專利名稱：：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，特別是涉及一種耐高電壓的過電流保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有的正溫度系數(shù)(PositiveTemperatureCoefficient，PTC)元件的電阻值對(duì)溫度變化的反應(yīng)相當(dāng)敏銳。當(dāng)PTC元件在正常使用狀況時(shí)，其電阻可維持極低值，使電路得以正常運(yùn)行。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或稱居里點(diǎn)(Curiepoint)時(shí)，其電阻值會(huì)瞬間彈跳至一高電阻狀態(tài)(例如104ohm以上)，從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。因此，該P(yáng)TC元件已被整合于各種電路元件中，以防止過電流的損害。正溫度系數(shù)元件大致上可分為高分子正溫度系數(shù)(PolymerPositiveTemperatureCoefficient，PPTC)元件及陶瓷正溫度系數(shù)(CeramicPositiveTemperatureCoefficient，CPTC)元件兩大類?，F(xiàn)有的PPTC元件觸發(fā)(trip)后的電阻不易恢復(fù)原始值，即阻抗衰減(resistancehysteresis)特性較差，且不耐高電壓。而CPTC元件雖然一般具有耐高電壓的特性，且其電阻可恢復(fù)至較接近原始值，但因CPTC元件本身的常態(tài)電阻較高，故導(dǎo)電性較差，因而限制其應(yīng)用范圍。另外，一般應(yīng)用于CPTC元件的電極層是由銀粉燒結(jié)而成。因銀粉燒結(jié)后的致密性不佳，使得導(dǎo)電及導(dǎo)熱效果并不均勻。再者，因銀粉間的結(jié)合強(qiáng)度不佳，可能在后續(xù)焊接時(shí)產(chǎn)生部份熔化的現(xiàn)象。因此，利用銀粉作為電極層材料的過電流保護(hù)裝置的常態(tài)電阻較高，而影響其應(yīng)用范圍。電信系統(tǒng)今日已成為人類日常生活不可或缺的一部份，凡是電話、網(wǎng)絡(luò)及無線通訊等都是仰賴電信系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)傳輸。電信系統(tǒng)中大多含有金屬等導(dǎo)電體以進(jìn)行信號(hào)輸送，故其或有遭受雷擊的可能。如上所述，PPTC元件因其不耐高電壓，故不適合使用于此類高電壓的場(chǎng)合。然而，CPTC元件則因其本身的高常態(tài)電阻，也不適合使用于電信系統(tǒng)以提供過電流發(fā)生時(shí)的保護(hù)。換言之，目前市場(chǎng)上迫切需要一種耐高壓、易恢復(fù)原始值(resettable)且具常態(tài)電阻的過電流保護(hù)裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其同時(shí)具有低常態(tài)電阻且耐高電壓、高電流的特性，而可供高電壓場(chǎng)合應(yīng)用。本實(shí)用新型的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置包含一第一電極層、一第二電極層及一陶瓷電流感測(cè)層。該第一及第二電極層是均勻且連續(xù)的結(jié)構(gòu)，以增加其導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性。該陶瓷電流感測(cè)層是設(shè)置于該第一及第二電極層之間，其主要是由襯底(basicmatrix)、摻雜物(dopingmaterial)、導(dǎo)電物(conductor)及燒結(jié)物(sinteringmaterial)等混合組成。該耐高電壓的過電流保護(hù)裝置在觸發(fā)前的電阻小于10歐姆，且其電阻彈升率(resistancejumpingratio)小于1.3。該陶瓷電流感測(cè)層可采用鈦酸鋇(BaTiO3)為襯底，以鍶(Sr)、鉛(Pb)、鈹(Be)、鈣(Ca)或硒(Se)為摻雜物，以鈦(Ti)、鋯(Zr)、鈮(Nb)或鉭(Ta)等的碳化物(carbide)或硅化物(silicide)為導(dǎo)電物，并采用硅(Si)、鈦(Ti)或鍺(Ge)為燒結(jié)物。本實(shí)用新型的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置可承受約800V的電壓及50安培的電流而不致燒毀，因而非常適用于高電壓場(chǎng)合的應(yīng)用。