專利名稱：過電流保護元件及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種過電流保護元件及其制作方法，特別是關于一種可承受高電壓的過電流保護元件及其制作方法。
背景技術：
隨著目前便攜式電子儀器例如手機、筆記本電腦、手提式攝影機及個人數(shù)字助理器(PDA)等的廣泛應用，為防止二次電池或電路元件發(fā)生過電流(over-current)或是過高溫(over-temperature)現(xiàn)象而造成短路，使用過電流保護元件的重要性也愈來愈顯著。
現(xiàn)有的正溫度系數(shù)(Positive Temperature Coefficient，PTC)元件的電阻值對溫度變化的反應相當敏銳，PTC元件在正常使用狀況時，其電阻可維持極低值，使電路得以正常運作。但是，當發(fā)生過電流或過高溫的現(xiàn)象而使溫度上升至一臨界溫度時，其電阻值會瞬間跳至一高電阻狀態(tài)(例如104ohm以上)，從而將過量的電流反向抵消，以達到保護電池或電路元件的目的。因此，該PTC元件已被整合在各種電路元件中，以防止過電流的損害。
美國專利US 4,924,074揭示一種三層PTC元件的層疊結構，用以改善PTC元件與其電極間的結合特性，其中該三層PTC元件是接受大于50Mrads(roentgen-absorbed dose，rad)的劑量輻照(irradiation)，而得到耐高壓的特性。然而，雖然該層疊結構可在一定程度上減輕PTC元件與其電極間的孔洞(void)現(xiàn)象，但仍有可能因為較高的輻照劑量而造成溫度的急速上升，進而并發(fā)大量氣體或因高溫損壞該PTC元件。另外，美國專利US 5,303,115、US 5,227,946、US 5,195,013、US 5,140,297、US 4,955,267、US 4,951,384、US 4,951,382、US4,907,340、US 4,857,880、US 4,845,838、US 4,475,138也揭露了PTC元件相關的技術，然而均無法有效解決高電壓PTC元件的制作過程問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一可耐高電壓(特別是大于250V)的過電流保護元件及其制作方法，其利用較少的輻照劑量及添加阻燃劑(flame retardant)的方式，以防止高溫對PTC元件造成傷害。
本發(fā)明的過電流保護元件的制作方法包含下列步驟(1)提供至少兩個高分子電流感測層，該至少兩個高分子電流感測層包含阻燃劑，且相鄰的高分子電流感測層的轉換溫度(switchingtemperature)相差至少5℃；(2)將該至少兩個高分子電流感測層進行輻照；(3)將該至少兩個高分子電流感測層進行退火(annealing)；及(4)將第一電極箔及第二電極箔與該至少兩個高分子電流感測層結合成一層疊結構。其中，該阻燃劑可由氫氧化鎂(Mg(OH)2)或滑石(talc)等惰性材料組成，該至少兩個高分子電流感測層可經(jīng)由鈷60以小于50Mrads的劑量進行輻照，其中各高分子電流感測層可先分別進行不同劑量的輻照，再經(jīng)結合后一并輻照，且該至少兩個高分子電流感測層可在100至120℃的溫度下進行6至20小時的退火。
本發(fā)明的過電流保護元件包含一第一電極箔、至少兩個高分子電流感測層及一第二電極箔。該至少兩個高分子電流感測層包含阻燃劑，且相鄰的高分子電流感測層的轉換溫度相差至少5℃。該至少二高分子電流感測層經(jīng)小于50Mrads之劑量輻照，且在100至120℃之間的溫度下進行退火6-20小時。此外，該阻燃劑可由氫氧化鎂或滑石等惰性材料組成。


本發(fā)明將依據(jù)下列附圖加以說明，其中圖1是本發(fā)明的過電流保護元件的示意圖；及圖2是本發(fā)明的插件式過電流保護元件的示意圖。
圖中10 過電流保護元件11 第一電極箔12 第二電極箔13 第一高分子電流感測層14 第二高分子電流感測層15、16 導線20 插件式過電流保護元件具體實施方式
圖1顯示一過電流保護元件10，其包含一第一電極箔11、一第一高分子電流感測層13、一第二高分子電流感測層14及一第二電極箔12。該第一高分子電流感測層13及第二高分子電流感測層14是由高分子聚合物(polymer)、碳黑(carbon black)、無機填料(inorganicfiller)及添加物(additive)等組成。該第一高分子電流感測層13及第二高分子電流感測層14的轉換溫度相差至少5℃。為作為阻燃劑使用，該無機填料可包含氫氧化鎂或滑石等惰性材料?；癁橐滑F(xiàn)有的工程材料，由于其包含氧化硅及氧化鎂等惰性成分，故具有阻燃的特性。
