專利名稱：過電流保護(hù)元件及其制作方法
專利說明過電流保護(hù)元件及其制作方法 本發(fā)明是關(guān)于一種過電流保護(hù)元件及其制作方法，特別是關(guān)于一種具有正溫度系數(shù)特性的過電流保護(hù)元件及其制作方法。已知的正溫度系數(shù)(Positive Temperature Coefficient，PTC)元件的電阻值對溫度變化的反應(yīng)相當(dāng)敏銳。當(dāng)PTC元件處于正常使用狀況時(shí)，其電阻可維持極低值而使電路得以正常運(yùn)作。但是當(dāng)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(shí)，其電阻會(huì)瞬間彈跳至一高電阻值(例如104ohm以上)而將過量的電流反向抵消，以達(dá)到保護(hù)電池或電路元件的目的。由于PTC元件可有效地保護(hù)電子產(chǎn)品，因此該P(yáng)TC元件已被整合于各式電路元件中，以防止過電流的損害。
美國專利第US 4,800,253號(hào)及US 4,689,475號(hào)均揭示了包含PTC材料的電氣裝置，其如

圖1所示。一電氣裝置10包含兩個(gè)電極箔11及一疊設(shè)于該兩電極箔11之間的PTC材料層13。該兩電極箔11的表面可利用電沉積(electrodeposition)或蝕刻(etching)等方法形成微粗糙面(microroughsurface)12，其包含若干個(gè)瘤狀物(nodule)14，以增加該P(yáng)TC材料層13與電極箔11間的物理結(jié)合及電氣特性。
上述的電極箔11與PTC材料層13壓合時(shí)，因PTC材料本身的流動(dòng)性不佳，常無法完全填滿瘤狀物14間的凹處，而在凹處底部形成孔洞(void)15。當(dāng)電流通過該電氣裝置10時(shí)，容易在該孔洞15處發(fā)生電弧現(xiàn)象(arcing)。上述的瘤狀物14在其表面有時(shí)會(huì)形成更細(xì)小的微瘤狀物(micronodule)，而更容易誘發(fā)尖端放電，進(jìn)一步暴露出元件局部短路的問題。此外，由于該孔洞15的存在，造成該P(yáng)TC材料層13和電極箔11未完全緊密結(jié)合，而造成接觸面的阻抗增加及其它不良的物理特性。更糟榚的是，當(dāng)該電氣元件10的外型向小型化的趨勢發(fā)展時(shí)，位于兩電極箔11的孔洞15可能因尖端放電而造成彼此短路。不僅未達(dá)成保護(hù)電子產(chǎn)品的目的，反而可能造成更大的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的目的是在于提供一種過電流保護(hù)元件，可降低其中的PTC材料層與電極箔間的電氣接觸阻抗，并可大幅減低使用時(shí)發(fā)生電弧現(xiàn)象的機(jī)率。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種過電流保護(hù)元件，其特征在于其包含兩電極箔，至少一該電極箔具有一微粗糙面；至少一導(dǎo)電層，與該電極箔的微粗糙面緊密接觸，且該導(dǎo)電層是利用非電沉積法形成；一正溫度系數(shù)材料層，疊設(shè)于該兩電極箔之間，且其表面是與該至少一導(dǎo)電層緊密接觸。
所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于該導(dǎo)電層是利用濺鍍、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法制作。
所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于該導(dǎo)電層是選自下列材料組石墨、銀膠、鎳、鉻、鋅、銅與其合金。
所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于該導(dǎo)電層的厚度介于0.1至100微米。
所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于該微粗糙面具有0.1至100微米大小的凸出物。
本發(fā)明還提供一種過電流保護(hù)元件的制作方法，其特征在于其包含下列步驟(1)提供兩電極箔，至少一該電極箔具有一微粗糙面；(2)利用非電沉積法涂覆至少一導(dǎo)電層于該電極箔的微粗糙面；(3)將一正溫度系數(shù)材料層疊設(shè)結(jié)合于該兩電極箔之間，且該正溫度系數(shù)材料層的表面物理接觸該至少一導(dǎo)電層。
所述的過電流保護(hù)元件的制作方法，其特征在于該導(dǎo)電層是利用濺鍍、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法制作。
所述的過電流保護(hù)元件的制作方法，其特征在于利用熱壓合法將該正溫度系數(shù)材料層與該導(dǎo)電層進(jìn)行結(jié)合。