圖1是本實(shí)用新型的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置的示意圖；圖2是本實(shí)用新型的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置制作流程圖。具體實(shí)施方式圖1是本實(shí)用新型的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置的示意圖，該耐高電壓的過電流保護(hù)裝置10包含一第一電極層11、一第二電極層12及一陶瓷電流感測(cè)層13。該第一及第二電極層11、12為一連續(xù)且均勻的結(jié)構(gòu)，其材料可選用鎳-磷(Ni-P)合金、銀(Ag)、鋁(Al)、金(Au)、鎵-碘(Ga-I)合金及鋅-銀(Zn-Ag)合金等。該陶瓷電流感測(cè)層13設(shè)置在該第一電極層11及第二電極層12之間，而形成一類似三明治的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，該耐高電壓的過電流保護(hù)裝置10的厚度小于2.5mm，面積小于200mm2。表1示例該第一及第二電極層11、12的選用材料及其披覆在該陶瓷電流感測(cè)層13的方法。通過選用表1中的電極材料搭配其所對(duì)應(yīng)的披覆方法可形成均勻且連續(xù)的第一及第二電極層11、12，從而具有優(yōu)良的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性，進(jìn)而可降低該耐高電壓的過電流保護(hù)裝置10整體的電阻值。表1本實(shí)用新型的陶瓷電流感測(cè)層13主要是由襯底、摻雜物、導(dǎo)電物及燒結(jié)物四大部份混合組成，其中該摻雜物可調(diào)整材料的居里點(diǎn)，該導(dǎo)電物用于導(dǎo)電，該燒結(jié)物則作為調(diào)整燒結(jié)溫度用。本實(shí)施例的陶瓷電流感測(cè)層13是采用鈦酸鋇為襯底，以鍶、鉛、鈹、鈣或硒為摻雜物，以鈦、鋯、鈮或鉭等的碳化物或硅化物為導(dǎo)電物，及采用硅、鈦或鍺為燒結(jié)物，其材料組成歸納如表2所示。表2圖2顯示本實(shí)用新型的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置10的制作流程。首先將表2的材料研磨成粉末，并在模子中壓制成形。之后，經(jīng)燒結(jié)結(jié)合形成該陶瓷電流感測(cè)層13。接著，將該陶瓷電流感測(cè)層13利用表1所示的方法披覆第一及第二電極層11、12，從而形成該耐高電壓的過電流保護(hù)裝置10。本實(shí)用新型的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置10在600V的測(cè)試電壓下，當(dāng)電流增至50安培時(shí)，其并無燒毀的現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)電流增至60安培時(shí)，該耐高電壓的過電流保護(hù)裝置10中的陶瓷電流感測(cè)層13僅發(fā)生裂痕，但仍無燒毀現(xiàn)象發(fā)生。在同樣的600V及60安培的測(cè)試條件下，以PPTC制作的過電流保護(hù)裝置已燒毀，顯而易見本實(shí)用新型的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置10可承受高電壓、高電流的負(fù)載，卻不易毀損，因此特別適合應(yīng)用于高電壓的場(chǎng)合。該耐高電壓的過電流保護(hù)裝置10另經(jīng)測(cè)試，其在電壓提高至800V，且電流增至50安培時(shí)仍可正常工作，并無燒毀現(xiàn)象發(fā)生。表3顯示以CPTC制成的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置10與傳統(tǒng)的以PPTC制成的過電流保護(hù)裝置的電阻彈升率的測(cè)試結(jié)果。若電阻彈升率為1，即表示電阻經(jīng)觸發(fā)后仍可恢復(fù)原阻值；若為1.1，表示經(jīng)觸發(fā)且恢復(fù)后，其電阻為原阻值1.1倍。表3中的測(cè)試條件是符合BELLCORE1089規(guī)范，在同樣600V的電壓下，該耐高電壓的過電流保護(hù)裝置10分別以1安培電流通電1秒鐘并重復(fù)60次、以2.2安培電流通電1秒鐘，及以3安培電流通電1秒鐘進(jìn)行測(cè)試，其電阻彈升率分別為0.92、1.047及1.158，均小于1.3。