CN100435447C - 过电流保护元件的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种过电流保护元件及其制作方法，该过电流保护元件是经由下列步骤制作而成的：(1)提供至少两个高分子电流感测层，该至少两个高分子电流感测层包含阻燃剂，且相邻的高分子电流感测层的转换温度相差至少5℃；(2)将该至少两个高分子电流感测层进行辐照；(3)将该至少二个高分子电流感测层进行退火；及(4)将第一电极箔及第二电极箔与该至少两个高分子电流感测层结合成一层叠结构。其中，该阻燃剂可由氢氧化镁及滑石等惰性材料组成，该至少两个高分子电流感测层可由钴60以小于50Mrads的剂量进行辐照，该至少两个高分子电流感测层可在100至120℃的温度下退火6至20小时。

Description

过电流保护元件的制作方法

技术领域

本发明是关于一种过电流保护元件及其制作方法，特别是关于一种可承受高电压的过电流保护元件及其制作方法。

背景技术

随着目前便携式电子仪器例如手机、笔记型计算机、手提式摄影机及个人数字助理器(PDA)等的广泛应用，为防止二次电池或电路元件发生过电流(over-current)或是过高温(over-temperature)现象而造成短路，使用过电流保护元件的重要性也愈来愈显著。

现有的正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PTC)元件的电阻值对温度变化的反应相当敏锐，PTC元件在正常使用状况时，其电阻可维持极低值，使电路得以正常运作。但是，当发生过电流或过高温的现象而使温度上升至一临界温度时，其电阻值会瞬间跳至一高电阻状态(例如10⁴ohm以上)，从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。因此，该PTC元件已被整合在各种电路元件中，以防止过电流的损害。

美国专利US 4,924,074揭示一种三层PTC元件的层叠结构，用以改善PTC元件与其电极间的结合特性，其中该三层PTC元件是接受大于50Mrads(roentgen-absorbed dose，rad)的剂量辐照(irradiation)，而得到耐高压的特性。然而，虽然该层叠结构可在一定程度上减轻PTC元件与其电极间的孔洞(void)现象，但仍有可能因为较高的辐照剂量而造成温度的急速上升，进而并发大量气体或因高温损坏该PTC元件。另外，美国专利US 5,303,115、US 5,227,946、US 5,195,013、US 5,140,297、US 4,955,267、US 4,951,384、US 4,951,382、US4,907,340、US 4,857,880、US 4,845,838、US 4,475,138也揭露了PTC元件相关的技术，然而均无法有效解决高电压PTC元件的制作过程问题。

发明内容

本发明的目的是提供一可耐高电压(特别是大于250V)的过电流保护元件及其制作方法，其利用较少的辐照剂量及添加阻燃剂(flame retardant)的方式，以防止高温对PTC元件造成伤害。

本发明提供一种过电流保护元件的制作方法，该过电流保护元件的耐电压达到至少250伏，该方法依序包含下列步骤：

(1)提供至少两个高分子电流感测层，该至少两个高分子电流感测层包含阻燃剂，且相邻的高分子电流感测层的转换温度(switchingtemperature)相差至少5℃；

(2)将该至少两个高分子电流感测层进行辐照；

(3)将该至少两个高分子电流感测层进行退火(annealing)；及

(4)将第一电极箔及第二电极箔分别结合于该至少两个高分子电流感测层的两个外表面而形成一层叠结构。其中，该阻燃剂可由氢氧化镁(Mg(OH)2)或滑石(talc)等惰性材料组成，该至少两个高分子电流感测层可经由钴60以小于50Mrads的剂量进行辐照，其中各高分子电流感测层可先分别进行不同剂量的辐照，再经结合后一并辐照，且该至少两个高分子电流感测层可在100至120℃的温度下进行6至20小时的退火。

