过电流保护元件制造技术

一种过电流保护元件，包含第一电极层

【技术实现步骤摘要】
过电流保护元件


[0001]本专利技术是关于一种过电流保护元件，更具体而言，关于一种具有低体积电阻率及良好耐电压特性的过电流保护元件
。

技术介绍

[0002]现有的具有正温度系数
(Positive Temperature Coefficient
；
PTC)
特性的导电复合材料的电阻对于特定温度的变化相当敏锐，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
。
具体而言，
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)
，而将过电流截断，以达到保护电池或电路元件的目的
。
[0003]就过电流保护元件的最基本结构而言，是由
PTC
材料层及粘附于其两侧的电极所构成
。PTC
材料层包含高分子聚合物基材及均匀散布于该高分子聚合物基材中的导电填料
。
应用于高温环境的过电流保护元件可选用含氟高分子聚合物作为高分子聚合物基材
。
同时，为了使过电流保护元件具有低电阻值，导电填料可选用导电陶瓷粉末
。
然而，单纯仅以导电陶瓷粉末与含氟高分子聚合物混合会产生数种不良的电气特性，一般会再添加额外的填料
。
例如，导电陶瓷粉末与含氟的聚合物于高温混合时会产生氢氟酸，故可借由添加氢氧化镁
(Mg(OH)2)
作为酸碱中和的填料，来解决氢氟酸产生的问题
。
又或者是，基于电流阻断特性的考量，可添加氮化硼
(BN)
以防止触发后电阻值显著下降的情形
。
然而，无论是上述何者填料，低体积电阻率的过电流保护元件均无法具有良好的耐电压特性
。
[0004]另外，现今手持式电子产品对于轻薄短小的要求越来越高，同时对于各主动或被动元件的尺寸及厚度的限制也更加严苛
。
然而，当
PTC
材料层的上视面积逐渐缩小时，元件的电阻值会跟着增加，并使元件可承受的电压随之下降
。
如此一来，过电流保护元件再也无法承受大电流和大功率
。
而且，当
PTC
材料层的厚度减薄时，元件的耐电压会不足
。
显然，小尺寸的过电流保护元件，在实际应用时，容易烧毁
。
[0005]综上，现有的低体积电阻率的微型过电流保护元件，在耐电压上的特性仍有相当的改善空间
。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种过电流保护元件并将钙钛矿结构的化合物导入正温度系数特性的复合材料
。
促成正温度系数特性的主要基材则为含氟高分子聚合物，而钙钛矿结构的化合物在系统中所扮演的角色为内填料
(inner filler)。
本专利技术借由添加钙钛矿结构化合物至正温度系数材料层后，不仅使得过电流保护元件维持低体积电阻率，亦可有效提高过电流保护元件的耐电压特性
。
[0007]根据本专利技术的一实施态样，一种过电流保护元件包含第一电极层
、
第二电极层及
叠设于第一电极层与第二电极层之间的正温度系数材料层
。
正温度系数材料层包含高分子聚合物基材
、
导电填料及含钛介电质填料
。
高分子聚合物基材包含氟高分子聚合物
。
导电填料散布于高分子聚合物基材中，用于形成正温度系数材料层的导电通道
。
含钛介电质填料散布于高分子聚合物基材中，其中含钛介电质填料具有以通式
(I)
所表示的组成：
MTiO3(I)。M
是为过渡金属或碱土金属，且以正温度系数材料层的体积为
100
％计，含钛介电质填料所占的体积百分比为5％至
15
％
。
[0008]一实施例中，含氟高分子聚合物具有第一介电常数，而含钛介电质填料具有第二介电常数
。
第二介电常数除以第一介电常数的比值为
16
至
667。
[0009]一实施例中，含钛介电质填料选自由
BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3及其任意组合所组成的群组
。
[0010]一实施例中，
BaTiO3所占的体积百分比为
9.5
％至
10.5
％
。
[0011]一实施例中，
SrTiO3所占的体积百分比为
11.5
％至
12.5
％
。
[0012]一实施例中，
CaTiO3所占的体积百分比为
8.8
％至
9.8
％
。
[0013]一实施例中，含钛介电质填料具有中值粒径为8μ
m
至
10
μ
m。
[0014]一实施例中，含氟高分子聚合物选自由聚二氟乙烯
、
聚四氟乙烯
、
聚氟化亚乙烯
、
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物
、
四氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物
、
乙烯
‑
四氟乙烯共聚物
、
全氟烃氧改质四氟乙烯
、
聚
(
氯三
‑
氟四氟乙烯
)、
二氟乙烯
‑
四氟乙烯聚合物
、
四氟乙烯
‑
全氟间二氧杂环戊烯共聚物
、
二氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物
、
二氟乙烯
‑
六氟丙烯
‑
四氟乙烯三聚物及其任意组合所组成的群组
。
[0015]一实施例中，导电填料包含一导电陶瓷填料及碳黑，而导电陶瓷填料选自由碳化钨
、
碳化钛
、
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
、
氮化锆及其任意组合所组成的群组
。
[0016]一实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种过电流保护元件，包含：一第一电极层；一第二电极层；以及一正温度系数材料层，叠设于该第一电极层与该第二电极层之间，该正温度系数材料层包含：一高分子聚合物基材，包含一含氟高分子聚合物；一导电填料，散布于该高分子聚合物基材中，用于形成该正温度系数材料层的导电通道；以及一含钛介电质填料，散布于该高分子聚合物基材中，其中该含钛介电质填料具有以通式
(I)
所表示的组成：
MTiO3(I)
其中，
M
是为过渡金属或碱土金属，且以该正温度系数材料层的体积为
100
％计，该含钛介电质填料所占的体积百分比为5％至
15
％
。2.
根据权利要求1所述的过电流保护元件，其中该含氟高分子聚合物具有一第一介电常数，而该含钛介电质填料具有一第二介电常数，且该第二介电常数除以该第一介电常数的比值为
16
至
667。3.
根据权利要求2所述的过电流保护元件，其中该含钛介电质填料选自由
BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3
及其任意组合所组成的群组
。4.
根据权利要求3所述的过电流保护元件，其中
BaTiO3
所占的体积百分比为
9.5
％至
10.5
％
。5.
根据权利要求3所述的过电流保护元件，其中
SrTiO3
所占的体积百分比为
11.5
％至
12.5
％
。6.
根据权利要求3所述的过电流保护元件，其中
CaTiO3
所占的体积百分比为
8.8
％至
9.8
％
。7.
根据权利要求3所述的过电流保护元件，其中该含钛介电质填料具有中值粒径为8μ
m
至
10
μ
m。8.
根据权利要求2所述的过电流保护元件，其中该含氟高分子聚合物选自由聚二氟乙烯
、
聚四氟乙烯
、
聚氟化亚乙烯
、
乙烯
...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜修哲，张永贤，董朕宇，刘振男，李家源，傅钰杰，张耀德，朱复华，
申请(专利权)人：聚鼎科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：