CN1192398C - 芯片型聚合物ptc热敏电阻 - Google Patents
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Abstract
本发明的芯片型PTC热敏电阻，包括具有PTC特性的导电性聚合物，第1外层电极，第2外层电极，夹在导电性聚合物间的1个以上的内层电极，与第1外层电极直接电气连接的第1电极，第2电极，在1个以上的内层电极中奇数号的内层电极直接连接在第2电极上，偶数号的内层电极直接连接在第1电极上，在全部内层电极全部为奇数个的场合，第2外层电极与第1电极直接电气连接，在内层电极全部为偶数个的场合，第2外层电极与第2电极直接电气连接，将从奇数号内层电极开始第1电极的间隔，或者从偶数号内层电极开始第2电极的间隔作为a，将从内层电极中相邻的内层电极的间隔，或者与第1外层电极或第2外层电极相邻的内层电极至第1外层电极或第2外层电极的间隔作为t时，a/t为3-6。根据本发明的结构，能得到能有效地使用在防止大电流电路的过电流中的PTC热敏电阻。
Description
技术领域
本发明涉及使用具有正温度系数(下面简称PTC：Positive TemperatureCoefficient)特性的导电性聚合物的芯片型PTC热敏电阻。特别涉及叠层型的芯片型PTC热敏电阻。
背景技术
使用导电性聚合物的PTC热敏电阻，用作过电流保护元件。过电流保护元件当过电流一流过电路，具有PTC特性的导电性聚合物就产生自发热，导电性聚合物热膨胀并变成高阻抗，使电路的电流衰减到安全的微小区域。
下面，对以往的芯片型PTC热敏电阻(下面简称PTC热敏电阻)进行说明。
作为以往的PTC热敏电阻，如日本特开平9-69416号公报所示，公开了将由导电性聚合物和导体组成的内部电极交替重叠，使得介在内部电极间的导电性聚合物层的层数在2层以上，构成PTC热敏电阻单体，并在这种PTC热敏电阻单体的侧面上设置与相对的内部电极连接的外部电极的芯片型PTC热敏电阻。
图20表示以往的PTC热敏电阻的剖视图。在图20中，导电性聚合物1是对将碳黑等导电粒子混合在聚乙烯等的高分子材料中的薄片进行架桥而成的导电性聚合物。由导体构成的内部电极2a、2b、2c、2d与薄片状的导电性聚合物1进行叠层，构成PTC热敏电阻单体3。在PTC热敏电阻的侧面上有分别与内部电极2a、2b、2c、2d连接的外部电极4a、4b。
前述以往的PTC热敏电阻在谋求小型化和大电流的场合，存在以下的问题。
为了在PTC热敏电阻中谋求小型化和大电流，需要使PTC热敏电阻的直流电阻变为低阻。为了降低导电性聚合物1的阻抗比，增加导电性聚合物中的导电粒子的填充量是有效的。但是，在PTC热敏电阻的场合虽然直流电阻能低阻化，但同时作为重要的PTC特性的电阻值上升率会降低，故有难以截断异常时的电流的问题。
此外，虽然可通过减小内部电极2a、2b、2c、2d间的导电性聚合物1的厚度实现低阻化，但是这种场合也与前述相同，有电阻值上升率降低、耐电压降低的问题。
此外，虽然可通过增加内部电极2a、2b、2c、2d互为相对的面积实现低阻化，而且作为叠层结构，以增加其叠层数来增加面积。但是，在增加叠层数的场合，叠层体的总厚度会增加，同时，由于导电性聚合物1的膨胀产生的应力，使内部电极2a、2b、2c、2d与外部电极4a，4b的连接部分的可靠性劣化，因此，叠层数的增加也有限制。
因此，为了实现低阻化，需要缩短内部电极2a、2b、2c、2d与外部电极4a，4b间的距离，并增加每1层的相对面积。但是，外部电极4a，4b附近的导电性聚合物1是与内部电极2a、2b、2c、2d连接形成难以膨胀的结构。因此，在由于过电流使导电性聚合物1膨胀时，外部电极4a，4b附近的导电性聚合物1的膨胀减小，其附近的电阻比比其它部分小。因此，在内部电极2a、2b、2c、2d与外部电极4a，4b间的距离减小的场合，作为PTC热敏电阻的电阻值上升率降低。因此，在PTC热敏电阻中，在叠层结构场合，要通过相对面积的增加来谋求低阻化时，有可能会使低电阻值上升率降低的问题。
本发明的目的在于解决前述，提供一种小型化、能用于大电流的，而且能得到足够的电阻值上升率的芯片型PTC热敏电阻小型。
发明概述
本发明的PTC热敏电阻，包括
具有PTC特性的导电性聚合物，
与前述导电性聚合物接触设置的第1外层电极，
