[发明专利]含有导电聚合物的电器件

说明书

                     发明背景

发明领域

本发明涉及到包括导电聚合物组分的电器件以及包含这种器件的电路。

发明介绍

包括导电聚合物组分的电器件是众所周知的。这种器件包括一个包含导电聚合物的元件。这个元件在物理上以及电学上和至少一个适合于与电源连接的电极相连。决定所采用电极类型的因素包括：具体的应用、器件结构，器件安装的表面以及导电聚合物的特性。在那些已使用的电极类型中有实心绞合线、金属箔、多孔延展金属片、以及导电油墨和颜料。当导电聚合物元件是片状的或层状元件时，用金属箔电极直接贴在导电聚合物表面，将上述元件夹在中间是特别优选的。这种器件的实例可参见美国专利No.s.4,426,633(Taylon)，4,689,475(Mattliesen)，4,800,233(Kekleiner等)，4,857,880(Au等)，4,907,340(Fang等)以及4,924,074(Fang等)，其公开内容在此引入作为参考。

正如美国专利No.s 4,689,475(Mattliesen)以及4,800,253(Kleiner et al)所公开的，具有特定特性的微观粗糙的金属膜当作为与导电聚合物相接触的电极时，得到了极好的结果。美国专利No.4,689,475中公开了表面具有不规则物的金属箔的使用，例如具有不规则球粒，它从表面伸出0.1到100微米，并且至少有一个和表面平行的维度，其大小最多为100微米。美国专利No.4,800,253公开了具有微观粗糙表面的金属箔的使用，微观粗糙表面包括本身包含有微小不规则球粒的大球粒。其他资料公开了具有粗糙表面的金属箔的使用，但没有象美国专利No.s 4,689,473和4,800,253那样公开金属箔的特性，这些资料有日本专利Kokai No.62-113402(Murata，1987)、日本专利KoKoKu H4-18681(Idemitsu，Kosan，1992)，以及德国专利申请No.3707494A(Nippon Mektron Ltd)。这些美国、日本以及德国资料的公开内容都在此引入作为参考。

                    发明概述

我们发现对和导电聚合物相接触的电极可以得到更好的结果，只要所使用的粗糙表面金属箔具有一个或两个在过去已使用或准备使用的金属箔中不具备的特性，这些特性是：

(1)金属箔表面的突起有某一特定的最小平均高度(并且优选地有一个特定的最大平均高度)，用被称为“中心线平均粗糙度(center line average roughess)”的值来表示，它的测量将在以下说明。另外，箔表面的突起有一个特定的最小不规则度(或“结构”)，用称为“反射密度”的值来表示，它的测量也将在以下说明。

(2)箔的基层包括第一金属，而箔表面的突起包括第二金属。所选用的第一金属应具有良好的导热性和导电性，并且最好易于以较低的成本制造。另外，第一金属通常比第二金属更容易引起导电聚合物的劣化。突起的折断可由器件的热循环以及/或高温下金属的散热引起，它使第二金属暴露出来，而不是第一金属。

我们认为特性(1)很重要，因为它保证导电聚合物充分渗入箔表面以形成良好的机械连接。但是，如果突起的高度太大，聚合物将不能完全填满突起间的间隙，留下空气间隙，它会引起导电聚合物加速老化以及/或空气间隙周围的聚合物/金属界面被迅速侵蚀。特性(2)基于我们的发现：由于导电聚合物和箔的热膨胀特性不同，器件的热循环会引起一些突起折断，所以这些折断不把导电聚合物暴露于金属是很重要的，因为金属会加快聚合物的劣化。另外，与导电聚合物相接触的第二金属有足够的厚度是很重要的，这样既使在高温下如果第一金属扩散到第二金属，第一金属也几乎没有接触导电聚合物的机会。

在第一方面，本发明公开了一种电器件，它包括：

由导电聚合物组成的元件；以及

至少一个金属箔电极，

所述金属箔电极包括：

基层，含有第一金属；

中间金属层，它在基层和表面层之间，含有与第一金属不同的金属；和

表面层，它含有第二金属，中心线平均粗糙度Ra至少为1.3，最大为2.5，和反射密度Rd至少为0.60，以及

所述金属箔电极放置使表面层和导电聚合物元件在物理上直接接触。

在第二方面，本发明提供了一种电路保护器件，它包括

(A)一个含有表现出PTC特性的导电聚合物的元件；以及

(B)置于导电聚合物元件两边的两个金属箔电极，每个电极包括：

(1)基层，包含有铜，