[发明专利]过电流保护元件有效

专利信息
申请号: 201510052876.5 申请日: 2015-02-02
公开(公告)号: CN105321639B 公开(公告)日: 2018-06-26
发明(设计)人: 陈国勋;曾于轩;沙益安 申请(专利权)人: 聚鼎科技股份有限公司
主分类号: H01C7/02 分类号: H01C7/02;H01C7/13
代理公司: 隆天知识产权代理有限公司 72003 代理人: 李昕巍;赵根喜
地址: 中国台*** 国省代码: 中国台湾;71
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摘要:
搜索关键词: 导电填料 过电流保护元件 金属箔片 结晶性高分子聚合物 体积电阻 导电陶瓷粉末 电阻再现性 保护回路 导电回路 金属粉末 碳黑粉末 过电流 电源
【说明书】:

本发明公开了过电流保护元件包含二金属箔片及一PTC材料层,PTC材料层叠设于二金属箔片之间,且体积电阻值在0.07至0.45Ω‑cm的范围。PTC材料层包含至少一结晶性高分子聚合物、第一导电填料和第二导电填料。第一导电填料为碳黑粉末。第二导电填料的体积电阻值小于0.1Ω‑cm,选自至少一种的金属粉末、导电陶瓷粉末或其组合。第一和第二导电填料均匀分散于结晶性高分子聚合物之中,且第二导电填料除以第一导电填料的重量比值小于4。过电流保护元件的电阻再现性R300/Ri比值在1.5~5。上下金属箔片可连于电源而形成一导电回路,PTC材料层在过电流的状况下动作,从而保护回路。

技术领域

本发明涉及一种过电流保护元件,尤其涉及一种具低电阻率、良好的电阻再现性及优异的循环寿命测试(cycle life test)结果的过电流保护元件。

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对温度变化具有反应敏锐的特性,可作为电流感测元件的材料,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至一高电阻状态(至少102Ω以上),而将过量的电流降低,以达到保护电池或电路元件的目的。

一般而言,PTC导电复合材料由一种或一种以上具结晶性的聚合物及导电填料所组成,该导电填料均匀分散于该聚合物之中。该聚合物一般为聚烯烃类聚合物,例如:聚乙烯,而导电填料一般为碳黑。然而,碳黑所能提供的导电度较低,而不符应用上低阻值的需求。

我国专利公布号CN 102903469A公开了利用导电陶瓷混合碳黑作为导电填料,使得使用该等导电填料的过电流保护元件具有优异的体积电阻率及电阻再现性,其电阻再现性R100/Ri约在3至20之间,其中Ri为起始电阻值,R100为触发100次后的电阻值。随着过电流保护元件的需求和发展,为避免元件于长期使用时烧毁的潜在风险,对产品的循环寿命测试的要求更为严格。本发明即针对CN 102903469A专利作进一步改良,以期得到更好的循环寿命等电气特性。

发明内容

本发明提供一种过电流保护元件,选用碳黑以及金属或陶瓷导电粉末作为导电填料,并以适当比例均匀散布于结晶性高分子聚合物中,从而使得该过电流保护元件具有低电阻率、良好的电阻再现性以及可通过严格的循环寿命测试。

本发明一实施例的过电流保护元件包含二金属箔片及一PTC材料层。PTC材料层叠设于该二金属箔片之间,且其体积电阻值在0.07至0.45Ω-cm的范围。PTC材料层包含至少一结晶性高分子聚合物、第一导电填料和第二导电填料。第一导电填料为碳黑粉末。第二导电填料选自至少一种的金属粉末、导电陶瓷粉末或其组合,且该第二导电填料的体积电阻值小于0.1Ω-cm。第一导电填料和第二导电填料均匀分散于该结晶性高分子聚合物之中,且第二导电填料除以第一导电填料的重量比值小于4。该过电流保护元件的电阻再现性R300/Ri比值在1.5~5,其中Ri为起始电阻值,R300为触发300次后的电阻值。

一实施例中,该结晶性高分子聚合物占PTC材料层的重量百分比为10%~30%,第一导电填料占PTC材料层的重量百分比为15%~40%,第二导电填料占PTC材料层的重量百分比介于30%~70%。

一实施例中,该过电流保护元件的电阻再现性R300/Ri比值在1.5~3。

一实施例中,该过电流保护元件的电阻再现性R100/Ri比值在1~3,R100为触发100次后的电阻值。

一实施例中,该过电流保护元件可通过16V/50A的300次循环寿命测试而无烧毁。该循环寿命测试重复300次施加电压16V和电流50A,每次持续电压电流10秒后停止60秒。

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