JP2000200703A - Organic ptc thermistor and its manufacture - Google Patents

Organic ptc thermistor and its manufacture

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JP2000200703A
JP2000200703A JP10377475A JP37747598A JP2000200703A JP 2000200703 A JP2000200703 A JP 2000200703A JP 10377475 A JP10377475 A JP 10377475A JP 37747598 A JP37747598 A JP 37747598A JP 2000200703 A JP2000200703 A JP 2000200703A
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thermistor
electrode
polymer
metal particles
organic
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Japanese (ja)
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Noriyoshi Nanba
憲良 南波
Norihiko Shigeta
徳彦 繁田
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TDK Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lower the resistance when an organic PTC thermistor is nonoperative, to improve peeling strength and to improve reliability by integrally forming electrodes installed on the surfaces of a thermistor element body with a conductive metal particles exposed to the surfaces of the thermistor element body. SOLUTION: In the organic PTC thermistor, a pair of electrodes 4 which are integrally formed with conductive metal particles 2 are installed by sandwiching a thermistor element body 3 where the conductive metal particles 2 are dispersed in polymer 1. The thermistor element body 3 may contain a low molecular weight organic compound and the low molecular weight organic compound may be an operating material. Nylon 12 or polyethylene oxido is desirable as the polymer. In the organic PTC thermistor, plating films which are integrally formed with the conductive metal particles 2 exposed to the surface of the thermistor element body 3 are made to be electrodes 4. Integrity means that an interface is not given between the conductive metal particles 2 and the electrodes 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、正の抵抗温度特性
(PTC:positive temperature coefficient of resi
stivity)を示すPTCサーミスタのうち、高分子重合
体を用いる有機PTCサーミスタ、および、その製造方
法に関する。
The present invention relates to a positive temperature coefficient of resistance (PTC).
The present invention relates to an organic PTC thermistor using a high molecular polymer, among PTC thermistors exhibiting high stivity, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】有機PTCサーミスタは、図1のよう
に、結晶性高分子重合体11にカーボンブラックや金属
等の導電性粒子12を分散させた構成のサーミスタ素体
13の表面に電極14を設けたものである。また、動作
物質が低分子有機化合物である、高分子マトリックス中
にワックス等の低分子有機化合物を含有させた有機PT
Cサーミスタも提案されている。このような有機PTC
サーミスタは、従来のセラミックス系PTCサーミスタ
に比べ、室温での比抵抗(非動作時の比抵抗)が低いた
め、大電流を流す用途に好適であり、また、小型化で
き、さらに、抵抗変化率(最大抵抗値/室温抵抗値)が
大きいという優れた特性を有することが知られている。
有機PTCサーミスタは、例えば自己制御型ヒーターや
温度検出器、過電流保護素子などに利用することができ
る。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 1, an organic PTC thermistor has an electrode 14 on the surface of a thermistor body 13 having a structure in which conductive particles 12 such as carbon black and metal are dispersed in a crystalline polymer 11. It is provided. In addition, an organic PT in which a low molecular organic compound such as a wax is contained in a polymer matrix, wherein the active substance is a low molecular organic compound.
C thermistors have also been proposed. Such organic PTC
Since the thermistor has a lower specific resistance at room temperature (non-operating specific resistance) than a conventional ceramic PTC thermistor, it is suitable for applications in which a large current flows, and can be miniaturized. (Maximum resistance / room temperature resistance) is known to have excellent characteristics.
The organic PTC thermistor can be used for, for example, a self-control type heater, a temperature detector, an overcurrent protection element, and the like.

【0003】有機PTCサーミスタの素体に電極を設け
る方法としては、金属箔を圧着する方法(米国特許第
4,426,633号明細書)、あるいは、網状金属を
熱融着する方法(特公平2−160022号公報)等が
広く知られている。しかし、これらの圧着方法を用いる
と、素体と電極との間の電気的な接触を均一にすること
ができないので、電極の接触抵抗が大きくなってしま
う。このため、非動作時の抵抗値が高くなってしまい、
大電流を流す用途には好ましくない。これは、導電性充
填剤の表面が重合体で覆われているためであり、そのま
ま圧着しても電極と導電性充填剤との間に絶縁性の重合
体が薄く存在するためである。
[0003] As a method for providing an electrode on the body of the organic PTC thermistor, a method of pressing a metal foil (US Pat. No. 4,426,633) or a method of heat-sealing a reticulated metal (Japanese Patent Publication No. No. 2-160022) is widely known. However, when these crimping methods are used, the electrical contact between the element body and the electrode cannot be made uniform, so that the contact resistance of the electrode increases. Therefore, the resistance value during non-operation increases,
This is not preferable for applications in which a large current flows. This is because the surface of the conductive filler is covered with the polymer, and the insulating polymer is thinly present between the electrode and the conductive filler even when pressed as it is.

【0004】このため、特公平4−44401号公報で
は、あらかじめ素体表面をエッチングして素体表面付近
の導電性充填材を露出させた後、電気メッキ法または化
学メッキ法により電極を形成する方法が提案されてい
る。同公報には、エッチング手段としてクロム酸混液、
パラキシレンなどによる表面処理や、サンドブラスト、
サンドペーパーによる表面処理が挙げられている。しか
し、同公報の実施例における導電性充填剤はすべてカー
ボンブラックであり、接触抵抗値の減少効果についての
記載はあるが、剥離防止効果については全く示唆されて
いない。また、カーボンブラック粒子と金属メッキ膜と
では一体化することなく、強力な接着効果は期待できな
い。動作時に発熱し、膨張、収縮を繰り返すサーミスタ
素子の電極は、過酷な引っ張り力を繰り返し受けるため
に、極めて剥離しやすい。また、剥離にいたらなくて
も、電気抵抗値の上昇が見られる。特公平4−4440
1号公報では、このような電極とPTC素体間の剥離防
止効果については全く述べられていない。実際、このも
のは、電極の接触抵抗を低減させることは可能である
が、メッキ膜と素体との密着強度は不十分であり、電極
が剥離しやすいという問題がある。
For this reason, in Japanese Patent Publication No. 4-44401, an electrode is formed by an electroplating method or a chemical plating method after a surface of a body is etched in advance to expose a conductive filler near the surface of the body. A method has been proposed. In this publication, a chromic acid mixed solution as an etching means,
Surface treatment with para-xylene, sandblasting,
Surface treatment with sandpaper is mentioned. However, the conductive fillers in the examples of the publication are all carbon black, and although there is a description of the effect of reducing the contact resistance value, there is no suggestion of the effect of preventing peeling. In addition, a strong adhesive effect cannot be expected without integration between the carbon black particles and the metal plating film. The electrodes of the thermistor element, which generate heat during operation and repeat expansion and contraction, are extremely easily peeled off because they are repeatedly subjected to severe tensile forces. In addition, an increase in the electric resistance value can be seen even without separation. Tokuho 4-4440
Patent Document 1 does not describe at all the effect of preventing the separation between the electrode and the PTC body. Actually, this can reduce the contact resistance of the electrode, but has a problem that the adhesion strength between the plating film and the element is insufficient and the electrode is easily peeled.

【0005】また、これに対して、特公平4−3083
号公報では、ヒートショックによる剥離を防止するため
に、素体表面をエッチングした後、電気メッキ法または
無電解メッキ法によりメッキ皮膜(電極)を形成し、結
晶性高分子重合体の結晶化温度以上の温度において、メ
ッキ皮膜上に圧力を加える方法が提案されている。しか
しながら、同公報の実施例および比較例における導電性
充填剤はカーボンブラックのみであり、金属粒子の例は
ない。明細書には、導電性充填剤として粒径20μm 以
下の金属粒子および長さ1mm 以下でアスペクト比10
以上の金属繊維を挙げているが、カーボンブラックを好
ましいとしており、効果の違いについては何ら記載され
ていない。前述の通り、カーボンブラック粒子と金属メ
ッキ膜とでは一体化することがないので、このような処
理をしても十分な剥離防止効果は得られない。また、導
電性充填剤に金属粒子を用いても、エッチングした後そ
のままメッキすれば、金属粒子表面に酸化物が存在して
いたりして、金属粒子とメッキ膜とは一体化しにくく、
剥離しやすい。
On the other hand, Japanese Patent Publication No. 4-3083
In the publication, in order to prevent peeling due to heat shock, the surface of the element body is etched, and then a plating film (electrode) is formed by an electroplating method or an electroless plating method, and the crystallization temperature of the crystalline polymer is increased. At the above-mentioned temperature, a method of applying pressure on the plating film has been proposed. However, the conductive filler in Examples and Comparative Examples of the publication is only carbon black, and there is no example of metal particles. In the specification, metal particles having a particle size of 20 μm or less and a length of 1 mm or less and an aspect ratio of 10
Although the above metal fibers are mentioned, carbon black is preferred, and no difference in effect is described. As described above, since the carbon black particles and the metal plating film are not integrated with each other, a sufficient separation preventing effect cannot be obtained even with such a treatment. Also, even if metal particles are used as the conductive filler, if the plating is performed as it is after etching, an oxide is present on the surface of the metal particles, and the metal particles and the plating film are hardly integrated,
Easy to peel off.

【0006】また、特開昭60−3881号公報では、
プラスチックPTC発熱体の素体表面を拡大化処理した
後に金属メッキにより電極を形成する方法が提案されて
いる。このものは、銀ペースト等の電極に比較して電気
容量が大きく、耐食性に優れ、複雑な形状にできるとし
ている。拡大化処理としては、サンドブラスト法による
機械的ホーニング処理が挙げられている。同公報には、
PTC素体の表面粗度を、中心線平均粗さRaで0.4
μm 程度から表面拡大化処理後はRaで6〜7μm とす
ることで接着強度が向上していることが記載されいて
る。しかしながら、同公報に記載された導電性充填剤は
カーボンブラックであり、金属粒子については何ら述べ
られていない。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-3881,
A method of forming an electrode by metal plating after enlarging the surface of a plastic PTC heating element surface has been proposed. It is said that this material has a larger electric capacity, is superior in corrosion resistance, and can be formed into a complicated shape as compared with an electrode made of silver paste or the like. As the enlargement process, a mechanical honing process by a sand blast method is mentioned. The gazette states that
The surface roughness of the PTC body was set to a center line average roughness Ra of 0.4.
It is described that the adhesive strength is improved by setting the Ra to 6 to 7 μm after the surface enlargement treatment from about μm. However, the conductive filler described in the publication is carbon black, and there is no mention of metal particles.

【0007】有機PTCサーミスタでは、PTC動作時
に素体が著しく熱膨張するため、電極に過大な応力が発
生する。そのため、PTC動作の繰り返しにより電極に
クラックが発生したり、電極が部分的に剥離したりして
しまい、電気抵抗の増大等の信頼性上の問題が生じる要
因となっている。
[0007] In the organic PTC thermistor, the element body undergoes significant thermal expansion during PTC operation, so that excessive stress is generated in the electrodes. Therefore, cracks occur in the electrodes due to the repetition of the PTC operation, or the electrodes are partially peeled off, which causes reliability problems such as an increase in electric resistance.

【0008】接着強度を向上させるためには、電極とし
て使用する金属箔を多孔質化することが銅張り積層板等
で古くから広く行われている。銅箔またはNi箔を化学
エッチングまたはメッキ法により拡面化した後にPTC
素体を圧着することが提案されている。米国特許第4,
689,475号明細書には、微小粗面を有する電極を
有する有機PTCサーミスタが記載されている。この微
小粗面を有する電極は、電気メッキや電着等により形成
された金属箔である。同明細書でも、電極の接着性の向
上を効果としている。これは、電極箔の粗面化面にPT
C素体を熱圧着することによるアンカー効果に基づくも
のである。しかし、電極の接着性および接触抵抗の改善
が可能な特定の粗面を有する金属箔、特にNi箔は高価
であり、一方、Cu箔は相対的に安価ではあるが耐食性
が不十分である。また、本発明者らの研究によれば、有
機PTCサーミスタにおいて、素体表面付近に存在する
導電性粒子のうち素体表面から露出しているものはわず
かであり、大部分が厚さ数マイクロメートル程度の高分
子重合体に被覆されていることがわかった。このため、
接触抵抗を安定して低減するためには電極の粗面化だけ
では不十分である。
[0008] In order to improve the adhesive strength, porous metal foil used as an electrode has been widely used for a long time with copper-clad laminates and the like. PTC after expanding copper foil or Ni foil by chemical etching or plating
It has been proposed to crimp the body. U.S. Patent No. 4,
No. 689,475 describes an organic PTC thermistor having an electrode with a micro-rough surface. The electrode having the fine rough surface is a metal foil formed by electroplating, electrodeposition, or the like. Also in this specification, the effect of improving the adhesiveness of the electrode is described. This is due to the fact that PT
This is based on the anchor effect by thermocompression bonding of the C element. However, a metal foil having a specific rough surface capable of improving the adhesion and contact resistance of the electrode, particularly a Ni foil, is expensive, while a Cu foil is relatively inexpensive but has insufficient corrosion resistance. Further, according to the study of the present inventors, in the organic PTC thermistor, only a small number of conductive particles existing near the element body surface are exposed from the element body surface, and most of them have a thickness of several micrometer. It was found that it was coated with a high-molecular polymer of about a meter. For this reason,
In order to stably reduce the contact resistance, it is not sufficient to simply roughen the electrodes.

【0009】また、米国特許第4,444,708号明
細書では、2本の電極をアモルファス高導電率ラバーに
よって被覆し、これをPTC材料に埋め込むことによ
り、電極とPTC材料との密着強度を改善して、抵抗値
の安定、信頼の向上を図る提案がなされている。同明細
書におけるアモルファス高導電率ラバーは、非PTC特
性を有するものである。同明細書には、アモルファス高
導電率ラバーの好ましい例として、多量のカーボンブラ
ックを含むエピクロロヒドリンが挙げられている。同明
細書には、必要であれば電極表面を突起状(例えば微小
突起状)にして、接触抵抗および付着力を改善してもよ
い旨の記載がある。しかし、同明細書では、PTC材料
のアモルファス高導電率ラバーとの界面をエッチングし
てもよい旨の記載はない。結晶性高分子重合体中に導電
性粒子を分散した構成のサーミスタ素体では、上述した
ように素体表面付近の導電性粒子が重合体に覆われてい
るため、サーミスタ素体と電極との間に同明細書記載の
アモルファス高導電率ラバーを介在させた場合、単純に
接合しただけでは接触抵抗が大きくなってしまう。
In US Pat. No. 4,444,708, two electrodes are covered with an amorphous high-conductivity rubber and embedded in a PTC material to improve the adhesion strength between the electrodes and the PTC material. Improvements have been made to improve the stability of the resistance value and the reliability. The amorphous high-conductivity rubber in the specification has non-PTC characteristics. In this specification, epichlorohydrin containing a large amount of carbon black is mentioned as a preferable example of the amorphous high conductivity rubber. The specification states that if necessary, the electrode surface may be formed in a projecting shape (for example, a minute projecting shape) to improve the contact resistance and the adhesive force. However, the specification does not disclose that the interface between the PTC material and the amorphous high-conductivity rubber may be etched. In a thermistor element having a configuration in which conductive particles are dispersed in a crystalline polymer, the conductive particles near the element surface are covered with the polymer as described above, so that the thermistor element and the electrode If the amorphous high-conductivity rubber described in the same specification is interposed between them, simply joining them together will increase the contact resistance.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、非動
作時の抵抗値が低く、かつ、剥離強度が高く、信頼性の
高い有機PTCサーミスタ、および、その製造方法を提
供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a highly reliable organic PTC thermistor having a low resistance value during non-operation, a high peel strength, and a high reliability. .

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
のいずれかの構成により達成される。 (1) 高分子重合体中に導電性金属粒子が分散された
構成のサーミスタ素体と、このサーミスタ素体表面に設
けられた電極とを有する有機PTCサーミスタであっ
て、電極が、サーミスタ素体表面に露出している導電性
金属粒子と一体的に形成されている有機PTCサーミス
タ。 (2) 前記サーミスタ素体がさらに低分子有機化合物
を含む上記(1)の有機PTCサーミスタ。 (3) 前記電極がメッキ膜である上記(1)または
(2)の有機PTCサーミスタ。 (4) 前記導電性金属粒子が非球形である上記(1)
〜(3)のいずれかの有機PTCサーミスタ。 (5) 前記導電性金属粒子がスパイク状の突起を有す
る上記(4)の有機質正特性サーミスタ。 (6) 前記導電性金属粒子がNiである上記(1)〜
(5)のいずれかの有機PTCサーミスタ。 (7) 前記導電性金属粒子の平均粒径が1〜4μm で
ある上記(1)〜(6)のいずれかの有機PTCサーミ
スタ。 (8) 前記導電性金属粒子の金属種と前記電極の金属
種とが同一である上記(1)〜(7)のいずれかの有機
PTCサーミスタ。 (9) 高分子重合体中に導電性金属粒子が分散された
構成のサーミスタ素体と、このサーミスタ素体表面に設
けられた電極とを有する有機PTCサーミスタを製造す
る方法であって、サーミスタ素体の表面から高分子重合
体を選択的に除去して、導電性金属粒子をサーミスタ素
体表面に露出させる選択除去工程と、このサーミスタ素
体表面に露出した導電性金属粒子と一体的に電極を形成
する電極形成工程とを有する有機PTCサーミスタの製
造方法。 (10) 低分子有機化合物を含む高分子重合体中に導
電性金属粒子が分散された構成のサーミスタ素体と、こ
のサーミスタ素体表面に設けられた電極とを有する有機
PTCサーミスタを製造する方法であって、サーミスタ
素体の表面から高分子重合体と低分子有機化合物とを選
択的に除去して、導電性金属粒子をサーミスタ素体表面
に露出させる選択除去工程と、このサーミスタ素体表面
に露出した導電性金属粒子と一体的に電極を形成する電
極形成工程とを有する有機PTCサーミスタの製造方
法。 (11) 前記電極形成工程において、メッキ法を用い
る上記(9)または(10)の有機PTCサーミスタの
製造方法。 (12) 前記電極形成工程において、前記サーミスタ
素体を電解エッチングした後、電気メッキ法により電極
を形成する上記(11)の有機PTCサーミスタの製造
方法。 (13) 前記選択除去工程において、プラズマ処理
法、反応性イオンエッチング法、紫外線照射、オゾン含
有雰囲気への曝露、レーザー光照射、逆スパッタ法、サ
ンドブラスト法、有機溶剤暴露または有機溶剤蒸気暴露
のいずれかを用いる上記(9)〜(12)のいずれかの
有機PTCサーミスタの製造方法。
This and other objects are achieved by any of the following configurations. (1) An organic PTC thermistor having a thermistor element having a structure in which conductive metal particles are dispersed in a high-molecular polymer, and an electrode provided on the surface of the thermistor element, wherein the electrode is a thermistor element An organic PTC thermistor integrally formed with the conductive metal particles exposed on the surface. (2) The organic PTC thermistor according to (1), wherein the thermistor body further contains a low molecular weight organic compound. (3) The organic PTC thermistor according to (1) or (2), wherein the electrode is a plating film. (4) The above (1), wherein the conductive metal particles are non-spherical.
The organic PTC thermistor according to any one of (1) to (3). (5) The organic positive temperature coefficient thermistor according to (4), wherein said conductive metal particles have spike-shaped protrusions. (6) The above (1) to (1), wherein the conductive metal particles are Ni.
The organic PTC thermistor according to any of (5). (7) The organic PTC thermistor according to any one of (1) to (6), wherein the conductive metal particles have an average particle size of 1 to 4 μm. (8) The organic PTC thermistor according to any one of (1) to (7), wherein the metal species of the conductive metal particles and the metal species of the electrode are the same. (9) A method for producing an organic PTC thermistor having a thermistor element having a configuration in which conductive metal particles are dispersed in a polymer and an electrode provided on the surface of the thermistor element, the method comprising: A selective removal step of selectively removing the high molecular polymer from the surface of the body to expose the conductive metal particles to the thermistor body surface; and forming an electrode integrally with the conductive metal particles exposed to the thermistor body surface. A method for producing an organic PTC thermistor, comprising: forming an electrode. (10) A method for producing an organic PTC thermistor having a thermistor element having a configuration in which conductive metal particles are dispersed in a high molecular polymer containing a low molecular organic compound, and an electrode provided on the surface of the thermistor element A selective removal step of selectively removing a high-molecular polymer and a low-molecular-weight organic compound from the surface of the thermistor body to expose conductive metal particles to the thermistor body surface; An electrode forming step of forming an electrode integrally with the conductive metal particles exposed to the substrate. (11) The method for producing an organic PTC thermistor according to the above (9) or (10), wherein a plating method is used in the electrode forming step. (12) The method for producing an organic PTC thermistor according to (11), wherein, in the electrode forming step, the thermistor body is electrolytically etched, and then an electrode is formed by an electroplating method. (13) In the selective removal step, any of plasma treatment, reactive ion etching, ultraviolet irradiation, exposure to an ozone-containing atmosphere, laser irradiation, reverse sputtering, sandblasting, organic solvent exposure, or organic solvent vapor exposure The method for producing an organic PTC thermistor according to any one of the above (9) to (12), wherein

【0012】[0012]

【作用】本発明の有機PTCサーミスタは、高分子重合
体中に導電性金属粒子が分散された構成のサーミスタ素
体と、このサーミスタ素体表面に設けられた電極とを有
し、電極が、サーミスタ素体表面に露出している導電性
金属粒子と一体的に形成されている。サーミスタ素体
は、低分子有機化合物を含有していてもよく、低分子有
機化合物が動作物質であってもよい。
The organic PTC thermistor of the present invention has a thermistor element having a configuration in which conductive metal particles are dispersed in a polymer, and an electrode provided on the surface of the thermistor element. It is formed integrally with the conductive metal particles exposed on the thermistor body surface. The thermistor body may contain a low molecular weight organic compound, and the low molecular weight organic compound may be an active substance.

