JP2001307904A - Polymer ptc element - Google Patents

Polymer ptc element

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JP2001307904A
JP2001307904A JP2000127338A JP2000127338A JP2001307904A JP 2001307904 A JP2001307904 A JP 2001307904A JP 2000127338 A JP2000127338 A JP 2000127338A JP 2000127338 A JP2000127338 A JP 2000127338A JP 2001307904 A JP2001307904 A JP 2001307904A
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JP
Japan
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polymer
ptc element
polymer ptc
temperature
main body
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JP2000127338A
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Japanese (ja)
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Kazumi Kobayashi
一三 小林
Hisanao Tosaka
久直 戸坂
Norihiko Shigeta
徳彦 繁田
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Original Assignee
TDK Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the possibility of a polymer PTC element causing a characteristic failure due to thermal deterioration and, at the same time, to manufacture the element inexpensively. SOLUTION: The main body section of this polymer PTC element 10 is constituted of a plate-like element main body 12 composed of a polymer and a conductive substance scatteredly contained in the polymer. Paired electrodes 14 for energization are respectively provided on both the upper and lower surfaces of the main body 12 and connected to paired lead terminals 16 formed in narrow and long plate-like shapes through Sn-Bi alloy solder 18.

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、過電流から電池や
回路を保護する正の抵抗温度係数を示すポリマーPTC
素子に係り、携帯電話、ビデオカメラ、コンピュータ等
の電池パックに繋がる回路を過電流や過熱から保護する
為の素子として好適なものである。
The present invention relates to a polymer PTC having a positive temperature coefficient of resistance for protecting batteries and circuits from overcurrent.
The present invention is suitable as an element for protecting a circuit connected to a battery pack of a mobile phone, a video camera, a computer, or the like from overcurrent or overheating.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリマーPTC素子は、PTC(Positi
ve Temperature Coefficient)素子の一種とされ、この
ポリマーPTC素子の従来例とされる実開平2−146
401号公報には、図5に示すように、はんだメッキ層
118を溶融させることで素子本体112に設けられた
電極114とリード端子116との間をはんだ付けして
接続した構造が、開示されている。
2. Description of the Related Art A polymer PTC element is a PTC (Positi
ve Temperature Coefficient), which is a conventional example of this polymer PTC element.
No. 401 discloses a structure in which an electrode 114 provided on an element body 112 and a lead terminal 116 are connected by soldering by melting a solder plating layer 118 as shown in FIG. ing.

【0003】同じく従来例とされる特開平2−2684
02号公報には、素子本体に設けられた電極とリード端
子との間を溶接により接続する構造が従来の技術として
開示されるだけでなく、図6に示すように、電極114
が変形しない程度に押圧しつつリード端子116と電極
114との間をスポット溶接用電極120で溶接した後
に、その周辺を接着剤122により固定したものが開示
されている。
[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-2684, also referred to as a conventional example.
No. 02 discloses not only a structure for connecting an electrode provided on an element body and a lead terminal by welding as a conventional technique, but also, as shown in FIG.
Is disclosed in which the lead terminal 116 and the electrode 114 are welded with the spot welding electrode 120 while being pressed to such an extent that they do not deform, and the periphery thereof is fixed with an adhesive 122.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、特に低温度で
動作するポリマーPTC素子において、リード端子と電
極との間を一般的なはんだ付けにより単に接続する場
合、はんだの溶融温度が200℃程度以上であるので、
ポリマーPTC素子が熱劣化して特性不良を招いてしま
う欠点を有していた。また、上記実開平2−14640
1号公報のように、はんだメッキ層118を溶融させて
接続する場合であっても溶融温度が同様に高い為、熱劣
化の問題を基本的に解決することはできなかった。
However, particularly in a polymer PTC element operating at a low temperature, when the lead terminal and the electrode are simply connected by general soldering, the melting temperature of the solder is about 200 ° C. or more. So that
The polymer PTC element has a disadvantage that it deteriorates due to heat and causes poor characteristics. In addition, the above-mentioned Japanese Utility Model Laid-open No.
Even in the case where the solder plating layer 118 is melted and connected as in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1 (1993), the problem of thermal degradation could not be basically solved because the melting temperature was similarly high.

