DE69732533T2

DE69732533T2 - Ptc-thermistor

Info

Publication number: DE69732533T2
Application number: DE69732533T
Authority: DE
Inventors: Junji Kojima; Kohichi Morimoto; Takashi Osaka-shi IKEDA; Naohiro Osaka-shi MIKAMOTO
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2017-09-23
Also published as: CN1231056A; EP0952591A4; EP0952591B1; KR100331513B1; EP0952591A1; US6157289A; JP3892049B2; KR20000048513A; WO1998012715A1; DE69732533D1; CN1154119C

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen PTC-Thermistor (PTC: Positve Temperature Coefficient = Positiver Temperaturkoeffizient), der ein leitendes Polymer mit PTC-Eigenschaften verwendet.
STAND DER TECHNIK
Im Folgenden wird ein herkömmlicher PTC-Thermistor beschrieben.
Ein herkömmlicher PTC-Thermistor ist zum Beispiel in dem japanischen offengelegten Patent Nr. 61-10203 angegeben, wobei eine Vielzahl von leitenden Schichten aus Polymer mit PTC-Eigenschaften sowie eine Innenschicht-Elektrode und eine Außenschicht-Elektrode aus einer Metallfolie alternierend laminiert sind und wobei eine Seitenflächen-Elektrodenschicht an einer Seitenfläche als Ausgangsteil vorgesehen ist.
7 ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen PTC-Thermistors.
In 7 gibt das Bezugszeichen (1) eine leitende Schicht an, in der Carbon-Black oder andere leitende Partikeln in einem vernetzten Polyethylen oder einem anderen Polymermaterial gemischt sind. Das Bezugszeichen 2 gibt eine Metallfolie aus Kupfer, Nickel oder ähnlichem an, die alternierend gecrimpte Öffnungen 3 am Startende und am Zielende auf der oberen und unteren Seite der leitenden Schicht 1 aufweist, wobei eine Innenschicht-Elektrode 2a und eine Außenschicht-Elektrode 2b aus dieser Metallfolie 2 sowie die leitende Schicht 1 alternierend laminiert sind, um einen laminierten Körper zu bilden. Das Bezugszeichen 5 gibt eine Seitenflächen-Elektrodenschicht an, die elektrisch mit den Enden der Innenschicht-Elektrode 2a und der Außenschicht-Elektrode 2b an der Seitefläche des laminierten Körpers 4 verbunden ist.
Im Folgenden wird das Herstellungsverfahren für den derart aufgebauten herkömmlichen PTC-Thermistor beschrieben.
Zuerst werden Carbon-Black oder andere leitende Partikeln in Polyethylen gemischt und es wird eine rechteckige leitende Schicht 1 geformt, wobei dann eine Innenschicht-Elektrode 2a und eine Außenschicht-Elektrode 2b aus einer Metallfolie aus Kupfer oder Nickel, deren Seiten um 0,5 bis 3,0 mm kürzer als wenigstens eine der Seiten der leitenden Schicht 1 sind, sodass ein Ende alternierend mit einem Ende der leitenden Schicht 1 ausgerichtet ist und dass eine Öffnung 3 an dem anderen Ende gebildet werden kann, laminiert werden, sodass ein laminierter Körper 4 gebildet wird. Dabei werden die obere Seite und die untere Seite des laminierten Körpers 4 derart geformt, dass die Außenschicht-Elektrode 2b aus der Metallfolie laminiert werden kann.
Während dann der laminierte Körper 4 auf eine Temperatur von 100 bis 200°C erhitzt wird, wird er von oben und unten gepresst, wodurch die leitende Schicht 1 weich gemacht wird und die leitende Schicht 1 des laminierten Körpers 4 sowie die Innenschicht-Elektrode 2a und die Außenschicht-Elektrode 2b aus Metallfolie fixiert werden.
Schließlich wird auf der Seitenfläche des in dem vorausgehenden Schritt fixierten laminierten Körpers 4 eine leitende Paste aufgetragen, um elektrisch ein Ende der Innenschicht-Elektrode 2a und der Außenschicht-Elektrode 2b aus Metallfolie 2 zu verbinden, wobei dann eine Seitenflächen-Elektrode 5 gebildet wird und durch eine Vernetzung ein PTC-Thermistor hergestellt wird.
