TWI480900B - 插件式過電流保護元件 - Google Patents

插件式過電流保護元件 Download PDF

Info

Publication number
TWI480900B
TWI480900B TW102143675A TW102143675A TWI480900B TW I480900 B TWI480900 B TW I480900B TW 102143675 A TW102143675 A TW 102143675A TW 102143675 A TW102143675 A TW 102143675A TW I480900 B TWI480900 B TW I480900B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
overcurrent protection
plug
ptc
component
protection component
Prior art date
Application number
TW102143675A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201521046A (zh
Inventor
Fu Hua Chu
Yi An Sha
En Tien Yang
Tong Cheng Tsai
Original Assignee
Polytronics Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Polytronics Technology Corp filed Critical Polytronics Technology Corp
Priority to TW102143675A priority Critical patent/TWI480900B/zh
Priority to CN201410186588.4A priority patent/CN104681219B/zh
Priority to US14/281,038 priority patent/US9147509B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI480900B publication Critical patent/TWI480900B/zh
Publication of TW201521046A publication Critical patent/TW201521046A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/14—Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors
    • H01C1/1406—Terminals or electrodes formed on resistive elements having positive temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/14—Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors
    • H01C1/144—Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors the terminals or tapping points being welded or soldered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H01C17/06506—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits
    • H01C17/06513—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component
    • H01C17/0652—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component containing carbon or carbides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H01C17/06506—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits
    • H01C17/06513—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component
    • H01C17/06566—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component composed of borides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/02—Housing; Enclosing; Embedding; Filling the housing or enclosure
    • H01C1/028—Housing; Enclosing; Embedding; Filling the housing or enclosure the resistive element being embedded in insulation with outer enclosing sheath