【0005】さらに、電極114とリード端子116と
の間を接続する為にはんだを溶融させる際に、一般的な
リフロー処理の他にも種々の処理が用いられるが、半田
ごて等を接触させる場合には圧力と熱により素子本体1
12が変形して、歩留りが低下してしまうという問題も
生じていた。
Further, when the solder is melted to connect between the electrode 114 and the lead terminal 116, various processes other than a general reflow process are used. In this case, the element body 1
12 has been deformed and the yield has been reduced.

【0006】一方、特開平2−268402号公報の従
来の技術として開示された一般的な溶接では、素子本体
及び電極が変形して歩留りが低下する問題を有してい
た。従ってこの問題を改善すべく、電極114等が変形
しない程度に押圧して溶接した後に、その周辺を接着剤
122により固定してリード端子116の接続強度を高
くする製造方法がこの公報に開示されているが、この製
造方法では、接着剤122及び、この接着剤122を用
いた接着工程等の特殊工程が必要となってコスト高を招
いてしまう欠点を有していた。
On the other hand, general welding disclosed as a conventional technique in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-268402 has a problem that the element body and the electrodes are deformed and the yield is reduced. Therefore, in order to solve this problem, this publication discloses a manufacturing method in which the electrodes 114 and the like are pressed and welded so as not to be deformed, and the periphery thereof is fixed with an adhesive 122 to increase the connection strength of the lead terminals 116. However, this manufacturing method has a drawback in that it requires an adhesive 122 and a special process such as a bonding process using the adhesive 122, which leads to an increase in cost.

【0007】本発明は上記事実を考慮し、熱劣化による
特性不良を招くおそれを無くすだけでなく、リード端子
の接続強度を高くして特殊工程の必要を無くすと共に歩
留まりの向上を図って低コストで製造可能なポリマーP
TC素子を提供することを目的とする。
In consideration of the above facts, the present invention not only eliminates the possibility of causing characteristic failure due to thermal deterioration, but also increases the connection strength of the lead terminals to eliminate the need for a special process and to improve the yield and reduce the cost. P that can be produced by
An object is to provide a TC element.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1によるポリマー
PTC素子は、ポリマー及びこのポリマーに分散的に混
入された導電性物質を含み、60℃〜120℃の温度範
囲で抵抗変化が生じるPTC素子本体を有したポリマー
PTC素子であって、前記PTC素子本体の両面にそれ
ぞれ電極を設けており、成分として、Biが47〜64
%とされ、Agが0〜3%とされ、残りがSnとされた
Sn−Bi系合金はんだを溶融して、これら電極にリー
ド端子をそれぞれ接続したことを特徴とした。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a polymer PTC element including a polymer and a conductive material dispersedly mixed in the polymer, wherein a resistance change occurs in a temperature range of 60 ° C. to 120 ° C. A polymer PTC element having a main body, wherein electrodes are provided on both surfaces of the PTC element main body, and Bi is 47 to 64 as a component.
%, Ag is set to 0 to 3%, and the Sn-Bi-based alloy solder whose remaining is Sn is melted, and lead terminals are connected to these electrodes, respectively.

【0009】請求項1に記載の発明によれば、ポリマー
及びこのポリマーに分散的に混入された導電性物質を含
んで、低温度の60℃〜120℃の温度範囲で抵抗変化
が生じるPTC素子本体とした。この為にPTC素子本
体は熱に対して弱くなるものの、上記のような成分を有
して融点が139〜160℃と低いSn−Bi系合金は
んだによって、このPTC素子本体に設けられた電極と
リード端子との間が接続されている。
According to the first aspect of the present invention, a PTC element which includes a polymer and a conductive substance dispersedly mixed in the polymer and has a resistance change in a low temperature range of 60 ° C. to 120 ° C. The main body. For this reason, the PTC element body becomes weak to heat, but the Sn-Bi alloy solder having the above components and having a low melting point of 139 to 160 ° C. is used for the electrode provided on the PTC element body. The lead terminals are connected.

