專利名稱：可耐高電壓的過電流保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種過電流保護(hù)裝置，特別是一種可耐高電壓的過電流保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
圖1為一種現(xiàn)有的過電流保護(hù)裝置10，其包括一個上電極箔11、一個下電極箔12及一個電流感測組件13。其中，上電極箔11及下電極箔12分別為一導(dǎo)電金屬片，電流感測組件13是利用其電阻具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電材料制成。所謂具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電材質(zhì)是表示其電阻值在低溫下可維持極低值，然而，當(dāng)發(fā)生過電流現(xiàn)象而使溫度上升至一臨界溫度時，其電阻值會瞬間上升數(shù)萬倍以上至一高電阻狀態(tài)，使過量的電流反向抵消，而達(dá)到保護(hù)電路組件的目的。
過電流保護(hù)裝置可承受的電流可利用下列通式計算V＝IR。所以，為了有效保護(hù)電路組件，使其能承受更高的瞬間大電流，過電流保護(hù)裝置的耐高壓需求也相對愈來愈高，特別是為防止電子通信產(chǎn)品因雷擊所產(chǎn)生的瞬間巨大電流，需要利用過電流保護(hù)裝置，以避免短路甚至爆炸現(xiàn)象。
一般而言，過電流保護(hù)裝置10的電流感測組件13可利用陶瓷或高分子導(dǎo)電材料形成，其中，利用陶瓷制成的電流感測組件雖具有可耐高電壓(＞600V)且斷電后可恢復(fù)到起始狀態(tài)的特性，但是，這種陶瓷電流感測組件在高溫及低溫的狀態(tài)下，其組件電阻會產(chǎn)生負(fù)溫度系數(shù)現(xiàn)象，組件電阻值隨溫度上升而下降，如圖2曲線A所示。所以，這種電流感測組件會因負(fù)溫度系數(shù)而使電流量因溫度上升而增加，造成熱失控現(xiàn)象，且導(dǎo)致過電流保護(hù)裝置的溫度無法控制而爆開。其次，由于陶瓷制的電流感測組件對溫度的靈敏度較差，導(dǎo)致斷電速度較慢。再者，以陶瓷材料所形成的過電流保護(hù)裝置的體積較大，不適于電子通信組件體積日漸縮小的要求。
以高分子導(dǎo)電材料制成的高分子電流感測組件，由于其電阻值不會產(chǎn)生負(fù)溫度系數(shù)現(xiàn)象，而且斷電速度快，所以，其為目前用于電流感測組件的主要材料，其電阻值與溫度的關(guān)系如圖2曲線B所示。但是，高分子材料制成的電流感測組件不耐高電壓(約可承受60V-250V之間的電壓)，若需耐高電壓(＞600V)，則需經(jīng)過復(fù)雜的加工過程。再者，高分子電流感測組件在斷電后會損失起始電壓，并不能回到其起始狀態(tài)，所以并不能適用于高電壓產(chǎn)品。
表一
綜上所述，有必要針對用陶瓷材料制成的電流感測組件及用高分子材料制成的電流感測組件的優(yōu)缺點(diǎn)，提供一解決方案，使過電流保護(hù)裝置不僅可耐高電壓，且不會有熱失控現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種性能穩(wěn)定的可耐高電壓的的過電流保護(hù)裝置，其電阻值在高溫或低溫的狀態(tài)下不會產(chǎn)生負(fù)溫度系數(shù)現(xiàn)象。
本實(shí)用新型的第二目的在于提供一種對溫度變化靈敏的可耐高電壓的過電流保護(hù)裝置。
為達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)措施本實(shí)用新型的一種可耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，包括至少一高分子電流感測組件復(fù)合層，至少一陶瓷電流感測組件，至少一接著層，一上電極箔，和一下電極箔。
至少一高分子電流感測組件復(fù)合層是由多個高分子電流感測組件層迭組成，各高分子電流感測組件是由一具有正溫度系數(shù)的高分子導(dǎo)電復(fù)合材料所形成；至少一陶瓷電流感測組件是由一具有正溫度系數(shù)的陶瓷材料所形成；至少一接著層設(shè)置于所述高分子電流感測組件復(fù)合層及所述陶瓷電流感測組件之間，且使所述高分子電流感測組件復(fù)合層及所述陶瓷電流感測組件形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；一上電極箔設(shè)置于所述陶瓷電流感測組件相對于所述接著層的表面；和一下電極箔設(shè)置于所述高分子電流感測組件復(fù)合層相對于所述接著層的表面。