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Description

插件式過電流保護元件
本發明係關於一種過電流保護元件，特別是關於一種插件式(radial-leaded type)過電流保護元件。
由於具有正溫度係數(Positive Temperature Coefficient；PTC)特性之導電複合材料之電阻具有對溫度變化反應敏銳的特性，可作為電流或溫度感測元件之材料，且目前已被廣泛應用於過電流保護元件或電路元件上。由於PTC導電複合材料在正常溫度下之電阻可維持極低值，使電路或電池得以正常運作。但是，當電路或電池發生過電流(over-current)或過高溫(over-temperature)的現象時，其電阻值會瞬間提高至一高電阻狀態，即發生觸發(trip)現象，從而降低流過的電流值。
PTC導電複合材料係由具結晶性之高分子聚合物及導電填料所組成，該導電填料係均勻分散於該結晶性高分子聚合物之中。該結晶性高分子聚合物一般為聚烯烴類聚合物或含氟之聚烯烴類聚合物，例如：聚乙烯。導電填料一般為碳黑。
該PTC導電複合材料之導電度視導電填料的種類及含量而定，傳統上使用碳黑作為導電填料。一般而言，以碳黑為導電填料之PTC材料體積電阻值較高，而無法得到相當低的電阻值。尤其過大的體積電阻值不適用於小型化 的元件。因碳黑所能提供的導電度較低，以致於其維持電流(hold current)無法提升。該維持電流是指在特定溫度下PTC導電複合材料在不觸發(trip)之狀況下所能承受之最大電流。若要在小尺寸元件得到較大的維持電流，必須要突破碳黑系統，而使用比碳黑更低電阻及更高導電度之導電填料才能達到。不過，若使用金屬填料，即使當PTC材料能達到低於0.2Ω-cm的體積電阻值時，常會因阻值太低而失去耐電壓之特性。
隨著元件小型化的趨勢，元件本身的電阻不易進一步降低，且若要同時保有較高的維持電流，實為當前技術亟欲突破之瓶頸。特別是在插件式過電流保護元件的應用，除了PTC元件本身的電阻外，尚須搭配適合的外接電極接腳的材料、形狀和尺寸，以期降低元件整體的電阻值。
本發明揭露一種插件式過電流保護元件，其應用低電阻導電陶瓷填料，並搭配低電阻的外接電極接腳設計，可提供低電阻、高維持電流的特性。本發明之插件式過電流保護元件適合小型化，而提供各種需要低電阻和高維持電流場合之應用。
本發明揭露一種插件式過電流保護元件，其包含PTC元件、第一電極接腳、第二電極接腳和絕緣包覆層。PTC元件包含第一導電層、第二導電層及疊設於第一和第二導電層間的PTC材料層。PTC材料層的體積電阻率小於0.18Ω-cm，該PTC材料層包含結晶性高分子聚合物及均勻散佈於其中之導電陶瓷填料，該導電陶瓷填料的體積電阻率小於500μΩ-cm，且佔該PTC材料層之體積百分比在35-65%之間。第一電極接腳一端連接該第一導電層，第二電極接腳一 端連接該第二導電層。絕緣包覆層包覆該PTC元件以及第一和第二電極接腳連接該PTC元件的一端。插件式過電流保護元件在25℃之維持電流除以PTC元件面積在0.027~0.3A/mm2 。當插件式過電流保護元件於25℃之維持電流為0.05~2.4A時，該電極接腳的截面積至少為0.16mm2 ；當插件式過電流保護元件於25℃之維持電流為2.5~11.9A時，該電極接腳的截面積至少為0.5mm2 ；當插件式過電流保護元件於25℃之維持電流為12~16A時，該電極接腳的截面積至少為0.8mm2 。
一實施例中，PTC元件的面積小於300mm2 ，厚度在0.2~2mm。
一實施例中，PTC元件的厚度除以第一和第二導電層總厚度之值約在1~30之間。
一實施例中，插件式過電流保護元件的電阻值小於100mΩ。
一實施例中，維持電流等於k1+A×k2，其中k1=0.9~6A，k2=0.01~0.03A/mm2 ，A為單位為平方毫米之PTC元件面積。
一實施例中，該導電填料係選自：碳化鈦、碳化鎢、碳化釩、碳化鋯、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉬、碳化鉿、硼化鈦、硼化釩、硼化鋯、硼化鈮、硼化鉬、硼化鉿、氮化鋯、氮化鈦或前述材料之混合物、合金、固溶體或核殼體。
一實施例中，該過電流保護元件的崩潰電壓除以PTC元件厚度在50~100KV/mm之間。
一實施例中，第一和第二電極接腳的截面積在0.16~1mm2 之間。
一實施例中，第一和第二電極接腳之長度除以截面積之值在20-300mm-1 。
一實施例中，絕緣包覆層選自玻璃轉換溫度小於結晶性高分子聚合物之熔點之高分子材料。
一實施例中，，第一和第二電極接腳連接該第一及第二導電層所使用銲錫之熔點大於190℃。
一實施例中，各該第一及第二電極接腳之電阻值小於3mΩ。
一實施例中，第一和第二電極接腳係採用純銅線鍍錫。
一實施例中，該PTC材料層經過電子束(E-beam)或γ-ray照射。
