TWI824852B - 過電流保護元件 - Google Patents
過電流保護元件 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI824852B TWI824852B TW111145474A TW111145474A TWI824852B TW I824852 B TWI824852 B TW I824852B TW 111145474 A TW111145474 A TW 111145474A TW 111145474 A TW111145474 A TW 111145474A TW I824852 B TWI824852 B TW I824852B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- protection element
- overcurrent protection
- resistance
- resistance value
- copolymer
- Prior art date
Links
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims abstract description 76
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 36
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 claims abstract description 33
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 claims description 15
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 claims description 13
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 claims description 13
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 11
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 9
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 8
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 8
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 claims description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 6
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L barium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ba+2] RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910001863 barium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 claims 1
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N hexane Substances CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 32
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 26
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 8
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 6
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001384 propylene homopolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 229910019440 Mg(OH) Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920005603 alternating copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01C1/14—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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
一種過電流保護元件，包含熱敏電阻層及電極層。電極層包含上金屬層及下金屬層，而熱敏電阻層貼附於兩者之間。熱敏電阻層具有正溫度係數特性且包含高分子聚合物基材及導電填料。高分子聚合物基材包含聚烯烴類均聚物及聚烯烴類共聚物。聚烯烴類均聚物具有第一熱膨脹係數，而聚烯烴類共聚物具有第二熱膨脹係數。第二熱膨脹係數小於第一熱膨脹係數，且聚烯烴類均聚物與聚烯烴類共聚物形成互穿聚合物網路的結構。
Description
本發明係關於一種過電流保護元件，更具體而言，關於一種熱穩定且薄型的過電流保護元件。
