CN109215905B - 过电流保护装置 - Google Patents

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Abstract

一种过电流保护装置包含一个聚合物正温度系数组件及两个引线接脚。该聚合物正温度系数组件包括一个正温度系数元件及两个电极。该正温度系数元件包括两个相反表面。该两个电极分别与该正温度系数元件的两个相反表面连接。该两个引线接脚分别与该两个电极连接并沿一个延伸方向延伸，每一个引线接脚垂直于该延伸方向的截面积大于或等于0.8mm2。该过电流保护装置具有平均跳脱电流及平均工作电流，该跳脱电流与该工作电流的比值小于1.5。该过电流保护装置适用于需要跳脱电流与工作电流的比值较小的电子设备。

Description

过电流保护装置
技术领域
本发明涉及一种过电流保护装置(overcurrent protection device)，特别是涉及一种包含引线接脚(lead pins)的插入式(insertable)过电流保护装置。
背景技术
美国专利第4,238,812号公开一种过电流保护装置，该过电流保护装置包含一个包括两个相反表面的正温度系数(positive temperature coefficent,PTC)元件、两个分别形成在该正温度系数元件的两个相反表面的电极，及两个分别连接至所述电极的引线接脚。该正温度系数元件是由包括导电填料的聚合物材料所制成。
一般如上述的过电流保护装置的引线接脚通常是实心圆形镀锡铜线(tinnedcopper wire，锡铜成分分别为9.5wt％锡及90.5wt％铜，热传导率为369.27W/mK)，其截面积各自为0.205mm2(24AWG，直径为0.511mm)。
该过电流保护装置的跳脱电流(trip current)与工作电流(work current)的比值通常设定在2.0±0.2的范围内，然而，跳脱电流/工作电流比值在上述范围内的过电流保护装置不适用于多样化的电子设备，当跳脱电流达到工作电流的两倍以上时，电子设备的电路容易故障或毁损。
发明内容
本发明的目的在于提供一种过电流保护装置，能克服上述背景技术的缺点。
本发明的过电流保护装置包含一个聚合物正温度系数(polymer positivetemperature coefficent,PPTC)组件及两个引线接脚。该聚合物正温度系数组件包括一个正温度系数元件及两个电极。该正温度系数元件包括两个相反表面。该两个电极分别与该正温度系数元件的两个相反表面连接。该两个引线接脚分别与该两个电极连接并沿一个延伸方向延伸，每一个引线接脚垂直于该延伸方向的截面积大于或等于 0.8mm2。该过电流保护装置具有平均跳脱电流及平均工作电流，该跳脱电流与该工作电流的比值小于1.5。
本发明的有益效果在于：该过电流保护装置适用于需要跳脱电流与工作电流的比值较小的电子设备。
以下将就本发明内容进行详细说明：
该过电流保护装置可为插入式过电流保护装置，例如径向引脚装置(radialleaded device,RLD)。
优选地，该每一个引线接脚垂直于该延伸方向的截面积介于 0.8-1.1mm2。
该每一个引线接脚的截面形状不限于圆形、三角形、四边形或其他形状。该两个引线接脚的截面形状可为相同或不同。在本发明的具体实施例中，该两个引线接脚是实心圆形导线。
该两个引线接脚是由导电材料所制成。该每一个引线接脚可为具有不同热传导率的成分的复合结构。优选地，该两个引线接脚是选自于镀锡铜引线接脚或镀锡铜包钢(tinned copper clad steel)引线接脚。
优选地，该正温度系数元件包括聚合物基材及分散在该聚合物基材中的颗粒状导电填料，该聚合物基材具有未经接枝的烯烃系 (olefin-based)聚合物。
更优选地，该聚合物基材还具有经羧酸酐接枝的烯烃系聚合物。该经羧酸酐接枝的烯烃系聚合物可为经马来酸酐(maleic anhydride)接枝的烯烃系聚合物。在本发明的具体实施例中，该经羧酸酐接枝的烯烃系聚合物是经马来酸酐接枝的高密度聚乙烯(HDPE)。
更优选地，该未经接枝的烯烃系聚合物是高密度聚乙烯(HDPE)。
更优选地，该导电填料是选自于碳黑(carbon black)粉末、金属粉末、导电陶瓷粉末或其组合。在本发明的具体实施例中，该导电填料是碳黑粉末。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是本发明过电流保护装置的一个实施例的立体示意图。
具体实施方式
在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图1，本发明过电流保护装置的一个实施例包含一个聚合物正温度系数组件及两个引线接脚4。该聚合物正温度系数组件包括一个正温度系数元件2及两个电极3。该正温度系数元件2包括两个相反表面21。该两个电极3分别与该正温度系数元件2的两个相反表面 21连接。该两个引线接脚4分别与该两个电极3连接并沿一个延伸方向延伸，每一个引线接脚4垂直于该延伸方向的截面积大于或等于0.8 mm2。该过电流保护装置具有平均跳脱电流及平均工作电流，该跳脱电流与该工作电流的比值小于1.5。
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，所述实施例仅为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。
＜实施例＞
[实施例1(E1)]
