CN101000817A - 表面粘着型过电流保护元件 - Google Patents

Abstract

一种表面粘着型(surface－mounted)具有正温度系数(positive temperature coefficient；PTC)特性的过电流保护元件，包含：(a)一第一金属箔片；(b)一与所述第一金属箔片相对应的第二金属箔片；(c)一PTC材料层，是叠设于所述第一金属箔片与所述第二金属箔片之间；(d)一第一金属电极；(e)一电气连接于所述第一金属箔片和所述第一金属电极的第一金属导体；(f)一与所述第一金属电极相对应的第二金属电极；(g)第二金属导体电气连接于第二金属箔片和第二金属电极；和(h)至少一绝缘层，是用于电气隔离所述第一金属电极和所述第二金属电极。此过电流保护元件在25℃下具有：(承载电流)/(遮盖面积×PTC材料层层数)大于0.16A/mm²的特性。

Description

表面粘着型过电流保护元件

技术领域

本发明涉及一种表面粘着型过电流保护元件，更具体而言，涉及一种具有小遮盖面积、高承载电流和正温度系数(positive temperature coefficient；PTC)特性的表面粘着型过电流保护元件。

背景技术

由于PTC导电复合材料在正常温度下的电阻可维持极低值，使与其连接的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一高电阻状态(至少10⁴ohm以上)，而将过量的电流反向抵销。

由于具有PTC特性的导电复合材料的电阻具有上述对温度变化反应敏锐的特性，因此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，以达到保护的目的。

一般而言，PTC导电复合材料是由一种或一种以上具结晶性的高分子聚合物和导电填料所组成，所述导电填料是均匀分散于所述结晶性高分子聚合物之中。所述结晶性高分子聚合物一般为聚烯烃类聚合物或含氟的聚烯烃类聚合物，例如：聚乙烯、聚氟乙烯、聚氟化亚乙烯(PVDF)等。导电填料一般为碳黑。

所述PTC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，以碳黑为导电填料的PTC材料不易达到低于0.2Ω-cm的体积电阻值，即使当PTC材料能达到低于0.2Ω-cm的体积电阻值时，常会因阻值太低而失去耐电压的特性。因此如果要达到低于0.2Ω-cm的体积电阻值，必须使用其它更低阻值的导电填料。而碳黑所能提供的导电度较低，因此在碳黑系统中，如果要应用在具有固定遮盖面积的表面粘着型元件(surfacemount device：SMD)上，因为无法降低电阻，以致于其承载电流(hold current)无法提升。所述承载电流是指在特定温度下PTC元件在不触发(trip)的状况下所能承受的最大电流。

目前虽然可以用多层堆叠的PTC层来增加承载电流，但到现在为止仍然面临极限。大致而言，对于应用在表面粘着元件的过电流保护元件，其承载电流对每一PTC层单位遮盖面积的比例必须要达到0.16A/mm²，然而此要求却是使用碳黑系统的PTC元件很难突破的限制。目前市面上的表面粘着型元件都有一定的形状，并且在规格上就已经定义元件的长度与宽度(form factor)，而此长宽尺寸进而决定此元件的遮盖面积。例如SMD1812所代表的元件尺寸是长度0.18英寸和宽度0.12英寸，即元件的遮盖面积是0.18”×0.12”，转换成公制(Metric system)单位是4.572mm×3.048mm，即13.9355mm²。在SMD1812的尺寸下，以碳黑为导电填料的过电流保护元件，单层PTC层很难达到1.8安的承载电流。如果假设SMD1812元件含有两层PTC层可承载的最高电流为3.6安，其单层PTC单位遮盖面积可承载的电流即为：3.6A/(2×13.9355mm²)＝0.129A/mm²(小于0.16A/mm²)。由此可见，如果要使得表面粘着型过电流保护元件中每单一PTC层中的每平方毫米遮盖面积所承载的电流大于0.16安，必须要突破碳黑系统而使用比碳黑更低电阻和更高导电度的导电填料(如：金属粉末或金属碳化物)才能达到。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种表面粘着型过电流保护元件，通过加入高导电性的导电填料，而使所述表面粘着型过电流保护元件具有优异的体积电阻值、高承载电流、耐电压特性和电阻再现性。