Um bei einem derartigen herkömmlich aufgebauten PTC-Thermistor den Anfangswiderstandswert zu senken, werden die leitende Schicht 1 und die Innenschicht-Elektrode 2a und die Außenschicht-Elektrode 2b aus Metallfolie alternierend laminiert und thermisch komprimiert. Weil sie aber aus unterschiedlichen Materialien bestehen, können sich unter der Temperatureinwirkung die leitende Schicht 1 und die Innenschicht-Elektrode 2a und die Außenschicht-Elektrode 2b aus Metallfolie aufgrund einer großen Differenz des thermischen Ausdehnungskoeffizienten lösen, wodurch der Widerstandswert erhöht wird.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen PTC-Thermistor anzugeben, der einen hervorragenden Kontakt zwischen der leitenden Schicht und einer Innenschicht-Elektrode und einer Außenschicht-Elektrode aus Metallfolie aufweist, wobei der Widerstandswert bei einer Temperatureinwirkung nicht erhöht wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Um die Aufgabe zu lösen, ist der PTC-Thermistor der Erfindung gekennzeichnet durch eine Innenschicht-Elektrode aus einer Metallfolie mit einer groben Oberfläche, die durch eine erste plattierte Schicht auf beiden Seiten gebildet wird, und durch eine Außenschicht-Elektrode aus einer Metallfolie mit einer groben Oberfläche, die durch eine zweite plattierte Schicht auf einer der leitenden Schicht zugewandten Oberfläche gebildet wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(a) ist eine perspektivische Ansicht eines PTC-Thermistors in einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 1(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A des PTC-Thermistors. 2 und 3 sind Prozessdiagramme, die ein Herstellungsverfahren für den PTC-Thermistor zeigen. 4 ist ein Kurvendiagramm, das die Bruchkennlinie der in dem PTC-Thermistor verwendeten Metallfolie zeigt. 5 ist eine Schnittansicht eines PTC-Thermistors in einer anderen Ausführungsform der Erfindung. 6 ist eine Schnittansicht eines PTC-Thermistors in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. 7 ist eine Schnittansicht eines PTC-Thermistors aus dem Stand der Technik.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Die Erfindung gibt einen PTC-Thermistor gemäß Anspruch 1 an. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die leitende Schicht drei oder mehr Einzelschichten und umfasst die Innenschicht-Elektrode zwei oder mehr Schichten, wobei beide einen Freiraum aufweisen, sodass sie alternierend an gegenüberliegenden seitlichen Endteilen ausgerichtet werden können.
Vorzugsweise sind die Innenschicht-Elektrode und die Außenschicht-Elektrode nickelplattierte Kupferfolien.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Seitenflächen-Elektrodenschichten aus dem gleichen Metallmaterial ausgebildet wie die Innenschicht-Elektrode und die Außenschicht-Elektrode.
Die Erfindung gibt weiterhin einen PTC-Thermistor nach Anspruch 5 an.
Gemäß einem weiteren Aspekt gibt die Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen PTC-Thermistor nach Anspruch 12 an.
Ausführungsformen
Mit Bezug auf die Zeichnungen werden im Folgenden Ausführungsformen des PTC-Thermistors der Erfindung beschrieben.
1(a) ist eine perspektivische Ansicht eines PTC-Thermistors in einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und 1(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A.
In 1 gibt das Bezugszeichen 11 eine Innenschicht-Elektrode aus einer Metallfolie wie etwa einer elektrolytischen Kupferfolie mit ersten plattierten Schichten 12 aus Nickel oder ähnlichem auf der oberen und unteren Oberfläche an.
Das Bezugszeichen 13 gibt einen laminierten Körper an, der durch das alternierende Laminieren der Innenschicht-Elektrode 11 und einer leitenden Schicht 14 mit einer Mischung aus einem kristallinem Polymer wie etwa hochdichtem Polyethylen oder ähnlichem und leitenden Partikeln aus Carbon-Black oder ähnlichem ausgebildet ist, wobei die äußerste Schicht die leitende Schicht 14 sein kann und ein Freiraum 14 an dem seitlichen Endteil der Innenschicht-Elektrode 11 aus Metallfolie vorgesehen ist.
Das Bezugszeichen 18 gibt eine Außenschicht-Elektrode aus einer Metallfolie wie etwa einer elektrolytischen Kupferfolie an, die ein zweite plattierte Schicht 16 mit einem Freiraum 17 aufweist, an einer der Innenschicht-Elektrode 11 aus Metallfolie der leitenden Schicht 14 in der äußersten Schicht des laminierten Körpers angeordnet ist und derart laminiert ist, dass die zweite plattierte Schicht 16 der leitenden Schicht 14 zugewandt sein kann. Das Bezugszeichen 19 gibt eine Vertiefung an, die auf der Seitenfläche des laminierten Körpers 13 vorgesehen ist. Das Bezugszeichen 20 gibt Seitenflächen-Elektrodenschichten an, die aus dem gleichen Material wie die Innenschicht-Elektrode 11 gebildet ist, in den Vertiefungen 19 an den Seitenflächen des laminierten Körpers 13 angeordnet sind und die Innenschicht-Elektrode 11 und die Außenschicht-Elektrode 18 miteinander verbinden.
