导电碳链也再重新形成。但实务上因高分子聚合物膨胀无法完全回复的关系，使得导电碳链并无法维持原有的导电性，因此电阻无法回复至原来的低阻值。另外，多次触发后有电阻值大幅增加的现象，亦即有电阻回复性或电阻再现性不佳的问题。
[0006]为了解决电阻回复性或电阻再现性不佳的问题，可考虑利用一般传统电子元件封装方式在元件周围包覆一环氧树脂封装层，以阻挡水和氧入侵元件，避免影响元件的电气特性。然而，现今手持式电子产品对于轻薄短小的要求越来越高，同时也对于各主被动元件的尺寸与厚度的限制也更加严苛。若在插件式(radial
‑
leaded)元件过电流保护元件周围包覆一环氧树脂层，环氧树脂层将具有至少2mm以上的厚度，这并不符合插件式过电流保护元件小型化的趋势。
[0007]再者，传统上，为了形成环氧树脂封装层，必须先将插件式过电流保护元件进行一环氧树脂粉体的涂装步骤，使得环氧树脂粉末沾附在插件式过电流保护元件的PTC元件的整个表面上后，再执行约140℃的高温固化步骤，借此将沾附的环氧树脂粉末予以硬化形成一封装层。但，这个高温固化步骤会增加元件的电阻值，即元件具有高的初始电阻值。
[0008]此外，环氧树脂的阻水和氧的能力有其材料极限，现今的插件式过电流保护元件需要更好的封装材料，以使插件式过电流保护元件具有极佳的电阻回复性或电阻再现性以
及单面积的可承受电流。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供一种插件式过电流保护元件，通过在PTC元件的整个外表面包覆一绝缘包覆层，可以避免水和氧入侵元件。由于绝缘包覆层极薄，插件式过电流保护元件非常适合在小型化电子产品应用。本专利技术的插件式过电流保护元件具有极低的初始电阻值、极佳的电阻回复性和单位面积的可承受电流。此外，绝缘包覆层的制程简单，可以降低元件的生产成本，并避免由高温固化步骤导致的电阻值升高。
[0010]根据本专利技术的一实施例，一种插件式过电流保护元件包括一PTC元件、一第一电极引脚、一第二电极引脚及一绝缘包覆层。PTC元件包含第一导电层、第二导电层及叠设于第一和第二导电层间的PTC材料层，该PTC材料层包含结晶性高分子聚合物及均匀散布于其中的导电填料。第一电极引脚的一端连接该第一导电层。第二电极引脚的一端连接该第二导电层。绝缘包覆层包括一含氟高分子材料，且绝缘包覆层包覆该PTC元件以及第一和第二电极引脚连接该PTC元件的一端。该绝缘包覆层具有102～105nm的厚度，及该插件式过电流保护元件的初始电阻值R
bf
在0.0017～0.0027Ω之间。
[0011]一实施例中，该结晶性高分子聚合物是选自：高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚乙烯蜡、乙烯聚合物、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氟乙烯、乙烯
‑
压克力酸共聚合物、乙烯
‑
压克力脂共聚合物或烯烃类单体与乙烯醇类单体的共聚合物。
[0012]一实施例中，该导电填料是选自：碳黑、镍、钴、铜、铁、锡、铅、银、金、铂、碳化钛、碳化鵭、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钽、碳化钼、碳化铪、硼化钛、硼化钒、硼化锆、硼化铌、硼化钼、硼化铪、氮化锆或前述材料的混合物、合金、固溶体或核壳体。
[0013]一实施例中，该PTC材料层另包含非导电填料，其是选自：氧化锌、氧化锑、氧化铝、氧化硅、碳酸钙、硫酸镁或硫酸钡、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙或氢氧化钡。
[0014]一实施例中，该第一或第二电极引脚为铜箔、镍箔或镀镍铜箔。
[0015]一实施例中，该含氟高分子材料是由含氟脂肪高分子、含氟乙烯共聚合物、含氟乙烯
‑
乙烯基醚共聚合物、氟碳高分子或其混合物组成。
[0016]一实施例中，该含氟高分子材料可溶解在氟化醚类有机溶剂中。
[0017]一实施例中，该氟化醚类有机溶剂是乙基九氟异丁基醚、乙基九氟丁基醚、甲基九氟异丁醚、甲基九氟丁醚或其混合物。
[0018]一实施例中，该绝缘包覆层还包含纳米填充材料，该纳米填充材料是蒙托土、二氧化硅、二氧化铝或其混合物。
[0019]一实施例中，该插件式过电流保护元件于高温高湿环境中336小时后的电阻回复性R
％
在1.07～1.21之间，单位面积的可承受电流在0.85～1.10A/mm2之间。
[0020]一实施例中，该插件式过电流保护元件于40℃/95％的高温高湿环境中336小时后的元件的电阻回复性R
％
在1.07～1.09之间，单位面积的可承受电流在0.85～1.10A/mm2之间。
[0021]一实施例中，该插件式过电流保护元件于65℃/90％的高温高湿环境中336小时后的元件的电阻回复性R
％
在1.07～1.13之间，单位面积的可承受电流在0.87～1.10A/mm2之间。
[0022]一实施例中，该插件式过电流保护元件于85℃/85％的高温高湿环境中336小时后的元件的电阻回复性R
％
在1.15～1.21之间，单位面积的可承受电流在0.87～1.10A/mm2之间。
[0023]本专利技术的插件式过电流保护元件使用一厚度极薄的绝缘包覆层来包覆PTC元件的整个外表面，非常适合在小型化电子产品应用，亦可避免水和氧入侵元件，借此元件具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种插件式过电流保护元件，包括：一PTC元件，包含第一导电层、第二导电层及叠设于第一和第二导电层间的PTC材料层，该PTC材料层包含结晶性高分子聚合物及均匀散布于其中的导电填料；一第一电极引脚，一端连接该第一导电层；一第二电极引脚，一端连接该第二导电层；以及一绝缘包覆层，该绝缘包覆层包括一含氟高分子材料，且该绝缘包覆层包覆该PTC元件以及第一和第二电极引脚连接该PTC元件的一端；其中该绝缘包覆层具有102～105nm的厚度；及其中该插件式过电流保护元件的初始电阻值Rbf在0.0017～0.0027Ω之间。2.根据权利要求1所述的插件式过电流保护元件，其中该结晶性高分子聚合物是选自：高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚乙烯蜡、乙烯聚合物、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氟乙烯、乙烯
‑
压克力酸共聚合物、乙烯
‑
压克力脂共聚合物或烯烃类单体与乙烯醇类单体的共聚合物。3.根据权利要求1所述的插件式过电流保护元件，其中该导电填料是选自：碳黑、镍、钴、铜、铁、锡、铅、银、金、铂、碳化钛、碳化鵭、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钽、碳化钼、碳化铪、硼化钛、硼化钒、硼化锆、硼化铌、硼化钼、硼化铪、氮化锆或前述材料的混合物、合金、固溶体或核壳体。4.根据权利要求1所述的插件式过电流保护元件，其中该PTC材料层另包含非导电填料，其是选自：氧化锌、氧化锑、氧化铝、氧化硅、碳酸钙、硫酸镁或硫酸钡、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙或氢氧化钡。5.根据权利要求1所述的插件式过电流保护元件，其中该第一电极引脚或该第二电极引脚为铜箔、镍箔或镀镍铜箔。6.根据权利要求1所述的插件式过电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丰吉，李依璇，张永贤，
申请(专利权)人：聚鼎科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：