JP2001102039A - 電気デバイスおよびアセンブリ - Google Patents
電気デバイスおよびアセンブリInfo
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- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
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- H01M10/61—Types of temperature control
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- H01M10/637—Control systems characterised by the use of reversible temperature-sensitive devices, e.g. NTC, PTC or bimetal devices; characterised by control of the internal current flowing through the cells, e.g. by switching
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 過温度および過電流状態の両方に対して電池
パックを保護する、向上した回路保護デバイスを提供す
る。 【解決手段】 回路保護デバイス（１）を、ＰＴＣ導電
性ポリマー組成物（５）から成る抵抗要素（３）および
２つの電極（７、９）から形成する。導電性ポリマー組
成物は、コポリマーに対して３０重量％未満のビニルア
セテート成分を有し、高くとも１０５℃の溶融温度を有
する、エチレン／ビニルアセテートコポリマーを含有す
る。本発明のデバイスは、０．０２５〜０．２５ｍｍの
抵抗要素厚み；１〜２０メガラドに相当する架橋度；多
くとも１２０ｍｍ2の表面積；多くとも０．０５０オー
ムの２０℃における抵抗Ｒ20；および、少なくとも１０
3.5の２０℃〜（Ｔm＋５℃）のＰＴＣ特性；を有する。
該デバイスは、デバイスが、電池（１７）、例えば再充
電可能電池に接触するアセンブリ（１５）の一部として
使用することができる。
パックを保護する、向上した回路保護デバイスを提供す
る。 【解決手段】 回路保護デバイス（１）を、ＰＴＣ導電
性ポリマー組成物（５）から成る抵抗要素（３）および
２つの電極（７、９）から形成する。導電性ポリマー組
成物は、コポリマーに対して３０重量％未満のビニルア
セテート成分を有し、高くとも１０５℃の溶融温度を有
する、エチレン／ビニルアセテートコポリマーを含有す
る。本発明のデバイスは、０．０２５〜０．２５ｍｍの
抵抗要素厚み；１〜２０メガラドに相当する架橋度；多
くとも１２０ｍｍ2の表面積；多くとも０．０５０オー
ムの２０℃における抵抗Ｒ20；および、少なくとも１０
3.5の２０℃〜（Ｔm＋５℃）のＰＴＣ特性；を有する。
該デバイスは、デバイスが、電池（１７）、例えば再充
電可能電池に接触するアセンブリ（１５）の一部として
使用することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性ポリマーを
含んで成る回路保護デバイス、特に、電池を保護するた
めに使用される向上した回路保護デバイスに関する。
含んで成る回路保護デバイス、特に、電池を保護するた
めに使用される向上した回路保護デバイスに関する。
【０００２】
【技術分野】過電流および過温度状態から電池を保護す
るために使用される回路保護デバイスが既知である。例
えば、本発明の開示の一部を構成する、米国特許第４２
５５６９８号（Simon）、第４９７３９３６号（Dimpaul
t-Darcyら）、第５８０１６１２号（Chandlerら）、第
５５８０４９３号（Chuら）、および日本実用新案公開
第４−７５２８７号（１９９２年１０月２９日出願）を
参照。これらの出願において、抵抗の正の温度係数（Ｐ
ＴＣ挙動）を示すデバイスが、電池端子に直列に接続さ
れる。通常操作の間に、ＰＴＣデバイスは低抵抗、低温
状態にある。例えば短絡によって、非常に高い電流が発
生した場合に、または例えば過充電の間に非常に高い温
度が発生した場合に、デバイスが、高抵抗、高温状態に
「スイッチ」し、その結果、電池を流れる電流が低レベ
ルに減少し、電池、および電池に電気接触する部品を保
護する。低抵抗から高抵抗へのこの移行が起こる温度
が、スイッチング温度Ｔsである。Ｔsは、傾斜において
急激な変化を示す曲線の部分の両側に存在する、温度の
関数としてのＰＴＣ要素の抵抗の対数のプロットの実質
的に直線の部分の延長線の交点における温度であると定
義される。
るために使用される回路保護デバイスが既知である。例
えば、本発明の開示の一部を構成する、米国特許第４２
５５６９８号（Simon）、第４９７３９３６号（Dimpaul
t-Darcyら）、第５８０１６１２号（Chandlerら）、第
５５８０４９３号（Chuら）、および日本実用新案公開
第４−７５２８７号（１９９２年１０月２９日出願）を
参照。これらの出願において、抵抗の正の温度係数（Ｐ
ＴＣ挙動）を示すデバイスが、電池端子に直列に接続さ
れる。通常操作の間に、ＰＴＣデバイスは低抵抗、低温
状態にある。例えば短絡によって、非常に高い電流が発
生した場合に、または例えば過充電の間に非常に高い温
度が発生した場合に、デバイスが、高抵抗、高温状態に
「スイッチ」し、その結果、電池を流れる電流が低レベ
ルに減少し、電池、および電池に電気接触する部品を保
護する。低抵抗から高抵抗へのこの移行が起こる温度
が、スイッチング温度Ｔsである。Ｔsは、傾斜において
急激な変化を示す曲線の部分の両側に存在する、温度の
関数としてのＰＴＣ要素の抵抗の対数のプロットの実質
的に直線の部分の延長線の交点における温度であると定
義される。
【０００３】複数の電池、即ち、セル（cells）が存在
する電池パック（battery packs）は一般に、カメラ、
ビデオレコーダー、工具、ポータブルコンピューター、
パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、および携帯
電話のような電気器具に使用される。電池パックをでき
るだけ小さく軽量にし、しかも、短絡、無制御充電欠陥
（runaway charge fault）、誤った電圧における充填、
および／または逆充電（reverse charging）の場合に、
適切な保護を与えるのが望ましい。電池パックにおける
スペースの使用を最大限にする１つの方法は、電池パッ
ク内において、ＰＴＣデバイスを、電池のボタン端子上
に直接に配置する方法である。デバイスが中央に穴のあ
るディスクの形態である場合に、その穴を、ボタン端子
の上に位置するような大きさにすることができる。次
に、ディスクの１つの面の電極からボタン端子へ、およ
び、ディスクの反対面の電極から第二電池へ、電気的接
続がなされる。あるいは、ＰＴＣデバイスをストラップ
を取り付けたチップの形態にすることができる。１つの
ストラップを１つの電池のボタン端子に電気的に接続
し、他のストラップを第二電池に取り付ける。そのよう
な配列体は、電池パックの外にデバイスを適用するのに