Im Folgenden wird das Herstellungsverfahren des derart aufgebauten PTC-Thermistors der ersten Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
2 und 3 sind Prozessdiagramme, die das Herstellungsverfahren des PTC-Thermistors in der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Wie in 2(a) gezeigt, sind erste plattierte Schichten 22 aus Nickel oder einem anderen Material auf der gesamten oberen und unteren Fläche einer Innenschicht-Elektrode 21 aus einer Metallfolie wie etwa einer elektrolytischen Kupferfolie durch ein nicht-elektrisches Plattierungsverfahren oder ähnliches aufgetragen, wobei die obere und untere Oberfläche um 2 Mikrometer oder mehr aufgeraut sind. Für das Zerteilen in einem späteren Prozess können Teilungsrillen 23 in der Innenschicht-Elektrode 21 aus Metallfolie unter Verwendung eines Prägeprozesses, eines Ätzprozesses oder ähnlichem ausgebildet sein, oder es kann eine Innenschicht-Elektrode 21 aus einer Metallfolie mit vorläufigen Teilungsrillen 23 verwendet werden.
Wie in 2(b) gezeigt, wird eine leitende Schicht 24 aus einer Mischung aus ungefähr 56 Gew.-% kristallinem Polymer wie etwa hochdichtem Polyethylen oder ähnlichem mit einem Kristallisationsgrad von ungefähr 70 bis 90% und aus ungefähr 44 Gew.-% leitenden Partikeln wie etwa Carbon-Black oder ähnlichem mit einer mittleren Partikelngröße von ungefähr 58 nm und einer spezifischen Oberfläche von ungefähr 38 m²/g auf der durch die ersten plattieren Schichten 22 um 2 Mikrometer oder mehr aufgerauten oberen und unteren Oberfläche der Innenschicht-Elektrode 21 aus Metallfolie laminiert, um einen laminierten Körper 25 zu bilden.
Dann wird wie in 2(c) gezeigt eine Außenschicht-Elektrode 27 mit einer Oberfläche, die durch das Ausbilden einer zweiten plattierten Schicht 26 aus Nickel oder einem anderen Material auf einer Seite des Metalls der elektrolytischen Kupferfolie oder ähnlichem aufgeraut wurde, auf die äußerste Schicht des erhaltenen laminierten Körpers 25 laminiert, sodass die geraute Oberfläche die leitende Schicht 24 kontaktieren kann.
Dann wird der laminierte Körper 25 mit der in dem vorausgehenden Schritt laminierten Außenschicht-Elektrode 27 gepresst und geformt, wobei er für ungefähr 1 Minute bei einem Druck (Unterdruck) von ungefähr 20 Torr und mit einem Oberflächendruck von ungefähr 50 kg/cm² durch eine Heizplatte mit ungefähr 175°C über dem Schmelzpunkt des Polymers von ungefähr 40°C erhitzt wird. Dadurch wird eine laminierte Schicht 28 gebildet. Für das Zerteilen in einem späteren Prozess können Teilungsrillen 29 in der Außenschicht-Elektrode 27 unter Verwendung einer Prägepresse, eines Ätzverfahrens oder ähnlichem vorgesehen werden, oder es kann eine Außenschicht-Elektrode 27 aus einer Metallfolie mit Teilungsrillen 29 verwendet werden.
Wie in 3(a) gezeigt, werden Durchgangslöcher 30 mit einer Bohrmaschine, einer Prägepresse oder ähnlichem auf der oberen Fläche der Teilungsrillen 29 der laminierten Schicht 28 ausgebildet.
Wie in 3(b) gezeigt, wird die wenigstens eine Innenwand des Durchgangslochs 30 mit Kupfer in einer Dicke von 25 bis 30 Mikrometern durch eine elektrolytische Kupferplattierung oder eine nicht-elektrische Kupferplattierung plattiert, um eine Seitenflächen-Elektrodenschicht 31 zu bilden. Dabei kann die auf die Innenwand des Durchgangslochs 30 aufgetragene Plattierung derart ausgebildet werden, dass sie das Durchgangsloch 30 oder die obere Fläche und die untere Fläche der laminierten Schicht 28 bedeckt.
