CN1149928A - 含有导电聚合物的电器件 - Google Patents

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Abstract

电器件(1)，其中由导电聚合物组成的元件(7)和一个或多个金属电极(3、5)的表面层相接触。金属电极包括：基层(9)，它包含第一金属；中间金属层(15)，它所包括的金属与第一金属不同；以及表面层(17)，它(i)包括第二金属，(ii)中心线平均粗糙度Ra至少为1.3，和(iii)反射密度Rd至少为0.60。导电聚合物组分最好表现出PTC特性。该电器件可以是，例如，电路保护器件或加热器，其改进后的热性能和电学性能超过了由不满足中心线平均粗糙度和反射密度的电极制备的器件。

Description

含有导电聚合物的电器件
                    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.s4,689,473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：
(A)一个包含导电聚合物的元件，以及
(B)至少一个金属箔电极，它
(1)包括
    (a)基层，包括第一金属，
    (b)中间金属层，它(i)位于基层和表面层之间，和(ii)包括和第一金属不同的金属，以及
(c)表面层，它(i)包括第二金属(ii)其中心线平均粗糙度Ra至少为1.3，和(iii)其反射密度Rd至少为0.60，以及
(2)放置使得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，
(2)中间层，它(a)和基层相邻，并且(b)含有镍，以及
(3)表面层，它(a)含有镍，(b)其中心线平均粗糙度Ra至少为1.3，最多为2.5(c)其反射密度Rd至少为0.60，以及(d)和导电体聚合物单元在物理上直接相接触。
在第三方面，本发明提供了一种电路，包括
(A)电源
(B)负载；以及
(C)本发明第一方面的电器件，例如电路保护器件。
附图简述
图1是本发明的器件平面图。
图2是传统金属箔的截面图，以及
图3是本发明器件中所用的金属箔的截面图。
                        发明详述
本发明的电器件是由一个含有导电聚合物组分的元件制成的。导电聚合物组分结构中有微粒导电填充物扩散或分布在聚合物成分中。这种组合物一般表现出正温度系数(PTC)特性，即它在较小的温度范围内表现出电阻率随温度增加明显增大，尽管在某些应用中，这种组合物表现出零温度系数(ZTC)特性。在本说明书中，术语“PTC”用来表示一种组合物或器件，其R14值至少为2.5，并且/或R100值至少为10；而且该组合物或器件最好具有R30值至少为6其中R14是14℃范围内起止点的电阻率比，R100是100℃范围内起止点的电阻率比，以及R30是30℃范围内起止点的电阻率比。一般地，在本发明器件中使用的表现出PTC特性的组合物所具有的电阻率增加量比上述最小值大得多。
该组合物的聚合物成分最好采用晶体有机聚合物。合适的晶体聚合物包括：一种或多种烯的聚合物，特别是聚乙烯；由至少一种烯与至少一种单体共聚而成的共聚物，例如乙烯/丙烯酸，乙烯/乙基丙烯酸盐，乙烯/乙烯基乙酸盐，以及乙烯/丁基丙烯酸盐的共聚物；可熔塑的含氟聚合物，例如聚氟乙烯和乙烯/四氟乙烯共聚物(包括三元共聚物)；以及两种或多种这类聚合物的混合物。在有些应用中，可能希望将一种晶体聚合物和另一种聚合物如合成橡胶、非晶态塑性聚合物或另一种晶体聚合物加以混合，以获得特定的物理或热学特性，如弹性或最大暴露温度(exposure temperature)。当导电聚合物组合物包括聚烯烃时，本发明的电器件特别有用，因为使传统的金属箔电极和非极性聚烯烃键合是很困难的。在将此组合物应用于电路保护器件中时，晶体聚合物最好包括聚乙烯，特别是高密度聚乙烯，以及/或乙烯共聚物。在整个结构体积中，聚合物成分一般占体积的40％到90％，优选地占体积的45％到80％，特别是占体积的50％到75％。