其中，所述上電極箔及下電極箔由導(dǎo)電金屬材料制成。
其中，所述接著層由導(dǎo)電金屬材料制成。
其中，所述導(dǎo)電金屬材料選自銅、鎳、鉑、金及其合金。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下效果由于本實(shí)用新型是利用陶瓷材料制成的電流感測組件與利用高分子材料制成的電流感測組件形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，組成一種過電流保護(hù)裝置，利用高分子電流感測組件斷電速度較快的特性，使之率先對過電流反應(yīng)而升溫，再利用熱傳導(dǎo)將熱能通過接著層傳導(dǎo)至陶瓷電流感測組件上，使過電流所產(chǎn)生的電壓降由陶瓷電流感測組件承受。這樣，本實(shí)用新型的過電流保護(hù)裝置不僅可耐高電壓(＞600V)，且不會產(chǎn)生負(fù)溫度系數(shù)現(xiàn)象。
此外，還可對上述過電流保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而得以控制該過電流保護(hù)裝置的溫度與電阻的關(guān)系，進(jìn)而得到所需的耐高壓特性及較穩(wěn)定的品質(zhì)。該高分子電流感測組件復(fù)合層的溫度與電阻的關(guān)系，可通過控制其中相鄰的高分子電流感測組件的轉(zhuǎn)換溫度(transition temperature)或曝光劑量(exposure dosage)的差異來調(diào)整，由此來調(diào)整該過電流保護(hù)裝置的電氣特性。該相鄰高分子電流感測組件的轉(zhuǎn)換溫度的差異以大于5℃為宜。若該過電流保護(hù)裝置是以鈷60進(jìn)行曝光的，則相鄰的高分子電流感測組件的曝光劑量的差異以介于0.1至10百萬rad(roentgen-absorbed dose)為佳。


圖1現(xiàn)有的過電流保護(hù)裝置的剖面圖；圖2現(xiàn)有的陶瓷電流感測組件和高分子電流感測組件的電阻值與溫度的關(guān)系示意圖；圖3本實(shí)用新型第一實(shí)施例的過電流保護(hù)裝置的剖面圖；圖4A、圖4B本實(shí)用新型的可耐高電壓的過電流保護(hù)裝置的制備流程圖；圖5是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的過電流保護(hù)裝置的剖面圖；圖6是本實(shí)用新型第三實(shí)施例的過電流保護(hù)裝置的剖面圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征詳細(xì)說明如下圖3所示，其為本實(shí)用新型的可耐高電壓的過電流保護(hù)裝置20的剖面圖，其包括一個上電極箔221、一個下電極箔212、一高分子電流感測組件223、一陶瓷電流感測組件213及一個接著層230。上電極箔221、下電極箔212及接著層230皆由導(dǎo)電金屬材料制成，且導(dǎo)電金屬材料可選自銅、鎳、鉑、金及其合金。該高分子電流感測組件223是利用一具有正溫度系數(shù)的高分子導(dǎo)電材料形成。而陶瓷電流感測組件213則是利用一具有正溫度系數(shù)的陶瓷材料所形成。高分子電流感測組件223及該陶瓷電流感測組件213是由一接著層230形成一個串聯(lián)結(jié)構(gòu)，而電流是經(jīng)由一導(dǎo)線240導(dǎo)入過電流保護(hù)裝置20中。另外，本實(shí)用新型在上電極箔221和下電極箔212之間可層迭數(shù)個高分子電流感測組件223和陶瓷電流感測組件213，本實(shí)用新型對可層迭數(shù)未作任何限制。