Dann wird wie in 3(c) gezeigt ein Resistmaterial auf der oberen Fläche der Außenschicht-Elektrode 27, die der äußersten Schicht der laminierten Schicht 28 entspricht, durch einen Siebdruck oder ein photographisches Verfahren aufgetragen, wobei das Resistmaterial dann mittels chemischem Ätzen unter Verwendung von Eisenchlorid entfernt wird und ein Freiraum 32 gebildet wird.
Indem wie in 3(d) gezeigt die laminierte Schicht 28 entlang der Teilungsrillen 29 zerteilt wird oder indem mittels einer Prägepresse einzelne Teile 33 geschnitten werden, wird ein PTC-Thermistor hergestellt.
Im Folgenden wird die Beziehung zwischen dem Kontakt der leitenden Schicht 24 zu der Innenschicht-Elektrode 21 und der Außenschicht-Elektrode 27 einerseits und dem Oberflächendruck beim Pressen andererseits beschrieben.
Um den Kontakt der leitenden Schicht 24 mit der Innenschicht-Elektrode 21 und der Außenschicht-Elektrode 27 beim Pressen und Erhitzen zu verbessern, muss ein Oberflächendruck von ungefähr 50 kg/cm² oder mehr ausgeübt werden. Wenn man die Beziehung zu der Dicke der Innenschicht-Elektrode 21 und der Außenschicht-Elektrode 27 beim Pressen betrachtet, wird die leitende Schicht 24 geschmolzen und neigt zu einer Ausdehnung in der Oberflächenrichtung, wobei durch die Reibungskraft der leitenden Schicht 24 gegen die Innenschicht-Elektrode 21 und die Außenschicht-Elektrode 27 eine Zugspannung in der Oberflächenrichtung in der Innenschicht-Elektrode 21 und der Außenschicht-Elektrode 27 erzeugt wird, sodass die Innenschicht-Elektrode 21 und die Außenschicht-Elektrode 27 brechen können, wenn ihre Metallfolie dünn ist. 4 zeigt Daten, die das Vorhandensein von Brüchen der Metallfolie mit der in der Oberflächenrichtung ausgeübten Kraft (Ober flächendruck) und der Dicke der Metallfolie in Beziehung setzen. In 4 wurde der PTC-Thermistor in der ersten Ausführungsform der Erfindung mithilfe von Heizplatten gecrimpt, die ober- und unterhalb der Außenschicht-Elektrode 27 auf ungefähr 175°C erhitzt wurden, wobei ein Druck durch eine Pressmaschine ausgeübt und dann wieder aufgehoben wurde und schließlich Röntgenstrahlung von oberhalb der Außenschicht-Elektrode 27 emittiert wurde, um das Vorhandensein von Brüchen der Metallfolie der Innenschicht-Elektrode 21 auf der Innenseite festzustellen. Weil nur eine Seite der Außenschicht-Elektrode 27 mit der leitenden Schicht in Kontakt ist, ist das Risiko von Brüchen aufgrund des Oberflächendrucks geringer als bei der Innenschicht-Elektrode 21.
Wenn in 4 die Dicke der Metallfolie kleiner als 35 Mikrometer ist, bricht sie bereits bei einem Oberflächendruck von weniger als 50 kg/cm², sodass der zum Erhalten des Kontakts erforderliche Druck von 50 kg/cm² nicht ausgeübt werden kann. Um also einen Kontakt ohne ein Brechen der Metallfolie bei Anwendung eines Drucks von 50 kg/cm² zu erhalten, ist eine Dicke von 35 Mikrometer oder mehr erforderlich.
Um den Kontakt zwischen der leitenden Schicht und der Metallfolie zu verbessern, wird ein Übergang 37 von ungefähr 30 Mikrometer durch ein elektrolytisches Kupferplattieren oder ähnliches in der Nähe des Verbindungsbereichs zwischen der Metallfolie der Innenschicht-Elektrode 35 mit ersten plattierten Schichten 35 auf der oberen und unteren Fläche und den Seitenflächen-Elektrodenschichten 36 vorgesehen, wodurch die mechanische Stärke an dem Übergang 37 zu den Seitenflächen-Elektrodenschichten 36 erhöht wird. Damit diese einer thermischen Einwirkung besser widerstehen, können der Kontakt mit der leitenden Schicht 38 und der Kontakt mit der Seitenflächen-Elektrodenschichten 36 gleichzeitig verbessert werden.