本发明的过电流保护元件包含一第一电极箔、至少两个高分子电流感测层及一第二电极箔。该至少两个高分子电流感测层包含阻燃剂，且相邻的高分子电流感测层的转换温度相差至少5℃。该至少二个高分子电流感测层经小于50Mrads之剂量辐照，且在100至120℃之间的温度下进行退火6-20小时。此外，该阻燃剂可由氢氧化镁或滑石等惰性材料组成。

附图说明

本发明将依据下列附图加以说明，其中：

图1是本发明的过电流保护元件的示意图；及

图2是本发明的插件式过电流保护元件的示意图。

图中：

10过电流保护元件

11第一电极箔

12第二电极箔

13第一高分子电流感测层

14第二高分子电流感测层

15、16导线

20插件式过电流保护元件

具体实施方式

图1显示一过电流保护元件10，其包含一第一电极箔11、一第一高分子电流感测层13、一第二高分子电流感测层14及一第二电极箔12。该第一高分子电流感测层13及第二高分子电流感测层14是由高分子聚合物(polymer)、碳黑(carbon black)、无机填料(inorganicfiller)及添加物(additive)等组成。该第一高分子电流感测层13及第二高分子电流感测层14的转换温度相差至少5℃。为作为阻燃剂使用，该无机填料可包含氢氧化镁或滑石等惰性材料。滑石为一现有的工程材料，由于其包含氧化硅及氧化镁等惰性成分，故具有阻燃的特性。

为了得到第一高分子电流感测层13与第二高分子电流感测层14的较佳耐高压的电气特性，该第一高分子电流感测层13与第二高分子电流感测层14均接受小于50Mrads的剂量辐照，将该第一高分子电流感测层13及第二高分子电流感测层14的材料进行交联(cross-linking)，且在小于其融化温度下进行退火。假设该第一高分子电流感测层13及第二高分子电流感测层14的融化温度约125℃，则可选取100至120℃之间的温度来进行6至20小时的退火。

通过退火及应用不同转换温度的高分子电流感测层，本发明的过电流保护元件不需使用太高的辐照剂量，即可达到耐高压的需求，因而由于高辐照剂量所产生的高温损坏及其并发的气体所造成的孔洞问题可有效降低。本发明因免除了产生孔洞的疑虑，故上述第一高分子电流感测层13及第二高分子电流感测层14与第一电极箔11及第二电极箔12可在辐照前先行结合，也可在辐照后结合，而且辐照与退火步骤可同时进行，从而大幅度增加制作过程安排的弹性。

本发明的过电流保护元件在实际应用上，其高分子电流感测层并不限定使用在双层，也可实施在三层以上的层叠结构。

参照图2，该过电流保护元件10的第一电极箔11及第二电极箔12可分别焊接导线15、16，用以串联至欲保护的电气元件，而形成一插件式的过电流保护元件20。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本发明的教导及揭示而作种种不背离本精神的替换及修改。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修改，并为本专利申请权利要求书所涵盖。

Claims (5)

1.一种过电流保护元件的制作方法，该过电流保护元件的耐电压达到至少250伏，该方法依序包含下列步骤：

提供至少两个高分子电流感测层，所述至少两个高分子电流感测层包含阻燃剂，且相邻的高分子电流感测层的转换温度相差至少5℃；

将所述至少两个高分子电流感测层进行辐照；

将所述至少两个高分子电流感测层进行退火；及

将第一电极箔和第二电极箔分别结合于所述至少两个高分子电流感测层的两个外表面而形成一层叠结构；

其中，所述至少两个高分子电流感测层是经过小于50Mrads的剂量辐照的。

2.根据权利要求1所述的过电流保护元件的制作方法，其特征在于所述至少两个高分子电流感测层是经钴60辐照的。

3.根据权利要求1所述的过电流保护元件的制作方法，其特征在于所述阻燃剂包含氢氧化镁及滑石中之一。

4.根据权利要求1所述的过电流保护元件的制作方法，其特征在于所述至少两个高分子电流感测层是在100℃至120℃的温度下进行退火。

5.根据权利要求4所述的过电流保护元件的制作方法，其特征在于所述至少两个高分子电流感测层是经退火6至20小时的。

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