为了达到上述目的，本发明揭示一种表面粘着型过电流保护元件，其中的一个实施例包含一第一金属箔片、一平行于所述第一金属箔的第二金属箔片、一PTC材料层、一第一金属电极、一电气连接于所述第一金属箔片和所述第一金属电极的第一金属导体、一与所述第一金属电极相对应的第二金属电极、一电气连接于所述第二金属箔片和所述第二金属电极的第二金属导体、和用于电气隔离所述第一金属电极和所述第二金属电极的至少一第一绝缘层。所述PTC材料层是叠设于所述第一金属箔片与第二金属箔片之间，而形成一导电复合材料元件。

上述二个金属箔片可利用包含复数个瘤状突出物(nodule)的粗糙表面与所述PTC材料层直接物理性接触。所述PTC材料层是介于所述二个金属箔片之间，其中所述第一金属箔片的瘤状粗糙表面和所述第二金属箔片的瘤状粗糙表面是彼此相对，且贴合于所述PTC材料层的上下两个表面，所述PTC材料层包含至少一结晶性高分子聚合物和至少一金属粉末(或导电陶瓷粉末)，且所述表面粘着型过电流保护元件在25℃下具有以下特性：(所述过电流保护元件的承载电流)/(所述过电流保护元件的遮盖面积×所述PTC材料层层数)大于0.16A/mm²。

本发明另一实施例的表面粘着型过电流保护元件是包含复数个成层叠状的导电复合材料，而相邻的导电复合材料是由一第二绝缘层隔离，其中所述表面粘着型过电流保护元件在25℃下具有以下特性：(所述过电流保护元件的承载电流)/(所述过电流保护元件的遮盖面积×所述PTC材料层层数)大于0.16A/mm²。在此实施中所述第二绝缘层是使用环氧树酯与玻璃纤维的复合材料，其还可作为结合各PTC材料层表面的金属箔片的粘着剂。除了使用环氧树酯外，还可使用其它粘着用绝缘层，如Nylon、Polyvinylacetate、Polyester和Polyimide等。而所述第一绝缘层通常采用热固化或紫外线固化的丙烯酸树酯。

本发明是利用热压合方式将所述第一金属箔片与所述第二金属箔片贴合于所述PTC材料层的上下表面。其中所述金属箔片的两个表面可以都是光滑面，但是较常使用的金属箔片含一光滑面和一粗糙面；并将含瘤状(nodule)突出的所述粗糙面作为内侧面与所述PTC材料层直接物理性接触，使所述第一金属箔片与所述第二金属箔片相互对应贴合于所述PTC材料层的上下表面。

本发明的表面粘着型过电流保护元件可适用于不同尺寸的表面粘着型元件，但主要应用于一些较小尺寸的表面粘着型元件，因过电流保护元件的尺寸越小就越难承载大电流。因此本发明的表面粘着型过电流保护元件较适用在小于50mm²甚或25mm²的遮盖面积的表面粘着型元件，并且此小尺寸的表面粘着型元件所能承载的总电流不超过20安(A)。

一般而言，当PTC材料达到低于0.2Ω-cm的体积电阻值时，较无法承受12V以上的电压。因此为了提升耐电压性，本发明的表面粘着型过电流保护元件所包含的PTC材料层可添加非导电填料，所述非导电填料主要是以含有氢氧基(OH)的无机化合物为主；并控制所述PTC材料层的厚度大于0.2mm，以致于所述低阻值PTC材料可以大幅提升所能承受的电压到12V以上。上述的非导电填料是无机化合物还具有控制电阻再现性的功能，其通常能将过电流保护元件的电阻再现性比值(trip jump)R₁/R_i控制在3以下，其中R_i是起始阻值，R₁是触发一次后回复到室温一小时后所测量的电阻值。

因为本发明的表面粘着型过电流保护元件所包含的PTC材料层具有相当低的体积电阻值(小于0.2Ω-cm)，所以可以将此表面粘着型元件过电流保护元件所需遮盖的面积缩小到小于50mm²，较理想是缩小到小于25mm²，且仍然能够达到过电流保护元件具有低电阻和高承载电流的目的，尤其是在表面粘着型元件的规格(form factor)1812、1210、1206、0805、0603、0402等小尺寸。