Indem in dieser ersten Ausführungsform die Vertiefungen 19 an den Seitenflächen ausgebildet werden, wird die thermische Spannung, die durch eine Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten der leitenden Schicht 14 und der Innenschicht-Elektrode 11 aus Metallfolie verursacht wird, verteilt und nicht in der Vertiefung 19 konzentriert, sodass das Risiko von Brüchen an dem Übergang zwischen der Innenschicht-Elektrode 11 aus Metallfolie und den Seitenflächen-Elektrodenschichten 20 sowie an dem Übergang zwischen der Außenschicht-Elektrode 18 und den Seitenflächen-Elektrodenschichten 20 reduziert werden kann. Es können jedoch auch Teile der Seitenflächen-Elektrodenschichten 20 vorgesehen werden, ohne dass dafür Vertiefungen 19 ausgebildet werden.
Wenn die Oberfläche der Metallfolie der Innenschicht-Elektrode 11 und der Außenschicht-Elektrode 18 durch eine Nickelplattierung oder eine Plattierung mit Kupfer oder einem anderen nickelhaltigen Metall aufgeraut wird, ist die Oberflächenrauheit der plattierten Schicht größer als bei einem anderen Metall. Um den Kontakt zwischen der leitenden Schicht 14 und der Innenschicht-Elektrode 11 aus Metallfolie zu verbessern, ist eine Oberflächenrauheit von 2 Mikrometer oder mehr erforderlich. Mit einer Nickelplattierung lässt sich eine derartige Oberflächenrauheit von 2 Mikrometern effektiv sicherzustellen.
In dem PTC-Thermistor der ersten Ausführungsform setzt sich die leitende Schicht 14 aus zwei Einzelschichten zusammen und setzt sich die Innenschicht-Elektrode 11 aus einer Schicht aus einer Metallfolie zusammen, wobei aber wie in 6 gezeigt auch drei Einzelschichten einer leitenden Schicht 39 und zwei Schichten einer Innenschicht-Elektrode 40 aus Metallfolie alternierend laminiert werden können. Es kann auch eine größere Anzahl von Schichten entsprechend hergestellt wird, wobei mit einer größeren Anzahl von Schichten ein PTC-Thermistor hergestellt werden kann, der einen größeren Strom durchlassen kann. In diesem Fall müssen die Innenschicht-Elektroden 40 derart angeordnet werden, dass die Freiräume 41 alternierend jeweils an gegenüberliegenden Seitenenden ausgerichtet sind.
Im Folgenden wird ein Herstellungsverfahren für einen PTC-Thermistor beschrieben. Das Herstellungsverfahren dieses PTC-Thermistors ist beinahe identisch mit demjenigen der ersten Ausführungsform. Diese Ausführungsform bezieht sich jedoch auf einen PTC-Thermistor mit drei leitenden Schichten.

(a) Eine erste leitende Schicht, eine zweite leitende Schicht und eine dritte leitende Schicht aus organischem Polymer und mit PTC-Eigenschaften werden vorgesehen.
(b) Teile aus Elektrodenmaterial aus jeweils einer Metallfolie werden vorgesehen.
(c) Die Oberflächen des Elektrodenmaterials werden durch das Ausbilden einer plattierten Schicht auf denselben geraut, um eine erste Innenschicht-Elektrode, eine zweite Innenschicht-Elektrode, eine erste Außenschicht-Elektrode und eine zweite Außenschichtelektrode mit einer gerauten Oberfläche vorzubereiten.
(d) Die erste Außenschicht-Elektrode, die erste leitende Schicht, die erste Innenschicht-Elektrode, die zweite leitende Schicht, die zweite Innenschicht-Elektrode, die dritte leitende Schicht und die zweite Außenschicht-Elektrode werden in dieser Folge laminiert.
(e) Der laminierte Körper wird von den beiden Seiten der ersten Außenschicht-Elektrode und der zweiten Außenschicht-Elektrode her gepresst, während er auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des organischen Polymers erhitzt wird.
(f) Ein erster Freiraum wird in der ersten Außenschicht-Elektrode gebildet, wobei durch den ersten Freiraum eine elektrisch getrennte dritte Außenschicht-Elektrode gebildet wird, ein zweiter Freiraum wird in der zweiten Außenschicht-Elektrode gebildet, wobei durch den zweiten Freiraum eine elektrisch getrennte vierte Außenschicht-Elektrode gebildet wird.
