发明名称 PTC电路保护装置及其制造方法
摘要 电气装置包含一PTC元件,其由具有导电粒子分散于其中的聚合物所组成。PTC元件被涂覆以一导电层,且具有含有许多空隙之电极黏贴至相对表面。藉由将导电粒子分散于聚合物内以形成聚合物PTC组成而制造这些装置。聚合物PTC组成被熔化成形,以形成一叠片状PTC元件。PTC元件之第一与第二被涂覆以一导电层。特征为许多空隙之电极,被带入与PTC元件之涂覆表面接触,并加热且施加压力以形成一叠片。然后此叠片被进一步成形,而做成许多PTC电路保护装置。
申请公布号 TW300347 申请公布日期 1997.03.11
申请号 TW085107219 申请日期 1996.06.15
申请人 李特尔佛斯公司 发明人 堂纳.雷道尔;麦可.伟伯;麦可.贺斯;汤姆.霍尔;菲利普.小萧恩
分类号 H02H1/06 主分类号 H02H1/06
代理机构 代理人 林志刚 台北巿南京东路二段一二五号七楼;林敏生 台北巿南京东路二段一二五号七楼伟成第一大楼
主权项 1. 一种电气装置,包含:一PTC元件,包括具有导电粒子分散于其中之聚合物,该PTC元件具有第一与第二表面;一对的导电层,分别接触该PTC元件之该第一与第二表面;一对的电极,各该电极具有一内表面,连接至该导电层的另一表面而与其相对,及具有许多空隙之外表面;及各该电极之该外表面可连接至一电源,且当如此连接时可使电流流经该PTC元件。2. 一种电气装置,包含:一PTC元件,由具有导电粒子分散于其中之聚合物所组成,该PTC元件具有第一与第二表面;一对的导电层,分别接触该PTC元件之该第一与第二表面;一对的电极,分别面对该导电层,各该电极具有三维启始开的细胞式构造,特征在于内边界与外边界,该电极之该内边界分别延伸进入该导电层之不同的边界;及各该电极之该外边界,可连接至一电源,且当如此连接时可使电流流经该PTC元件。3.如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该聚合物包含聚烯烃。4. 如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该导电粒子包含导电材料,选自纯金属粒子、金属合金粒子与含碳粒子所组成的族群。5. 如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该电极包含一金属,选自镍、铜、锌、银与金所组成的族群。6.如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该PTC元件包括一非导电粒子填充物。7.如申请专利范围第3项所述之电气装置,其中该聚烯烃包含聚乙烯。8.如申请专利范围第4项所述之电气装置,其中该导电粒子包含碳黑。9.如申请专利范围第6项所述之电气装置,其中该非导电填充物包含矽。10. 如申请专利范围第2项所述之电气装置,其中各该电极的该内边界与该外边界间之距离小于0.010寸。11. 如申请专利范围第2项所述之电气装置,其中各该电极的该内边界与该外边界间之距离为0.003至0.008寸。12. 如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该PTC元件小于0.03寸厚。13. 如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该PTC元件小于0.02寸厚。14. 如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该PTC元件在25℃具有小于5欧姆公分的电阻系数。15.如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该PTC元件在25℃具有小于1欧姆公分的电阻系数。16.如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该PTC元件在25℃具有小于0.8欧姆公分的电阻系数。17. 如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该装置在25℃具有小于1欧姆的电阻。18. 如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该装置在25℃具有0.1至0.38欧姆的电阻。19. 如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该装置在25℃具有小于0.1欧姆的电阻。20. 如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该对的导电层包含一导电聚合物。21. 如申请专利范围第20项所述之电气装置,其中该导电聚合物包银。