本發(fā)明還提供一種過電流保護(hù)元件的制作方法，其特征在于其包含下列步驟(1)提供一正溫度系數(shù)材料層；(2)利用非電沉積法涂覆至少一導(dǎo)電層于該正溫度系數(shù)材料層的一表面；(3)提供兩電極箔，至少一該電極箔具有一微粗糙面；(4)將該電極箔的微粗糙面與該正溫度系數(shù)材料層的導(dǎo)電層進(jìn)行結(jié)合而形成層疊結(jié)構(gòu)。
所述的過電流保護(hù)元件的制作方法，其特征在于該導(dǎo)電層是利用濺鍍、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法制作。
所述的過電流保護(hù)元件的制作方法，其特征在于利用熱壓合法將該電極箔和該導(dǎo)電層進(jìn)行結(jié)合。
綜上所述，本發(fā)明揭示一種過電流保護(hù)元件，其包含兩電極箔、兩導(dǎo)電層及一PTC材料層。該電極箔包含至少一微粗糙面。該導(dǎo)電層覆蓋于該電極箔的微粗糙面。該P(yáng)TC材料層疊設(shè)于該兩導(dǎo)電層之間，且其上、下表面物理接觸該兩導(dǎo)電層。通過設(shè)置于該P(yáng)TC材料層及電極箔間的該導(dǎo)電層，可有效降低兩者間的阻抗并防止電弧效應(yīng)。
上述的過電流保護(hù)元件可利用下列步驟制作首先提供兩電極箔及一PTC材料層，其中該電極箔包含至少一微粗糙面，其次，利用非電沉積法(non-electrodeposition)在該兩電極箔的微粗糙面或該P(yáng)TC材料層的表面涂覆兩導(dǎo)電層，之后，再將涂覆有導(dǎo)電層的該兩電極箔與該P(yáng)TC材料層進(jìn)行結(jié)合，或?qū)⑼扛灿袑?dǎo)電層的該P(yáng)TC材料層與該兩電極箔進(jìn)行結(jié)合，從而形成上述的過電流保護(hù)元件的層疊結(jié)構(gòu)。
制作該導(dǎo)電層所使用的非電沉積法包含濺鍍(sputtering)、旋涂(spincoating)、溶液涂覆(solution coating)或粉末涂覆(powder coating)等方法，由其較好的階梯覆蓋(step coverage)能力，可減少后續(xù)與PTC材料層或電極箔壓合時(shí)，兩者間產(chǎn)生孔洞的機(jī)率。此外，在該電極箔的表面上可先經(jīng)由電漿(plasma)、電暈放電(corona)、蝕刻(etching)或其它表面處理方式強(qiáng)化電極箔與導(dǎo)電層的結(jié)合力，以達(dá)到穩(wěn)定的電氣性質(zhì)。
本發(fā)明相對于已知技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)1.可避免電極箔及PTC材料層之間不適當(dāng)?shù)碾娀⌒?yīng)。
2.加強(qiáng)PTC材料層與電極箔間的結(jié)合度(adhesion)及導(dǎo)電度(conductivity)。
3.制作容易，可降低成本。
4.可提高產(chǎn)品電氣性質(zhì)，并可減少不良品從而提高優(yōu)良率。圖1是已知的過電流保護(hù)元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的過電流保護(hù)元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3顯示本發(fā)明的過電流保護(hù)元件的制作方法；圖4顯示本發(fā)明的過電流保護(hù)元件的另一制作方法。
附圖中元件符號(hào)說明 請參照圖2，一過電流保護(hù)元件20包含兩電極箔21、兩導(dǎo)電層23及一PTC材料層22。該電極箔21包含一布有0.1至100微米大小的凸出物的微粗糙面24，在本實(shí)施例中該凸出物為若干個(gè)瘤狀物25。該導(dǎo)電層23可利用濺鍍、旋涂、溶液涂覆及粉末涂覆等非電沉積方法覆蓋于各電極箔21的微粗糙面24。其覆蓋材料可選用鎳、鉻、鋅、銅與其合金或銀膠、石墨等，厚度則介于0.1至1000微米，其較佳厚度則介于0.1至300微米，其最佳厚度則介于0.1至100微米。該P(yáng)TC材料層22是疊設(shè)于該兩導(dǎo)電層23之間，且其上、下表面物理接觸該導(dǎo)電層23。該導(dǎo)電層23除了可降低該P(yáng)TC材料層22及電極箔21間的電氣接觸阻抗而增加導(dǎo)電性外，其還具有修補(bǔ)該瘤狀物25上可能存在的更細(xì)小的微瘤狀物(未圖式)的功能，而使其表面較為平滑，從而大幅減低尖端放電的機(jī)率。
雖然該導(dǎo)電層23理論上還可使用已知的電鍍(electroplating)等電沉積法制作，但一般而言其階梯覆蓋能力較差，無法有效地填入該瘤狀物25間的凹處，因而產(chǎn)生孔洞而增加電弧現(xiàn)象發(fā)生的機(jī)率。因此，本發(fā)明的導(dǎo)電層23并不采用電沉積法，以避免上述問題發(fā)生。