有効である。
する電池パック（battery packs）は一般に、カメラ、
ビデオレコーダー、工具、ポータブルコンピューター、
パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、および携帯
電話のような電気器具に使用される。電池パックをでき
るだけ小さく軽量にし、しかも、短絡、無制御充電欠陥
（runaway charge fault）、誤った電圧における充填、
および／または逆充電（reverse charging）の場合に、
適切な保護を与えるのが望ましい。電池パックにおける
スペースの使用を最大限にする１つの方法は、電池パッ
ク内において、ＰＴＣデバイスを、電池のボタン端子上
に直接に配置する方法である。デバイスが中央に穴のあ
るディスクの形態である場合に、その穴を、ボタン端子
の上に位置するような大きさにすることができる。次
に、ディスクの１つの面の電極からボタン端子へ、およ
び、ディスクの反対面の電極から第二電池へ、電気的接
続がなされる。あるいは、ＰＴＣデバイスをストラップ
を取り付けたチップの形態にすることができる。１つの
ストラップを１つの電池のボタン端子に電気的に接続
し、他のストラップを第二電池に取り付ける。そのよう
な配列体は、電池パックの外にデバイスを適用するのに
有効である。
【０００４】電池パックは多くの携帯用電子デバイスに
使用されるが、携帯電話（セルラーホン）に使用される
電池パックは特別な要求を有する。そのような携帯電話
のデジタルな性質の故に、電池パックが、高電流の短い
バーストにおいて（in shortbursts of high current）
放電する。回路保護デバイスはパックのセルに直列であ
る故に、非スイッチ状態におけるデバイス抵抗が高すぎ
る場合に、保護デバイスに許容されない大きい電圧低下
が生じる場合がある。これは、パルスを減衰させ、可聴
周波静電気（audio static）を生じ、電池容量を減少さ
せる。非常に低い抵抗、即ち、０．０３０オーム未満、
好ましくは０．０２５オーム未満を必要とするのに加え
て、低いスイッチング温度、即ち、１００℃未満、好ま
しくは９０℃未満のスイッチング温度をデバイスが有
し、それによって、過温度状態に過敏な、比較的長い放
電時間を有する電池、例えば、ニッケル−金属水素化物
電池およびリチウム−イオン電池が、電池自体またはそ
れの周囲のケースへの損傷を防止するのに充分に低い温
度においてスイッチするのが好ましい。非常に低い抵抗
および非常に低いスイッチング温度を必要とする他に、
ある用途に必要とされる電圧、例えば８〜２４ボルト、
に耐えるのに充分なＰＴＣ特性をデバイスが有すること
を必要とする。従って、適切な回路保護デバイスは、過
温度状態において保護することによって再充電保護を与
え、過電流状態において保護することによって放電保護
を与える。さらに、器具が小さくなる場合に考慮する必
要があることだが、該デバイスをできる限り小さくし
て、電池パック内にスペースを維持しなければならな
い。
使用されるが、携帯電話（セルラーホン）に使用される
電池パックは特別な要求を有する。そのような携帯電話
のデジタルな性質の故に、電池パックが、高電流の短い
バーストにおいて（in shortbursts of high current）
放電する。回路保護デバイスはパックのセルに直列であ
る故に、非スイッチ状態におけるデバイス抵抗が高すぎ
る場合に、保護デバイスに許容されない大きい電圧低下
が生じる場合がある。これは、パルスを減衰させ、可聴
周波静電気（audio static）を生じ、電池容量を減少さ
せる。非常に低い抵抗、即ち、０．０３０オーム未満、
好ましくは０．０２５オーム未満を必要とするのに加え
て、低いスイッチング温度、即ち、１００℃未満、好ま
しくは９０℃未満のスイッチング温度をデバイスが有
し、それによって、過温度状態に過敏な、比較的長い放
電時間を有する電池、例えば、ニッケル−金属水素化物
電池およびリチウム−イオン電池が、電池自体またはそ
れの周囲のケースへの損傷を防止するのに充分に低い温
度においてスイッチするのが好ましい。非常に低い抵抗
および非常に低いスイッチング温度を必要とする他に、
ある用途に必要とされる電圧、例えば８〜２４ボルト、
に耐えるのに充分なＰＴＣ特性をデバイスが有すること
を必要とする。従って、適切な回路保護デバイスは、過
温度状態において保護することによって再充電保護を与
え、過電流状態において保護することによって放電保護
を与える。さらに、器具が小さくなる場合に考慮する必
要があることだが、該デバイスをできる限り小さくし
て、電池パック内にスペースを維持しなければならな
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】特定の導電性ポリマー
組成物を使用することによって、過温度状態および過電
流状態の両方に対して電池パックを保護する、向上した
回路保護デバイスを製造し得ることを、我々は見い出し
た。得られるデバイスは、低抵抗および低スイッチング
温度、さらに１０3.5またはそれ以上のＰＴＣ特性を有
する。そのようなデバイスは、それらの低抵抗が最少の
電圧低下を生じ、従って、最少の信号歪みおよび電池容
量損失を生じ、およびそれらの低スイッチング温度が過
熱に対する保護を与える故に、携帯用電子器具に使用さ
れる電池の向上した保護を可能にする。１０3.5または
それ以上のＰＴＣ特性が、電池保護用途に関して充分な
電圧耐久性を与える。保護におけるこれらの向上は、操
作条件において、好ましくない電流保持容量（current-
carrying capacity）の減少を伴わずに得ることができ
る。
組成物を使用することによって、過温度状態および過電
流状態の両方に対して電池パックを保護する、向上した
回路保護デバイスを製造し得ることを、我々は見い出し
た。得られるデバイスは、低抵抗および低スイッチング
温度、さらに１０3.5またはそれ以上のＰＴＣ特性を有
する。そのようなデバイスは、それらの低抵抗が最少の
電圧低下を生じ、従って、最少の信号歪みおよび電池容
量損失を生じ、およびそれらの低スイッチング温度が過
熱に対する保護を与える故に、携帯用電子器具に使用さ
れる電池の向上した保護を可能にする。１０3.5または
それ以上のＰＴＣ特性が、電池保護用途に関して充分な
電圧耐久性を与える。保護におけるこれらの向上は、操
作条件において、好ましくない電流保持容量（current-
carrying capacity）の減少を伴わずに得ることができ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】従って、第一の要旨にお
いて、本発明は、（Ａ）（１）（ａ）エチレンである第
一モノマーから誘導される単位、（ｂ）（ｉ）ビニルア
セテートであり、（ii）エチレン／ビニルアセテートコ
ポリマーの３０重量％未満である、第二モノマーから誘
導される単位、および（ｃ）高くとも１０５℃の溶融温
度Ｔm、を有する、エチレン／ビニルアセテートコポリ
マーを含んで成るポリマー成分、および（２）該ポリマ
ー成分に分散されている粒状導電性充填剤、を含んで成
る、ＰＴＣ導電性ポリマー組成物から成る抵抗要素；お
