CN1231056A - Ptc热敏电阻 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种导电片与由金属箔构成的内层电极和外层电极间的密合性优良且具有较大电流阻断特性的PTC热敏电阻。该热敏电阻含有导电片(14)与具有第1镀层(12)的、由金属箔构成的内层电极(1)多层交替层叠,使最外层为导电片(14)而构成的层叠体(13);设置在与位于该层叠体(13)最外层的导电片(14)的金属箔构成的内层电极(11)相对的面上,具有第2镀层(16)的外层电极(18);在所述层叠体(13)的相对侧面上设置侧面电极层(20),使之与内层电极(11)与外层电极(18)电连接。
Description
技术领域
本发明涉及采用具有正温度系数(Positive Temperature Coefficient)(下文称为“PTC”)特性的导电聚合物的PTC热敏电阻。
背景技术
下面，对以往的PTC热敏电阻加以说明。
在特开昭61-10203号公报中揭示了一种已有技术的PTC热敏电阻，它将多块由具有PTC特性的聚合物构成的导电片与由金属箔构成的内层电极、外层电极交替层叠，并在相对侧面上具有作为引出部的侧面电极层。
图7是以往PTC热敏电阻的剖面图。
图7中，1是在交联的聚乙烯等高分子材料中混有炭黑等导电粒子的导电片。2是铜或镍等的金属箔，它在导电片1的始端及末端具有开口部3，并交替插入且设置在导电片1的上、下面上；由该金属箔2构成的内层电极2a、外层电极2b与导电片1交替层叠构成层叠体。5是设置在层叠体4的相对侧面上，使内层电极2a与外层电极2b的一端电气连接的侧面电极层。
下面，对上述构成的以往的PTC热敏电阻，说明其制造方法。
首先，使铜或镍的金属箔构成的内层电极2a及外层电极2b一端与导电片1的一端交替对齐，另一端形成开口部3，在这种方式层叠形成层叠体4，该金属箔在聚乙烯中混合炭黑等导电粒子、制成矩形的导电片1的纵向或横向的至少一个尺寸，比导电片1短约0.5～3.0mm。这时，层叠体4的最上面和最下面，层叠金属箔构成的外层电极2b。
然后，一边把层叠体4加热至100～200℃温度，一边从上、下加压，使导电片1软化，从而层叠体4的导电片1与金属箔构成的内层电极2a与外层电极2b粘合紧固。
最后，在上一工序中紧固的层叠体4的相对侧面上涂敷导电膏从而形成侧面电极层5，使之与金属箔2构成的内层电极2a及外层电极2b的一端电气连接。此后，通过固化处理，制成PTC热敏电阻。
但是，在上述以往的PTC热敏电阻构成中，存在下述缺陷：为了降低初始电阻值，导电片1与金属箔构成的内层电极2a与外层电极2b交替层叠并热压接，由于是不同的材料，一旦受到热冲击，因两者热膨胀系数的差异大，导电片1与金属箔2构成的内层电极2a及外层电极2b之间产生剥离，从而电阻值增大。
本发明的目的在于提供一种导电片与金属箔构成的内层电极与外层电极的密合性优良、不会因热冲击而导致电阻值增大的PTC热敏电阻。
发明内容
为了达到上述目的，本发明的PTC热敏电阻，通过在两个面上形成第1镀层，使表面粗糙面化的金属箔构成内层电极；通过在与导电片相对的面上形成第2镀层，使表面粗糙面化的金属箔构成外层电极。
图面概述
图1(a)是本发明第1实施例的PTC热敏电阻的立体图。图1(b)是上图的PTC热敏电阻的A-A剖面图。图2、图3是表示上述的PTC热敏电阻制造方法的工序图。图4是表示上述PTC热敏电阻中所使用的金属箔的断裂特性的曲线图。图5是本发明另一实施例的PTC热敏电阻的剖面图。图6是本发明又一实施例的PTC热敏电阻的剖面图。图7是以往PTC热敏电阻的剖面图。
本发明的较佳实施方式
本发明权利要求1所述的PTC热敏电阻，包括：
层叠体，该层叠体含至少2层由具有PTC特性聚合物构成的导电片及至少1层两面都具有第1镀层并由金属箔构成的内层电极，所述内层电极在侧端部有空缺部，上述多层导电片及内层电极交替层叠，使最外层为所述导电片，从而构成层叠体；
外层电极，该外层电极设置在与位于所述层叠体最外层的所述导电片的所述内层电极相对的面上，其一部分具有空缺部，而且在与所述导电片相对的面上有第2镀层；