習知具有正溫度係數(Positive Temperature Coefficient，PTC)特性之導電複合材料之電阻對於特定溫度之變化相當敏銳，可作為電流感測元件的材料，且目前已被廣泛應用於過電流保護元件或電路元件上。具體而言，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(至少104Ω以上)，即所謂之觸發(trip)，而將過電流截斷，以達到保護電池或電路元件之目的。
就過電流保護元件的最基本結構而言，是由PTC材料層及貼合於其兩側的金屬電極所構成。PTC材料層至少會包含基材及導電填料。基材由高分子聚合物所組成，而導電填料則散佈於高分子聚合物中作為導電通道。應理解的是，過電流保護元件在製作時會經過多道的高溫製程，例如：過電流保護元件的模塑或焊接。在過電流保護元件製作完成後，也會因觸發而處於高溫的狀態。然而，高低溫交替的環境中易使PTC材料層產生孔隙甚至破裂(crack)，前述孔隙或破裂不僅使整體結構失去完整性，亦會拉高元件的電阻值，進而影響過電流保護
元件的電阻穩定性。換言之，發生破裂(crack)或者高阻的過電流保護元件已經不再具備原本應有的電氣特性(electrical characteristic)，而無法符合實際應用需求。
另外，現今手持式電子產品對於輕薄短小的要求越來越高，同時對於各主動或被動元件的尺寸及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，並使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，元件的耐電壓會降低甚至不足。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，習知的過電流保護元件在熱穩定性及厚度上仍有相當的改善空間。
本發明提供一種熱穩定且可製作為極薄的過電流保護元件。過電流保護元件中具有熱敏電阻層，其電阻會因高溫而上升而截斷電流的導通，以便對電子元件起到保護作用。本發明於熱敏電阻層的高分子聚合物基材中導入聚烯烴類共聚物，使得熱敏電阻層在高溫時不易產生孔隙或破裂。值得一提的是，熱敏電阻層更可包含聚烯烴類均聚物，通過將聚烯烴類共聚物與聚烯烴類均聚物混練並形成互穿聚合物網路(interpenetrating polymer networks，IPN)的結構，可減少相分離的情形並使熱敏電阻層的熱膨脹係數更小。故於高溫下更能保持材料原貌，即結構完整性更佳。如此，過電流保護元件得以製作為更薄，在承受較高的電壓時不會燒毀。
根據本發明之一實施態樣，一種過電流保護元件，包含熱敏電阻層及電極層。熱敏電阻層具有上表面及下表面。電極層包含上金屬層及下金屬層，而上金屬層及下金屬層分別貼附於熱敏電阻層的上表面及下表面。此外，熱
敏電阻層具有正溫度係數特性且包含高分子聚合物基材及導電填料。高分子聚合物基材包含聚烯烴類均聚物及聚烯烴類共聚物。聚烯烴類均聚物具有第一熱膨脹係數，而聚烯烴類共聚物具有第二熱膨脹係數。第二熱膨脹係數小於第一熱膨脹係數，且聚烯烴類均聚物與聚烯烴類共聚物形成互穿聚合物網路(interpenetrating polymer networks，IPN)的結構。導電填料散佈於高分子聚合物基材中，用於形成熱敏電阻層的導電通道。
根據一些實施例，聚烯烴類均聚物為高密度聚乙烯，而聚烯烴類共聚物選自由乙烯-丁烯共聚物、乙烯-戊烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-庚烯共聚物及乙烯-辛烯共聚物所組成的群組。
根據一些實施例，聚烯烴類共聚物依結構單體排列方式為無規共聚物(random copolymer)、接枝共聚物(graft copolymer)或其組合。
根據一些實施例，聚烯烴類共聚物為乙烯-丁烯共聚物，且以熱敏電阻層的體積為100%計，高分子聚合物基材所佔的體積百分比為47%至52%。
根據一些實施例，聚烯烴類均聚物與聚烯烴類共聚物的體積比為1：4至4：1。
根據一些實施例，熱敏電阻層於20℃至100℃間的熱膨脹係數介於42ppm/℃與60ppm/℃之間。
根據一些實施例，熱敏電阻層於100℃至120℃間的熱膨脹係數介於1500ppm/℃與2600ppm/℃之間。
根據一些實施例，熱敏電阻層於150℃至175℃間的熱膨脹係數介於180ppm/℃與240ppm/℃之間。
根據一些實施例，導電填料由碳黑組成，且以熱敏電阻層的體積為100%計，導電填料所佔的體積百分比為33%至39%。
根據一些實施例，更包含阻燃劑。阻燃劑選自由氧化鋅、氧化銻、氧化鋁、氧化矽、碳酸鈣、硫酸鎂或硫酸鋇、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣及氫氧化鋇所組成的群組。
根據一些實施例，熱敏電阻層的厚度為0.09mm至0.13mm。
根據一些實施例，過電流保護元件具有第一電阻躍增率介於2.3與2.7之間，其中過電流保護元件未經觸發前在室溫下具有初始的第一電阻值，而經175℃烘烤4小時後再冷卻至室溫時具有第二電阻值，第二電阻值除以第一電阻值的比值為第一電阻躍增率。
根據一些實施例，第一電阻躍增率介於2.3至2.4之間。
根據一些實施例，過電流保護元件具有第二電阻躍增率介於3與5之間，其中過電流保護元件經20V/10A的施加功率循環500次後再冷卻至室溫時具有第三電阻值，第三電阻值除以第一電阻值的比值為第二電阻躍增率。
根據一些實施例，第二電阻躍增率介於3.3與3.4之間
根據一些實施例，過電流保護元件的耐電壓值為30V，過電流保護元件經30V/10A的施加功率循環500次後不燒毀。
根據一些實施例，第三電阻值的標準差介於3.3與8.6之間。
根據一些實施例，第三電阻值的標準差介於3.3與3.4之間。
根據一些實施例，熱敏電阻層的厚度為0.9mm至0.94mm。
根據一些實施例，過電流保護元件具有上視面積為64mm2至74mm2。
根據一些實施例，過電流保護元件具有第三電阻躍增率介於1.2與1.5之間，其中過電流保護元件未經觸發前在室溫下具有初始的第一電阻值，而過電流保護元件經16V/50A的施加功率處理3分鐘後再進行冷卻時具有第四電阻值，第四電阻值除以第一電阻值的比值為第三電阻躍增率。