附图说明

图1到图8是本发明的表面粘着型过电流保护元件的各实施例的示意图；

图9(a)到9(c)是本发明一实施例的表面粘着型过电流保护元件的制作流程示意图；和

图10是本发明的具双层PTC材料层的表面粘着型过电流保护元件示意图。

具体实施方式

以下将利用附图说明本发明过电流保护元件的各实施例结构、组成成份和制作过程。

图1为本发明第一实施例的表面粘着型过电流保护元件1的示意图，其是用于粘着于一基板(图未示)的表面。第一金属电极13和与所述第一金属电极13相对应的第二金属电极13′通常会位于同一平面上。所述表面粘着型过电流保护元件1可设计成仅包含一组由第一金属电极13和第二金属电极13′所组成的电极组，如此所述表面粘着型过电流保护元件1只能有一特定面与所述基板表面接合。此设计通常应用在需要放在狭窄空间里，和需要达到单方向绝热或导热的需求。所述表面粘着型过电流保护元件1中所述第一金属电极13、第一金属导体12、第一金属箔片11a、PTC材料层10、第二金属箔片11b、第二金属导体12′和所述第二金属电极13′是形成一导电通路以连接一外部元件(图未示)和一电源(图未示)，而绝缘层15是用以电气隔离所述第一金属电极13和所述第二金属电极13′。

图2为本发明第二实施例的表面粘着型过电流保护元件2的示意图，其是设计成在其上、下表面各含有一组由第一金属电极13和第二金属电极13′组成的电极组，借此所述第一金属电极13与所述第二金属电极13′可分别于所述表面粘着型过电流保护元件2的上、下表面形成一组正、负电极。所述表面粘着型过电流保护元件2可利用上、下任一表面与基板表面接合。且因此设计无上、下面的方向性，因此在制程(例如：电阻分选、包装和元件组装到印刷电路板的制程)上较容易处理，而无需顾虑到所述表面粘着型过电流保护元件2的方向性。同第一实施例，绝缘层15是用以电气隔离所述第一金属电极13和所述第二金属电极13′。

图3是本发明第三实施例的表面粘着型过电流保护元件3的示意图，其中所述第一金属导体12或第二金属导体12′是利用金属电镀于元件的侧面，而形成侧面包裹覆盖(wrap-around)的电气导体。通常第一金属导体12连接于第一金属箔片11a和第一金属电极(图未示)，而第二金属导体12′连接于第二金属箔片11b和第二金属电极(图未示)。另外，还可设计将所述第一金属导体12和所述第二金属导体12′以锡膏涂布、电镀再经回焊或热固化的方式连结金属电极(图未示)与所述金属箔片11a和11b。在本实施例中，所述第一金属导体12或所述第二金属导体12′还可以形成微孔后，再以孔壁电镀(plating-through-hole)或金属填孔而形成。

图4是本发明第四实施例的表面粘着型过电流保护元件4的示意图。在本实施例中是将金属导体12和12′分别与金属电极13和13′集成成为一体，直接作为金属电极。所述第一金属箔片11a是经由蚀刻方式形成，通过一蚀刻线16(或蚀刻区)防止其与第二金属电极13′和第二金属导体12′产生短路。另外，所述第二金属箔片11b还经由蚀刻方式形成，通过一蚀刻线16′(或蚀刻区)防止其与第一金属电极13和第一金属导体12产生短路。

图5是本发明第五实施例的表面粘着型过电流保护元件5的示意图。第一金属导体12是以导电孔的方式连接第一金属箔片11a和第三金属箔片11c，所述第三金属箔片11c是以蚀刻方式形成，其通过一蚀刻线16′(或蚀刻区)与第二金属箔片11b形成电气隔离。此第三金属箔片11c贴附于所述PTC材料层10，并与第二金属箔片11b在同一平面上。