綜上，本發明之插件式過電流保護元件使用導電陶瓷填料，並搭配低電阻電極接腳的使用，獲得了較高的單位面積維持電流值，且具有低電阻率和良好的耐電壓特性，特別適合被動元件小型化的應用，例如形狀因數(form factor)為1812、1210、1206、0805、0603或0402等小型元件，或具有相當面積之圓形元件。
10、20‧‧‧過電流保護元件
11、21‧‧‧PTC元件
12、13、22、23‧‧‧電極接腳
14、24‧‧‧絕緣包覆層
15、16、25、26‧‧‧導電層
17、27‧‧‧PTC材料層
圖1和2繪示本發明第一實施例之插件式過電流保護元件。
圖3和4繪示本發明第二實施例之插件式過電流保護元件。
為讓本發明之上述和其他相關技術內容、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出相關實施例，作詳細說明如下。
圖1和圖2顯示本發明第一實施例之插件式過電流保護元件。圖2係圖1的右側視圖。本發明的插件式過電流保護元件10包含PTC元件11、電極接 腳12和13以及絕緣包覆層14。PTC元件11包含第一導電層15、第二導電層16及疊設於第一和第二導電層15和16間的PTC材料層17。一般而言，該PTC元件11的面積(參圖1)小於300mm2 ，或特別是小於200mm2 或100mm2 ，甚至可小於50mm2 ，且厚度在0.2~2mm。
第一電極接腳12的一端連接該第一導電層15，且其長度除以截面積之值在20-300mm-1 ，且電阻值小於3mΩ。同樣地，第二電極接腳13的一端連接該第二導電層，且其長度除以截面積之值在20-300mm-1 ，且電阻值小於3mΩ。限制電極接腳的電阻值是為了避免導致整體過電流保護元件10的電阻值過大的問題。絕緣包覆層14包覆該PTC元件11以及第一和第二電極接腳12和13連接該PTC元件11的一端。
除圖1和圖2所示之外，本發明之插件式過電流保護元件亦可如圖3和4所示，其中圖4係圖3所示元件的右側視圖。插件式過電流保護元件20包含PTC元件21、電極接腳22和23以及絕緣包覆層24。PTC元件21包含第一導電層25、第二導電層26及疊設於第一和第二導電層25和26間的PTC材料層27。相較於PTC元件11之約成方形設計，PTC元件21則採圓形設計。另外，電極接腳22和23有彎折處，可提供緩衝和安裝時定位的功能。
表1顯示本發明相關實施例之PTC材料層中各成分的體積百分比，其中該PTC材料層主要包含結晶性高分子聚合物及導電陶瓷填料。結晶性高分子聚合物使用高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)及/或聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride；PVDF)。導電陶瓷填料使用碳化鈦及/或碳化鎢，其體積電阻率小於500μΩ-cm。表1中同時列出使用碳黑(Carbon black；CB)作為導電填 料的比較例1和2。此外，實施例3有添加氮化硼(BN)，而比較例1和2有添加氫氧化鎂(Mg(OH)2 )，以增加阻燃性。其中結晶性高分子聚合物佔材料之體積百分比約在35~65%，其亦可為40%、45%、50%或55%。導電陶瓷填料佔材料之體積百分比約約在35~65%之間，其亦可為40%、45%、50%或55%。
上述實施例之插件式過電流保護元件可利用以下製程製作。首先將批式混錬機(Hakke-600)進料溫度設在160℃，進料時間為2分鐘。進料程序為按表1所示之重量，加入定量的結晶性高分子聚合物，攪拌數秒鐘再加入導電填料。混鍊機旋轉之轉速為40rpm。3分鐘之後，將其轉速提高至70rpm，繼續混錬7分鐘後下料，而形成一具有PTC特性之導電複合材料。將上述導電複合材料以上下對稱方式置入外層為鋼板，中間厚度為0.35mm之模具中，模具上下各置一層鐵弗龍脫模布，先預壓3分鐘，預壓操作壓力50kg/cm2 ，溫度為160℃。排氣之後進行壓合，壓合時間為3分鐘，壓合壓力控制在100kg/cm2 ，溫度為160℃。之後再重覆一次壓合動作以形成一PTC複合材料層，其中壓合時間為3分鐘，壓合壓力控制在150kg/cm2 ，溫度為160℃。
下一步驟將二金屬箔片(即導電層)直接物理性接觸於該PTC材料層之上、下表面，其係於該PTC材料層之表面以上、下對稱方式覆蓋二金屬箔片。該二金屬箔片可利用具有瘤狀突出物(圖未示)之粗糙表面與該PTC材料層直接物理性接觸。之後，於上下對稱覆蓋之該二金屬箔片之外側依順序加上壓合專用緩衝材如鐵弗龍脫模布及不銹鋼鋼板(圖未示)而形成一多層結構並再次進行壓合，壓合時間為3分鐘，操作壓力為60kg/cm2 ，溫度為180℃。熱壓合後再將該多層結構以同樣壓力在室溫下進行冷壓合5分鐘，壓合後將該二金屬箔片與該PTC材料層所形成之片狀複合材料取出再經電子束(E-beam)或γ-ray(Co 60)照射，即形成導電複合材料元件。一實施例中，可以模具衝切形成各種形狀大小之晶片狀PTC元件11或21。之後再接上兩電極接腳和罩覆包覆層即可形成本發明之插件式過電流保護元件。