【0013】このような有機PTCサーミスタは、サー
ミスタ素体表面の高分子重合体、低分子有機化合物を選
択的に除去し、電解エッチングによりサーミスタ素体表
面に露出した導電性金属粒子の酸化膜等を還元・除去し
てフレッシュな面を形成した後、メッキ法により電極を
形成することにより得られる。これにより、電極がマト
リクス樹脂中に均一に分散されている導電性金属粒子と
一体的に形成される。
Such an organic PTC thermistor selectively removes a high molecular polymer and a low molecular weight organic compound on the surface of the thermistor body, and an oxide film of conductive metal particles exposed on the surface of the thermistor body by electrolytic etching. After forming a fresh surface by reducing / removing an electrode, and then forming an electrode by a plating method. Thereby, the electrodes are formed integrally with the conductive metal particles uniformly dispersed in the matrix resin.

【0014】このように、サーミスタ素体表面の高分子
重合体、低分子有機化合物を選択的に除去することで、
サーミスタ素体と電極との接触抵抗を低減して非動作時
の抵抗値を低くすることができる。好ましくはプラズマ
処理、反応性イオンエッチング、紫外線、オゾン含有雰
囲気、レーザー光を利用して、サーミスタ素体表面の高
分子重合体等を選択的に除去することにより、サンドブ
ラスト法などの物理的除去方法や湿式エッチング法を用
いる場合と比べて、サーミスタ素体に与える悪影響が実
質的になく、しかも、高分子重合体等をエッチングする
際の選択性が良好なため、信頼性が高く、しかも非動作
時の抵抗値の低い有機PTCサーミスタが得られる。
As described above, by selectively removing the high molecular weight polymer and the low molecular weight organic compound on the thermistor body surface,
The contact resistance between the thermistor element and the electrode can be reduced to reduce the resistance value during non-operation. A physical removal method such as a sand blast method by preferably selectively removing a polymer or the like on the thermistor body surface by using plasma treatment, reactive ion etching, ultraviolet light, an ozone-containing atmosphere, or laser light. Compared with the case of using a wet etching method, there is substantially no adverse effect on the thermistor body, and the selectivity when etching a polymer or the like is good, so that reliability is high and non-operation An organic PTC thermistor having a low resistance value is obtained.

【0015】そして、本発明の有機PTCサーミスタ
は、電極をサーミスタ素体表面に露出している導電性金
属粒子と一体的に形成しているので、剥離強度が高くな
り、動作の繰り返しによる熱膨張、収縮の繰り返しによ
る電極の剥離、クラックの発生がなくなり、電気抵抗の
増大等も起こらず、信頼性が高い。
In the organic PTC thermistor of the present invention, since the electrodes are formed integrally with the conductive metal particles exposed on the surface of the thermistor body, the peel strength is increased, and the thermal expansion due to repetition of the operation is achieved. In addition, the electrode is not peeled off or cracked due to repeated shrinkage, the electrical resistance does not increase, and the reliability is high.

【0016】上記特公平4−44401号公報では、電
極をメッキ法により形成しており、また、導電性粒子を
露出させているが、導電性粒子がカーボンブラックであ
るためにメッキによって一体的に電極を形成させること
ができない。例えば、表面粗度を高めても、導電性粒子
と電極金属とは一体化しておらず、強い力、特に熱膨
張、収縮の繰り返しの力により剥離する可能性が高い。
剥離にいたらなくても電気的接触が不十分となり、初期
抵抗値が十分低くならないばかりか、繰り返し動作後の
抵抗値が徐々に上昇する現象を示し、信頼性が低下す
る。また、特公平4−44401号公報では、導電性粒
子として金属粒子、繊維長1mm 以下の金属繊維も挙げ
られてはいるが、前述したとおり、電極とPTC素体間
の剥離防止効果については全く述べられていない。ま
た、導電性充填剤に金属粒子を用いても、エッチングし
た後そのままメッキすれば、金属粒子表面に酸化物が存
在していたりして、金属粒子とメッキ膜とは一体化しに
くく、剥離しやすい。しかも、エッチング手段としてク
ロム酸混液、パラキシレンなどによる表面処理や、サン
ドブラスト、サンドペーパーによる表面処理を用いてい
るが、これらは高分子重合体をエッチングする際の選択
性が悪い。
In Japanese Patent Publication No. Hei 4-44401, the electrodes are formed by plating, and the conductive particles are exposed. However, since the conductive particles are carbon black, they are integrally formed by plating. The electrode cannot be formed. For example, even if the surface roughness is increased, the conductive particles and the electrode metal are not integrated with each other, and there is a high possibility that the conductive particles are peeled off by a strong force, particularly a force of repeated thermal expansion and contraction.
Even if peeling does not occur, electrical contact becomes insufficient, not only the initial resistance value does not become sufficiently low, but also a phenomenon that the resistance value after repeated operation gradually increases, and the reliability decreases. In Japanese Patent Publication No. 4-44001, metal particles and metal fibers having a fiber length of 1 mm or less are mentioned as the conductive particles. However, as described above, the effect of preventing the separation between the electrode and the PTC body is completely eliminated. Not stated. In addition, even if metal particles are used as the conductive filler, if the plating is performed as it is after etching, an oxide is present on the surface of the metal particles, and the metal particles and the plating film are hardly integrated and easily peeled. . In addition, surface treatment using a mixed solution of chromic acid, para-xylene, or the like, or surface treatment using sandblasting or sandpaper is used as an etching means, but these methods have poor selectivity when etching a polymer.

【0017】なお、同公報には、電気メッキの前処理と
して、オゾン含有ガスによる表面酸化、プラズマ照射に
よる親水性付与が記載されている。しかし、電気メッキ
の前処理は被メッキ面の改質処理であって、サブミクロ
ンオーダーの深さで表面を変化させるにすぎず、本発明
における高分子重合体の選択除去処理とは全く異なる。
This publication describes, as pretreatments for electroplating, surface oxidation with an ozone-containing gas and imparting hydrophilicity by plasma irradiation. However, the pretreatment of electroplating is a modification treatment of the surface to be plated, and only changes the surface at a depth of the order of submicrons, which is completely different from the selective removal treatment of the high molecular polymer in the present invention.

【0018】また、特開昭63−312601号公報に
は、粗面化した素体表面上に電極を形成することによ
り、電極の接合を強固にしてオーミック性を改善する方
法が記載されている。同公報には、素体の粗面化手段と
して逆スパッタおよびサンドブラストが挙げられてお
り、また、電極形成方法としてスパッタ法またはイオン
プレーティング法が挙げられている。しかし、よく使用
されるサンドブラスト法は、結晶性高分子重合体をエッ
チングする際の選択性が悪く、逆スパッタ法も、反応性
イオンエッチング法に対し選択性が劣る。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-321601 describes a method of forming an electrode on a roughened element body surface to strengthen the bonding of the electrode and improve the ohmic property. . In this publication, reverse sputtering and sand blast are mentioned as surface roughening means, and a sputtering method or an ion plating method is mentioned as an electrode forming method. However, the commonly used sandblasting method has poor selectivity when etching a crystalline polymer, and the reverse sputtering method also has poor selectivity compared to the reactive ion etching method.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の有機PTCサーミスタの
構成例を、図2に示す。同図に示す有機PTCサーミス
タは、高分子重合体(以下、単に重合体ということがあ
る)1中に導電性金属粒子2が分散された構成のサーミ
スタ素体3と、このサーミスタ素体3を挟んで設けら
れ、導電性金属粒子2と一体的に形成された一対の電極
4とを有する。サーミスタ素体3は、さらに低分子有機
化合物を含有していてもよく、低分子有機化合物が動作
物質であってもよい。この場合、各熱可塑性高分子マト
リックスと各低分子有機化合物とがそれぞれ独立に分散
して存在する海島構造をしていると考えられる。
FIG. 2 shows an example of the structure of an organic PTC thermistor of the present invention. The organic PTC thermistor shown in FIG. 1 includes a thermistor element 3 having a configuration in which conductive metal particles 2 are dispersed in a high-molecular polymer (hereinafter, may be simply referred to as a polymer) 1 and a thermistor element 3 It has a pair of electrodes 4 provided so as to be sandwiched therebetween and formed integrally with the conductive metal particles 2. The thermistor body 3 may further contain a low molecular weight organic compound, and the low molecular weight organic compound may be an active substance. In this case, it is considered that each thermoplastic polymer matrix and each low-molecular organic compound have a sea-island structure in which they are independently dispersed.

【0020】サーミスタ素体 本発明で用いる重合体、低分子有機化合物は特に限定さ
れず、導電性粒子を分散して素体としたときにPTC特
性を発現できるものであれば制限なく使用できる。
The thermistor element The polymer and the low molecular weight organic compound used in the present invention are not particularly limited, and may be used without limitation as long as they can exhibit PTC characteristics when the conductive particles are dispersed to form an element.

【0021】高分子重合体を動作物質とする場合、結晶
性高分子重合体を用いる。
When a high-molecular polymer is used as the active substance, a crystalline high-molecular polymer is used.

【0022】このような重合体としては、例えば、ポリ
エチレン、ポリエチレンオキシド、t−4−ポリブタジ
エン、ポリエチレンアクリレート、エチレン−エチルア
クリレート共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、
ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリカプロ
ラクタムフッ素化エチレン−プロピレン共重合体、塩素
化ポリエチレン、クロロスルホン化エチレン、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリ塩化ビ
ニル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアルキ
レンオキシド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホ
ン、フッ素系樹脂などが挙げられ、これらの少なくとも
1種を用いればよい。具体的には、電極の形成法や、要
求されるPTCサーミスタ特性などに応じて適宜選択す
ればよい。
Examples of such a polymer include polyethylene, polyethylene oxide, t-4-polybutadiene, polyethylene acrylate, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer,
Polyester, polyamide, polyether, polycaprolactam fluorinated ethylene-propylene copolymer, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated ethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, polypropylene, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, polyvinyl chloride, Examples thereof include polycarbonate, polyacetal, polyalkylene oxide, polyphenylene oxide, polysulfone, and fluororesin, and at least one of these may be used. Specifically, it may be appropriately selected according to the method of forming the electrodes, the required PTC thermistor characteristics, and the like.

【0023】重合体の好ましい具体例としては、ナイロ
ン12またはポリエチレンオキシド(PEO)が挙げら
れる。このうち、60〜70℃程度の比較的低温での動
作が対象となるときにはポリエチレンオキシドが好まし
く、140〜160℃程度の温度での動作が対象となる
ときにはナイロン12が好ましい。特に、動作温度を下
げられるという目的ではポリエチレンオキシドが好まし
い。
Preferred specific examples of the polymer include nylon 12 and polyethylene oxide (PEO). Of these, polyethylene oxide is preferable when the operation is performed at a relatively low temperature of about 60 to 70 ° C, and nylon 12 is preferable when the operation is performed at a temperature of about 140 to 160 ° C. In particular, polyethylene oxide is preferred for the purpose of lowering the operating temperature.

【0024】ポリエチレンオキシドは、重量平均分子量
Mwが好ましくは200万以上、より好ましくは300
万〜600万である。Mwが小さすぎると、溶融時の粘
度が低くなりすぎて導電性粒子の分散性が悪化してしま
い、室温での抵抗を下げることが困難になる。Mw20
0万以上のポリエチレンオキシドは、融点が65〜70
℃程度で、密度が1.15〜1.22g/cm3程度であ
る。
The polyethylene oxide has a weight average molecular weight Mw of preferably 2,000,000 or more, more preferably 300,000,000 or more.
10,000 to 6 million. If Mw is too small, the viscosity at the time of melting will be too low, and the dispersibility of the conductive particles will deteriorate, making it difficult to lower the resistance at room temperature. Mw20
Polyethylene oxide having a melting point of 65 to 70
At about ° C, the density is about 1.15 to 1.22 g / cm 3 .

【0025】重合体としてポリエチレンオキシドを用い
る場合、さらに非水溶性重合体(ポリマー)および/ま
たは非水溶性低分子有機化合物を含有させることが好ま
しい。これにより、その優れたPTC特性をほぼ維持し
たまま、耐湿性が大幅に向上する。
When polyethylene oxide is used as the polymer, it is preferable to further contain a water-insoluble polymer (polymer) and / or a water-insoluble low molecular weight organic compound. Thereby, the moisture resistance is greatly improved while substantially maintaining the excellent PTC characteristics.

【0026】非水溶性重合体は、吸水率(ASTM D570)
が0.5%以下であることが好ましい。このようなもの
としては、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメ
タクリレート、ポリ塩化ビニル、オレフィン系コポリマ
ー等の熱可塑性ポリマーや、熱可塑性エラストマーが挙
げられる。中でもポリエチレン、特に低密度ポリエチレ
ンが好ましい。
The water-insoluble polymer has a water absorption (ASTM D570)
Is preferably 0.5% or less. Examples of such a material include thermoplastic polymers such as polyethylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, and olefin copolymers, and thermoplastic elastomers. Among them, polyethylene, particularly low density polyethylene, is preferred.

【0027】低密度ポリエチレンとは、密度が0.91
0〜0.929g/cm3のものである。密度が0.93
0〜0.941g/cm3のものは中密度ポリエチレンと
いい、0.942g/cm3以上のものは高密度ポリエチ
レンという。低密度ポリエチレンは、高圧法、すなわち
1000気圧以上の高圧ラジカル重合法で製造され、エ
チレン基等の短鎖分岐の他、長鎖分岐を含む。高密度ポ
リエチレンは、数十気圧以下の中・低圧下、遷移金属触
媒を用いて配位アニオン重合で製造され、直鎖状であ
る。ところが、中・低圧法でも、α−オレフィンを共重
合すれば、短鎖分子が導入され、中・低密度のポリエチ
レンとなる。このうち、低密度のものを直鎖状低密度ポ
リエチレンという。
The low density polyethylene has a density of 0.91
0 to 0.929 g / cm 3 . 0.93 density
Those having 0 to 0.941 g / cm 3 are called medium density polyethylene, and those having 0.942 g / cm 3 or more are called high density polyethylene. The low-density polyethylene is produced by a high-pressure method, that is, a high-pressure radical polymerization method of 1000 atm or more, and contains a long-chain branch in addition to a short-chain branch such as an ethylene group. High-density polyethylene is produced by coordination anion polymerization using a transition metal catalyst under medium or low pressure of several tens of atmospheres or less, and is linear. However, even when the α-olefin is copolymerized in the medium / low pressure method, short-chain molecules are introduced and the medium / low density polyethylene is obtained. Of these, those with low density are referred to as linear low density polyethylene.

【0028】用いる非水溶性重合体のASTM D1238で定義
されるメルトフローレート(MFR)は、0.1〜30
g/10min、特に1.0〜10g/10minが好
ましい。これより高いと、溶融粘度が低すぎて、導電性
粒子の分散を一定にするのが困難になり、抵抗値のばら
つきが大きくなる傾向が見られる。これより低いと、溶
融粘度が高すぎて、本発明で好ましく用いられる導電性
粒子の鎖状構造が分断され、抵抗変化率が減少する傾向
が見られる。
The water-insoluble polymer used has a melt flow rate (MFR) defined by ASTM D1238 of 0.1 to 30.
g / 10 min, particularly preferably 1.0 to 10 g / 10 min. If it is higher than this, the melt viscosity is too low, making it difficult to make the dispersion of the conductive particles constant, and the variation in resistance value tends to be large. If it is lower than this, the melt viscosity is too high, and the chain structure of the conductive particles preferably used in the present invention is broken, and the rate of change in resistance tends to decrease.

【0029】非水溶性重合体は、1種のみを用いても2
種以上を併用してもかまわないが、MFR0.1〜30
g/10minの低密度ポリエチレンのみを用いること
が好ましい。
The water-insoluble polymer is 2 even if only one kind is used.
More than one kind may be used in combination, but MFR 0.1 to 30
It is preferable to use only low density polyethylene of g / 10 min.

【0030】ポリエチレンオキシド結晶性重合体と非水
溶性重合体との比率は、重量比で、非水溶性重合体/結
晶性重合体が0.25〜2.0、特に1.0〜1.8で
あることが好ましい。この比率が小さくなって非水溶性
重合体が少なくなりすぎると、耐湿性の向上が見られな
くなる。また、この比率が大きくなって非水溶性重合体
が多くなりすぎると、ポリエチレンオキシドの融点にお
ける充分な抵抗の増大が得られなくなる。
The weight ratio of the polyethylene oxide crystalline polymer to the water-insoluble polymer is 0.25 to 2.0, especially 1.0 to 1. 8 is preferable. If this ratio is too small and the amount of the water-insoluble polymer is too small, no improvement in moisture resistance can be seen. On the other hand, if this ratio is increased and the amount of the water-insoluble polymer is too large, it is not possible to obtain a sufficient increase in resistance at the melting point of polyethylene oxide.

【0031】非水溶性低分子有機化合物としては、分子
量1000程度まで、好ましくは200〜800のもの
であれば特に制限はないが、常温(25℃程度の温度)
で固体であるものが好ましい。低分子有機化合物の融点
mpは40〜100℃であることが好ましい。
The water-insoluble low molecular weight organic compound is not particularly limited as long as it has a molecular weight of up to about 1,000, preferably 200 to 800.
And those which are solid. The melting point mp of the low molecular weight organic compound is preferably from 40 to 100 ° C.

【0032】このようなものとしては、ワックス(具体
的には、パラフィンワックスやマイクロクリスタリンワ
ックス等の石油系ワックス、植物系ワックス、動物系ワ
ックス、鉱物系ワックスのような天然ワックス等)、油
脂(具体的には、脂肪または固体脂と称されるもの)な
どがある。ワックスや油脂の成分は、炭化水素(具体的
には、炭素数22以上のアルカン系の直鎖炭化水素
等)、脂肪酸(具体的には、炭素数12以上のアルカン
系の直鎖炭化水素の脂肪酸等)、脂肪酸エステル(具体
的には、炭素数20以上の飽和脂肪酸とメチルアルコー
ル等の低級アルコールとから得られる飽和脂肪酸のメチ
ルエステル等)、脂肪酸アミド(具体的には、オレイン
酸アミド、エルカ酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド
等)、脂肪族アミン(具体的には、炭素数16以上の脂
肪族第1アミン)、高級アルコール(具体的には、炭素
数16以上のn−アルキルアルコール)などであるが、
これら自体を単独で、もしくは併用して低分子有機化合
物として用いることができる。
Examples of the wax include waxes (specifically, natural waxes such as petroleum waxes such as paraffin wax and microcrystalline wax, vegetable waxes, animal waxes, and mineral waxes), oils and fats ( Specific examples include fats or solid fats). Components of waxes and fats and oils include hydrocarbons (specifically, alkane linear hydrocarbons having 22 or more carbon atoms) and fatty acids (specifically, alkane linear hydrocarbons having 12 or more carbon atoms). Fatty acids), fatty acid esters (specifically, methyl esters of saturated fatty acids obtained from saturated fatty acids having 20 or more carbon atoms and lower alcohols such as methyl alcohol), fatty acid amides (specifically, oleic acid amide, Unsaturated fatty acid amides such as erucamide, aliphatic amines (specifically, aliphatic primary amines having 16 or more carbon atoms), higher alcohols (specifically, n-alkyl alcohols having 16 or more carbon atoms) ), But
These can be used alone or in combination as a low molecular weight organic compound.

