[發明專利]耐高電壓過電流保護元件

有效

• 申請號: 200610138113.3
• 申請日: 2006-11-09
• 公開（公告）號: CN101178959A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 王紹裘;游志明;陳國勛
• 申請（專利權）人: 聚鼎科技股份有限公司
• 主分類號: H01C7/02
• 分類號: H01C7/02
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王允方;王蘭鳳

技術領域

本發明涉及一種耐高電壓過電流保護元件，尤其涉及一種具有正溫度系數(PositiveTemperature?Coefficient；PTC)特性的耐高電壓過電流保護元件。

背景技術

常規的PTC元件的電阻值對溫度變化的反應相當敏銳。當PTC元件在正常使用狀況時，其電阻可維持極低值而使電路得以正常運作。但是當發生過電流或過高溫的現象而使溫度上升至一臨界溫度時，其電阻值會瞬間彈跳至一高電阻狀態(例如10⁴歐姆以上)而將過量的電流反向抵銷，以達到保護電池或電路元件的目的。由于PTC元件可有效地保護電子產品，因此所述PTC元件已見集成于各式電路元件中，以防止過電流的損害。

應用在高電壓(大于250伏)的常規PTC過電流保護元件，在觸發時(tripped)在其PTC材料層會出現所謂的熱線層(hot?line)或熱區(hot?zone)。熱線是因承受大部分的電壓而產生高熱所造成。此外，熱線區域與PTC材料層其它區域相比較下具有較高的電阻值。當電流流經PTC材料層時，熱線區域便以較快的速度被加熱。當熱線區域的溫度升高時(其電阻值同時上升)，即使降低流經PTC材料層的電流，因熱線區域所增加的電阻值將持續使得熱線區域具有較快的加熱速率而使得位于熱線區域的高分子聚合物發生降解(degradation)現象，最終將導致過電流保護元件的耐電壓特性喪失而損壞。

另外，關于應用在高電壓的過電流保護元件的制程。美國專利US?5,227,946和US5,195,013所揭示的PTC過電流保護元件，其中所包含的聚合物(polymer)是經過放射線照射(radiation)以增強其物理和電氣性質。藉此，可提高所述PTC過電流保護元件的耐高電壓特性。然而，利用經放射線照射的聚合物常會伴隨降解，將原本的高分子裂解成小分子，而失去原有的物理和電氣特性。且利用放射線照射的方式常造成PTC材料層照射不均勻，導致耐電壓特性變差。另外，如果是利用鈷60γ射線進行照射，因其能量較低，必須花費相當多時間進行，而減低產率throughput)。如果是利用電子束E-beam)進行照射，往往會產生高熱而導致內應力產生，且其制程不易控制而影響產品質量，而且其制作成本相對高昂。

發明內容

本發明的目的是提供一種耐高電壓過電流保護元件，通過加入一高導熱填料，使所述耐高電壓過電流保護元件具有高散熱特性并使其承受電壓(大于250伏)能均勻分布在PTC導電散熱層中。藉此，不僅可提升過電流保護元件耐高電壓的特性，還可避免利用高劑量的放射線照射交鏈易造成降解及產生內應力等缺點。

為達到上述目的，本發明揭示一耐高電壓過電流保護元件，其包含一PTC導電散熱層及兩個金屬電極。所述PTC導電散熱層包含至少一高分子聚合物、一導電填料及一導熱填料。其中所述導電填料及所述導熱填料均勻分布在所述高分子聚合物中。另外，為使所述PTC導電散熱層具有高導熱特性，其中所使用的導熱填料的導熱系數大于1W/mK且在觸發時(tripped)所述PTC導電散熱層具有一均勻電壓分布。所述導熱填料與導電填料的重量比是介于0.5至2.0之間。所述導熱填料選用有高導熱性的材料，主要使用5％至50％重量比的導熱陶瓷粉，如：氮化物，氧化物，氫氧化物等。所述兩個金屬電極置于所述PTC導電散熱層的上下表面，用以形成一導電通路。

與常規極高劑量(大于50Mrad)的放射線照射(radiation)制作的耐高電壓過電流保護元件相比，本發明具有以下的優點：(1)不需使用放射線照射，所以在PTC導電散熱層中不會造成高分子鍵斷裂老化的現象；(2)不需使用放射線照射，所以其制程所需時間遠少于常規的耐高電壓材料必須經過高劑量放射線(大于50Mrad)照射所需時間，因此可以大幅度提升生產速度；(3)高劑量放射線照射常常因受到其它物件遮蔽而產生照射不均勻的問題，本發明可以完全消除此問題；(4)高劑量電子束(E-beam)放射線照射會產生區域性的高熱，造成材料損毀，因此照射時材料溫度的控制范圍很窄(小于85℃)，但本發明所用的材料的制程條件不受此溫度限制，材料質量受溫度的影響所產生的變化，也可大幅度減少。

本發明的導電散熱PTC可經由化學反應產生交聯固化，還可經過較低劑量(不高于20Mrad)的放射線照射達到固化目的。

附圖說明

圖1為本發明的耐高電壓過電流保護元件的示意圖；

圖2為各溫度測量點的位置示意圖；

圖3(a)及3(b)分別為比較例及第三實施例進行耐高電壓測試第3秒拍攝的熱像圖；