表2顯示表1中各實施例和比較例的PTC元件的形狀、面積、厚度、電阻率(resistivity)，以及插件式過電流保護元件的維持電流(hold current；Ih)等數據。實施例1、2、8和9以及比較例2為方形晶片，實施例3~7和比較例1為圓形晶片。圓形晶片尺寸係以直徑D代表。由表2可知，比較例1和2之電阻率均大於0.55Ω-cm，而本發明實施例1~9之插件式過電流保護元件之PTC材料層之體積電阻率均小於0.18Ω-cm，甚至小於0.15Ω-cm或0.12Ω-cm，遠較使用碳黑作為導電填料之比較例為小。另外，本發明插件式過電流保護元件在25℃的單位面積之維持電流值約在0.027~0.3A/mm2 之間，或可為0.03A/mm2 、0.05A/mm2 、0.08A/mm2 、0.1A/mm2 或0.2A/mm2 ，相較於比較例所呈現者有較高的單位面積維持電流值。
表3顯示顯示前述實施例1至9的PTC元件的形狀、面積、厚度，以及插件式過電流保護元件的崩潰電壓(Breakdown voltage)等數據。實際應用上PTC元件之各上、下導電層之厚度約0.0175~0.21mm。本實施例中，使用1oz(厚度為0.035mm)或2oz銅箔(厚度為0.07mm)作為PTC元件之上下導電層。PTC元件之第一及第二導電層(上下電極箔)總厚度約為0.07mm或0.14mm，因此PTC元件的厚度除以電極箔總厚度的比值約在1~30之間。較佳地，PTC元件厚度和電極箔總厚度的比值在1.5~25的範圍。元件厚度和絕緣耐電壓特性成相反關係。原則上在相同的材料成分下，元件(PTC材料層)厚度愈厚，其崩潰電壓值愈高。以表2實施例而言，崩潰電壓約在10~130V，而單位厚度之崩潰電壓值約在50~100V/mm，其亦可為60V/mm、70V/mm、80V/mm或90V/mm。綜上，本發明之插件式過電流保護元件具有較高的單位面積維持電流值，且具有低體積電阻率和良好之耐電壓特性，特別適合被動元件逐漸小型化的應用。
表4顯示電極接腳的相關比例尺寸。本發明實施例1、2、4、5和7~9為直徑0.81mm之接腳，換算截面積為0.52mm2 ，長度為30mm。電極接腳的電阻為1.05mΩ。此外，具有較小維持電流的元件會搭配較細的接腳，例如實施例3和6選用直徑為0.51mm的電極接腳，其相應的截面積為0.2mm2 。綜言之，電極接腳的截面積約在0.16~1mm2 之間，接腳長度大致在25~35mm。因此電極接腳的長度除以截面積之值大約在20~300mm-1 ，或可為50mm-1 、100mm-1 、150mm-1 、200mm-1 、250mm-1 。實施例1~9採用純銅線鍍錫材質，以降低電阻值。實際應用上，電極接腳之電阻值較佳地小於3mΩ，或小於2.5mΩ、2mΩ或1.2mΩ，以免增加過電流保護元件的整體電阻值。電極接腳的截面一般使用圓形，亦可使用方形或其他形狀。當電極接腳的線徑或截面積越大時，可得到越小的電阻。但線徑越大成本越高，而過細的線徑又有無法承受維持電流的疑慮。為承受不同的維持電流，具有越大維持電流的PTC元件必須搭配越大的電極接腳。本發明之實施例中，電極接腳的材質係選用純銅線鍍錫(即鍍錫銅線)。實際上， 電極接腳可選用銅、鐵、其合金或組合，或另外鍍錫，如鍍錫銅線或鍍錫銅包鐵線，以防氧化並提高可焊接性。
按前述，本發明之電極接腳線徑與維持電流大致有正向關係，亦即維持電流愈大，其相對應的電極接腳線徑應該愈大，然而線徑愈大的電極接腳成本愈高，過大的線徑將徒增製造成本。本實施例中，電極接腳之截面積與該維持電流有以下關係：當維持電流為0.05~2.4A時，該電極接腳的截面積至少為0.16mm2 ；當維持電流為2.5~11.9A時，該電極接腳的截面積至少為0.5mm2 ；當維持電流為12~16A時，該電極接腳的截面積至少為0.8mm2 。一實施例中，當元件於25℃之維持電流為0.05~2.4A時，電極接腳之截面積可採用約0.16~0.41mm2 ，相當於直徑為0.46mm至0.72mm之圓形線材，例如可選用美國線規標準(American Wire Gauge；AWG)之AWG 25、AWG 24、AWG23、AWG22及AWG21的線材。當元件於25℃之維持電流為2.5~11.9A時，電極接腳之截面積可採用約0.5~0.65mm2 ，相當於直徑為0.8mm至0.91mm之圓形線材，例如可選用AWG 20及AWG 19的線材。當元件於25℃之維持電流為12~16A時，電極接腳之 截面積可採用約0.8mm2 至1mm2 之線材，相當於直徑為1.01mm以上之圓形線材，例如可選用規格為AWG 18、AWG17等線材。
考慮元件可能承受大電流的情況，因此將電極接腳焊接於PTC元件所選用之銲錫必須有較高的熔點，至少要大於190℃，或甚至大於225℃，其熔點亦可為200℃、210℃或220℃。銲錫材料可選用錫(Sn)、錫-銀(Sn-Ag)、錫-銅(Sn-Cu)、錫-銻(Sn-Sb)、錫-鉍(Sn-Bi)、錫-銀-銅(Sn-Ag-Cu)、錫-銅-鉍(Sn-Cu-Bi)、錫-銀-銅-銻(Sn-Ag-Cu-Sb)、錫-銀-銅-鉍(Sn-Ag-Cu-Bi)系列。
