JP2001035703A - 有機ｐｔｃ素子 - Google Patents
有機ｐｔｃ素子Info
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- JP2001035703A JP2001035703A JP11207976A JP20797699A JP2001035703A JP 2001035703 A JP2001035703 A JP 2001035703A JP 11207976 A JP11207976 A JP 11207976A JP 20797699 A JP20797699 A JP 20797699A JP 2001035703 A JP2001035703 A JP 2001035703A
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- conductive
- ptc element
- organic ptc
- carbon
- sheet
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 長期間の使用における性能の経時変化がな
く、また高い耐久性を有し、そして低抵抗値である有機
ＰＴＣ素子を提供する。 【解決手段】 樹脂中に導電性炭素粒子が分散されＰＴ
Ｃ挙動を示す導電性樹脂からなるシート１０１の両面
に、炭素材料または金属元素を含む化合物からなる導電
性下地層１０２，１０３を介して金属電極１０４．１０
５を形成してなる有機ＰＴＣ素子。
く、また高い耐久性を有し、そして低抵抗値である有機
ＰＴＣ素子を提供する。 【解決手段】 樹脂中に導電性炭素粒子が分散されＰＴ
Ｃ挙動を示す導電性樹脂からなるシート１０１の両面
に、炭素材料または金属元素を含む化合物からなる導電
性下地層１０２，１０３を介して金属電極１０４．１０
５を形成してなる有機ＰＴＣ素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐久性及び信頼性
に優れた有機ＰＴＣ素子に関する。
に優れた有機ＰＴＣ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】樹脂中にカーボンブラック等の導電材料
を分散させた導電性樹脂をシート形状とし、その両面に
電極を形成した有機ＰＴＣ素子が知られている。この有
機ＰＴＣ素子は、所定の温度まで自己発熱すると急激に
抵抗値が上昇し、流れる電流値を制限する機能を有して
いる。一般にこの機能を利用して、所定の温度以上に発
熱温度が高くならないようにしたヒータや所定の値以上
の電流が流れないようにする保護回路や電流制限回路等
に利用されている。
を分散させた導電性樹脂をシート形状とし、その両面に
電極を形成した有機ＰＴＣ素子が知られている。この有
機ＰＴＣ素子は、所定の温度まで自己発熱すると急激に
抵抗値が上昇し、流れる電流値を制限する機能を有して
いる。一般にこの機能を利用して、所定の温度以上に発
熱温度が高くならないようにしたヒータや所定の値以上
の電流が流れないようにする保護回路や電流制限回路等
に利用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】有機ＰＴＣ素子は、そ
の動作形態の性質上、大電流が流れて発熱し抵抗値が急
激に上昇し、また電流が流れなくなれば常温となるサイ
クルを繰り返す動作を行う。
の動作形態の性質上、大電流が流れて発熱し抵抗値が急
激に上昇し、また電流が流れなくなれば常温となるサイ
クルを繰り返す動作を行う。
【０００４】有機ＰＴＣ素子の抵抗値が急激に上昇する
のは、高分子材料の熱膨張により分散して存在する導電
材料同士の導通経路が少なくなること、あるいは隣り合
う導電材料同士の接触状態が疎になることに起因する。
のは、高分子材料の熱膨張により分散して存在する導電
材料同士の導通経路が少なくなること、あるいは隣り合
う導電材料同士の接触状態が疎になることに起因する。
【０００５】従って、上記動作サイクルにおいて、導電
