JP2003282306A

JP2003282306A - 表面実装用ｐｔｃ素子

Info

Publication number: JP2003282306A
Application number: JP2002080205A
Authority: JP
Inventors: Hajime Tsujiha; 一辻葩; Hiroto Komatsu; 博登小松
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】現行の表面実装用ＰＴＣ素子は、電極とリー
ドを接合するのに、はんだを使用しているが、前処理
や後処理を要するので工程上の律速になっている。よっ
て、本発明の目的は、上記の工程を必要としないＰＴＣ
素子を提供することにある。【解決手段】接合機能を呈する部分と電極機能との双
方の機能を兼ねる金属部品１および１´が、導電性組成
物２の表裏に貼着し、素子における同一の面に、双方の
金属部品における接合機能を呈する部分３が存在してな
る構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電器機の回路基板
に装着されるＰＴＣ素子( 温度に依存して抵抗値が高く
なるといった特性を有する素子 )に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＰＴＣ素子は、温度に依存して電気抵抗
が増加する特性を持つ素子であって、この特性は、大電
流が流れてジュール発熱すると抵抗値が上昇して導通を
遮断するといった機能を呈する。したがって、ＰＴＣ素
子は、突発的に発生する過電流から電池や回路基板を保
護するために使用されている。なお、ＰＴＣ素子は、セ
ラミック系と高分子系に大別されるが、後者の高分子系
ＰＴＣ素子は、結晶化度の高い高分子に導電性微粒子が
分散してなる系（以下、導電性組成物）が発揮するＰ
ＴＣ特性を利用したものである。この導電性組成物は、
金属と比較すると格段に電気伝導率が高いので、この導
電性組成物を任意の面積を持ったシート体として厚さ方
向に導通させ、このシート体を通過した電流を集めるた
めの電極が積層させてなる形態をとって実用に適した抵
抗値を発揮させている。つまり、高分子系ＰＴＣ素子
は、導電性組成物のシート体の表裏に、電極として機能
する金属箔が貼られてなる板状のチップが素子の本体と
なり、このチッブが回路等に接続されるようにリードも
しくは接合機能を呈する部分を付加してなる形状になっ
ている。なお、回路への本素子の接合は、一般にはん
だ接合がとられている。

【０００３】ＰＴＣ素子のうち表面実装用ＰＴＣ素子
は、回路基板に装着するためのＰＴＣ素子であるが、
はんだ接合部分がチップの片側に偏在していないと、回
路基板に実装ができない。そこで、現行の表面実装用Ｐ
ＴＣ素子は、図２１，図２２に示すように電極９，９´
のうち上側の電極９´は、リード１０で延長しリード
１０の下側末端を接合機能を呈する部分３とする形態
をとっている。なお、電極９´とリード１０を接続する
ためにはんだ層１２および１２´を設けているが、下
方にあるはんだ層１２は、接合機能を呈する部分３とし
て使用している。

【０００４】現行の表面実装用ＰＴＣ素子は、導電性組
成物の表裏に電極が貼着されてなるが、この導電性組成
物は、金属との接着性が無い。したがって、接着性が無
い導電性組成物を電極と貼着するのに、電極として数〜
数十μｍの微細な凹凸を持つ金属箔を選択し、この微
細な凹凸に高分子を食い込ませて接合することによって
貼着している。一般には、この微細な凹凸を持つ金属と
して、電解液から析出させて得ている金属箔が用いられ
ている。しかし、この金属箔は、その製法の特性上、30
μｍ以下の薄いものでないと高価なものになってしま
うので、30μｍ以下のものが用いられている。

【０００５】上記の接合の際、上記金属箔は薄くて取り
扱いが悪いので、素子を構成するチップを１つづつ貼着
すると合理的ではなく、長尺な導電性組成物のシート体
を得る工程で金属箔を連続的に供給して貼着を行い、長
尺な複合シート状物としてから、これを裁断してプラッ
ク( 尺角の板状物 )とし、後に所定の寸法に切断するこ
とによってチップ化している。したがって、現行の表面
実装用ＰＴＣ素子は、チップ化の時点で電極が切断され
てしまうので、後の工程にて、リードとはんだによる接
合機能を呈する部分を付加する方法を採っている。

【０００６】図２１および２２に示すように、電極９お
よび９´の外側には、はんだ層１２および１２´が形成
されてなるが、このはんだ層１２および１２´は、チ
ップへと裁断される前のプラックを溶融したはんだに
浸漬( いわゆる、はんだディプ)して積層している。そ
して、下方のはんだ層１２は、接合機能を呈する部分３
としての機能を呈するが、上方のはんだ層１２´はリ
ード１０を接合するための接着剤として使用される。