【0033】非水溶性低分子有機化合物としては、ワッ
クスまたは水素結合可能な官能基を有するもの、特に水
素結合可能な官能基を有するものが均一な混合状態が得
られ、製造も容易なので好ましい。炭化水素、主に炭化
水素からなる石油系ワックス等を用いると、均一な分散
が難しくなり、プレス成形時に低分子化合物が分離する
ことがある。水素結合可能な官能基を有するものは、ポ
リエチレンオキシドのエーテル酸素に水素結合するの
で、低分子化合物の分離は起こりにくい。水素結合可能
な官能基としてはアミノ基、好ましくはカルバモイル
基、水酸基等が挙げられる。
As the water-insoluble low molecular weight organic compound, a wax or a compound having a functional group capable of hydrogen bonding, particularly a compound having a functional group capable of hydrogen bonding is preferable because a uniform mixed state can be obtained and the production is easy. When hydrocarbons, such as petroleum wax mainly composed of hydrocarbons, are used, uniform dispersion becomes difficult, and low-molecular compounds may be separated during press molding. Since those having a functional group capable of hydrogen bonding form a hydrogen bond with the ether oxygen of polyethylene oxide, the separation of low molecular weight compounds hardly occurs. Examples of the functional group capable of hydrogen bonding include an amino group, preferably a carbamoyl group and a hydroxyl group.

【0034】これらの低分子有機化合物は、市販されて
おり、市販品をそのまま用いることができる。
These low molecular organic compounds are commercially available, and commercially available products can be used as they are.

【0035】このようなものとしては、パラフィンワッ
クス(例えば、テトラコサンC2450;mp49〜52
℃、ヘキサトリアコンタンC3674;mp73℃、商品
名HNP−10(日本精蝋社製);mp75℃、HNP
−3(日本精蝋社製);mp66℃など)、マイクロク
リスタリンワックス(例えば、商品名Hi−Mic−1
080(日本精蝋社製);mp83℃、Hi−Mic−
1045(日本精蝋社製);mp70℃、Hi−Mic
2045(日本精蝋社製);mp64℃、Hi−Mic
3090(日本精蝋社製);mp89℃、セラック10
4(日本石油精製社製);mp96℃、155マイクロ
ワックス(日本石油精製社製);mp70℃など)、脂
肪酸(例えば、ベヘン酸(日本精化製);mp81℃、
ステアリン酸(日本精化製);mp72℃、パルミチン
酸(日本精化製);mp64℃など)、脂肪酸エステル
(例えば、アラキン酸メチルエステル(東京化成製);
mp48℃など)、脂肪酸アミド(例えば、オレイン酸
アミド(日本精化製);mp76℃)などがある。ま
た、パラフィンワックスに樹脂類を配合した配合ワック
スやこの配合ワックスにマイクロクリスタリンワックス
を混合したものであって融点を40〜100℃にしたも
のも用いることができる。
Examples of such a material include paraffin wax (eg, tetracosane C 24 H 50 ; mp 49-52).
° C., hexatriacontane C 36 H 74; mp73 ℃, trade name HNP-10 (Nippon Seiro Co., Ltd.); mp75 ℃, HNP
-3 (manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd .; mp 66 ° C., etc.), microcrystalline wax (for example, trade name Hi-Mic-1)
080 (manufactured by Nippon Seiro); mp83 ° C, Hi-Mic-
1045 (manufactured by Nippon Seiro); mp 70 ° C, Hi-Mic
2045 (manufactured by Nippon Seiro); mp 64 ° C, Hi-Mic
3090 (manufactured by Nippon Seiro); mp 89 ° C, shellac 10
4 (manufactured by Nippon Oil Refining Co., Ltd.); mp 96 ° C., 155 microwax (manufactured by Nippon Oil Refining Co., Ltd.); mp 70 ° C., etc.), fatty acids (for example, behenic acid (manufactured by Nippon Seika);
Stearic acid (manufactured by Nippon Seika); mp72 ° C, palmitic acid (manufactured by Nippon Seika); mp64 ° C, etc.), fatty acid ester (for example, arachiic acid methyl ester (manufactured by Tokyo Chemical Industry);
mp 48 ° C.), fatty acid amides (eg, oleic amide (Nippon Seika); mp 76 ° C.). Also, a compounded wax obtained by mixing a resin with paraffin wax, or a compounded wax mixed with a microcrystalline wax and having a melting point of 40 to 100 ° C. can be used.

【0036】非水溶性低分子有機化合物は、1種のみを
用いても2種以上を併用してもかまわない。
The water-insoluble low molecular weight organic compounds may be used alone or in combination of two or more.

【0037】ポリエチレンオキシド結晶性重合体と非水
溶性低分子有機化合物との混合比は、ポリエチレンオキ
シド1に対して非水溶性低分子有機化合物2〜40重量
%、特に5〜30重量%であることが好ましい。この比
率が小さくなって非水溶性低分子有機化合物が少なくな
りすぎると、耐湿性の向上が見られなくなる。また、こ
の比率が大きくなって非水溶性低分子有機化合物が多く
なりすぎると、ポリエチレンオキシドの融点における充
分な抵抗の増大が得られなくなり、また、素子の強度が
減少してくる。
The mixing ratio of the polyethylene oxide crystalline polymer and the water-insoluble low-molecular-weight organic compound is 2 to 40% by weight, particularly 5 to 30% by weight of the water-insoluble low-molecular-weight organic compound per polyethylene oxide. Is preferred. If this ratio becomes too small and the amount of the water-insoluble low-molecular-weight organic compound becomes too small, no improvement in moisture resistance can be seen. If this ratio is increased and the amount of the water-insoluble low molecular weight organic compound becomes too large, a sufficient increase in the resistance at the melting point of polyethylene oxide cannot be obtained, and the strength of the device decreases.

【0038】ナイロン12は、12−アミノドデカン酸
のラクタムのポリマーであり、融点177℃、密度1.
03g/cm3であり、Mw2万〜5万のものが好まし
い。
Nylon 12 is a lactam polymer of 12-aminododecanoic acid, having a melting point of 177 ° C. and a density of 1.
It is preferably 0.3 g / cm 3 and Mw of 20,000 to 50,000.

【0039】また、フッ素系樹脂としては、ポリフッ化
ビニリデンが好ましい。ポリフッ化ビニリデンは、自消
性を示す。自消性とは、着火しても、炎を遠ざけると自
然に消火する性質のことである。このため、ポリフッ化
ビニリデンは着火の可能性のある用途に好適である。
As the fluorine resin, polyvinylidene fluoride is preferred. Polyvinylidene fluoride exhibits self-extinguishing properties. The self-extinguishing property is a property that, even after ignition, the fire extinguishes naturally when the flame is kept away. For this reason, polyvinylidene fluoride is suitable for applications in which ignition is possible.

【0040】また、サーミスタ素体は、低分子有機化合
物を動作物質とするものであってもよい。このようなサ
ーミスタ素体は、高分子重合体(熱可塑性高分子マトリ
ックス)、低分子有機化合物、導電性金属粒子を含む。
低分子有機化合物を動作物質とすることで、高分子重合
体のみを用いる場合に比べて温度−抵抗曲線のヒステリ
シスが小さくなる。また、高分子の融点変化を利用して
動作温度を調整する場合に比べ、融点の異なる低分子有
機化合物を用いることで容易に動作温度を調整すること
ができる。低分子有機化合物と導電性粒子のみの構成で
は、低分子有機化合物の溶融粘度が低いために、動作す
ると素子の形状が保てないが、熱可塑性高分子マトリッ
クスを用いることにより、動作時の低分子有機化合物の
融解による流動、素子の変形等を防ぐことができる。
Further, the thermistor element may use a low molecular weight organic compound as an active substance. Such a thermistor body includes a high-molecular polymer (thermoplastic polymer matrix), a low-molecular organic compound, and conductive metal particles.
By using a low molecular weight organic compound as the active substance, the hysteresis of the temperature-resistance curve is reduced as compared with the case where only the high molecular weight polymer is used. In addition, the operating temperature can be easily adjusted by using a low molecular weight organic compound having a different melting point, as compared with the case where the operating temperature is adjusted using the change in the melting point of the polymer. In the configuration using only the low molecular weight organic compound and the conductive particles, the shape of the element cannot be maintained when the device is operated due to the low melt viscosity of the low molecular weight organic compound. Flow due to melting of the molecular organic compound, deformation of the element, and the like can be prevented.

【0041】この場合、熱可塑性高分子マトリックス
は、結晶性でも非晶性でも用いることができ、特に制限
されないが、ポリオレフィン(共重合体を含む)を用い
ると良好な特性が得られるので好ましい。
In this case, the thermoplastic polymer matrix may be either crystalline or amorphous, and is not particularly limited. However, it is preferable to use a polyolefin (including a copolymer) because good properties can be obtained.

【0042】このような熱可塑性高分子マトリックスと
しては、 i)ポリオレフィン(例えばポリエチレン) ii)1種または2種以上のオレフィン(例えばエチレ
ン、プロピレン)と、1種または2種以上の極性基を含
有するオレフィン性不飽和モノマーとから誘導されたモ
ノマー単位で構成されたコポリマー(例えばエチレン−
酢酸ビニルコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマ
ー)、 iii)ハロゲン化ビニルおよびビニリデンポリマー(例
えばポリビニルクロライド、ポリビニリデンクロライ
ド、ポリビニルフルオライド、ポリビニリデンフルオラ
イド)、 iv)ポリアミド(例えば12−ナイロン)、 v)ポリスチレン、 vi)ポリアクリロニトリル、 vii)熱可塑性エラストマー、 viii)ポリエチレンオキシド、ポリアセタール、 ix)熱可塑性変性セルロース、 x)ポリスルホン類、 xi)ポリエチルアクリレート、ポリメチル(メタ)アク
リレート等が挙げられる。具体的には、高密度ポリエチ
レン[例えば、商品名ハイゼックス2100JP(三井
石油化学製)、商品名Marlex6003(フィリッ
プス社製)、商品名HY540(日本ポリケム製)
等]、低密度ポリエチレン[例えば、商品名LC500
(日本ポリケム製)、商品名DYNH−1(ユニオンカ
ーバイド社製)等]、中密度ポリエチレン[例えば、商
品名2604M(ガルフ社製)等]、エチレン−エチル
アクリレートコポリマー[例えば、商品名DPD616
9(ユニオンカーバイド社製)等]、エチレン−酢酸ビ
ニルコポリマー[例えば、商品名LV241(日本ポリ
ケム製)等]、エチレン−アクリル酸コポリマー[例え
ば、商品名EAA455(ダウケミカル社製)等]、ア
イオノマー[例えば、商品名ハイミラン1555(三井
・デュポンポリケミカル社製)等]、ヘキサフルオロエ
チレン−テトラフルオロエチレンコポリマー[例えば、
商品名FEP100(デュポン社製)等]、ポリビニリ
デンフルオライド[例えば、商品名Kynar461
(ペンバルト社製)等]などが挙げられる。
Such a thermoplastic polymer matrix includes: i) a polyolefin (eg, polyethylene) ii) one or more olefins (eg, ethylene, propylene) and one or more polar groups Copolymers composed of monomer units derived from olefinically unsaturated monomers (e.g., ethylene-
Iii) vinyl halide and vinylidene polymers (eg, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride), iv) polyamides (eg, 12-nylon), v) Polystyrene, vi) polyacrylonitrile, vii) thermoplastic elastomer, viii) polyethylene oxide, polyacetal, ix) thermoplastically modified cellulose, x) polysulfones, xi) polyethyl acrylate, polymethyl (meth) acrylate and the like. Specifically, high-density polyethylene [for example, trade name Hyzex 2100JP (manufactured by Mitsui Petrochemical), trade name Marlex6003 (manufactured by Philips), trade name HY540 (manufactured by Nippon Polychem)
Etc.], low density polyethylene [for example, trade name LC500
(Manufactured by Nippon Polychem), trade name DYNH-1 (manufactured by Union Carbide), medium density polyethylene [for example, trade name 2604M (manufactured by Gulf), etc.], ethylene-ethyl acrylate copolymer [for example, trade name DPD616]
9 (manufactured by Union Carbide Co., Ltd.), ethylene-vinyl acetate copolymer [for example, LV241 (manufactured by Nippon Polychem), etc.], ethylene-acrylic acid copolymer [for example, EAA455 (manufactured by Dow Chemical), etc.], ionomer [For example, trade name Himilan 1555 (manufactured by DuPont-Mitsui Polychemicals) etc.], hexafluoroethylene-tetrafluoroethylene copolymer [for example,
Brand name FEP100 (manufactured by DuPont) or the like], polyvinylidene fluoride [for example, brand name Kynar461]
(Manufactured by Pemwald) and the like.

【0043】このような熱可塑性高分子の重量平均分子
量Mwは1万〜500万程度であることが好ましい。
The weight average molecular weight Mw of such a thermoplastic polymer is preferably about 10,000 to 5,000,000.

【0044】これらの熱可塑性高分子は1種を用いても
よいが、2種以上用いることが好ましい。融点の異なる
熱可塑性高分子マトリックスを2種以上用いると、特性
安定性が非常に向上し、抵抗増大後のNTC現象、温度
−抵抗曲線のヒステリシス、不安定な室温抵抗が大幅に
改善され、低い室温抵抗と動作時の大きな抵抗変化とが
安定して長期に渡って維持される。特に、高温高湿加速
試験や断続負荷試験において、その効果は顕著である。
動作時に低分子有機化合物が溶融すると、その粘度が低
いために低分子有機化合物に分散していた導電性粒子の
再配列は容易に起こりうると思われるが、低分子有機化
合物の融点に比較的近い低融点をもつ高分子マトリック
スを用いることで、低分子有機化合物が溶融した直後に
この高分子マトリックスが融解を始めるため、溶融成分
の粘度が高くなり、導電性粒子の再配列が抑制され、そ
の結果、抵抗増大後のNTC現象、温度−抵抗曲線のヒ
ステリシスは小さくなると考えられる。また、高融点の
熱可塑性高分子マトリックスを用いることで、系全体が
膨張することが抑制されるので、長期に渡って安定して
低い室温抵抗が得られると考えられる。
One type of these thermoplastic polymers may be used, but it is preferable to use two or more types. When two or more thermoplastic polymer matrices having different melting points are used, the characteristic stability is greatly improved, the NTC phenomenon after resistance increase, hysteresis of a temperature-resistance curve, and unstable room temperature resistance are greatly improved, The room temperature resistance and a large resistance change during operation are stably maintained for a long period of time. In particular, the effect is remarkable in the high-temperature high-humidity acceleration test and the intermittent load test.
When the low-molecular-weight organic compound melts during operation, the rearrangement of the conductive particles dispersed in the low-molecular-weight organic compound may easily occur due to its low viscosity, but the melting point of the low-molecular-weight organic compound is relatively low. By using a polymer matrix with a close low melting point, the polymer matrix starts melting immediately after the low molecular weight organic compound is melted, the viscosity of the molten component increases, and the rearrangement of the conductive particles is suppressed, As a result, it is considered that the NTC phenomenon after the resistance increase and the hysteresis of the temperature-resistance curve are reduced. Also, by using a thermoplastic polymer matrix having a high melting point, the expansion of the entire system is suppressed, so that it is considered that a low room temperature resistance can be stably obtained over a long period of time.

【0045】低融点の熱可塑性高分子の融点は、低分子
有機化合物の融点よりも15℃以上、特に20〜30℃
高いことが好ましい。低融点熱可塑性高分子の融点がこ
れより高いと、低分子有機化合物の溶融時に高分子が溶
融しにくいので、溶融成分の粘度上昇の効果が低くなる
傾向がある。低融点熱可塑性高分子の融点がこれより低
いと、低分子有機化合物の融解による急激な抵抗の上昇
が鈍くなる傾向がある。高融点の熱可塑性高分子マトリ
ックスの融点は、低分子有機化合物の融点よりも30℃
以上、特に40〜110℃高いことが好ましい。高融点
熱可塑性高分子の融点がこれより高いと、混練温度が高
くなるため低分子有機化合物の熱劣化が起こる可能性が
ある。高融点熱可塑性高分子の融点がこれより低いと、
動作時の低分子有機化合物の融解による流動、素体の変
形等を防ぐことが難しくなる傾向がある。低融点熱可塑
性高分子の融点と高融点熱可塑性高分子の融点との差
は、20℃以上、特に20〜50℃であることが好まし
い。また、低融点の熱可塑性高分子マトリックスの融点
は、通常、60〜130℃であることが好ましい。高融
点の熱可塑性高分子マトリックスの融点は、通常、80
〜150℃であることが好ましい。
The melting point of the thermoplastic polymer having a low melting point is at least 15 ° C., especially 20 to 30 ° C., higher than the melting point of the low molecular weight organic compound.
High is preferred. If the melting point of the low melting point thermoplastic polymer is higher than this, the polymer is unlikely to melt when the low molecular weight organic compound is melted, and the effect of increasing the viscosity of the molten component tends to be low. If the melting point of the low melting point thermoplastic polymer is lower than this, the rapid rise in resistance due to the melting of the low molecular weight organic compound tends to become slow. The melting point of the high melting point thermoplastic polymer matrix is 30 ° C. lower than the melting point of the low molecular weight organic compound.
As described above, it is particularly preferable that the temperature is higher by 40 to 110 ° C. If the melting point of the high melting point thermoplastic polymer is higher than this, the kneading temperature becomes high, so that the low molecular weight organic compound may be thermally degraded. If the melting point of the high melting thermoplastic polymer is lower than this,
It tends to be difficult to prevent the flow of the low molecular weight organic compound due to melting during operation, deformation of the elementary body, and the like. The difference between the melting point of the low melting point thermoplastic polymer and the melting point of the high melting point thermoplastic polymer is preferably 20 ° C. or more, particularly preferably 20 to 50 ° C. The melting point of the low melting point thermoplastic polymer matrix is usually preferably from 60 to 130 ° C. The melting point of a high melting thermoplastic polymer matrix is usually 80
It is preferable that it is -150 degreeC.

【0046】また、低融点の熱可塑性高分子マトリック
スのASTM D1238で定義されるメルトフローレート(MF
R)は、1〜20g/10min、特に1〜10g/10m
inであることが好ましい。MFRが1〜20g/10mi
nの高分子を用いることによって、低分子有機化合物が
溶融するとき(動作時)の溶融成分の粘度を高くし、導
電性粒子の再配列を抑制するため、特性安定化の効果が
大きい。MFRがこれより大きいと、低分子有機化合物
の溶融時の溶融成分の粘度を十分高くすることが困難に
なり、高分子マトリックス、低分子有機化合物および導
電性粒子の分散状態等が変化しやすくなる傾向がある。
MFRがこれより小さいと、低分子有機化合物の溶融時
の溶融成分の粘度が高くなりすぎ、特性安定化の効果が
得られにくくなってくる他、高分子マトリックス、低分
子有機化合物および導電性粒子の分散が困難になる傾向
がある。
Further, a low-melting thermoplastic polymer matrix having a melt flow rate (MFF) defined by ASTM D1238.
R) is 1 to 20 g / 10 min, especially 1 to 10 g / 10 m
It is preferably in. MFR is 1-20g / 10mi
By using a polymer of n, the viscosity of the molten component when the low-molecular organic compound is melted (during operation) is increased and the rearrangement of the conductive particles is suppressed, so that the effect of stabilizing the characteristics is large. If the MFR is larger than this, it becomes difficult to sufficiently increase the viscosity of the molten component when the low-molecular-weight organic compound is melted, and the dispersion state of the polymer matrix, the low-molecular-weight organic compound, and the conductive particles tends to change. Tend.
If the MFR is smaller than this, the viscosity of the molten component at the time of melting the low molecular weight organic compound becomes too high, and it becomes difficult to obtain the effect of stabilizing the characteristics. In addition, the polymer matrix, the low molecular weight organic compound and the conductive particles Tends to be difficult to disperse.

【0047】低融点の熱可塑性高分子マトリックスとし
ては、低密度ポリエチレンやエチレン−酢酸ビニルコポ
リマー、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリエチル
アクリレート、ポリメチル(メタ)アクリレート等のオ
レフィン系コポリマーが好ましく、特に低密度ポリエチ
レン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−ア
クリル酸コポリマー、中でも低密度ポリエチレンが好ま
しい。
The thermoplastic polymer matrix having a low melting point is preferably a low-density polyethylene or an olefin-based copolymer such as ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, polyethyl acrylate, or polymethyl (meth) acrylate. Polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, among which low density polyethylene is preferred.

【0048】高融点の熱可塑性高分子マトリックスとし
ては、適当な融点、溶融粘度を有するので、高密度ポリ
エチレンを用いることが特に好ましい。
As the high melting point thermoplastic polymer matrix, it is particularly preferable to use high-density polyethylene because it has an appropriate melting point and melt viscosity.