【0010】従って、はんだ付けの工程として一般的な
リフロー処理で電極とリード端子との間の接続が可能と
なるだけでなく、はんだリフローピーク温度も160℃
〜180℃と低くする事が可能となる。この結果、ポリ
マーPTC素子のPTC素子本体に与える熱の影響が少
なくなり、熱劣化による特性不良を招くおそれが無くな
る。つまり、本発明に係るPTC素子本体は熱に弱く、
特に200℃以上の熱付加により特性の劣化が顕著とな
るが、本発明においては、はんだリフローピーク温度が
160℃〜180℃と低いので特性の低下が生じない。
Accordingly, not only the connection between the electrode and the lead terminal can be performed by a general reflow process as a soldering process, but also the solder reflow peak temperature is 160 ° C.
To 180 ° C. As a result, the influence of heat on the PTC element main body of the polymer PTC element is reduced, and there is no possibility of causing characteristic failure due to thermal deterioration. That is, the PTC element body according to the present invention is weak to heat,
In particular, the deterioration of the characteristics becomes remarkable due to the application of heat at 200 ° C. or more, but in the present invention, the characteristics do not deteriorate because the solder reflow peak temperature is as low as 160 ° C. to 180 ° C.

【0011】また、ポリマーPTC素子の使用温度範囲
の最大値も120℃程度とされて、はんだの融点範囲内
の最も低い融点温度とされるBiを57%とした場合の
139℃より低いことから、使用に際してはんだが融け
てしまう等の接続上の問題も生じない。以上より、電極
とリード端子との間をはんだ付けする際に、はんだ付け
の工程も一般的なリフロー処理で対応でき、電極とリー
ド端子との間の接続強度が高くなって、接着剤を用いた
接着工程等の特殊工程の必要がなくなる。さらに、熱に
よる影響や変形が少ない為に、信頼性が高くなるだけで
なく歩留まりが高く、結果として安価なポリマーPTC
素子となる。
The maximum value of the operating temperature range of the polymer PTC element is also set to about 120 ° C., which is lower than 139 ° C. when Bi, which is the lowest melting point in the melting point range of the solder, is 57%. Also, there is no connection problem such as melting of the solder during use. As described above, when soldering between the electrode and the lead terminal, the soldering process can also be performed by a general reflow treatment, and the connection strength between the electrode and the lead terminal is increased, and the use of an adhesive is required. This eliminates the need for a special process such as a bonding process. Furthermore, since the influence of heat and deformation are small, not only reliability is increased but also yield is high, and as a result, inexpensive polymer PTC is used.
Element.

【0012】一方、本請求項で用いられるSn−Bi系
合金はんだの成分としてSn、Bi、Agを含み、Bi
が47〜64%とされ、Agが0〜3%とされ、Snが
残部とされている。つまり、本請求項の発明によれば、
鉛フリーはんだとされて鉛が無く環境に与える影響が小
さい。また、Agが0〜3%内であっても、例えば1%
程度とすればはんだによる接続強度等の機械的信頼性は
良くなる。この為、はんだのより詳細な成分の方向性
は、製造コスト、ポリマーPTC素子の構造及び信頼性
データ等により決めることが望ましい。
On the other hand, the Sn—Bi alloy solder used in the present invention contains Sn, Bi, and Ag as components,
Is 47 to 64%, Ag is 0 to 3%, and Sn is the balance. That is, according to the present invention,
Since it is a lead-free solder, there is no lead and its impact on the environment is small. Further, even if Ag is within 0 to 3%, for example, 1%
If it is on the order, the mechanical reliability such as the connection strength by soldering is improved. For this reason, it is desirable to determine the direction of the more detailed components of the solder based on the manufacturing cost, the structure of the polymer PTC element, reliability data, and the like.

【0013】さらに例えば、本請求項のポリマーPTC
素子は、60℃〜120℃の温度範囲で抵抗変化が生じ
るPTC素子本体が、その両面にそれぞれ電極を設けた
状態で作製された後に、前述のような成分を有したSn
−Bi系合金はんだをリフロー処理により溶融して、こ
れら電極にリード端子をそれぞれ接続するというような
製造方法を用いることで、完成される。
Further, for example, the polymer PTC of the present invention
After the PTC element main body in which the resistance change occurs in the temperature range of 60 ° C. to 120 ° C. was manufactured in a state where the electrodes were provided on both surfaces thereof, Sn having the above-described components was used.
It is completed by using a manufacturing method in which a Bi-based alloy solder is melted by a reflow treatment and lead terminals are connected to these electrodes, respectively.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明に
係るポリマーPTC素子の実施の形態を説明することに
より、本発明を明らかにする。図1は本実施の形態に係
るポリマーPTC素子10を示す斜視図である。本実施
の形態では、ポリマー及びこのポリマーに分散的に混入
された導電性物質により構成される板状のPTC素子本
体である素子本体12が、この図に示すポリマーPTC
素子10の本体部分を構成している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be clarified by describing embodiments of a polymer PTC element according to the present invention with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a polymer PTC element 10 according to the present embodiment. In the present embodiment, the element body 12 which is a plate-like PTC element body composed of a polymer and a conductive substance dispersedly mixed in the polymer is a polymer PTC element shown in FIG.
The main body of the element 10 is constituted.