【０００７】はんだディプされたプラックは、所定の大
きさでチップとして打ち抜かれ、リード１０が電極９と
接触させないための絶縁体１１を組み込んでから、リー
ド１０を装着する。なお、リード１０は金属線もしくは
金属板などであるが、はんだ層１２´と接着させるため
に、１５０〜２５０℃程度の温度に加熱を施している。
その際、導電性組成物２を構成する高分子の耐熱温度を
上回るので、この高分子の劣化に注意を払う必要があ
る。

【０００８】このように、現行の表面実装用ＰＴＣ素子
は、多数の工程を経て製造されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】現行の表面実装用ＰＴ
Ｃ素子は、図２１および図２２に示すように、電極９´
と接合機能を呈する部分３が別個に存在している。した
がって、このような構成を採っているがために、電極９
および９´を設けた後に、はんだ層１２を形成する工
程、電極９´にリード１０を付加させる工程、等複雑な
工程が必要となる。

【００１０】本発明の目的は、製造にあたり複雑な工程
を必要としない構成のＰＴＣ素子を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】実用においては、表面実
装用ＰＴＣ素子の電極とはんだ接合部分が別個に存在し
ている必要がない。かかるに、請求項1の発明は複雑な
工程を必要としない構成の表面実装用ＰＴＣ素子とし
て、はんだ接合部分と電極機能を併せ持つ二つの金属部
品が、導電性組成物からなるシート体の表裏に、直接貼
着されてなるＰＴＣ素子を提供するものである。そし
て、双方の金属部品におけるはんだ接合部分が、素子に
おける同一の面に偏在していないと基板に装着しにくい
ので、請求項２の発明では、請求項１の構成に加え、上
記二つの金属部品のうち、どちらかの部品に曲げ加工が
施してあるものを提供している。なお、本発明によるＰ
ＴＣ素子は、図１乃至図８を一例として示すように、さ
まざまな形態を採ることができるが、これらの素子は、
上記素子における同一の面に、双方の金属部品における
はんだ接合部分が存在している。

【００１２】上記に述べた構成のＰＴＣ素子を得るに
は、導電性組成物に金属との接着性を付与することが必
須であるので、請求項３の発明は、請求項１乃至請求項
２の発明の構成に加え、導電性組成物は金属との接着性
を有するエラストマーが配合されている組成としたもの
である。なお請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
の構成に加え、金属との接着性を有するエラストマー
を、無水マレイン酸を付加してなるエチレン - αオレ
フィン共重合体もしくはエチレン - αオレフィン -ジ
エン共重合体としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のＰＴＣ素子は、金属部品
と導電性組成物によって構成されている。そして、導電
性組成物は、高分子組成物と導電性粒子により構成され
ている。まず、導電性粒子について以下詳述する。

【００１４】本発明における導電性粒子とは、黒鉛、グ
ラファイト、膨張黒鉛などの炭素系微粉末、金や銀など
の金属微粒子、金属の酸化物もしくは他の原子によっ
てドープされた酸化金属の微粒子、ポリアニリンやポリ
アセチレンなどの導電性ポリマーの微粒子等が挙げられ
る。なお、平均粒径については特に限定がないが、１０
００μｍより大きいと、バインダーとなる高分子への
保持が困難となる。０．１μｍ〜１０ｎｍがより望ま
しい。また、本発明においては、何種類かの導電性粒子
を複合使用してもかまわない。

【００１５】本発明において、上記の導電性粒子のう
ち、高性能で安価なカーボンを選択するのがより好適で
あり、以下に、カーボン粒子の集合体、すなわち、カー
ボン粉末について記述する。

【００１６】カーボン粉末は、平均粒径が１０〜２００
ｎｍ程度のカーボン粒子（一次粒子）の集合体であっ
て、一次粒子の平均粒径や凝集してなる塊状粒子（二
次粒子）の粒径、ＰＨなど粒子の表面における化学的特
性などが異なる多種のグレードがある。普通、過電流保
護素子の用途におけるカーボン粉末は、平均粒径が１０
〜２００ｎｍ程度のカーボン粒子（一次粒子）の集
合体を使用していが、本発明においても上記の粒径のも
のを使用すると良い。また、本発明において、粒子の表
面におけるＰＨなど特に限定は無く、任意に選択するこ
とができる。

【００１７】次いで、本発明に使用する高分子成分につ
いて記述する。

【００１８】本発明に使用する高分子組成物は、結晶性
高分子組成物であることが望ましく、この結晶性高分子
組成物とは、常温において、高分子成分のうち４０％
以上の重量が高分子の結晶で占められている組成物を指
す。

【００１９】本発明の上記高分子組成物における結晶化
度は、４０％未満ではＰＴＣ素子としてはトリップ特
性が不充分であるので、４０％以上の結晶化度を要す
る。結晶化度についての上限はないが、高いほうが望ま
しい。実用性を考慮すれば、結晶化度が５０％を上回れ
ばトリップ時に５００〜１０，０００倍の抵抗値上昇を
呈すのでより好ましい。