10:過電流保護元件
11:熱敏電阻層
12:上金屬層
13:下金屬層
100、200、300、400:過電流保護元件
110、210、310、410:熱敏電阻層
120、220、320、420:上金屬層
130、230、330、430:下金屬層
A:長度
B:寬度
C1、C2:裂痕
P:孔隙
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；圖3a顯示實施例以掃描式電子顯微鏡所拍攝的剖視圖；以及圖3b顯示比較例以掃描式電子顯微鏡所拍攝的剖視圖。
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。
請參照圖1，顯示本發明之過電流保護元件的基本態樣。過電流保護元件10，包含熱敏電阻層11及具有上金屬層12及下金屬層13的電極層。熱敏電阻層11具有上表面及下表面，而上金屬層12及下金屬層13分別貼附於熱敏電阻層11的上表面及下表面，使得熱敏電阻層11疊設於電極層間。在一實施例中，上金屬層12及下金屬層13可由鍍鎳銅箔或其他導電金屬所組成。此外，熱敏電阻層11具有正溫度係數特性且包含高分子聚合物基材及導電填料。高分子聚合物基材包含聚烯烴類均聚物及聚烯烴類共聚物。聚烯烴類均聚物具有第一熱膨脹係數，而聚烯烴類共聚物具有小於第一熱膨脹係數的第二熱膨脹係數。導電填料散佈於高分子聚合物基材中，用於形成熱敏電阻層11的導電通道。
在熱敏電阻層11中，聚烯烴類共聚物的熱膨脹係數(第二熱膨脹係數)小於聚烯烴類均聚物的熱膨脹係數(第一熱膨脹係數)；此外，在兩者形成互穿聚合物網路(interpenetrating polymer networks，IPN)的結構時，可使具有較低熱膨脹係數的聚烯烴類共聚物更加穩定，進一步降低熱敏電阻層11整體的熱膨脹係數。更具體而言，相較於高分子聚合物基材同時具有聚烯烴類均聚物及聚烯烴
類共聚物，若僅存在聚烯烴類均聚物，將會造成熱敏電阻層11的熱膨脹係數過大。相較於高分子聚合物基材同時具有聚烯烴類均聚物及聚烯烴類共聚物，若僅存在聚烯烴類共聚物，熱敏電阻層11的熱膨脹係數雖有降低，但仍舊較大。換句話說，聚烯烴類均聚物及聚烯烴類共聚物共同混煉所組成的高分子聚合物基材可使得熱敏電阻層11的熱膨脹係數調整為更低。應理解的是，過電流保護元件10在製程中或後續觸發時會處於高溫的環境，熱膨脹情形過於劇烈將會導致元件產生孔隙甚至破裂。由此可知，適當調整熱敏電阻層11的熱膨脹係數並透過IPN穩定整體結構將有益於過電流保護元件10的熱穩定性。
在本發明中，聚烯烴類共聚物具有至少一種單體單元，該單體單元與聚烯烴類均聚物的單體單元相同。舉例來說，聚烯烴類均聚物為高密度聚乙烯，而聚烯烴類共聚物的結構單體至少會有乙烯，可例如為乙烯-丁烯共聚物、乙烯-戊烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-庚烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或其組合。另外，基於為了使保護元件具有良好電氣特性的考量，聚烯烴類共聚物不採用具有嚴格規律排列的交替共聚物(alternative copolymer)及嵌段共聚物(block copolymer)。在本發明中，聚烯烴類共聚物依結構單體排列方式為無規共聚物(random copolymer)、接枝共聚物(graft copolymer)或其組合。應注意到，無論是無規共聚物或接枝共聚物，皆會有微相分離(microphase separation)的問題。例如，以乙烯-丁烯共聚物來說，部分乙烯單元會較為集中在共聚物中的某一區域，而部分丁烯單元會較為集中在共聚物中的另一區域，如此造成共聚物中仍存在局部的不相容的情況，即為前述的微相分離。然而，本發明透過聚烯烴類均聚物與聚烯烴類共聚物所形成的IPN，可侷限聚烯烴類共聚物其分子鏈的運動程度，減少微相分離的情形。基於前述概念，能理解的是為了形成具有良好網狀結構的IPN，聚烯烴類共聚物若為接枝共聚物較佳，而主鏈及支鏈皆為無規排列的單體單元更佳。原因在於，接枝聚合物本身具有許多支鏈，這些支鏈會使得網狀結構
較易形成。而主鏈及支鏈皆非單一單體(例如：主鏈為聚乙烯而支鏈為聚丁烯)組成，將使微相分離的情況大為降低。另需說明的是，本發明不採用丙烯均聚物或乙烯-丙烯共聚物。丙烯均聚物或乙烯-丙烯共聚物的結晶回復性差以致電阻再現性不符合應用要求，且於過電流保護元件10中的各種電氣特性(如耐電壓特性及電阻穩定性)表現不佳。且在乙烯-丙烯共聚物中，丙烯單元本身的支鏈過短，不利於網狀結構的形成。
此外，為使過電流保護元件10保有良好的觸發特性，高分子聚合物基材在熱敏電阻層11中所佔的體積百分比為約一半。例如，以熱敏電阻層11的體積為100%計，高分子聚合物基材所佔的體積百分比為47%至52%。而在前述高分子聚合物基材所佔的比例下，聚烯烴類均聚物與聚烯烴類共聚物兩者的體積比更可調整為1：4至4：1，使得熱敏電阻層11具有較低的熱膨脹係數。舉例來說，以熱敏電阻層11的體積為100%計，聚烯烴類均聚物所佔的體積百分比可由10%調升至40%，而聚烯烴類共聚物所佔的體積百分比可相應由40%調降至10%。例如，聚烯烴類均聚物所佔的體積百分比為約40%，而聚烯烴類共聚物所佔的體積百分比為約10%。又或者，聚烯烴類均聚物所佔的體積百分比為約30%，而聚烯烴類共聚物所佔的體積百分比為約20%。換句話說，只要將聚烯烴類均聚物與聚烯烴類共聚物的體積比介於1：4至4：1之間，且兩者的體積和落於47%至52%的範圍中，便可使熱敏電阻層11具有較低的熱膨脹係數。據此，熱敏電阻層11得以於不同的溫度下呈現特定的熱膨脹係數。更具體而言，熱敏電阻層11於20℃至100℃間的熱膨脹係數介於42ppm/℃與60ppm/℃之間，例如42.1ppm/℃、46.8ppm/℃、49.97ppm/℃、57.2ppm/℃或59.8ppm/℃；熱敏電阻層11於100℃至120℃間的熱膨脹係數介於1500ppm/℃與2600ppm/℃之間，例如1511ppm/℃、1845ppm/℃、2018ppm/℃、2533ppm/℃或2598ppm/℃；以及熱敏電阻層11於150℃至175℃間的熱膨脹係數介於180ppm/℃與240ppm/℃之間，例如186ppm/℃、