本實(shí)用新型的過電流保護(hù)裝置20是利用陶瓷電流感測組件213及高分子電流感測組件223形成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，同時利用高分子電流感測組件223和陶瓷電流感測組件213的優(yōu)點(diǎn)。亦即，當(dāng)有瞬間大電流經(jīng)由導(dǎo)線240流經(jīng)本實(shí)用新型的過電流保護(hù)裝置20而發(fā)生過電流狀況時，由于高分子電流感測組件223對溫度的靈敏度較高且其斷電速度較快，所以高分子電流感測組件223會率先對瞬間大電流產(chǎn)生反應(yīng)，且其溫度也因此而上升。然后，再經(jīng)由熱傳導(dǎo)方式將高分子電流感測組件223的熱能經(jīng)由接著層230傳導(dǎo)至陶瓷電流感測組件213，使陶瓷電流感測組件213的溫度上升。然而，由于陶瓷電流感測組件213的斷電速度較慢，所以在這一階段陶瓷電流感測組件213并不會對瞬間大電流產(chǎn)生反應(yīng)，這樣，可避免陶瓷電流感測組件213的電阻在瞬間大電流流經(jīng)的初期因溫度上升(＜100℃)所產(chǎn)生的負(fù)溫度系數(shù)現(xiàn)象。之后，隨著過電流保護(hù)裝置20的溫度逐漸上升，會先達(dá)到陶瓷電流感測組件213的臨界溫度(約100℃)，因瞬間大電流所造成的電壓降將由陶瓷電流感測組件213承受。所以，本實(shí)用新型的過電流保護(hù)裝置可保有陶瓷電流感測組件耐高電壓的特性。
換言之，本實(shí)用新型的過電流保護(hù)裝置利用高分子電流感測組件223的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)陶瓷電流感測組件213的缺點(diǎn)，并使陶瓷電流感測組件213保有其原來的優(yōu)點(diǎn)。因此本實(shí)用新型的過電流保護(hù)裝置不僅可耐高電壓(＞600V)，且不會產(chǎn)生如現(xiàn)有技術(shù)的負(fù)溫度系數(shù)現(xiàn)象。
如圖4A及圖4B所示，其表示本實(shí)用新型所公開的一實(shí)施例的制備方法，其是將一現(xiàn)有的陶瓷電阻組件210及一現(xiàn)有的高分子電阻組件220利用回焊方式加以結(jié)合。如圖4A所示，陶瓷電阻組件210包含一個上電極箔211、一個下電極箔212及一陶瓷電流感測組件213，而該高分子電阻組件220包含一個上電極箔221、一個下電極箔222及一個高分子電流感測組件223。將高分子電阻組件220的下電極箔222與該陶瓷電阻組件210的上電極箔211進(jìn)行焊接，使焊接后的二個電極箔222和211形成一接著層230，進(jìn)而使陶瓷電流感測組件213及高分子電流感測組件223形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)。最后，再經(jīng)由一導(dǎo)線240將電流引入過電流保護(hù)裝置20中。這樣，陶瓷電流感測組件223及高分子電流感測組件213經(jīng)由接著層230加以導(dǎo)通，而形成一個呈串聯(lián)結(jié)構(gòu)的過電流保護(hù)裝置20。
如圖5所示，其為本實(shí)用新型過電流保護(hù)裝置50的第二實(shí)施例的剖面圖，在上、下電極箔521及512之間交錯堆迭數(shù)個陶瓷電流感測組件513、513’及數(shù)個高分子電流感測組件523、523’而形成一個具有多層結(jié)構(gòu)的過電流保護(hù)裝置50，而且，數(shù)個陶瓷電流感測組件513、513’與數(shù)個高分子電流感測組件523、523’之間分別利用數(shù)個接著層530、530’及530”加以焊接而形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
圖6是本實(shí)用新型第三實(shí)施例的過電流保護(hù)裝置的剖面圖，其利用一包含至少一陶瓷電流感測組件及至少一高分子電流感測組件復(fù)合層的串聯(lián)結(jié)構(gòu)以便承受高電壓(＞600V)的工作環(huán)境。理想狀況下，該至少一陶瓷電流感測組件及至少一復(fù)合層高分子電流感測組件可單獨(dú)承受至少250V的電壓。一過電流保護(hù)裝置60包含一上電極箔621、一陶瓷電流感測組件622、一接著層623、一高分子電流感測組件復(fù)合層624及一下電極箔627。該高分子電流感測組件復(fù)合層624是由一第一高分子電流感測組件625及一第二高分子電流感測組件626組成。