[发明专利]过电流保护元件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种过电流保护元件的制作方法，更具体地说，涉及一种具有正温度系数(positive temperature coefficient，PTC)导电复合材料的过电流保护元件的制作方法。

背景技术

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，因而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作。但是，当电路或电池发生过电流(over-current)或过高温(over-temperature)的现象时，其电阻值会瞬间提高到高电阻状态(至少10⁴ohm以上)，而将过量的电流反向抵消，以达到保护电池或电路元件的目的。

一般来说，低阻值PTC过电流保护元件(体积电阻值小于0.1Ω-cm)的制作方法如下。首先将结晶性高分子聚合物(例如高密度聚乙烯和低密度聚乙烯)和无氧导电陶瓷粉末(例如碳化钛)置入混炼机(例如Hakke-mixer)内，进料温度定在160℃，以50rpm的转速混合15分钟，以形成PTC材料。再将所述PTC材料倒出置于热压机内，以钢板和特氟隆(Teflon)脱模布置在所述PTC材料的上下两侧，在180℃下压制成PTC薄片。接着，将两张电极箔分别置于所述PTC薄片的上下两侧。在180℃下压合制成厚度为0.45mm到0.65mm的PTC复合材料，即电极箔/PTC薄片/电极箔的结构。之后，利用模具将所述结构冲切成2.8mm×3.5mm大小的芯片(以下称过电流保护元件)。表一是使用上述制作方法制成的12个过电流保护元件样品的启始电阻值、大小尺寸和经10次循环寿命测试(cyclelife test，其施加12伏特/10安培于所述过电流保护元件上，持续10秒后，中断60秒，如此称为1次循环)后的电阻值。其启始电阻值的分布由最小值0.0101Ω到最大值0.0195Ω，标准差为0.003。在实际低电阻应用中，如表一的启始电阻变异太大，其分布(distribution)还有待改善。

表一

  样品启始电阻(Ω)  宽度(mm)  厚度(mm)10次循环寿命测试后的电阻值(Ω)  1  0.0180  2.81  0.75  0.0251  2  0.0146  2.83  0.73  0.0276  3  0.0194  2.82  0.74  0.0258  4  0.0163  2.84  0.74  0.0301  5  0.0195  2.84  0.75  0.0192  6  0.0165  2.81  0.73  0.0226  7  0.0124  2.84  0.73  0.0184  8  0.0101  2.83  0.73  0.0189  9  0.0135  2.83  0.71  0.0283  10  0.0140  2.85  0.70  0.0209  11  0.0119  2.85  0.69  0.0208  12  0.0116  2.85  0.67  0.0221  平均值  0.0148  2.8333  0.7225  0.0233  最小值  0.0101  2.8100  0.6700  0.0184  最大值  0.0195  2.8500  0.7500  0.0301  标准差  0.0030  0.0137  0.0238  0.0038