CN1635584A - 过电流保护元件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种过电流保护元件，其包含：两电极箔，至少一该电极箔具有一微粗糙面；至少一导电层，与该电极箔的微粗糙面紧密接触，且该导电层是利用非电沉积法形成；一正温度系数材料层，叠设于该两电极箔之间，且其表面是与该至少一导电层紧密接触。本发明通过设置在该正温度系数材料层及电极箔间的该导电层，可有效减低两者间的阻抗并防止电弧效应。
Description
[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，特别是关于一种具有正温度系数特性的过电流保护元件及其制作方法。
[背景技术]
已知的正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PTC)元件的电阻值对温度变化的反应相当敏锐。当PTC元件处于正常使用状况时，其电阻可维持极低值而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，其电阻会瞬间弹跳至一高电阻值(例如104ohm以上)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。由于PTC元件可有效地保护电子产品，因此该PTC元件已被整合于各式电路元件中，以防止过电流的损害。
美国专利第US 4,800,253号及US 4,689,475号均揭示了包含PTC材料的电气装置，其如图1所示。一电气装置10包含两个电极箔11及一叠设于该两电极箔11之间的PTC材料层13。该两电极箔11的表面可利用电沉积(electrodeposition)或蚀刻(etching)等方法形成微粗糙面(microroughsurface)12，其包含若干个瘤状物(nodule)14，以增加该PTC材料层13与电极箔11间的物理结合及电气特性。
上述的电极箔11与PTC材料层13压合时，因PTC材料本身的流动性不佳，常无法完全填满瘤状物14间的凹处，而在凹处底部形成孔洞(void)15。当电流通过该电气装置10时，容易在该孔洞15处发生电弧现象(arcing)。上述的瘤状物14在其表面有时会形成更细小的微瘤状物(micronodule)，而更容易诱发尖端放电，进一步暴露出元件局部短路的问题。此外，由于该孔洞15的存在，造成该PTC材料层13和电极箔11未完全紧密结合，而造成接触面的阻抗增加及其它不良的物理特性。更糟榚的是，当该电气元件10的外型向小型化的趋势发展时，位于两电极箔11的孔洞15可能因尖端放电而造成彼此短路。不仅未达成保护电子产品的目的，反而可能造成更大的危险。
[发明内容]
本发明的目的是在于提供一种过电流保护元件，可降低其中的PTC材料层与电极箔间的电气接触阻抗，并可大幅减低使用时发生电弧现象的机率。
为了达到上述目的，本发明提供一种过电流保护元件，其特征在于：其包含：
两电极箔，至少一该电极箔具有一微粗糙面；
至少一导电层，与该电极箔的微粗糙面紧密接触，且该导电层是利用非电沉积法形成；
一正温度系数材料层，叠设于该两电极箔之间，且其表面是与该至少一导电层紧密接触。
所述的过电流保护元件，其特征在于：该导电层是利用溅镀、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法制作。
所述的过电流保护元件，其特征在于：该导电层是选自下列材料组：石墨、银胶、镍、铬、锌、铜与其合金。
所述的过电流保护元件，其特征在于：该导电层的厚度介于0.1至100微米。
所述的过电流保护元件，其特征在于：该微粗糙面具有0.1至100微米大小的凸出物。
本发明还提供一种过电流保护元件的制作方法，其特征在于：其包含下列步骤：
(1)提供两电极箔，至少一该电极箔具有一微粗糙面；
(2)利用非电沉积法涂覆至少一导电层于该电极箔的微粗糙面；
(3)将一正温度系数材料层叠设结合于该两电极箔之间，且该正温度系数材料层的表面物理接触该至少一导电层。
所述的过电流保护元件的制作方法，其特征在于：该导电层是利用溅镀、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法制作。
所述的过电流保护元件的制作方法，其特征在于：利用热压合法将该正温度系数材料层与该导电层进行结合。
本发明还提供一种过电流保护元件的制作方法，其特征在于：其包含下列步骤：
(1)提供一正温度系数材料层；
(2)利用非电沉积法涂覆至少一导电层于该正温度系数材料层的一表面；
(3)提供两电极箔，至少一该电极箔具有一微粗糙面；