該過電流保護(hù)元件20的制作方法如圖3所示。首先在兩電極箔21形成微粗糙面24。其次，利用濺鍍、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法等非電沉積法在相對應(yīng)電極箔21的微粗糙面24覆蓋至少一導(dǎo)電層23。之后，利用熱壓合等方式將該P(yáng)TC材料層22疊設(shè)結(jié)合于該兩導(dǎo)電層23之間，即形成該過電流保護(hù)元件20的層疊結(jié)構(gòu)。
參照圖4，在實(shí)際應(yīng)用上，該導(dǎo)電層23并未限制必須先行涂覆于該電極箔21的微粗糙面24，其還可利用上述如濺鍍等非電沉積法先行制作于該P(yáng)TC材料層22表面，之后再與該電極箔21壓合而成。此外，在PTC材料層22表面上可先經(jīng)由電漿(plasma)、電暈放電(corona)、蝕刻(etching)或其它表面處理方式強(qiáng)化該P(yáng)TC材料層22與導(dǎo)電層23間的結(jié)合力，以達(dá)到穩(wěn)定的電氣性質(zhì)。在本實(shí)施例中，因?yàn)R鍍等非電沉積法不需要如電鍍法必須在該P(yáng)TC材料層22表面先形成一導(dǎo)電薄膜以進(jìn)行電鍍，因此可直接進(jìn)行涂覆從而簡化制程步驟。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾。
權(quán)利要求
1.一種過電流保護(hù)元件，其特征在于其包含兩電極箔，至少一該電極箔具有一微粗糙面；至少一導(dǎo)電層，與該電極箔的微粗糙面緊密接觸，且該導(dǎo)電層是利用非電沉積法形成；一正溫度系數(shù)材料層，疊設(shè)于該兩電極箔之間，且其表面是與該至少一導(dǎo)電層緊密接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于該導(dǎo)電層是利用濺鍍、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法制作。
3.如權(quán)利要求1所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于該導(dǎo)電層是選自下列材料組石墨、銀膠、鎳、鉻、鋅、銅與其合金。
4.如權(quán)利要求1所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于該導(dǎo)電層的厚度介于0.1至100微米。
5.如權(quán)利要求1所述的過電流保護(hù)元件，其特征在于該微粗糙面具有0.1至100微米大小的凸出物。
6.一種過電流保護(hù)元件的制作方法，其特征在于其包含下列步驟(1)提供兩電極箔，至少一該電極箔具有一微粗糙面；(2)利用非電沉積法涂覆至少一導(dǎo)電層于該電極箔的微粗糙面上；(3)將一正溫度系數(shù)材料層疊設(shè)結(jié)合于該兩電極箔之間，且該正溫度系數(shù)材料層的表面物理接觸該至少一導(dǎo)電層。
7.如權(quán)利要求6所述的過電流保護(hù)元件的制作方法，其特征在于該導(dǎo)電層是利用濺鍍、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法制作。
8.如權(quán)利要求6所述的過電流保護(hù)元件的制作方法，其特征在于利用熱壓合法將該正溫度系數(shù)材料層與該導(dǎo)電層進(jìn)行結(jié)合。
9.一種過電流保護(hù)元件的制作方法，其特征在于其包含下列步驟(1)提供一正溫度系數(shù)材料層；(2)利用非電沉積法涂覆至少一導(dǎo)電層于該正溫度系數(shù)材料層的一表面；(3)提供兩電極箔，至少一該電極箔具有一微粗糙面；(4)將該電極箔的微粗糙面與該正溫度系數(shù)材料層的導(dǎo)電層進(jìn)行結(jié)合而形成層疊結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的過電流保護(hù)元件的制作方法，其特征在于該導(dǎo)電層是利用濺鍍、旋涂、溶液涂覆或粉末涂覆法制作。
11.如權(quán)利要求9所述的過電流保護(hù)元件的制作方法，其特征在于利用熱壓合法將該電極箔和該導(dǎo)電層進(jìn)行結(jié)合。
全文摘要
一種過電流保護(hù)元件，其包含兩電極箔，至少一該電極箔具有一微粗糙面；至少一導(dǎo)電層，與該電極箔的微粗糙面緊密接觸，且該導(dǎo)電層是利用非電沉積法形成；一正溫度系數(shù)材料層，疊設(shè)于該兩電極箔之間，且其表面是與該至少一導(dǎo)電層緊密接觸。本發(fā)明通過設(shè)置在該正溫度系數(shù)材料層及電極箔間的該導(dǎo)電層，可有效減低兩者間的阻抗并防止電弧效應(yīng)。
文檔編號(hào)H01C7/02GK1635584SQ20031011035
公開日2005年7月6日 申請日期2003年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月29日
發(fā)明者朱復(fù)華, 王紹裘, 馬云晉 申請人:聚鼎科技股份有限公司