(g) Eine erste Seitenflächen-Elektrode wird auf einer ersten Seitenfläche des laminierten Körpers derart angeordnet, dass sie die erste Außenschicht-Elektrode, die zweite Innenschicht-Elektrode und die vierte Außenschicht-Elektrode verbindet, und eine zweite Seitenflächen-Elektrode wird auf einer zweiten Seitenfläche des laminierten Körpers derart angeordnet, dass sie die zweite Außenschicht-Elektrode, die dritte Außenschicht-Elektrode und die erste Innenschicht-Elektrode verbindet.

Mithilfe dieser Prozedur wird der PTC-Thermistor vorbereitet.
Während in dieser Ausführungsform die dritte Außenschicht-Elektrode durch den ersten Freiraum in der ersten Außenschicht-Elektrode gebildet wird, können die erste Außenschicht-Elektrode und die dritte Außenschicht-Elektrode auch von vornherein getrennt auf der Oberfläche der ersten leitenden Schicht angeordnet werden. Anstatt die vierte Außenschicht-Elektrode durch den zweiten Freiraum in der zweiten Außenschicht-Elektrode zu bilden, können entsprechend die zweite Außenschicht-Elektrode und die vierte Außenschicht-Elektrode auch von vornherein getrennt auf der Oberfläche der dritten leitenden Schicht angeordnet werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Weil wie oben beschrieben gemäß der Erfindung die Innenschicht-Elektrode und die Außenschicht-Elektrode aus Metallfolien gebildet sind, deren Oberfläche durch eine Plattierung geraut ist, wird ein PTC-Thermistor mit einem hervorragenden Kontakt zwischen der leitenden Schicht und der Innenschicht-Elektrode und der Außenschicht-Elektrode aus Metallfolie vorgesehen, wenn er einer thermischen Einwirkung ausgesetzt wird, wobei der PTC-Thermistor einen größere Strom durchlasen kann.

Bezugszeichen

11, 35, 40: Innenschicht-Elektrode
12, 34: Erste plattierte Schicht
13: Laminierter Körper
14, 38, 39: Leitende Schicht
15, 41: Freiraum
16: Zweite plattierte Schicht
17: Freiraum
18: Außenschicht-Elektrode
19: Vertiefung
20: Seitenflächen-Elektrodenschicht

Claims

PTC-Thermistor, mit: einem laminiertem Körper (13), der wenigstens zwei Einzelschichten einer leitenden Schicht (14, 38, 39) aus einem Polymer mit PTC-Eigenschaften und wenigstens eine Schicht einer Innenschicht-Elektrode (11, 35, 40) aus einer Metallfolie mit rauen Oberflächen, die durch erste plattierte Schichten (12, 34) auf beiden Oberflächen gebildet werden, umfasst, wobei der laminierte Körper durch das alternierende Laminieren einer Vielzahl von Schichten derart gebildet wird, dass die Innenschicht-Elektrode (11, 25, 40) einen Freiraum (15, 41) an dem seitlichen Endteil aufweist und die äußerste Schicht durch eine leitende Schicht (14, 38, 39) gebildet wird, einer Außenschicht-Elektrode (18), die an einer Seite der äußersten leitenden Schicht des laminierten Körpers (13) gegenüber der Innenschicht-Elektrode angeordnet ist, an einem Teil einen Freiraum (17) umfasst und eine raue Oberfläche aufweist, die durch eine zweite plattierte Schicht (16) auf einer der leitenden Schicht zugewandten Seite gebildet wird, und Seitenflächen-Elektrodenschichten (20, 36), die an Seitenflächen des laminierten Körpers (13) angeordnet sind, um die Innenschicht-Elektrode (11, 25, 40) und die Außenschicht-Elektrode (18) miteinander zu verbinden, wobei der laminierte Körper (13) Vertiefungen (19) an den Seitenflächen umfasst und die Seitenflächen-Elektrodenschichten nur in den Vertiefungen vorgesehen sind.
PTC-Thermistor nach Anspruch 1, wobei die leitende Schicht (39) drei Einzelschichten oder mehr umfasst und die Innenschicht-Elektrode (40) zwei Schichten oder mehr umfasst, wobei jeweils ein Freiraum (41) alternierend an den seitlichen Endteilen vorgesehen ist.
PTC-Thermistor nach Anspruch 1, wobei die Innenschicht-Elektrode (11, 35, 40) und die Außenschicht-Elektrode (18) nickelplattierte Kupferfolien sind.
PTC-Thermistor nach Anspruch 1, wobei die Seitenflächen-Elektrodenschichten (20, 36) aus dem gleichen Metallmaterial bestehen wie die Innenschicht-Elektrode (11, 35, 40) und die Außenschicht-Elektrode (18).