分散在聚合物元件中的微粒导电填充物可以是任何合适的材料，包括炭黑、石墨、金属、金属氧化物、镀导电膜的玻璃或陶瓷条，微粒导电聚合物或这些材料的组合，这些填充物可以是粉末，小球、小片、纤维或任何其他合适的形状，所需的导电填充物的量依赖于组合物所需要的电阻率以及导电填充物本身的电阻率。对于许多组合物，导电填充物在整个结构的体积中占体积的10％到60％，优选地占体积的20％到55％，特别是占体积的25％到50％。在用于电路保护器件时，导电聚合物组合物20℃时的电阻率ρ20小于10Ω·cm，优选地小于7Ohm-cm，特别是小于5Ohm-cm，尤其是小于3Ohm-cm，例如0.005到2Ohm-cm。当电器件是加热器时，导电聚合物组合物的电阻率最好高一些，例如102到105Ohm-cm，优选地为102到104Ohm-cm。
导电聚合物组合物可以包括其他成分，例如抗氧化剂、惰性填充物、非导电的填充物、辐射交联剂(通常称为Prorads或交联增强剂)、稳定剂、弥散剂、耦合剂、酸清除剂(例如CaCO3)或其他成分。通常这些成分最多占整个结构体积的20％。
导电填充物和其他成分的扩散可以用熔化工艺、溶解混合或任何其他合适的混合方法来实现。混合之后该结构可以用任何合适的方法熔化定型，以形成元件。合适的方法包括熔化挤压、注模、压模以及烧结。在许多应用中，希望将合成物挤压成片，元件可以从中切割、切块或取下。元件可以是任意形状，如长方形、正方形或圆形。依赖于最终的用途，在成形后，该组合物可以用各种工艺处理，例如交联或热处理。交联可以采用化学方式或辐射来实现(如使用电子束或Co60)辐射源，可以在和电极连接之前或之后进行。
导电聚合物元件可以包括一层或多层导电聚合物组合物。在一些应用中，比如需要控制位置时，这些位置上的热线(hot line)或热区(hotzone)与大电流密度区域相对应，希望采用具有不同电阻率的导电聚合物层来制备元件。或者，在元件的表面加导电带层以增强和电极的连接是十分有益的。
合适的导电聚合物组合物公开于美国专利No.s4,237,441(VanKonynenbury等)，4,388,607(Toy等)，4,534,889(VanKonynenbury等)，4,545,926(Fouts等)，4,560,498(Horsma等)，4,591,700(Sepony)，4,724,417(Au等)，4,774,024(Deep等)，4,935,156(Van Konynenbury等)，5,049,850(Evans等)及5,250,228(Baigrie等)中以及正在进行的美国申请No.s 07/894,119(Chandler等提交于6月5日，1992)，08/085,859(chu等，提交于6月29日，1993)，08/173,444(chancller等，提交于12月23日，1993)以及08/255,497(chu等，提交于6月8日，1995)。这些专利和申请的公开内容都在此引入作为参考。
本发明的器件包括至少一个电极，该电极在物理上直接和导电聚合物元件接触，通常是直接键合在导电聚合物元件上。本发明的多种器件，有两个电极，导电聚合物元件夹在其中。电极通常采用实心金属片，例如金属箔，尽管在有些应用中，电极可以是多孔的，例如含有洞和切口。电极至少包括两层，即含有第一金属的基层，以及含有第二金属的表面层。另外，如下面要讨论的，可以有一层或多层中间金属，每一层都在基层和表面层之间。
在基层中使用的第一金属可以是任何适合的材料，如镍、铜、铝、黄铜或锌，但最常用的是铜。铜是优选的材料，因为：它具有优良的导热性和导电性，可使器件内电流均匀分布；及生产工艺的可重复性；易于制造，可以使产品在连续长度内没有缺陷；以及较低的成本。基层可以用任何合适的方法制备。比如，铜可以用滚压和电镀的方法制备。在一些应用中，可优选采用滚压的镍作用基层，它由粉末冶金工艺制造。由于提高了纯度，这种镍比用传统电镀方法制备的镍的导电性更好。