實際應用上，本發明之過電流保護元件的電阻值小於100mΩ，或特別是小於50mΩ或20mΩ，且如前述其維持電流除以PTC元件面積在0.027~0.3A/mm2 之間。由實施例歸納可得，維持電流與PTC元件的面積具有以下關係式，維持電流等於k1+A×k2，其中k1=0.9~6A，k2=0.01~0.03A/mm2 ，A為單位為平方毫米之PTC元件面積。
就結晶性高分子聚合物而言，除包含常用之主要成份高密度聚乙烯外，若為了達到較低溫保護之目的，過電流保護元件必須在較低溫就能有觸發(trip)反應，因此本發明之PTC材料層可選用傳統上較低熔點的結晶性高分子聚合物，如低密度聚乙烯。上述之低密度聚乙烯可使用傳統Ziegler-Natta催化劑、Metallocene催化劑或其他催化劑聚合而成，亦可經由乙烯單體與其它單體，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。但有時為了達到較高溫保護或其他特殊之目的，該PTC材料層之成分亦可全部或局部使用高熔點之結晶性高分子聚合物材料，如：聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride；PVDF)、聚氟乙烯(Polyvinyl fluoride；PVF)、聚 四氟乙烯(polytetrafluoroethylene；PTFE)、聚氯三氟乙烯(polychlorotrifluoro-ethylene；PCTFE)。
上述結晶性高分子聚合物亦可含功能基，如酸基、酸酐基、鹵基、胺基(amine)、未飽和基、環氧基、醇基、氨基(amide)、金屬離子、酯基(ester)、壓克力基(acrylate)或鹽基(salt)等。
前述導電陶瓷填料可包含碳化鈦(TiC)、碳化鎢(WC)、碳化釩(VC)、碳化鋯(ZrC)、碳化鈮(NbC)、碳化鉭(TaC)、碳化鉬(MoC)、碳化鉿(HfC)、硼化鈦(TiB2 )、硼化釩(VB2 )、硼化鋯(ZrB2 )、硼化鈮(NbB2 )、硼化鉬(MoB2 )、硼化鉿(HfB2 )、氮化鋯(ZrN)、氮化鈦(TiN)或其混合物。該導電陶瓷填料之粒徑大小係介於0.01μm至30μm之間，較佳粒徑大小係介於0.1μm至10μm之間。導電陶瓷填料之粒徑縱橫比(aspect ratio)小於100，或較佳地小於20或10。實際應用上，導電陶瓷填料之形狀可呈現出多種不同樣式之顆粒，例如：球體型(spherical)、方體型(cubic)、片狀型(flake)、多角型或柱狀型等。
另外，亦可在該PTC材料層中加入抗氧化劑、交鏈劑、阻燃劑、防水劑或抗電弧劑等，以達到強化材料極性、材料電氣性質，機械結合力性質或其他性質，如：抗水性、耐高溫性、交聯性及抗氧化性等。舉例而言，為了增加阻燃效果、抗電弧效果或耐電壓特性，本發明之實施例亦可如表1之比較例1和2另添加如氫氧化鎂之非導電填料。非導電填料亦可為氧化鎂、氧化鋁、氫氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、碳酸鈣、硫酸鎂、硫酸鋇或其混合物。非導電填料的粒徑大小主要係介於0.05μm至50μm之間，且其重量比是介於1%至15%之間。
因PTC元件中之PTC材料層在電流通過時會有熱膨脹的問題，故包覆該PTC元件之絕緣包覆層的選用有一定限制，以避免絕緣包覆層受熱裂開。更明確而言，當PTC材料層的熱膨脹速度大於絕緣包覆層的熱膨脹速度時，即可能出現絕緣包覆層裂開。因此，絕緣包覆層的熱膨脹係數必須大於等於PTC材料層之熱膨脹係數。絕緣包覆層可選用環氧樹脂(epoxy)、矽膠(silicone)、矽橡膠(silicon rubber)或聚酯(polyurethane)，但考慮前述膨脹係數的關係，必須使用玻璃轉換溫度(Glass Transition Temperature,Tg)大於PTC材料層中結晶性高分子聚合物的熔點(melting point)之高分子材料。
本發明之插件式過電流保護元件應用低電阻導電陶瓷填料，並搭配低阻外接電極接腳的設計，可提供低電阻、高維持電流的特性。且提供元件小型化，或其他低電阻和高維持電流的應用。另外，本發明之插件式過電流保護元件相較於使用金屬導電填料者具有較大的單位厚度崩潰電壓值，而具有相對較佳的耐電壓特性。
本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本領域具有通常知識之技術人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧插件式過電流保護元件
11‧‧‧PTC元件
12、13‧‧‧電極接腳
14‧‧‧絕緣包覆層
15、16‧‧‧導電層
17‧‧‧PTC材料層