【００２０】上記の高分子組成物は、. 結晶化度４０
％以上の高分子の単体、. 結晶化度４０％以上の複
数の高分子からなる混合物、. 上記およびに、そ
の他の高分子、オリゴマー、フィラー、安定剤もしくは
添加物を配合した物、といった形態のいずれであっても
良い。

【００２１】なお、常温で高分子の結晶が成分の４０％
以上の重量を占める配合組成で、高分子や添加物質
を、導電性粉末とともに同時に混練して、組成物を作製
した場合、本発明における上記およびの形態である
組成物を用いたとして解釈する。

【００２２】以下に、本発明の高分子組成物に用いる結
晶性高分子を例に挙げると、密度が０．９４以上のポリ
エチレン、ホモタイプのポリプロピレン、ポリフッ化ビ
ニリデン、ポリフェニリデンエーテルなどの液晶性ポリ
マーが挙げられ、本発明においては任意に選択すること
ができる。そして、本発明における結晶性高分子は、上
記の高分子であれば、分子量、短鎖や長鎖の分岐の状
態、シンジオタックチックやアイソタックチックもしく
はアタックチックなど分子のコーホメーションなどの分
子構造的特徴にも限定はなく任意である。

【００２３】また、電池の保護などのように、１００℃
以下の温度でトリップを呈する場合には、エチレン−酢
酸ビニルを代表とするカルボン酸ビニルとエチレン、エ
チレン−メチルアクリレートやエチレン−エチルアクリ
レートおよびエチレン−ブチルアクリレートなどのアク
リル酸エステルとエチレンとの共重合体、エチレン−メ
タクリレートなどのメタクリル酸エステルとエチレンと
の共重合体などのエラストマーとポリエチレンやポリプ
ロピレンなどの結晶性高分子との混合物、といった形態
があり、本発明においては任意である。

【００２４】なお、発明者らの検討によると、トリップ
する温度は、高分子成分全体に占める結晶含有量に依存
することが確認できており、例えば８０℃でトリップを
呈するには、高分子成分全体中の結晶含有量が７０重量
％であれば良い。したがってこの場合は結晶化度６１％
のエチレン−エチルアクリレート７８重量％と結晶化度
９７％のポリエチレン２２重量％からなる配合物であ
れば、高分子成分全体に占める結晶含有量が７０重量％
となるため好適である。本発明においては、上記のエチ
レン−エチルアクリレートのようなエラストマーと、ポ
リエチレンなどの結晶性高分子を任意に配合することに
よって、トリップの温度を自由に操作することができ
る。

【００２５】請求項４の発明における金属との接着性を
有するエラストマーとは、エチレン-プロピレン共重合
体( ＥＰＲ )、エチレン-プロピレン-ジエン共重合体(
ＥＰＤＭ )などのエチレン-αオレフィン-ジエン共重合
体、スチレン-エチレン-ブタジエン共重合体などのスチ
レン系ゴム、ポリエステル系ゴム、アクリル系ゴム、ブ
タジエン系ゴム、イソプレン系ゴム、天然ゴムなどの未
架橋のゴムに、カルボン酸もしくはその無水化物などの
酸性を呈する官能基、水酸基、エポキシ基など金属との
親和性を有する官能基をもつエラストマーが選定され
る。一般にエラストマーとは、室温において分子運動が
活発である糸状重合体として定義づけらているが、本発
明中においても同様の解釈とする。そして、これらのエ
ラストマーはムーニー粘度、分子内の分岐、分子量分布
などの分子構造的特性は、本発明において任意である。
また、幾種類かの混合物であってもかまわない。

【００２６】また、金属と接着性を有するエラストマー
は、上記の高分子を主成分とした混合物であっても良
く、たとえば、上記の未架橋のゴムもしくは非架橋性ゴ
ムに、パラフィンオイルなどの可塑剤の添加により流動
性について改質してあったり、他の高分子やフィラーな
どによって補強されたものでも良い。

【００２７】金属と接着性を有するエラストマーとし
て、最も好適なものはエチレン-αオレフィン共重合体
もしくはエチレン-αオレフィン-ジエン共重合体に無水
マレイン酸を付加したものである。これらのエラストマ
ーは、原料である上記共重合体に、マレイン酸を付加反
応させることにより得られる。その製造方法は、パーオ
キサイドを用いて行うのが主流で、架橋助剤もしくは橋
かけ剤を併用するなど、本発明においてその製造方法に
ついては任意である。