22. 如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该对的导电层包含金属粒子,选自银、镍、铜、铂与金所组成之族组。23.如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该电极包含金属泡沫。24. 如申请专利范围第1或2项所述之电气装置,其中该对的导电层可以抗高达280℃之温度。25. 一种电气装置,包含:一PTC元件,包括具有导电粒子分散于其中的聚合物,该PTC元件具有第一与第二表面,且在25℃具有小于5欧姆公分之电阻系数;一对的导电厚膜墨层,分别接触该PTC元件之该第一与第二表面,各该导电厚膜墨层可以抗高达280℃之温度;一对的电极,各该电极具有一内表面,连接至该墨层的另一表面而与其相对,及具有许多空隙之外表面;各该电极之该外表面可连接至一电源,且当如此连接时可使电流流经该PTC元件;及该电气装置,在25℃具有小于0.1欧姆的启始电阻。26. 一种电气装置,包含:一PTC元件,包括具有导电粒子分散于其中的聚合物,该PTC元件具有第一与第二表面,且在25℃具有小于5欧姆公分之电阻系数;一对的导电厚膜墨层,分别接触该PTC元件之该第一与第二表面,该导电厚膜墨层可以抗高达280℃之温度;一对的电极,分别面对该墨层,各该电极具有三维启始开的细胞式构造,特征在于内边界与外边界,该电极之该内边界延伸进入该PTC元件经过相邻的墨层;各电极之该外表面可连接至一电源,且当如此连接时可使电流流经该PTC元件;及该电气装置,在25℃具有小于1.0欧姆的启始电阻。27. 一种电气装置,包含:一PTC元件,包括具有导电粒子分散于其中的聚合物,该PTC元件具有第一与第二表面,且在25℃具有小于5欧姆公分之电阻系数;一对的导电层,分别接触该PTC元件之该第一与第二表面,各该导电层包含金属粒子,选自银、镍、铜、铂与金所组成之族群;一对的电极,分别面对该导电层,各该电极具有三维启始开的细胞式构造,特征在于内边界与外边界,各该电极之该内边界与该导电层的另一边界接触;各电极之该外表面可连接至一电源,且当如此连接时可使电流流经该PTC元件;及该电气装置,在25℃具有小于1.0欧姆的启始电阻。28. 一种制造电气装置的方法,包含:提供一叠片状之具有第一与第二表面的PTC元件,该PTC元件包括具有导电粒子分散于其中之聚合物;以一导电层来涂覆该PTC元件之该第一表面;以一导电层来涂覆该PTC元件之该第二表面;将该叠片状的PTC元件之该第一涂覆表面带入与第一电极接触,该电极具有一内表面及含有许多空隙之外表面;将该叠片状的PTC元件之该第二涂覆表面带入与第二电极接触,该电极具有一内表面及含有许多空隙之外表面;加热并施加压力至该PTC元件与该电极以形成一叠片;及将该叠片做成许多PTC电气装置。29. 如申请专利范围第28项所述之方法,其中在至少100psi之压力及至少180℃之温度下,执行加热与施加压力至该PTC元件与该电极的步骤。30. 如申请专利范围第28项所述之方法,其中在350至450psi之压力及200至235℃之温度下,执行加热与施加压力至该PTC元件与该电极的步骤。31. 如申请专利范围第29项所述之方法,其中执行加热与施加压力至该PTC元件与该电极的步骤至少1分钟。32. 如申请专利范围第30项所述之方法,其中执行加热与施加压力至该PTC元件与该电极的步骤至少3至5分钟。33. 如申请专利范围第28项所述之方法,其中在220℃与300psi下执行加热与施加压力之步骤1分钟,然后在235℃下施加625psi5分钟之前减轻压力。34. 如申请专利范围第28项所述之方法,其中提供一叠片状PTC元件之步骤包括:将导电粒子分散于聚合物中以形成聚合物PTC组成;挤压该PTC组成以形成该叠片状PTC元件。35. 如申请专利范围第28项所述之方法,进一步包含将一导电端子电气地连接至各该电极之该外表面。36.如申请专利范围第35项所述之方法,其中将导电端子电气地连接至各该电极之该外表面的该步骤包括:施加导电膏至各该电极之外表面;将该导电端带入与该导电膏接触;加热该导电膏至熔化状态;及冷却该熔化膏使得该熔化膏固化,藉以使该导电端子被附着至该电气装置的该电极。37. 如申请专利范围第35项所述之方法,其中将导电端子电气地连接至各该电极之该外表面的该步骤包括:将焊料预先成形带入与各该电极之外表面接触;将该导电端子带入与该焊料预先成形接触;加热该焊料预先成形至一熔化状态;及冷却该熔化的焊料预先成形使得该熔化的焊料预先成形固化,藉以使该导电端子被附着至该电气装置之该电极。38. 如申请专利范围第35项所述之方法,其中将导电端子电气地连接至各该电极之该外表面的该步骤包括:施加端子至各该电极的该外表面;将该装置及该端子浸渍于焊剂中,以从该端子与该电极移除氧化物;浸渍该装置与该端子于一熔化焊料浴中;从该焊料浴移除该装置与该端子,并允许该焊料固化,接着连接该端子至该电极。