图6是本发明第六实施例的表面粘着型过电流保护元件6的示意图。第二金属导体12′是以导电孔的方式连接第二金属箔片11b和第四金属箔片11d，所述第四金属箔片11d是通过蚀刻方式形成，通过一蚀刻线16(或蚀刻区)与第一金属箔片11a形成电气相互隔离。通常所述第四金属箔片11d贴附于所述PTC材料层10，并与第一金属箔片11a在同一平面上。另外，还可不需要蚀刻金属箔片11a和11b而直接将第一金属电极13通过第三金属导体12a连接于第一金属箔片11a，将第二金属电极13′通过第四金属导体12′a连接于第二金属箔片11b(参看图7和图8)。

本发明的表面粘着型过电流保护元件所使用的PTC材料层10的组成成份和其体积电阻值(ρ)如表一所示：

表一

	HDPE(g)	LDPE(g)	镍粉(g)	碳化钛(g)	碳黑(g)	氢氧化镁(g)	ρ(Ω-cm)
								实施例一	15.00	-	-	117.60	-	-	0.0082
实施例二	15.00	-	-	117.60	-	-	0.0082
								实施例三	15.00	-	-	117.60	-	-	0.0082
实施例四	11.90	4.12	79.30	-	-	4.68	0.0100
								比较例一	25.80	-	-	-	34.20	-	0.2060
比较例二	25.80	-	-	-	34.20	-	0.2060

表一的HDPE(high density polyethylene)是使用台湾塑料TAISOX HDPE8010高密度结晶性聚乙烯(密度：0.956g/cm³，熔点：134℃)；LDPE是使用台湾塑料TAISOXLDPE6330F低密度结晶性聚乙烯(密度：0.924g/cm³，熔点：113℃)；氢氧化镁是使用UbeMaterial Industries MgOH-650；碳黑(Carbon Black；CB)是使用Columbian ChemicalRaven430U；镍粉是使用AEE(Atlantic Equipment Engineers)NI-102，3μm大小的片状镍粉(nickel flake)，其体积电阻值是介于6到15μΩ-cm；碳化钛(TiC)是使用AEE(AtlanticEquipment Engineers)TI-301导电填料，其体积电阻值是介于180到250μΩ-cm。

本发明的表面粘着型过电流保护元件的制作过程如下：首先将批式混炼机(Hakke-600)进料温度定在160℃，进料时间为2分钟。进料程序为按表一所示的重量，加入定量的结晶性高分子聚合物(HDPE或LDPE)，搅拌数秒钟再加入导电填料(镍粉、碳化钛或碳黑)或非导电填料(氢氧化镁)。其中镍粉是属金属粉末，碳化钛属导电陶瓷粉末。混炼机旋转的转速为40rpm。3分钟之后，将其转速提高到70rpm，继续混炼7分钟后下料，而形成一具有PTC特性的导电复合材料。将上述导电复合材料以上下对称方式置入外层为钢板，中间厚度为0.35mm的模具中，模具上下各置一层铁弗龙脱模布，先预压3分钟，预压操作压力50kg/cm²，温度为160℃。排气之后进行压合，压合时间为3分钟，压合压力控制在100kg/cm²，温度为160℃。之后再重复一次压合动作以形成一PTC复合材料层，其中压合时间为3分钟，压合压力控制在150kg/cm²，温度为160℃。

在实施本发明时，导电填料的选用并不局限在上述实施例，只要具以下性质即可使用在本发明：(1)粒径大小介于0.01μm到30μm之间，尤其以0.1μm到10μm为优选；(2)粒径的主要纵横比(aspect ratio)小于500；和(3)体积电阻值小于500μΩ-cm。因此导电填料中的金属粉末可选自镍、铜、铁、锡、铅、银、金、铂或其它金属和合金。导电填料中的导电陶瓷粉末是选自金属碳化物，例如：碳化钛(TiC)、碳化钨(WC)、碳化钒(VC)、碳化锆(ZrC)、碳化铌(NbC)、碳化钽(TaC)、碳化钼(MoC)和碳化铪(HfC)；或选自金属硼化物，例如：硼化钛(TiB₂)、硼化钒(VB₂)、硼化锆(ZrB₂)、硼化铌(NbB₂)、硼化钼(MoB₂)和硼化铪(HfB₂)；或选自金属氮化物，例如：氮化锆(ZrN)。