【００２８】エチレン-αオレフィン共重合体およびエ
チレン-αオレフィン-ジエン共重合体のαオレフィンの
種類についてであるが、αオレフィンについては一般に
炭素数３のプロピレンが使用されるが、本発明において
特には限定がない。エチレン-αオレフィン-ジエン共重
合体のジエンはエチルノルボルネンやジシクロペンタジ
エンおよびビニルノルボルネンなどが普通使用されてい
るが、本発明において特には限定なく使用できる。ジエ
ンのコンテントについても同様である。また、両者の共
重合体におけるエチレン構成比、ムーニー粘度、分子
内の分岐、分子量分布などの分子構造的特性は任意であ
り限定はなく、パラフィンオイルの添加により流動性に
ついて改質してあったり、他の高分子やフィラーなどに
よって補強されてあってもかまわない。また、この重合
体に付加する無水マレイン酸の量についても特に限定は
ないが、市販のものは０．２〜５．５重量％であり、よ
り多いほうが望ましい。

【００２９】なお、エチレン構成比についてであるが、
結晶性高分子としてポリエチレンを使用する場合は、該
共重合体のエチレン構成比を結晶成分として換算するこ
ともできる。例えば、結晶性高分子ポリエチレンを選択
し、ポリエチレン１００体積部に対して５０体積部の
無水マレイン酸変性のエチレン-プロピレン−ジエン共
重合体（エチレン構成比が４０％）を配合する場合、
高分子成分１５０体積部のうち１２０体積部が結晶成分
として扱うことができる。

【００３０】導電性組成物において、金属と接着性を有
するエラストマーの配合量は、結晶性高分子１００体積
部に対して１０体積部未満では金属箔との接着性が弱
く、７０体積部以上では結晶成分が少ないのでトリップ
性能が不充分であり、本発明においては１０〜７０体積
部であり、より好ましくは１５〜４０体積部の範囲とす
る。

【００３１】なお、本発明において、融点の異なる複数
の高分子からなる系として低抵抗を発現する配合構成
や、導電性組成物にキレート化合物を添加して、トリッ
プ性能を高めるといった配合構成をとることもできる。

【００３２】本発明のＰＴＣ素子における導電性組成物
の配合構成は、結晶化度が４０％以上であるものである
ならば特に限定はなく任意な配合処方をとることがで
き、上記の配合構成に限定したものではない。なお、Ｐ
ＴＣ素子は耐熱性を付与するために、放射線や電子線の
照射により架橋を施しているが、本発明中における上記
の接着成分は、放射線や電子線が照射により、金属との
接着強度（剥離強度）が５０〜５００％程度にまで
向上することが確認されている。

【００３３】次に、本発明における金属部品について述
べる。

【００３４】金属部品の材質については、金属である限
りは特に限定はなく、金、銀、チタン、パラジウム、ニ
ッケルなど高性能な金属であったり、鉛、亜鉛、アルミ
ニウム、ステンレスなど鉄系合金、ジュラルミンなどア
ルミ系合金、など安価な金属を選択してもかまわない。

【００３５】本発明における金属部品の形状は、図１乃
至図８の金属部品のように、金属板もしくは金属板を曲
げ加工して得たものが使用される。いずれにしても、本
発明における金属部品は金属板を加工して得るものであ
って、その金属板の厚さの限定は無く任意に選択できる
が、５０μｍを下まわると薄すぎて取り扱いにくく、
５００μｍを上まわると素子としての厚さが厚くなっ
てしまうので、５０〜５００μｍの範囲、望ましくは７
０〜２００μｍの範囲であればさらに良い。

【００３６】なお、本発明における金属部品の素材とし
ての金属板は、圧延によって得た金属板が安価であるで
これを用いるのが望ましい。その際、素材としての金属
板は、任意の寸法の板であったり、長尺な巻物であって
もかまわない。

【００３７】また、銅箔、鉄箔、銅系合金箔、鉄系合
金箔などの酸化しやすい金属部品には、金、パラジウ
ム、亜鉛、錫、ニッケルから選択される金属によっ
てメッキ処理して表面保護層を設けることを施すことを
好適といている。さらに、金属部品に対して、ソーダ塩
類，燐酸塩類，アンモニア塩類から選択される化合物の
水溶液、無機酸、有機酸から選択される化合物またはこ
れら化合物の水溶液に浸漬して、酸化物と金属の一部を
溶解させるなどして洗浄することもできる。

【００３８】本発明の表面実装用ＰＴＣ素子を得るの
に、その製造法については特に限定はないが、例えば下
記に詳述するように、素子の連続体を作製しておいてか
ら、所望の寸法に切断する方法をとると良い。具体的に
は、．長尺状または少なくとも２個以上のＰＴＣ素
子が得られる長さをもつ短冊状の導電性組成物のシート
体と２個以上のＰＴＣ素子が得られる長さをもつ金属部
品の連続体を準備する工程、．上記シート体の表裏に
上記金属部品の連続体を貼着して複合体とする工程、
．上記複合体を所望の寸法へと裁断する工程を持つ製
造方法である。

