本發明是關于一種過電流保護元件，更具體而言，關于一種低溫保護的過電流保護元件。

背景技術：

1、現有具有正溫度系數(positive?temperature?coefficient，ptc)特性的導電復合材料的電阻對于特定溫度的變化相當敏銳，可作為電流感測元件的材料，且目前已被廣泛應用于過電流保護元件或電路元件上。具體而言，ptc導電復合材料在正常溫度下的電阻可維持極低值，使電路或電池得以正常運行。但是，當電路或電池發生過電流(over-current)或過高溫(over-temperature)的現象時，其電阻值會瞬間提高至一高電阻狀態(至少104ω以上)，即所謂的觸發(trip)，而將過電流截斷，以達到保護電池或電路元件的目的。

2、就過電流保護元件的基本結構而言，是由ptc材料層及貼合于其兩側的金屬電極所構成。ptc材料層至少會包含基材(matrix)及導電填料。基材由高分子聚合物所組成，而導電填料則散布于高分子聚合物中作為導電通道。如前述所提，過電流保護元件的正溫度系數特性主要來自于ptc材料層，故可通過改良ptc材料層進一步調整其保護溫度。傳統上，為使過電流保護元件于低溫下起到保護作用，常選用高密度聚乙烯(high?densitypolyethylene，hdpe)作為基材的主成分，使得過電流保護元件于約120℃即可截斷電流，防止受保護的電子產品因持續性地通電而繼續升溫。然而，在特定產品領域中，某些種類的電子產品所要求的保護溫度會遠低于前述所提的120℃，例如：電玩產業中的游戲手把。更具體而言，游戲手把所要求的保護溫度為85℃以下。若過電流保護元件于120℃才起到保護作用，游戲手把中的電路將無法正常運行，甚至于毀損。此外，縱然現有過電流保護元件的保護溫度有可能改良至低于85℃，也常有體積電阻率過高或電阻不穩定的問題。

3、有鑒于此，目前亟需開發一種新的低溫保護的過電流保護元件。

技術實現思路

1、本發明提供一種過電流保護元件，包含具有正溫度系數特性的熱敏電阻層。熱敏電阻層包含高分子聚合物基材及導電填料。為了降低保護溫度，本發明于高分子聚合物基材中導入具有較低保護溫度的聚烯烴類聚合物及烯烴-丙烯酸酯共聚物。通過烯烴-丙烯酸酯共聚物中的支鏈(丙烯酸酯重復單元)，可增加高分子聚合物基材其分子間的擾動程度，更進一步調降過電流保護元件的保護溫度。

2、根據本發明的一實施態樣，一種過電流保護元件包含電極層及熱敏電阻層。電極層具有上金屬層及下金屬層。熱敏電阻層接觸上金屬層及下金屬層，并疊設于其間。熱敏電阻層具有正溫度系數特性且包含高分子聚合物基材及導電填料。高分子聚合物基材包含聚烯烴類聚合物以及烯烴-丙烯酸酯共聚物。以熱敏電阻層的體積為100％計，烯烴-丙烯酸酯共聚物占12％以下。聚烯烴類聚合物由以下式(i)表示：

3、

4、其中r1及r2選自由ch3、c2h5及c3h7所組成的群組，m為3000至8000，而n為1000至3000。烯烴-丙烯酸酯共聚物由以下式(ii)表示：

5、

6、其中r選自由cooch3、cooc2h5及cooc4h9所組成的群組，m為800至5000，而n為500至1000。導電填料散布于高分子聚合物基材中，用于形成熱敏電阻層的導電通道。

7、根據一些實施例，以熱敏電阻層的體積為100％計，聚烯烴類聚合物占43％至56％。

8、根據一些實施例，以熱敏電阻層的體積為100％計，聚烯烴類聚合物占45％至48％，而烯烴-丙烯酸酯共聚物占7％至12％。

9、根據一些實施例，烯烴-丙烯酸酯共聚物具有丙烯酸酯重復單元，由以下式(iii)表示：

10、

11、其中以高分子聚合物基材的重量為100％計，丙烯酸酯重復單元占20％以下。

12、根據一些實施例，以高分子聚合物基材的重量為100％計，丙烯酸酯重復單元占15％至20％。

13、根據一些實施例，過電流保護元件的熱切斷溫度介于40℃與81℃之間。

14、根據一些實施例，過電流保護元件具有維持電流熱降比小于0.55，其中維持電流熱降比定義為過電流保護元件于60℃的維持電流除以過電流保護元件于23℃的維持電流所獲得的比值。