よび（Ｂ）（１）抵抗要素に取り付けられ、および
（２）電源に接続することができる、２つの電極；を有
して成る回路保護デバイスであって、該回路保護デバイ
スが、下記特性： （ｉ） ０．０２５〜０．２５ｍｍの抵抗要素厚み；
（ｉｉ） １〜２０メガラドに相当する架橋度、（ｉｉ
ｉ） 多くとも１２０ｍｍ2の表面積、（ｉｖ） 多く
とも０．０５０オームの２０℃における抵抗Ｒ20、およ
び（ｖ） 少なくとも１０3.5の、２０℃〜（Ｔm＋５
℃）のＰＴＣ特性、を有する回路保護デバイスを提供す
る。
いて、本発明は、（Ａ）（１）（ａ）エチレンである第
一モノマーから誘導される単位、（ｂ）（ｉ）ビニルア
セテートであり、（ii）エチレン／ビニルアセテートコ
ポリマーの３０重量％未満である、第二モノマーから誘
導される単位、および（ｃ）高くとも１０５℃の溶融温
度Ｔm、を有する、エチレン／ビニルアセテートコポリ
マーを含んで成るポリマー成分、および（２）該ポリマ
ー成分に分散されている粒状導電性充填剤、を含んで成
る、ＰＴＣ導電性ポリマー組成物から成る抵抗要素；お
よび（Ｂ）（１）抵抗要素に取り付けられ、および
（２）電源に接続することができる、２つの電極；を有
して成る回路保護デバイスであって、該回路保護デバイ
スが、下記特性： （ｉ） ０．０２５〜０．２５ｍｍの抵抗要素厚み；
（ｉｉ） １〜２０メガラドに相当する架橋度、（ｉｉ
ｉ） 多くとも１２０ｍｍ2の表面積、（ｉｖ） 多く
とも０．０５０オームの２０℃における抵抗Ｒ20、およ
び（ｖ） 少なくとも１０3.5の、２０℃〜（Ｔm＋５
℃）のＰＴＣ特性、を有する回路保護デバイスを提供す
る。
【０００７】そのようなデバイスは、電池を保護するの
に特に有用である。従って、第二の要旨において、本発
明は、（Ｉ） 電池；および（II） 電池に電気的に接
触する、本発明の第一の要旨の回路保護デバイス；を有
して成るアセンブリを提供する。
に特に有用である。従って、第二の要旨において、本発
明は、（Ｉ） 電池；および（II） 電池に電気的に接
触する、本発明の第一の要旨の回路保護デバイス；を有
して成るアセンブリを提供する。
【０００８】本発明の回路保護デバイスは、ＰＴＣ導電
性ポリマー組成物から成る抵抗要素を含んで成る。その
ような組成物は、ポリマー成分、および、その中に分散
されているカーボンブラックまたは金属のような粒状導
電性充填剤を含んで成る。導電性ポリマー組成物が、米
国特許第４２３７４４１号（van Konynenburgら）、第
４５４５９２６号（Foutsら）、第４７２４４１７号（A
uら）、第４７７４０２４号（Deepら）、第４９３５１
５６号（van Konynenburgら）、第５０４９８５０号（E
vansら）、第５２５０２２８号（Baigrieら）、第５３
７８４０７号（Chandlerら）、第５４５１９１９号（Ch
uら）、第５５８２７７０号（Chuら）、第５７０１２８
５号（Chandlerら）、第５７４７１４７号（Wartenberg
ら）、および第５８０１６１２号（Chandlerら）、およ
び国際特許出願公開第ＷＯ９６／２９７１１号（Rayche
m Corporation）に開示されている。これらの特許およ
び出願にそれぞれ開示されている内容は、本発明の開示
の一部を構成するものとする。
性ポリマー組成物から成る抵抗要素を含んで成る。その
ような組成物は、ポリマー成分、および、その中に分散
されているカーボンブラックまたは金属のような粒状導
電性充填剤を含んで成る。導電性ポリマー組成物が、米
国特許第４２３７４４１号（van Konynenburgら）、第
４５４５９２６号（Foutsら）、第４７２４４１７号（A
uら）、第４７７４０２４号（Deepら）、第４９３５１
５６号（van Konynenburgら）、第５０４９８５０号（E
vansら）、第５２５０２２８号（Baigrieら）、第５３
７８４０７号（Chandlerら）、第５４５１９１９号（Ch
uら）、第５５８２７７０号（Chuら）、第５７０１２８
５号（Chandlerら）、第５７４７１４７号（Wartenberg
ら）、および第５８０１６１２号（Chandlerら）、およ
び国際特許出願公開第ＷＯ９６／２９７１１号（Rayche
m Corporation）に開示されている。これらの特許およ
び出願にそれぞれ開示されている内容は、本発明の開示
の一部を構成するものとする。
【０００９】デバイスの組成物は、正の温度係数（ＰＴ
Ｃ）挙動を示し、即ち、比較的狭い温度範囲の温度にお
いて、抵抗率の急激な増加を示す。「ＰＴＣ」という用
語は、少なくとも２．５のＲ14値、および／または少な
くとも１０のＲ100値を有する組成物またはデバイスを
意味し、組成物またはデバイスが少なくとも６のＲ30値
を有するのが好ましい。Ｒ14は、１４℃範囲の初めと終
わりの抵抗率の比率であり、Ｒ100は１００℃範囲の初
めと終わりの抵抗率の比率であり、Ｒ30は３０℃範囲の
初めと終わりの抵抗率の比率である。本発明のデバイス
に使用される組成物は、２０℃〜（Ｔm＋５℃）の範囲
において、少なくとも１０3.5、好ましくは少なくとも
１０3.7、特に少なくとも１０3.9のＰＴＣ特性を示し、
即ち、ｌｏｇ［（（Ｔm＋５℃）における抵抗）／（２
０℃における抵抗）］が少なくとも３．５、好ましくは
３．７、特に少なくとも３．９である。（Ｔm＋５℃）
未満の温度Ｔxにおいて最大抵抗が得られる場合に、Ｐ
ＴＣ特性は、ｌｏｇ（Ｔxにおける抵抗／２０℃におけ
る抵抗）によって求められる。処理および熱履歴の影響
を確実に消すために、２０℃から（Ｔm＋５℃）へ向か
い、２０℃に戻る少なくとも１つの熱サイクルを、ＰＴ
Ｃ特性を求める前に実施しなければならない。
Ｃ）挙動を示し、即ち、比較的狭い温度範囲の温度にお
いて、抵抗率の急激な増加を示す。「ＰＴＣ」という用
語は、少なくとも２．５のＲ14値、および／または少な
くとも１０のＲ100値を有する組成物またはデバイスを
意味し、組成物またはデバイスが少なくとも６のＲ30値
を有するのが好ましい。Ｒ14は、１４℃範囲の初めと終
わりの抵抗率の比率であり、Ｒ100は１００℃範囲の初
めと終わりの抵抗率の比率であり、Ｒ30は３０℃範囲の
初めと終わりの抵抗率の比率である。本発明のデバイス
に使用される組成物は、２０℃〜（Ｔm＋５℃）の範囲
において、少なくとも１０3.5、好ましくは少なくとも
１０3.7、特に少なくとも１０3.9のＰＴＣ特性を示し、
即ち、ｌｏｇ［（（Ｔm＋５℃）における抵抗）／（２
０℃における抵抗）］が少なくとも３．５、好ましくは
３．７、特に少なくとも３．９である。（Ｔm＋５℃）
未満の温度Ｔxにおいて最大抵抗が得られる場合に、Ｐ
ＴＣ特性は、ｌｏｇ（Ｔxにおける抵抗／２０℃におけ
る抵抗）によって求められる。処理および熱履歴の影響
を確実に消すために、２０℃から（Ｔm＋５℃）へ向か
い、２０℃に戻る少なくとも１つの熱サイクルを、ＰＴ
Ｃ特性を求める前に実施しなければならない。
【００１０】組成物のポリマー成分は、エチレンＣＨ2
＝ＣＨ2である第一モノマーおよび式ＣＨ2＝ＣＨＣＯＯ
Ｃ6Ｈ5で示されるビニルアセテートである第二モノマー
から誘導される単位を有する、エチレン／ビニルアセテ
ート（ＥＶＡ）コポリマーを含んで成る。第二モノマ