基层的表面可以比较平滑或是微观粗糙的。微观粗糙表面通常含有不规则物或不规则球粒，从表面突起至少0.03微米，优选地至少0.1微米，特别是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500微米，优选地最多为100微米，特别是最多为10微米，该维度大小最好至少0.03微米，特别是至少为0.1微米。每个不规则物或不规则球粒可以由更小的不规则球粒组成，例如象一串葡萄的形状。这样的微观粗糙物通常用电镀的方法产生，在电镀中金属箔露在电解液中。不过微观粗糙表面的产生方法也可以用：从光滑表面上去掉材料，例如刻蚀；光滑表面的化学反应，例如电镀淀积；或将光滑表面和有花纹表面相接触，例如滚压、冲压、压花等。通常如果其中心线平均粗糙度Ra小于1.0，金属箔就被认为是光滑表面，如果Ra大于1.0，被认为是微观粗糙表面。通常在基层上和其相邻的中间层相接触的表面Ra值小于1.0是优选的，最好小于0.9，特别小于0.8，尤其小于0.7。具有这种平滑表面的金属箔通常很难和导电聚合物组合物相连，特别是如果导电聚合物组合物具有很高的填充度和/或包括非极化聚合物的情况下。Ra定义为：当用具有粒径为5微米探针的表面光度仪测量时，表面中线或中心线上粗糙轮廓绝对值的算术平均误差。中心线的值是当以垂直角度观察(金属)箔时，中心线以上所有轮廓区域的总和等于中心线以下所有区域的总和。合适的测量方法可以使用Tencor p-2表面光度计，由Tencor提供。这样，Ra是(金属)箔表面突起高度的标准。
表面层可以在物理上直接和基层接触，或者优选地通过一层或多层中间导电层，(优选是金属)和基层分开。表面层包含和第一金属不同的第二金属。适当的第二金属包括：镍、铜、黄铜或锌，但是在本发明的多种器件中，第二金属最常用的是镍或含镍的材料，例如锌镍合全。镍是优选的，因为它可以为铜基层提供扩散阻挡层。这样可使铜扩散出来和聚合物接触从而引起聚合物退化的速度降至最低。另外，镍表面层会自然地形成很薄的镍氧化物覆盖层，它在潮湿条件下是稳定的。表面层在物理上直接和导电聚合物元件接触。为了增加和导电聚合物元件的结合度，表面层具有微观粗糙表面，即中心线平均粗糙度Ra至少为1.3，最好至少为1.4特别至少为1.5。虽然希望表面的突起应足够高，以使聚合物充分渗透到间隙内，从而形成良好的机械连接，但并不希望突起的高度太高，以至于聚合物不能完全填满间隙。当器件受到高温或所加电压的影响时，这样的空气间隙会产生劣质的老化性能。所以，Ra最好最大为2.5，优选地最大为2.2，特别是最大为2.0。
我们发现除了对Ra有要求外，表面层还必须有特定的反射密度Rd。反射密度被定义为当可见光(即200nm到700nm)照射到表面上时，(1/％反射光)的对数。并算出在4mm2面积上进行的每次测量的平均值。适当的测量方法可以使用Macbeth型1130彩色检测仪，在自动滤光选择模式“L”，当在测量前，把黑色标准校准为1.61。对于全反射表面，Rd的值为0；Rd值随着被吸收光多少的增加而增加。较高的值说明表面上突起的结构较大。对于本发明的器件，Rd值至少为0.60，最好至少为0.65，特别至少为0.70，尤其至少为0.75，最特别至少为0.80。
优选地，当存在中间层，它可以含有第二金属或第三金属。中间层的金属可以和第一金属不同。中间层含有第二金属是优选的。在优选实施方案中，中间层包括一个基本光滑层和基层相连。这样中间层作为基底，在其上制备微观粗糙表面层，例如，如果基层是铜，中间层可以是基本光滑的镍层，在其上可以通过电镀产生镍的不规则球粒，以形成表面层。
金属电极可以通过任意适当的方法和导电聚合物元件连接，例如压模或交咬层压。依据导电聚合物的粘合度和层压的情况可适当采用不同的金属箔类型和厚度。为了提供足够的弹性和粘合度，金属箔的厚度优选小于50微米(0.002英寸)，特别是小于44微米(0.00175英寸)，尤其是小于38微米(0.0015英寸)，最特别是小于32微米(0.00125英寸)。通常基层的厚度是10到45微米(0.0004到0.0018英寸)，最好为10到40微米(0.0004到0.0017英寸)。表面层的厚度通常为0.5到20微米(0.00002到0.0008英寸)，最好为0.5到15微米(0.000012到0.0006英寸)，特别为0.7到10微米(0.00003到0.004英寸)。如果有中间层，它通常的厚度为0.5到20微米(0.00002到0.0008英寸)，最好为0.8到15微米(0.00003到0.0006英寸)。当上述包括微观粗糙表面时，术语“厚度”指不规则球粒的平均高度。
金属电极和导电聚合物组合物的连接充分性的一种测量方法是测量剥离强度。剥离强度，如下所述，是这样测量的：将样品的一端夹在测式设备的夹头上，然后，以固定的速度127mm/分钟(5英寸/分钟)和以90°角(即和样品的表面垂直)剥离金属箔。将箔从导电聚合物上剥离所需的力的大小以磅/线性英寸(pli)为单位记录下来。优选当电极粘到导电聚合物组合物上时，其剥离强度至少为30pli，最好至少为3.5pli，特别至少为4.0pli。