性樹脂からなるシートは微妙に熱膨張収縮する。一般に
ＰＴＣ素子の抵抗値が急激に変化する温度（スイッチン
グ温度）は、１００℃から１５０℃程度である。
性樹脂からなるシートは微妙に熱膨張収縮する。一般に
ＰＴＣ素子の抵抗値が急激に変化する温度（スイッチン
グ温度）は、１００℃から１５０℃程度である。
【０００６】一方、導電性樹脂からなるシート上に直接
設けられた電極は、一般に金属であり、上記スイッチン
グ温度では、ほとんど熱膨張収縮は起こらない。
設けられた電極は、一般に金属であり、上記スイッチン
グ温度では、ほとんど熱膨張収縮は起こらない。
【０００７】このことに起因して、電極と導電性樹脂か
らなるシートとの接触状態が時間を経過するに従って微
妙に変化し、結果として繰り返し動作において抵抗値が
変化してしまう問題が発生する。即ち、素子の信頼性、
安定性が低いといった問題が発生する。
らなるシートとの接触状態が時間を経過するに従って微
妙に変化し、結果として繰り返し動作において抵抗値が
変化してしまう問題が発生する。即ち、素子の信頼性、
安定性が低いといった問題が発生する。
【０００８】また、金属と導電性樹脂との物性の違いに
起因して、金属電極が導電性樹脂からなるシートから剥
がれやすいといっった問題もある。この問題も動作時間
を経過するに従って顕在化する。
起因して、金属電極が導電性樹脂からなるシートから剥
がれやすいといっった問題もある。この問題も動作時間
を経過するに従って顕在化する。
【０００９】金属電極と導電性樹脂からなるシートとの
密着性を良くするために、例えば特公平５−９９２１号
公報や日本国特許第２７８８９５８号に記載されている
ように、シート表面と金属電極との接合部を粗面化する
等の対策が採られているが、上記したような経時劣化を
防ぐには不十分な状況にある。
密着性を良くするために、例えば特公平５−９９２１号
公報や日本国特許第２７８８９５８号に記載されている
ように、シート表面と金属電極との接合部を粗面化する
等の対策が採られているが、上記したような経時劣化を
防ぐには不十分な状況にある。
【００１０】本発明は、このような問題を解決した有機
ＰＴＣ素子を提供することを目的とする。
ＰＴＣ素子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の有機ＰＴＣ素子は、樹脂中に導電性炭素
粒子が分散されＰＴＣ挙動を示す導電性樹脂からなるシ
ートの両面に、炭素材料または金属元素を含む化合物か
らなる導電性下地層を介して金属電極を形成してなるこ
とを特徴とする。
めに、本発明の有機ＰＴＣ素子は、樹脂中に導電性炭素
粒子が分散されＰＴＣ挙動を示す導電性樹脂からなるシ
ートの両面に、炭素材料または金属元素を含む化合物か
らなる導電性下地層を介して金属電極を形成してなるこ
とを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に関して図面を参照
して詳細に説明する。図１は、本発明の有機ＰＴＣ素子
の製造工程を示す概略断面図である。
して詳細に説明する。図１は、本発明の有機ＰＴＣ素子
の製造工程を示す概略断面図である。
【００１３】本発明の有機ＰＴＣ素子において、導電性
樹脂からなるシート自体は公知のもので構わない。例え
ば、ポリエチレンやポリフッ化ビニリデン等の樹脂中に
導電性カーボンブラック等を分散させたコンパウンドを
シート状に成形したものである。
樹脂からなるシート自体は公知のもので構わない。例え
ば、ポリエチレンやポリフッ化ビニリデン等の樹脂中に
導電性カーボンブラック等を分散させたコンパウンドを
シート状に成形したものである。
【００１４】そして、図１（Ａ）に示されるように、導
電性樹脂からなるシート１０１の両面には、先ず炭素材
料または金属元素を含む化合物からなる導電性下地層１
０２，１０３が設けられる。
電性樹脂からなるシート１０１の両面には、先ず炭素材
料または金属元素を含む化合物からなる導電性下地層１
０２，１０３が設けられる。
【００１５】特に、導電性下地層１０２，１０３を炭素
材料で形成した場合、この導電性下地層１０２，１０３