【0015】尚、本実施の形態のポリマーPTC素子1
0は比較的低い温度での温度変化の検出を可能なよう
に、メタロセン触媒を用いて合成されたポリマー及び、
このポリマーに分散的に混入されたスパイク状の突起を
有する導電性粒子を導電性物質として含んだものが素子
本体12として採用されており、この素子本体12の抵
抗変化点の温度は60℃〜120℃と比較的低く設定さ
れている。
The polymer PTC element 1 according to the present embodiment
0 is a polymer synthesized using a metallocene catalyst so that a temperature change at a relatively low temperature can be detected; and
As the element body 12, a substance containing conductive particles having spike-like projections dispersedly mixed in the polymer is used as the element body 12, and the temperature of the resistance change point of the element body 12 is 60 ° C. It is set relatively low at 120 ° C.

【0016】さらに、この素子本体12の上下両面には
通電用の電極14がそれぞれ設けられており、これら一
対の電極14と細長い板状にそれぞれ形成された一対の
リード端子16との間が、Sn−Bi系合金はんだ18
によりそれぞれ接続されている。つまり、素子本体12
の上下面に電極14を介してそれぞれリード端子16が
接続されることで、ポリマーPTC素子10が形成され
ている。
Further, current-carrying electrodes 14 are provided on both upper and lower surfaces of the element body 12, respectively, and a space between the pair of electrodes 14 and a pair of lead terminals 16 formed in an elongated plate shape is provided. Sn-Bi alloy solder 18
Are connected to each other. That is, the element body 12
The polymer PTC element 10 is formed by connecting the lead terminals 16 to the upper and lower surfaces via the electrodes 14, respectively.

【0017】次に、本実施の形態に係る素子本体12と
して、メタロセン触媒を用いて合成されたポリマー及
び、このポリマーに分散的に混入されたスパイク状の突
起を有する導電性粒子を導電性物質として含んだものを
採用した理由を説明する。ポリマーPTC素子10の素
子本体12として要求される特性としては、室温におけ
る非動作時の室温抵抗値が充分低いこと、室温抵抗値と
動作時の抵抗値との間の変化率が十分大きいこと、繰り
返し動作による抵抗値の変化が小さいことが挙げられ
る。
Next, as the element body 12 according to the present embodiment, a polymer synthesized using a metallocene catalyst and conductive particles having spike-like projections dispersedly mixed in the polymer are formed of a conductive material. The reason for adopting what is included as will be described. The characteristics required as the element body 12 of the polymer PTC element 10 include a sufficiently low room temperature resistance value at the time of non-operation at room temperature and a sufficiently large change rate between the room temperature resistance value and the resistance value at the time of operation. The change in the resistance value due to the repetitive operation is small.

【0018】そして、ポリマーPTC素子10の素子本
体12用のポリマーである熱可塑性結晶性高分子とし
て、これまで結晶性の高い高密度ポリエチレンが主に用
いられていた。この理由は、高結晶性の高分子であるほ
ど膨張率が大きく、大きな抵抗変化率が得られるからで
ある。これに対して低結晶性の高分子であるほど結晶化
速度が遅く、溶融後冷却した時、元の結晶状態に復帰で
きず室温での抵抗値の変化が大きくなるので、採用する
ことは本来困難であった。
As a thermoplastic crystalline polymer which is a polymer for the element body 12 of the polymer PTC element 10, high-density polyethylene having high crystallinity has been mainly used. The reason for this is that the higher the crystallinity of the polymer, the larger the expansion rate and the greater the rate of change in resistance. On the other hand, the lower the crystallinity of a polymer, the slower the crystallization speed, and when cooled after melting, it cannot return to the original crystalline state and the change in resistance at room temperature becomes large. It was difficult.

【0019】しかし、高密度ポリエチレンを用いる際の
欠点として、その動作温度の高さが挙げられる。つま
り、過電流保護素子として用いたときのポリマーPTC
素子の動作温度はその融点の130℃前後となり、回路
基板上の他の電子部品への熱的な影響が無視できない場
合がある。また、2次電池の過熱保護部品としては動作
温度がやはり高すぎる。
However, a drawback of using high-density polyethylene is its high operating temperature. That is, the polymer PTC when used as an overcurrent protection element
The operating temperature of the element is about 130 ° C. of its melting point, and the thermal effect on other electronic components on the circuit board may not be ignored. Also, the operating temperature is still too high for the overheat protection component of the secondary battery.