本发明的电器件可以包括电路保护器件、加热器、传感器或电阻器。电路保护器件的电阻值通常小于100欧姆，最好小于50欧姆，特别是小于30欧姆，尤其是小于20欧姆，最特别是小于10欧姆。在很多应用中，电路保护器件的电阻值小于1欧姆，例如0.010到0.500欧姆。加热器的电阻值通常至少为100欧姆，最好至少250欧姆，特别是至少500欧姆。
本发明的电器件通常被用于包括电源，负载(例如一个或多个电阻)以及该器件的电子电路中。为了将本发明的电器件和电路中的其他元件相连，可能需要在金属箔电极上接入一个或多个附加的金属引线，比如以电线或连接片的形式。另外，可以采用用于控制器件热输出的元件，即一个或多个传热端。这些端头可以采用金属片(例如钢、铜或黄铜)或散热的形式，它们被直接或通过中间层(如焊料或导电粘合剂)连接到电极上。例如，可参照美国专利No.5,089,801(chan等)，以及正在进行的美国申请No.07/837,327(chan等)提交于2月18日，1992)。对于有些应用，将器件直接接在电路板上是优选的。这种粘接技术的实例可参见美国申请No.s 07/910,950(Graves等，提交于7月9日，1992)，081/121,717(Siden等，提交于9月15日1993)和08/242,916(zhang等。提交于5月13日1994)以及国际申请No.PCT/us9306480(Raychem Corporation)。提交于7月8日，1993)。这些专利和申请的公开内容都在此引入做为参考。
本发明用附图进行了说明，其中图1是本发明电器件1的平面图，其中金属箔电极3、5直接接在PTC导电聚合物元件7上。元件7可以包括单层，如图示，或者包括相同或不同组合物的两层或多层。
图2是用作电极3、5的传统金属箔的截面图。基层9包括第一金属，例如铜，并具有最好用电镀产生的微观粗糙表面。包含微观粗糙表面的不规则球粒11由第一金属制成。第二金属(如镍)形成的表面层13覆盖在不规则球粒11上。
图3是本发明器件中作为电极3、5的金属箔的截面图。包括第一金属(如铜)的基层9和包括第二金属(如镍)的中间层15直接接触。中间层的表面形成了具有微粗糙表面的表面层17的基底。如图3所示，组成表面层17的不规则球粒由第二金属制成。
本发明将由以下的样品1到9进行说明，其中样品1、2、4、7、8是比较样品。
组合物
对组合物A和B，其成分列于表一中，这些成分在Henschel混合器中预混合，然后在Buss Condux搅拌器中混合。该混合物被制成球状，并再在模片中挤压，使片的尺寸大约为0.30m×0.25mm(12×0.010英寸)
                                    表I
                            组合物的重量百分比
    成分     品名/提供者   A   B
高密度聚乙烯 PetrotheneTMLB832/Quantum 22.1％ 22.1％
乙烯/丙烯酸共聚物 PrimacorTM1320/Dow 27.6
乙烯/丁基丙烯酸盐共聚物 EnatheneTMEA705/Quantum 27.6
炭黑 RavenTM430/Colum bian 50.3 50.3
金属箔类型
样品中使用的金属箔的特性在表二中给出。每个金属箔的厚度大约为35微米。
                                表II
                            金属箔特性
金属箔类型     1   2     3    4     5
名称 - N2PO Type 31 Type 28 Type 31
组号 - - 3×291 - 35191-2
提供者 Fukuda Gould Fukuda Fukuda Fukuda
基层 Ni Cu Cu Cu Cu
中间层 - Cu Ni Ni Ni
表面层 Ni Ni Ni Ni Ni
不规则球粒类型 Ni Cu Ni Ni Ni
Ra - 2.0 1.6 1.25 1.9
Rd - 0.65 0.90 0.76 0.81
器件制备