通过前述导电性聚合物与前述第1外层电极相对设置的第2外层电极，
与前述第1外层电极和前述第2外层电极相对，同时位于它们之间而且夹在前述导电性聚合物间的1个以上的内层电极，
与前述第1外层电极直接电气连接的第1电极，
与前述第1电极在电气上独立设置的第2电极，
以设置在前述1个以上的内层电极中最接近于前述第1外层电极的位置上的内层电极作为第1号，顺次计数，以位于第n号上的内层电极作为第n号的内层电极时，奇数号内层电极直接连接在前述第2电极上，偶数号内层电极直接连接在前述第1电极上，前述内层电极全部为奇数个时，前述第2外层电极与前述第1电极直接电气连接。在前述内层电极全部为偶数个时，前述第2外层电极与前述第2电极直接电气连接。
将从前述奇数号内层电极至前述第1电极的间隔，或者从前述偶数号内层电极至前述第2电极的间隔作为a，前述内层电极中相邻的内层电极的间隔，或者与前述第1外层电极或前述第2外层电极相邻的内层电极至前述第1外层电极或前述第2外层电极的间隔作为t时，具有a/t为3-6的特点。
采用这种结构，则能将PTC热敏电阻的电阻值抑制得很低，而且能得到足够的电阻值上升率。因此，本发明的PTC热敏电阻具有小型，能对应于大电流用途，并能充分地阻止过电流。此外，这里所述的电阻值上升率是指过电流流过时PTC热敏电阻的电阻值除以通常电流流过时电阻值的值。本发明中a/t为3-6，因此能得到前述作用。
附图简要说明
图1(a)表示本发明实施例1的PTC热敏电阻的立体图。
图1(b)表示图1(a)中的A-A线剖视图。
图2(a)-(c)表示本发明实施例1的PTC热敏电阻制造方法的工序图。
图3(a)-(e)表示本发明实施例1的PTC热敏电阻制造方法的工序图。
图4(a)表示实施例1的电阻和温度特性的特性图例子。
图4(b)表示实施例1的125℃时的测量结果图。
图5表示实施例1的PTC热敏电阻的剖视图。
图6(a)、(b)表示实施例1的其它PTC热敏电阻的剖视图。
图7表示实施例1的又另外的PTC热敏电阻的剖视图。
图8表示实施例2的PTC热敏电阻的剖视图。
图9(a)-(c)表示实施例2的PTC热敏电阻制造方法的工序图。
图10(a)-(c)表示实施例2的PTC热敏电阻制造方法的工序图。
图11表示实施例2的PTC热敏电阻的剖视图。
图12(a)、(b)表示实施例2的PTC热敏电阻的剖视图。
图13表示实施例2的其它PTC热敏电阻的剖视图。
图14表示实施例3的PTC热敏电阻的剖视图。
图15(a)-(c)表示实施例3的PTC热敏电阻制造方法的工序图。
图16(a)-(c)表示实施例3的PTC热敏电阻制造方法的工序图。
图17表示实施例3的PTC热敏电阻的剖视图。
图18(a)、(b)表示实施例3的PTC热敏电阻的剖视图。
图19表示实施例3的其它PTC热敏电阻的剖视图。
图20表示以往的PTC热敏电阻的剖视图。
实施发明的最佳形态
实施例1
下面，参照附图对本发明实施例1的PTC热敏电阻进行说明。
图1(a)表示本发明实施例1的PTC热敏电阻的立体图，图1(b)表示图1(a)中的A-A线剖视图。
在图1(a)、(b)中，导电性聚合物11由作为结晶性聚合物之一的高密度聚乙烯和作为导电粒子的碳黑等的混合物组成，具有PTC特性。第1外层电极12a位于导电性聚合物11的第1面上，第2外层电极12b位于与导电性聚合物11的第1面相对的第2面上。第1、第2外层电极分别由铜或镍等的金属箔组成。将由镀镍层组成的第1电极13a包住导电性聚合物11的一个侧面及第1外层电极12a与第2外层电极12b的端部，并且与第1外层电极12a和第2外层电极12b电气连接。将由镀镍层组成的第2电极13b包住与电极13a相对的另一侧面及前述导电性聚合物11的第1面和第2面。第1、第2保护涂层14a、14b设置在导电性聚合物11的第1面和第2面的最外层，由环氧变性丙烯树脂组成。由铜或者镍等金属箔组成的内层电极15位于导电性聚合物11的内部，与外层电极12a和外层电极12b平行，而且与侧面电极13b电气连接。
下面，参照附图对前述结构的实施例1的PTC热敏电阻的制造方法进行说明。
图2(a)-(c)和图3(a)-(e)表示本发明实施例1的PTC热敏电阻制造方法的工序图。
