具有隔氧涂层的电气器件制造技术

电气器件（１）包括两个电极（７，９）和导电聚合物层（５），该导电聚合物层包含聚合物和导电填充物的混合物并将电极分开。包含热固性聚合物成分的隔氧材料存在于导电聚合物层的不与层状电极接触的暴露表面上。隔氧材料可以是聚胺－聚环氧化物材料，并可在宽范围的湿度水平内提供可接受的阻挡特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导电聚合物组成，制造该组成的方法，以及包括该组成的电气器件。
技术介绍
导电聚合物组成(composition)和包括它们的电气器件是众所周知的。上述组成包括聚合物和，分散在聚合物中的颗粒状的导电填充物。导电颗粒的的类型和数量、以及聚合物的类型影响组成的电阻率。对于具有大于约1ohm-cm的电阻率的组成来说，碳黑是优选填充物。对于具有较低电阻率的组成来说，可使用金属颗粒。包括碳黑的组成在例如U.S.Pat.Nos.4,237,441(van Konynenburg等人)，4,388,607(Toy等人)，4,534,889(van Konynenburg等人)，4,560,498(Horsma等人)，4,591,700(Sopory)，4,724,417(Au等人)，4,774,024(Deep等人)，4,935,156(van Konynenburg等人)，和5,049,850(Evans等人)中被描述。包括金属填充物的组成在例如U.S.Pat.Nos.4,545,926(Fouts等人)，5,250,228(Baigrie等人)，和5,378,407(Chandler等人)中被描述。在此引入这些专利的每一个的公开作为参考。导电聚合物组成的电特性随着时间的过去趋于变坏。例如，在填充了金属的导电聚合物组成中，当组成和周围的大气接触时，金属颗粒的表面趋于氧化，以及当互相接触时生成的氧化层会降低颗粒的电导率。包含导电聚合物组成的器件的电学性能可以通过将组成对氧的暴露减到最小而被改善。一种方法是用保护层覆盖一些或所有的组成。用于正温度系数(PTC)器件的隔氧层在例如U.S.Pat.No.4,315,237(Middleman等人)中被描述。一种类型的阻挡层包含物理阻挡材料，例如常规的环氧组成，硅树脂，或绝缘带。另一种类型的阻挡层包含隔氧材料，其显示出氧渗透率比物理阻挡材料的氧渗透率至少低一个数量级。隔氧材料的实例包括聚乙烯醇(PVOH)，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚偏二氯乙烯(PVDC)和聚丙烯腈(PAN)。隔氧材料所共有的一个缺点在于它们一般借助热塑性加工法被处理，其中聚合物熔化并当处于熔化的形式时被施加到另一种物质。由于很难在隔氧层和器件中的电极之间形成可接受的密封，因此用于处理这些聚合物所必需的高温和专用设备会阻碍它们用作用于PTC器件的涂层。这些聚合物的溶液或乳状液趋于具有惊人的高粘性和/或包含会损坏器件的一个或多个元件的溶剂或其它添加剂。当与这些常规的阻挡聚合物一起使用时，这些方法都会一贯地对在阻挡层和电极之间形成充分的密封存在困难。对于这些隔氧聚合物的一些的另一个缺点是它们趋于从环境吸收水。对于PVOH和EVOH来说这尤其是个问题，因此当在相对湿度高的环境中时这些聚合物的氧渗透率是很大的。希望提供的电气器件能一贯地并且在各种环境条件下被保护而不受氧化。同样希望，用于保护器件的任何材料都能通过直接加工法被施加。
技术实现思路
在本专利技术的第一个方面中，提供一种电气器件，其包括第一电极；第二电极；导电聚合物层，其将第一和第二电极分开并具有不与第一和第二电极接触的暴露表面；和在导电聚合物层的暴露表面上的包括热固性聚合物成分的隔氧材料。导电聚合物层包括聚合物和导电填充物的混合物。在本专利技术的第二个方面中，提供一种制造电气器件的方法，其包括形成导电聚合物、第一电极和第二电极的叠层；导电聚合物层包括在第一和第二电极之间的暴露表面；以及用包括热固性聚合物成分的隔氧材料覆盖导电聚合物层的至少一部分的暴露表面。导电聚合物层包括聚合物和导电填充物的混合物。在本专利技术的第三个方面中，提供一种电气器件，其包括第一电极，第二电极，和将第一和第二电极分开并具有不与第一和第二电极接触的暴露表面的导电聚合物层；以及在导电聚合物层的至少90％的暴露表面上的包括聚合物成分的热固性聚胺-聚环氧化物隔氧层。