于同樣測(cè)試條件下，以PPTC制成的過電流保護(hù)裝置的電阻彈升率則分別為1.008、1.479及1.516，顯而已見本實(shí)用新型可大幅度改善電阻彈升率的效果。表3本實(shí)用新型的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置10經(jīng)測(cè)試，其觸發(fā)前的常態(tài)電阻約介于6至10歐姆之間，而其居里點(diǎn)小于85℃。由此可見，本實(shí)用新型的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置10不僅具有優(yōu)良的電阻彈升率，且由于其耐高電壓及低常態(tài)電阻的特性，非常適合于電信傳輸或其它高電壓場(chǎng)合的應(yīng)用。本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本實(shí)用新型的教示及揭示而作種種不背離本實(shí)用新型精神的替換及修飾。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本實(shí)用新型的替換及修飾，并為本專利申請(qǐng)權(quán)利要求所涵蓋。權(quán)利要求1.一種耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于所述耐高電壓的過電流保護(hù)裝置包含一第一電極層，其為均勻且連續(xù)的結(jié)構(gòu)；一第二電極層，其為均勻且連續(xù)的結(jié)構(gòu)；一陶瓷電流感測(cè)層，以物理性接觸設(shè)置于該第一及第二電極層之間，從而形成三明治層疊結(jié)構(gòu)，其包含襯底、摻雜物、導(dǎo)電物及燒結(jié)物；且該耐高電壓的過電流保護(hù)裝置具有以下特性(a)在觸發(fā)前的常態(tài)電阻小于10歐姆；(b)電阻彈升率小于1.3；(c)厚度小于2.5mm。2.如權(quán)利要求1所述的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于其面積小于200mm2。3.如權(quán)利要求1所述的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于其居里點(diǎn)小于85℃。4.如權(quán)利要求1所述的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于所述襯底是由鈦酸鋇組成。5.如權(quán)利要求1所述的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于所述摻雜物是選自鍶、鉛、鈹、鈣及硒中的一種。6.如權(quán)利要求1所述的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于所述導(dǎo)電物是選自鈦、鋯、鈮及鉭中之一的碳化物。7.如權(quán)利要求1所述的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于所述導(dǎo)電物是選自鈦、鋯、鈮及鉭中之一的硅化物。8.如權(quán)利要求1所述的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于所述燒結(jié)物是選自硅、鈦及鍺中的一種。9.如權(quán)利要求1所述的耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其特征在于所述第一及第二電極層是采用鎳-磷合金、銀、鋁、金、鎵-碘合金及鋅-銀合金中的一種。專利摘要本實(shí)用新型涉及一種耐高電壓的過電流保護(hù)裝置，其包含一第一電極層、一第二電極層及一陶瓷電流感測(cè)層。該第一及第二電極層是均勻且連續(xù)的結(jié)構(gòu)，以增加其導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性。該陶瓷電流感測(cè)層是設(shè)置于該第一及第二電極層之間，其主要是由襯底、摻雜物、導(dǎo)電物及燒結(jié)物等混合組成。該耐高電壓的過電流保護(hù)裝置在觸發(fā)前的電阻小于10歐姆，且其電阻彈升率小于1.3。文檔編號(hào)H01C7/02GK2760723SQ0325263公開日2006年2月22日申請(qǐng)日期2003年9月19日優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日發(fā)明者朱復(fù)華,馬云晉,蔡?hào)|成申請(qǐng)人:聚鼎科技股份有限公司