首先，利用加热到170℃的两根热辊，对结晶化度70-90％的高密度聚乙烯42份重量％和用炉(furnace)法制造的平均粒径58nm、表面积比38m2/g的碳黑57份重量％以及抗氧化剂1份重量％进行大约20分钟的搅拌，然后从两根热辊上提取呈薄片状的前述混合物，制作图2(a)所示的厚度约0.16mm的薄片状的导电性聚合物21。
接着，利用模具压力成型，在大约80μm的电解铜箔上形成图案，作成图2(b)所示的电极22。图2(b)中的槽28在后工序中分割成片状时，为使侧面电极与外层电极或者内层电极具有规定间隔所用。槽29是在分割成片状时，为减少切割电解铜箔的部分，以及消除分割时电解铜箔的下垂和毛刺而形成的。此外，槽29还能防止电解铜箔切割面向侧面露出、造成电解铜箔氧化，以及安装时焊锡引起的短路等问题。
此外，电极22在PTC热敏电阻完成时，形成图1的外层电极12a，外层电极12b和内层电极15。
接着，如图2(c)所示，将2块片状的导电性聚合物21与3块电极22交重叠，电极22在最外层，在温度175℃、真空度20乇、面压力约75kg/cm2条件下真空热压约1分钟，制作图3(a)所示的一体化的第1层23。
然后，对一体化后的第1层23进行热处理(在110℃-120℃下用1小时)后，用电子束照射装置内进行约40Mrad的电子束照射，进行高密度聚乙烯架桥。
接着，如图3(b)所示，利用刻模形成细长的一定间隔的穿通槽24，留下所要的PTC热敏电阻的长轴方向的宽度。
接着，如图3(c)所示，在形成穿通槽24后的第1层23的上下面上去除穿通槽24的周围，丝网印刷环氧变性丙烯类UV固化与热固化并用的固化型树脂。接着，在UV固化炉中将上下面逐面进行临时固化，然后在热固化炉中对两面同时进行固化，形成保护层25。在保护层25完成时，形成第1保护涂层14a和第2保护涂层14b。
接着，如图3(d)所示，在没有形成第1层23的保护层25的部分和穿通槽24的内壁上形成由约20μm的镀镍层组成的侧面电极26。镀镍在氨基磺酸镍溶液槽中在电流密度约4A/dm2条件下进行约40分钟。
然后，利用刻模将图3(d)所示的层23分割成片，制作图3(e)所示的本发明的PTC热敏电阻27。
接着，在本发明中为了得到PTC热敏电阻的足够的电阻值上升率，对规定图1中的侧面电极13a与内层电极15间的间隔a与外层电极12a或者外层电极12b与内层电极15间的导电性聚合物11的厚度t的比a/t的范围的必要性进行说明。
如已经说明的那样，在内层电极15与第1侧面电极13a的间隔a较小时，因为PTC热敏电阻的电阻值上升率小，所以有必要将内层电极15与第1侧面电极13a的间隔作出规定以使电阻值上升率不降低。另一方面，为了减小PTC热敏电阻常温下的电阻值而做成叠层构造，所以为了增加外层电极12a或者外层电极12b与内层电极15互为相对的面积，不能使内层电极15与侧面电极13a的间隔a超出所需长度。
在本实施例1记载的制造方法中，将外层电极12a或者外层电极12b与内层电极15之间的导电性聚合物11的厚度t固定在0.15mm，侧面电极13a与内层电极15间的间隔a以0.15mm间隔变化在0.15mm-1.2mm范围，形成电解铜箔的图案，制作了各种样品。
接着，为了确认侧面电极13a与内层电极15间的间隔a变化时阻值上升率的不同情况，进行了以下试验。
试验是将间隔a以0.15mm间隔在0.15mm-1.2mm范围内进行，将制作的5个样品印刷电路板上，并放置在恒温槽中。恒温槽的温度用2℃/分钟从25℃上升到150℃，在各温度下测量了样品的电阻值。图4(a)示出了间隔0.15mm和0.9mm时的阻抗/温度特性的一例。此外，图4(b)示出了125℃时的电阻值(R125)与间隔a和导电性聚合物11的厚度t的比a/t的关系。由图4(a)、(b)可见，当a/t大于3时，特别在大于4时，电阻值上升率增大。当a/t大于6时，电阻值上升率不变，初始时(25℃)的电阻值增大。因为本发明的目的是提供适用于在大电流中使用的PTC热敏电阻，所以初始电阻值增大是不理想的。因此，适用于本发明的a/t范围以大于3小于6为佳。最好是a/t范围为大于4小于6。