参看图9(a)，下一步骤是将所述PTC复合材料层裁切成20×20cm²的一正方形的PTC材料层10，再将二个金属箔片20直接物理性接触于所述PTC材料层10的上、下表面，其是于所述PTC材料层10的表面以上、下对称方式依序覆盖所述二个金属箔片20。所述二个金属箔片20可利用具有瘤状突出物(图未示)的粗糙表面与所述PTC材料层10直接物理性接触。之后，于上下对称覆盖的所述二个金属箔片20的外侧依顺序加上压合专用缓冲材如铁弗龙脱模布和不锈钢钢板(图未示)而形成一多层结并再次进行压合，压合时间为3分钟，操作压力为60kg/cm²，温度为180℃。热压合后再将所述多层结构以同样压力在室温下进行冷压合5分钟，压合后将所述二个金属箔片20与所述PTC材料层10所形成的片状复合材料取出再经50KGy的γray照射，形成如图9(a)所示的导电复合材料元件9。

表一中的实施例一、实施例四和比较例一，均是取一片上述的导电复合材料元件9，将其表层的金属箔片20进行蚀刻产生蚀刻线21(参看图9(b))，以形成一第一金属箔片22和一第二金属箔片23。再将第一电气绝缘层30(在此是使用含玻璃纤维的环氧树酯)覆盖在蚀刻过的所述金属箔片22和23表面，并于第一电气绝缘层30的表面覆盖一层铜箔40，并在温度180℃和60kg/cm²压力下进行30分钟热压合，冷却后得到如图9(b)所示的包含1层PTC材料层10的复合材料。

参看图9(c)，接着将所述铜箔40进行蚀刻，产生二个第一电极41和与所述第一电极41相对应的二个第二电极42，且以钻孔电镀(plating through hole；PTH)方式在孔内产生一第一金属导体51和一第二金属导体52。所述第一金属导体51是电气连接于所述第一金属箔片22和所述第一金属电极41，而所述第二金属导体52是电气连接于所述第二金属箔片23和所述第二金属电极42。之后，在所述第一金属电极41与所述第二金属电极42之间涂上一第二电气绝缘层60(在此使用紫外线固化涂料)，作为金属电极41与42之间的绝缘涂料，而形成一PTC板材。经紫外线固化后，再将所述PTC板材按要应用的表面粘着元件的尺寸进行切割，即可产生本发明的一表面粘着型过电流保护元件90。

除了上述包含单层PTC材料层10的实施例外，本发明还将包含其它层数PTC材料层10制作成的表面粘着型过电流保护元件。各实施例的尺寸、承载电流、和每一PTC材料层的单位面积所承载电流(Ih/(Area×N))详细列于表二。

表二

	表面粘着型过电流保护元件
								PTC材料层层数(N)	长度(mm)	宽度(mm)	遮盖面积Area(mm2)	承载电流Ih(A)	Ih/(Area×N)A/mm2
实施例一	1	3.05	1.52	4.64	1.0	0.215
							实施例二	2	3.05	1.52	4.64	1.7	0.183
实施例三	4	3.05	1.52	4.64	3.0	0.161
							实施例四	1	2.03	1.27	2.58	0.5	0.194
比较例一	1	3.05	1.52	4.64	0.5	0.107
							比较例二	4	3.05	1.52	4.64	1.6	0.086