に含まれる炭素とシート１０１である導電性樹脂中に含
まれる炭素成分とが共有化され、その結果繰り返し使用
に際する電気性能が安定化する。また、導電性下地層１
０２，１０３の上に形成される金属電極１０４，１０５
の接触抵抗が低減化される。
材料で形成した場合、この導電性下地層１０２，１０３
に含まれる炭素とシート１０１である導電性樹脂中に含
まれる炭素成分とが共有化され、その結果繰り返し使用
に際する電気性能が安定化する。また、導電性下地層１
０２，１０３の上に形成される金属電極１０４，１０５
の接触抵抗が低減化される。
【００１６】導電性下地層１０２，１０３を形成する炭
素材料としては、炭素、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＮｂＣを挙げ
ることができ、これらは複数種を組み合わせて使用して
もよい。
素材料としては、炭素、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＮｂＣを挙げ
ることができ、これらは複数種を組み合わせて使用して
もよい。
【００１７】また、金属元素を含む化合物としては、Ｉ
ＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＴｉＢ 2 、ＴｉＮ、Ｚｒ
Ｂ2 、ＺｒＮ、ＳｎＯ2 、Ｉｎ2 Ｏ3 を挙げることがで
き、これらは複数種を組み合わせて使用してもよい。
ＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＴｉＢ 2 、ＴｉＮ、Ｚｒ
Ｂ2 、ＺｒＮ、ＳｎＯ2 、Ｉｎ2 Ｏ3 を挙げることがで
き、これらは複数種を組み合わせて使用してもよい。
【００１８】尚、導電性下地層１０２，１０３を金属元
素を含む化合物で形成する場合、蒸着法、イオンプレー
ティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法から選ばれる
手段により成膜することが好ましい。
素を含む化合物で形成する場合、蒸着法、イオンプレー
ティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法から選ばれる
手段により成膜することが好ましい。
【００１９】これは、導電性樹脂からなるシート１０１
の表面はミクロ的に微妙な凹凸を有しており、上述した
方法を用いた場合には、シート１０１の表面の凹凸を被
覆する良好な段差被覆性（ステップカバレージ）が得ら
れ、接触抵抗の経時変化の少なさや物理的な高い密着強
度において有利であることによる。
の表面はミクロ的に微妙な凹凸を有しており、上述した
方法を用いた場合には、シート１０１の表面の凹凸を被
覆する良好な段差被覆性（ステップカバレージ）が得ら
れ、接触抵抗の経時変化の少なさや物理的な高い密着強
度において有利であることによる。
【００２０】そして、図１（Ｂ）に示すように、下地層
１０２，１０３の上に金属電極１０４，１０５を形成し
て本発明の有機ＰＴＣ素子が完成する。金属電極１０
４，１０５は公知のもので構わず、銅やニッケル、アル
ミニウム等から形成することができる。成膜方法は上記
の方法でもよいが、メッキ法が経済性に優れている。
１０２，１０３の上に金属電極１０４，１０５を形成し
て本発明の有機ＰＴＣ素子が完成する。金属電極１０
４，１０５は公知のもので構わず、銅やニッケル、アル
ミニウム等から形成することができる。成膜方法は上記
の方法でもよいが、メッキ法が経済性に優れている。
【００２１】
【実施例】（第１の実施例）まず、原料樹脂材料ポリエ
チレン６０重量部と、導電材料であるカーボンブラック
４０重量部とを１５０℃において混練し、それを加圧成
形してシート厚さ０．３ｍｍのシート形状物を得る。
チレン６０重量部と、導電材料であるカーボンブラック
４０重量部とを１５０℃において混練し、それを加圧成
形してシート厚さ０．３ｍｍのシート形状物を得る。
【００２２】次に、スパッタリング法によって、シート
形状物の一方の表面に炭素膜を０．１μｍの厚さに成膜