【0020】従って、動作温度の高い高密度ポリエチレ
ンより低い100℃前後の動作温度にしながら、良好な
抵抗復帰性を維持可能とするように、メタロセン触媒を
用いて重合されたポリマーである直鎖状低密度ポリエチ
レン(LLDPE)を特に採用することにした。このメ
タロセン触媒を使って重合することで、ポリマーの分子
量分布の幅が狭くなり低密度・低分子量成分が少ないこ
とが、抵抗復帰性を維持できる原因の一つと考えられ
る。つまり従来の一般的な直鎖状低密度ポリエチレンで
は高密度成分が結晶化し、それが結晶核になって結晶化
が進むようになる。これに対してメタロセン触媒を用い
て合成されたポリマーにおいては、結晶核が均一に生成
・成長する為、ポリマーPTC素子が動作して結晶が融
解しても、その後の特性変化が小さくなって室温での抵
抗値の変化が少なくなると考えられる。
Accordingly, a linear polymer, which is a polymer polymerized using a metallocene catalyst, can be maintained at an operating temperature of about 100 ° C., which is lower than that of a high-density polyethylene having a high operating temperature, while maintaining good resistance returnability. Low density polyethylene (LLDPE) has been specifically adopted. Polymerization using the metallocene catalyst narrows the molecular weight distribution of the polymer and reduces the low-density and low-molecular-weight components. That is, in the conventional general linear low-density polyethylene, the high-density component is crystallized, and it becomes a crystal nucleus, whereby crystallization proceeds. On the other hand, in a polymer synthesized using a metallocene catalyst, since crystal nuclei are generated and grown uniformly, even if the polymer PTC element operates and the crystal melts, the subsequent change in characteristics becomes small and the room temperature increases. It is considered that the change of the resistance value at the time is small.

【0021】以上より、メタロセン触媒を用いて合成さ
れたポリマーを採用することにより、従来のポリマーP
TC素子より動作温度を低くすることができ、従来は困
難であった低動作温度でありながら特性が安定している
素子を得ることができる。
As described above, by employing a polymer synthesized using a metallocene catalyst, the conventional polymer P
The operating temperature can be lower than that of the TC element, and an element having a stable operating characteristic at a low operating temperature, which has been conventionally difficult, can be obtained.

【0022】さらに、スパイク状の突起を持つ導電性粒
子を用いたことにより、低い室温抵抗と大きい抵抗変化
率の両立が可能となった。つまり、スパイク状の突起を
有する導電性粒子を用いているので、その形状によりト
ンネル電流が流れ易くなり、球状の導電性粒子と比較し
て低い室温抵抗の素子本体が得られる。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ようになった。
Further, the use of conductive particles having spike-like projections makes it possible to achieve both low room temperature resistance and a large resistance change rate. That is, since conductive particles having spike-shaped protrusions are used, a tunnel current easily flows due to the shape thereof, and an element body having a lower room temperature resistance than spherical conductive particles can be obtained. Further, since the distance between the conductive particles is larger than that of the spherical particles, a larger resistance change can be obtained during operation.

【0023】また、本実施の形態に係る素子本体12と
して採用できる材質の第1例における抵抗と温度との関
係を表すグラフを図2に示し、第2例における抵抗と温
度との関係を表すグラフを図3に示す。これらの図の内
の図2に示す第1例では加熱と冷却の間でヒステリシス
を有しているが素子本体12として採用可能な範囲であ
る。一方、低分子有機化合物を混入し、この低分子有機
化合物を動作物質とすることで、加熱時に抵抗が増加す
る転移温度(動作温度)と冷却時に低抵抗に復帰する温
度とを殆ど同じにでき、図3に示すグラフの特性の材質
を得ることが可能となった。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between resistance and temperature in a first example of a material that can be used as the element body 12 according to the present embodiment, and shows the relationship between resistance and temperature in the second example. The graph is shown in FIG. In the first example shown in FIG. 2 of these figures, there is a hysteresis between heating and cooling, but this is within a range that can be adopted as the element body 12. On the other hand, by mixing a low-molecular organic compound and using the low-molecular organic compound as an operating substance, the transition temperature (operating temperature) at which the resistance increases during heating and the temperature at which the resistance returns to low during cooling can be made almost the same. Thus, a material having the characteristics shown in the graph of FIG. 3 can be obtained.