设置在所述层叠体的相对侧面上、电气连接所述内层电极与外层电极的侧面电极层。
权利要求2所述的发明，在权利要求1所述的PTC热敏电阻中，所述导电片为3层以上，所述内层电极为2层以上，且在侧端部具有的空缺部互相错开。
权利要求3所述的发明，在权利要求1所述的PTC热敏电阻中，所述内层电极与外层电极是镀镍铜箔。
权利要求4所述的发明，在权利要求1所述的PTC热敏电阻中，所述侧面电极层是以与所述内层电极与外层电极相同材料的金属构成的。
权利要求5所述的发明，在权利要求1所述的PTC热敏电阻中，所述层叠体，在其相对侧面上具有凹部，在所述凹部仅设置侧面电极层。
实施例
下文，参照附图，对本发明实施例的PTC热敏电阻加以说明。
图1(a)是本发明实施例1的PTC热敏电阻的立体图，图1(b)是图1(a)的A-A剖面图。
图1中，11是由在其上、下面上有镍等构成的第1镀层12的电解铜箔等金属箔构成的内层电极。
13是层叠体，它由下述方式构成：内层电极11与由高密度聚乙烯等构成的结晶性聚合物及炭黑等构成的导电粒子混合而成的导电片14交替层叠，并使最外层为导电片14；该层叠体在金属箔构成的内层电极11的侧端部具有空缺部15。
18是电解铜箔等金属箔构成的外层电极，该外层电极设置在与位于层叠体13最外层的导电片14的由金属箔构成的内层电极11相对的面上，其一部分有空缺部17，而且敷设第2镀层16。第2镀层16以与导电片14相对的方式层叠。19是设置在层叠体13相对侧面上的凹部。20是设置在层叠体13的相对侧面的凹部19上使内层电极11与外层电极18电气连接的、由与内层电极11相同的金属材料构成的侧面电极层。
对上述构成的本发明第1实施例的PTC热敏电阻，下文参照附图，说明其制造方法。
图2、图3是本发明第1实施例的PTC热敏电阻制造方法的工序图。
首先，如图2(a)所示，通过非电解镀层法等在电解铜箔等金属箔构成的内层电极21的上、下面的整个表面上，用镍等金属形成第1镀层22以后，对上、下两面进行2μm以上的粗糙面化。这时，可以用模冲压机或蚀刻法等，在金属箔构成的内层电极21上形成分割槽23，也可以采用由预先具有分割槽23的金属箔构成的内层电极21，以便后续工序中能一个个加以截断。
然而，如图2(b)所示，在内层电极21的上、下面上层叠导电片24，形成层叠体25。导电片24是由结晶度约70～90％的高密度聚乙烯等构成的结晶性聚合物约56％(重量)与由平均粒径约58nm、比面积(表面系数)约38m2/g的炭黑等构成的导电粒子约44％(重量)的混合物构成的。内层电极21是由其上、下面用第1镀层22进行2μm以上粗糙面化的金属箔构成的。
然后，如图2(c)所示，把在电解铜箔等金属的单面上，用镍等金属形成第2镀层26，使该单面粗糙面化而得到的外层电极27，层叠在已得到的层叠体25的最外层上，使粗糙面与导电片24相接。
然后，如图2(d)所示，使层叠由上一工序得到的外层电极27的层叠体25，用比聚合物的融点高约40℃(约175℃)的热板，以真空度约20Torr、表面压力约50Kg/cm2的压力，边加热1分钟，边加压成形，形成层叠片28。这时，可以用模冲压机或蚀刻法，在外层电极27上形成分割槽29，也可以采用预先具有分割槽29的金属箔构成的外层电极27，以便在后续工序中一个个加以截断。
然后，如图3(a)所示，用钻床或模冲压机等，在层叠片28的分割槽29上，形成通孔30。
然后，如图3(b)所示，在通孔30的至少内壁，用电解铜电镀、非电解铜电镀等方法，形成25-30μm厚度的铜镀层，从而形成侧面电极层31。这时，施加于通孔30内壁的电镀，也可覆盖通孔30的周边、层叠片28的上表面及下表面。
然后，如图3(c)所示，在层叠片28的最外层，即外层电极27的上表面，通过网板印刷或照像法，形成保护层，由氯化铁进行化学蚀刻后，剥离保护层，设置空缺部32。
最后，如图3(d)所示，用刻模铣床或模冲压机沿分割槽29将层叠片28截断成单片33，制成PTC热敏电阻。
现对导电片24、内层电极21及外层电极27的密合性与加压时的表面压力的关系加以说明。