接着，为了做成使外层电极12a、12b位于导电性聚合物11的内部的结构，在用本实施例1记载的制造方法制作的层23的两侧，重迭片状导电性聚合物21，加热加压成型，然后与本实施例1记载的制造方法相同，制作芯片型PTC热敏电阻。图5表示PTC热敏电阻的剖视图。在图5中，将导电性聚合物11的厚度t固定在0.15mm，间隔a以0.15mm间隔变化在0.15mm-1.2mm范围，形成电解铜箔的图案，制作各种样品，对于5个样品，用与前述相同的方法，测量25℃到150℃的电阻值，求得电阻值上升率。其结果，与前述相同，a/t大于3，特别在大于4时，电阻值上升率增大。此外，当a/t大于6时，电阻值上升率不变，初始时(25℃)的电阻值也增大。
接着，如图6(a)、6(b)所示，为了提高外层电极12a、12b与侧面电极13的连接可靠性和内层电极15与侧面电极13a的连接可靠性，在第1外层电极12a的延长线上设置与外层电极12a独立并与侧面电极13b连接的第1副电极16a。
在外层电极的延上线上设置与外层电极12b独立，并与侧电电极13b连接的第2副电极16b。同时，制作在内层电极15的延长线上设置与内层电极15独立并与第1侧面电极13a连接的内层副电极17的芯片型PTC热敏电阻。这里，所谓的“独立”是指没有直接电气连接的意思，而不是排除通过导电性聚合物电气连接的意思。
这里，将导电性聚合物11的厚度t固定在0.15mm，将副电极16a与外层电极12a的间隔、副电极16b与外层电极12b的间隔、以及内层副电极17与内层电极15间的间隔分别做成0.3mm以上，第1侧面电极13a与内层电极15间的间隔a以0.15mm间隔变化在0.45mm-1.2mm范围，形成电解铜箔的图案，制作各种样品。对于5个样品，用与前述相同的方法，测量25℃和150℃时的电阻值，求得电阻值上升率。其结果，与前述的场合相同，能确认在a/t大于3，特别在大于4时，电阻值上升率增大。当a/t大于6时，电阻值上升率不变，能确认初始(25℃)的电阻值增大。
此外，在本实施例1中，虽然对分别形成侧面电极13a和侧面电极13b作为电气连接外层电极12a与外层电极12b的第1电极、电气连接第1外层电极与直接相对的内层电极第2电极进行了说明，但设置第1电极和第2电极的位置不限于导电性聚合物11的侧面。如图7所示，也可形成第1内部穿通电极18a和第2内部穿通电极18b作为第1电极和第2电极。
也就是说，在图7中，导电性聚合物11、外层电极12a、外层电极12b、保护涂层14a、保护涂层14b、内层电极15可做成与前述本实施例1相同的结构。与前述实施例(图1)不同的是，制作了使连接外层电极12a和外层电极12b电连接的第1内部穿通电极18a，以及使外层电极12a和直接相对的内层电极15电连接的第2内部穿通电极18b。在这样构成的芯片型PTC热敏电阻中，也能得到前述本发明的效果。
此外，在前述说明中，虽然对将侧面电极13a和侧面电极13b包住导电性聚合物11的整个侧面和外层电极12a和外层电极12b的端部，或者是导电性聚合物11的第1面、第2面的情况进行了说明，但将侧面电极13a和侧面电极13b设置在导电性聚合物11的局部侧面上，也能得到前述本发明的效果。
此外，在本实施例1中，虽然对用金属箔形成外层电极12a、外层电极12b、内层电极15的情况进行了说明但也可以利用溅射、熔射、电镀等方法使导电性材料，形成上述电极。此外，也可以在溅射或者熔射导电性材料后后进行电镀，形成上述电极。或者，也可以用导电膜构成上述电极作为导电膜，。可使用金属粉、金属氧化物、具有导电性的氮化物或碳化物、碳等其中的某一种，能得到同样的效果。
实施例2
下面，参照附图对本发明实施例2的芯片型PTC热敏电阻进行说明。
图8表示本发明实施例2的芯片型PTC热敏电阻的剖视图。在图8中，导电性聚合物31由高密度聚乙烯和碳黑等混合物组成，具有PTC特性。第1外层电极32a位于导电性聚合物31的第1面上，第2外层电极32b位于导电性聚合物31的第2面上。前述电极分别由铜或者镍等的金属箔组成。将由镍涂层组成的第1侧面电极33a包住导电性聚合物31的一个侧面全面和前述外层电极32a的端部和前述导电性聚合物31的第2面，并且与第1外层电极32a电气连接。将由镀镍层组成的第2侧面电极33b包住与电极33a相对的前述导电性聚合物31的另一侧面和前述导电性聚合物31的第1面和前述第2外层电极32b的端部，并且与第2外层电极32b电气连接。第1、第2保护涂层34a、34b设置在导电性聚合物31的第1面和第2面的最外层，由环氧变性丙烯树脂组成。第1、第2内层电极35a、35b位于导电性聚合物31的内部，与前述外层电极32a和前述外层电极32b平行。内层电极35a与前述侧面电极33b电气连接，而且，内层电极35b与前述侧面电极33a电气连接。并且，这些内层电极由铜或者镍等的金属箔组成。