【0049】高密度ポリエチレンのASTM D1238で定義さ
れるメルトフローレート(MFR)は、3.0g/10
min以下、特に1.5g/10min以下が好ましい。MF
Rがこれより高いと、溶融粘度が低すぎて、特性の安定
性に劣る傾向が見られる。MFRの下限は特にないが、
通常0.1g/10min程度である。
The high-density polyethylene has a melt flow rate (MFR) defined by ASTM D1238 of 3.0 g / 10
min or less, particularly preferably 1.5 g / 10 min or less. MF
If R is higher than this, the melt viscosity is too low, and the stability of the properties tends to be poor. Although there is no particular lower limit for the MFR,
Usually, it is about 0.1 g / 10 min.

【0050】融点の異なる熱可塑性高分子マトリックス
3種以上を併用してもかまわないが、MFR3.0g/
10min以下の高密度ポリエチレンとMFR1〜20g
/10minの低密度ポリエチレンやオレフィン系コポリ
マー、特に好ましくは低密度ポリエチレンを用いること
が好ましい。
Although three or more thermoplastic polymer matrices having different melting points may be used in combination, MFR of 3.0 g /
High density polyethylene less than 10min and MFR1-20g
It is preferable to use a low-density polyethylene or olefin copolymer of / 10 min, particularly preferably a low-density polyethylene.

【0051】高融点の熱可塑性高分子マトリックスと低
融点の熱可塑性高分子マトリックスの重量比は、1:4
〜9:1、特に1:3〜8:1であることが好ましい。
低融点熱可塑性高分子マトリックスがこれより多いと、
初期抵抗の安定性が低下する傾向がある。低融点熱可塑
性高分子マトリックスがこれより少ないと、抵抗増加後
のNTC現象が見られたり、温度−抵抗曲線のヒステリ
シスが大きくなる傾向がある。
The weight ratio of the high melting point thermoplastic polymer matrix to the low melting point thermoplastic polymer matrix is 1: 4.
99: 1, particularly preferably 1: 3-8: 1.
With more low melting thermoplastic polymer matrix,
The stability of the initial resistance tends to decrease. If the amount of the low-melting-point thermoplastic polymer matrix is less than this, the NTC phenomenon after an increase in resistance tends to be observed, and the hysteresis of the temperature-resistance curve tends to increase.

【0052】高分子マトリックスは上記のような熱可塑
性樹脂(架橋していてもよい)のみで構成されることが
好ましいが、場合によってはエラストマー、熱硬化性樹
脂またはその混合物を含んでいてもよい。
The polymer matrix is preferably composed only of the above-mentioned thermoplastic resin (which may be crosslinked), but may contain an elastomer, a thermosetting resin or a mixture thereof in some cases. .

【0053】動作物質の低分子有機化合物は、重量平均
分子量が1000程度まで、好ましくは200〜800
の結晶性物質であれば特に制限はないが、常温(25℃
程度の温度)で固体であるものが好ましい。
The low-molecular-weight organic compound as the active substance has a weight-average molecular weight of up to about 1,000, preferably 200 to 800.
There is no particular limitation as long as it is a crystalline substance of normal temperature (25 ° C.
And a solid at about the same temperature).

【0054】低分子有機化合物としては、前述のポリエ
チレンオキシドと併用する非水溶性低分子有機化合物と
して挙げたものと同様のものが挙げられる。低分子有機
化合物は、各成分の分散を良好にするために、高分子マ
トリックスの極性を考慮して適宜選択すればよい。低分
子有機化合物としては石油系ワックスが好ましい。
Examples of the low molecular weight organic compound include the same compounds as those described above as the water-insoluble low molecular weight organic compound used in combination with the polyethylene oxide. The low-molecular organic compound may be appropriately selected in consideration of the polarity of the polymer matrix in order to improve the dispersion of each component. Petroleum wax is preferred as the low molecular weight organic compound.

【0055】これらの低分子有機化合物は、市販されて
おり、市販品をそのまま用いることができる。
These low molecular organic compounds are commercially available, and commercially available products can be used as they are.

【0056】人体に対しての安全性を考えると、動作温
度は100℃以下であることが好ましく、その場合、低
分子有機化合物としては、融点mpが40〜100℃で
あるものを用いることが好ましい。このようなものとし
ては、前述のポリエチレンオキシドと併用する非水溶性
低分子有機化合物として挙げたものと同様のものが挙げ
られる。
Considering the safety to the human body, the operating temperature is preferably 100 ° C. or lower. In this case, it is preferable to use a low molecular weight organic compound having a melting point mp of 40 to 100 ° C. preferable. Examples of such a compound include the same compounds as those described above as the water-insoluble low-molecular-weight organic compound used in combination with the polyethylene oxide.

【0057】低分子有機化合物は、動作温度等によって
1種あるいは2種以上を選択して用いることができる。
One or more low-molecular organic compounds can be selected and used depending on the operating temperature and the like.

【0058】低分子有機化合物の重量は、熱可塑性高分
子マトリックスの合計重量の0.2〜4倍、特に0.2
〜2.5倍であることが好ましい。この混合比が小さく
なって低分子有機化合物の量が少なくなると、抵抗変化
率が十分得られにくくなってくる。反対に混合比が大き
くなって低分子有機化合物の量が多くなると、低分子化
合物が溶融する際に素体が大きく変形する他、導電性粒
子との混合が困難になってくる。
The weight of the low molecular weight organic compound is 0.2 to 4 times the total weight of the thermoplastic polymer matrix, especially 0.2 to 4 times.
It is preferably up to 2.5 times. When the mixing ratio is reduced and the amount of the low molecular weight organic compound is reduced, it becomes difficult to obtain a sufficient resistance change rate. Conversely, when the mixing ratio is increased and the amount of the low molecular weight organic compound is increased, when the low molecular weight compound is melted, the element body is greatly deformed, and mixing with the conductive particles becomes difficult.

【0059】本発明で用いる導電性粒子は金属であれば
特に限定されず、必要な導電性を有し、メッキ金属と一
体化するものあれば制限なく用いることができる。
The conductive particles used in the present invention are not particularly limited as long as they are metal, and may be used without limitation as long as they have the necessary conductivity and are integrated with the plating metal.

【0060】本発明で使用できる導電性粒子としては、 金属粒子:Ni、Ti、Cu、Ag、Pd、Au、Pt
等; 金属コーティング粒子:カーボンブラック、Al23
TiO2等の粒子にAgメッキ層を形成したもの、Ba
TiO3等の粒子にPdメッキ層を形成したもの; 金属繊維:長さ1mm 以下で、アスペクト比10以上の
Ni、Ti、Cu、Ag、Pd、Au、Pt等 などが挙げられる。これらの導電性粒子あるいは繊維か
ら少なくとも1種を選択すればよい。具体的には、電極
の形成方法や要求されるPTCサーミスタ特性などに応
じて適宜選択すればよいが、Niを用いることが好まし
い。また、電極の金属種と同一の金属種であること、例
えば、Niメッキを行う場合には導電性粒子としてNi
粒子を用いることが、一体化する上で好ましい。
The conductive particles usable in the present invention include metal particles: Ni, Ti, Cu, Ag, Pd, Au, and Pt.
Metal coating particles: carbon black, Al 2 O 3 ,
What formed an Ag plating layer on particles such as TiO 2 , Ba
A Pd plating layer formed on particles of TiO 3 or the like; Metal fiber: Ni, Ti, Cu, Ag, Pd, Au, Pt, etc. having a length of 1 mm or less and an aspect ratio of 10 or more. At least one kind may be selected from these conductive particles or fibers. Specifically, it may be appropriately selected according to the method of forming the electrodes, the required PTC thermistor characteristics, and the like, but Ni is preferably used. Further, the metal type is the same as the metal type of the electrode. For example, when performing Ni plating, Ni is used as conductive particles.
The use of particles is preferable for integration.

【0061】導電性粒子の形状は特に限定されず、フレ
ーク状、球状、不定形等のいずれであってもよいが、好
ましくは非球形、特に、例えば特開平5−47503号
公報、米国特許第5378407号明細書や特願平8−
332979号に記載されているようなスパイク状の突
起を有するものを用いることが好ましい。多数の突起を
有するスパイク状粒子を用いると、剥離強度が強くな
る。スパイク状の突起を有する導電性粒子を用いると、
その形状によりトンネル電流が流れやすくなり、球状の
導電性粒子と比較して低い室温抵抗が得られる。また、
導電性粒子間の間隔が球状のものと比較して大きいた
め、動作時にはより大きな抵抗変化が得られる。
The shape of the conductive particles is not particularly limited, and may be any of flakes, spheres, irregular shapes, etc., and is preferably non-spherical, particularly, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-47503, US Pat. No. 5,378,407 and Japanese Patent Application No. Hei 8-
It is preferable to use a material having a spike-shaped protrusion as described in Japanese Patent No. 332979. When spike-like particles having a large number of projections are used, the peel strength increases. When using conductive particles having spike-like projections,
Due to the shape, a tunnel current easily flows, and a lower room temperature resistance than spherical conductive particles can be obtained. Also,
Since the distance between the conductive particles is larger than that of the spherical particles, a larger resistance change can be obtained during operation.

【0062】スパイク状の突起を有する導電性粒子は、
1個、1個が鋭利な突起をもつ一次粒子から形成されて
おり、粒径の1/3〜1/50の高さの円錘状のスパイ
ク状の突起が1個の粒子に複数(通常10〜500個)
存在するものである。その材質は金属、特にNi等が好
ましい。
The conductive particles having spike-like projections
One and one are formed from primary particles having sharp projections, and a plurality of conical spike-shaped projections having a height of 1/3 to 1/50 of the particle diameter are formed on one particle (usually, 10 to 500)
It exists. The material is preferably a metal, particularly Ni or the like.

【0063】このような導電性粒子は、1個、1個が個
別に存在する粉体であってもよいが、一次粒子が10〜
1000個程度鎖状に連なり二次粒子を形成しているこ
とが好ましい。鎖状のものには、一部一次粒子が存在し
てもよい。前者の例としては、スパイク状の突起をもつ
球状のニッケルパウダがあり、商品名INCO Typ
e 123ニッケルパウダ(インコ社製)として市販さ
れており、その平均粒径は3〜7μm 程度、見かけの密
度は1.8〜2.7g/cm3程度、比表面積は0.34
〜0.44m2/g程度である。
Such conductive particles may be powders in which one particle is present individually, but the primary particles are 10 to 10 particles.
It is preferable that about 1000 chains are connected in a chain to form secondary particles. Some primary particles may be present in the chain. An example of the former is a spherical nickel powder having spike-shaped protrusions, and the product name is INCO Type.
It is commercially available as e123 nickel powder (manufactured by Inco Corporation), has an average particle size of about 3 to 7 μm, an apparent density of about 1.8 to 2.7 g / cm 3 , and a specific surface area of 0.34.
~0.44m is about 2 / g.

【0064】また、好ましく用いられる後者の例として
は、フィラメント状ニッケルパウダがあり、商品名IN
CO Type 210、255、270、287ニッ
ケルパウダ(インコ社製)として市販されており、この
うちINCO Type 255、287が好ましい。
そして、その一次粒子の平均粒径は、特に0.5〜4μ
m 程度が好ましいまた、見かけの密度は0.3〜1.0
g/cm3程度、比表面積は0.4〜2.5m2/g程度で
ある。
An example of the latter, which is preferably used, is a filamentous nickel powder, trade name IN
It is commercially available as CO Type 210, 255, 270, 287 nickel powder (manufactured by INCO), of which INCO Type 255, 287 is preferable.
The average particle size of the primary particles is particularly 0.5 to 4 μm.
m is preferable, and the apparent density is 0.3 to 1.0.
g / cm 3 and the specific surface area is about 0.4 to 2.5 m 2 / g.

【0065】なお、この場合の平均粒径はフィッシュー
・サブシーブ法で測定したものである。
The average particle size in this case is measured by the fish-sub-sieve method.

【0066】導電性金属粒子の好ましい平均粒径は、そ
の種類や形状、径の測定法などによっても異なるが、通
常、0.5〜4μm 程度、特に1〜4μm 程度の比較的
大きな粒子が好ましい。小さな球状粒子では容易に樹脂
マトリクスから抜けてしまい、剥離強度が低下する。
The preferred average particle size of the conductive metal particles varies depending on the type, shape, diameter measuring method and the like, but usually, relatively large particles of about 0.5 to 4 μm, especially about 1 to 4 μm are preferable. . Small spherical particles easily fall out of the resin matrix, and the peel strength is reduced.

【0067】素体中の導電性粒子の比率(体積比)は、
要求されるPTCサーミスタ特性が得られ、かつ非動作
時に十分に抵抗値が低くなるように適宜決定すればよ
い。導電性粒子の好ましい比率{導電性粒子/(重合体
+導電性粒子)}は、導電性粒子の種類やその形状等の
各種条件によっても異なるが、好ましくは15〜65体
積%、より好ましくは20〜50体積%である。導電性
粒子の比率が低すぎると素体の抵抗値が高くなるので、
大電流を流す用途には好ましくない。また、電気メッキ
法による電極の形成が困難になる。一方、導電性粒子の
比率が高すぎると、導電性粒子を重合体と混練する際に
均一な分散が困難となるほか、耐電圧等の特性が劣化し
やすくなる。また、PTC特性が発現しなくなることも
ある。
The ratio (volume ratio) of the conductive particles in the element body is
What is necessary is just to determine appropriately so that the required PTC thermistor characteristics are obtained and the resistance value is sufficiently low during non-operation. The preferred ratio of the conductive particles {conductive particles / (polymer + conductive particles)} varies depending on various conditions such as the type and shape of the conductive particles, but is preferably 15 to 65% by volume, more preferably. 20 to 50% by volume. If the ratio of the conductive particles is too low, the resistance value of the elementary body increases,
This is not preferable for applications in which a large current flows. Also, it becomes difficult to form electrodes by electroplating. On the other hand, if the ratio of the conductive particles is too high, uniform dispersion becomes difficult when kneading the conductive particles with the polymer, and characteristics such as withstand voltage tend to deteriorate. In addition, PTC characteristics may not be exhibited.

【0068】導電性粒子は、重量比で、ポリエチレンオ
キシド結晶性重合体と非水溶性ポリマーおよび/または
非水溶性低分子有機化合物との合計量の2〜5倍程度で
あることが好ましい。導電性粒子が少なくなりすぎる
と、非動作時の初期抵抗を充分に低くすることができな
くなる。また、導電性粒子が多くなりすぎると、非動作
時から動作時にかけての抵抗変化率が小さくなる上、混
練が困難になる。
The conductive particles preferably have a weight ratio of about 2 to 5 times the total amount of the polyethylene oxide crystalline polymer and the water-insoluble polymer and / or the water-insoluble low molecular weight organic compound. If the amount of the conductive particles is too small, the initial resistance during non-operation cannot be sufficiently reduced. On the other hand, when the amount of the conductive particles is too large, the rate of change in resistance from non-operation to operation is reduced, and kneading becomes difficult.

【0069】導電性粒子の重量は、熱可塑性高分子マト
リックスと低分子有機化合物の合計重量の1.5〜5倍
であることが好ましい。この混合比が小さくなって導電
性粒子の量が少なくなると、非動作時の室温抵抗を十分
低くすることができなくなってくる。反対に導電性粒子
の量が多くなると、大きな抵抗変化率が得られにくくな
り、また、均一な混合が困難になって安定した特性が得
られにくくなってくる。
The weight of the conductive particles is preferably 1.5 to 5 times the total weight of the thermoplastic polymer matrix and the low molecular weight organic compound. When the mixing ratio is reduced and the amount of the conductive particles is reduced, the room temperature resistance during non-operation cannot be sufficiently reduced. Conversely, when the amount of the conductive particles is large, it is difficult to obtain a large rate of change in resistance, and it is difficult to achieve uniform mixing and to obtain stable characteristics.

【0070】電極 本発明の有機PTCサーミスタは、サーミスタ素体表面
に露出している導電性金属粒子と一体的に形成されたメ
ッキ膜を電極とする。一体的とは、導電性金属粒子と電
極との間に界面をもたないことをいう。
Electrode The organic PTC thermistor of the present invention uses a plating film formed integrally with conductive metal particles exposed on the thermistor body surface as an electrode. “Integrally” means that there is no interface between the conductive metal particles and the electrode.

【0071】電極材料として用いられるメッキ用金属の
種類は、必ずしも導電性金属粒子の金属種と同一でなく
てもよいが、一体化を確実にするためには同種であるこ
とが好ましい。
The type of plating metal used as the electrode material does not necessarily have to be the same as the metal type of the conductive metal particles, but is preferably the same type to ensure integration.

【0072】電極の厚さは、特に規定されないが、通
常、10〜300μm 程度とする。
The thickness of the electrode is not particularly limited, but is usually about 10 to 300 μm.

【0073】電極と一体化した導電性粒子は半分以上が
サーミスタ素体に埋没していることが好ましく、埋没部
分の大きさおよび形状によって剥離強度に影響がある。
特に、導電性金属粒子が、サーミスタ素体の表面、つま
り、重合体の表面からその粒径の10%以上50%未満
の範囲で露出していることが好ましい。露出している部
分がこれより小さいと、一体化して電極を形成しにく
く、また、サーミスタ素体と電極との接触抵抗を十分低
減することが困難になり、剥離強度も低くなってくる。
一方、露出している部分がこれより大きいと、導電性粒
子が重合体から完全に浮いてしまうため、剥離強度が低
下してきたり、電極抵抗が増大してくる。導電性金属粒
子は、通常、サーミスタ素体の表面の20〜40%の範
囲を占めている。
It is preferable that at least half of the conductive particles integrated with the electrode are buried in the thermistor body, and the peel strength is affected by the size and shape of the buried portion.
In particular, it is preferable that the conductive metal particles are exposed from the surface of the thermistor body, that is, the surface of the polymer in a range of 10% or more and less than 50% of the particle size. If the exposed portion is smaller than this, it is difficult to form an electrode integrally, and it is difficult to sufficiently reduce the contact resistance between the thermistor element and the electrode, and the peel strength is also reduced.
On the other hand, if the exposed portion is larger than this, the conductive particles completely float from the polymer, so that the peel strength decreases and the electrode resistance increases. The conductive metal particles usually occupy 20 to 40% of the surface of the thermistor body.

【0074】電極は、抵抗が低いほどよく、また、PT
Cサーミスタとして動作する温度域において抵抗値の上
昇がほとんど生じないことが好ましい。すなわち、PT
Cサーミスタとして動作する際に、電極の抵抗値がサー
ミスタ素体の抵抗値よりも著しく低くなることが好まし
い。具体的には、PTC動作温度において、電極の抵抗
値がサーミスタ素体の抵抗値の1/100以下であれば
よい。また、非動作時(25℃)においては、電極の抵
抗値はサーミスタ素体の抵抗値の好ましくは同等以下、
より好ましくは1/10以下である。なお、ここでいう
PTC動作温度での抵抗値とは、(Rmax+R25)/2
を意味する。Rmaxは昇温したときの最大抵抗値であ
り、R25は25℃における抵抗値である。
The lower the resistance of the electrode, the better.
It is preferable that the resistance value hardly increases in a temperature range in which the C thermistor operates. That is, PT
When operating as a C thermistor, it is preferable that the resistance of the electrode be significantly lower than the resistance of the thermistor body. Specifically, at the PTC operating temperature, the resistance value of the electrode may be 1/100 or less of the resistance value of the thermistor body. In addition, during non-operation (25 ° C.), the resistance value of the electrode is preferably equal to or less than the resistance value of the thermistor body,
It is more preferably 1/10 or less. Here, the resistance value at PTC operating temperatures say, (R max + R 25) / 2
Means R max is the maximum resistance value when the temperature is raised, and R 25 is the resistance value at 25 ° C.

【0075】PTCサーミスタ素体の製造 サーミスタ素体は、通常、以下に示す手順で製造する。
まず、高分子重合体に低分子有機化合物、導電性粒子を
加えて、重合体の融点または軟化点以上の温度に保ち、
導電性粒子が均一に分散されるまでミルやロール等によ
り十分に混練する。次いで、押し出し成型機やロール成
型機などを用いてシート状等に成形し、必要に応じ架橋
処理を施して、サーミスタ素体を得る。
Production of PTC Thermistor Element The thermistor element is usually produced by the following procedure.
First, a low molecular weight organic compound, conductive particles are added to a high molecular weight polymer, and the temperature is maintained at a temperature equal to or higher than the melting point or softening point of the polymer,
The mixture is sufficiently kneaded with a mill or a roll until the conductive particles are uniformly dispersed. Next, it is formed into a sheet or the like using an extrusion molding machine or a roll molding machine or the like, and is subjected to a crosslinking treatment as necessary, to obtain a thermistor body.

【0076】また、高分子重合体、低分子有機化合物の
熱劣化を防止するために酸化防止剤を混入することもで
き、フェノール類、有機イオウ類、フォスファイト類な
どが用いられる。
Further, an antioxidant can be mixed to prevent thermal deterioration of the high molecular weight polymer and the low molecular weight organic compound, and phenols, organic sulfurs, phosphites and the like are used.