图10示范包含2层PTC材料层(即是表二中的实施例二)的表面粘着型过电流保护元件的结构，其制作流程如下：先取两片导电复合材料元件9，将第一片导电复合材料元件9表层的金属箔片22′和23′进行蚀刻产生蚀刻线，再利用第一电气绝缘层30(于本实施例中是使用含玻璃纤维的环氧树酯)覆盖在金属箔片22′和23′表面和蚀刻后的另一片导电复合材料元件9之间。之后，于上、下电气绝缘层30表面各覆盖一层铜箔，并在温度180℃和60kg/cm²压力下进行30分钟热压合，经冷却后得到一包含2层PTC材料层10的多层复合材料。所述铜箔进行蚀刻后是产生二个第一金属电极41′和与所述第一金属电极41′相对应的二个第二金属电极42′。接着，再以钻孔电镀方式产生第一金属导体51′和第二金属导体52′，其中所述第一金属导体51′是电气连接于各导电复合材料元件9中的金属箔片22′和第一金属电极41′，而所述第二金属导体52′是电气连接于各导电复合材料元件的金属箔片23′和第二金属电极42′。在所述第一金属电极41′与所述第二金属电极42′之间，涂上第二电气绝缘层60′(在此是使用紫外线固化的涂料)作为电极间的绝缘涂料。经紫外线固化后，再按所欲应用的表面粘着元件的尺寸进行切割，即可产生包含复数个PTC材料层10的表面粘着型过电流保护元件。另外，实施例三和比较例二是使用四片导电复合材料元件，其制作方法相似于实施例二，在此不再过多叙述。

上述各实施例和比较例的元件尺寸、承载电流和单一PTC材料层的单位面积所承载电流(Ih/(Area×N))请参考表二。由表二可知，从实施例一到实施例四，其Ih/(Area×N)值均大于0.160，且远大于使用碳黑的比较例一和比较例二的Ih/(Area×N)值。

另外，为了达到较低温保护的目的，例如：保护锂离子电池过充电的安全，一般PTC过电流保护元件必须在较低温就能有触发(trip)反应，因此本发明的表面粘着型过电流保护元件中的PTC材料层除了可选用传统上较低熔点的结晶性高分子聚合物，如低密度聚乙烯。然而也可以选用一种或多种结晶性高分子聚合物材料，但必须包含至少一熔点低于115℃的结晶性高分子聚合物。上述的低密度聚乙烯可使用传统Ziegler-Natta催化剂、Metallocene催化剂或其它催化剂聚合而成，还可经由乙烯单体与其它单体，如：丁烯(butane)、己烯(hexane)、辛烯(octene)、丙烯酸(acrylic acid)或醋酸乙烯酯(vinyl acetate)等共聚合而成。但有时为了达到较高温保护或其它特殊的目的，所述PTC材料层的成分还可全部或局部使用高熔点的结晶性高分子聚合物材料，如：PVDF(polyvinylidenefluoride)PVF(Polyvinyl fluoride)、PTFE(polytetrafluoroethylene)、PCTFE(polychlorotrifluoro-ethylene)。

上述结晶性高分子聚合物还可含功能基，如酸基、酸酐基、卤基、胺基(amine)、未饱和基、环氧基、醇基、氨基(amide)、金属离子、酯基(ester)、丙烯酸基(acrylate)或盐基(salt)等；还可在所述PTC材料层中加入抗氧化剂、交链剂、阻燃剂、防水剂或抗电弧剂等，以达到强化材料极性、材料电气性质，机械结合力性质或其它性质，如：抗水性、耐高温性、交联性和抗氧化性等。

本发明所使用的金属粉末或导电陶瓷粉末的形状可呈现出多种不同样式的颗粒，例如：球体型(spherical)、方体型(cubic)、片状型(flake)、多角型、尖刺型(spiky)、柱状型(rod)、珊瑚型、瘤状型(nodular)和丝线型(filament)等，其形状可为高结构(high structure)或是低结构(low structure)的粉末。大致而言，高结构的导电填料可以强化PTC材料的电阻再现性，低结构的导电填料可以强化PTC材料的耐电压性。

本发明还可将碳黑或石墨等较低导电度的填料与高导电度的金属粉末或导电陶瓷粉末混合使用，其混合比例通常仍是以高导电的金属粉末或导电陶瓷粉末为主，只要能达到体积电阻值小于0.2Ω-cm且具有每单一PTC层中的每平方毫米遮盖面积所承载的电流大于0.16安的特性即可。

本发明的表面粘着型过电流保护元件中的PTC材料层中的成份还可包含非导电填料以强化其功能性。所述非导电填料主要是选自具有阻燃效果或抗电弧效应的无机化合物(例如：氧化锌、氧化锑、氧化铝、氧化硅、碳酸钙、硫酸镁或硫酸钡)或含有氢氧基(OH)的化合物(例如：氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙或氢氧化钡等)。此非导电填料其粒径大小主要是介于0.05μm到50μm之间，且其重量占所述PTC材料层重量的比例是介于1％到20％之间。