39. 一种制造电气装置的方法,包含:提供具有第一与第二表面之叠片状PTC元件,该PTC元件包括含有导电粒子分散于其中的聚合物;以导电层来涂覆该PTC元件之该第一表面;以导电层来涂覆该PTC元件之该第二表面;将该叠片状PTC元件之该第一涂覆表面带入与第一电极接触,并将该叠片状PTC元件之该第二涂覆表面带入与第二电极接触,该电极具有三维启始开的细胞式构造,特征在于内边界与外边界;加热并施加压力至该PTC元件与该电极以形成一叠片,在这里该电极之该内边界与该PTC元件之该各别的第一与第二表面接触;及将该叠片做成许多PTC电气装置。40. 如申请专利范围第39项所述之方法,其中该叠片状PTC元件在25℃具有小于5欧姆公分之电阻系数。41.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该叠片状PTC元件在25℃具有小于1欧姆公分之电阻系数。42.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该叠片状PTC元件在25℃具有小于0.8欧姆公分之电阻系数。43. 如申请专利范围第39项所述之方法,其中在至少100psi之压力及至少180℃之温度下,执行加热与施加压力至该PTC元件与该电极的步骤。44. 如申请专利范围第39项所述之方法,其中在350至450psi之压力及200至235℃之温度下,执行加热与施加压力至该PTC元件与该电极的步骤。45. 如申请专利范围第43项所述之方法,其中执行加热与施加压力至该PTC元件与该电极的步骤至少1分钟。46. 如申请专利范围第44项所述之方法,其中执行加热与施加压力至该PTC元件与该电极的步骤至少3至5分钟。47. 如申请专利范围第39项所述之方法,其中在220℃与300psi下执行加热与施加压力之步骤1分钟,然后在235℃下施加625psi5分钟之前减轻压力。48. 如申请专利范围第39项所述之方法,其中提供一叠片状PTC元件之步骤包括:将导电粒子分散于聚合物中以形成聚合物PTC组成;挤压该PTC组成以形成该叠片状PTC元件。49. 如申请专利范围第39项所述之方法,进一步包含将一导电端子电气地连接至各该电极之该外表面。50.如申请专利范围第49项所述之方法,其中将导电端子电气地连接至各该电极之该外表面的该步骤包括:施加导电膏至各该电极之外表面;将该导电端带入与该导电膏接触;加热该导电膏至熔化状态;及冷却该熔化膏使得该熔化膏固化,藉以使该导电端子被附着至该电气装置的该电极。51. 如申请专利范围第49项所述之方法,其中将导电端子电气地连接至各该电极之该外表面的该步骤包括:将焊料预先成形带入与各该电极之外表面接触;将该导电端子带入与该焊料预先成形接触;加热该焊料预先成形至一熔化状态;及冷却该熔化的焊料预先成形使得该熔化的焊料预先成形固化,藉以使该导电端子被附着至该电气装置之该电极。52. 如申请专利范围第49项所述之方法,其中将导电端子电气地连接至各该电极之该外表面的该步骤包括:施加端子至各该电极的该外表面;将该装置及该端子浸渍于焊剂中,以从该端子与该电极移除氧化物;浸渍该装置与该端子于一熔化焊料浴中;从该焊料浴移除该装置与该端子,并允许该焊料固化,接着连接该端子至该电极。53. 如申请专利范围第39项所述之方法,其中该电气装置在25℃具有小于1欧姆的电阻。54. 如申请专利范围第39项所述之方法,其中该电气装置在25℃具有0.1至0.38欧姆的电阻。55. 如申请专利范围第39项所述之方法,其中该电气装置在25℃具有小于0.1欧姆的电阻。56. 如申请专利范围第1或2项所述之装置,其中各该电极具有最外侧的连接器材料-接收细胞区域,其适于接收可硬化的连接器材料以连接电极至外部电路。57. 如申请专利范围第1或2项所述之装置,其中各该电极具有细胞式中央及最内侧区域,它们的细胞各别含有某些材料,形成PTC元件与相邻的导电层之相邻部份。58.如申请专利范围第28或29项所述之方法,其中各该电极具有最外侧的连接器材料-接收细胞区域,其适于接收可硬化的连接器材料以连接电极至外部电路。59.如申请专利范围第28或29项所述之方法,其中各该电极具有细胞式中央及最内侧区域,它们的细胞各别含有某些材料,形成PTC元件与相邻的导电层之相邻部份。图示简单说明:图1为依据本发明之电路保护装置的透视图;图2为依据本发明之第一个实施例的电路保护装置之透视图;图3为图2中的电路保护装置之剖面图;图4为依据本发明之第二个实施例的电路保护装置之透视图;图5为图4中的电路保护装置之剖面图;及图6为图4与5中的电路保护装置中所指出之电极材料的显
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