【0077】架橋方法は、放射線架橋、有機過酸化物に
よる化学架橋、シラン系カップリング剤をグラフト化し
シラノール基を縮合反応する水架橋等があるが、水架橋
を行うことが好ましい。特に、ビニル基または(メタ)
アクリロイル基と、アルコキシ基とを有するシラン系カ
ップリング剤、中でもC=C結合含有トリアルコキシシ
ランで架橋処理することが好ましい。これにより、保存
時、繰り返し動作時の特性安定性が著しく向上する。
Examples of the crosslinking method include radiation crosslinking, chemical crosslinking with an organic peroxide, and water crosslinking in which a silane coupling agent is grafted and a silanol group is condensed and reacted. Water crosslinking is preferred. In particular, vinyl groups or (meth)
It is preferable to carry out a cross-linking treatment with a silane coupling agent having an acryloyl group and an alkoxy group, especially a C = C bond-containing trialkoxysilane. As a result, the characteristic stability during storage and repetitive operation is significantly improved.

【0078】シラン系カップリング剤としては、具体的
には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラ
ン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシ
シラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメ
トキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチ
ルジエトキシシラン等が挙げられる。中でも、ビニルト
リメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランが好まし
い。
Examples of the silane coupling agent include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, γ- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, γ- ( (Meth) acryloxypropyltriethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropylmethyldiethoxysilane and the like. Among them, vinyltrimethoxysilane and vinyltriethoxysilane are preferable.

【0079】カップリング処理は、高分子重合体、低分
子有機化合物、導電性粒子の混練物中に、好ましくは高
分子重合体と低分子有機化合物の合計重量の0.1〜5
重量%のシラン系カップリング剤を滴下し、よく混合し
た後、水架橋する。ビニル基をもつシラン系カップリン
グ剤を用いる場合は、カップリング剤の5〜20重量%
の有機過酸化物、例えば、2,2−ジ−(t−ブチルパ
ーオキシ)ブタン、ジクミルパーオキサイド、1,1−
ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシ
クロヘキサン等をともに混入させ、ビニル基を介して有
機物、つまり高分子重合体と低分子有機化合物とにグラ
フト化を行う。そして、混練物をプレス成型した後、水
の存在下で架橋処理を行う。具体的には、触媒としてジ
ブチルすずジラウレート、ジオクチルすずジラウレー
ト、酢酸すず、オクト酸すず、オクト酸亜鉛などの金属
カルボキシレートを用い、温水中で6〜8時間成形体を
浸積して行う。中でもジブチルすずジラウレートを触媒
に用いることが好ましい。架橋温度は、繰り返し動作等
の特性の安定性を高めるために、低分子有機化合物の融
点以下で行うことが好ましい。架橋処理した後、成形体
を乾燥すればサーミスタ素体が得られる。
The coupling treatment is preferably carried out in a kneaded mixture of the high molecular polymer, the low molecular organic compound, and the conductive particles, preferably 0.1 to 5 times the total weight of the high molecular polymer and the low molecular organic compound.
% By weight of a silane coupling agent is dropped, mixed well, and then water-crosslinked. When using a silane coupling agent having a vinyl group, 5 to 20% by weight of the coupling agent
Organic peroxides such as 2,2-di- (t-butylperoxy) butane, dicumyl peroxide, 1,1-
Di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane and the like are mixed together, and grafting is performed on an organic substance, that is, a high-molecular polymer and a low-molecular organic compound via a vinyl group. Then, after press-molding the kneaded material, a crosslinking treatment is performed in the presence of water. Specifically, a metal carboxylate such as dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, tin acetate, tin octoate, or zinc octoate is used as a catalyst, and the molded body is immersed in warm water for 6 to 8 hours. Among them, dibutyltin dilaurate is preferably used as a catalyst. The crosslinking temperature is preferably lower than the melting point of the low molecular weight organic compound in order to enhance the stability of the characteristics such as the repetitive operation. After the crosslinking treatment, the formed body is dried to obtain a thermistor body.

【0080】選択除去工程 サーミスタ素体製造後、サーミスタ素体の表面から高分
子重合体、低分子有機化合物を選択的に除去して導電性
粒子をサーミスタ素体表面に露出させる。選択除去工程
を設ける理由は、以下のとおりである。
Selective Removal Step After the thermistor body is manufactured, the high molecular polymer and the low molecular weight organic compound are selectively removed from the surface of the thermistor body to expose the conductive particles to the thermistor body surface. The reason for providing the selective removal step is as follows.

【0081】上記したような方法で製造されたサーミス
タ素体の表面には、導電性粒子と高分子重合体、低分子
有機化合物との混合比に応じてそれぞれ分布していると
期待される。しかし、本発明者らの研究によれば、前述
したように素体表面付近の導電性粒子は、その表面が重
合体(以後、低分子有機化合物も含めていう)の薄膜で
覆われていることがわかった。具体的には、導電性粒子
と重合体との組み合わせにもよるが、走査型電子顕微鏡
による表面観察および原子間力顕微鏡による表面導電率
の測定の結果から、素体表面付近に存在する導電性粒子
の最大90%程度が、厚さ0.1〜3μm程度の重合体
層に覆われていることがわかった。
It is expected that the surface of the thermistor body manufactured by the above-described method is distributed depending on the mixing ratio of the conductive particles, the high molecular weight polymer, and the low molecular weight organic compound. However, according to the study of the present inventors, as described above, the conductive particles near the element body surface are covered with a thin film of a polymer (hereinafter, also referred to as a low molecular weight organic compound). I understood. Specifically, although it depends on the combination of the conductive particles and the polymer, the results of surface observation with a scanning electron microscope and measurement of the surface conductivity with an atomic force microscope show that the conductivity existing near the element body surface is high. It was found that at most about 90% of the particles were covered by a polymer layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm.

【0082】このような素体表面に電極を形成すると、
電極と素体との接触抵抗が著しく高くなってしまい、好
ましくない。そこで本発明では、素体表面付近に存在す
る導電性粒子を覆う重合体膜を除去するために、選択除
去工程を設ける。
When electrodes are formed on the surface of such a body,
The contact resistance between the electrode and the element body is significantly increased, which is not preferable. Therefore, in the present invention, a selective removal step is provided in order to remove the polymer film covering the conductive particles existing near the element body surface.

【0083】重合体の除去深さは、導電性粒子が十分に
露出するように、導電性粒子と重合体との組み合わせに
応じて適宜決定すればよい。前述の通り、導電性金属粒
子が、サーミスタ素体の表面からその粒径の10%以上
50%未満の範囲で露出するように除去深さを決めるこ
とが好ましいが、除去深さの絶対値としては、好ましく
は0.1〜20μm、より好ましくは0.5〜10μmで
ある。選択除去する深さが浅すぎると、選択除去による
効果が不十分となる。一方、選択除去する深さが深すぎ
ると、導電性粒子が重合体から完全に浮いてしまうた
め、電極付着強度の低下、電極抵抗の増大を招く。
The removal depth of the polymer may be appropriately determined according to the combination of the conductive particles and the polymer so that the conductive particles are sufficiently exposed. As described above, the removal depth is preferably determined so that the conductive metal particles are exposed from the surface of the thermistor body within a range of 10% or more and less than 50% of the particle size. Is preferably 0.1 to 20 μm, more preferably 0.5 to 10 μm. If the depth of the selective removal is too shallow, the effect of the selective removal becomes insufficient. On the other hand, if the depth for selective removal is too deep, the conductive particles completely float from the polymer, which causes a decrease in electrode adhesion strength and an increase in electrode resistance.

【0084】重合体の選択除去に用いる方法は、重合体
および導電性粒子からなるサーミスタ素体から重合体を
選択的に除去でき、かつサーミスタ素体にダメージを与
えないように、両者の組み合わせを考慮して適宜選択す
ればよく、特に限定されるものではないが、本発明で
は、例えば以下に説明する方法を用いることが好まし
い。
The method used for the selective removal of the polymer is such that the combination of the two can be selectively removed from the thermistor body composed of the polymer and the conductive particles so as not to damage the thermistor body. The method may be appropriately selected in consideration of the method, and is not particularly limited. However, in the present invention, for example, a method described below is preferably used.

【0085】気体放電プラズマを利用する選択除去法 この方法では、サーミスタ素体を置いた真空槽内に放電
用ガスを導入して気体プラズマを発生させ、プラズマの
イオン衝撃やプラズマ中で生成される活性酸化性ガスに
より、重合体を選択的に除去する。放電用ガスとして
は、Ar等の不活性ガス、酸素などの酸化性ガスまたは
これらの混合ガスを用いればよいが、好ましくは少なく
とも酸化性ガスを含むものを用いる。具体的には、プラ
ズマ処理法、反応性イオンエッチング法、逆スパッタ法
などを用いればよい。反応性イオンエッチング法では酸
素等の酸化性ガスを放電用ガスとして用い、また、逆ス
パッタ法ではAr等の不活性ガスを放電用ガスとして用
いる。そして、両方法では、エッチング対象物を電極と
して用いる。一方、プラズマ処理法は、反応性イオンエ
ッチング法や逆スパッタ法とは異なり、エッチング対象
物を電極として用いず、単にプラズマ雰囲気に曝す方法
である。
[0085] In the selective removal method This method utilizes a gas discharge plasma, to generate a gas plasma by introducing a discharge gas into the vacuum chamber was placed a thermistor body, it is produced by plasma ion bombardment and plasma The polymer is selectively removed by the active oxidizing gas. As the discharge gas, an inert gas such as Ar, an oxidizing gas such as oxygen, or a mixed gas thereof may be used, but a gas containing at least an oxidizing gas is preferably used. Specifically, a plasma treatment method, a reactive ion etching method, a reverse sputtering method, or the like may be used. In the reactive ion etching method, an oxidizing gas such as oxygen is used as a discharge gas, and in the reverse sputtering method, an inert gas such as Ar is used as a discharge gas. In both methods, an object to be etched is used as an electrode. On the other hand, unlike the reactive ion etching method and the reverse sputtering method, the plasma processing method is a method of simply exposing an etching target to a plasma atmosphere without using an etching target as an electrode.

【0086】プラズマ処理法に用いる処理装置は特に限
定されないが、通常、バレル型プラズマ処理装置を用い
ることが好ましい。バレル型プラズマ処理装置では、反
応性イオンエッチング装置や逆スパッタ法に用いるスパ
ッタエッチング装置と異なり、被エッチング試料は電極
上には配置されず、周囲から電気的に絶縁された状態で
プラズマに曝される。具体的には、例えば石英製チャン
バー中に対向電極を配置した構成とされる。この装置で
は、まず、チャンバー内に被エッチング試料を挿入した
後、チャンバー内部を例えば10Pa以下まで排気する。
次に、チャンバー内に酸素などの酸化性ガスを含んだ放
電用ガスを導入し、真空ポンプの排気速度を調整してチ
ャンバー内の圧力を100Pa程度に保つ。この状態で電
極に高周波電力を投入してプラズマを発生させる。エッ
チング中に試料を100℃程度に加熱することで、エッ
チング時間を1/3以下に短縮することも可能である。
プラズマ励起に用いる高周波電力は、通常使われる周波
数13.56MHzのものに限らず、例えば100kHz程度
の比較的低周波から2.45GHz程度のマイクロ波ま
で、プラズマ発生が可能な周波数のものであれば同等の
エッチング効果が得られる。
The processing apparatus used for the plasma processing method is not particularly limited, but it is usually preferable to use a barrel type plasma processing apparatus. In a barrel-type plasma processing apparatus, unlike a reactive ion etching apparatus or a sputter etching apparatus used for a reverse sputtering method, a sample to be etched is not disposed on an electrode, but is exposed to plasma while being electrically insulated from the surroundings. You. Specifically, for example, the counter electrode is arranged in a quartz chamber. In this apparatus, first, after inserting a sample to be etched into the chamber, the inside of the chamber is evacuated to, for example, 10 Pa or less.
Next, a discharge gas containing an oxidizing gas such as oxygen is introduced into the chamber, and the pressure in the chamber is maintained at about 100 Pa by adjusting the pumping speed of the vacuum pump. In this state, plasma is generated by applying high frequency power to the electrodes. By heating the sample to about 100 ° C. during the etching, the etching time can be reduced to 3 or less.
The high-frequency power used for plasma excitation is not limited to the normally used frequency of 13.56 MHz, but may be any frequency that can generate plasma from a relatively low frequency of about 100 kHz to a microwave of about 2.45 GHz. An equivalent etching effect can be obtained.

【0087】プラズマ処理法は、反応性イオンエッチン
グ法や逆スパッタ法などに比べエッチング速度はやや遅
くなるが、プラズマ処理法では、プラズマ発生のための
高電圧が試料に直接印加されないため、装置の構成が簡
単となること、多数の試料を同時にエッチングすること
が可能であること、試料の両面を同時にエッチングする
ことが容易であること、例えばシート状試料を巻き取り
式に連続処理することが装置の構造的に容易であること
などの長所がある。すなわち、プラズマ処理法を用いる
方法は、低コストであり、生産性が良好である。一方、
反応性イオンエッチング法は、逆スパッタ法に比べ、重
合体をエッチングする際の選択性に優れる点で好まし
い。
The plasma processing method has a slightly lower etching rate than the reactive ion etching method or the reverse sputtering method. However, in the plasma processing method, since a high voltage for generating plasma is not directly applied to the sample, the plasma processing method cannot be used. The equipment is simple in configuration, capable of etching a large number of samples at the same time, easy to etch both sides of the sample at the same time, for example, continuously processing a sheet-shaped sample in a roll-up type. It is advantageous in that it is structurally easy. That is, the method using the plasma processing method is low in cost and has good productivity. on the other hand,
The reactive ion etching method is preferable in that it has excellent selectivity when etching a polymer as compared with the reverse sputtering method.

【0088】気体放電プラズマを利用する方法では、重
合体の組成にもよるが、素体表面の重合体を数十秒間か
ら数十分間で最大20μm程度の深さまで選択的に除去
することが可能である。
In the method using gas discharge plasma, it is possible to selectively remove the polymer on the surface of the elementary body from a few tens of seconds to a few tens of minutes to a depth of about 20 μm, depending on the composition of the polymer. It is possible.

【0089】紫外線照射およびオゾン含有雰囲気への曝
露の少なくとも一方を利用する選択除去法 サーミスタ素体に紫外線を照射することにより、重合体
中の原子間の結合を切断することができる。紫外線照射
を酸化性雰囲気中で行えば、分解物を周囲の酸化性ガス
により酸化除去することができる。一方、紫外線照射を
不活性ガス中で行った後、水洗やエッチングすることな
どによっても、重合体を除去することができる。なお、
この場合のエッチングは有機溶媒などを用いて行えばよ
い。
UV irradiation and exposure to an ozone-containing atmosphere
By irradiating the thermistor body with the selective removal method utilizing at least one of the dew rays with ultraviolet light, the bonds between atoms in the polymer can be broken. If the ultraviolet irradiation is performed in an oxidizing atmosphere, the decomposed product can be oxidized and removed by a surrounding oxidizing gas. On the other hand, the polymer can also be removed by performing ultraviolet irradiation in an inert gas, followed by washing with water or etching. In addition,
The etching in this case may be performed using an organic solvent or the like.

【0090】また、強力な酸化力をもつオゾンを含む雰
囲気にサーミスタ素体を曝露して、オゾンを重合体と直
接反応させることにより重合体を選択除去することもで
きる。
Further, the polymer can be selectively removed by exposing the thermistor body to an atmosphere containing ozone having a strong oxidizing power and directly reacting the ozone with the polymer.

【0091】また、紫外線照射とオゾン含有雰囲気への
曝露とを併用することもできる。併用する方法では、紫
外線照射により重合体中の原子間の結合を切断し、これ
をオゾンにより強力に酸化して除去する。
Further, it is also possible to use both ultraviolet irradiation and exposure to an ozone-containing atmosphere. In the combined method, bonds between atoms in the polymer are cut by irradiation with ultraviolet rays, and the bonds are strongly oxidized and removed by ozone.

【0092】なお、紫外線照射法に用いる酸化性雰囲気
は特に限定されず、例えば空気であってもよい。また、
上記各方法で用いるオゾン含有雰囲気中のオゾン濃度は
特に限定されず、必要な除去速度が得られるように適宜
決定すればよい。
The oxidizing atmosphere used for the ultraviolet irradiation method is not particularly limited, and may be, for example, air. Also,
The ozone concentration in the ozone-containing atmosphere used in each of the above methods is not particularly limited, and may be appropriately determined so as to obtain a necessary removal rate.

【0093】紫外線照射を利用する方法およびオゾン含
有雰囲気に曝露する方法では、気体放電プラズマを用い
た方法と比較してエッチング速度は遅くなるが、真空装
置を用いないため低コスト化がはかれ、大面積のエッチ
ング処理が可能である点でも優れている。また、紫外線
照射とオゾン含有雰囲気への曝露とを併用する方法で
は、気体プラズマを利用する方法に匹敵するエッチング
速度が得られる。具体的には、例えば、市販のUVオゾ
ンクリーナーを用いれば、10分間程度で最大20μm
程度の深さまで選択除去が可能である。なお、UVオゾ
ンクリーナーとは、紫外線ランプによる試料への紫外線
照射と同時に空気中の酸素を紫外線でオゾン化し、発生
したオゾンを試料と反応させる装置である。
In the method using ultraviolet irradiation and the method of exposing to an ozone-containing atmosphere, the etching rate is slower than the method using gas discharge plasma, but the cost can be reduced because no vacuum device is used. It is also excellent in that a large area etching process can be performed. In addition, in the method using both the ultraviolet irradiation and the exposure to the ozone-containing atmosphere, an etching rate comparable to the method using gas plasma can be obtained. Specifically, for example, if a commercially available UV ozone cleaner is used, a maximum of 20 μm
Selective removal is possible to a certain depth. The UV ozone cleaner is a device that oxidizes oxygen in the air with ultraviolet rays at the same time as irradiating a sample with ultraviolet rays by an ultraviolet lamp, and reacts the generated ozone with the sample.

【0094】レーザー光照射を利用する選択除去法 サーミスタ素体にレーザー光を照射すると、レーザー光
の強力な光化学的励起により重合体の分子間結合が切
れ、重合体が乖離、分解、飛散する。これを利用するこ
とにより、重合体を素体表面から選択的に除去すること
ができる。この方法は一般にレーザーアブレーション法
と呼ばれ、光分解除去加工の一種であり、分子間結合が
比較的弱いものである樹脂ではエッチングレートが高
く、金属等の無機材料ではエッチングレートが一般に低
くなるため、素体から重合体を選択的に除去する際の選
択性に優れる。また、加工の際の素体の温度上昇がほと
んどないため、高品位加工が可能である。また、短時間
で深いエッチングが可能である。また、レーザー光の走
査により大面積の加工も可能である。
Selective Removal Method Using Laser Light Irradiation When a laser beam is irradiated to a thermistor body, the intermolecular bonds of the polymer are broken by strong photochemical excitation of the laser light, and the polymer is separated, decomposed, and scattered. By utilizing this, the polymer can be selectively removed from the element body surface. This method is generally called a laser ablation method, and is a type of photolytic removal processing. The etching rate is high for resins having relatively weak intermolecular bonds, and generally low for inorganic materials such as metals. It is excellent in selectivity when the polymer is selectively removed from the element body. Further, since there is almost no rise in the temperature of the element body during processing, high-quality processing is possible. Further, deep etching can be performed in a short time. In addition, a large area can be processed by scanning with a laser beam.

【0095】この方法に用いるレーザー加工装置として
は、エキシマレーザー加工装置が好ましい。エキシマレ
ーザーとしては、KrF、ArF、NeF、XeF等の
いずれであってもよく、いずれも同等の効果が得られ
る。エキシマレーザーのパワーは特に限定されず、重合
体と導電性粒子との組み合わせに応じて適宜決定すれば
よいが、通常、エネルギー密度として0.1〜6J/cm2
程度、好ましくは0.5〜4J/cm2程度である。
As the laser processing apparatus used in this method, an excimer laser processing apparatus is preferable. The excimer laser may be any of KrF, ArF, NeF, XeF and the like, and the same effect can be obtained in any case. The power of the excimer laser is not particularly limited, and may be appropriately determined depending on the combination of the polymer and the conductive particles, and is usually 0.1 to 6 J / cm 2 as the energy density.
Degree, preferably about 0.5 to 4 J / cm 2 .

【0096】なお、エキシマレーザーとはエッチング原
理が異なり、エキシマレーザーを利用する場合に比べエ
ッチングの選択性に劣るが、炭酸ガスレーザーやYAG
レーザーなどでエッチングを行うこともできる。
The etching principle is different from that of the excimer laser, and the etching selectivity is inferior to the case of using the excimer laser.
Etching can also be performed with a laser or the like.

