TWI793611B - 過電流保護元件 - Google Patents

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Abstract

一種過電流保護元件包括第一電極層、第二電極層以及一疊設於其間的PTC材料層。該PTC材料層包含高分子聚合物基材、導電陶瓷填料、含碳導電填料及內填料。高分子聚合物基材包含熔點高於150℃之含氟高分子聚合物。內填料選自氮化鋁、碳化矽、氧化鋯、氮化硼、石墨烯、氧化鋁或任何上述材料的混和物的任一者，該內填料的體積百分比2~10%。該過電流保護元件可抑制元件觸發後負溫度係數效應，並具有高可承受電流及高可承受功率。

Description

過電流保護元件
本發明係關於一種過電流保護元件，更具體而言，關於一種具有抑制元件觸發後負溫度係數(Negative Temperature Coefficient；NTC)效應的過電流保護元件。
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(overtemperature)的現象時，其電阻值會瞬間提高至一高電阻狀態(至少10 4Ω以上)，即所謂之觸發(trip)，而將過量之電流反向抵銷，以達到保護電池或電路元件之目的。
過電流保護元件是由PTC材料層及黏附於其兩側的電極所構成，其中PTC材料層包含高分子聚合物基材及均勻散佈於該高分子聚合物基材中的導電填料。應用於高溫環境之過電流保護元件通常會選用含氟高分子聚合物作為高分子聚合物基材。同時，為了使過電流保護元件具有低電阻值，導電填料可以選用導電陶瓷粉末。因導電陶瓷粉末與含氟之聚合物混合時於高溫時易產生氫氟酸，一般會再添加氫氧化鎂(Mg(OH) 2)以避免氫氟酸的產生及對元件特性的影響。然而，這樣的PTC材料層系統，其包括含氟高分子聚合物、導電陶瓷粉末和氫氧化鎂，在元件觸發(trip)後，具有負溫度係數效應的問題；即在元件觸發後，隨著溫度逐漸升高，電阻值逐漸降低，這使得元件無法再完全截斷電流。
另外，現今手持式電子產品對於輕薄短小的要求越來越高，同時也對於各主被動元件的尺寸與厚度的限制也更加嚴苛。然而，當PTC材料層的上視面積逐漸縮小時，元件的電阻值會跟著增加，並且元件可承受之電壓隨之下降。如此一來，過電流保護元件再也無法承受大電流和大功率。而且，當PTC材料層的厚度減薄時，元件的耐電壓會不足。顯然，小尺寸的過電流保護元件，在實際應用時，容易燒毀。
綜上可知，對於習知過電流保護元件，必須抑制元件觸發後NTC效應，並可承受大電流和大功率及維持足夠耐電壓，從而提供應用於高溫環境之所需。
本發明提供一種過電流保護元件，通過含氟高分子聚合物、導電陶瓷填料、含碳導電填料和內填料的導入，可有效抑制元件觸發後NTC效應、增加過電流保護元件之可承受電流、可承受功率及耐電壓特性。此外，元件尺寸縮小不會致使體積電阻率增加，非常適合用於小型化電子產品的應用。藉此，本發明之過電流保護元件可應用於易處於高溫下之環境。
根據本發明的一實施例，一種過電流保護元件包括第一電極層、第二電極層以及一疊設於其間的PTC材料層。該PTC材料層的體積電阻率小於0.05Ω·cm，該PTC材料層包含高分子聚合物基材、導電陶瓷填料、含碳導電填料及內填料。高分子聚合物基材包含熔點高於150℃之含氟高分子聚合物，且該高分子聚合物基材的體積百分比45-60%。導電陶瓷填料散佈於該高分子聚合物基材中，且該導電陶瓷填料的體積百分比40-45%，體積電阻率小於500 μΩ·cm。含碳導電填料散佈於該高分子聚合物基材中，該含碳導電填料的體積百分比0.5~5%。內填料選自氮化鋁、碳化矽、氧化鋯、氮化硼、石墨烯、氧化鋁或任何上述材料的混和物的任一者，該內填料的體積百分比2~10%。該過電流保護元件於25℃時的可承受電流對其面積的比率為0.215~0.26A/mm 2。該過電流保護元件於25℃時的可承受功率對其面積的比率為5.1~6.5W/mm 2。
一實施例中，該過電流保護元件於164℃的電阻值R_164℃除以於200℃的電阻值R_200℃所獲得的數值定義成電阻值維持率R %，該過電流保護元件的電阻值維持率R %為2~10。
一實施例中，該內填料包含氮化硼，及該電阻值維持率R %小於5。