ー、即ち、ビニルアセテート成分は、コポリマーの３０
重量％未満、好ましくは２５重量％未満、特に２０重量
％未満、とりわけ１５重量％未満、例えば８〜１２重量
％である。この場合に、「コポリマー」という用語は、
ターポリマーであって第三モノマーを含んで成るポリマ
ーを包含する。ある場合において、ＥＶＡコポリマー
を、１種類またはそれ以上の追加ポリマー、例えば、エ
ラストマー、非晶質熱可塑性ポリマー、他の結晶質ポリ
マー、またはワックスとブレンドして、特定の物理的特
性または熱的特性、例えば、可撓性または最大暴露温度
を得るのが好ましい。ポリマー成分は、示差走査熱量計
の吸熱のピークによって測定される溶融温度Ｔmを有す
る。２つ以上のピークが存在する場合に、Ｔmは最大温
度ピークの温度として定義される。電池保護デバイスに
好適な組成物に関して、比較的狭い範囲の溶融温度を有
するポリマーが好ましい。従って、Ｔmが、６０℃程度
の高さになり得る操作温度において充分な保持電流（su
fficient carrying current）を可能にする低くとも７
０℃であり、一方、１０５℃未満、好ましくは１００℃
未満であってよく、過温度に対する保護を与えるのが好
ましい。多くの用途において、ＥＶＡが少なくとも３．
０のメルトインデックス（グラム／１０分、ASTM 試験
D1238によって測定、そこに記載の内容は本発明の開示
の一部を構成するものとする）を有するのが好ましい。
＝ＣＨ2である第一モノマーおよび式ＣＨ2＝ＣＨＣＯＯ
Ｃ6Ｈ5で示されるビニルアセテートである第二モノマー
から誘導される単位を有する、エチレン／ビニルアセテ
ート（ＥＶＡ）コポリマーを含んで成る。第二モノマ
ー、即ち、ビニルアセテート成分は、コポリマーの３０
重量％未満、好ましくは２５重量％未満、特に２０重量
％未満、とりわけ１５重量％未満、例えば８〜１２重量
％である。この場合に、「コポリマー」という用語は、
ターポリマーであって第三モノマーを含んで成るポリマ
ーを包含する。ある場合において、ＥＶＡコポリマー
を、１種類またはそれ以上の追加ポリマー、例えば、エ
ラストマー、非晶質熱可塑性ポリマー、他の結晶質ポリ
マー、またはワックスとブレンドして、特定の物理的特
性または熱的特性、例えば、可撓性または最大暴露温度
を得るのが好ましい。ポリマー成分は、示差走査熱量計
の吸熱のピークによって測定される溶融温度Ｔmを有す
る。２つ以上のピークが存在する場合に、Ｔmは最大温
度ピークの温度として定義される。電池保護デバイスに
好適な組成物に関して、比較的狭い範囲の溶融温度を有
するポリマーが好ましい。従って、Ｔmが、６０℃程度
の高さになり得る操作温度において充分な保持電流（su
fficient carrying current）を可能にする低くとも７
０℃であり、一方、１０５℃未満、好ましくは１００℃
未満であってよく、過温度に対する保護を与えるのが好
ましい。多くの用途において、ＥＶＡが少なくとも３．
０のメルトインデックス（グラム／１０分、ASTM 試験
D1238によって測定、そこに記載の内容は本発明の開示
の一部を構成するものとする）を有するのが好ましい。
【００１１】カーボンブラックを含んで成る粒状導電性
充填剤を、ポリマー成分に分散させる。ある用途に関し
ては、グラファイト、金属、金属酸化物、導電性被覆ガ
ラスまたはセラミックビーズ、粒状導電性ポリマー、ま
たはこれらの組合せのような、他の粒状導電性物質も存
在する場合がある。そのような粒状導電性充填剤は、粉
末、ビ−ズ、フレーク、または繊維の形態である。しか
し、粒状充填剤は、６０〜１２０ｃｍ3／１００ｇ、好
ましくは６０〜１００ｃｍ3／１００ｇ、特に６０〜９
０ｃｍ3／１００ｇ、とりわけ６５〜８５ｃｍ3／１００
ｇのＤＢＰ数（ＤＢＰ number）を有するカーボンブラ
ックから基本的に成るのが好ましい。ＤＢＰ数は、カー
ボンブラック構造の量の指数であり、カーボンブラック
の単位質量によって吸収されるｎ−ブチルフタレートの
容量によって求められる。この試験は、ASTM D2414-93
に記載されており、そこに記載の内容は本発明の開示の
一部を構成するものとする。
充填剤を、ポリマー成分に分散させる。ある用途に関し
ては、グラファイト、金属、金属酸化物、導電性被覆ガ
ラスまたはセラミックビーズ、粒状導電性ポリマー、ま
たはこれらの組合せのような、他の粒状導電性物質も存
在する場合がある。そのような粒状導電性充填剤は、粉
末、ビ−ズ、フレーク、または繊維の形態である。しか
し、粒状充填剤は、６０〜１２０ｃｍ3／１００ｇ、好
ましくは６０〜１００ｃｍ3／１００ｇ、特に６０〜９
０ｃｍ3／１００ｇ、とりわけ６５〜８５ｃｍ3／１００
ｇのＤＢＰ数（ＤＢＰ number）を有するカーボンブラ
ックから基本的に成るのが好ましい。ＤＢＰ数は、カー
ボンブラック構造の量の指数であり、カーボンブラック
の単位質量によって吸収されるｎ−ブチルフタレートの
容量によって求められる。この試験は、ASTM D2414-93
に記載されており、そこに記載の内容は本発明の開示の
一部を構成するものとする。
【００１２】導電性ポリマー組成物は、酸化防止剤、不
活性充填剤、不導性充填剤、化学架橋剤、放射線架橋剤
（プロラドまたは架橋促進剤と称される場合が多い）、
安定剤、分散剤、カップリング剤、酸掃去剤（例えば、
ＣａＣＯ3）、または他の成分のような追加成分を含ん
で成ることができる。
活性充填剤、不導性充填剤、化学架橋剤、放射線架橋剤
（プロラドまたは架橋促進剤と称される場合が多い）、
安定剤、分散剤、カップリング剤、酸掃去剤（例えば、
ＣａＣＯ3）、または他の成分のような追加成分を含ん
で成ることができる。
【００１３】組成物に所望される抵抗率によって、ポリ
マー成分、導電性充填剤、任意追加成分の量が決まる。
組成物から製造されるデバイスが、多くとも２．５オー
ム−ｃｍ、好ましくは多くとも２．０オーム−ｃｍ、特
に多くとも１．５オーム−ｃｍ、とりわけ多くとも１．
０オーム−ｃｍ、さらには多くとも０．８オーム−ｃｍ
の、２０℃における抵抗率ρ20を有するのが好ましい。
これらの基準を満たす組成物において、ポリマー成分は
一般に、組成物の総容量の多くとも６２容量％、好まし
くは多くとも６０容量％、特に多くとも５８容量％を占
める。必要とされる導電性充填剤の量は、導電性充填剤
自体の抵抗率、および組成物に必要とされる抵抗率に依
存する。本発明の組成物において、導電性充填剤は一般
に、組成物の総容量の少なくとも３８容量％、好ましく
は少なくとも４０容量％、特に少なくとも４２容量％を
占める。追加成分は一般に、組成物の総容量の多くとも
２０容量％を占める。
マー成分、導電性充填剤、任意追加成分の量が決まる。
組成物から製造されるデバイスが、多くとも２．５オー
ム−ｃｍ、好ましくは多くとも２．０オーム−ｃｍ、特
に多くとも１．５オーム−ｃｍ、とりわけ多くとも１．
０オーム−ｃｍ、さらには多くとも０．８オーム−ｃｍ
の、２０℃における抵抗率ρ20を有するのが好ましい。
これらの基準を満たす組成物において、ポリマー成分は
一般に、組成物の総容量の多くとも６２容量％、好まし
くは多くとも６０容量％、特に多くとも５８容量％を占
める。必要とされる導電性充填剤の量は、導電性充填剤
自体の抵抗率、および組成物に必要とされる抵抗率に依