【００３９】また、本発明の請求項２の発明の表面実装
用ＰＴＣ素子は、曲げ加工を施されてなる金属部品から
なるが、金属部品の連続体にあらかじめ曲げ加工を施し
ておいてから導電性組成物を貼着した後に所望の寸法へ
と裁断する方法、金属部品の連続体が、圧延によって得
た平板金属であって、これを導電性組成物の表裏に貼着
した後に、該連続体を曲げ加工する方法、の二つの方法
をとることができる。

【００４０】以下に、本発明のＰＴＣ素子の製造方法に
ついて、各工程の順を追って説明する。

【００４１】第一の工程は、長尺状または少なくとも
２個以上のＰＴＣ素子が得られる長さをもつ短冊状の導
電性組成物のシート体と２個以上のＰＴＣ素子が得られ
る長さをもつ金属部品の連続体を準備する工程である。
まず導電性組成物のシート体の準備について述べる。

【００４２】本発明における導電性組成物のシート体
は、結晶性高分子、導電性粉末、金属との接着性を付与
するエラストマーなどを混合してからシート化して、さ
らにこれを所定の形状に裁断することによって、長尺状
または少なくとも２個以上のＰＴＣ素子が得られる長
さをもつ短冊状の形状に成型する。材料については、後
にのべるが、上記混合は、加圧ニーダーやバンバリーお
よび二本ロールもしくは押出機などの混練装置によって
なされる。そして、この混合物は押出機やカレンダー装
置によってシート化され、得られたシート体は、抜き金
型やビク歯によって打ち抜かれる。

【００４３】本発明においては、混練やシート化に関す
る装置の選択については任意である。しかし、本発明の
導電性組成物は、金属との接着性を付与するために上記
のエラストマーを配合しているので、シート化時での延
伸による抵抗値への悪影響を避けるために延伸がかから
ないカレンダー装置を用いるのが望ましい。

【００４４】次に、金属部品の連続体の準備について述
べる。

【００４５】本発明の表面実装用ＰＴＣ素子における一
例を図１乃至図８に示してあるが、このＰＴＣ素子は、
導電性組成物２の上下あるいは左右に二つの金属部品１
が貼着してある。個々のＰＴＣ素子において、二つの金
属部品１は同じ断面形状をしていたり、異なった断面形
状しているが、この工程における金属部品の連続体に
ついて、以下に説明する。

【００４６】図１に示した表面実装用ＰＴＣ素子は、図
９に示す断面形状をした金属部品と図１０に示す断面形
状をした金属部品から構成されている。そして、図９お
よび図１０の金属部品の奥行きがＷ［ｍｍ］であったな
ら、図１３および図１４に示すような金属部品の連続体
を用意しておく。なお、切りしろ５は、前記工程の裁
断のときに消失される切削部分である。つまり、本発明
における金属部品の連続体とは、金属部品の奥行きがＷ
［ｍｍ］、切りしろの幅がＴ［ｍｍ］であり、金属部
品がｎ［個］連なった連続体を準備する場合、準備すべ
き連続体は、上記金属部品と同じ断面形状を有する部分
の長さが下記数式１）のＷＬ［ｍｍ］の長さを持つこと
を基本構成とする。

【００４７】数式１）・・・・ＷＬ＝｛ｎ・Ｗ＋（ｎ−１）Ｔ｝

【００４８】そして、必要あれば、前記工程の貼着装
置や工程の裁断工程において、装置もしくは冶具にし
っかりと固定するための工夫をすることができ、例え
ば、図１４および図１５に示すように、裁断装置に固定
するために固定穴を有する張り出し部分６と、この張り
出し部分６を切り落とす際の切りしろ７を付加しても
かまわない。この張り出し部分６には、固定穴の替わり
に切り込みを入れることもできる。

【００４９】上記連続体において、部品としての取数は
複数であり、数万個連なった長尺状であってもかまわな
いので、上記ｎは２以上であって上限がないが、下記に
述べるように曲げ加工がなされている場合は、ｎが２〜
３０程度の方が取り扱いやすい。また、切りしろ５につ
いてであるが、この切りしろ５は裁断装置の切削部分の
幅に相当する。しかし、裁断を鋭利な刃物やプレスで行
う場合、消失する部分がほとんど無いので、Ｔは０［ｍ
ｍ］としても良い。また、この切りしろ５を溝や開口
部分として、折り曲げることによって裁断することもで
きる。

【００５０】そして、本発明の表面実装用ＰＴＣ素子を
得るのに金属の切削または切断を要するが、その方法に
ついては特に限定はないが、水ジェット、研磨、レーザ
ー、ワイヤー型のこぎり（ワイヤーソー）、ギロチン
型カッターなどの装置を用いる切削方法やプレスによる
うち抜きが適している。また、切りしろを溝や開口部
分とするなど、複雑な形状にする場合は、エッチング法
をとっても良い。

【００５１】請求項２発明のＰＴＣ素子は、金属部品に
曲げ加工がされてなるものであるが、その形状によって
は、曲げ加工が施された金属部品の連続体を準備するこ
とができる。具体的には、あらかじめ所定の寸法に切削
または切断してから、いわゆるかしめ加工によって行う
と良い。