15、根據一些實施例，過電流保護元件具有第一高阻狀態變化值介于0.1與2.2之間。經40℃至160℃的升溫處理一次后，過電流保護元件具有第一高阻對應溫度點；經40℃至160℃的升溫處理五次后，過電流保護元件具有第二高阻對應溫度點；而第一高阻對應溫度點減去第二高阻對應溫度點所獲得的值為前述的第一高阻狀態變化值。

16、根據一些實施例，第一高阻狀態變化值介于0.1與1之間。

17、根據一些實施例，過電流保護元件具有第二高阻狀態變化值介于2與6.3之間。經40℃至160℃的升溫處理一次后，過電流保護元件具有第一高阻對應溫度點；經40℃至160℃的升溫處理十次后，過電流保護元件具有第三高阻對應溫度點；而第一高阻對應溫度點減去第三高阻對應溫度點所獲得的值為前述的第二高阻狀態變化值。

18、根據一些實施例，過電流保護元件具有第二高阻狀態變化值介于2與3之間。

19、根據一些實施例，過電流保護元件的體積電阻率介于0.01ω·cm與0.065ω·cm之間。

技術特征：

1.一種過電流保護元件，包含：

2.根據權利要求1所述的過電流保護元件，其中以該熱敏電阻層的體積為100％計，該聚烯烴類聚合物占43％至56％。

3.根據權利要求2所述的過電流保護元件，其中以該熱敏電阻層的體積為100％計，該聚烯烴類聚合物占45％至48％，而該烯烴-丙烯酸酯共聚物占7％至12％。

4.根據權利要求1所述的過電流保護元件，其中該烯烴-丙烯酸酯共聚物具有一丙烯酸酯重復單元，由以下式(iii)表示：

5.根據權利要求4所述的過電流保護元件，其中以該高分子聚合物基材的重量為100％計，該丙烯酸酯重復單元占15％至20％。

6.根據權利要求1所述的過電流保護元件，其中該過電流保護元件的熱切斷溫度介于40℃與81℃之間。

7.根據權利要求1所述的過電流保護元件，其中該過電流保護元件具有一維持電流熱降比小于0.55，其中該維持電流熱降比定義為該過電流保護元件于60℃的維持電流除以該過電流保護元件于23℃的維持電流所獲得的比值。

8.根據權利要求1所述的過電流保護元件，其中該過電流保護元件具有一第一高阻狀態變化值介于0.1與2.2之間，其中：

9.根據權利要求8所述的過電流保護元件，其中該第一高阻狀態變化值介于0.1與1之間。

10.根據權利要求1所述的過電流保護元件，其中該過電流保護元件具有一第二高阻狀態變化值介于2與6.3之間，其中：

11.根據權利要求10所述的過電流保護元件，其中該過電流保護元件具有該第二高阻狀態變化值介于2與3之間。

12.根據權利要求1所述的過電流保護元件，其中該過電流保護元件的體積電阻率介于0.01ω·cm與0.065ω·cm之間。

技術總結
一種過電流保護元件包含電極層及熱敏電阻層。熱敏電阻層包含高分子聚合物基材及導電填料。高分子聚合物基材包含聚烯烴類聚合物以及烯烴?丙烯酸酯共聚物。聚烯烴類聚合物由以下式(I)表示：其中R<subgt;1</subgt;及R<subgt;2</subgt;選自由CH<subgt;3</subgt;、C<subgt;2</subgt;H<subgt;5</subgt;及C<subgt;3</subgt;H<subgt;7</subgt;所組成的群組。烯烴?丙烯酸酯共聚物由以下式(II)表示：其中R選自由COOCH<subgt;3</subgt;、COOC<subgt;2</subgt;H<subgt;5</subgt;及COOC<subgt;4</subgt;H<subgt;9</subgt;所組成的群組。

技術研發人員：張永賢,邱敬庭,李家源,董朕宇,劉振男,顏修哲,張耀德,朱復華
受保護的技術使用者：聚鼎科技股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28