存する。本発明の組成物において、導電性充填剤は一般
に、組成物の総容量の少なくとも３８容量％、好ましく
は少なくとも４０容量％、特に少なくとも４２容量％を
占める。追加成分は一般に、組成物の総容量の多くとも
２０容量％を占める。
【００１４】ポリマー成分中への導電性充填剤および他
の成分の分散は、溶媒混合を含むどのような好適な混合
手段によっても行うことができるが、BrabenderTM、Mor
iyamaTM、およびBanburyTMのような製造者によって製造
されるミキサーを包含する溶融加工器具、および同時回
転および逆回転ツインスクリュー押出器のような連続配
合器具を使用して、組成物を溶融加工するのが好まし
い。混合の前に、HenschelTMブレンダーのようなブレン
ダーで組成物の成分をブレンドして、混合器具に装填さ
れる混合物の均質性を向上させることができる。１つま
たはそれ以上の溶融混合段階を使用して、組成物を製造
することができる。
の成分の分散は、溶媒混合を含むどのような好適な混合
手段によっても行うことができるが、BrabenderTM、Mor
iyamaTM、およびBanburyTMのような製造者によって製造
されるミキサーを包含する溶融加工器具、および同時回
転および逆回転ツインスクリュー押出器のような連続配
合器具を使用して、組成物を溶融加工するのが好まし
い。混合の前に、HenschelTMブレンダーのようなブレン
ダーで組成物の成分をブレンドして、混合器具に装填さ
れる混合物の均質性を向上させることができる。１つま
たはそれ以上の溶融混合段階を使用して、組成物を製造
することができる。
【００１５】混合した後、例えば、溶融押出、射出成
形、圧縮成形、および焼結のような好適な方法のいずれ
かによって組成物を溶融成形して、抵抗要素を製造する
ことができる。抵抗要素はどのような形状でもよく、例
えば、長方形、正方形、円形、または環状にすることが
できる。多くの用途に関して、組成物をシート状に押し
出すのが好ましく、そのシートから、抵抗要素を、カッ
トし、ダイシングし、または他の手段で取り出す。
形、圧縮成形、および焼結のような好適な方法のいずれ
かによって組成物を溶融成形して、抵抗要素を製造する
ことができる。抵抗要素はどのような形状でもよく、例
えば、長方形、正方形、円形、または環状にすることが
できる。多くの用途に関して、組成物をシート状に押し
出すのが好ましく、そのシートから、抵抗要素を、カッ
トし、ダイシングし、または他の手段で取り出す。
【００１６】本発明の回路保護デバイスにおいて、電源
に接続するのに好適な少なくとも１つの電極に、抵抗要
素を物理的におよび電気的に接触させる。電極の種類
は、抵抗要素の形状に依存し、例えば、中実ワイヤまた
は撚りワイヤー、金属箔、金属メッシュ、あるいは金属
性インキ層であってもよい。特に有用なデバイスは、２
つの層状電極、好ましくは金属箔電極を有して成り、そ
れらの間に導電性ポリマー抵抗要素が挟まれている。特
に好適な金属箔電極は、好ましくは電着による微細粗面
（microrough）の少なくとも１つの表面、例えば、それ
ぞれに開示の内容が本発明の開示の一部を構成する米国
特許第４６８９４７５号（Matthiesen）および第４８０
０２５３号（Kleinerら）ならびに同時係属中の共通譲
渡された米国出願第０８／８１６４７１号（Chandler
ら、１９９７年３月１３日出願）に開示されるような、
電着ニッケルまたは銅を有する。圧縮成形、ニップ積
層、または他の適切な方法によって、電極を抵抗要素に
取り付けることができる。例えばワイヤまたはストラッ
プの形態の、追加金属電気リード線を、金属箔電極に取
り付けて、回路への電気的接続を可能にすることができ
る。リード線が抵抗要素の面から反対方向に伸張して
「アキシアル」（axial）デバイスを形成することがで
き、または、それらが抵抗要素から同じ方向に伸張して
「ラジアル」デバイスを形成することができる。さら
に、デバイスの熱発生を制御する要素、例えば、１つま
たはそれ以上の伝導性端子も使用することができる。こ
れらの端子は、直接的にあるいはハンダまたは導電性接
着剤のような中間層によって電極に取り付けられる、金
属プレートの形態、例えば、スチール、銅、または黄
銅、あるいはフィンであってもよい。例えば、米国特許
第５０８９８０２号（Chanら）および第５４３６６０９
号（Chanら）を参照。
に接続するのに好適な少なくとも１つの電極に、抵抗要
素を物理的におよび電気的に接触させる。電極の種類
は、抵抗要素の形状に依存し、例えば、中実ワイヤまた
は撚りワイヤー、金属箔、金属メッシュ、あるいは金属
性インキ層であってもよい。特に有用なデバイスは、２
つの層状電極、好ましくは金属箔電極を有して成り、そ
れらの間に導電性ポリマー抵抗要素が挟まれている。特
に好適な金属箔電極は、好ましくは電着による微細粗面
（microrough）の少なくとも１つの表面、例えば、それ
ぞれに開示の内容が本発明の開示の一部を構成する米国
特許第４６８９４７５号（Matthiesen）および第４８０
０２５３号（Kleinerら）ならびに同時係属中の共通譲
渡された米国出願第０８／８１６４７１号（Chandler
ら、１９９７年３月１３日出願）に開示されるような、
電着ニッケルまたは銅を有する。圧縮成形、ニップ積
層、または他の適切な方法によって、電極を抵抗要素に
取り付けることができる。例えばワイヤまたはストラッ
プの形態の、追加金属電気リード線を、金属箔電極に取
り付けて、回路への電気的接続を可能にすることができ
る。リード線が抵抗要素の面から反対方向に伸張して
「アキシアル」（axial）デバイスを形成することがで
き、または、それらが抵抗要素から同じ方向に伸張して
「ラジアル」デバイスを形成することができる。さら
に、デバイスの熱発生を制御する要素、例えば、１つま
たはそれ以上の伝導性端子も使用することができる。こ
れらの端子は、直接的にあるいはハンダまたは導電性接
着剤のような中間層によって電極に取り付けられる、金
属プレートの形態、例えば、スチール、銅、または黄
銅、あるいはフィンであってもよい。例えば、米国特許
第５０８９８０２号（Chanら）および第５４３６６０９
号（Chanら）を参照。
【００１７】デバイスの電気安定性を向上させるため
に、電極の取り付け前および／または後に、成形に続い
て、抵抗要素を種々の処理方法、例えば、架橋および／
または熱処理に付すことが一般に必要である。架橋は、
化学的手段または照射によって、例えば、電子ビームま
たはＣｏ60γ照射源を使用して、行うことができる。本
発明のデバイスは一般に、１〜２０メガラド、好ましく
は１〜１５メガラド、特に２〜１５メガラド、とりわけ
５〜１２メガラド相当に架橋される。
に、電極の取り付け前および／または後に、成形に続い
て、抵抗要素を種々の処理方法、例えば、架橋および／
または熱処理に付すことが一般に必要である。架橋は、
化学的手段または照射によって、例えば、電子ビームま
たはＣｏ60γ照射源を使用して、行うことができる。本
発明のデバイスは一般に、１〜２０メガラド、好ましく
は１〜１５メガラド、特に２〜１５メガラド、とりわけ
５〜１２メガラド相当に架橋される。
【００１８】本発明のデバイスは、２つの金属箔の間に