197.5ppm/℃、208ppm/℃、231.8ppm/℃或239.7ppm/℃。在較佳的實施例中，高分子聚合物基材包含體積比為1：4至4：1的聚烯烴類均聚物與聚烯烴類共聚物，並使熱敏電阻層11於20℃至100℃間的熱膨脹係數介於42ppm/℃與50ppm/℃之間；於100℃至120℃間的熱膨脹係數介於1500ppm/℃與2020ppm/℃之間；以及於150℃至175℃間的熱膨脹係數介於180ppm/℃與210ppm/℃之間。在最佳的實施例中，高分子聚合物基材包含體積比為1：4至4：1的聚烯烴類均聚物與聚烯烴類共聚物，並使熱敏電阻層11於20℃至100℃間的熱膨脹係數介於48ppm/℃與50ppm/℃之間；於100℃至120℃間的熱膨脹係數介於1500ppm/℃與1520ppm/℃之間；以及於150℃至175℃間的熱膨脹係數介於180ppm/℃與192ppm/℃之間。
至於導電填料，其含量僅次於高分子聚合物基材，以使熱敏電阻層11於未觸發前保持良好的電導通特性。例如，以熱敏電阻層的體積為100%計，導電填料所佔的體積百分比為33%至39%。在一實施例中，為提升過電流保護元件10的耐電壓特性及其他電氣特性的穩定性，導電填料可僅由碳黑組成。在另一實施例中，為使過電流保護元件10具有較佳的電導通特性(即製作為低體積電阻率的過電流保護元件10)，導電填料亦可為導電陶瓷材料、金屬材料、金屬碳化物、金屬化合物或其組合。
除此之外，為提高過電流保護元件10的耐燃性，熱敏電阻層11更可包含阻燃劑。阻燃劑選自由氧化鋅、氧化銻、氧化鋁、氧化矽、碳酸鈣、硫酸鎂或硫酸鋇、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣及氫氧化鋇所組成的群組。在一實施例中，阻燃劑為氫氧化鎂，且以熱敏電阻層11的體積為100%計，氫氧化鎂佔約12%至13%。此外，若高分子聚合物基材中具有含氟聚合物，氫氧化鎂不僅可做為阻燃劑，更可做為酸鹼中和的緩衝填料。例如，含氟聚合物受高溫影響而裂
解時產生氫氟酸(HF)。此時，氫氧化鎂可與氫氟酸結合，進行酸鹼中和的反應，藉此防止氫氟酸腐蝕元件或造成其他危害。
另需特別說明的是，為使過電流保護元件具有良好的耐電壓特性，傳統過電流保護元件(即高分子聚合物基材僅含聚烯烴類均聚物的過電流保護元件)在厚度上為約0.3mm。然而，透過前述所導入的IPN及熱穩定性的概念，本發明的過電流保護元件10的厚度可進一步減薄為約0.16mm至0.2mm。例如，過電流保護元件10的上金屬層12及下金屬層13可各為1盎司(ounce，oz)的銅箔，而熱敏電阻層11的厚度可調整為0.09mm至0.13mm，則過電流保護元件10的整體厚度將在0.16mm(即0.035乘以2加上0.09)與0.20mm(即0.035乘以2加上0.13)之間。值得一提的是，在厚度變薄的情況下，過電流保護元件10的耐電壓特性卻能有所提升。如在循環壽命測試(cycle life test)中，過電流保護元件10可承受30V/10A的施加功率循環500次而不燒毀，但在相同施加功率下的傳統過電流保護元件則會燒毀。
除了上述耐電壓特性外，本發明的過電流保護元件10因其良好熱穩定性而可更具有極佳的電氣特性，如較低的電阻躍增率及較低的電阻值標準差，詳見下文。過電流保護元件10在製作過程中涉及多道處於高溫環境的製程，前述高溫會引起過電流保護元件10的觸發(trip)並呈現高電阻狀態。而於製程結束處於室溫時，過電流保護元件10才逐漸從高電阻狀態恢復至低電阻狀態。然而，過電流保護元件10的初始電阻值與經觸發後再恢復至低電阻狀態的電阻值會有所不同，藉此可觀察兩數值的差異，即電阻的躍增程度來評估過電流保護元件10的電阻穩定性。基於上述，本發明透過4小時的高溫烘烤試驗算得過電流保護元件10的第一電阻躍增率為介於2.3與2.7之間。更具體而言，過電流保護元件10未經觸發前在室溫下具有初始的第一電阻值，而經175℃烘烤4小時後再冷卻
至室溫時具有第二電阻值。第二電阻值除以第一電阻值的比值即為前述的第一電阻躍增率。在一較佳的實施例中，第一電阻躍增率介於2.3至2.4之間。
此外，循環壽命測試所採用的高功率亦會導致過電流保護元件10觸發。同理，本發明透過循環壽命測試可算得過電流保護元件10的第二電阻躍增率為介於3與5之間。更具體而言，循環壽命測試的條件為20V/10A的電壓/電流施加10秒後，關閉60秒為一個循環。如此，反覆500個循環。而過電流保護元件經20V/10A的施加功率循環500次後再冷卻至室溫時具有第三電阻值。第三電阻值除以第一電阻值的比值即為前述的第二電阻躍增率。在一較佳的實施例中，第二電阻躍增率介於3.3與3.4之間。需特別說明的是，在循環壽命測試中，第三電阻值的標準差介於3.3與8.6之間。也就是說，本發明選取15個過電流保護元件10並針對這些過電流保護元件10採用相同的測試條件(20V/10A施加500個循環)時，這些過電流保護元件10彼此間的第三電阻值的離散程度為介於3.3與8.6之間。相較之下，傳統過電流保護元件的標準差會大於10，意味著本發明的過電流保護元件10的電阻一致性極佳，量產時不會有落差過大的情形。在一較佳的實施例中，第三電阻值的標準差介於3.3與3.4之間，與傳統過電流保護元件相差約3倍之多。