下面，参照附图对这种结构的本发明实施例2的芯片型PTC热敏电阻的制造方法进行说明。
图9(a)-(c)和图10(a)-(b)表示本发明实施例2的芯片型PTC热敏电阻制造方法的工序图。与实施例1相同，制作图9所示的片状导电性聚合物41，接着，利用模压成型，在大约80μm的电解铜箔上形成图案，作成图9(b)所示的电极42。接着，如图9(c)所示，将电极42重叠在片状的导电性聚合物41的两侧，进行加热加压成型，制作了图10(a)所示的一体化的第1层43。接着，如图10(b)所示，从第1层43的两侧，将2块状状的导电性聚合物41与2块电极42交替地重叠，电极42在最外层，进行加热加压成型，制作图10(c)所示的一体化的第2层44。以下，与本发明实施例1相同的方法进行制造，制作了本实施例2的芯片型PTC热敏电阻。
在本实施例2记载的制造方法中，将导电性聚合物31的厚度t固定在0.15mm，第1、第2内层电极35a、35b和第1侧面电极33a或以第2侧面电极33b间的间隔a以0.15mm间隔变化在0.1 5mm-1.2mm范围，形成电解铜箔的图案，制作各种样品。
接着，为确认变化间隔a时，进行用于确认电阻值上升率的不同情况，进行了以下试验。
试验将间隔a以0.15mm间隔变化在0.15mm-1.2mm范围形成的样品，分别安装在印刷电路板上，与实施例1相同，测量阻抗/温度特性。其结果，与实施例1相同，当a/t大于3时，特别在大于4时，电阻值上升率增大。此外，当a/t大于6时，电阻值上升率不变，初始(25℃)的电阻值也增大。
接着，为使外层电极32a、32b位于导电性聚合物31的内部，将片状的导电性聚合物41重叠在前述层44的两侧，加热加压成型，与本实施例2记载的制造方法相同，制作了芯片型PTC热敏电阻。图11表示制作的PTC热敏电阻的剖视图。在图11中，将导电性聚合物31的厚度t固定在0.15mm，间隔a以0.15mm间隔变化在0.15mm-1.2mm范围，形成电解铜箔的图案，制作各种样品，对于5个样品，用与前述相同的方法，测量25℃到150℃的电阻值，求得电阻值上升率。其结果，与前述相同，在a/t大于3，特别在大于4时，电阻值上升率增大。此外，当a/t大于6时，电阻值上升率不变，初始时(25℃)的电阻值也增大。
接着，为了提高外层电极32a、内层电极35b与第1侧面电极33a的连接可靠性和外层电极32b、内层电极35a与侧面电极33b的连接可靠性，制作了下述结构的芯片型PTC热敏电阻。即，如图12(a)、(b)所示，在外层电极32a的延长线上设置与外层电极32a独立并与侧面电极33b连接的第1副电极36a。在外层电极32b的延长线上设置与外层电极32b独立并与侧面电极33a连接的第2副电极36b。此外，在前述内层电极35a的延长线上设置与内层电极35a独立并与侧面电极33a连接的第1内层副电极37a。此外，在前述内层电极35b的延长线上设置与内层电极35b独立并与侧面电极33b连接的第2内层副电极37b。
在前述结构中，将导电性聚合物31的厚度t固定在0.15mm，将副电极36a与外层电极32a的间隔、副电极36b与外层电极32b的间隔、以及内层副电极37a与内层电极35a间的间隔、内层副电极37b与内层电极35b间的间隔分别做成0.3mm以上。此外，内层电极35a、35b与侧面电极33a或者侧面电极33b间的间隔a以0.15mm间隔变化在0.45mm-1.2mm范围，形成电解铜箔的图案，制作各种样品。对于5个样品，用与前述相同的方法，测量25℃和150℃时的电阻值，求得电阻值上升率。其结果，与前述相同，在a/t大于3，特别在大于4的场合，电阻值上升率增大。当a/t大于6时，电阻值上升率不变，初始时(25℃)的电阻值也增大。
此外，在本实施例2中，虽然对形成侧面电极33a和侧面电极33b以作为第1电极、第2电极的情况进行了说明，但设置第1电极和第2电极的位置不限于导电性聚合物31的侧面。也可以如图13所示，形成第1内部穿通电极38a和第2内部穿通电极38b。