【0097】サンドブラストを利用する選択除去法 サーミスタ素体表面をサンドブラスト加工することによ
り、素体表面付近の重合体を除去することができる。た
だし、この方法は、重合体を選択除去する際の選択性に
劣る。また、サーミスタ素体の物理的ダメージや不純物
混入などが生じるため、サーミスタ特性の劣化を招くこ
とがある。
Selective Removal Method Using Sandblast By subjecting the thermistor body surface to sandblasting, the polymer in the vicinity of the body surface can be removed. However, this method is inferior in selectivity when selectively removing the polymer. Further, physical damage to the thermistor body and contamination with impurities may occur, which may cause deterioration of the thermistor characteristics.

【0098】有機溶剤暴露または有機溶剤蒸気暴露する
選択除去法 サーミスタ素体を有機溶剤暴露または有機溶剤蒸気暴露
することにより、素体表面付近の重合体を除去すること
ができる。有機溶剤としては、パラキシレン、N−メチ
ル−2−ピロリドン、ジクロロエタン、N,N−ジメチ
ルホルムアミドなどを用いることができる。ただし、こ
の方法は、重合体を選択的に除去することが難しくな
る。また、素体中へのエッチング液の浸透は避けられな
いので、サーミスタ特性の不安定化や信頼性低下を招く
ことがある。
Exposure to organic solvent or organic solvent vapor
By selectively exposing the thermistor element to an organic solvent or an organic solvent vapor, the polymer near the element surface can be removed. As the organic solvent, paraxylene, N-methyl-2-pyrrolidone, dichloroethane, N, N-dimethylformamide and the like can be used. However, this method makes it difficult to selectively remove the polymer. Further, since the infiltration of the etching solution into the element body is inevitable, the thermistor characteristics may be destabilized and reliability may be reduced.

【0099】選択除去工程においては、プラズマ処理
法、反応性イオンエッチング法、紫外線照射、オゾン含
有雰囲気への曝露またはレーザー光照射のいずれかを用
いることが好ましい。
In the selective removal step, it is preferable to use any of a plasma treatment method, a reactive ion etching method, ultraviolet irradiation, exposure to an ozone-containing atmosphere, and laser light irradiation.

【0100】電極形成工程 重合体を選択除去した後、サーミスタ素体表面に電極を
形成する。電極は、メッキ法、好ましくは電気メッキ法
により形成する。
Electrode forming step After the polymer is selectively removed, an electrode is formed on the surface of the thermistor body. The electrodes are formed by a plating method, preferably an electroplating method.

【0101】電気メッキによる電極層は、サーミスタ素
体を陰極とし、金属板を陽極として行うが、開始直後の
短時間の間は陰極と陽極とを逆にして通電し、金属導電
性粒子表面の酸化物を還元除去または溶解させる。この
ように電解エッチングすることによって、電極と導電性
金属粒子との一体化が確実となり、電気的接続および剥
離防止が効果的となる。すなわち、還元または一部溶解
することによってフレッシュな金属面が生成し、次いで
形成されるメッキ金属との界面がなくなり、一体化が確
実となるからである。金属粒子表面がわずかでも酸化さ
れていたりすると、そこから剥離してしまう。
The electrode layer formed by electroplating is formed by using the thermistor element as a cathode and a metal plate as an anode. For a short time immediately after the start, the cathode and the anode are reversed and current is applied to the surface of the metal conductive particles. The oxide is reduced or dissolved. By performing the electrolytic etching in this manner, integration between the electrode and the conductive metal particles is ensured, and electrical connection and peeling prevention become effective. That is, a fresh metal surface is generated by reduction or partial dissolution, and there is no interface with the subsequently formed plating metal, so that integration is ensured. If the surface of the metal particles is slightly oxidized, it will be peeled off there.

【0102】電解エッチングは、重合体を選択除去した
サーミスタ素体を陽極とし、金属板を陰極として行う。
電解エッチングの条件は、用いる導電性金属粒子、重合
体等により適宜決めればよいが、通常、液温10〜80
℃、好ましくは20〜60℃、電流密度0.2〜10A/
cm2、好ましくは0.5〜5A/cm2で0.5〜10分間、
好ましくは1〜5分間行えばよい。電解液としては、通
常、電極形成の際のメッキ液を用いる。金属板も、通
常、電極形成の際のメッキ材料(電極材料)を用いる。
Electrolytic etching is performed using the thermistor body from which the polymer has been selectively removed as an anode and a metal plate as a cathode.
The conditions of the electrolytic etching may be appropriately determined depending on the conductive metal particles, the polymer, and the like to be used.
° C, preferably 20 to 60 ° C, current density 0.2 to 10 A /
cm 2 , preferably 0.5 to 5 A / cm 2 for 0.5 to 10 minutes,
Preferably, it may be performed for 1 to 5 minutes. As the electrolyte, a plating solution for forming an electrode is usually used. The metal plate also usually uses a plating material (electrode material) for forming the electrode.

【0103】そして、電解エッチングの後、電極を好ま
しくは電気メッキ法により形成する。
After the electrolytic etching, electrodes are formed preferably by an electroplating method.

【0104】電気メッキは、サーミスタ素体を陰極と
し、金属板を陽極として行う。メッキ条件は、用いる電
極材料、導電性金属粒子、重合体等により適宜決めれば
よいが、通常、メッキ浴温度10〜80℃、好ましくは
20〜60℃、電流密度0.2〜10A/cm2、好ましく
は0.5〜5A/cm2で行えばよい。メッキ液は、通常、
用いられているものを使用すればよい。メッキ時間は、
成膜する電極の厚さに応じて適宜決めればよいが、通
常、10〜60分間程度行えばよい。メッキの際、溶液
は攪拌していることが好ましい。
Electroplating is performed using the thermistor body as a cathode and a metal plate as an anode. The plating conditions may be appropriately determined depending on the electrode material, conductive metal particles, polymer, and the like to be used. Usually, the plating bath temperature is 10 to 80 ° C., preferably 20 to 60 ° C., and the current density is 0.2 to 10 A / cm 2. , Preferably 0.5 to 5 A / cm 2 . The plating solution is usually
What is used may be used. The plating time is
The thickness may be appropriately determined according to the thickness of the electrode to be formed, but usually, it may be about 10 to 60 minutes. At the time of plating, the solution is preferably stirred.

【0105】電極は、結晶の大きさが均一で細かいほど
好ましい。電流密度が小さいと、ゆっくりと析出が起こ
るので、大きな結晶ができやすい。逆に、大きい電流密
度でメッキすると、一つの結晶が成長していくよりも新
しい結晶が次々とできていくので、小さな結晶が得られ
る。しかし、電流密度があまりに大きくなると、金属の
析出と同時に水素も発生し、孔があいたメッキになった
り、ぼろぼろのメッキになったりする。メッキ浴の温度
を高くすると、大きい結晶が析出しやすくなる。また、
均一の厚さのメッキ膜を得るためには、メッキ浴の伝導
性を大きくすることが好ましい。
It is preferable that the electrode has a uniform and fine crystal size. When the current density is small, precipitation occurs slowly, so that a large crystal is easily formed. Conversely, when plating is performed at a large current density, new crystals are formed one after another rather than one crystal grows, so that small crystals can be obtained. However, if the current density is too large, hydrogen is also generated at the same time as the deposition of metal, resulting in perforated plating or ragged plating. When the temperature of the plating bath is increased, large crystals tend to precipitate. Also,
In order to obtain a plating film having a uniform thickness, it is preferable to increase the conductivity of the plating bath.

【0106】[0106]

【実施例】実施例1 サンプルNo.101 以下に示す手順で有機PTCサーミスタサンプルを作製
した。
Example 1 An organic PTC thermistor sample was prepared according to the procedure shown below for Sample No. 101 .

【0107】サーミスタ素体の作製 高融点高分子マトリックスとして高密度ポリエチレン
(日本ポリケム製、商品名HY540;MFR1.0g
/10min、融点135℃)、低融点高分子マトリック
スとして低密度ポリエチレン(日本ポリケム製、商品名
LC500;MFR4.0g/10min、融点106
℃)、低分子有機化合物としてパラフィンワックス(日
本精蝋社製、商品名HNP−10、融点75℃)、導電
性粒子としてフィラメント状ニッケルパウダ(INCO
社製、商品名Type255ニッケルパウダ)を用い
た。なお、フィラメント状パウダーは、スパイク状突起
を有する粒子が連なって形成された粒子からなるもので
ある。導電性粒子の平均粒径は2.2〜2.8μm 、見
かけの密度は0.5〜0.65g/cm3、比表面積は0.
68m2/gである。
Preparation of Thermistor Element High-density polyethylene (manufactured by Nippon Polychem, trade name HY540; MFR 1.0 g) as a high melting point polymer matrix
/ 10 min, melting point 135 ° C.), low-density polyethylene as a low-melting polymer matrix (manufactured by Nippon Polychem, trade name LC500; MFR 4.0 g / 10 min, melting point 106)
° C), paraffin wax (trade name: HNP-10, manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd., melting point: 75 ° C) as a low molecular organic compound, and filamentous nickel powder (INCO) as conductive particles.
(Trade name: Type 255 nickel powder). The filament-like powder is composed of particles formed by connecting particles having spike-like projections. The average particle size of the conductive particles is 2.2 to 2.8 μm, the apparent density is 0.5 to 0.65 g / cm 3 , and the specific surface area is 0.
68 m 2 / g.

【0108】高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレン
との重量比を4:1とし、その合計重量の4倍重量のニ
ッケルパウダを加え、この混合物をミル中、150℃で
5分間混練した。そして、高密度ポリエチレンと低密度
ポリエチレンの合計重量と等重量のパラフィンワックス
と、ワックスの4倍重量のニッケルパウダとをさらに加
えて混練した。そして、シラン系カップリング剤として
有機物の合計重量の0.5重量%のビニルトリエトキシ
シラン(信越化学工業製、製品名KBE1003)と、
有機過酸化物としてシラン系カップリング剤の20重量
%の2,2−ジ−(t−ブチルパーオキシ)ブタン(化
薬アクゾ製、製品名トリゴノックスD−T50)とを混
練物中に滴下し、さらに60分間混練した。
The weight ratio of the high-density polyethylene to the low-density polyethylene was set to 4: 1, nickel powder was added in an amount of 4 times the total weight, and the mixture was kneaded in a mill at 150 ° C. for 5 minutes. Then, paraffin wax having the same weight as the total weight of the high-density polyethylene and the low-density polyethylene, and nickel powder four times the weight of the wax were further added and kneaded. And, as a silane-based coupling agent, vinyltriethoxysilane (product name: KBE1003, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) of 0.5% by weight of the total weight of organic substances;
20% by weight of a silane coupling agent, 2,2-di- (t-butylperoxy) butane (manufactured by Kayaku Akzo, product name: Trigonox DT50) as an organic peroxide was dropped into the kneaded material. And kneaded for another 60 minutes.

【0109】この混練物を150℃で厚さ1mmのシート
状に熱プレス機で成形した。そして、このシートをジブ
チルすずジラウレート(東京化成製)20重量%乳濁水
液に浸積し、65℃で8時間架橋処理を行った。この架
橋処理したシートを真空乾燥し、厚さ1mmのシート状の
サーミスタ素体を得た。サーミスタ素体中の導電性粒子
の比率は、35体積%であった。
The kneaded material was formed into a sheet having a thickness of 1 mm at 150 ° C. by a hot press. Then, the sheet was immersed in a 20% by weight emulsion water solution of dibutyltin dilaurate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and subjected to a crosslinking treatment at 65 ° C. for 8 hours. The crosslinked sheet was vacuum dried to obtain a sheet-like thermistor body having a thickness of 1 mm. The ratio of the conductive particles in the thermistor body was 35% by volume.

【0110】選択除去工程 このサーミスタ素体に対し、UVオゾンクリーナー(オ
ーク製作所製VUM-3073-13-00)を用いて、オゾン含有雰
囲気中での紫外線照射を行った。このUVオゾンクリー
ナーは、40Wの低圧水銀ランプを4本備えたものであ
り、有効照射面積は20cm×20cmである。5分間の紫
外線照射およびオゾン含有雰囲気への曝露により、サー
ミスタ素体表面から約10μmの深さまでの重合体が選
択的に除去された。
Selective Removal Step The thermistor body was irradiated with ultraviolet rays in an ozone-containing atmosphere using a UV ozone cleaner (VUM-3073-13-00, manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.). This UV ozone cleaner is provided with four 40 W low-pressure mercury lamps, and has an effective irradiation area of 20 cm × 20 cm. The polymer was selectively removed from the thermistor body surface to a depth of about 10 μm by ultraviolet irradiation for 5 minutes and exposure to an ozone-containing atmosphere.

【0111】選択除去前および選択除去後のサーミスタ
素体表面の走査型電子顕微鏡写真を見たところ、選択除
去処理前には素体表面付近の導電性粒子が薄い膜状の重
合体、低分子有機化合物を被っており、選択除去処理後
には導電性粒子が露出していた。また、選択除去処理の
前後での素体表面の導電性を原子力間顕微鏡の電流印加
モードを用いて評価したところ、選択除去処理前の素体
表面がほとんど絶縁状態であり、選択除去処理により表
面の導電性が著しく向上した。
Scanning electron micrographs of the thermistor body surface before and after selective removal showed that the conductive particles near the body surface were thin film-like polymer and low molecular weight before the selective removal treatment. It covered the organic compound, and the conductive particles were exposed after the selective removal treatment. In addition, when the conductivity of the element body surface before and after the selective removal treatment was evaluated using the current application mode of the atomic force microscope, the element body surface before the selective removal treatment was almost insulated. Has significantly improved conductivity.

【0112】電極形成工程 メッキ液として、硫酸ニッケル290g/l、塩化ニッケ
ル50g/l、ホウ酸40g/lを含有する水溶液を用いた。
そして、このメッキ液を電解液とし、重合体、低分子有
機化合物を選択除去したサーミスタ素体を陽極とし、ニ
ッケル板を陰極として電解エッチングを行った。電解エ
ッチングの条件は、液温50℃、電流密度0.5A/cm2
で1分間行った。
Electrode forming step As a plating solution, an aqueous solution containing 290 g / l of nickel sulfate, 50 g / l of nickel chloride and 40 g / l of boric acid was used.
The plating solution was used as an electrolytic solution, electrolytic etching was performed using the thermistor body from which the polymer and low molecular weight organic compound were selectively removed as an anode, and a nickel plate as a cathode. The conditions of electrolytic etching were as follows: liquid temperature 50 ° C., current density 0.5 A / cm 2
For 1 minute.

【0113】そして、重合体等を選択除去したサーミス
タ素体を陰極とし、ニッケル板を陽極として電気メッキ
を施し、電極を形成した。電気メッキは、液温50℃、
陰極電流密度5A/cm2で20分間行った。このようにし
て表面に、金属電極層として厚さ16μmのNiメッキ
層を形成した。
Then, electroplating was performed using the thermistor body from which the polymer and the like were selectively removed as a cathode and a nickel plate as an anode to form electrodes. Electroplating, liquid temperature 50 ℃,
The test was performed at a cathode current density of 5 A / cm 2 for 20 minutes. Thus, a Ni plating layer having a thickness of 16 μm was formed as a metal electrode layer on the surface.

【0114】金属電極層形成後、直径10mmの円盤状に
打ち抜き、有機PTCサーミスタサンプルとした。
After the formation of the metal electrode layer, a disk having a diameter of 10 mm was punched out to obtain an organic PTC thermistor sample.

【0115】サンプルNo.102 メッキ浴にpH4.5、液温50℃のスルファミン酸浴
を用いて金属メッキ電極を形成した他はサンプルNo.1
01と同様にして、サンプルNo.102を作製した。
Sample No. 102 Sample No. 1 except that a metal plating electrode was formed in a plating bath using a sulfamic acid bath having a pH of 4.5 and a liquid temperature of 50 ° C.
Sample No. 102 was produced in the same manner as Sample No. 01.

【0116】サンプルNo.103(比較例) 重合体の選択除去を行わなかった他はサンプルNo.10
1と同様にして、サンプルNo.103を作製した。
Sample No. 103 (Comparative Example) Sample No. 10 except that the polymer was not selectively removed.
Sample No. 103 was prepared in the same manner as in No. 1.

【0117】サンプルNo.104(比較例) 導電性粒子を平均粒径43nmのカーボンブラック(三菱
化成工業(株)製ダイアブラック(登録商標)E)と
し、配合比を樹脂100重量部に対して75重量部とし
た他はサンプルNo.101と同様にして、サンプルNo.1
04を作製した。
Sample No. 104 (Comparative Example) The conductive particles were carbon black (Diablack (registered trademark) E, manufactured by Mitsubishi Kasei Kogyo KK) having an average particle diameter of 43 nm, and the compounding ratio was 100 parts by weight of the resin. Sample No. 1 was prepared in the same manner as Sample No. 101 except that 75 parts by weight was used.
04 was produced.

【0118】サンプルNo.105(比較例) 電気メッキ前に電解エッチングを行わなかった他はサン
プルNo.101と同様にして、サンプルNo.105を作製
した。
Sample No. 105 (Comparative Example) Sample No. 105 was prepared in the same manner as Sample No. 101 except that electrolytic etching was not performed before electroplating.

【0119】上記各サンプルについて、25℃および8
5℃においてそれぞれ抵抗値(初期抵抗値)を測定し
た。次に、室温と120℃との間で加熱・冷却を繰り返
すサイクル試験を1000回繰り返した後、同様にして
抵抗値(サイクル試験後抵抗値)を測定した。なお、抵
抗値の測定には、4端子法を用いた。これらの結果を表
1に示す。
For each of the above samples, at 25 ° C. and 8 ° C.
The resistance value (initial resistance value) was measured at 5 ° C. Next, after repeating a cycle test in which heating and cooling were repeated between room temperature and 120 ° C. 1000 times, a resistance value (resistance value after the cycle test) was measured in the same manner. The resistance value was measured using a four-terminal method. Table 1 shows the results.

【0120】[0120]

【表1】 [Table 1]

【0121】表1から、本発明の効果が明らかである。
それぞれ25℃での初期抵抗値およびサイクル試験後抵
抗値を比較すると、サーミスタ素体表面から重合体を選
択除去したサンプルNo.101および102は、選択除
去を行わなかったサンプルNo.103に比べ、著しく低
くなっている。なお、各サンプルとも、85℃では十分
に高い抵抗値が得られている。このように、本発明の方
法により製造された有機PTCサーミスタは、初期抵抗
値が十分に低く、また、剥離強度が高いのでPTC動作
の繰り返しによる抵抗値変動が実用上無視しうる程度に
小さいので、極めて信頼性が高い。
Table 1 clearly shows the effect of the present invention.
Comparing the initial resistance value at 25 ° C. and the resistance value after the cycle test, Sample Nos. 101 and 102 in which the polymer was selectively removed from the thermistor body surface were compared with Sample No. 103 in which the selective removal was not performed. It is significantly lower. In each sample, a sufficiently high resistance value was obtained at 85 ° C. As described above, the organic PTC thermistor manufactured by the method of the present invention has a sufficiently low initial resistance value and a high peel strength, so that the resistance value fluctuation due to the repetition of the PTC operation is so small as to be practically negligible. , Extremely reliable.

【0122】また、サンプルNo.104のように導電性
粒子としてカーボンブラックを用いた場合、サンプルN
o.105のように電解エッチングを行わなかった場合に
は、メッキ電極との接着性が十分ではなく、繰り返し動
作後の抵抗値が次第に上昇する結果となり、信頼性が不
十分であった。
When carbon black was used as the conductive particles as in Sample No. 104, Sample N
In the case where no electrolytic etching was performed as in the case of o.105, the adhesion to the plating electrode was not sufficient, and the resistance value after repeated operation gradually increased, resulting in insufficient reliability.

【0123】上記した加熱・冷却サイクルは、サンプル
全体を加熱するものであるが、加熱をサンプルに通電す
ることにより行った場合でも、1000回の繰り返し後
に上記表1と同等の結果が得られた。
The heating / cooling cycle described above heats the entire sample. Even when heating was performed by applying a current to the sample, the same result as in Table 1 was obtained after 1000 repetitions. .