位置する導電性ポリマー組成物を有して成る積層物から
デバイスをカットした後に、導電性ポリマー組成物の架
橋を行う前に、熱処理にかけるのが好ましい。好ましい
手順が、本発明の開示の一部を構成する米国特許第５７
４７１４７号（Wartenbergら）に開示されている。初め
に、カッティング工程において、デバイスを積層物から
カットする。この場合に、「カッティング」という用語
は、デバイスの抵抗要素を積層物から単離または分離す
るいかなる法をも包含し、例えば、本発明の開示の一部
を構成する米国特許第５８６４２８１号（Zhangら）に
開示されているようなダイシング、パンチング、シェア
リング、カッティング、エッチング、および／またはブ
レーキング、あるいは他の好適な手段を包含する。
位置する導電性ポリマー組成物を有して成る積層物から
デバイスをカットした後に、導電性ポリマー組成物の架
橋を行う前に、熱処理にかけるのが好ましい。好ましい
手順が、本発明の開示の一部を構成する米国特許第５７
４７１４７号（Wartenbergら）に開示されている。初め
に、カッティング工程において、デバイスを積層物から
カットする。この場合に、「カッティング」という用語
は、デバイスの抵抗要素を積層物から単離または分離す
るいかなる法をも包含し、例えば、本発明の開示の一部
を構成する米国特許第５８６４２８１号（Zhangら）に
開示されているようなダイシング、パンチング、シェア
リング、カッティング、エッチング、および／またはブ
レーキング、あるいは他の好適な手段を包含する。
【００１９】熱処理は、Ｔmより高い温度Ｔt、好ましく
は少なくとも（Ｔm＋２０℃）、特に少なくとも（Ｔm＋
５０℃）、とりわけ少なくとも（Ｔm＋７０℃）の温度
に、デバイスを曝すことを必要とする。熱曝露時間は、
非常に短くてよいが、抵抗要素中の導電性ポリマー全体
が少なくとも（Ｔm＋５℃）の温度に達するのに充分な
時間である。Ｔtにおける熱曝露は、少なくとも０．５
秒、好ましくは少なくとも１．０秒、特に少なくとも
１．５秒、とりわけ少なくとも２．０秒である。エチレ
ン／ビニルアセテートコポリマーから製造される本発明
のデバイスに好適な熱処理は、約２４０〜２４５℃、即
ちＴmより少なくとも１００℃高い温度に加熱したハン
ダ浴に、１．５〜２．５秒間で浸漬することである。あ
るいは、ベルト上で炉にデバイスを通し、それらをＴm
より少なくとも１００℃高い温度に３秒間で曝露するこ
とによって、良好な結果を得た。これらの方法のいずれ
の方法の間にも、ハンダによって電気リード線を電極に
取り付けることができる。
は少なくとも（Ｔm＋２０℃）、特に少なくとも（Ｔm＋
５０℃）、とりわけ少なくとも（Ｔm＋７０℃）の温度
に、デバイスを曝すことを必要とする。熱曝露時間は、
非常に短くてよいが、抵抗要素中の導電性ポリマー全体
が少なくとも（Ｔm＋５℃）の温度に達するのに充分な
時間である。Ｔtにおける熱曝露は、少なくとも０．５
秒、好ましくは少なくとも１．０秒、特に少なくとも
１．５秒、とりわけ少なくとも２．０秒である。エチレ
ン／ビニルアセテートコポリマーから製造される本発明
のデバイスに好適な熱処理は、約２４０〜２４５℃、即
ちＴmより少なくとも１００℃高い温度に加熱したハン
ダ浴に、１．５〜２．５秒間で浸漬することである。あ
るいは、ベルト上で炉にデバイスを通し、それらをＴm
より少なくとも１００℃高い温度に３秒間で曝露するこ
とによって、良好な結果を得た。これらの方法のいずれ
の方法の間にも、ハンダによって電気リード線を電極に
取り付けることができる。
【００２０】熱処理に曝露した後、デバイスをＴm未満
の温度、即ち、高くとも（Ｔm−３０℃）、好ましくは
高くとも（Ｔm−５０℃）、特に高くとも（Ｔm−７０
℃）の温度に冷却する。導電性ポリマー組成物がそれの
最高結晶化の９０％に到達した温度にまで、デバイスを
冷却するのが特に好ましい。室温、特に２０℃に冷却す
るのが特に好ましい。次に、冷却したデバイスを、好ま
しくは照射によって、架橋させる。
の温度、即ち、高くとも（Ｔm−３０℃）、好ましくは
高くとも（Ｔm−５０℃）、特に高くとも（Ｔm−７０
℃）の温度に冷却する。導電性ポリマー組成物がそれの
最高結晶化の９０％に到達した温度にまで、デバイスを
冷却するのが特に好ましい。室温、特に２０℃に冷却す
るのが特に好ましい。次に、冷却したデバイスを、好ま
しくは照射によって、架橋させる。
【００２１】本発明のデバイスは、できる限り小さくし
なければならない。抵抗要素の厚みは、０．０２５〜
０．２５ｍｍ（０．００１〜０．０１０インチ）、好ま
しくは０．０５１〜０．２０ｍｍ（０．００２〜０．０
０８インチ）、例えば０．１３ｍｍ（０．００５イン
チ）である。デバイスの表面積（即ち、付加的金属リー
ド線を含まない抵抗要素の足跡（foot print））は、多
くとも１２０ｍｍ2、好ましくは多くとも１００ｍｍ2、
特に多くとも９０ｍｍ2、とりわけ多くとも８５ｍｍ2で
ある。装置が大きくなるほど、大部分の電池用途に望ま
しいより以上の熱を放散し、電池パックの利用可能なス
ペースに取り付けることがより困難になる。
なければならない。抵抗要素の厚みは、０．０２５〜
０．２５ｍｍ（０．００１〜０．０１０インチ）、好ま
しくは０．０５１〜０．２０ｍｍ（０．００２〜０．０
０８インチ）、例えば０．１３ｍｍ（０．００５イン
チ）である。デバイスの表面積（即ち、付加的金属リー
ド線を含まない抵抗要素の足跡（foot print））は、多
くとも１２０ｍｍ2、好ましくは多くとも１００ｍｍ2、
特に多くとも９０ｍｍ2、とりわけ多くとも８５ｍｍ2で
ある。装置が大きくなるほど、大部分の電池用途に望ま
しいより以上の熱を放散し、電池パックの利用可能なス
ペースに取り付けることがより困難になる。
【００２２】本発明のデバイスは、多くとも０．０５０
オーム、好ましくは多くとも０．０４０オーム、特に多
くとも０．０３０オーム、とりわけ多くとも０．０２５
オーム、最も好ましくは多くとも０．０２０オームの、
２０℃における抵抗Ｒ20を有する。Ｒ20値は、熱処理後
に、高抵抗状態にトリップさせるのに充分な電圧にデバ
イスを曝露する前に、測定される。
オーム、好ましくは多くとも０．０４０オーム、特に多
くとも０．０３０オーム、とりわけ多くとも０．０２５
オーム、最も好ましくは多くとも０．０２０オームの、
２０℃における抵抗Ｒ20を有する。Ｒ20値は、熱処理後
に、高抵抗状態にトリップさせるのに充分な電圧にデバ
イスを曝露する前に、測定される。
【００２３】本発明のデバイスは、１個またはそれ以上
の電池を有して成る電池アセンブリに使用するのに特に
好適である。一般的なアセンブリは、第一および第二電
池を有して成る。デバイスは、多くの場合に電池のボタ
ン端子（即ち、陽端子）に接触させることによって、少
なくとも１個の電池に電気接触し、および、一般にボタ
ン端子末端の反対側の末端（即ち、陰端子）において第
二電池に接触する。本発明の小さいデバイスが特に有用
な電池は、タイプＡＡＡ、ＡＡ、または５ｍｍプリズム
セル（prismatic cells）に相当する大きさの二次再充
電可能電池である。そのような電池は、ニッケル−カド
ミウム、ニッケル−金属水素化物、リチウム−イオン電