也就是说，在图13中，导电性聚合物31、外层电极32a、外层电极32b、保护涂层34a、保护涂层34b、内层电极35a、内层电极35b，可与前述本实施例的结构相同，所不同的是，形成有与外层电极32a电气连接的第1内部穿通电极38a、和与外层电极32b电气连接的第2内部穿通电极38b。在这样构成的芯片型PTC热敏电阻中，也能得到与前述本发明相同的的效果。
此外，外层电极、侧面电极、内层电极的形状、材料等也可与前述实施例1所述的相同。
实施例3
下面，参照附图对本发明实施例3的芯片型PTC热敏电阻进行说明。
图14表示本发明实施例3的芯片型PTC热敏电阻的剖视图。在图14中，导电性聚合物51由高密度聚乙烯和碳黑等混合物组成，具有PTC特性。第1外层电极52a位于前述导电性聚合物51的第1面上，第2外层电极52b位于前述导电性聚合物31的第2面上。这些电极分别由铜或者镍等的金属箔组成。将由镍涂层组成的第1侧面电极53a包住导电性聚合物51的一侧面和前述外层电极52a和52b的端部，并且与外层电极52a和外层电极52b电气连接。将由镍涂层组成的第2侧面电极53b包住导电性聚合物51的另一侧面和导电性聚合物51的第1面和第2面。第1、第2保护涂层54a、54b包住导电性聚合物51的第1面和第2面的最外层，并由环氧变性丙烯树脂组成。第1、第2、第3内层电极55a、55b、55c位于前述导电性聚合物51的内部，与前述外层电极52a和前述外层电极52b平行。内层电极55a、55c与侧面电极53b电气连接，内层电极55b与侧面电极53a电气连接。并且，这些内层电极由铜或者镍等的金属箔组成。
下面，参照附图对这种结构的芯片型PTC热敏电阻的制造方法进行说明。
图15(a)-(c)和图16(a)-(b)表示本发明实施例3的芯片型PTC热敏电阻制造方法的工序图。与实施例1相同，制作图15(a)所示的片状导电性聚合物61，利用模具压力成型，在大约80μm的电解铜箔上形成图案，作成图15(b)所示的电极62。这里，导电性聚合物61在完成时，形成导电性聚合物51，电极62在完成时，形成第1外层电极52a、第2外层电极52b、第1-第3内层电极55a-55c。接着，如图15(c)所示，将2块片状的导电性聚合物61与3块电极62交替重叠，电极62在最外层，进行加热加压成型，制作图16(a)所示的一体化的层63。接着，如图16(b)所示，从层63的两侧，将2块片状的导电性聚合物61与2块电极62交替重叠，电极62电极在最外层进行加热加压成型，制作图16(c)所示的一体化的第2层64。以下，与本发明实施例1相同地进行制造，制作本实施例3的芯片型PTC热敏电阻。
在本发明实施例3中，为了得到PTC热敏电阻的足够的电阻值上升率，对规定第1、第2、第3内层电极55a、55b、55c与侧面电极53a或者侧面电极53b间的间隔a与导电性聚合物51的厚度t的比a/t的必要性进行说明。
在本实施例3记载的制造方法中，将导电性聚合物的厚度t固定在0.15mm，间隔a以0.15mm间隔变化在0.15mm-1.2mm范围，形成电解铜箔的图案，制作各种样品。
为确认变化前述间隔a时电阻值上升率的不同情况，进行了以下的试验。
试验将间隔a以0.15mm间隔变化在0.15mm-1.2mm范围制成的5个样品，分别安装在印刷电路板上，与本发明的实施例1相同，测量阻抗/温度特性。其结果，与本发明的实施例1相同，能确认当a/t大于3时，特别在大于4时，电阻值上升率增大。当a/t大于6时，电阻值上升率不变，初始时(25℃)的电阻值也增大。
接着，为使外层电极52a、52b位于导电性聚合物51的内部，将片状的导电性聚合物61重叠在层64的两侧，加热加压成型，然后与本实施例3记载的制造方法相同，制作芯片型PTC热敏电阻。图17表示PTC热敏电阻的剖视图。将导电性聚合物51的厚度t固定在0.15mm，间隔a以0.15mm间隔变化在0.15mm-1.2mm范围，形成电解铜箔的图案，制作各种样品，对于5个样品，用与前述相同的方法，测量25℃和150℃时的电阻值，求得电阻值上升率。其结果，与前述相同，在a/t大于3，特别在大于4的场合，电阻值上升率增大。当a/t大于6时，电阻值上升率不变，初始时(25℃)的电阻值也增大。