【0124】上記各サンプルに用いた電極について、2
5〜120℃の範囲での抵抗値を求めた。電極単独の抵
抗値は直接測定することができないので、まず、絶縁基
板上に化学メッキを施し、その上に電気メッキ膜を形成
してNiメッキ層を形成し、4探針プローブ法を用いて
比抵抗を測定した。この結果、Niメッキ層の比抵抗は
約1×10-5Ωcmであり、かつ室温から120℃までの
間で比抵抗の変化は認められなかった。この電極抵抗値
と表1に示されるサンプルの抵抗値とから、25℃での
抵抗値R25およびPTC動作温度での抵抗値{(Rmax
+R25)/2}は、いずれも電極がサーミスタ素体に比
べて十分に低いことがわかる。
Regarding the electrodes used for each of the above samples,
Resistance values in the range of 5 to 120 ° C were determined. Since the resistance value of the electrode alone cannot be measured directly, first, chemical plating is performed on the insulating substrate, an electroplating film is formed thereon, a Ni plating layer is formed, and a four-probe probe method is used. The specific resistance was measured. As a result, the specific resistance of the Ni plating layer was about 1 × 10 −5 Ωcm, and no change in the specific resistance was observed between room temperature and 120 ° C. From the electrode resistance value and the resistance values of the samples shown in Table 1, the resistance value R 25 at 25 ° C. and the resistance value at the PTC operating temperature R (R max
+ R 25 ) / 2}, it can be seen that the electrodes are all sufficiently lower than the thermistor body.

【0125】実施例2 サンプルNo.201 サーミスタ素体の作製 結晶性重合体としてポリエチレンオキシド(住友精化
製、重量平均分子量4,300,000〜4,800,
000、融点67℃)に、フェノール系および有機イオ
ウ系酸化防止剤(住友化学製、商品名スミライザー−B
HTおよびTP−D)をポリエチレンオキシドの0.5
wt%、相溶化剤(住友化学製、商品名スミエード60
0)をポリエチレンオキシドの5wt%加え、ミル中、8
0℃で10分間混練した。
Example 2 Preparation of Sample No. 201 Thermistor Element As a crystalline polymer, polyethylene oxide (manufactured by Sumitomo Seika, weight average molecular weight of 4,300,000 to 4,800,
000, melting point 67 ° C) and a phenolic and organic sulfur-based antioxidant (Sumitomo Chemical, trade name Sumilyzer-B)
HT and TP-D) with 0.5 of polyethylene oxide
wt%, compatibilizer (Sumiedo 60, manufactured by Sumitomo Chemical)
0) was added to 5 wt% of polyethylene oxide, and 8
Kneaded at 0 ° C. for 10 minutes.

【0126】次に、ミルの温度を115℃に上げ、非水
溶性重合体として低密度ポリエチレン(日本ポリケム
製、商品名LC500、MFR=4.0g/10mi
n、融点106℃)をポリエチレンオキシドの1.75
重量倍加え、5分間混練した。
Next, the temperature of the mill was raised to 115 ° C., and a low-density polyethylene (manufactured by Nippon Polychem, trade name LC500, MFR = 4.0 g / 10 mi) was used as the water-insoluble polymer.
n, melting point 106 ° C.) 1.75 of polyethylene oxide
It was added by weight and kneaded for 5 minutes.

【0127】そして、導電性粒子として鎖状のフィラメ
ント状ニッケルパウダ(インコ社製、商品名INCO
Type 255ニッケルパウダ、平均粒径2.2〜
2.8μm、見かけの密度0.5〜0.65g/cm3
比表面積0.68m2/g)をポリエチレンオキシドと低
密度ポリエチレンとの合計重量の4倍量加え、ミル中、
115℃で60分間混練した。得られた混練物をプレス
成型機により成形して、厚さ1mmのシート状のサーミス
タ素体を得た。サーミスタ素体中の導電性粒子の比率
は、35体積%であった。
As the conductive particles, chain filamentous nickel powder (trade name: INCO, manufactured by Inco Corporation)
Type 255 nickel powder, average particle size 2.2-
2.8 μm, apparent density 0.5 to 0.65 g / cm 3 ,
A specific surface area of 0.68 m 2 / g) was added in an amount of 4 times the total weight of polyethylene oxide and low-density polyethylene.
Kneading was performed at 115 ° C. for 60 minutes. The obtained kneaded material was molded by a press molding machine to obtain a sheet-shaped thermistor body having a thickness of 1 mm. The ratio of the conductive particles in the thermistor body was 35% by volume.

【0128】選択除去工程 このサーミスタ素体を反応性イオンエッチング型アッシ
ング装置にセットし、エッチングを行った。放電用ガス
にはO2を用い、放電圧力は20Paとし、電力密度は
0.25W/cm2とし、放電時間は2分間とした。この結
果、サーミスタ素体表面から約10μmの深さまでの重
合体が選択的に除去された。
Selective Removal Step The thermistor body was set in a reactive ion etching type ashing apparatus and etched. O 2 was used as a discharge gas, the discharge pressure was 20 Pa, the power density was 0.25 W / cm 2 , and the discharge time was 2 minutes. As a result, the polymer from the thermistor body surface to a depth of about 10 μm was selectively removed.

【0129】選択除去前および選択除去後のサーミスタ
素体表面の走査型電子顕微鏡写真を見たところ、選択除
去処理前には素体表面付近の導電性粒子が薄い膜状の重
合体を被っており、選択除去処理後には導電性粒子が露
出していた。また、選択除去処理の前後での素体表面の
導電性を原子力間顕微鏡の電流印加モードを用いて評価
したところ、選択除去処理前の素体表面がほとんど絶縁
状態であり、選択除去処理により表面の導電性が著しく
向上した。
Scanning electron micrographs of the thermistor body surface before and after the selective removal showed that the conductive particles near the body surface covered the thin film-like polymer before the selective removal treatment. Thus, the conductive particles were exposed after the selective removal treatment. In addition, when the conductivity of the element body surface before and after the selective removal treatment was evaluated using the current application mode of the atomic force microscope, the element body surface before the selective removal treatment was almost insulated. Has significantly improved conductivity.

【0130】電極形成工程 メッキ液として、硫酸銅80g/l、硫酸180g/l、塩酸
0.06ml/lを含有する水溶液を用いた。そして、この
メッキ液を電解液とし、重合体を選択除去したサーミス
タ素体を陽極とし、リン銅板を陰極として電解エッチン
グを行った。電解エッチングの条件は、液温25℃、電
流密度0.5A/cm2で1分間行った。
Electrode forming step As a plating solution, an aqueous solution containing 80 g / l of copper sulfate, 180 g / l of sulfuric acid, and 0.06 ml / l of hydrochloric acid was used. The plating solution was used as an electrolytic solution, electrolytic etching was performed using the thermistor body from which the polymer was selectively removed as an anode, and a phosphor copper plate as a cathode. The electrolytic etching was performed at a liquid temperature of 25 ° C. and a current density of 0.5 A / cm 2 for 1 minute.

【0131】そして、重合体を選択除去したサーミスタ
素体を陰極とし、リン銅板を陽極として電気メッキを施
し、電極を形成した。電気メッキは、液温25℃、陰極
電流密度0.5A/cm2で30分間行った。このようにし
て表面に、金属電極層として厚さ16μmのCuメッキ
層を形成した。
Then, electroplating was performed using the thermistor body from which the polymer was selectively removed as a cathode and a phosphor copper plate as an anode to form electrodes. The electroplating was performed at a liquid temperature of 25 ° C. and a cathode current density of 0.5 A / cm 2 for 30 minutes. Thus, a Cu plating layer having a thickness of 16 μm was formed as a metal electrode layer on the surface.

【0132】金属メッキ電極層を形成後、直径10mmの
円盤状に打ち抜き、有機PTCサーミスタサンプルとし
た。
After forming the metal plating electrode layer, a disk having a diameter of 10 mm was punched out to obtain an organic PTC thermistor sample.

【0133】サンプルNo.202(比較例) 重合体の選択除去を行わず、金属電極層(Ni箔)を素
体に熱圧着した他はサンプルNo.201と同様にして、
サンプルNo.202を作製した。
Sample No. 202 (Comparative Example) A sample was prepared in the same manner as in Sample No. 201 except that the polymer was not selectively removed and the metal electrode layer (Ni foil) was thermocompression-bonded to the element.
Sample No. 202 was produced.

【0134】サンプルNo.203 金属電極層としてサンプルNo.101のものと同じNi
メッキ層を形成した他はサンプルNo.201と同様にし
て、サンプルNo.203を作製した。
Sample No. 203 The same Ni electrode as that of Sample No. 101 was used as the metal electrode layer.
Sample No. 203 was prepared in the same manner as in Sample No. 201 except that a plating layer was formed.

【0135】上記各サンプルについて、25℃および1
90℃においてそれぞれ抵抗値(初期抵抗値)を測定し
た。次に、室温と200℃との間で加熱・冷却を繰り返
すサイクル試験を1000回繰り返した後、同様にして
抵抗値(サイクル試験後抵抗値)を測定した。なお、抵
抗値の測定には、4端子法を用いた。これらの結果を表
2に示す。
For each of the above samples, 25 ° C. and 1
At 90 ° C., the resistance value (initial resistance value) was measured. Next, after repeating a cycle test in which heating and cooling were repeated between room temperature and 200 ° C. 1000 times, a resistance value (resistance value after the cycle test) was measured in the same manner. The resistance value was measured using a four-terminal method. Table 2 shows the results.

【0136】[0136]

【表2】 [Table 2]

【0137】表2から、本発明の効果が明らかである。
すなわち、それぞれ25℃での初期抵抗値およびサイク
ル試験後抵抗値を比較すると、重合体の選択除去を行っ
たサンプルNo.201およびNo.203は、選択除去を行
わなかったサンプルNo.202に比べ著しく低くなって
いる。また、サイクル試験による抵抗値増大は、アンカ
ー効果の大きなサンプルNo.203が、素体表面に直接
金属電極層を形成したサンプルNo.201よりも少なく
なっている。これは、電極と一体的に形成されたスパイ
ク状Ni粒子が樹脂中深く入り込んでいることによる応
力吸収のためと考えられる。このように、本発明の方法
により製造された有機PTCサーミスタは、初期抵抗値
が十分に低く、PTC動作の繰り返しによる抵抗値変動
が実用上無視しうる程度に小さいので、極めて信頼性が
高い。
Table 2 clearly shows the effect of the present invention.
That is, comparing the initial resistance value at 25 ° C. and the resistance value after the cycle test respectively, Sample No. 201 and No. 203 where the polymer was selectively removed were compared with Sample No. 202 where the selective removal was not performed. It is significantly lower. Further, the increase in the resistance value by the cycle test is smaller in sample No. 203 having a large anchor effect than in sample No. 201 in which the metal electrode layer is formed directly on the element body surface. This is considered to be due to stress absorption due to the spike-like Ni particles formed integrally with the electrode penetrating deep into the resin. As described above, the organic PTC thermistor manufactured by the method of the present invention has a sufficiently low initial resistance value, and the fluctuation of the resistance value due to the repetition of the PTC operation is so small as to be practically negligible.

【0138】上記した加熱・冷却サイクルは、サンプル
全体を加熱するものであるが、加熱をサンプルに通電す
ることにより行った場合でも、1000回の繰り返し後
に上記表2と同等の結果が得られた。
The above-mentioned heating / cooling cycle is for heating the entire sample. Even when heating was performed by energizing the sample, the same result as in Table 2 was obtained after 1000 repetitions. .

【0139】表2の各サンプルに用いた電極の比抵抗を
実施例1と同様にして測定したところ、実施例1と同様
に電極抵抗値は1×10-5Ω・cmと推定され、かつ電極
抵抗値が温度依存性を示さないことがわかった。この電
極抵抗値と表2に示されるサンプルの抵抗値とから、2
5℃での抵抗値R25およびPTC動作温度での抵抗値
{(Rmax+R25)/2}は、いずれも電極がサーミス
タ素体に比べて十分に低いことがわかる。
When the specific resistance of the electrode used for each sample in Table 2 was measured in the same manner as in Example 1, the electrode resistance was estimated to be 1 × 10 −5 Ω · cm as in Example 1, and It was found that the electrode resistance did not show temperature dependence. From this electrode resistance value and the resistance values of the samples shown in Table 2, 2
It can be seen that the resistance value R 25 at 5 ° C. and the resistance value {(R max + R 25 ) / 2} at the PTC operating temperature are all sufficiently lower than those of the thermistor element.

【0140】実施例3 結晶性重合体としてポリエチレンオキシド(住友精化
製、重量平均分子量4,300,000〜4,800,
000、融点67℃)、低分子非水溶性有機化合物とし
てオレイン酸アミド(日本精化製、商品名ニュートロン
P)、導電性粒子として鎖状のフィラメント状ニッケル
パウダ(INCO社製、商品名Type255ニッケル
パウダ)を用いた。導電性粒子の平均粒径は2.2〜
2.8μm 、見かけの密度は0.5〜0.65g/cm3
比表面積は0.68m2/gである。
Example 3 Polyethylene oxide (manufactured by Sumitomo Seika Chemical Co., Ltd., weight average molecular weight of 4,300,000 to 4,800,
Oleic acid amide (trade name: Neutron P, manufactured by Nippon Seika) as a low molecular weight water-insoluble organic compound, chain filamentous nickel powder (trade name: Type 255, manufactured by INCO) as conductive particles Nickel powder). The average particle size of the conductive particles is 2.2 to
2.8 μm, apparent density 0.5-0.65 g / cm 3 ,
The specific surface area is 0.68 m 2 / g.

【0141】ポリエチレンオキシドに、オレイン酸アミ
ドをポリエチレンオキシドの20重量%、ニッケルパウ
ダをポリエチレンオキシドの4倍重量、フェノール系お
よび有機イオウ系酸化防止剤(住友化学製、商品名スミ
ライザー−BHTおよびTP−D)をポリエチレンオキ
シドの0.5重量%加え、ミル中、80℃で10分間混
練した。得られた混練物をプレス成型機により成形し
て、厚さ1mmのシート状のサーミスタ素体を得た。サー
ミスタ素体中の導電性粒子の比率は、34体積%であっ
た。
In polyethylene oxide, oleic amide was 20% by weight of polyethylene oxide, nickel powder was 4 times the weight of polyethylene oxide, and phenolic and organic sulfur-based antioxidants (Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade names Sumilizer-BHT and TP-) D) was added by 0.5% by weight of polyethylene oxide and kneaded in a mill at 80 ° C. for 10 minutes. The obtained kneaded material was molded by a press molding machine to obtain a sheet-shaped thermistor body having a thickness of 1 mm. The ratio of the conductive particles in the thermistor body was 34% by volume.

【0142】このサーミスタ素体を用いて、実施例2、
サンプルNo.201と同様にして選択除去を行ったとこ
ろ、サーミスタ素体表面から約10μmの深さまでの重
合体が選択的に除去された。そして、サンプルNo.20
1と同様にして電極を形成し、サンプルNo.301の有
機PTCサーミスタサンプルとした。また、このサーミ
スタ素体を用いて、実施例2、サンプルNo.202(比
較例)と同様にして電極を形成し、サンプルNo.302
(比較例)の有機PTCサーミスタサンプルとした。ま
た、このサーミスタ素体を用いて、実施例2、サンプル
No.203と同様にして選択除去を行い、電極を形成
し、サンプルNo.303の有機PTCサーミスタサンプ
ルとした。
Using this thermistor element, Example 2,
When selective removal was performed in the same manner as in Sample No. 201, the polymer was selectively removed from the thermistor body surface to a depth of about 10 μm. And sample No.20
An electrode was formed in the same manner as in No. 1 to obtain an organic PTC thermistor sample of Sample No. 301. Using this thermistor body, an electrode was formed in the same manner as in Example 2 and Sample No. 202 (Comparative Example).
The organic PTC thermistor sample of Comparative Example was used. In addition, using this thermistor body,
Selective removal was performed in the same manner as in No. 203, electrodes were formed, and an organic PTC thermistor sample of Sample No. 303 was obtained.

【0143】上記各サンプルについて、25℃および1
90℃においてそれぞれ抵抗値(初期抵抗値)を測定し
た。次に、室温と200℃との間で加熱・冷却を繰り返
すサイクル試験を1000回繰り返した後、同様にして
抵抗値(サイクル試験後抵抗値)を測定した。なお、抵
抗値の測定には、4端子法を用いた。その結果、サンプ
ルNo.301、302(比較例)、303の有機PTC
サーミスタは、それぞれ、サンプルNo.201、202
(比較例)、203と同等の結果が得られた。
For each of the above samples, 25 ° C. and 1
At 90 ° C., the resistance value (initial resistance value) was measured. Next, after repeating a cycle test in which heating and cooling were repeated between room temperature and 200 ° C. 1000 times, a resistance value (resistance value after the cycle test) was measured in the same manner. The resistance value was measured using a four-terminal method. As a result, the organic PTCs of Sample Nos. 301, 302 (Comparative Example) and 303
Thermistors were sample Nos. 201 and 202, respectively.
(Comparative example), a result equivalent to 203 was obtained.

【0144】実施例4 サンプルNo.101に使用したサーミスタ素体を、反応
性イオンエッチング型アッシング装置を用いてエッチン
グした。放電用ガスにはO2またはArを用い、放電圧
力は20Paとし、電力密度は0.25W/cm2とし、放電
時間は1分間とした。この結果、サーミスタ素体表面か
ら約5μmの深さまでの重合体が選択的に除去された。
2を用いた反応性イオンエッチング法を利用したとき
のサーミスタ素体表面の走査型電子顕微鏡写真と、Ar
を用いた反応性イオンエッチング法を利用したときのサ
ーミスタ素体表面の走査型電子顕微鏡写真とを見たとこ
ろ、選択除去処理前には素体表面付近の導電性粒子が薄
い膜状の重合体、低分子有機化合物を被っており、選択
除去処理後には導電性粒子が露出していた。また、選択
除去処理の前後での素体表面の導電性を原子力間顕微鏡
の電流印加モードを用いて評価したところ、選択除去処
理前の素体表面がほとんど絶縁状態であり、選択除去処
理により表面の導電性が著しく向上した。
Example 4 The thermistor element used for Sample No. 101 was etched using a reactive ion etching type ashing apparatus. The discharge gas used was O 2 or Ar, the discharge pressure was 20 Pa, the power density was 0.25 W / cm 2 , and the discharge time was 1 minute. As a result, the polymer was selectively removed from the thermistor body surface to a depth of about 5 μm.
A scanning electron micrograph of the surface of the thermistor body when a reactive ion etching method using O 2 is used;
Scanning electron micrographs of the thermistor body surface when using reactive ion etching method with a thin film were found. Before the selective removal treatment, the conductive particles near the body surface were thin film-like polymer. And the low molecular organic compound, and the conductive particles were exposed after the selective removal treatment. In addition, when the conductivity of the element body surface before and after the selective removal treatment was evaluated using the current application mode of the atomic force microscope, the element body surface before the selective removal treatment was almost insulated. Has significantly improved conductivity.

【0145】選択除去方法以外はサンプルNo.101と
同様にして有機PTCサーミスタを作製し、実施例1と
同様な測定を行ったところ、サンプルNo.101と同等
の結果が得られた。
An organic PTC thermistor was prepared in the same manner as in Sample No. 101 except for the selective removal method, and the same measurement as in Example 1 was performed. As a result, a result equivalent to that of Sample No. 101 was obtained.

【0146】実施例5 サーミスタ素体の作製 重合体としてポリフッ化ビニリデン(PVDF:米国エ
ルフ・アトケム・ノース・アメリカ社製カイナー71
1)を用意した。この重合体100重量部に対し、シラ
ンカップリング剤(信越化学工業(株)製KBC100
3)を10重量部加え、また、有機過酸化物である2,
5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシン)
ヘキシン−3を1重量部加え、200℃に加熱しながら
二軸押し出し機を用いてグラフト樹脂とした。次に、こ
のグラフト樹脂にスパイク状Ni粉末が全体の20体積
%となるように混合し、200℃に保ったまま1時間混
練した。得られた混練物をプレス成型機により成形し
て、厚さ1mmのシート状のサーミスタ素体を得た。
Example 5 Preparation of a Thermistor Element Polyvinylidene fluoride (PVDF: Kayner 71 manufactured by Elf Atochem North America, Inc., USA)
1) was prepared. A silane coupling agent (KBC100 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added to 100 parts by weight of the polymer.
3) was added in an amount of 10 parts by weight.
5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxin)
Hexin-3 was added in an amount of 1 part by weight, and heated to 200 ° C. to obtain a graft resin using a twin screw extruder. Next, the spiked Ni powder was mixed with this graft resin so as to be 20% by volume of the whole, and kneaded for 1 hour at 200 ° C. The obtained kneaded material was molded by a press molding machine to obtain a sheet-shaped thermistor body having a thickness of 1 mm.