一實施例中，該含氟高分子聚合物包含聚二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氟化亞乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟烴氧改質四氟乙烯、聚(氯三-氟四氟乙烯)、二氟乙烯-四氟乙烯聚合物、四氟乙烯-全氟間二氧雜環戊烯共聚物、二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、以及二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三聚物中至少一者。
一實施例中，該導電陶瓷填料係選自碳化鎢、碳化鈦、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、硼化鉿或氮化鋯中至少一者。
一實施例中，該過電流保護元件可通過24V和50A循環壽命測試經100次循環而不燒毀。
一實施例中，該PTC材料層的上視面積為20~35mm 2，厚度為0.3~0.7mm。
一實施例中，該過電流保護元件經過一次觸發後的體積電阻率ρ_R1 max為0.026~0.033Ω·cm。
本發明的過電流保護元件使用含氟高分子聚合物，提供高溫環境的應用。通過使用特定比例的高分子聚合物基材、導電陶瓷填料、含碳導電填料及內填料，可以同時抑制元件觸發後NTC效應，並且達到高可承受電流、高可承受功率及高耐電壓(≧24V)的特性。過電流保護元件的尺寸縮小，但體積電阻率沒有增加，非常適合用於小型化電子產品的應用。
為讓本發明之上述和其他技術內容、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出相關實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
表1顯示各實施例(E1~E8)及比較例(C1~C2)以體積百分比顯示的配方成份，其中在高分子聚合物基材中，聚二氟乙烯(polyvinylidene difluoride；PVDF)選用熔點為165ºC的Kynar® 761A產品，其佔PTC材料層中體積百分比為40~50%；聚四氟乙烯(polytetrafluoroethene；PTFE)選用熔點為315ºC的杜邦Zonyl™ PTFE MP1000產品，其佔PTC材料層中體積百分比為5.5%。E1~E8和C1~C2的導電填料均包含碳化鎢(WC)和碳黑(Carbon Black)。選用碳化鎢是為了降低元件電阻值，因此碳化鎢必須具有較高的體積佔比，其佔PTC材料層中體積百分比為40~45%。為了提升元件的耐電壓特性及增加元件的電氣性質穩定性，E1~E8和C1~C2的導電填料亦可包含少許碳黑，其佔PTC材料層中體積百分比為4%。另外，E1~E6分別再額外添加內填料(inner filler)，也就是E1~E6再額外選用了分別佔PTC材料層中體積百分比為2.5%的氮化鋁(AlN)、2.5%的碳化矽(SiC)、2.5%的氧化鋯(ZrO 2)、2.5%的氮化硼(BN)、4.5%的石墨烯(graphene)及2.5%的氧化鋁(Al 2O 3)作為內填料。相較於E4，實施例E7和E8則增加氮化硼(BN)的含量，實施例E7和E8分別增加氮化硼含量至佔PTC材料層中體積百分比為5.6%和8.6%。C1選用的內填料則是傳統過電流保護元件中使用的氫氧化鎂(Mg(OH) 2)，其佔PTC材料層中體積百分比為2.5%。C2則是只有選用碳化鎢和碳黑作為導電填料，沒有添加任何內填料。換言之，在本試驗中，碳化鎢(WC)和碳黑(Carbon Black)是作為導電填料，而其他添加的導電填料或非導電填料則定義成內填料(inner filler)。例如，比較例C1的內填料是傳統過電流保護元件中所使用作為阻燃劑的氫氧化鎂(Mg(OH) 2)。
表1(體積百分比，vol%)
PVDF PTFE 氫氧化鎂 氮化鋁 碳化矽 氧化鋯 氮化硼 石墨烯 氧化鋁 碳黑 碳化鎢
E1 48 5.5 　 2.5 　 　 　 　 　 4 40
E2 48 5.5 　 　 2.5 　 　 　 　 4 40
E3 48 5.5 　 　 　 2.5 　 　 　 4 40
E4 48 5.5 　 　 　 　 2.5 　 　 4 40
E5 46 5.5 　 　 　 　 　 4.5 　 4 40
E6 48 5.5 　 　 　 　 　 　 2.5 4 40
E7 44.9 5.5 　 　 　 　 5.6 　 　 4 40
E8 42.1 5.3 　 　 　 　 8.6 　 　 4 40
C1 48 5.5 2.5 　 　 　 　 　 　 4 40
C2 48 5.5 　 　 　 　 　 　 　 4 42.5