該上電極箔621及下電極箔627分別連接至導(dǎo)線641、640。同樣地，該陶瓷電流感測組件622及該高分子電流感測組件復(fù)合層624也加以串聯(lián)以防止過電流造成的傷害。此外，可通過控制該第一高分子電流感測組件625及該第二高分子電流感測組件626的轉(zhuǎn)換溫度或曝光劑量的差異來調(diào)整該高分子電流感測組件復(fù)合層624的溫度與電阻的關(guān)系，進(jìn)而調(diào)整該過電流保護(hù)組件60的電氣特性。該第一高分子電流感測組件625及該第二高分子電流感測組件626的轉(zhuǎn)換溫度的差異以大于5℃為宜。若該過電流保護(hù)組件60是以鈷60進(jìn)行曝光的，則該第一高分子電流感測組件625及該第二高分子電流感測組件626的曝光劑量的差異以介于0.1至10百萬rad為佳。
上述內(nèi)容是利用實(shí)施例說明本實(shí)用新型的技術(shù)特征，并非用于限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，即使有人在本實(shí)用新型構(gòu)思的基礎(chǔ)上稍作變動，仍應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種可耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于，該裝置包含至少一高分子電流感測組件復(fù)合層，由多個高分子電流感測組件層迭組成，各高分子電流感測組件是由一具有正溫度系數(shù)的高分子導(dǎo)電復(fù)合材料所形成；至少一陶瓷電流感測組件，其是由一具有正溫度系數(shù)的陶瓷材料所形成；至少一接著層，設(shè)置于所述高分子電流感測組件復(fù)合層及所述陶瓷電流感測組件之間，且使所述高分子電流感測組件復(fù)合層及所述陶瓷電流感測組件形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；一上電極箔，設(shè)置于所述陶瓷電流感測組件相對于所述接著層的表面；及一下電極箔，設(shè)置于所述高分子電流感測組件復(fù)合層相對于所述接著層的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于，所述上電極箔及下電極箔由導(dǎo)電金屬材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電金屬材料選自銅、鎳、鉑、金及其合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于，所述接著層由導(dǎo)電金屬材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電金屬材料選自銅、鎳、鉑、金及其合金。
專利摘要一種可耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，包括至少一高分子電流感測組件復(fù)合層，至少一陶瓷電流感測組件，至少一接著層，一上電極箔，和一下電極箔。其中所述的高分子電流感測組件復(fù)合層是由多個高分子電流感測組件層迭組成，各高分子電流感測組件是由一具有正溫度系數(shù)的高分子導(dǎo)電復(fù)合材料所形成；至少一陶瓷電流感測組件是由一具有正溫度系數(shù)的陶瓷材料所形成；至少一接著層設(shè)置于所述高分子電流感測組件復(fù)合層及所述陶瓷電流感測組件之間，且使所述高分子電流感測組件復(fù)合層及所述陶瓷電流感測組件形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；上電極箔設(shè)置于所述陶瓷電流感測組件相對于所述接著層的表面；和下電極箔設(shè)置于所述高分子電流感測組件復(fù)合層相對于所述接著層的表面。本實(shí)用新型的過電流保護(hù)裝置不僅可耐高電壓，且不會產(chǎn)生負(fù)溫度系數(shù)現(xiàn)象。
文檔編號H01C7/13GK2606955SQ02287340
公開日2004年3月17日 申請日期2002年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月26日
發(fā)明者王紹裘, 馬云晉, 朱復(fù)華, 蔡東成 申請人:聚鼎科技股份有限公司