【００５２】つぎに、導電性組成物のシート体の表裏
に、金属部品の連続体を貼着して複合体とする工程につ
いて説明をする。

【００５３】導電性組成物のシート体と金属部品の連続
体の貼着方法は、該連続体の対に導電性組成物を挟んだ
状態で加熱（高分子成分を構成する結晶性高分子の融
点異常の温度が望ましい）と加圧する方法によって複
合化がなされる。その際に、固定用治具もしくは固定用
金型のキャビティに組み入れて、該シート体と該連続体
との位置を指定したり、キャビティが複数の素子を同時
に貼着できるようなキャビティになっていて、複数の該
シート体と該連続体を一度に処理することもできる。ま
た、金属部品の連続体に、プレス装置に固定するために
固定穴や固定用の切り込みを有する張り出し部分が設け
てある場合は、プレスの盤面や金型に、固定用のガイド
を設けると良い。

【００５４】本発明において、上記複合化における装置
は、プレス装置が最適であって、その加熱や加圧の手段
については、本発明においては特に限定はなく、任意に
選択することができる。プレス装置における加熱方法
は、抵抗加熱、セラミックヒーターによる加熱, 水蒸気
やオイルなどの熱媒による加熱,インパルス電流や電磁
誘導による加熱が例示され、加圧方式については、油圧
や空気圧によって加圧するなど方法がある。そして、本
発明において、加熱および加圧の方式や条件について
も、特に限定はなく自由に選択することができる。

【００５５】上記の加熱方式のうち、抵抗加熱方式や水
蒸気やオイルなどの熱媒による加熱方式を採用する場合
は、あらかじめ、盤面の温度を８０℃以上に温度調節し
ておき、シート体と該連続体を仕込んでから型締めとと
もに５〜１０００ｋｇ／ｃｍ^２，６０〜６００秒間加
圧を行い、加圧を保持しながら盤面の温度が１００℃以
下になるまで冷却してから、複合化物を取り出す方法を
とると良い。なお、加熱を終了した時点で加圧を開放し
て、瞬時に、盤面の温度が１００℃以下に温度調節して
ある別のプレス機に移動させて加圧するといった方法も
とることができ、この方法は前記の方法よりも早い時間
でシート体と金属部品の連続体を複合することができ
る。

【００５６】一方、セラミックヒーターによる加熱,イ
ンパルス電流や電磁誘導による加熱方式は、1１００〜
１０００℃／秒の急加熱や急冷する能力があので、これ
らの加熱方式を用いるとより合理的である。セラミック
ヒーターによる加熱,インパルス電流や電磁誘導による
加熱方式を採用した場合、盤面の温度を１００℃以下に
温度調節しておき、シート体と該連続体を仕込んでから
型締めとともに５〜１０００ｋｇ／ｃｍ^２に加圧を行い
ながら盤面の温度を２００〜５００℃にまで昇温して数
秒〜数十秒間加圧した後に、盤面の温度が１００℃以
下になるまで冷却してから、複合化物を取り出す方法を
とると良く、この方法によれば、数秒〜数十秒の時間で
シート体と金属部品の連続体を複合することができる。

【００５７】つぎに、上記複合体を所望の寸法へと裁断
する工程について説明をする。

【００５８】ＰＴＣ素子の形状へと裁断するが、本発明
においてこの裁断の方法は特に限定はないが、金型によ
る裁断、水ジェット、研磨、レーザー、ワイヤー型のこ
ぎり（ワイヤーソー），ギロチン型カッターが適して
いる。また、金属部品の連続体における切りしろ部分
に溝や切り込みが入れられてある場合は、手もしくは
専用機を用いて切りしろ部分を屈曲することによっ
て、各素子に分離することができる。

【００５９】なお、金型による裁断を採用する場合は、
金属部品の連続体に、プレス装置に固定するために固定
穴や固定用の切り込みを有する張り出し部分を設けて、
プレスの盤面や金型にも、固定用のガイドを設けると良
い。

【００６０】また、本発明の請求項２は、曲げ加工が施
された金属部品からなるＰＴＣ素子であるが、当初に金
属部品の連続体を平板として準備しておき、シート体と
この連続体を貼着して複合化した後に、この複合体を屈
曲させる方法であるが、この複合体の切断と同時にかし
め加工が行えるような金型を用いて行うと良い。

【００６１】そして、本発明のＰＴＣ素子には、耐熱性
の付与と接着強度の発現の目的で、電子線やγ線などの
放射線を照射することを好適とする。そして、この照射
工程は、導電性組成物と金属板を貼着した直後に照射し
てから裁断する方法と、個々のＰＴＣ素子として裁断し
た後に照射する方法があり、どちらでも任意である。な
お、照射線量についてであるが、γ線であれば３０〜
２００ｋＧｒｙ( より望ましくは８０〜１２０ｋＧｒ
ｙ )、電子線については３０〜２００ｋＧｒｙ( よ
り望ましくは８０〜１５０ｋＧｒｙ )で照射するとよ
い。