PTC-Thermistor, mit: (a) einer leitenden Schicht (14, 38, 39) mit PTC-Eigenschaften, (b) einer ersten Außenschicht-Elektrode (18), die auf einer ersten Oberfläche der leitenden Schicht angeordnet ist, und einer dritten Außenschicht-Elektrode, die auf der ersten Oberfläche angeordnet ist, wobei die dritte Außenschicht-Elektrode elektrisch von der ersten Außenschicht-Elektrode getrennt ist, (c) einer zweiten Außenschicht-Elektrode (18), die auf einer zweiten Oberfläche der leitenden Schicht angeordnet ist, und einer vierten Außenschicht-Elektrode, die auf der zweiten Oberfläche angeordnet ist, wobei die vierte Außenschicht-Elektrode elektrisch von der zweiten Außenschicht-Elektrode getrennt ist, wobei die erste, die zweite, die dritte und die vierte Außenschicht-Elektroden eine raue Oberfläche aufweisen, die durch eine entsprechende plattierte Schicht gebildet wird, (d) einer ersten Seitenflächen-Elektrodenschicht (20, 36), die mit der ersten Außenschicht-Elektrode und der zweiten Außenschicht-Elektrode verbunden ist und an einer ersten Seitenfläche der leitenden Schicht angeordnet ist, (e) einer zweiten Seitenflächen-Elektrodenschicht (20, 36), die mit der dritten Außenschicht-Elektrode und der vierten Außenschicht-Elektrode verbunden ist und an einer zweiten Seitenfläche der leitenden Schicht angeordnet ist, (f) einer Innenschicht-Elektrode (15, 35, 40), deren eines Ende mit der ersten oder zweiten Seitenflächen-Elektrodenschicht verbunden ist und die innerhalb der leitenden Schicht gegenüber der ersten Außenschicht-Elektrode und gegenüber der zweiten Außenschicht-Elektrode angeordnet ist und eine Metallfolie mit Oberflächen aufweist, die durch eine darauf vorgesehene fünfte plattierte Schicht geraut sind.
PTC-Thermistor nach Anspruch 5, wobei die Innenschicht-Elektrode eine Vielzahl von Innenschicht-Elektroden (40) umfasst und jede Innenschicht-Elektrode aus der Vielzahl von Innenschicht-Elektroden einen ersten Freiraum (41) aufweist, wobei die ersten Freiräume alternierend an der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche vorgesehen sind.
PTC-Thermistor nach Anspruch 5, wobei die Metallfolie eine nickelplattierte Kupferfolie ist.
PTC-Thermistor nach Anspruch 5, wobei die erste und die zweite Seitenflächen-Elektrodenschichten (20, 36), die erste Außenschicht-Elektrode (18), die zweite Außenschicht-Elektrode (18) und die Innenschicht-Elektrode (15, 35, 40) aus demselben Material wie die Metallfolie sind.
PTC-Termistor nach Anspruch 5, wobei die erste Seitenfläche eine erste Vertiefung (19) bildet, die zweite Seitenfläche eine zweite Vertiefung (19) bildet, die erste Seitenflächen-Elektrodenschicht (20, 36) in der ersten Vertiefung angeordnet ist und die zweite Seitenflächen-Elektrodenschicht (20, 36) in der zweiten Vertiefung angeordnet ist.
PTC-Thermistor nach Anspruch 5, wobei die Innenschicht-Elektrode (15, 35, 40) eine geraute Oberfläche mit einer Oberflächenrauheit von 2 Mikrometer oder mehr aufweist, wobei die geraute Oberfläche und die leitende Schicht (14, 38, 39) aneinander haften.
PTC-Thermistor nach Anspruch 5, der weiterhin eine Übergangsschicht (37) umfasst, die auf einem Teil der Oberfläche der Innenschicht-Elektrode (35) an dem seitlichen Ende angeordnet ist, das mit der zweiten Seitenflächen-Elektrodenschicht (36) verbunden ist.