池、またはリチウム−ポリマー電池である。
の電池を有して成る電池アセンブリに使用するのに特に
好適である。一般的なアセンブリは、第一および第二電
池を有して成る。デバイスは、多くの場合に電池のボタ
ン端子（即ち、陽端子）に接触させることによって、少
なくとも１個の電池に電気接触し、および、一般にボタ
ン端子末端の反対側の末端（即ち、陰端子）において第
二電池に接触する。本発明の小さいデバイスが特に有用
な電池は、タイプＡＡＡ、ＡＡ、または５ｍｍプリズム
セル（prismatic cells）に相当する大きさの二次再充
電可能電池である。そのような電池は、ニッケル−カド
ミウム、ニッケル−金属水素化物、リチウム−イオン電
池、またはリチウム−ポリマー電池である。
【００２４】本発明が図面に示されており、図１は、回
路保護デバイス１の平面図であり、図２は、図１の線２
−２の断面図である。該デバイスは、ＰＴＣ要素３を有
し、該要素に、第一および第二金属リード線１１、１３
が、ラジアルデバイスを与える配置において取り付けら
れている。ＰＴＣ要素３は、２つの金属電極７、９の間
に挟まれている抵抗要素５を有して成る。図３は、電池
の端子に取り付けるのに特に好適なアキシアルデバイス
を与える、第一および第二リード線１１、１３の選択的
配置を示す。
路保護デバイス１の平面図であり、図２は、図１の線２
−２の断面図である。該デバイスは、ＰＴＣ要素３を有
し、該要素に、第一および第二金属リード線１１、１３
が、ラジアルデバイスを与える配置において取り付けら
れている。ＰＴＣ要素３は、２つの金属電極７、９の間
に挟まれている抵抗要素５を有して成る。図３は、電池
の端子に取り付けるのに特に好適なアキシアルデバイス
を与える、第一および第二リード線１１、１３の選択的
配置を示す。
【００２５】図４は、第一電池１７および第二電池１９
がデバイス１に物理的におよび電気的に接触している本
発明のアセンブリ１５の平面概略図である。第一リード
線１１が、第一電池１７のボタン端子２１に接触し、一
方、第二リード線１３が、第二電池１９に接触してい
る。
がデバイス１に物理的におよび電気的に接触している本
発明のアセンブリ１５の平面概略図である。第一リード
線１１が、第一電池１７のボタン端子２１に接触し、一
方、第二リード線１３が、第二電池１９に接触してい
る。
【００２６】
【実施例】本発明を下記の例によって説明する。例７〜
１０は比較例である。
１０は比較例である。
【００２７】例１〜６ 下記表Ｉに示される種類および量のエチレン／ビニルア
セテートコポリマーを、４０〜４２容量％のカーボンブ
ラック（RavenTM 430 Ultra、粒度約８２ｎｍ、構造
（ＤＢＰ数）８０ｃｍ3／１００ｇ、表面積３４ｍ2／
ｇ、Columbian Chemicalsから入手）とプレブレンド
し、次に、そのブレンドを同時回転ツインスクリュー押
出器で混合した。その混合物をペレット化し、押し出し
て、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）の厚みを有す
るシートを得た。そのシートを、電着ニッケル−銅箔
（タイプ３１、厚み０．０３３ｍｍ（０．００１３イン
チ）、Fukudaから入手）の２つの層の間に積層して、積
層物を得た。積層物の片をハンダ被覆し、５×１２×
０．１２７ｍｍ（０．２×０．４７×０．００５イン
チ）の寸法を有するＰＴＣ要素を積層物から切り取っ
た。次に、ＰＴＣ要素の温度が３０秒間で１６５℃に達
し、そのうちの５〜１０秒間が１８５℃のピーク温度に
あるような設定において、炉でＰＴＣ要素を熱処理し
た。次に、Ｃｏ60γ照射源を使用して、合計１０メガラ
ドにＰＴＣ要素を照射した。４×１７×０．１３ｍｍ
（０．１６×０．６７×０．００５インチ）の寸法を有
するニッケル金属リード線を、ハンダを再流動させるこ
とによってＰＴＣ要素の向かい合う面に取り付けた。各
金属リード線を、ＰＴＣ要素の縁からタブ５ｍｍ（０．
２０インチ）で伸張するように配置した。−４０℃およ
び８５℃における３０分間の滞留時間で、各デバイスを
−４０℃から８５℃の熱サイクルに６回かけた。温度サ
イクルにかけた後に、デバイスを炉に配置し、２０〜１
６０℃の温度範囲において間隔を開けて抵抗を測定する
ことによって、温度の関数としての抵抗に関してデバイ
スを試験した。デバイスは０．０１６〜０．０２５オー
ムの２０℃における抵抗、および少なくとも１０
3.5（即ち３．５decades、表Ｉ参照）のＰＴＣ特性を有
した。前記に定義されるスイッチング温度Ｔsも、表Ｉ
に示されており、８０〜８２℃であった。
セテートコポリマーを、４０〜４２容量％のカーボンブ
ラック（RavenTM 430 Ultra、粒度約８２ｎｍ、構造
（ＤＢＰ数）８０ｃｍ3／１００ｇ、表面積３４ｍ2／
ｇ、Columbian Chemicalsから入手）とプレブレンド
し、次に、そのブレンドを同時回転ツインスクリュー押
出器で混合した。その混合物をペレット化し、押し出し
て、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）の厚みを有す
るシートを得た。そのシートを、電着ニッケル−銅箔
（タイプ３１、厚み０．０３３ｍｍ（０．００１３イン
チ）、Fukudaから入手）の２つの層の間に積層して、積
層物を得た。積層物の片をハンダ被覆し、５×１２×
０．１２７ｍｍ（０．２×０．４７×０．００５イン
チ）の寸法を有するＰＴＣ要素を積層物から切り取っ
た。次に、ＰＴＣ要素の温度が３０秒間で１６５℃に達
し、そのうちの５〜１０秒間が１８５℃のピーク温度に
あるような設定において、炉でＰＴＣ要素を熱処理し
た。次に、Ｃｏ60γ照射源を使用して、合計１０メガラ
ドにＰＴＣ要素を照射した。４×１７×０．１３ｍｍ
（０．１６×０．６７×０．００５インチ）の寸法を有
するニッケル金属リード線を、ハンダを再流動させるこ
とによってＰＴＣ要素の向かい合う面に取り付けた。各
金属リード線を、ＰＴＣ要素の縁からタブ５ｍｍ（０．
２０インチ）で伸張するように配置した。−４０℃およ
び８５℃における３０分間の滞留時間で、各デバイスを
−４０℃から８５℃の熱サイクルに６回かけた。温度サ
イクルにかけた後に、デバイスを炉に配置し、２０〜１
６０℃の温度範囲において間隔を開けて抵抗を測定する
ことによって、温度の関数としての抵抗に関してデバイ
スを試験した。デバイスは０．０１６〜０．０２５オー
ムの２０℃における抵抗、および少なくとも１０
3.5（即ち３．５decades、表Ｉ参照）のＰＴＣ特性を有
した。前記に定義されるスイッチング温度Ｔsも、表Ｉ
に示されており、８０〜８２℃であった。
【００２８】例７〜１０（比較例） 例１〜６の方法によって、表IIおよび表IIIに示される
組成物を使用してデバイスを製造した。これらの組成物
は、エチレン／ブチルアクリレートコポリマー（ＥＢ
Ａ）、エチレン／アクリル酸コポリマー（ＥＡＡ）、イ
オノマー、またはエチレン／メチルアクリル酸コポリマ
ー（ＥＭＡＡ）を含有した。ＥＢＡ系組成物から製造さ
れる例７のデバイスは、比較的高いＰＴＣ特性を有した
が、多くの用途、特に電池用途に関して、高すぎるスイ
ッチング温度を有した（表II参照）。表IIIに示される
デバイスは、比較的低いスイッチング温度を有したが、
