專利名稱：過電流保護(hù)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過電流保護(hù)元件，具體地說，本發(fā)明涉及一種具有正溫度系數(shù)(PTC)特性的過電流保護(hù)元件。
背景技術(shù)：
聚合物和分散在聚合物中的導(dǎo)電填充材料組成的導(dǎo)電性聚合物以及由此導(dǎo)電性聚合物制備的具有正溫度系數(shù)(PTC)特性的過電流保護(hù)元件技術(shù)已是大家所熟知的。通常，PTC導(dǎo)電性聚合物是由一種或一種以上的結(jié)晶聚合物及一導(dǎo)電填充材料組成，該導(dǎo)電填充材料均勻分散于該聚合物中。導(dǎo)電填充材料可以為聚乙烯、乙烯類共聚物、氟聚合物中的一種或其中幾種的混合物；導(dǎo)電填充材料可以為碳黑、金屬顆?；驘o機(jī)陶瓷粉末。此類導(dǎo)電性聚合物的PTC特性(電阻值隨溫度上升而增加)被認(rèn)為是由于熔融時(shí)結(jié)晶聚合物的膨脹導(dǎo)致導(dǎo)電粒子所形成的導(dǎo)電通道斷開造成的。
在現(xiàn)有已公開的技術(shù)中，最普遍的是將碳黑作為導(dǎo)電填充材料，但是將碳黑作為導(dǎo)電填充材料制備的導(dǎo)電性聚合物難以得到很低的室溫電阻率，特別是將該聚合物用來制備電池(組)的過電流保護(hù)元件時(shí)，將不能滿足器件小型化、低室溫電阻的要求。雖然，將金屬顆粒作為導(dǎo)電填充材料可以制得較低室溫電阻率的導(dǎo)電性聚合物，但是用此類導(dǎo)電性聚合物制備的過電流保護(hù)元件，其室溫電阻的重現(xiàn)性差，具體地說，就是通過通斷電流循環(huán)測試，元件的室溫電阻會隨著循環(huán)次數(shù)的增加而逐步上升，直至失效。
為此，本發(fā)明公開一種具有正溫度系數(shù)特性的過電流保護(hù)元件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有正溫度系數(shù)特性的過電流保護(hù)元件，該元件不僅具有十分低的室溫電阻，并且具有高的電氣性能穩(wěn)定性，即元件的室溫電阻重現(xiàn)性。
本發(fā)明的再一目的是提供一種制造上述過電流保護(hù)元件的工藝方法。
本發(fā)明的目的可通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種具有正溫度系數(shù)特性的過電流保護(hù)元件，在導(dǎo)電性聚合物層的兩邊復(fù)合金屬箔電極形成復(fù)合芯片，其中，所述的導(dǎo)電性聚合物有三層結(jié)構(gòu)，中間一層由導(dǎo)電金屬顆粒填充聚合物基體組成，其上下兩層由碳黑填充聚合物基體組成，所述的碳黑填充聚合物與金屬箔電極緊密相接。相比較金屬顆粒填充聚合物基體層，碳黑填充聚合物基體層與金屬箔電極具有更強(qiáng)的界面結(jié)合力，從而提高過電流保護(hù)元件的電氣性能穩(wěn)定性。
上述碳黑填充聚合物基體層的厚度小于50um，優(yōu)選小于30um，更優(yōu)選小于10um，可通過吹膜技術(shù)或配制成溶液在金屬箔電極表面涂布技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明提供一種制造過電流保護(hù)元件的方法，是將所述的三層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性聚合物兩邊分別壓合上金屬箔電極形成復(fù)合芯片，最后，經(jīng)過輻照、沖片、焊接上鎳片作為引出電極制得所述的過電流保護(hù)元件，其中，所述的鎳粉填充聚合物是將重量比為1∶5的高密度聚乙烯與鎳粉在190℃的密煉機(jī)中混煉均勻，在開煉機(jī)上拉出0.6mm±0.2mm厚度的片材備用；所述的碳黑填充聚合物基體層的制造方法是高密度聚乙烯與碳黑的配比為2∶3，將高密度聚乙烯溶于二甲苯中，再添加碳黑進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后，將所述的溶液涂布在金屬箔電極的內(nèi)表面，涂層厚度控制在不大于30um，然后將復(fù)合芯材置于烘箱中加熱除去溶劑，在電極箔內(nèi)表面就可得到一碳黑填充聚乙烯的膜。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于所述的過電流保護(hù)元件電性能穩(wěn)定，具有較低的室溫電阻。


圖1是本發(fā)明的過電流保護(hù)元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是比較例的過電流保護(hù)元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例如圖1所示本發(fā)明的過電流保護(hù)元件的結(jié)構(gòu)示意圖，一種具有正溫度系數(shù)特性的過電流保護(hù)元件，在導(dǎo)電性聚合物層的兩邊復(fù)合金屬箔電極3、3’形成復(fù)合芯片，其中，所述的導(dǎo)電性聚合物有三層結(jié)構(gòu)，中間一層由導(dǎo)電金屬顆粒填充聚合物基體1組成，其上下兩層由碳黑填充聚合物基體2、2’組成，所述的碳黑填充聚合物層2、2’與金屬箔電極3、3’緊密相接。