Herstellungsverfahren für eine PTC-Thermistor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) Vorsehen von Teilen aus Elektrodenmaterial, die jeweils eine Metallfolie enthalten, (b) Rauen der Oberflächen des Elektrodenmaterials, um eine Innenschicht-Elektrode (21), eine erste Außenschicht-Elektrode (27) und eine zweite Außenschicht-Elektrode (27) mit jeweils einer gerauten Oberfläche zu bilden, indem eine plattierte Schicht auf derselben gebildet wird, (c) Laminieren einer ersten leitenden Schicht (24) mit PTC-Eigenschaften und aus einem organischen Polymer auf einer ersten Oberfläche der Innenschicht-Elektrode (21), und Laminieren einer zweiten leitenden Schicht (24) mit PTC-Eigenschaften und einem zweiten organischen Polymer auf einer zweiten Oberfläche der Innenschicht-Elektrode (21), (d) Laminieren der ersten Außenschicht-Elektrode (27) auf der Oberfläche der ersten leitenden Schicht (24), und Laminieren der zweiten Außenschicht-Elektrode (27) auf der Oberfläche der zweiten leitenden Schicht (24), (e) Pressen eines laminierten Körpers (25), der die erste Außenschicht-Elektrode (27), die erste leitende Schicht (24), die Innenschicht-Elektrode (21), die zweite leitende Schicht (24) und die zweite Außenschicht-Elektrode (27) umfasst, von den beiden Seiten der ersten Außenschicht-Elektrode und der zweiten Außenschicht-Elektrode her bei einer gleichzeitigen Erhitzung auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des organischen Polymers, (f) Ausbilden eines ersten Freiraums (32) in der ersten Außenschicht-Elektrode (27), um eine dritte Außenschicht-Elektrode zu bilden, die elektrisch durch den ersten Freiraum getrennt wird, und Ausbilden eines zweiten Freiraums in der zweiten Außenschicht-Elektrode (27), um eine vierte Außenschicht-Elektrode zu bilden, die elektrisch durch den zweiten Freiraum getrennt wird, und (g) Anordnen einer ersten Seitenflächen-Elektrode (31) auf einer ersten Seitenfläche des laminierten Körpers, um die erste Außenschicht-Elektrode (27) und die vierte Außenschicht-Elektrode miteinander zu verbinden, und Anordnen einer zweiten Seitenflächen-Elektrode (31) auf einer zweiten Seitenfläche des laminierten Körpers, um die zweite Außenschicht-Elektrode (27), die dritte Außenschicht-Elektrode und die Innenschicht-Elektrode (21) miteinander zu verbinden.
Herstellungsverfahren für einen PTC-Thermistor nach Anspruch 12, wobei eine Oberfläche des Elektrodenmaterials zu einer Oberflächenrauheit von 2 Mikrometer oder mehr geraut ist.
Herstellungsverfahren für einen PTC-Thermistor nach Anspruch 12, wobei der laminierte Körper (25) mit einem Druck von ungefähr 50 kg/cm² oder mehr gepresst wird, während er auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des organischen Polymers erhitzt wird.
Herstellungsverfahren für einen PTC-Thermistor nach Anspruch 14, wobei die Innenschicht-Elektrode (21) mit einer Dicke von 35 Mikrometer oder mehr gebildet ist.
Herstellungsverfahren für einen PTC-Thermistor nach Anspruch 12, das weiterhin einen Schritt zum Anordnen einer Übergangsschicht (37) auf einem Teil der Oberfläche der Innenschicht-Elektrode (21) an dem Ende umfasst, das mit der zweiten Seitenflächen-Elektrode verbunden ist.
Herstellungsverfahren für einen PTC-Thermistor nach Anspruch 12, das weiterhin einen Schritt zum Ausbilden einer Vertiefung (19) in der ersten Seitenfläche und/oder zweiten Seitenfläche des laminierten Körpers (25) umfasst.
Herstellungsverfahren für einen PTC-Thermistor nach Anspruch 12, wobei ein Resistmaterial auf der Oberfläche der ersten Außenschicht-Elektrode (27) und/oder der zweiten Außenschicht-Elektrode (27) aufgetragen wird, wobei ein erster Freiraum und/oder ein zweiter Freiraum (32) durch ein chemisches Ätzen ausgebildet wird.
Herstellungsverfahren für einen PTC-Thermistor nach Anspruch 12, wobei die Innenschicht-Elektrode (21) eine aus einer Vielzahl von Innenschicht-Elektroden ist und der laminierte Körper (25) in dem Schritt (c) derart gebildet wird, dass die Innenschicht-Elektroden (21) und eine Vielzahl von leitenden Schichten einschließlich der ersten leitenden Schicht (24) und der zweiten leitenden Schicht (24) alternierend laminiert werden, wobei jede der Innenschicht-Elektroden (21) einen dritten Freiraum (41) aufweist, der alternierend auf der Seite der ersten Seitenfläche oder auf der Seite der zweiten Seitenfläche liegt.