为了提高导电片24与内层电极21及外层电极27的密合性，边加热边加压时，必须施加表面压力约50kg/cm2以上的压力。若考虑与内层电极21及外层电极27的厚度的关系，通过加压，导电片24会熔融，并在表面方向延伸，另外，由于该导电片24与内层电极21及外层电极27间的摩擦力，内层电极21及外层电极27上产生表面方向的拉伸应力，在作为内层电极21及外层电极27的金属箔薄时，往往发生断裂。由施加于该表面方向的力(表面压力)与金属箔的厚度，来比较金属箔有无断裂的数据示于图4。图4是把本发明第1实施例的PTC热敏电阻，用加热至约175℃的热板，从外层电极27的上下夹住，用压力机加压后，从压力机上取下，然后从外层电极27的上表面，照射X射线，检查内部的内层电极21的金属箔是否断裂。这里，由于外层电极27仅一面与导电片密合，与内层电极21相比，因表面压力引起的断裂较少。
图4中，在金属箔厚度不足35μm时，表面压力未达到50kg/cm2，金属箔已断裂，从而不能施加为了保持密合性所需的50kg/cm2压力。因此，为了即使施加50kg/cm2压力，金属箔也不断裂地压接，显然必须有35μm以上的厚度。
再者，为了提高导电片与金属箔的密合性，如图5所示，若在作为其上、下表面都有第1镀层34的内层电极35的金属箔与侧面电极层36的连接部附近，用电解铜电镀等方法，形成约30μm的接合部37，则可增加与侧面电极层36接合的接合部37的机械强度。因而，不仅能对热冲击提高与导电片38的密合性，而且能同时提高与侧面电极36的密合性。
在上述第1实施例中，通过在侧面具有凹部19，使因导电片14与金属箔构成的内层电极11的热膨胀系数不同而产生的热应力分散，不局部集中于凹部19，从而可减轻对金属箔构成的内层电极11与侧面电极层20间及外层电极18与侧面电极层20间的接合部分断裂的影响程度。也可不特意设置凹部19，而局部形成侧面电极层20。
又，在对作为内层电极11及外层电极18的金属箔表面进行粗糙化时，若采用镍镀层或含镍的铜等金属构成的镀层，则与其它金属相比，镀层表面的粗糙程度变大。为了提高导电片14与金属箔构成的内层电极11的密合性，需要达到2μm以上的表面粗糙度，这对为确保该表面粗糙度，能得到2μm粗糙度的镍电镀是有效的。
又，在上述第1实施例中的PTC热敏电阻中，以导电片14是2层，金属箔构成的内层电极11是1层为例作了说明，但也可以如图6所示导电层39取3层，金属箔构成的内层电极40取2层，交替层叠，而且更多的层叠数也同样可制造。增加层叠数，可制造能流过更大电流的PTC热敏电阻。这时，内层电极40必须排列成使其侧端部的空缺部41相互错开。
工业应用性
上述本发明，由于使用通过内层电极和外层电极电镀而使表面为粗糙面的金属箔，可提供在受热冲击时也能使导电片与金属箔构成的内层电极与外层电极的密合性优良，并具有较大电流阻断特性的PTC热敏电阻。
Claims (5)
1.一种PTC热敏电阻，其特征在于包括：
层叠体，该层叠体含至少2层由具有PTC特性聚合物构成的导电片及至少1层两面都具有第1镀层并由金属箔构成的内层电极，所述内层电极在侧端部有空缺部，上述多层导电片及内层电极交替层叠，使最外层为所述导电片，从而构成层叠体；
外层电极，该外层电极设置在与位于所述层叠体最外层的所述导电片的所述内层电极相对的面上，其一部分具有空缺部，而且在与所述导电片相对的面上有第2镀层；
设置在所述层叠体的相对侧面上、电气连接所述内层电极与外层电极的侧面电极层。
2.如权利要求1所述的PTC热敏电阻，其特征在于，所述导电片为3层以上，所述内层电极为2层以上，且在侧端部具有的空缺部互相错开。
3.如权利要求1所述的PTC热敏电阻，其特征在于，所述内层电极与外层电极是镀镍铜箔。
4.如权利要求1所述的PTC热敏电阻，其特征在于，所述侧面电极层是以与所述内层电极与外层电极相同材料的金属构成的。
5.如权利要求1所述的PTC热敏电阻，其特征在于，所述层叠体，在其相对侧面上具有凹部，在所述凹部仅设置侧面电极层。
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