為了得到第一高分子電流感測層13與第二高分子電流感測層14的較佳耐高壓的電氣特性，該第一高分子電流感測層13與第二高分子電流感測層14均接受小于50Mrads的劑量輻照，將該第一高分子電流感測層13及第二高分子電流感測層14的材料進行交聯(lián)(cross-linking)，且在小于其融化溫度下進行退火。假設該第一高分子電流感測層13及第二高分子電流感測層14的融化溫度約125℃，則可選取100至120℃之間的溫度來進行6至20小時的退火。
通過退火及應用不同轉換溫度的高分子電流感測層，本發(fā)明的過電流保護元件不需使用太高的輻照劑量，即可達到耐高壓的需求，因而由于高輻照劑量所產(chǎn)生的高溫損壞及其并發(fā)的氣體所造成的孔洞問題可有效降低。本發(fā)明因免除了產(chǎn)生孔洞的疑慮，故上述第一高分子電流感測層13及第二高分子電流感測層14與第一電極箔11及第二電極箔12可在輻照前先行結合，也可在輻照后結合，而且輻照與退火步驟可同時進行，從而大幅度增加制作過程安排的彈性。
本發(fā)明的過電流保護元件在實際應用上，其高分子電流感測層并不限定使用在雙層，也可實施在三層以上的層疊結構。
參照圖2，該過電流保護元件10的第一電極箔11及第二電極箔12可分別焊接導線15、16，用以串聯(lián)至欲保護的電氣元件，而形成一插件式的過電流保護元件20。
本發(fā)明的技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術的人士仍可能基于本發(fā)明的教導及揭示而作種種不背離本精神的替換及修改。因此，本發(fā)明的保護范圍應不限于實施例所揭示的內容，而應包括各種不背離本發(fā)明的替換及修改，并為本專利申請權利要求書所涵蓋。
權利要求
1.一種過電流保護元件的制作方法，包含下列步驟提供至少兩個高分子電流感測層，所述至少兩個高分子電流感測層包含阻燃劑，且相鄰的高分子電流感測層的轉換溫度相差至少5℃；將所述至少兩個高分子電流感測層進行輻照；將所述至少兩個高分子電流感測層進行退火；及將第一電極箔和第二電極箔與所述至少兩個高分子電流感測層結合而形成一層疊結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的過電流保護元件的制作方法，其特征在于所述至少兩個高分子電流感測層是經(jīng)過小于50Mrads的劑量輻照的。
3.根據(jù)權利要求1所述的過電流保護元件的制作方法，其特征在于所述至少兩個高分子電流感測層是經(jīng)鈷60輻照的。
4.根據(jù)權利要求1所述的過電流保護元件的制作方法，其特征在于所述阻燃劑包含氫氧化鎂及滑石中之一。
5.根據(jù)權利要求1所述的過電流保護元件的制作方法，其特征在于所述至少兩個高分子電流感測層是在100℃至120℃的溫度下進行退火。
6.根據(jù)權利要求5所述的過電流保護元件的制作方法，其特征在于所述至少兩個高分子電流感測層是經(jīng)退火6至20小時的。
7.一種過電流保護元件，包含一第一電極箔；至少兩個高分子電流感測層，所述至少兩個高分子電流感測層包含阻燃劑，且相鄰的高分子電流感測層的轉換溫度相差至少5℃；及一第二電極箔。
8.根據(jù)權利要求7所述的過電流保護元件，其特征在于所述至少兩個高分子電流感測層是經(jīng)由小于50Mrads的劑量輻照的。
9.根據(jù)權利要求7所述的過電流保護元件，其特征在于所述各高分子電流感測層可進行不同的劑量輻照。
10.根據(jù)權利要求7所述的過電流保護元件，其特征在于所述至少兩個高分子電流感測層是在100至120℃的溫度下進行退火。
11.根據(jù)權利要求7所述的過電流保護元件，其特征在于所述阻燃劑包含氫氧化鎂及滑石中之一。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種過電流保護元件及其制作方法，該過電流保護元件是經(jīng)由下列步驟制作而成的(1)提供至少兩個高分子電流感測層，該至少兩個高分子電流感測層包含阻燃劑，且相鄰的高分子電流感測層的轉換溫度相差至少5℃；(2)將該至少兩個高分子電流感測層進行輻照；(3)將該至少二個高分子電流感測層進行退火；及(4)將第一電極箔及第二電極箔與該至少兩個高分子電流感測層結合成一層疊結構。其中，該阻燃劑可由氫氧化鎂及滑石等惰性材料組成，該至少兩個高分子電流感測層可由鈷60以小于50Mrads的劑量進行輻照，該至少兩個高分子電流感測層可在100至120℃的溫度下退火6至20小時。
文檔編號H02H9/02GK1512640SQ0215170
公開日2004年7月14日 申請日期2002年12月31日 優(yōu)先權日2002年12月31日
發(fā)明者王紹裘, 馬云晉, 朱復華 申請人:聚鼎科技股份有限公司