[发明专利]过电流保护元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种过电流保护元件，尤其是指一种具有PTC导电复合材 料的过电流保护元件，所述的过电流保护元件具有优秀的体积电阻值、电 阻再现性和长期的电阻耐候性，特别适用于移动通信器材及数码产品电源 的保护。

背景技术

由于具有正温度系数(PositiveTemperatureCoefficient；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，可作为电流敏 感元件的材料，且目前已被广泛应用于电流保护元件或电路元件上。基于 高分子芯材的正温度系数过流防护元件(PTC)已广泛地应用到通信、计算 机、汽车、工业控制、家用电器等众多领域中，应用于电路的过流保护设 置。在通常状态下，电路中的电流相对较小，热敏电阻器温度较低，而当 由电路故障引起的大电流通过此自复性保险丝时，其温度会突然升高到 “关断”温度，导致其电阻值变得很大，这样就使电路处于一种近似“开 路”的状态，从而保护了电路中其他元件。而当故障排除后，热敏电阻器 的温度下降，其电阻值又可恢复到低阻值状态。

一般的说，PTC导电复合材料由一种或一种以上具有结晶性的聚合物 和导电填料所组成，所述导电填料均匀分散于上述聚合物中，所述聚合物 一般为聚烯烃类聚合物，如：聚乙烯，聚丙烯。而导电填料一般由碳黑、 金属颗粒(如镍粉或钴粉)或无氧陶瓷粉末(如碳化钛或碳化钨等)。

所述导电复合材料的导电度视导电填料的种类和含量而定。一般而言， 由于碳黑表面呈凹凸状，与聚烯烃类聚合物的附着性较好，所以具有较好 的电阻再现性。但是碳黑所能提供的导电度比金属颗粒低，由于金属颗粒 易被空气氧化，造成产品长期放置后电阻升高，现在的常规做法为在产品 表面包封一层环氧树脂，以防止产品的氧化。陶瓷粉末由于不像碳黑具有 凹凸的表面，与聚烯烃类聚合物的附着性比碳黑差，电阻再现性很难控制， 常规做法为在导电填料中添加一种耦合剂以增加聚烯烃类聚合物与陶瓷粉 末间的附着性。

目前市面是上具有低电阻(10mΩ左右)的PTC产品是以镍粉(Ni)作为 导电填料，由于镍粉容易被空气氧化，导致产品在长期放置后或经过一次触 发，电阻再现性不好，所以现在的Ni粉系PTC表面必须经过严格的处理， 以隔绝镍粉与空气接触。常见做法为在产品表面包裹一层环氧树脂胶。由 于产品本身的体积较小，此种工艺比较复杂，且也不能保证产品被完全包 封。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种过电流保护元件，通过加入 一些具有特定粒径分布的导电填料使所述的过电流保护元件具有优异的电 阻值及电阻再现性。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种过电流保护元件， 由PTC材料层和贴附于PTC材料层上下表面的两片金属箔片构成，其中， 两个金属箔片的粗糙表面与PTC材料层直接物理性接触，且过电流保护元 件的体积电阻值小于0.1Ω/cm，所述的PTC材料层由下述组分混合制备而 成，包含：

至少一种结晶性高分子聚合物；

无氧导电陶瓷粉末，粒径为0.1～1.0μm，体积电阻小于500μΩ/cm， 具体的，粒径可以为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9或 1.0μm；

金属导电粉末，粒径为0.5～5μm，体积电阻值小于500μΩ/cm具体的， 粒径可以为0.5，0.8，1.0，1.2，1.5，1.8，2，2.2，2.5，2.8，3，3.2， 3.5，3.8，4，4.2，4.5，4.8或5μm；以及，

非导电填料。

在上述方案的基础上，所述的结晶性高分子聚合物为高密度聚乙烯、 低密度聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种。

在上述方案的基础上，所述的无氧导电陶瓷粉末为金属碳化物、金属 硼化物、金属氮化物中的一种或多种，具体为碳化钛，硼化钛、氮化钛中 的一种或多种。

在上述方案的基础上，所述的金属导电粉末为镍粉或钴粉。

在上述方案的基础上，所述的非导电填料为氧化锌、氧化镁、氧化铝、 氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钡中的一种或多种。

在上述方案的基础上，所述的PTC材料层的优选配方按重量份计为：

高密度聚乙烯100

碳化钛350～400

镍粉400～500

氢氧化镁10～50

加工助剂0.1～1。