以混合温度200℃、搅拌转速30rpm、混合时间10min的条件，将12.75g HDPE(购自中国 台湾塑胶工业股份有限公司，产品型号： HDPE9002)、12.75g经马来酸酐接枝的HDPE(购自杜邦，产品型号：MB100D)，及24.5g碳黑粉末(购自Columbian Chemicals Co.，产品型号：Raven 430UB)在塑谱仪(厂牌：Brabender)中混合以得到混合物。接着以热压温度200℃及热压压力80kg/cm2的条件，将该混合物置于模具中进行热压4min，以形成一个厚度0.53mm的正温度系数元件。
将两铜箔片分别与该正温度系数元件的两个相反表面以面对面接触，并在200℃及80kg/cm2下进行热压4min，以形成一个三明治构造的正温度系数层板。再将该正温度系数层板切成多个面积8.8mm ×8.8mm的小片后，用Co-60γ射线以总辐射剂量150kGy照射每一个小片。接着将两个引线接脚[实心圆形镀锡铜线，锡铜成分分别为9.5wt％及90.5wt％，热传导率为369.27W/mK，其截面积各自为 0.817mm2(18AWG，直径为1.02mm)]分别焊接至每一个小片的所述铜箔上，就可以制作出一个小片尺寸的插入式过电流保护装置。
测量上述制作出的10片小片尺寸装置的电阻(测量位置为引线接脚上延伸距离正温度系数层板小片10mm处)，并计算其平均电阻，结果如表1所示。
[实施例2(E2)]
除了改变引线接脚的截面积各自为1.038mm2(17AWG，直径为 1.15mm)以外，实施例2的小片尺寸的插入式过电流保护装置是以与制作实施例1相同的流程及条件所制作，其平均电阻如表1所示。
[比较例1至4(CE1至CE4)]
除了改变引线接脚的截面积分别为0.205mm2(24AWG，直径为 0.511mm)、0.325mm2(22AWG，直径为0.643mm)、0.519mm2(20 AWG，直径为0.813mm)及0.653mm2(19AWG，直径为0.912mm) 以外，比较例1至4的小片尺寸的插入式过电流保护装置是以与制作实施例1相同的流程及条件所制作，其平均电阻如表1所示。
【表1】
Figure BDA0001337850840000041
＜性能测试＞
[测量工作电流(work current)]
分别测量10片实施例1、2及比较例1至4的小片尺寸装置在25℃中施予直流电压60V并保持不跳脱地量测15min所得的最大稳定电流(测量位置为引线接脚上延伸距离正温度系数层板小片10mm处)，其平均工作电流分别如表1所示。
[测量跳脱电流(trip current)]
分别测量10片实施例1、2及比较例1至4的小片尺寸装置在25℃中施予直流电压60V并在不同跳脱电流中的跳脱时间(time to trip，测量位置为引线接脚上延伸距离正温度系数层板小片10mm处)，以内插法计算得到跳脱时间为20s的跳脱电流，其平均跳脱电流分别如表1所示。
[计算跳脱电流/工作电流比值(trip/work current ratio)]
分别计算上述实施例1、2及比较例1至4的平均跳脱电流除以平均工作电流所得的比值，结果分别如表1所示。
比较例1至4的跳脱电流/工作电流比值皆在2.0±0.1(1.94至2.05) 的范围内，而实施例1及2的跳脱电流/工作电流比值分别为1.49及 1.48，明显较比较例低，显示增加引线接脚的截面积至大于或等于0.8 mm2可无法预期地降低过电流保护装置的跳脱电流/工作电流比值，并提供优异的散热(heat dissipation)效果。
综上所述，本发明过电流保护装置具有截面积皆各自大于或等于 0.8mm2的两个引线接脚，具有明显较低的跳脱电流/工作电流比值，因此适用于需要跳脱电流与工作电流的比值较小(特别是小于1.5)的电子设备，所以确实能达成本发明的目的。
以上所述，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (5)

1.一种过电流保护装置，其特征在于其包含：
一个聚合物正温度系数组件，包括：
一个正温度系数元件，包括两个相反表面，及
两个电极，分别与该正温度系数元件的两个相反表面连接；及
两个引线接脚，分别与该两个电极连接并沿一个延伸方向延伸，每一个引线接脚垂直于该延伸方向的截面积大于或等于0.8mm2；
其中，该过电流保护装置具有平均跳脱电流及平均工作电流，该跳脱电流与该工作电流的比值小于1.5；该正温度系数元件包括聚合物基材及分散在该聚合物基材中的颗粒状导电填料，该聚合物基材具有未经接枝的烯烃系聚合物，该导电填料是碳黑粉末。
2.根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于：该每一个引线接脚垂直于该延伸方向的截面积介于0.8-1.1mm2。
3.根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于：每一个引线接脚是选自于镀锡铜引线接脚或镀锡铜包钢引线接脚。
4.根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于：该聚合物基材还具有经羧酸酐接枝的烯烃系聚合物。
5.根据权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于：该未经接枝的烯烃系聚合物是高密度聚乙烯。
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