制造方法為將重量比為1∶5的高密度聚乙烯(BHB5012，菲利浦石油)與鎳粉(CNP525，INCO)在190℃的密煉機(jī)中混煉均勻，在開煉機(jī)上拉出0.6mm±0.2mm厚度的片材1備用；將300克的高密度聚乙烯溶于二甲苯中，再添加450克的碳黑(N660，卡博特)進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后，將該溶液涂布在金屬箔電極3、3’的內(nèi)表面，涂層厚度控制在20um左右，然后將復(fù)合芯材置于烘箱中加熱除去溶劑，在電極箔3、3’內(nèi)表面就可得到一碳黑填充聚乙烯的膜2、2’。將前述的鎳粉填充聚乙烯的片材1兩邊放上上述的附有碳黑填充聚乙烯膜2、2’的電極箔3、3’，在180℃的壓機(jī)上進(jìn)行壓合，得到厚度為0.65mm±0.2mm的復(fù)合芯片；將該復(fù)合芯片進(jìn)行電子束輻照，輻照劑量為10Mrad至100Mrad，然后沖切或劃切成一個(gè)個(gè)的3mm×4mm的小方塊，在小方塊兩邊各焊上鎳片4、4’作為引出電極，就可以得到所需的過電流保護(hù)元件。
將上述的過電流保護(hù)元件通過通斷電流循環(huán)測試，測試條件為電壓6V，電流為50A，通6S，斷60S，循環(huán)500次。
比較例圖2是比較例的過電流保護(hù)元件的結(jié)構(gòu)示意圖所示，與實(shí)施例相比較，沒有了碳黑填充聚合物基體層2，在鎳粉填充聚乙烯的芯材1兩邊直接壓合上金屬箔電極3形成復(fù)合片材，其它工藝與實(shí)施例相同，如圖2所示。
表1

注R0為過電流保護(hù)元件的起始室溫電阻；R500為過電流保護(hù)元件500次通斷電流循環(huán)后的室溫電阻。
從表1可以看出，根據(jù)本發(fā)明，能提供這樣一種具有正溫度系數(shù)特性的過電流保護(hù)元件，該元件不僅具有十分低的室溫電阻，并且具有高的電氣性能穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種具有正溫度系數(shù)特性的過電流保護(hù)元件，在導(dǎo)電性聚合物層的兩邊復(fù)合金屬箔電極形成復(fù)合芯片，其特征在于所述的導(dǎo)電性聚合物有三層結(jié)構(gòu)，中間一層由導(dǎo)電金屬顆粒填充聚合物基體組成，其上下兩層由碳黑填充聚合物基體組成，所述的碳黑填充聚合物與金屬箔電極緊密相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于所述的碳黑填充聚合物基體層的厚度不大于50um。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于所述的碳黑填充聚合物基體層的厚度不大于30um。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于所述的碳黑填充聚合物基體層的厚度不大于10um。
5.一種制造權(quán)利要求1所述的過電流保護(hù)元件的方法，是將所述的三層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性聚合物兩邊分別壓合上金屬箔電極形成復(fù)合芯片，最后，經(jīng)過輻照、沖片、焊接上鎳片作為引出電極制得所述的過電流保護(hù)元件，其中，所述的鎳粉填充聚合物是將重量比為1∶5的高密度聚乙烯與鎳粉在190℃的密煉機(jī)中混煉均勻，在開煉機(jī)上拉出0.6mm±0.2mm厚度的片材備用；所述的碳黑填充聚合物基體層的制造方法是高密度聚乙烯與碳黑的配比為2∶3，將高密度聚乙烯溶于二甲苯中，再添加碳黑進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后，將所述的溶液涂布在金屬箔電極的內(nèi)表面，涂層厚度控制在不大于30um，然后將復(fù)合芯材置于烘箱中加熱除去溶劑，在電極箔內(nèi)表面就可得到一碳黑填充聚乙烯的膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有正溫度系數(shù)特性的過電流保護(hù)元件及其制造方法。所述的具有正溫度系數(shù)特性的過電流保護(hù)元件，在導(dǎo)電性聚合物層的兩邊復(fù)合金屬箔電極形成復(fù)合芯片，其中，所述的導(dǎo)電性聚合物有三層結(jié)構(gòu)，中間一層由導(dǎo)電金屬顆粒填充聚合物基體組成，其上下兩層由碳黑填充聚合物基體組成，由碳黑填充聚合物與金屬箔電極密切相接。本發(fā)明中，兩邊的碳黑填充聚合物基體層可以顯著提高導(dǎo)電性聚合物與金屬箔電極的界面結(jié)合力，從而提高該過電流保護(hù)元件的電氣性能穩(wěn)定性。本發(fā)明所述的過電流保護(hù)元件不僅具有十分低的室溫電阻，并且具有高的電氣性能穩(wěn)定性。
文檔編號H01C17/00GK1767085SQ20051002979
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月20日
發(fā)明者侯李明, 王軍, 楊兆國 申請人:上海維安熱電材料股份有限公司