【0024】次に、本実施の形態に係るポリマーPTC
素子10の製造工程を説明する。先ず、ポリマー及びこ
のポリマーに分散的に混入された導電性物質により構成
される素子本体12を、一対の電極14がこの素子本体
12の上下面に配置された状態で製造し、図4(A)に
示すようにペースト状のSn−Bi系合金はんだ18を
電極14側に塗布(一方の電極14への塗布のみ示す)
した状態とする。但し、ペースト状のSn−Bi系合金
はんだ18はリード端子16側に塗布しても良い。
Next, the polymer PTC according to the present embodiment
The manufacturing process of the element 10 will be described. First, an element body 12 composed of a polymer and a conductive substance dispersedly mixed in the polymer is manufactured with a pair of electrodes 14 arranged on the upper and lower surfaces of the element body 12, and FIG. ), A paste-like Sn—Bi-based alloy solder 18 is applied to the electrode 14 side (only the application to one electrode 14 is shown).
State. However, the Sn-Bi-based alloy solder 18 in paste form may be applied to the lead terminals 16 side.

【0025】この際電極14は、素子本体12と別途に
プレス加工等により作製して素子本体12に固着しても
良く、素子本体12上にスパッタリングにより電極14
を形成したり、無電解メッキや溶射法等により電極14
を形成しても良い。この後、リフロー処理によりこのペ
ーストを一旦溶融することで、図4(B)に示すように
これら電極14とリード端子16との間がSn−Bi系
合金はんだ18により、はんだ付けされて接続され、ポ
リマーPTC素子10が完成される。
At this time, the electrode 14 may be formed separately from the element main body 12 by press working or the like and fixed to the element main body 12.
Electrode 14 by electroless plating or thermal spraying.
May be formed. Thereafter, the paste is once melted by a reflow process, so that the electrodes 14 and the lead terminals 16 are soldered and connected by Sn-Bi alloy solder 18 as shown in FIG. The polymer PTC element 10 is completed.

【0026】つまり、この素子本体12の抵抗変化点の
温度は60℃〜120℃と比較的低い為、このリフロー
処理に際して熱による影響を受け易いが、Sn−Bi系
合金はんだ18の融点も139〜160℃と低い為、電
極14とリード端子16との間のはんだ付けに伴って、
素子本体12に加わる熱的影響は少なくて済むことにな
る。
That is, since the temperature of the resistance change point of the element main body 12 is relatively low at 60 ° C. to 120 ° C., it is easily affected by heat during the reflow process, but the melting point of the Sn—Bi alloy solder 18 is also 139. Because the temperature is as low as ~ 160 ° C, with soldering between the electrode 14 and the lead terminal 16,
The thermal effect on the element body 12 is small.

【0027】尚、本実施の形態のSn−Bi系合金はん
だ18の具体例として、Sn、Bi、Agを含み、Bi
が47〜64%の成分を有すると共にAgが0〜3%の
成分を有し、Snが残部の成分を有する鉛フリーはんだ
を使用することが考えられ、このSn−Bi系合金はん
だ18によるリフロー処理に際してのリフローピーク温
度は160℃〜180℃程度とされる。
As a specific example of the Sn—Bi-based alloy solder 18 of the present embodiment, Sn—Bi—Ag
It is conceivable to use a lead-free solder having a component of 47 to 64%, a component of Ag of 0 to 3%, and a remaining component of Sn. The reflow by the Sn-Bi alloy solder 18 is considered. The reflow peak temperature at the time of processing is set to about 160 ° C to 180 ° C.

【0028】次に、本実施の形態に係るポリマーPTC
素子10の作用を説明する。本実施の形態では、ポリマ
ー及びこのポリマーに分散的に混入された導電性物質を
含んで、低温度の60℃〜120℃の温度範囲で抵抗変
化が生じる素子本体12とした。この為に素子本体12
は熱に弱いものの、融点が139〜160℃と低いSn
−Bi系合金はんだ18によって、この素子本体12に
設けられた電極14とリード端子16との間を接続する
ようにした。
Next, the polymer PTC according to the present embodiment
The operation of the element 10 will be described. In the present embodiment, the element main body 12 includes a polymer and a conductive substance dispersedly mixed in the polymer and changes resistance in a low temperature range of 60 ° C. to 120 ° C. Therefore, the element body 12
Is weak to heat, but has a low melting point of 139 to 160 ° C.
The electrode 14 provided on the element body 12 and the lead terminal 16 were connected by a Bi-based alloy solder 18.