表1中各實施例及比較例的材料以所示的體積百分比例加入HAAKE公司生產之雙螺桿混練機中進行混練。混練之溫度設定為215℃，預混之時間為3分鐘，而混練之時間則為15分鐘。經混練完成之導電性聚合物以熱壓機於210℃及150kg/cm 2之壓力壓成薄片。之後再將該薄片切成約20公分×20公分之正方形，並由熱壓機以210℃之溫度及150kg/cm 2之壓力將兩鍍鎳銅箔貼合至該薄片的兩面，最後以沖床沖壓出多個PTC晶片，即形成本發明之過電流保護元件。一實施例中，本發明的過電流保護元件10如圖1所示，圖2係圖1之過電流保護元件10的上視圖。該過電流保護元件10包含由該導電性聚合物所組成之PTC材料層11及由該鍍鎳銅箔所組成之第一電極層12及第二電極層13。該過電流保護元件10的面積“A×B”等同於該PTC材料層11的面積。表1的實施例E1~E8和比較例C1~C2的過電流保護元件10的長度“A”為7mm，寬度“B”為5mm，因此為面積大小35mm 2的長方形結構，其中PTC材料層11的厚度控制在0.7mm。
一實施例中，可另將該第一及第二電極層12、13之外表面塗上錫膏，將兩片厚度為0.5mm的銅片電極分別置於第一及第二電極層12、13之外表面的錫膏上作為外接電極，再將此組裝的元件經300℃回焊製程即可製得軸型(axial-type)或插件式(radial-lead type)PTC元件。或者，利用相關製程於第一和第二電極層12和13利用蝕刻製作缺口，之後製作絕緣層、外電極層和垂直導通孔等，而形成表面黏著元件(Surface-Mount Device；SMD)型式的PTC元件。
上述不同配方之PTC晶片經過50Kgy的照光劑量照射後（照光劑量可視需求調整，並非本發明的限制條件），進行下列電阻量測：(1)初始電阻值Ri；(2)經過一次觸發後的電阻值R1 max；(3)於164℃的電阻值R_164℃；以及(4) 於200℃的電阻值R_200℃。每個測試樣品依量測所得的以上4個電阻值(R)和PTC材料層的厚度(L)和面積(A)，並根據電阻公式R=ρ×L/A，可以分別計算相對應的體積電阻率ρ和ρ_R1 max，並記錄於以下表2。另外，計算R_164℃/ R_200℃，並將R_164℃/ R_200℃定義成電阻值維持率R %(Resistance Retention Ratio)，即R %= R_164℃/ R_200℃，以藉此評估元件在200℃的電阻值相對於元件在164℃的電阻值下降的程度。其中，164℃為內填料使用氫氧化鎂時，經過一次觸發後的電阻值最高點，如圖3所示。理想上，只要電阻值維持率是小於等於1，則沒有元件觸發後NTC效應產生的問題。若電阻值維持率越大，則表示元件觸發後NTC效應的問題越嚴重。
表2
Ri (Ω) ρ (Ω·cm) R1 max (Ω) ρ_R1 max (Ω·cm) R_164℃ (Ω) R_200℃ (Ω) R_164℃/R_200℃
E1 0.00349 0.0175 0.00539 0.02695 2.37×10 7 2.54×10 6 9.338
E2 0.00362 0.0181 0.00625 0.03125 1.65×10 7 2.28×10 6 7.251
E3 0.00380 0.0190 0.00527 0.02635 1.69×10 7 2.32×10 6 7.296
E4 0.00416 0.0208 0.00597 0.02985 1.79×10 6 3.87×10 5 4.631
E5 0.00429 0.0215 0.00659 0.03295 7.97×10 6 2.10×10 6 3.794
E6 0.00394 0.0197 0.00573 0.02865 1.66×10 7 2.23×10 6 7.444
E7 0.00246 0.0123 0.00565 0.02825 1.14×10 6 3.34×10 5 3.410
E8 0.00302 0.0151 0.00600 0.03025 1.03×10 6 3.58×10 5 2.879
C1 0.00396 0.0198 0.00655 0.03275 8.20×10 7 6.40×10 6 12.813
C2 0.00287 0.0144 0.00435 0.02175 1.86×10 7 1.69×10 6 11.028