する。ここでは、平行平板型のスパッタリング装置を用
い、ターゲットは黒鉛ターゲット、スパッタリングガス
はアルゴン、導入電力密度は３Ｗ／ｃｍ2 、成膜圧力は
５×１０-1Ｔｏｒｒとして成膜を行った。
形状物の一方の表面に炭素膜を０．１μｍの厚さに成膜
する。ここでは、平行平板型のスパッタリング装置を用
い、ターゲットは黒鉛ターゲット、スパッタリングガス
はアルゴン、導入電力密度は３Ｗ／ｃｍ2 、成膜圧力は
５×１０-1Ｔｏｒｒとして成膜を行った。
【００２３】次いで、同様な成膜条件により、シート形
状物の他方の表面に炭素膜を成膜する。
状物の他方の表面に炭素膜を成膜する。
【００２４】シート形状物の両面に炭素膜を成膜後、一
方の表面に蒸着法によりアルミニウム電極を１μｍの厚
さに成膜する。ここでは、成膜圧力を５×１０-4Ｔｏｒ
ｒで成膜を行った。
方の表面に蒸着法によりアルミニウム電極を１μｍの厚
さに成膜する。ここでは、成膜圧力を５×１０-4Ｔｏｒ
ｒで成膜を行った。
【００２５】次いで、他方の表面に同様な作製方法にて
アルミニウム電極を成膜する。
アルミニウム電極を成膜する。
【００２６】そして、所定の形状に打ち抜き、有機ＰＴ
Ｃ素子を得た。得られた有機ＰＴＣ素子について、以下
の耐久性試験を行った。
Ｃ素子を得た。得られた有機ＰＴＣ素子について、以下
の耐久性試験を行った。
【００２７】（耐久性試験）得られた有機ＰＴＣ素子を
一辺が１０ｍｍの正方形に打ち抜き、評価用試料とし
た。この試料に１０Ａの過電流を１分間流し、その後、
５分間電流をＯＦＦ状態として維持することを１サイク
ルとし、これを１００サイクル繰り返した後に抵抗値を
測定し、試験前の抵抗値（初期比抵抗）と比較した。こ
の試験前後の抵抗値の変化率が小さいほど、電極とシー
ト形状物との界面での変化が小さく、長期間の使用にお
いても両者の物理的及び電気的密着性が優れることを示
す。
一辺が１０ｍｍの正方形に打ち抜き、評価用試料とし
た。この試料に１０Ａの過電流を１分間流し、その後、
５分間電流をＯＦＦ状態として維持することを１サイク
ルとし、これを１００サイクル繰り返した後に抵抗値を
測定し、試験前の抵抗値（初期比抵抗）と比較した。こ
の試験前後の抵抗値の変化率が小さいほど、電極とシー
ト形状物との界面での変化が小さく、長期間の使用にお
いても両者の物理的及び電気的密着性が優れることを示
す。
【００２８】上記耐久性試験の結果、抵抗値の変化率は
＋１５．０％であった。また、初期比抵抗は２．０Ω・
ｃｍであった。
＋１５．０％であった。また、初期比抵抗は２．０Ω・
ｃｍであった。
【００２９】（第２の実施例）本実施例では、第１の実
施例の炭素膜の代わりにＩＴＯ膜を成膜した。ＩＴＯ膜
は、平行平板型のスパッタリング装置を用い、ターゲッ
トはＩＴＯターゲット、スパッタリングガスはアルゴ
ン、導入電力密度は３Ｗ／ｃｍ2 、成膜圧力は５×１０
-1Ｔｏｒｒとして成膜を行った。得られた有機ＰＴＣ素
子について、上記の耐久性試験を行ったところ、抵抗値
の変化率は＋１１．５％であった。また、初期比抵抗は
１．５Ω・ｃｍであった。
施例の炭素膜の代わりにＩＴＯ膜を成膜した。ＩＴＯ膜
は、平行平板型のスパッタリング装置を用い、ターゲッ
トはＩＴＯターゲット、スパッタリングガスはアルゴ
ン、導入電力密度は３Ｗ／ｃｍ2 、成膜圧力は５×１０
-1Ｔｏｒｒとして成膜を行った。得られた有機ＰＴＣ素
子について、上記の耐久性試験を行ったところ、抵抗値
の変化率は＋１１．５％であった。また、初期比抵抗は
１．５Ω・ｃｍであった。
【００３０】（比較例１）第１の実施例のシート形状物
の表面および裏面を硫酸およびクロム酸で処理し、処理
後の表面および裏面に、電気メッキで厚さ１５μｍのニ
ッケル電極を形成し、ニッケル電極／シート状抵抗体／
ニッケル電極の３層の積層物からなる有機ＰＴＣ素子を
得た。得られた有機ＰＴＣ素子について、上記の耐久性
試験を行ったところ、抵抗値の変化率は＋３５．０％で
あった。また、初期比抵抗は３１Ω・ｃｍであった。
の表面および裏面を硫酸およびクロム酸で処理し、処理