【0029】従って、はんだ付けの工程として一般的な
リフロー処理で電極14とリード端子16との間の接続
が可能となるだけでなく、はんだリフローピーク温度も
160℃〜180℃と低くして接続処理する事が可能と
なる。この結果、ポリマーPTC素子10の素子本体1
2に与える熱の影響が少なくなり、熱劣化による特性不
良を招くおそれが無くなる。つまり、本実施の形態に係
る素子本体12は熱に弱く、特に200℃以上の熱付加
により特性の劣化が顕著となるものの、はんだリフロー
ピーク温度も160℃〜180℃と低いので熱による特
性の低下が生じない。
Therefore, not only the connection between the electrode 14 and the lead terminal 16 can be performed by a general reflow process as a soldering process, but also the solder reflow peak temperature is reduced to 160 ° C. to 180 ° C. for connection. It can be processed. As a result, the element body 1 of the polymer PTC element 10
2 is less affected by heat, and there is no risk of causing characteristic failure due to thermal degradation. In other words, the element body 12 according to the present embodiment is weak to heat, and although the characteristics are particularly deteriorated by the heat application of 200 ° C. or more, the solder reflow peak temperature is as low as 160 ° C. to 180 ° C .; No drop occurs.

【0030】また、ポリマーPTC素子10の使用温度
範囲の最大値も120℃程度とされて、最も融点の低い
57%Biのはんだの融点である139℃より低いこと
から、使用に際してはんだが融けてしまう等の接続上の
問題も生じない。因みに、Sn−37Pbである一般的
な共晶はんだの融点は183℃であり、その処理時にお
けるリフローピーク温度は200℃〜220℃程度とさ
れ、本実施の形態のようにSn−Bi系合金はんだ18
を用いた場合と比較して、遙に処理温度が高いため、素
子本体12へのダメージが多く使用できない。
The maximum value of the operating temperature range of the polymer PTC element 10 is also set to about 120 ° C., which is lower than the melting point of 139 ° C., which is the melting point of 57% Bi having the lowest melting point. There is no connection problem. Incidentally, the melting point of a general eutectic solder of Sn-37Pb is 183 ° C., and the reflow peak temperature at the time of the treatment is about 200 ° C. to 220 ° C., as in the present embodiment. Solder 18
Since the processing temperature is much higher than in the case of using, the element body 12 is not easily used because it is much damaged.

【0031】以上より、電極14とリード端子16との
間をはんだ付けする際に、はんだ付けの工程も一般的な
リフロー処理で対応でき、電極14とリード端子16と
の間の接続強度が高くなって、接着剤を用いた接着工程
等の特殊工程の必要がなくなる。さらに、熱による影響
や変形が少ない為に、信頼性が高くなるだけでなく歩留
まりが高く、結果として安価なポリマーPTC素子10
となる。
As described above, when soldering between the electrode 14 and the lead terminal 16, the soldering process can be performed by a general reflow process, and the connection strength between the electrode 14 and the lead terminal 16 is high. This eliminates the need for a special process such as a bonding process using an adhesive. Further, since the influence and deformation due to heat are small, not only the reliability is increased but also the yield is high, and as a result, the inexpensive polymer PTC element 10 is reduced.
Becomes

【0032】一方、Sn−Bi系合金はんだ18の成分
としては、Sn、Bi、Agを含み、Biが47〜64
%の成分とされると共にAgが0〜3%の成分とされ、
Snが残部とされる鉛フリーはんだを使用しており、鉛
が無く環境に与える影響が小さい。また、Agが3%以
下であって例えば1%程度とし、Biを57%程度とす
れば、はんだによる接続強度等の機械的信頼性は良くな
る。この為、はんだのより詳細な成分の方向性は、製造
コスト、ポリマーPTC素子10の構造及び信頼性デー
タ等により決めることが望ましい。
On the other hand, the components of the Sn—Bi alloy solder 18 include Sn, Bi, and Ag, and Bi is 47 to 64.
% And Ag is 0-3%,
Since lead-free solder with Sn as the balance is used, there is no lead and the effect on the environment is small. If Ag is 3% or less, for example, about 1%, and Bi is about 57%, mechanical reliability such as connection strength by soldering is improved. For this reason, it is desirable that the more detailed component directionality of the solder is determined by the manufacturing cost, the structure of the polymer PTC element 10, the reliability data, and the like.