(4)将该电极箔的微粗糙面与该正温度系数材料层的导电层进行结合而形成层叠结构。
所述的过电流保护元件的制作方法，其特征在于：该导电层是利用溅镀、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法制作。
所述的过电流保护元件的制作方法，其特征在于：利用热压合法将该电极箔和该导电层进行结合。
综上所述，本发明揭示一种过电流保护元件，其包含两电极箔、两导电层及一PTC材料层。该电极箔包含至少一微粗糙面。该导电层覆盖于该电极箔的微粗糙面。该PTC材料层叠设于该两导电层之间，且其上、下表面物理接触该两导电层。通过设置于该PTC材料层及电极箔间的该导电层，可有效降低两者间的阻抗并防止电弧效应。
上述的过电流保护元件可利用下列步骤制作：首先提供两电极箔及一PTC材料层，其中该电极箔包含至少一微粗糙面，其次，利用非电沉积法(non-electrodeposition)在该两电极箔的微粗糙面或该PTC材料层的表面涂覆两导电层，之后，再将涂覆有导电层的该两电极箔与该PTC材料层进行结合，或将涂覆有导电层的该PTC材料层与该两电极箔进行结合，从而形成上述的过电流保护元件的层叠结构。
制作该导电层所使用的非电沉积法包含溅镀(sputtering)、旋涂(spincoating)、溶液涂覆(solution coating)或粉末涂覆(powder coating)等方法，由其较好的阶梯覆盖(step coverage)能力，可减少后续与PTC材料层或电极箔压合时，两者间产生孔洞的机率。此外，在该电极箔的表面上可先经由电浆(plasma)、电晕放电(corona)、蚀刻(etching)或其它表面处理方式强化电极箔与导电层的结合力，以达到稳定的电气性质。
本发明相对于已知技术具有如下的优点：
1.可避免电极箔及PTC材料层之间不适当的电弧效应。
2.加强PTC材料层与电极箔间的结合度(adhesion)及导电度(conductivity)。
3.制作容易，可降低成本。
4.可提高产品电气性质，并可减少不良品从而提高优良率。
[附图说明]
图1是已知的过电流保护元件的结构示意图；
图2是本发明的过电流保护元件的结构示意图；
图3显示本发明的过电流保护元件的制作方法；
图4显示本发明的过电流保护元件的另一制作方法。
附图中元件符号说明：
| 10电气装置 | 11电极箔 |
| 12微粗糙面 | 13 PTC材料层 |
| 14瘤状物 | 15孔洞 |
| 20电流保护元件 | 21电极箔 |
| 22 PTC材料层 | 23导电层 |
| 24微粗糙面 | 25瘤状物 |
[具体实施方式]
请参照图2，一过电流保护元件20包含两电极箔21、两导电层23及一PTC材料层22。该电极箔21包含一布有0.1至100微米大小的凸出物的微粗糙面24，在本实施例中该凸出物为若干个瘤状物25。该导电层23可利用溅镀、旋涂、溶液涂覆及粉末涂覆等非电沉积方法覆盖于各电极箔21的微粗糙面24。其覆盖材料可选用镍、铬、锌、铜与其合金或银胶、石墨等，厚度则介于0.1至1000微米，其较佳厚度则介于0.1至300微米，其最佳厚度则介于0.1至100微米。该PTC材料层22是叠设于该两导电层23之间，且其上、下表面物理接触该导电层23。该导电层23除了可降低该PTC材料层22及电极箔21间的电气接触阻抗而增加导电性外，其还具有修补该瘤状物25上可能存在的更细小的微瘤状物(未图式)的功能，而使其表面较为平滑，从而大幅减低尖端放电的机率。
虽然该导电层23理论上还可使用已知的电镀(electroplating)等电沉积法制作，但一般而言其阶梯覆盖能力较差，无法有效地填入该瘤状物25间的凹处，因而产生孔洞而增加电弧现象发生的机率。因此，本发明的导电层23并不采用电沉积法，以避免上述问题发生。
该过电流保护元件20的制作方法如图3所示。首先在两电极箔21形成微粗糙面24。其次，利用溅镀、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法等非电沉积法在相对应电极箔21的微粗糙面24覆盖至少一导电层23。之后，利用热压合等方式将该PTC材料层22叠设结合于该两导电层23之间，即形成该过电流保护元件20的层叠结构。