Claims (16)

  1. 一種插件式過電流保護元件，包含： 一PTC元件，包含第一導電層、第二導電層及疊設於第一和第二導電層間的PTC材料層，該PTC材料層的體積電阻率小於0.18Ω-cm，該PTC材料層包含結晶性高分子聚合物及均勻散佈於其中之導電陶瓷填料，該導電陶瓷填料的體積電阻率小於500mΩ-cm，且佔該PTC材料層之體積百分比在35-65%之間； 一第一電極接腳，一端連接該第一導電層； 一第二電極接腳，一端連接該第二導電層；以及 一絕緣包覆層，包覆該PTC元件以及第一和第二電極接腳連接該PTC元件的一端； 其中該插件式過電流保護元件的電阻值小於100mΩ，且在25o C其維持電流除以PTC元件面積在0.027~0.3A/mm2 之間； 其中第一和第二電極接腳之截面積與該維持電流有以下關係： 當該維持電流為0.05~2.4A時，各該第一和第二電極接腳的截面積至少為0.16mm2 ； 當該維持電流為2.5~11.9A時，各該第一和第二電極接腳的截面積至少為0.5mm2 ； 當該維持電流為12~16A時，各該第一和第二電極接腳的截面積至少為0.8mm2 。
  2. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中該PTC元件的厚度在0.2~2mm。
  3. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中第一或第二電極箔之厚度在0.0175~0.21mm範圍中。
  4. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中該PTC元件的厚度除以第一導電層和第二導電層總厚度之值在1~30。
  5. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中該PTC元件的面積小於300mm2 。
  6. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中該維持電流等於k1+A×k2，其中k1=0.9~6A，k2=0.01~0.03A/mm2 ，A為單位為平方毫米之PTC元件之面積。
  7. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中絕緣包覆層選自玻璃轉換溫度小於該結晶性高分子聚合物之熔點之高分子材料。
  8. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中該第一和第二電極接腳連接該第一及第二導電層所使用銲錫之熔點大於190o C。
  9. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中各該第一及第二電極接腳之電阻值小於3mΩ。
  10. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中該導電陶瓷填料係選自：碳化鈦、碳化鵭、碳化釩、碳化鋯、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉬、碳化鉿、硼化鈦、硼化釩、硼化鋯、硼化鈮、硼化鉬、硼化鉿、氮化鋯、氮化鈦或前述材料之混合物、合金、固溶體或核殼體。
  11. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中該過電流保護元件的崩潰電壓除以PTC元件厚度在50~100 KV/mm。
  12. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中該過電流保護元件的電阻值小於50mΩ。
  13. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中該第一和第二電極接腳的截面積在0.16~1mm2 之範圍。
  14. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中該第一和第二電極接腳之長度除以截面積之值在20-300mm-1 。
  15. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中該第一和第二電極接腳係採用銅、鐵、其合金或組合，或外加鍍錫。
  16. 根據請求項1之插件式過電流保護元件，其中該PTC材料層經過電子束或γ-ray照射。
TW102143675A 2013-11-29 2013-11-29 插件式過電流保護元件 TWI480900B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102143675A TWI480900B (zh) 2013-11-29 2013-11-29 插件式過電流保護元件
CN201410186588.4A CN104681219B (zh) 2013-11-29 2014-05-05 插件式过电流保护元件
US14/281,038 US9147509B2 (en) 2013-11-29 2014-05-19 Radial-leaded over-current protection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102143675A TWI480900B (zh) 2013-11-29 2013-11-29 插件式過電流保護元件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI480900B true TWI480900B (zh) 2015-04-11
TW201521046A TW201521046A (zh) 2015-06-01