导电聚合物层可包括聚合物和包括镍的导电填充物的混合物。至少65wt％的隔氧材料的聚合物成分可包括从由＞N-CH2-Aryl-CH2-N＜，＞N-Aryl-N＜，-O-Aryl-O-，-O(O＝)C-Aryl-C(＝O)O-，-O(O＝)C-CH2-Aryl-CH2-C(＝O)O-和-CH2-CH(OH)-CH2-组成的组中选择的两个或多个基团；其中-Aryl-是从由亚苯基(phenylene)，亚萘基(naphthylene)和蒽基(anthracenyl)组成的组中选择的。附图说明通过附图说明本专利技术，其中图1是聚合物正温度系数(PPTC)器件的平面图。图2是图1中的器件沿线2-2的截面图。图3是另一种PPTC器件的平面图。图4是用于含镍的PPTC器件的老化数据图。图5是用于含碳黑的PPTC器件的老化数据图。具体实施例方式电气器件包括包含颗粒状的导电填充物的导电聚合物组成，和在导电聚合物组成上的隔氧涂层。导电聚合物组成可以包含附加物质，例如不导电的填充物和/或附加的导电的填充物。器件进一步包括借助导电聚合物组层分开的两个层状电极，留下导电聚合物组成的暴露表面。该暴露表面用隔氧涂层覆盖以便将组成与大气隔绝。隔氧涂层可以进一步提供用于即使在相对湿度(RH)高的环境中也预防氧化的可接受的水平。包含导电聚合物组成和在导电聚合物组成上的隔氧涂层的电气器件可以被配置成，例如，聚合物正温度系数(PPTC)器件。PPTC器件显示正温度系数(PTC)特性，其特征是在相对小的温度范围内电阻率随着温度的变化而急剧增加。特别地，此处所用的术语“PTC”定义为具有至少为2.5的R14值和/或具有至少为10的R100值的组成或器件。优选地，PTC器件或组成具有至少为6的R30值。参数R14是在14℃范围的终点和起点处的电阻率的比值。参数R30和R100分别是在30℃范围的终点和起点处的电阻率的比值和在100℃范围的终点和起点处的电阻率的比值。优选的导电聚合物组成包括分散在主聚合物中的颗粒状的导电填充物。组成通常具有小于10ohm-cm的电阻率，优选小于1ohm-cm，更优选小于0.1ohm-cm，以及更更优选小于0.05ohm-cm。可取的是聚合物可以是半结晶聚合物。半结晶聚合物的特征在于熔化温度，其是高于该温度聚合物中的结晶域或微晶变得无序的温度。熔化温度(Tm)与吸热转变所在的温度范围的峰值一样借助差示扫描量热法(DSC)可被方便地测量。合适的半结晶聚合物包括聚烯烃类(polyolefins)，例如聚丙烯(polypropylene)，聚乙烯(polyethylene)，或乙烯和丙烯的共聚物。合适的半结晶聚合物还可以包括至少一种烯烃和至少一种可与其共聚合的非烯烃单体的共聚物。这些共聚物的实例包括乙烯-丙烯酸共聚物(poly(ethylene-co-acrylic acid))，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(poly(ethylene-co-ethylacrylate))，乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(poly(ethylene-co-butylacrylate))，和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(poly(ethylene-co-vinylacetate))。合适的可热成型含氟聚合物包括聚偏氟乙烯(polyvinylid本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气器件，包括：　　　　第一电极；　　　　第二电极；　　　　导电聚合物层，其将第一和第二电极分开并具有不与第一和第二电极接触的暴露表面，导电聚合物层包括聚合物和导电填充物的混合物；和　　　　在导电聚合物层的暴露表面上的包括热固性聚合物成分的热固性隔氧材料，所述隔氧材料具有小于１ｃｃ.ｍｉｌ／１００ｉｎ↑［２］.ａｔｍ.ｄａｙ的氧渗透常数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MP加拉，
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]