【0147】選択除去工程 このサーミスタ素体を反応性イオンエッチング型アッシ
ング装置にセットし、エッチングを行った。放電用ガス
にはO2を用い、放電圧力は20Paとし、電力密度は
0.25W/cm2とし、放電時間は1分間とした。この結
果、サーミスタ素体表面から約5μmの深さまでの重合
体が選択的に除去された。なお、放電用ガスとしてAr
を用いた場合、エッチング速度は若干低下したが、O2
を用いた場合とほぼ同様に重合体の選択的な除去が可能
であった。
Selective Removal Step This thermistor body was set in a reactive ion etching type ashing apparatus and etched. O 2 was used as the discharge gas, the discharge pressure was 20 Pa, the power density was 0.25 W / cm 2 , and the discharge time was 1 minute. As a result, the polymer was selectively removed from the thermistor body surface to a depth of about 5 μm. Note that Ar gas is used as a discharge gas.
When etching was used, the etching rate was slightly reduced, but O 2
The polymer was selectively removed almost in the same manner as in the case of using.

【0148】選択除去前のサーミスタ素体表面の走査型
電子顕微鏡写真と、放電用ガスとしてO2を用いて選択
除去を行った後のものの走査型電子顕微鏡写真と、放電
用ガスとしてArを用いて選択除去を行った後のものの
走査型電子顕微鏡写真とを見たところ、選択除去処理前
には素体表面付近の導電性粒子が薄い膜状の重合体を被
っており、選択除去処理後には導電性粒子が露出してい
た。また、選択除去処理の前後での素体表面の導電性を
原子力間顕微鏡の電流印加モードを用いて評価したとこ
ろ、選択除去処理前の素体表面がほとんど絶縁状態であ
り、選択除去処理により表面の導電性が著しく向上し
た。
A scanning electron micrograph of the surface of the thermistor body before the selective removal, a scanning electron micrograph of the surface after selective removal using O 2 as a discharge gas, and Ar using a discharge gas. Scanning electron micrograph of the one after the selective removal was performed, and the conductive particles near the elementary body surface covered the thin film polymer before the selective removal treatment, and after the selective removal treatment Had exposed conductive particles. In addition, when the conductivity of the element body surface before and after the selective removal treatment was evaluated using the current application mode of the atomic force microscope, the element body surface before the selective removal treatment was almost insulated. Has significantly improved conductivity.

【0149】電極形成工程 サンプルNo.101と同様にして形成した。このように
して作製した有機PTCサーミスタサンプルについて実
施例1と同様な測定を行ったところ、25℃での抵抗値
25は9.5mΩ、120℃での抵抗値R120は130M
Ωであった。比較のため、サーミスタ素体に直接Ni箔
を熱圧着したサンプルを作製し、これについても抵抗値
の測定を行ったところ、R25は20mΩ、R120は150
MΩであった。これらのサンプルについて、室温と14
0℃との間で加熱・冷却を繰り返すサイクル試験を10
00回繰り返した後、同様にして抵抗値を測定したとこ
ろ、本発明サンプルではR25、R120とも初期値の+5
0%以下の変化率にとどまったのに対し、比較サンプル
では電極が完全に剥離し、特性評価が不可能となった。
Electrode Forming Step The electrode was formed in the same manner as in Sample No. 101. When the same measurement as in Example 1 was performed on the organic PTC thermistor sample thus manufactured, the resistance R 25 at 25 ° C. was 9.5 mΩ, and the resistance R 120 at 120 ° C. was 130 MΩ.
Ω. For comparison, a sample was prepared by thermocompression-bonding a Ni foil directly to the thermistor body, and the resistance value was measured for this sample. R 25 was 20 mΩ and R 120 was 150 mΩ.
MΩ. For these samples, room temperature and 14
Cycle test of repeated heating and cooling between 0 ° C and 10 ° C
After repeating the test for 00 times, the resistance value was measured in the same manner. In the sample of the present invention, R 25 and R 120 were both +5 of the initial value.
While the rate of change was 0% or less, the electrode was completely peeled off in the comparative sample, making it impossible to evaluate the characteristics.

【0150】実施例6 サーミスタ素体の作製 重合体として重量平均分子量Mwが3万のナイロン12
(融点180℃)を用意し、導電性粒子としてフィラメ
ント状ニッケルパウダー(インコ社製の商品名INCO Typ
e 255ニッケルパウダー)を用意した。なお、フィラメ
ント状パウダーは、スパイク状突起を有する粒子が連な
って形成された粒子からなるものである。このスパイク
状突起を有する粒子は、平均粒径が2.2〜2.8μ
m、見かけの密度が0.5〜0.65g/cm3、比表面積
が0.68m2/gである。
Example 6 Preparation of a Thermistor Element As a polymer, nylon 12 having a weight average molecular weight Mw of 30,000 was used.
(Melting point 180 ° C) and prepare filamentous nickel powder (Inco Typ.
e 255 nickel powder). The filament-like powder is composed of particles formed by connecting particles having spike-like projections. The particles having the spike-like projections have an average particle size of 2.2 to 2.8 μm.
m, apparent density is 0.5 to 0.65 g / cm 3 , and specific surface area is 0.68 m 2 / g.

【0151】次に、重合体に導電性粒子を加え、ミル中
で190℃に保持したまま5分間混練した。得られた混
練物をプレス成型機により成形して、厚さ1mmのシート
状のサーミスタ素体を得た。サーミスタ素体中の導電性
粒子の比率は、33体積%であった。
Next, conductive particles were added to the polymer and kneaded in a mill for 5 minutes while maintaining the temperature at 190 ° C. The obtained kneaded material was molded by a press molding machine to obtain a sheet-shaped thermistor body having a thickness of 1 mm. The ratio of the conductive particles in the thermistor body was 33% by volume.

【0152】選択除去工程 このサーミスタ素体を反応性イオンエッチング型アッシ
ング装置にセットし、エッチングを行った。放電用ガス
にはO2を用い、放電圧力は20Paとし、電力密度は
0.25W/cm2とし、放電時間は1分間とした。この結
果、サーミスタ素体表面から約5μmの深さまでの重合
体が選択的に除去された。なお、放電用ガスとしてAr
を用いた場合、エッチング速度は若干低下したが、O2
を用いた場合とほぼ同様に重合体の選択的な除去が可能
であった。
Selective Removal Step This thermistor body was set in a reactive ion etching type ashing apparatus and etched. O 2 was used as the discharge gas, the discharge pressure was 20 Pa, the power density was 0.25 W / cm 2 , and the discharge time was 1 minute. As a result, the polymer was selectively removed from the thermistor body surface to a depth of about 5 μm. Note that Ar gas is used as a discharge gas.
When etching was used, the etching rate was slightly reduced, but O 2
The polymer was selectively removed almost in the same manner as in the case of using.

【0153】O2を用いた反応性イオンエッチング法を
利用したときのサーミスタ素体表面の走査型電子顕微鏡
写真と、Arを用いた反応性イオンエッチング法を利用
したときのサーミスタ素体表面の走査型電子顕微鏡写真
とを見たところ、選択除去処理前には素体表面付近の導
電性粒子が薄い膜状の重合体を被っており、選択除去処
理後には導電性粒子が露出していた。また、選択除去処
理の前後での素体表面の導電性を原子力間顕微鏡の電流
印加モードを用いて評価したところ、選択除去処理前の
素体表面がほとんど絶縁状態であり、選択除去処理によ
り表面の導電性が著しく向上した。
A scanning electron micrograph of the surface of the thermistor element when the reactive ion etching method using O 2 is used, and scanning of the surface of the thermistor element when the reactive ion etching method using Ar is used According to a scanning electron microscope photograph, the conductive particles near the surface of the element covered the thin film-like polymer before the selective removal treatment, and the conductive particles were exposed after the selective removal treatment. In addition, when the conductivity of the element body surface before and after the selective removal treatment was evaluated using the current application mode of the atomic force microscope, the element body surface before the selective removal treatment was almost insulated. Has significantly improved conductivity.

【0154】電極形成工程 サンプルNo.101と同様にして形成した。このように
して作製した有機PTCサーミスタサンプルについて実
施例1と同様な測定を行ったところ、25℃での抵抗値
25は8.6mΩ、120℃での抵抗値R120は110M
Ωであった。比較のため、サーミスタ素体に直接Ni箔
を熱圧着したサンプルを作製し、これについても抵抗値
の測定を行ったところ、R25は25mΩ、R120は120
MΩであった。これらのサンプルについて、室温と14
0℃との間で加熱・冷却を繰り返すサイクル試験を10
00回繰り返した後、同様にして抵抗値を測定したとこ
ろ、本発明サンプルではR25、R120とも初期値の+5
0%以下の変化率にとどまったのに対し、比較サンプル
では電極が完全に剥離し、特性評価が不可能となった。
Electrode forming step The electrode was formed in the same manner as in Sample No. 101. The organic PTC thermistor sample thus prepared was subjected to the same measurement as in Example 1. The resistance R 25 at 25 ° C. was 8.6 mΩ, and the resistance R 120 at 120 ° C. was 110 MΩ.
Ω. For comparison, a sample in which a Ni foil was thermocompression-bonded directly to the thermistor body was prepared, and the resistance value was measured for this sample. R 25 was 25 mΩ and R 120 was 120 mΩ.
MΩ. For these samples, room temperature and 14
Cycle test of repeated heating and cooling between 0 ° C and 10 ° C
After repeating the test for 00 times, the resistance value was measured in the same manner. In the sample of the present invention, R 25 and R 120 were both +5 of the initial value.
While the rate of change was 0% or less, the electrode was completely peeled off in the comparative sample, making it impossible to evaluate the characteristics.

【0155】実施例7 サンプルNo.101に使用したサーミスタ素体を、バレ
ル型プラズマ処理装置(株式会社プラズマシステム製DE
S-106-254AEN)を用いて以下の手順でエッチングした。
この装置は、直径25cm、長さ40cmの円筒形石英チャ
ンバーに対向電極を配置したもので、前述したように被
エッチング試料が電極上に配置されないものである。ま
ず、サーミスタ素体をチャンバー内に挿入した後、チャ
ンバー内部を10Pa以下まで真空排気した。次いで、O
2を導入し、真空ポンプの排気速度を調整してチャンバ
ー内部の圧力を100Paに保った。この状態で、電極に
13.56MHzの高周波電力400Wを投入してプラズマ
を発生させ、サーミスタ素体を15分間プラズマに曝し
た。この結果、サーミスタ素体表面から約10μmの深
さまでの重合体、低分子有機化合物が選択的に除去され
た。
Example 7 A thermistor element used for Sample No. 101 was replaced with a barrel type plasma processing apparatus (DE manufactured by Plasma System Co., Ltd.).
(S-106-254AEN) using the following procedure.
In this apparatus, a counter electrode is arranged in a cylindrical quartz chamber having a diameter of 25 cm and a length of 40 cm, and the sample to be etched is not arranged on the electrode as described above. First, after inserting the thermistor body into the chamber, the inside of the chamber was evacuated to 10 Pa or less. Then O
2, and the pressure inside the chamber was kept at 100 Pa by adjusting the pumping speed of the vacuum pump. In this state, plasma was generated by applying high-frequency power of 13.56 MHz to 400 W to the electrodes, and the thermistor body was exposed to the plasma for 15 minutes. As a result, the polymer and the low molecular organic compound were selectively removed from the thermistor body surface to a depth of about 10 μm.

【0156】このようにして選択除去を行ったサーミス
タ素体を用いた他はサンプルNo.101と同様にして有
機PTCサーミスタを作製し、実施例1と同様な測定を
行ったところ、サンプルNo.101と同等の結果が得ら
れた。
An organic PTC thermistor was manufactured in the same manner as in Sample No. 101 except that the thermistor element thus selectively removed was used, and the same measurement as in Example 1 was performed. A result equivalent to 101 was obtained.

【0157】実施例8 サンプルNo.101に使用したサーミスタ素体を、波長
248nmのKrFエキシマレーザーを用いたレーザーア
ブレーション法によりエッチングした。エネルギー密度
は2J/cm2、パルス照射回数は10回とした。この結
果、サーミスタ素体表面から約10μmの深さまでの重
合体、低分子有機化合物が選択的に除去された。
Example 8 The thermistor body used for Sample No. 101 was etched by a laser ablation method using a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm. The energy density was 2 J / cm 2 , and the pulse irradiation frequency was 10 times. As a result, the polymer and the low molecular organic compound were selectively removed from the thermistor body surface to a depth of about 10 μm.

【0158】このようにして選択除去を行ったサーミス
タ素体を用いた他はサンプルNo.101と同様にして有
機PTCサーミスタを作製し、実施例1と同様な測定を
行ったところ、サンプルNo.101と同等の結果が得ら
れた。
An organic PTC thermistor was manufactured in the same manner as in Sample No. 101 except that the thermistor element thus selectively removed was used, and the same measurement as in Example 1 was performed. A result equivalent to 101 was obtained.

【0159】実施例9 サンプルNo.201に使用したサーミスタ素体を、サン
ドブラスト法によりエッチングし、サーミスタ素体表面
から約10μmの深さまでの重合体を選択的に除去し
た。サンプルNo.201よりも重合体除去の選択性は低
かった。
Example 9 The thermistor element used for Sample No. 201 was etched by sandblasting to selectively remove the polymer from the thermistor element surface to a depth of about 10 μm. The selectivity for removing the polymer was lower than that of Sample No. 201.

【0160】このようにして選択除去を行ったサーミス
タ素体を用いた他はサンプルNo.201と同様にして有
機PTCサーミスタを作製し、実施例2と同様な測定を
行ったところ、サンプルNo.201と同様の結果が得ら
れた。
An organic PTC thermistor was manufactured in the same manner as in Sample No. 201 except that the thermistor body thus selectively removed was used, and the same measurement as in Example 2 was performed. The same result as 201 was obtained.

【0161】実施例10 サンプルNo.201に使用したサーミスタ素体を、パラ
キシレンに暴露して、サーミスタ素体表面から約10μ
mの深さまでの重合体を選択的に除去した。サンプルNo.
201よりも重合体除去の選択性は低かった。
Example 10 The thermistor body used for Sample No. 201 was exposed to para-xylene to remove about 10 μm from the surface of the thermistor body.
The polymer to a depth of m was selectively removed. Sample No.
The selectivity of polymer removal was lower than 201.

【0162】このようにして選択除去を行ったサーミス
タ素体を用いた他はサンプルNo.201と同様にして有
機PTCサーミスタを作製し、実施例2と同様な測定を
行ったところ、サンプルNo.201と同様の結果が得ら
れた。
An organic PTC thermistor was prepared in the same manner as in Sample No. 201 except that the thermistor element thus selectively removed was used, and the same measurement as in Example 2 was performed. The same result as 201 was obtained.

【0163】[0163]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、非動作
時の抵抗値が低く、かつ、剥離強度が高く、信頼性の高
い有機PTCサーミスタ、および、その製造方法を提供
できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a highly reliable organic PTC thermistor having a low resistance value during non-operation, a high peel strength, and a high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の有機PTCサーミスタの構成例を示す概
略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration example of a conventional organic PTC thermistor.

【図2】本発明の有機PTCサーミスタの構成例を示す
概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a configuration example of an organic PTC thermistor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高分子重合体 2 導電性金属粒子 3 サーミスタ素体 4 電極 11 結晶性高分子重合体 12 導電性粒子 13 サーミスタ素体 14 電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High molecular polymer 2 Conductive metal particle 3 Thermistor element 4 Electrode 11 Crystalline high polymer 12 Conductive particle 13 Thermistor element 14 Electrode

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高分子重合体中に導電性金属粒子が分散
された構成のサーミスタ素体と、このサーミスタ素体表
面に設けられた電極とを有する有機PTCサーミスタで
あって、 電極が、サーミスタ素体表面に露出している導電性金属
粒子と一体的に形成されている有機PTCサーミスタ。
1. An organic PTC thermistor having a thermistor element having a configuration in which conductive metal particles are dispersed in a polymer and an electrode provided on the surface of the thermistor element, wherein the electrode is a thermistor. An organic PTC thermistor integrally formed with the conductive metal particles exposed on the element body surface.
【請求項2】 前記サーミスタ素体がさらに低分子有機
化合物を含む請求項1の有機PTCサーミスタ。
2. The organic PTC thermistor according to claim 1, wherein said thermistor body further contains a low molecular weight organic compound.
【請求項3】 前記電極がメッキ膜である請求項1また
は2の有機PTCサーミスタ。
3. The organic PTC thermistor according to claim 1, wherein said electrode is a plating film.
【請求項4】 前記導電性金属粒子が非球形である請求
項1〜3のいずれかの有機PTCサーミスタ。
4. The organic PTC thermistor according to claim 1, wherein said conductive metal particles are non-spherical.
【請求項5】 前記導電性金属粒子がスパイク状の突起
を有する請求項4の有機質正特性サーミスタ。
5. The organic positive temperature coefficient thermistor according to claim 4, wherein said conductive metal particles have spike-shaped projections.
【請求項6】 前記導電性金属粒子がNiである請求項
1〜5のいずれかの有機PTCサーミスタ。
6. The organic PTC thermistor according to claim 1, wherein said conductive metal particles are Ni.
【請求項7】 前記導電性金属粒子の平均粒径が1〜4
μm である請求項1〜6のいずれかの有機PTCサーミ
スタ。
7. The conductive metal particles have an average particle size of 1 to 4.
The organic PTC thermistor according to any one of claims 1 to 6, which has a diameter of µm.
【請求項8】 前記導電性金属粒子の金属種と前記電極
の金属種とが同一である請求項1〜7のいずれかの有機
PTCサーミスタ。
8. The organic PTC thermistor according to claim 1, wherein the metal species of the conductive metal particles and the metal species of the electrode are the same.
【請求項9】 高分子重合体中に導電性金属粒子が分散
された構成のサーミスタ素体と、このサーミスタ素体表
面に設けられた電極とを有する有機PTCサーミスタを
製造する方法であって、 サーミスタ素体の表面から高分子重合体を選択的に除去
して、導電性金属粒子をサーミスタ素体表面に露出させ
る選択除去工程と、 このサーミスタ素体表面に露出した導電性金属粒子と一
体的に電極を形成する電極形成工程とを有する有機PT
Cサーミスタの製造方法。
9. A method for producing an organic PTC thermistor having a thermistor element having a structure in which conductive metal particles are dispersed in a high molecular polymer, and an electrode provided on the surface of the thermistor element, A selective removal step of selectively removing the high molecular polymer from the surface of the thermistor body to expose the conductive metal particles on the surface of the thermistor body; Having an electrode forming step of forming an electrode on the organic PT
Manufacturing method of C thermistor.
【請求項10】 低分子有機化合物を含む高分子重合体
中に導電性金属粒子が分散された構成のサーミスタ素体
と、このサーミスタ素体表面に設けられた電極とを有す
る有機PTCサーミスタを製造する方法であって、 サーミスタ素体の表面から高分子重合体と低分子有機化
合物とを選択的に除去して、導電性金属粒子をサーミス
タ素体表面に露出させる選択除去工程と、 このサーミスタ素体表面に露出した導電性金属粒子と一
体的に電極を形成する電極形成工程とを有する有機PT
Cサーミスタの製造方法。
10. An organic PTC thermistor having a thermistor body having a structure in which conductive metal particles are dispersed in a high molecular polymer containing a low molecular weight organic compound, and an electrode provided on the surface of the thermistor body. A selective removal step of selectively removing the high molecular polymer and the low molecular weight organic compound from the surface of the thermistor body to expose conductive metal particles to the thermistor body surface; An electrode forming step of forming an electrode integrally with the conductive metal particles exposed on the body surface.
Manufacturing method of C thermistor.
【請求項11】 前記電極形成工程において、メッキ法
を用いる請求項9または10の有機PTCサーミスタの
製造方法。
11. The method for manufacturing an organic PTC thermistor according to claim 9, wherein a plating method is used in said electrode forming step.
【請求項12】 前記電極形成工程において、前記サー
ミスタ素体を電解エッチングした後、電気メッキ法によ
り電極を形成する請求項11の有機PTCサーミスタの
製造方法。
12. The method of manufacturing an organic PTC thermistor according to claim 11, wherein, in said electrode forming step, electrodes are formed by electroplating after said thermistor body is electrolytically etched.
【請求項13】 前記選択除去工程において、プラズマ
処理法、反応性イオンエッチング法、紫外線照射、オゾ
ン含有雰囲気への曝露、レーザー光照射、逆スパッタ
法、サンドブラスト法、有機溶剤暴露または有機溶剤蒸
気暴露のいずれかを用いる請求項9〜12のいずれかの
有機PTCサーミスタの製造方法。
13. In the selective removal step, a plasma treatment method, a reactive ion etching method, an ultraviolet ray irradiation, an exposure to an ozone-containing atmosphere, a laser beam irradiation, a reverse sputtering method, a sandblasting method, an organic solvent exposure or an organic solvent vapor exposure. The method for producing an organic PTC thermistor according to claim 9, wherein the organic PTC thermistor is used.
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