采用一定压力下的压模(C)方法或交咬层压方法(N)，将挤压片层压在金属箔上。在压模过程中，挤压片被切成尺寸为0.30×0.41m(12×16英寸)的片，并且夹在两片箔之间。吸收压力的硅酮片放在全属箔上，在压力为188psi，175℃下加热5.5分钟，再在188psi 25℃下冷却6分钟，金属箔就被粘上从而形成片状。在交咬层压过程中，挤压片在177-198℃(350～390°F)的温度下层压在两个金属箔之间。层压片被切成0.30×0.41m(12×16英寸)的片。这两种过程制备的板用3.5Mev的电子束以10Mrad进行辐射。单个器件从被辐射过的板上切下来。为了解扣耐用度(trip endurance)和周期寿命的测试，这些器件是环状盘，其外直径为13.6mm(0.537英寸)，内直径为4.4mm(0.172英寸)。为了湿度测试，器件的尺寸为12.7×12.7mm(0.5×1.5英寸)。每个器件都经过-40℃-+80℃的温度循环六次，在每个温度下，器件保持30分钟。
解扣耐用度
器件进行了解扣耐用度测试，所采用的电路包括：串联有开关的本器件、15V直流电源以及固定电阻，使初始电流限制在40A。先测量器件在25℃的初始电阻值Ri。然后把器件插入电路，解扣(tripped)，再将解扣的状态保持一定的时间周期。定期将器件从电路中拨下，冷却到25℃，测出在25℃的最终电阻值Rf。周期寿命测试
器件进行了周期寿命的测试，所采用电路包括：串联有开关的本器件，15V直流电源以及固定电阻，将初始电流限制在50A。测试前，先测量在25℃的阻值Ri。测试包括一系列测试周期。每个周期包括合上开关3秒钟，使器件断路，然后打开开关，将器件冷却60秒，在每个周期后记录下最终阻值Rf。湿度测试
在测量25℃下的初始值值Ri之后，器件被插入炉中，保持85℃以及85℃的湿度。按时定期将器件以炉中取出，冷却到25℃，并测量最终阻值Rf。Rf/Ri的比值就被确定了。剥离强度
剥离强度通过把粘在金属箔上的挤压片切成25.4×254mm(1×10英寸)的样品来进行测试。样品的一端夹在TimiusOlsen测试仪上。在另一端，金属箔以90°角和127mm/分钟(5英寸/分钟)的速率从导电聚合物上剥离。将金属箔与导电聚合物分离所需的力的大小以磅/线性英寸为单位记录下来。
                                表III
样品     1     2     3     4     5     6     7
组合物     A     A     A     A     B     B     B
金属箔类型     1     2     3     4     5     3     2
制备     C     C     N     C     N     N     N
剥离     5     3
解扣耐用度(Rf/Ri15VDC数小时后)
24 3.75 2.41 1.90
48 4.45 2.65 1.76
112 5.2 2.68
500 23.7 3.71
周期寿命(Rf/Ri15VDC/50A几次周期后)
500 1.69 1.41 1.77 1.34 1.54
1000 1.92 1.62 2.25 1.65 1.75
1500
2500
湿度(Rf/Ri 85℃/85％数小时后)*
500 1.05 1.02 1.14 0.94
700 1.82
1000 0.91 1.30 1.03 1.54 1.19 0.95
1100 3.74
2000 2.65
2500 1.04 1.86 0.94
*样品2在85℃/90％湿度情况下测试样品8和9
在以上过程之后，通过在185℃下采用交咬/层压工艺，制备出器件，制成该器件的组合物包括占重量28.5％的Enathene EK 705乙烯/丁基丙烯酸盐共聚物，占重量23.4％的Petrothene LB 832高密度聚乙烯，以及占重量48.1％的Raven 430炭黑。器件如上所述进行解扣耐用度、周期寿命和湿度测试。附加的测试在进行了3500次周期测试并在室温(25℃)下存放大约3个月后进行。在15VDC和40A条件下，进行了3500次周期测试后，每种类型取十个器件，放入循环空气炉中，在100℃下老化600小时，或在85℃/85％湿度条件下老化600小时。按时将器件冷却到25℃，并且测量其电阻值。本发明器件(样品9)，其中不规则球粒是镍比用传统金属箔电极制备的器件(样品8)(其中不规则球粒是铜)表现出更好的老化特性。结果在表四中给出。在样品8和9中各取一个器件，在100℃下老化了170小时后，其一个电极从聚合物元件上剥离下来，并对和导电聚合物组合物结构接触的表面用ZSCA进行分析，以确定表面的基本结构(即上层10nm)。表面上两个不同区域的测量平均值由表五组出。作为对照，用于制备电极的金属箔样品在200℃空气中老化24小时，以模拟在工艺和测试中金属箔受到的热影响。结果在表五中给出。仪器的测量极限为0.1原子百分比。