請繼續參照圖2，為圖1之過電流保護元件10的上視圖。過電流保護元件10具有長度A及寬度B，而面積“A×B”亦等同於熱敏電阻層11的面積。熱敏電阻層11依產品型號不同可具有上視面積為4mm2至72mm2。例如，面積“A×B”可為2×2mm2、5×5mm2、5.1×6.1mm2、5×7mm2、7.62×7.62mm2、8.2×7.15mm2、7.3×9.5mm2或7.62×9.35mm2。另外，因應規格需求，熱敏電阻層11也可調整為較厚，例如0.9mm至0.94mm。舉例來說，為配合固定元件(如夾具)的尺寸，車用的過電流保護元件10無法任意縮減而具有較大的尺寸。在一實施例中，過電流保護元件10的上視面積為約64mm2至74mm2，而其熱敏電阻層11的厚度為0.9mm至0.94mm。本發明針對前述大尺寸的過電流保護元件10進行觸發處
理，可算得第三電阻躍增率介於1.2與1.5之間。更具體而言，過電流保護元件10未經觸發前在室溫下具有初始的第一電阻值，而過電流保護元件10經16V/50A的施加功率處理3分鐘後再進行冷卻時具有第四電阻值。第四電阻值除以第一電阻值的比值即為前述的第三電阻躍增率。由以上可知，本發明的熱敏電阻層11可調整為較薄或較厚，且皆具有良好的電阻穩定性。
如上所述，本發明可使過電流保護元件10於高溫下具有良好的電氣特性。下表一至表六進一步以實際的驗證數據進行說明。
如表一所示，以體積百分比顯示各實施例(組別E1至組別E3)及比較例(組別C1)於熱敏電阻層11的配方成份及其厚度。第一欄由上至下顯示各組別，為E1至C1。第一列由左至右顯示熱敏電阻層11中的各種材料成份，分別為高密度聚乙烯(high density polyethylene，HDPE)、乙烯-丁烯共聚物(ethylene butene copolymer，EBM)、氫氧化鎂(Mg(OH)2)及碳黑(Carbon Black，CB)。高密度聚乙烯及/或乙烯-丁烯共聚物組成熱敏電阻層11的高分子聚合物基材。氫氧化鎂為阻燃劑，可增加過電流保護元件10的耐燃性。碳黑則作為熱敏電阻層11中的導電填料，使過電流保護元件10在未觸發時得以呈現電導通的狀態。此外，在追求微型化的趨勢下，熱敏電阻層11自是越薄越好，故實施例E1至實施例
E3中熱敏電阻層11的厚度為0.099mm(約3.9mil)，而比較例C1中熱敏電阻層11的厚度則為0.23mm(約9mil)。藉此透過後續的試驗顯示本發明在保持優良的電氣特性的情況下，得以設計為更薄。順道一提，傳統會採用高密度聚乙烯作為高分子聚合物基材，原因之一在於其所具有的高結晶度。就這點而言，本發明採用高密度聚乙烯與乙烯-丁烯共聚物的組合，仍可保有高結晶度。如表二所示，比較例C1的高分子聚合物基材僅包含高密度聚乙烯時，結晶區為75.10%而非晶區為24.90%。至於實施例E1及實施例E3，高分子聚合物基材同時包含高密度聚乙烯及乙烯-丁烯共聚物，結晶區為約74%至75%而非結晶區為約25%至26%，皆與比較例C1無太大差異。應理解的是，結晶區為有序排列的區域，而非晶區為無序排列的區域。有序排列的結晶區有助於穩定過電流保護元件的整體結構，非晶區則反之。
實施例E1至實施例E3和比較例C1的過電流保護元件的製作過程敘述如下。首先，基於表一所呈現的配方，將配方中的材料加入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。混練完成後可獲得導電性聚合物，並以熱壓機於210℃及150kg/cm2之壓力壓成薄片，再將薄片切成約20公分×20公分之正方形。接著，再同樣用熱壓機以210℃之溫度及150kg/cm2之壓力將兩鍍鎳銅箔壓合至導電性聚合物之薄片的兩面，形成具有三層結構的板材。最後，以沖床將此板材沖壓出多個晶片，而這些晶片即為過電流保護元件。過電流保護元件的長及寬分別為2mm及2mm(即上視面積為4mm2)。接著，將實施例及比較例所製得的晶片經過150kGy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)，各取15個做為測試樣本，進行後續試驗。
如前文所述，過電流保護元件無論在製作時、後續加工或使用時皆會處於高溫的環境。而在高溫下，熱敏電阻層11的熱膨脹的程度將會顯著影響整體結構的完整性。有鑑於此，各組別經量測可得不同溫度區間的熱膨脹係數，如下表三。
由表三可知，實施例E1至實施例E3於20℃至100℃的區間中，熱膨脹係數介於42ppm/℃與60ppm/℃之間；於100℃至120℃的區間中，熱膨脹係數介於1500ppm/℃與2600ppm/℃之間；及於150℃至175℃的區間中，熱膨脹係數介於180ppm/℃與240ppm/℃之間。相較之下，比較例C1於前述三個溫度區間的熱膨脹係數分別為191.85ppm/℃、3971ppm/℃及350.19ppm/℃。乙烯-丁烯共聚物的熱膨脹係數小於高密度聚乙烯的熱膨脹係數，故無論在哪個溫度區間，實施例E1至實施例E3的熱膨脹係數皆遠小於比較例C1的熱膨脹係數。值得一提的是，本發明觀察到高分子聚合物基材同時包含高密度聚乙烯及乙烯-丁烯共聚物時，可獲得更低的熱膨脹係數，如實施例E1及實施例E3。據此，採用熱膨脹係數較小的乙烯-丁烯共聚物所組成的高分子聚合物基材(如實施例E2)，可使得熱敏電阻層11的熱膨脹係數大為降低。並且，採用熱膨脹係數較小的乙烯-丁烯共聚物與熱膨脹係數較大的高密度聚乙烯所組成的高分子聚合物基材(如實施例E1及實施例E3)，可使得熱敏電阻層11再進一步具有更低的熱膨
脹係數。換言之，本發明之熱敏電阻層11在溫度變化幅度大時，膨脹程度較為不劇烈，不會影響到過電流保護元件10的結構完整性。
為模擬不同的高溫環境，下表四及表五分別進行兩種熱穩定性試驗(下稱熱穩定性試驗一及熱穩定性試驗二)，觀察元件經高溫處理後的電阻穩定性。熱穩定性試驗一是將過電流保護元件經回焊(reflow)處理，並觀察其電阻變化情形。熱穩定性試驗二則將過電流保護元件經烘烤處理以模擬模塑(molding)製程，並觀察其電阻變化情形。
如表四所示，第一列由左至右顯示各項驗證項目。
Ri，係指於室溫下待測晶片的初始電阻值。
R1，係指待測晶片經一次回焊處理後，再待其冷卻至室溫後所測得的電阻值。回焊處理的溫度介於140℃與290℃之間，處理時間約5分鐘。
R3，係指待測晶片經三次回焊處理後，再待其冷卻至室溫後所測得的電阻值。