接着，为了提高第1外层电极52a、第2外层电极52b、第2内层电极55b和第1侧面电极53a的连接可靠性和第1、第3内层电极55a、55c与第2侧面电极53b的连接可靠性，制作如图18(a)、18(b)所示结构的芯片型PTC热敏电阻。也就是说，在外层电极52a的延长线上设置与外层电极52a独立并与侧面电极53b连接的第1副电极56a。在外层电极52b的延长线上设置与外层电极52b独立并与第2侧面电极53a连接的第2副电极56b。在前述内层电极55a的延长线上设置与内层电极55a独立并与侧面电极53a连接的第1内层副电极57a。在前述内层电极55b的延长线上设置与内层电极55b独立并与侧面电极53b连接的第2内层副电极57b。此外，在前述内层电极55a的延长线上设置与内层电极55c独立并与侧面电极53a连接的第3内层副电极57c。
在前述结构中，将导电性聚合物51的厚度t固定在0.15mm，将副电极56a与外层电极52a的间隔、副电极56b与外层电极52b的间隔、以及内层副电极57a与内层电极55a间的间隔、内层副电极57b与内层电极55b和内层副电极57c与内层电极55c间的间隔分别做成0.3mm以上。第1、第2、第3内层电极55a、55b、55c与侧面电极53a或者侧面电极53b间的间隔a以0.15mm间隔变化在0.45mm-1.2mm范围，形成电解铜箔的图案，制作各种样品。对于5个样品，用与前述相同的方法，测量25℃和150℃时的电阻值，求得电阻值上升率。其结果，与前述相同，在a/t大于3，特别在大于4时，电阻值上升率增大。当a/t大于6时，电阻值上升率不变，初始时(25℃)的电阻值也增大。
此外，在本实施例3中，虽然对电气连接外层电极52a和第2外层电极52b的第1电极、第2电极进行了说明，但设置第1电极和第2电极的位置不限于导电性聚合物51的侧面。也可以如图19所示，形成第1内部穿通电极58a和第2内部穿通电极58b作为第1电极和第2电极。
也就是说，在图19中，导电性聚合物51、外层电极52a、外层电极52b、保护涂层54a、54b、内层电极55a、内层电极55b，内层电极55c，可与前述本实施例3的结构相同，与本实施例3(图14)不同的是，形成有电气连接外层电极52a、52b的第1内部穿通电极58a、电气连接与外层电极52a直接相对的内层电极的第2内部穿通电极58b。在这样构成的芯片型PTC热敏电阻中，也能得到与前述实施例3相同的的效果。
此外，外层电极、侧面电极、内层电极的形状、材料等也可与前述实施例1所述的相同。
此外，在前述实施例的说明中，虽对作为结晶性聚合物的高密度聚乙烯进行了说明，但由前述的作用机制可见，本发明可为利用聚合乙烯、PBT树脂、PET树脂、聚酰胺树脂、PPS树脂等结晶性聚合物的各种PTC热敏电阻作出对应。
工业上的实用性
如前所述，本发明的PTC热敏电阻使用具有PTC特性的导电性聚合物，第1电极或者第2电极与内部电极的间隔a与内层电极间或者第1、第2外层电极与内层电极间的间隔t的比a/t在3-6的范围内。采用本发明的结构，能将PTC热敏电阻的电阻值抑制得很低，并能对应于大电流用途，而且能得到足够的电阻值上升率，所以本发明的PTC热敏电阻能有效地使用在大电流电路的过电流保护上。
Claims (10)
1.一种芯片型聚合物PTC热敏电阻，其特征在于，包括
具有PTC特性的导电性聚合物，
与所述导电性聚合物接触设置的第1外层电极，
通过所述导电性聚合物与所述第1外层电极相对设置的第2外层电极，
与所述第1外层电极和所述第2外层电极相对，同时位于它们之间而且夹在所述导电性聚合物间的1个以上的内层电极，
与所述第1外层电极直接电气连接的第1电极，
与所述第1电极在电气上独立设置的第2电极，
当以设置在所述1个以上的内层电极中最接近于所述第1外层电极的位置上的内层电极作为第1号，顺次计数，以位于第n号上的内层电极作为第n号的内层电极时，奇数号内层电极直接连接在所述第2电极上，偶数号内层电极直接连接在所述第1电极上，在所述内层电极全部为奇数个的场合，所述第2外层电极与所述第1电极直接电气连接，在所述内层电极全部为偶数个的场合，所述第2外层电极与所述第2电极直接电气连接，
将从所述奇数号内层电极至所述第1电极的间隔，或者从所述偶数号内层电极至所述第2电极的间隔作为a，将从所述内层电极中相邻的内层电极的间隔，或者与所述第1外层电极或所述第2外层电极相邻的内层电极至所述第1外层电极或所述第2外层电极的间隔作为t时，a/t为3-6。