Family

ID=53265889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102143675A TWI480900B (zh) 2013-11-29 2013-11-29 插件式過電流保護元件

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9147509B2 (zh)
CN (1) CN104681219B (zh)
TW (1) TWI480900B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102543331A (zh) * 2011-12-31 2012-07-04 上海长园维安电子线路保护有限公司 高分子基导电复合材料及ptc元件
TWI480900B (zh) * 2013-11-29 2015-04-11 Polytronics Technology Corp 插件式過電流保護元件
US10084308B1 (en) * 2017-06-14 2018-09-25 Fuzetec Technology Co., Ltd. Overcurrent protection device
CN109215905B (zh) * 2017-06-30 2021-07-06 富致科技股份有限公司 过电流保护装置
US10878980B2 (en) * 2017-09-12 2020-12-29 Littelfuse, Inc. PPTC material with low percolation threshold for conductive filler
CN109509599B (zh) * 2017-09-15 2021-04-09 聚鼎科技股份有限公司 过电流保护元件
US10418158B1 (en) * 2018-04-27 2019-09-17 Fuzetec Technology Co., Ltd. Composite circuit protection device
US10804012B1 (en) * 2019-12-13 2020-10-13 Fuzetec Technology Co., Ltd. Composite circuit protection device
TWI705464B (zh) * 2019-12-20 2020-09-21 聚鼎科技股份有限公司 過電流保護元件
CN111798803A (zh) * 2020-07-07 2020-10-20 Tcl华星光电技术有限公司 Led背光驱动电路、背光模组及液晶显示装置
US10971287B1 (en) * 2020-07-17 2021-04-06 Fuzetec Technology Co., Ltd. Composite circuit protection device
TWI766723B (zh) * 2021-06-10 2022-06-01 聚鼎科技股份有限公司 表面黏著型過電流保護元件
TWI766724B (zh) * 2021-06-10 2022-06-01 聚鼎科技股份有限公司 插件式過電流保護元件