另外，根據體積電阻率的公式ρ=R×A/L，R為電阻值，L為厚度，而A為面積。據此，可透過Ri、R1及R3分別算得體積電阻率，為ρ_Ri、ρ_R1及ρ_R3。
實施例E1至實施例E3的Ri介於0.1Ω與0.14Ω之間，而比較例C1的Ri為0.1334Ω。在初始電阻值(即Ri)上，僅實施例E1低於比較例C1，可
使過電流保護元件於未觸發時通過較多電流；而實施例E2及實施例E3則與比較例C1無太大差異。然而，經回焊處理後，實施例E1至實施例E3的R1及R3皆遠低於比較例C1。詳細而言，實施例E1至實施例E3的R1介於約0.13Ω與0.19Ω之間，而R3介於約0.14Ω與0.21Ω之間。比較例C1的R1為0.2168Ω，高於前述0.13Ω至0.19Ω的範圍區間；而其R3為0.2437Ω，同樣高於前述0.14Ω至0.21Ω的範圍區間。以上結果顯示，在高溫的環境下，實施例E1至實施例E3的熱穩定性較佳，從而過電流保護元件能夠恢復至較低阻的狀態。
如表五所示，第一列由左至右顯示各項驗證項目。
R175℃_4hr，係指將待測晶片置於175℃下的環境烘烤4小時，再待其冷卻至室溫後所測得的電阻值。根據前述所提的體積電阻率的公式，可透過R175℃_4hr算得體積電阻率ρ_R175℃_4hr。
R175℃_4hr/Ri，係為R175℃_4hr與Ri的比值。此項比值定義成電阻躍增率，數值越小意味著電阻值的恢復能力較佳，用於評估待測晶片於室溫下能否於恢復至原先的低電阻狀態。
實施例E1至實施例E3中，經過烘烤處理後電阻值(即R175℃_4hr)可恢復至約0.23Ω至0.37Ω的範圍區間。相較之下，比較例C1的R175℃_4hr為0.4392Ω，遠高於前述的範圍區間。進一步比較經過烘烤處理後的電阻躍增程度，實施例E1至實施例E3的R175℃_4hr/Ri介於2.3與2.7之間，而比較例C1的
R175℃_4hr/Ri則為3.292。實施例E1至實施例E3的電阻躍增率遠低於比較例C1，顯示實施例E1至實施例E3於高溫下的電阻穩定性較佳。此外，本試驗亦將經烘烤處理的晶片切片並以電子顯微鏡觀察，請參照圖3a及圖3b。
圖3a顯示實施例E1至實施例E3經烘烤處理後的剖視圖，分別為過電流保護元件100、過電流保護元件200及過電流保護元件300的剖視圖。過電流保護元件100、過電流保護元件200及過電流保護元件300與前述過電流保護元件10具有相同結構。上金屬層120、220及320與上金屬層12相同；下金屬層130、230及330與下金屬層13相同；及熱敏電阻層110、210及310與熱敏電阻層11相同，在此不多做贊述。由圖3a可知，實施例E1至實施例E3經烘烤後，熱敏電阻層110、210及310皆無明顯的孔隙或破裂，結構仍保持良好的完整性。如前文所提，高分子聚合物基材的IPN結構及低熱膨脹係數使得層體的結構於高溫下得以保持原樣。
圖3b顯示比較例C1經烘烤處理後的剖視圖，為過電流保護元件400的剖視圖。上金屬層420、下金屬層430、熱敏電阻層410可對應至上金屬層12、下金屬層13、熱敏電阻層11，在此不多做贊述。請特別注意到，過電流保護元件400的熱敏電阻層410經高溫處理後，內部會因膨脹而產生許多大小不一的孔隙P，而在膨脹情形較為顯著的情況下(如圖中內部及界面處)更造成裂痕C1及裂痕C2。應理解的是，熱敏電阻層11的破裂(即裂痕C1及裂痕C2)會使電阻值升高，而在界面處的裂痕C2更可能導致下金屬層430自熱敏電阻層11剝離。很顯然地，比較例C1的熱敏電阻層11的結構受高溫影響會產生孔隙及破裂或剝離問題，使得結構完整性較差。
最後，本發明亦針對耐電壓特性進行驗證，如下表六的循環壽命測試。
循環壽命測試是採用特定的施加功率，施加10秒後，關閉60秒為一個循環。如此，反覆特定的循環數後，觀察過電流保護元件是否有燒毀的情形及其電阻變化。如表六，施加功率有兩種，分別為20V/10A及30V/10A，而循環數皆為500。「通過」代表過電流保護元件未燒毀，而「未通過」代表過電流保護元件燒毀。在20V/10A的電壓/電流施加下，實施例及比較例皆不會燒毀，後續可繼續比較實施例E1至E3及比較例C1的電阻變化情形。而在30V/10A的電壓/電流施加下，僅比較例C1燒毀，顯示實施例E1至E3具有較高的耐電壓值上限。
在20V/10A的測試條件下，可進一步算得晶片經循環壽命測試後冷卻至室溫的電阻值(即R500C)。R500C/Ri則為循環壽命測試後的電阻躍增率。同樣地，此項數值越小意味著電阻值的恢復能力較佳，用於評估待測晶片於室溫下能否於恢復至原先的低電阻狀態。實施例E1至實施例E3的R500C/Ri介於約3與4.6之間，而比較例C1的R500C/Ri則為5.92。實施例E1至實施例E3的電阻躍增率皆遠低於比較例C1，顯示實施例E1至實施例E3經多次電壓/電流衝擊後的電阻穩定性較佳。另外，為確保本發明過電流保護元件於量產時的一致性，本試驗進一步計算R500C的標準差。請參照以下標準差公式：
S為標準差。n為樣本數。如前述所提，各組是取15個待測晶片進行驗證，故n為15。x i 為各晶片的R500C。
為15個晶片的R500C的平均值。參照表六，實施例E1至實施例E3的R500C標準差為約3.3至8.5，遠低於比較例C1的R500C標準差10.217。前述結果顯示，各實施例的15個過電流保護元件經循環壽命測試後，這些過電流保護元件彼此間的電阻值差異程度較小。換句話說，於實際大量生產製造過電流保護元件時，這些過電流保護元件彼此間的電阻值一致性較佳。
前文主要是針對薄型且小面積尺寸(0.099mm×2mm×2mm)的熱敏電阻層11進行驗證。惟應理解的是，為符合客製化規格的需求，晶片(即過電流保護元件)亦可能會製作為較大。例如，相較於小型設備(如手機)，車用的晶片尺寸通常較大。原因在於，車用的晶片普遍需固定於夾具，而非直接焊於電路板上。然而，夾具帶有一定的尺寸且為產業通用的制式部件，無法任意更動其設計(即縮小)。所以，即使將晶片縮到過小也無法與夾具匹配。據此，為進一步驗證本發明可應用於不同規格的過電流保護元件，亦特別將熱敏電阻層11調整為較大尺寸進行測試，藉此說明本發明可應用於小尺寸型號也可應用於大尺寸型號。