2.如权利要求1所述的芯片型聚合物PTC热敏电阻，其特征在于，
所述第1电极是设置在所述导电性聚合物的一侧面上的第1侧面电极，所述第2电极是设置在所述导电性聚合物的另一侧面上的第2侧面电极。
3.如权利要求1所述的芯片型聚合物PTC热敏电阻，其特征在于，
所述第1电极是设置在所述导电性聚合物的一方内部的第1内部贯穿电极，所述第2电极是设置在所述导电性聚合物内部的第2内部贯穿电极。
4.如权利要求1所述的芯片型聚合物PTC热敏电阻，其特征在于，
所述第1电极是设置在所述导电性聚合物的一侧面上的第1外层电极和与所述偶数号内层电极直接电气连接的第1侧面电极，
所述第2电极是设置在所述导电性聚合物的另一侧面上与所述奇数号内层电极直接电气连接的的第2侧面电极，
在所述内层电极全部为奇数个的场合，所述第2外层电极与所述第1电极直接电气连接，在所述内层电极全部为偶数个的场合，所述第2外层电极与所述第2侧面电极直接电气连接。
5.如权利要求1所述的芯片型聚合物PTC热敏电阻，其特征在于，
所述a/t为4-6。
6.一种芯片型聚合物PTC热敏电阻，其特征在于，包括
具有PTC特性的导电性聚合物，
与所述导电性聚合物接触设置的第1外层电极，
通过所述导电性聚合物与所述第1外层电极相对设置的第2外层电极，
与所述第1外层电极和所述第2外层电极相对，同时位于它们之间而且夹在所述导电性聚合物间的1个以上的内层电极，
与所述第1外层电极位于相同的面上，与所述第1外层电极隔开规定的间隔并与所述导电性聚合物接触设置的第1外层副电极，
与所述第2外层电极位于相同的面上，与所述第2外层电极隔开规定的间隔，并与所述导电性聚合物接触设置的第2外层副电极，
与所述内层电极位于相同的面上，与所述内层电极隔开规定的间隔并夹在所述导电性聚合物间的与所述内层电极层数相同的内层副电极，
与所述第1外层电极直接电气连接的第1电极，
与所述第1电极电气独立设置并与所述第1外层副电极直接电气连接的第2电极，
当以设置在所述1个以上的内层电极中最接近于所述第1外层电极的位置上的内层电极作为第1号，顺次计数，以位于第n号上的内层电极作为第n号的内层电极时，奇数号内层电极和偶数号内层副电极直接连接在所述第2电极上，偶数号内层电极和奇数号内层副电极直接连接在所述第1电极上，在所述内层电极全部为奇数个的场合，所述第2外层电极与所述第1电极直接电气连接，而且所述第2外层副电极与第2电极直接电气连接，在所述内层电极全部为偶数个的场合，所述第2外层电极与所述第2电极直接电气连接，而且所述第2外层副电极与第1电极直接电气连接，
将从所述奇数号内层电极至所述第1电极的间隔，或者从所述偶数号内层电极至所述第2电极范围的间隔作为a，将从所述内层电极中相邻的内层电极的间隔，或者与所述第1外层电极或所述第2外层电极相邻的内层电极至所述第1外层电极或所述第2外层电极的间隔作为t时，a/t为3-6。
7.如权利要求6所述的芯片型聚合物PTC热敏电阻，其特征在于，
所述第1电极是设置在所述导电性聚合物的一侧面上的第1侧面电极，所述第2电极是设置在所述导电性聚合物的另一侧面上的第2侧面电极。
8.如权利要求6所述的芯片型聚合物PTC热敏电阻，其特征在于，
所述第1电极是设置在所述导电性聚合物的一方内部的第1内部贯穿电极，所述第2电极是设置在所述导电性聚合物内部的第2内部贯穿电极。
9.如权利要求6所述的芯片型聚合物PTC热敏电阻，其特征在于，
所述第1电极是设置在所述导电性聚合物的一侧面上的第1外层电极与所述偶数号内层电极和所述奇数号内层副电极直接电气连接的第1侧面电极，
所述第2电极是设置在所述导电性聚合物的另一侧面上，与所述第1外层副电极、所述奇数号内层电极和所述偶数号内层副电极直接电气连接的的第2侧面电极，
在所述内层电极全部为奇数个的场合，所述第2外层电极与所述第1侧面电极直接电气连接，而且所述第2外层副电极与第2侧面电极直接电气连接，在所述内层电极全部为偶数个的场合，所述第2外层电极与所述第2侧面电极直接电气连接，而且所述第2外层副电极与第1侧面电极直接电气连接。
10.如权利要求6所述的芯片型聚合物PTC热敏电阻，其特征在于，
所述a/t为4-6。
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