低いＰＴＣ特性を有し、大部分の電池用途に不適当であ
った。
組成物を使用してデバイスを製造した。これらの組成物
は、エチレン／ブチルアクリレートコポリマー（ＥＢ
Ａ）、エチレン／アクリル酸コポリマー（ＥＡＡ）、イ
オノマー、またはエチレン／メチルアクリル酸コポリマ
ー（ＥＭＡＡ）を含有した。ＥＢＡ系組成物から製造さ
れる例７のデバイスは、比較的高いＰＴＣ特性を有した
が、多くの用途、特に電池用途に関して、高すぎるスイ
ッチング温度を有した（表II参照）。表IIIに示される
デバイスは、比較的低いスイッチング温度を有したが、
低いＰＴＣ特性を有し、大部分の電池用途に不適当であ
った。
【００２９】大きい金属クリップ（例えば、Kelvinクリ
ップ）に取り付けることによって試験のために回路板に
配置した場合に、例において製造した大きさのデバイス
の電力放散は約１．３Ｗであった。多くの電池用途に関
して、デバイスが少なくとも９Ｖの定格を有するのが好
ましい。０．０２５オームの初期抵抗に関して、これは
１０3.5の最少ＰＴＣ特性に対応する。初期抵抗がより
低いか、または電力放散がより低い場合に、同じ電圧定
格に関して、より大きいＰＴＣ特性が必要とされる。比
較例に示されるように、本発明の組成物以外の組成物を
使用して製造される同じスイッチング温度および抵抗率
を有するデバイスは、より低いＰＴＣ特性を有した。こ
れは、電圧耐久性（voltage withstand）の好ましくな
い減少を生じ、多くの電池用途に関してデバイスを非効
果的なものにした。
ップ）に取り付けることによって試験のために回路板に
配置した場合に、例において製造した大きさのデバイス
の電力放散は約１．３Ｗであった。多くの電池用途に関
して、デバイスが少なくとも９Ｖの定格を有するのが好
ましい。０．０２５オームの初期抵抗に関して、これは
１０3.5の最少ＰＴＣ特性に対応する。初期抵抗がより
低いか、または電力放散がより低い場合に、同じ電圧定
格に関して、より大きいＰＴＣ特性が必要とされる。比
較例に示されるように、本発明の組成物以外の組成物を
使用して製造される同じスイッチング温度および抵抗率
を有するデバイスは、より低いＰＴＣ特性を有した。こ
れは、電圧耐久性（voltage withstand）の好ましくな
い減少を生じ、多くの電池用途に関してデバイスを非効
果的なものにした。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【図１】 本発明のデバイスの平面図を示す。
【図２】 図１のデバイスの線２−２の断面図を示す。
【図３】 本発明の他のデバイスの平面図を示す。
【図４】 本発明のアセンブリの概略図を示す。
１…回路保護デバイス、３…ＰＴＣ要素、５…抵抗要
素、７、９…金属電極、１１…第一金属リード線、１３
…第二金属リード線、１５…アセンブリ、１７…第一電
池、１９…第二電池、２１…ボタン端子
素、７、９…金属電極、１１…第一金属リード線、１３
…第二金属リード線、１５…アセンブリ、１７…第一電
池、１９…第二電池、２１…ボタン端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スーザン・メルサ・ジョーダン アメリカ合衆国94040カリフォルニア州マ ウンテン・ビュー、アイバン・ウェイ3397 番
Claims (17)
- 【請求項１】 回路保護デバイスであって、該デバイス
が、 （Ａ）（１）（ａ）エチレンである第一モノマーから誘
導される単位、 （ｂ）（ｉ）ビニルアセテートであり、（ii）エチレン
／ビニルアセテートコポリマーの３０重量％未満であ
る、 第二モノマーから誘導される単位、および （ｃ）高くとも１０５℃の溶融温度Ｔm、 を有するエチレン／ビニルアセテートコポリマーを含ん
で成るポリマー成分、および （２）該ポリマー成分に分散されている粒状導電性充填
剤、 を含んで成るＰＴＣ導電性ポリマー組成物から成る抵抗
要素；および （Ｂ）（１）抵抗要素に取り付けられ、および （２）電源に接続することができる、 ２つの電極；を有して成るデバイスであり、該デバイス
が、下記特性： （ｉ） ０．０２５〜０．２５ｍｍの抵抗要素厚み； （ｉｉ） １〜２０メガラドに相当する架橋度、 （ｉｉｉ） 多くとも１２０ｍｍ2の表面積、 （ｉｖ） 多くとも０．０５０オームの２０℃における
抵抗Ｒ20、および （ｖ） 少なくとも１０3.5の、２０℃〜（Ｔm＋５℃）
のＰＴＣ特性、 を有する回路保護デバイス。 - 【請求項２】 電極が金属箔を有して成る請求項１に記
載のデバイス。 - 【請求項３】 導電性充填剤がカーボンブラックを含ん
で成る請求項１に記載のデバイス。 - 【請求項４】 カーボンブラックが６０〜１２０ｃｍ3
／１００ｇのＤＢＰ数を有する請求項３に記載のデバイ
ス。 - 【請求項５】 １つの電極に取り付けられる少なくとも
１つの電気リード線をさらに有して成る請求項１に記載
のデバイス。 - 【請求項６】 １つの電極に取り付けられる第一リード
線、および他の電極に取り付けられる第二リード線の、
２つの電気リード線を有して成る請求項５に記載のデバ
イス。 - 【請求項７】 デバイスが、高くとも８５℃のスイッチ
ング温度Ｔsを有する請求項１に記載のデバイス。 - 【請求項８】 Ｔmが少なくとも７０℃である請求項１
に記載のデバイス。 - 【請求項９】 第二モノマーから誘導される単位がエチ
レン／ビニルアセテートコポリマーの２０重量％未満で
ある請求項１に記載のデバイス。 - 【請求項１０】 （Ｉ） 電池；および（II） 電池に
電気的に接触する請求項１に記載の回路保護デバイス；
を有して成るアセンブリ。 - 【請求項１１】 電池が再充電可能電池である請求項１
０に記載のアセンブリ。 - 【請求項１２】 電池が、ニッケル−カドミウム電池、
ニッケル−金属水素化物電池、リチウム−イオン電池、
またはリチウム−ポリマー電池である請求項１１に記載
のアセンブリ。 - 【請求項１３】 第一および第二電池を有して成り、回
路保護デバイスが第一および第二電池に接触する請求項
１０に記載のアセンブリ。 - 【請求項１４】 デバイスが、第一電池におけるボタン
端子に接触する請求項１３に記載のアセンブリ。 - 【請求項１５】 電池が、ＡＡ、ＡＡＡ、またはプリズ
ムセル電池である請求項１０に記載のアセンブリ。 - 【請求項１６】 多くとも１６ＶＤＣの電圧において使
用するのに好適な請求項１０に記載のアセンブリ。 - 【請求項１７】 デバイスが、１つの電極に取り付けら
れる第一リード線、および他の電極に取り付けられる第
二リード線の、２つのリード線を有して成る請求項１０
に記載のアセンブリ。
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| JP2000260819A Pending JP2001102039A (ja) | 1999-08-31 | 2000-08-30 | 電気デバイスおよびアセンブリ |
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| EP (1) | EP1091366B1 (ja) |
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