基於前述相同的熱敏電阻層11的配方比例及相同的製作方式，以下試驗僅調整熱敏電阻層11的尺寸。長度及寬度分別調整為7.3mm及9.5mm，而厚度調整為0.92mm。也就是說，實施例及比較例的熱敏電阻層11為0.92mm×7.3mm×9.5mm的尺寸。各組別同樣取15個進行測試。
如表七所示，第一列由左至右顯示各項驗證項目。
Ri，係指於室溫下待測晶片的初始電阻值。
R1，係指待測晶片經一次觸發處理後，再待其冷卻30分鐘後所測得的電阻值。前述觸發處理是採16V/50A的施加功率，對待測晶片持續施加3分鐘。
另外，根據體積電阻率的公式ρ=R×A/L，R為電阻值，L為厚度，而A為面積。據此，可透過Ri及R1分別算得體積電阻率，為ρ_Ri及ρ_R1。
R1/Ri，係為R1與Ri的比值。此項比值如前述定義為電阻躍增率，數值越小意味著電阻值的恢復能力較佳，用於評估待測晶片於室溫下能否於恢復至原先的低電阻狀態。
實施例E1至實施例E3的Ri介於0.054Ω與0.062Ω之間，而比較例C1的Ri為0.05987Ω。同樣地，在初始電阻值(即Ri)上，實施例與比較例並無顯著差異。然而，經觸發處理後，實施例E1至實施例E3的R1皆遠低於比較例C1的R1。更具體而言，實施例E1至實施例E3的R1介於約0.068Ω與0.079Ω之間，而比較例C1的R1為0.1398Ω。進一步將前述結果換算為電阻躍增率，可得實施例E1至實施例E3的R1/Ri為約1.2至1.4，而比較例C1的R1/Ri為2.34。換句話說，經觸發處理後，比較例的電阻變化程度相對實施例高出許多，且最高可達近兩倍。由此可知，在高溫的環境下，實施例E1至實施例E2的熱穩定性較佳，從而過電流保護元件能夠恢復至較低阻的狀態。
綜上所述，本發明在高分子聚合物基材導入聚烯烴類共聚物。熱敏電阻層的高分子聚合物基材包含聚烯烴類共聚物時，可大幅降低熱膨脹係數。此外，高分子聚合物基材若同時包含聚烯烴類共聚物及聚烯烴類均聚物，又可形成IPN結構，使元件的整體結構更為穩定。如此，過電流保護元件得以製作為更薄，在承受較高的電壓時也不會燒毀。
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:過電流保護元件
11:熱敏電阻層
12:上金屬層
13:下金屬層
Claims (19)
- 一種過電流保護元件，包含：一熱敏電阻層，具有一上表面及一下表面；以及一電極層，包含一上金屬層及一下金屬層，該上金屬層及該下金屬層分別貼附於該熱敏電阻層的該上表面及該下表面；其中，該熱敏電阻層具有正溫度係數特性且包含：一高分子聚合物基材，包含：一聚烯烴類均聚物，具有一第一熱膨脹係數；以及一聚烯烴類共聚物，具有一第二熱膨脹係數，該第二熱膨脹係數小於該第一熱膨脹係數，且該聚烯烴類均聚物與該聚烯烴類共聚物形成互穿聚合物網路(interpenetrating polymer networks，IPN)的結構，其中該聚烯烴類均聚物與該聚烯烴類共聚物的體積比為1：4至4：1，而該熱敏電阻層於20℃至100℃間的熱膨脹係數介於42ppm/℃與60ppm/℃之間；以及一導電填料，散佈於該高分子聚合物基材中，用於形成該熱敏電阻層的導電通道。
- 根據請求項1之過電流保護元件，其中該聚烯烴類均聚物為高密度聚乙烯，而該聚烯烴類共聚物選自由乙烯-丁烯共聚物、乙烯-戊烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-庚烯共聚物及乙烯-辛烯共聚物所組成的群組。
- 根據請求項2之過電流保護元件，其中該聚烯烴類共聚物依結構單體排列方式為無規共聚物(random copolymer)、接枝共聚物(graft copolymer)或其組合。
- 根據請求項1或請求項3之過電流保護元件，其中該聚烯烴類共聚物為乙烯-丁烯共聚物，且以該熱敏電阻層的體積為100%計，該高分子聚合物基材所佔的體積百分比為47%至52%。
- 根據請求項4之過電流保護元件，其中該熱敏電阻層於100℃至120℃間的熱膨脹係數介於1500ppm/℃與2600ppm/℃之間。
- 根據請求項5之過電流保護元件，其中該熱敏電阻層於150℃至175℃間的熱膨脹係數介於180ppm/℃與240ppm/℃之間。
- 根據請求項6之過電流保護元件，其中該導電填料由碳黑組成，且以該熱敏電阻層的體積為100%計，該導電填料所佔的體積百分比為33%至39%。
- 根據請求項1之過電流保護元件，更包含一阻燃劑，該阻燃劑選自由氧化鋅、氧化銻、氧化鋁、氧化矽、碳酸鈣、硫酸鎂或硫酸鋇、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣及氫氧化鋇所組成的群組。
- 根據請求項1之過電流保護元件，其中該熱敏電阻層的厚度為0.09mm至0.13mm。
- 根據請求項9之過電流保護元件，其中該過電流保護元件具有一第一電阻躍增率介於2.3與2.7之間，其中該過電流保護元件未經觸發前在室溫下具有初始的一第一電阻值，而經175℃烘烤4小時後再冷卻至室溫時具有一第二電阻值，該第二電阻值除以該第一電阻值的比值為該第一電阻躍增率。
- 根據請求項10之過電流保護元件，其中該第一電阻躍增率介於2.3至2.4之間。
- 根據請求項10之過電流保護元件，其中該過電流保護元件具有一第二電阻躍增率介於3與5之間，其中該過電流保護元件經20V/10A的施加功率循環500次後再冷卻至室溫時具有一第三電阻值，該第三電阻值除以該第一電阻值的比值為該第二電阻躍增率。
- 根據請求項12之過電流保護元件，其中該第二電阻躍增率介於3.3與3.4之間。
- 根據請求項12之過電流保護元件，其中該過電流保護元件的耐電壓值為30V，該過電流保護元件經30V/10A的施加功率循環500次後不燒毀。