表2顯示實施例E1~E8使用高比例的碳化鎢(WC)和搭配適當比例的碳黑(Carbon Black)，可以得到小於0.05Ω·cm的體積電阻率ρ。因為E1~E8選用氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、氧化鋯(ZrO 2)、氮化硼(BN)、石墨烯(graphene)及氧化鋁(Al 2O 3)等作為內填料，均有抑制元件觸發後NTC效應的技術效果，E1~E8的電阻值維持率(R %=R_164℃/ R_200℃)為2~10，小於比較例C1~C2的電阻值維持率。而且，測試結果顯示氮化硼(BN)和石墨烯(graphene)的抑制效果較佳，尤其氮化硼(BN)的抑制效果比石墨烯(graphene)更好。進一步的，比較同樣是添加氮化硼(BN)作為內填料的E4、E7和E8，測試結果顯示如氮化硼(BN)的添加量越多，抑制效果越佳，即電阻值維持率R %越小，E4、E7和E8可進一步將電阻值維持率R %下降至小於5，甚至小於4或小於3。C1是選用傳統過電流保護元件中使用的氫氧化鎂(Mg(OH) 2)，元件觸發後NTC效應的問題顯著。C2只有選用碳化鎢和碳黑作為導電填料，沒有添加任何內填料，同樣具有元件觸發後電阻值急遽下降的問題。
參見圖3，其顯示過電流保護元件之電阻值-溫度曲線(R-T curve)，圖3中的三條曲線是分別使用氫氧化鎂(Mg(OH) 2)或氮化硼(BN)作為內填料及沒有添加內填料的R-T曲線，其PTC材料的配方組成則是分別如表1的C1、E4及C2所示。橫軸座標表示攝氏溫度(℃)，縱軸座標表示對數尺度(logarithmic scale)的電阻值(Ω)。因為C1、E4及C2的高分子聚合物均選用含氟高分子聚合物，例如熔點大於150℃的PVDF和PTFE，過電流保護元件的觸發溫度(trip temperature)約為150~160℃。對於添加氫氧化鎂作為內填料的C1和沒有添加內填料的C2，在元件觸發後，具有明顯的NTC效應，亦即元件觸發後的曲線的斜率較為陡峭。相對地，對於添加氮化硼為內填料的E4，在元件觸發後，可以抑制元件觸發後NTC效應，也就是元件觸發後的R-T曲線的斜率較為平緩。
根據本發明，內填料可以選用氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、氧化鋯(ZrO 2)、氮化硼(BN)、石墨烯(graphene)、氧化鋁(Al 2O 3)或任何上述材料的混和物，其佔PTC材料層中體積百分比為2~10%，例如4%、6%或8%，均具有抑制元件觸發後NTC效應的技術效果。
從表2的實施例E1~E8亦可得知，儘管PTC材料層的上視面積縮小為7mm×5mm=35mm 2，並且厚度控制在0.7mm，過電流保護元件的電阻值並未增加。特別是，過電流保護元件經過一次觸發後，該過電流保護元件的體積電阻率(即ρ_R1 max)為0.026~0.033Ω·cm，例如0.028Ω·cm、0.030Ω·cm或0.032Ω·cm。實際應用上，本發明的PTC材料層的上視面積可以為20~35mm 2(例如25mm 2或30mm 2) ，厚度為0.3~0.7mm(例如0.4mm、0.5mm或0.6mm)，均不會造成過電流保護元件的體積電阻率的增加。
此外，將E1~E8和C1~C2的PTC晶片各取5個作為樣本，進行耐電壓和可承受功率的驗證，對PTC晶片進行下列量測：(1)於25 oC的觸發電流I-trip@25 oC；及(2)循環壽命測試24V、50A經過100次循環(on：10秒；off：60秒)之循環壽命(cycle life)測試，每一次循環表示經過一次觸發和回復的過程。根據觸發電流和元件面積，可以計算出單位面積的觸發電流值(A/mm 2)，以及單位面積的可承受功率(W/mm 2)。單位面積的觸發電流值(A/mm 2)相當於單位面積的可承受電流(A/mm 2)。表3顯示各實施例E1~E8及比較例C1~C2的測試結果。
表3
I-trip@25 oC (A) I-trip@25 oC /面積 (A/mm 2) 循環壽命測試 @24V/50A 可承受功率/面積 (W/mm 2)
E1 8.9 0.254 通過 6.10
E2 8.95 0.256 通過 6.14
E3 8.15 0.233 通過 5.59
E4 8.25 0.236 通過 5.66
E5 8.68 0.248 通過 5.95
E6 8.4 0.240 通過 5.76
E7 8.06 0.230 通過 5.53
E8 7.52 0.215 通過 5.16
C1 8.11 0.232 通過 5.56
C2 9.5 0.271 未通過 6.51