後の表面および裏面に、電気メッキで厚さ１５μｍのニ
ッケル電極を形成し、ニッケル電極／シート状抵抗体／
ニッケル電極の３層の積層物からなる有機ＰＴＣ素子を
得た。得られた有機ＰＴＣ素子について、上記の耐久性
試験を行ったところ、抵抗値の変化率は＋３５．０％で
あった。また、初期比抵抗は３１Ω・ｃｍであった。
【００３１】以上のように、本発明に従う実施例１及び
実施例２の有機ＰＴＣ素子は、比較例１の有機ＰＴＣ素
子に比べて繰り返し使用に対する耐久性に優れ、また比
抵抗も小さいことが判る。
実施例２の有機ＰＴＣ素子は、比較例１の有機ＰＴＣ素
子に比べて繰り返し使用に対する耐久性に優れ、また比
抵抗も小さいことが判る。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
長期間の使用における性能の経時変化がなく、また高い
耐久性を有し、そして低抵抗値である有機ＰＴＣ素子が
提供される。
長期間の使用における性能の経時変化がなく、また高い
耐久性を有し、そして低抵抗値である有機ＰＴＣ素子が
提供される。
【図１】本発明の有機ＰＴＣ素子の作製工程を示す概略
断面図である。
断面図である。
１０１ シート １０２ 導電性下地層 １０３ 導電性下地層 １０４ 金属電極 １０５ 金属電極
Claims (4)
- 【請求項１】 樹脂中に導電性炭素粒子が分散されＰＴ
Ｃ挙動を示す導電性樹脂からなるシートの両面に、炭素
材料または金属元素を含む化合物からなる導電性下地層
を介して金属電極を形成してなることを特徴とする有機
ＰＴＣ素子。 - 【請求項２】 請求項１において、炭素原料として炭
素、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＮｂＣからなる群から一種または
複数種が選択されることを特徴とする有機ＰＴＣ素子。 - 【請求項３】 請求項１において、金属元素を含む化合
物としてＩＴＯ、ＴｉＢ2 、ＴｉＮ、ＺｒＢ2 、Ｚｒ
Ｎ、ＳｎＯ2 、Ｉｎ2 Ｏ3 からなる群から一種または複
数種が選択されることを特徴とする有機ＰＴＣ素子。 - 【請求項４】 請求項１または３において、金属元素を
含む化合物からなる導電性下地層は、蒸着法、イオンプ
レーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法から選ば
れる手段により成膜されたものであることを特徴とする
有機ＰＴＣ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11207976A JP2001035703A (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 有機ｐｔｃ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11207976A JP2001035703A (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 有機ｐｔｃ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001035703A true JP2001035703A (ja) | 2001-02-09 |
Family
ID=16548630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11207976A Pending JP2001035703A (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 有機ｐｔｃ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001035703A (ja) |
-
1999
- 1999-07-22 JP JP11207976A patent/JP2001035703A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060324 |