参照图4，在实际应用上，该导电层23并未限制必须先行涂覆于该电极箔21的微粗糙面24，其还可利用上述如溅镀等非电沉积法先行制作于该PTC材料层22表面，之后再与该电极箔21压合而成。此外，在PTC材料层22表面上可先经由电浆(plasma)、电晕放电(corona)、蚀刻(etching)或其它表面处理方式强化该PTC材料层22与导电层23间的结合力，以达到稳定的电气性质。在本实施例中，因溅镀等非电沉积法不需要如电镀法必须在该PTC材料层22表面先形成一导电薄膜以进行电镀，因此可直接进行涂覆从而简化制程步骤。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。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及修饰。
Claims (11)
1.一种过电流保护元件，其特征在于：其包含：
两电极箔，至少一该电极箔具有一微粗糙面；
至少一导电层，与该电极箔的微粗糙面紧密接触，且该导电层是利用非电沉积法形成；
一正温度系数材料层，叠设于该两电极箔之间，且其表面是与该至少一导电层紧密接触。
2.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于：该导电层是利用溅镀、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法制作。
3.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于：该导电层是选自下列材料组：石墨、银胶、镍、铬、锌、铜与其合金。
4.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于：该导电层的厚度介于0.1至100微米。
5.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于：该微粗糙面具有0.1至100微米大小的凸出物。
6.一种过电流保护元件的制作方法，其特征在于：其包含下列步骤：
(1)提供两电极箔，至少一该电极箔具有一微粗糙面；
(2)利用非电沉积法涂覆至少一导电层于该电极箔的微粗糙面上；
(3)将一正温度系数材料层叠设结合于该两电极箔之间，且该正温度系数材料层的表面物理接触该至少一导电层。
7.如权利要求6所述的过电流保护元件的制作方法，其特征在于：该导电层是利用溅镀、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法制作。
8.如权利要求6所述的过电流保护元件的制作方法，其特征在于：利用热压合法将该正温度系数材料层与该导电层进行结合。
9.一种过电流保护元件的制作方法，其特征在于：其包含下列步骤：
(1)提供一正温度系数材料层；
(2)利用非电沉积法涂覆至少一导电层于该正温度系数材料层的一表面；
(3)提供两电极箔，至少一该电极箔具有一微粗糙面；
(4)将该电极箔的微粗糙面与该正温度系数材料层的导电层进行结合而形成层叠结构。
10.如权利要求9所述的过电流保护元件的制作方法，其特征在于：该导电层是利用溅镀、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法制作。
11.如权利要求9所述的过电流保护元件的制作方法，其特征在于：利用热压合法将该电极箔和该导电层进行结合。
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| CN 200310110353 CN1635584A (zh) | 2003-12-29 | 2003-12-29 | 过电流保护元件及其制作方法 |
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| CN 200310110353 CN1635584A (zh) | 2003-12-29 | 2003-12-29 | 过电流保护元件及其制作方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104058796A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-24 | 苏州求是真空电子有限公司 | Ptc陶瓷复合电极及其制备方法 |
| CN112164538A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-01 | 浙江长宇新材料有限公司 | 一种轻质、安全的导电薄膜及其制备方法 |
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2003
- 2003-12-29 CN CN 200310110353 patent/CN1635584A/zh active Pending
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