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1770331A (zh) * 2004-11-03 2006-05-10 聚鼎科技股份有限公司 过电流保护组件及其导电性聚合物
TWI413991B (zh) * 2009-12-31 2013-11-01 Polytronics Technology Corp 過電流保護元件

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW543258B (en) * 2001-10-08 2003-07-21 Polytronics Technology Corp Over current protection apparatus and its manufacturing method
KR100697919B1 (ko) * 2005-01-12 2007-03-20 엘에스전선 주식회사 다중 절연체를 구비한 ｐｔｃ 한류기
TWI310955B (en) * 2006-09-26 2009-06-11 Polytronics Technology Corp Over-current protection device
CN101162632B (zh) * 2006-10-10 2010-05-19 聚鼎科技股份有限公司 过电流保护组件
US20130021704A1 (en) * 2011-07-20 2013-01-24 Polytronics Technology Corp. Over-current and over-temperature protection device
TWI480900B (zh) * 2013-11-29 2015-04-11 Polytronics Technology Corp 插件式過電流保護元件

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1770331A (zh) * 2004-11-03 2006-05-10 聚鼎科技股份有限公司 过电流保护组件及其导电性聚合物
TWI413991B (zh) * 2009-12-31 2013-11-01 Polytronics Technology Corp 過電流保護元件

Also Published As

Publication number Publication date
CN104681219A (zh) 2015-06-03
CN104681219B (zh) 2017-11-10
US9147509B2 (en) 2015-09-29
US20150155080A1 (en) 2015-06-04
TW201521046A (zh) 2015-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI480900B (zh) 插件式過電流保護元件
US8933775B2 (en) Surface mountable over-current protection device
US8044763B2 (en) Surface-mounted over-current protection device
US7701322B2 (en) Surface-mounted over-current protection device
US9041507B2 (en) Surface mountable over-current protection device
JP5711365B2 (ja) 正温度係数抵抗を有する導電性複合材料及び過電流保護素子
US10280279B2 (en) Conductive polymer composition, conductive polymer sheet, electrical device, and their preparation methods
TWI449060B (zh) 過電流保護元件
US11984285B2 (en) PPTC device having low melting temperature polymer body
WO2013097664A1 (zh) 高分子基导电复合材料及ptc元件
JP2007049141A (ja) 過電流保護素子
JP2007221119A (ja) 過電流保護素子
TW201606812A (zh) 過電流保護元件
CN102522173B (zh) 电阻正温度效应导电复合材料及过电流保护元件
CN102522172A (zh) 电阻正温度效应导电复合材料及热敏电阻元件
US10950372B2 (en) Surface mounted fuse device having positive temperature coefficient body
TWI413991B (zh) 過電流保護元件
US11694825B2 (en) Radial-leaded over-current protection device
US9959958B1 (en) PTC circuit protection device and method of making the same
USRE44224E1 (en) Surface-mounted over-current protection device
US11626220B2 (en) Surface-mountable over-current protection device
US11574750B2 (en) Over-current protection device
CN117285767A (zh) 高分子基导电复合材料及过流保护元件