- 根據請求項12之過電流保護元件，其中該第三電阻值的標準差介於3.3與8.6之間。
- 根據請求項15之過電流保護元件，其中該第三電阻值的標準差介於3.3與3.4之間。
- 根據請求項1之過電流保護元件，其中該熱敏電阻層的厚度為0.9mm至0.94mm。
- 根據請求項17之過電流保護元件，其中該過電流保護元件具有一上視面積為64mm2至74mm2。
- 根據請求項18之過電流保護元件，其中該過電流保護元件具有一第三電阻躍增率介於1.2與1.5之間，其中該過電流保護元件未經觸發前在室溫下具有初始的一第一電阻值，而該過電流保護元件經16V/50A的施加功率處理3分鐘後再進行冷卻時具有一第四電阻值，該第四電阻值除以該第一電阻值的比值為該第三電阻躍增率。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW111145474A TWI824852B (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 過電流保護元件 |
| CN202211723430.7A CN118098733A (zh) | 2022-11-28 | 2022-12-30 | 过电流保护元件 |
| US18/311,723 US20240177893A1 (en) | 2022-11-28 | 2023-05-03 | Over-current protection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW111145474A TWI824852B (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 過電流保護元件 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI824852B true TWI824852B (zh) | 2023-12-01 |
| TW202422597A TW202422597A (zh) | 2024-06-01 |
Family
ID=90053101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111145474A TWI824852B (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 過電流保護元件 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240177893A1 (zh) |
| CN (1) | CN118098733A (zh) |
| TW (1) | TWI824852B (zh) |
-
2022
- 2022-11-28 TW TW111145474A patent/TWI824852B/zh active
- 2022-12-30 CN CN202211723430.7A patent/CN118098733A/zh active Pending
-
2023
- 2023-05-03 US US18/311,723 patent/US20240177893A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20240177893A1 (en) | 2024-05-30 |
| CN118098733A (zh) | 2024-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI310955B (en) | Over-current protection device | |
| US9997906B1 (en) | Over-current protection device | |
| TWI440616B (zh) | 過電流保護元件 | |
| TWI429157B (zh) | 過電流保護裝置及其製備方法 | |
| TWI824852B (zh) | 過電流保護元件 | |
| TWI810091B (zh) | 過電流保護元件 | |
| TW202418306A (zh) | 過電流保護元件 | |
| JP4247208B2 (ja) | 有機高分子抵抗体架橋物、サーミスタ素子並びにサーミスタ素体及びサーミスタ素子の製造方法 | |
| TWI822426B (zh) | 過電流保護元件 | |
| TWI839748B (zh) | 過電流保護元件 | |
| TWI803338B (zh) | 過電流保護元件 | |
| TWI839220B (zh) | 過電流保護元件 | |
| US11990258B2 (en) | Over-current protection device | |
| TWI812508B (zh) | 過電流保護元件 | |
| TWI822427B (zh) | 過電流保護元件 | |
| TW202418309A (zh) | 過電流保護元件 | |
| TW202418308A (zh) | 過電流保護元件 | |
| TWI766722B (zh) | 過電流保護元件 | |
| TW202418307A (zh) | 過電流保護元件 | |
| CN117285767A (zh) | 高分子基导电复合材料及过流保护元件 | |
| US11626220B2 (en) | Surface-mountable over-current protection device | |
| TWI842778B (zh) | Pptc組成物及具有低熱降額及低製程跳躍的裝置 | |
| CN116130185A (zh) | 一种具有高抗雷击能力的过流保护元件 | |
| JP2004193626A (ja) | Ｐｔｃ回路保護装置 | |
| CN115376770A (zh) | 过电流保护元件 |