由表3可知，實施例E1~E8的過電流保護元件分別使用了適當的內填料，過電流保護元件於25 oC時的可承受電流對其面積的比率為0.215~0.26A/mm 2，並且均可通過24V和50A循環壽命測試經100次循環而不燒毀。又，實施例E1~E8的過電流保護元件於25℃時的可承受功率對其面積的比率為5.1~6.5W/mm 2。比較例C1雖然具有與E1~E8相近的可承受電流對其面積的比率，並可通過循環壽命測試且具有良好的可承受功率對其面積的比率，但如上所述，由於內填料選用氫氧化鎂(Mg(OH) 2)， 比較例C1具有觸發後NTC效應的問題。比較例C2沒有選擇適當的內填料，因此無法通過循環壽命測試，在測試過程期間即燒毀。
綜言之，本發明過電流保護元件中PTC材料層的高分子聚合物是使用含氟高分子聚合物，其體積百分比為45~60%，或例如為47%、50%、53%、56%或59%；導電陶瓷填料可以使用例如碳化鎢(WC)，其體積百分比為40~45%，或例如為41%、43%或44%；含碳導電填料可以使用例如碳黑(Carbon Black)，其體積百分比為0.5~5%，或例如為1%、2%或4%；內填料可以選用氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、氧化鋯(ZrO 2)、氮化硼(BN)、石墨烯(graphene)、氧化鋁(Al 2O 3)或任何上述材料的混和物，其體積百分比為2~10%，或例如為4%、6%或8%。藉此，本發明之過電流保護元件可以抑制元件觸發後NTC效應，例如電阻值維持率R %為2~10，於25 oC時的可承受電流對其面積的比率為0.215~0.26A/mm 2，例如0.22A/mm 2、0.23A/mm 2、0.24A/mm 2或0.25A/mm 2，且可通過24V和50A的循環測試而不燒毀，同時達到耐高電壓、高單位面積可承受電流及高單位面積可承受功率的優良電氣特性。因為元件耐電壓可提升至24V，元件單位面積下的可承受之功率也提升至5.1~6.5W/mm 2，如5.5W/mm 2或6W/mm 2。 再者，PTC材料層的上視面積縮小為20~35mm 2(例如25mm 2或30mm 2)，而厚度為0.3~0.7mm(例如0.4mm、0.5mm或0.6mm)，元件經過一次觸發後，該過電流保護元件的體積電阻率(即ρ_R1 max)為0.026~0.033Ω·cm，例如0.028Ω·cm、0.030Ω·cm或0.032Ω·cm，體積電阻率沒有增加。
本發明的過電流保護元件是應用在高溫環境，所以含氟高分子聚合物係以選擇熔點大於150℃為佳。本發明添加之含氟高分子聚合物並不限定使用PVDF和PTFE，其他具有類似特性且熔點高於150℃之含氟高分子聚合物，亦為本發明所涵蓋。例如：聚氟化亞乙烯(polyvinylidene fluoride)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ethylene-tetrafluoroethylene copolymer)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(tetrafluoroethylene-hexafluoro-propylene copolymer；FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ethylene-tetrafluoroethylene copolymer；PETFE)、全氟烴氧改質四氟乙烯(perfluoroalkoxy modified tetrafluoroethylenes；PFA)、聚(氯三-氟四氟乙烯)(poly(chlorotri-fluorotetrafluoroethylene)；PCTFE)、二氟乙烯-四氟乙烯聚合物(vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer)；VF-2-TFE)、聚二氟乙烯(poly(vinylidene fluoride))、四氟乙烯-全氟間二氧雜環戊烯共聚物(tetrafluoroethylene-perfluorodioxole copolymers)、二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) 、以及二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三聚物(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene terpolymer)等。優選的，可選用多個不同熔點的含氟高分子聚合物。因為不同熔點的特性，可以得到較平緩的電阻-溫度曲線(R-T curve)，提升循環壽命測試的穩定性以及較好的耐電壓特性。