                    表IV
样品     8     9
薄膜类型     2     3
剥离     1.8-3.0     4.0-5.0
解扣耐用度(Rf/Ri15vDC数小时后)
28     1.86     1.74
195     2.65     2.56
1128     7.61     6.40
周期寿命(Rf/Ri 15VDC/50A数周期后)
1500     1.66     1.45
2500     2.38     1.82
3500     2.70     1.14
25℃3500周期/3月之后老化数据(Rf/Ri 100℃数小时后)
24     1.06     0.87
72     1.20     0.91
120     1.19     0.90
600     1.32     1.03
湿度(Rf/Ri 85℃/85％数小时后)
500     0.92     0.92
25℃3500周期/3月后湿度数据(1Rf/Ri 85℃/85％数小时后)
24     0.89     0.81
72     0.92     0.79
120     0.91     0.75
600     1.26     0.82
                            表V
                        ZSCA测试结果
    元素原子百分数
    样品 金属箔类型     C     O     Ni   Cu 其他元素
样品8金属箔     2     85.5     11.0     0.3   0.4     2.8
样品9金属箔     3     92.0     5.5     0.4   *     2.1
裸金属箔     2     34.5     40.0     16.5   2.5     6.5
裸金属箔     3     28.0     46.0     22.0   *     4.0
*小于0.1原子％

Claims (10)

1.一种电器件(1)，包括
(A)由导电聚合物组成的元件(7)；以及
(B)至少一个金属箔电极(3)，它
  (1)包括
    (a)基层(9)，含有第一金属，
    (b)中间金属层(15)，它(i)在基层(9)和表面层(17)之间，(ii)含有与第一金属不同的金属，以及
    (c)表面层(17)，它(i)含有第二金属(ii)中心线平均粗糙度Ra至少为1.3，和(iii)反射密度Rd至少为0.60，以及
(2)放置使表面层(17)和导电聚合物元件(7)在物理上直接接触。
2.根据权利要求1的器件，其中第一金属是铜或黄铜。
3.根据权利要求1或2的器件，其中第二金属是镍。
4.根据权利要求1、2或3的器件，其中中间层(15)的金属与表面层(17)的金属相同。
5.根据权利要求1、2或3的器件，其中Ra最大为2.5。
6.根据权利要求1、2或3的器件，其中基层(9)包括一个表面，该表面(a)中心线平均粗糙度Ra小于1.0，以及(b)和中间层相接触。
7.根据权利要求1、2或3的器件，其中导电聚合物(a)表现PTC特性，以及(b)包括聚烯烃或含氟聚合物，其中分散微粒状的导电填充物。
8.根据权利要求1、2或3的器件，它包括两个金属箔电极(3、5)，并且是(a)电路保护器件，其电阻值小于50欧，或(b)加热器，其电阻值至少为100欧。
9.根据权利要求1、2或3的器件，其中表面层(17)由不规则球粒(11)组成，每个不规则球粒由多个更小的不规则球粒组成。
10.一种电路，包括
(A)电源；
(B)负载；以及
(C)根据权利要求1的电路保护器件。
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