【００６２】また、本発明のＰＴＣ素子は、接着成分と
してエラストマーを配合しているので、弾力性に富んだ
特性を有する。その特性に起因して、金属板を貼着する
際の温度条件やシート体の引っ張り具合によっては歪み
を生じ易くなるが、この歪みによって導電性粉末を構成
する微粒子間の距離が開くと、抵抗値が高くなってしま
うので、場合によっては、歪みを解消する必要がある。
発明者らの経験により、常温下でニップロールに挟み入
れる方法や８０℃±２０℃と−４０℃±２０℃の温度を
何回か往復させる方法が歪みの解消に効果的であること
が確認され、こういった処理を施すと良い。この歪みの
解消は、照射や裁断を終えた最終工程で行うのがよい
が、これらの工程の前、あるいは間に施しても効果が認
められるので、いずれであっても良い。

【００６３】そして、本発明のＰＴＣ素子は、打ち抜き
された形状によって、自動車などのモーターの保護，ス
ピーカーの保護，コンピューター回路の保護，などの用
途で使用される。

【００６４】[実施,比較例]次に具体的に実施例を挙げ
るが、本発明はこの実施例の記載に限定されるものでは
ない。

【００６５】実施例１表１に示す内容の材料を、１６０℃に温度調節した加圧
式ニーダーに投入し、１５分混練後に混練物の温度が２
２０℃になったので取り出した。そして、直ちに混練物
を１００℃に温度調節した二本ロール( ロールの間隙は
３ｍｍ )に投入してシート状にした後、冷却し、賽の目
状にカットして、４ｍｍ×４ｍｍ×３ｍｍの導電性組成
物のペレットを得た。

【００６６】なお、表１および表２中の材料は、下記の
とおりである。・高密度ポリエチレン：三井化学
株式会社製製品ハイゼックス５０００・マレイン酸変
性ＥＰＤＭ：日本合成ゴム株式会社製製品Ｔ7761Ｐ
・カーボン粉末：コロンビアカーボン株
式会社製製品 410

【００６７】

【表１】

【００６８】このペレットを、１８０℃に温度調節した
押出機( Ｌ/Ｄが１５の単軸の押出機、軸の太さは４０
ｍｍ )に投入して、４０ｒｐｍの回転数で運転したとこ
ろ、約１８５℃の無定形の、溶融した導電性組成物が押
出された。溶融した該組成物を、カレンダー装置に供給
し、厚さ１２５±１０μｍ，幅１２５０ｍｍ，長さ１
５０ｍの長尺シートを得たが、これを裁断機によって
裁断して、約１００枚の３０×３０ｍｍのカットシー
トを得た。さらに、このカットシートをビク歯で２．０
×５０ｍｍの大きさに調整した。

【００６９】一方、厚さ１２５μｍの圧延ニッケル板
を、ワイヤーカットによって５．５ｍｍ×５０ｍｍに
カットし、これをかしめ加工により図１６に示すＵ字
型の金属片を作成してから、金型によって切りしろ５
の部分を落として、図１１に示す金属部品の連続体Ａ
（幅は２２００±５０μｍ、長さ５０ｍｍ）を得
た。

【００７０】さらに、上記ニッケル板をワイヤーカット
によって、図１２に示す金属部品の連続体Ｂ（幅は２
２００±５０μｍ、長さ５０ｍｍ）を得た。なお、こ
の連続体Ｂにおける切りしろ９は０．０μｍ、ＰＴＣ
素子としての金属部品になる部分４の長さ（同図にお
ける奥行き方向の幅）は１０００±５０μｍといった
設計になっている。

【００７１】そして、導電性組成物シートと連続体Ａお
よび連続体Ｂを、固定用冶具に１００セット分固定し
て、そのまま、１８０℃に温度調節したプレス装置に挿
入して、１００ｋｇｆ/ｃｍ^２に加圧し、５分後に加
圧したままプレス装置に冷却水を循環すると、１０分後
には、５０℃になり、これを取りだしたところ、図１５
に示すようなＰＴＣ素子の連続体を得た。そして、１０
０個のＰＴＣ素子を１つの袋に入れて、電子線照射装置
電にて、加速電圧３０００ [ＭeV] 、１００ [ｋＧｒｙ
] の線量になる条件で照射した。照射してから、上記
連続体を金型により打ち抜いたところ図３の断面図に示
すようなＰＴＣ素子を得た。