導電陶瓷填料亦不限定使用碳化鵭(WC) ，可選自體積電阻率小於500μΩ·cm之金屬碳化物、金屬硼化物或金屬氮化物。例如：碳化鈦(TiC)、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(TiB 2)、硼化釩(VB 2)、硼化鋯(ZrB 2)、硼化鈮(NbB 2)、硼化鉬(MoB 2)、硼化鉿(HfB 2)或氮化鋯(ZrN)。
本發明之過電流保護元件可以抑制元件觸發後NTC效應，同時達到耐高電壓、高單位面積可承受電流及高單位面積可承受功率的優良電氣特性，可抵抗高溫的嚴苛環境，而適合於高溫過電流保護的應用。此外，過電流保護元件的尺寸縮小，但體積電阻率沒有增加，非常適合用於小型化電子產品的應用。
10:過電流保護元件 11:PTC材料層 12:第一電極層 13:第二電極層
圖1顯示本發明一實施例之過電流保護元件； 圖2顯示圖1之過電流保護元件之上視圖；以及 圖3顯示過電流保護元件之電阻值-溫度曲線。
10:過電流保護元件
11:PTC材料層
12:第一電極層
13:第二電極層

Claims (8)

  1. 一種過電流保護元件，包括：一第一電極層；一第二電極層；以及一PTC材料層，疊設於該第一電極層和第二電極層之間，其體積電阻率小於0.05Ω．cm，該PTC材料層包含：一高分子聚合物基材，包含熔點高於150℃之含氟高分子聚合物，該高分子聚合物基材的體積百分比45-60%；一導電陶瓷填料，散佈於該高分子聚合物基材中，該導電陶瓷填料的體積百分比40-45%，且其體積電阻值率小於500μΩ．cm；一含碳導電填料，散佈於該高分子聚合物基材中，該含碳導電填料的體積百分比0.5~5%；以及一內填料，選自氮化鋁、碳化矽、氧化鋯、氮化硼、石墨烯、氧化鋁或任何上述材料的混和物的任一者，該內填料的體積百分比2~10%；其中該過電流保護元件於25℃時的可承受電流對其面積的比率為0.215~0.26A/mm2；其中該過電流保護元件於25℃時的可承受功率對其面積的比率為5.1~6.5W/mm2。
  2. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該過電流保護元件於164℃的電阻值R_164℃除以於200℃的電阻值R_200℃所獲得的數值定義成電阻值維持率R%，該過電流保護元件的電阻值維持率R%為2~10。
  3. 根據請求項2之過電流保護元件，其中該內填料包含氮化硼，及該電阻值維持率R%小於5。
  4. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該含氟高分子聚合物包含聚二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氟化亞乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、全氟烴氧改質四氟乙烯、聚(氯三-氟四氟乙烯)、二氟乙烯-四氟乙烯聚合物、四氟乙烯-全氟間二氧雜環戊烯共聚物、二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、以及二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三聚物中至少一者。
  5. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該導電陶瓷填料係選自碳化鎢、碳化鈦、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、硼化鉿或氮化鋯中至少一者。
  6. 根據請求項1之過電流保護元件，其中該過電流保護元件可通過24V和50A循環壽命測試經100次循環而不燒毀。
  7. 根據請求項1之過電流保護元件，該PTC材料層的上視面積為20~35mm2，厚度為0.3~0.7mm。
  8. 根據請求項7之過電流保護元件，該過電流保護元件經過一次觸發後的體積電阻率ρ_R1 max為0.026~0.033Ω．cm。
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