[发明专利]高分子基热敏阻抗元件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种电阻元件及其制造方法，具体是指一种使用导电填充材填充的高分子复合材料而在不同温度下呈现不同电阻变化的热敏元件及其制造方法。

热敏阻抗元件，已被广泛应用于温度检测、安全控制、温度补偿等领域。以往，热敏阻抗元件主要是以陶瓷为材料，但陶瓷需较高温度制造，温度多在摄式九百度以上，需消耗大量的能源，制程也比较复杂。

而后，高分子基的热敏阻抗元件被开发出来，由于高分子基热敏阻抗元件的制造温度约在摄式三百度以下，比较容易加工、成型，能源消耗较少，制程简单，成本低廉，因此应用领域日渐宽广。

然而，此等导电填充材填充的高分子复合材料的温度系数，随导电填充材的含量不同及微观结构不同，会呈不同的正温度系数电阻特性，可以利用此一特性制成各种电阻元件及正温度系数热敏电阻元件。

美国RAYCHEM公司，即利用此一特性，制成一系列的可回复型正温度系数热敏电阻元件(Resetable PPTC，UP4237441)，当热敏电阻温度到达一定切换温度(Switching Temperature)以上时，元件电阻即迅速上升，可应用于温度及电流过载保护。亦可做成对温度变化敏感度低的电阻元件(Constant Wattage Element，以下简称CW型元件，UP4304987)，可应用于加热器设计。

但此类高分子基的热敏电阻元件都是正温度系数的热敏阻抗元件或是温度变化敏感度低的电阻元件，其阻抗值不是随温度提高而升高，就是不随温度变化。也就是说，在实际电路中，电路设计的热敏电阻元件应用，都必须受限于温度与阻抗值的上述关联性。举例说明，若欲设计一个温度值达一定高度时会启动的电路，则无法直接使用传统的高分子热敏电阻元件，必须另外设计、使用复杂电路来达成。

本发明目的之一在于提供一种高分子基热敏电阻元件，具有负的温度系数，使电路的设计与应用不会受限于传统高分子正温度系数热敏元件，使高分子热敏元件的应用范畴更为宽广。

本发明的另一目的在于提供一种高分子基热敏电阻元件，其在初次使用时，维持在相对高的阻抗值，但在一次高温使用之后，元件温度升至高分子基材的玻璃转化温度(Glass-transition temperarure)或是熔点后，其阻抗值会相对降低。

本发明的又一目的在于提供一种高分子基热敏电阻元件的制造方法，其使用简式剪切力加工，可改变导电填充材的微观结构。

本发明的再一目的在于提供一种高分子基热敏电阻元件的制造方法，其可制造出不同热敏特性的导电填充物填充的高分子基热敏元件，使得制程的应用与可能性有全新的观点。

为达到上述目的，本发明所提供的高分子基热敏电阻元件包括：一导电填充物填充的高分子复合材料，该高分子复合材料包含高分子基材，并在该高分子基材中设有导电性粒子。而该导电性粒子，依单一方向形成不连续相。且该高分子复合材料具有形状记忆的特性，在经过一定温度(此一定温度，对非结晶型的热塑性材料，或是热固性材料，是指玻璃转化温度；对于结晶性的热塑性材料而言，是指熔点)时，使该单一方向不连续的导电性粒子接合成为导电连续相。因此，此高分子基的热敏性元件，在温度升高后，机械加工应力消除，导电性提高，可以成为负温度系数的高分子热敏元件，或是受热后，阻抗降低为定值的元件等。是以，相关电路的设计与应用，不会受限于传统高分子正温度系数热敏元件，使高分子热敏元件的应用范畴更为宽广。

另外，本发明所提供的高分子基热敏电阻元件的制造方法，其对一导电粒子填充的高分子基材进行交联，使该整个搀有导电粒子的高分子复合材料结构具有形状记忆的特性。再对该高分子复合材料，进行简式剪切力加工，使该高分子应变量大于百分之一，而使得导电填充材的微观结构发生改变，具有不同的电气特性。

以下参阅考附图对本发明进行详细的说明，附图中：

图1是填充复合材料的示意图。

图2为本发明第一实施例的一过程示意图；

图3为本发明第一实施例的另一过程示意图；

图4为本发明第一实施例的再一过程示意图；

图5为本发明第一实施例的热敏元件制作示意图；

图6为本发明第一实施例的热敏元件的一电性说明图；

图7为本发明第一实施例的热敏元件的另一电性说明图；

图8为本发明第二实施例的一过程示意图；

图9为本发明第二实施例的另一过程示意图；

图10为本发明第二实施例的再一过程示意图；

图11为本发明第二实施例的热敏元件制作示意图；