综上所述，对于常规应用于小尺寸表面粘着元件的过电流保护元件，因其承载电流不够高而失去许多实用价值。本发明突破小尺寸表面粘着型过电流保护元件无法提升承载电流的限制，不但能制备具有优异体积电阻值(小于0.2Ω-cm)、高承载电流(Ih/(Area x N)值大于0.16A/mm²)、耐电压特性(大于12V)和电阻再现性(R₁/R_i小于3)的小尺寸过电流保护元件，另外又可因为过电流保护元件的面积缩小，以致于可以从每片PTC板材生产出更多的元件过电流保护元件，进一步使生产的成本降低。因此本发明的表面粘着型过电流保护元件的确能达到本发明的预期目的。

本发明的技术内容和技术特点已揭示如上，然而所属领域的技术人员仍可能基于本发明的教示和揭示而作种种不背离本发明精神的替换和修饰。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和修饰，并为以下的权利要求书所涵盖。

Claims (20)

1.一种表面粘着型的过电流保护元件，其特征在于包含：

至少一导电复合材料元件，其包含：

一第一金属箔片；

一第二金属箔片；和

一正温度系数(PTC)材料层，是叠设于所述第一金属箔片与所述第二金属箔片之间，且其体积电阻值小于0.2Ω-cm，其包含至少一结晶性高分子聚合物，和散布于所述结晶性高分子聚合物中体积电阻值小于500μΩ-cm的至少一导电填料；

一第一金属电极，电气连接所述第一金属箔片；

一第二金属电极，电气连接所述第二金属箔片；和

至少一第一绝缘层，设置于所述第一与第二金属电极之间，以电气隔离所述第一金属电极和所述第二金属电极；

所述过电流保护元件于25℃时，其承载电流除以遮盖面积和所述导电复合材料元件个数的值大于0.16A/mm²。

2.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于另外包含一电气连接所述第一金属箔片和第一金属电极的第一金属导体。

3.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于另外包含一电气连接所述第二金属箔片和第二金属电极的第二金属导体。

4.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述结晶性高分子聚合物包含聚乙烯。

5.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述导电填料是选自金属粉末或导电陶瓷粉末。

6.根据权利要求5所述的过电流保护元件，其特征在于所述金属粉末是选自：镍、铜、铁、锡、铅、银、金、铂或其合金。

7.根据权利要求5所述的过电流保护元件，其特征在于所述导电陶瓷粉末是选自：碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钽、碳化钼、碳化铪、硼化钛、硼化钒、硼化锆、硼化铌、硼化钼、硼化铪、氮化锆或碳化钛。

8.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述导电填料的颗粒粒径大小是主要是介于0.1μm到10μm。

9.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述PTC材料层另外包含氢氧基的无机化合物。

10.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述第一金属箔片和所述第二金属箔片包含一具有复数个瘤状突出物的粗糙表面。

11.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述PTC材料层的厚度大于0.2mm。

12.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述第一金属电极与所述第二金属电极是设于所述导电复合材料元件的同一侧。

13.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述第一金属电极与所述第二金属电极分别设于所述导电复合材料的两侧。

14.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述第一金属箔片的瘤状粗糙表面和所述第二金属箔片的瘤状粗糙表面是彼此相对且贴合于所述PTC材料层的上下两个表面。

15.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述结晶性高分子聚合物是含有高密度聚乙烯。

16.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于遮盖面积是小于25mm²。

17.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述导电复合材料元件是有复数个且成层叠状，且各相邻的导电复合材料元件之间设有一第二绝缘层。

18.根据权利要求17所述的过电流保护元件，其特征在于所述第二绝缘层是设于所述导电复合材料元件的第一金属箔片与相邻的导电复合材料元件的第二金属箔片之间。

19.根据权利要求17所述的过电流保护元件，其特征在于所述第二绝缘层包含环氧树酯。

20.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述第一金属箔片与所述第二金属箔片是互相平行。

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