【0033】尚、上記実施の形態では、ビスマスである
Biを47〜64%の範囲とし、銀であるAgを3%以
下とし、すずであるSnが残部とされたが、銀を含まな
いすずとビスマスのみの合金はんだとしても良く、また
これらの成分を表す%はWT%とされる。
In the above-described embodiment, Bi as bismuth is set in the range of 47 to 64%, Ag as silver is set to 3% or less, and Sn as tin is used as the balance, but tin containing no silver is used. And bismuth alone may be used as an alloy solder, and% representing these components is WT%.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明のポリマーPTC素子によれば、
熱劣化による特性不良を招くおそれを無くすだけでな
く、リード端子の接続強度を高くして特殊工程の必要を
無くすと共に歩留まりの向上を図って低コストでポリマ
ーPTC素子を製造することが可能となる。
According to the polymer PTC element of the present invention,
In addition to eliminating the risk of causing characteristic failure due to thermal degradation, it is possible to manufacture a polymer PTC element at low cost by increasing the connection strength of the lead terminals, eliminating the need for special steps, and improving the yield. .

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

【図1】本発明の一実施の形態に係るポリマーPTC素
子を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a polymer PTC element according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態に係るポリマーPTC素
子の第1例における素子本体の抵抗と温度との関係を表
すグラフを示す図である。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between resistance and temperature of an element body in a first example of a polymer PTC element according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施の形態に係るポリマーPTC素
子の第2例における素子本体の抵抗と温度との関係を表
すグラフを示す図である。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between resistance of an element body and temperature in a second example of the polymer PTC element according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施の形態に係るポリマーPTC素
子の製造を示す図であって、(A)はリード端子の接続
前の状態を示す図であり、(B)はリード端子の接続後
の状態を示す図である。
4A and 4B are diagrams showing the production of the polymer PTC element according to one embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a diagram showing a state before connection of lead terminals, and FIG. It is a figure showing a state after.

【図5】第1の従来技術に係るポリマーPTC素子を示
す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a polymer PTC element according to a first related art.

【図6】第2の従来技術に係るポリマーPTC素子を示
す図であって、(A)はポリマーPTC素子の素子本体
の斜視図であり、(B)は素子本体にリード端子を溶着
する状態を示す斜視図であり、(C)はリード端子を固
定したポリマーPTC素子の外観斜視図である。
6A and 6B are views showing a polymer PTC element according to a second conventional technique, wherein FIG. 6A is a perspective view of an element body of the polymer PTC element, and FIG. 6B is a state in which a lead terminal is welded to the element body. FIG. 1C is a perspective view showing the appearance of a polymer PTC element to which lead terminals are fixed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ポリマーPTC素子 12 素子本体 14 電極 16 リード端子 18 Sn−Bi系合金はんだ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Polymer PTC element 12 Element main body 14 Electrode 16 Lead terminal 18 Sn-Bi alloy solder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 繁田 徳彦 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 Fターム(参考) 5E034 AA10 AC10 DA02 DC04  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Norihiko Shigeta 1-13-1 Nihombashi, Chuo-ku, Tokyo FTD term (reference) 5E034 AA10 AC10 DA02 DC04

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ポリマー及びこのポリマーに分散的に混
入された導電性物質を含み、60℃〜120℃の温度範
囲で抵抗変化が生じるPTC素子本体を有したポリマー
PTC素子であって、 前記PTC素子本体の両面にそれぞれ電極を設けてお
り、 成分として、Biが47〜64%とされ、Agが0〜3
%とされ、残りがSnとされたSn−Bi系合金はんだ
を溶融して、これら電極にリード端子をそれぞれ接続し
たことを特徴としたポリマーPTC素子。
1. A polymer PTC element comprising a polymer and a conductive substance dispersedly mixed in the polymer and having a PTC element main body in which a resistance change occurs in a temperature range of 60 ° C. to 120 ° C., wherein the PTC Electrodes are provided on both sides of the element body. Bi is 47-64% and Ag is 0-3.
%, And the lead terminals are connected to these electrodes by melting Sn-Bi-based alloy solder, the balance being Sn.
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