【００７２】これにより得たＰＴＣ素子は、はんだ接
合に関する３つの工程を省略でき、従来のものと比較し
て簡便に得ることができた。

【００７３】実施例２実施例１の長尺シートを、約１００枚の３０ｍｍ×３０
ｍｍのカットシートを、ビク歯で２．０ｍｍ×５０ｍ
ｍの大きさに調整した。そして、厚さ１２５μｍの圧
延ニッケル板を、ワイヤーカットによって３ｍｍ×５０
ｍｍにカットし、金属部品の連続体Ｃ（幅は３０００
μｍ±５０μｍ、長さ５０ｍｍ）を得た。

【００７４】そして、二枚の連続体Ｃの間に導電性組成
物シートを挟んだ状態で、固定用冶具に１００セット分
固定して、そのまま、１８０℃に温度調節したプレス
装置に挿入して、１００ｋｇｆ/ｃｍ^２に加圧し、５分
後に加圧したままプレス装置に冷却水を循環すると、１
０分後には、５０℃になり、これを取り出だしたとこ
ろ、図１７に示すようなＰＴＣ素子の連続体を得た。そ
して、１０００個のＰＴＣ素子を1つの袋に入れて、コ
バルト６０から発生するγ線にて、１００ [ ｋＧｒｙ
] の線量になる条件で照射した。照射してから、上記
連続体の打ち抜きと金属板の屈曲を同時に行うように設
計した金型によって、打ち抜いたところ図６の断面図に
示すようなＰＴＣ素子を得た。

【００７５】これにより得たＰＴＣ素子は、従来のもの
と比較して、新規な形状をしている。また、この素子
は、はんだ接合に関する３つの工程を省略できので、
簡便に得ることができた。

【００７６】実施例３表２に示す内容の材料を、160℃に温度調節した加圧式
ニーダーに投入し１５分混練には、混練物の温度が２２
０℃になったので取り出した。そして、直ちに混練物を
１００℃に温度調節した二本ロール( ロールの間隙は３
ｍｍ )に投入してシート状にした後、冷却したのちに賽
の目状にカットして、４ｍｍ×４ｍｍ×３ｍｍである
導電性組成物のペレットを得た。

【００７７】

【表２】

【００７８】このペレットを、１８０℃に温度調節した
押出機( Ｌ/Ｄが１５の単軸の押出機、軸の太さは４０
ｍｍ )に投入して、５０ｒｐｍの回転数で運転したとこ
ろ、約１８０℃の無定形の溶融した導電性組成物が押出
された。溶融した該組成物を、カレンダー装置に供給
し、厚さ１２５μｍ±１０μｍ、幅１２５０ｍｍ、長
さ３００ｍの長尺シートを得たが、これを裁断機によ
って裁断して、約２００枚の３０ｍｍ×３０ｍｍのカッ
トシートを得た。さらに、このカットシートをビク歯に
よって図１８に示すような形状（幅は２２００μｍ±
５０μｍ、長さ５０ｍｍ）に打ち抜いた。

【００７９】そして、厚さ１２５μｍの圧延して得た
ニッケル板を、金型プレスによって図１９に示す金属
部品の連続体Ｄ（幅は３０００μｍ±５０μｍ、長さ
５０ｍｍ）を得た。なお、この連続体Ｄにおける切り
しろ５は０μｍ、ＰＴＣ素子としての金属部品になる
部分４の長さ（同図における奥行き方向の幅）は１０
００μｍ±５０μｍといった設計になっている。

【００８０】そして、二枚の連続体Ｄの間に導電性組成
物シートを挟んだ一組を固定用冶具にセットして、その
まま、パルスシーラーに挿入して、１００ｋｇｆ/ｃｍ
^２の加圧と同時に温度勾配が５０℃／分で７秒加熱し、
さらに５秒後に上記冶具が約４５℃になったところで開
放してＰＴＣ素子の連続体を得た。そして、１０００個
のＰＴＣ素子を1つの袋に入れて、コバルト６０から発
生するγ線にて、１００[ ｋＧｒｙ ] の線量になる条
件で照射した。照射してから、上記連続体の打ち抜きと
金属板の屈曲を同時に行うように設計した金型によっ
て、打ち抜いたところ図６の断面図に示すようなＰＴＣ
素子を得た。

【００８１】実施例４実施例１、２、３で得たＰＴＣ素子について、以下にの
べるＰＴＣ特性を評価した。結果、図２０に示すよう
に、本発明により得たＰＴＣ素子は、実用に即したもの
であることが確認できた。

【００８２】ＰＴＣ特性の測定方法両端にあるＰＴＣ素子のリードに、ハンダにより電線を
接合し、電線を抵抗測定器に接続して素子の抵抗を測定
する。測定の環境は３０、８０、１００、１１０、１２
０、１３０、１４０℃であり、素子をオーブンに入れて
測定を開始した。そして、測定の方法は、３０℃から順
次に昇温してゆき、測定する温度に達したら5分間その
温度を保持して、その時（５分間保持した時）の抵
抗値をプロットした。プロットし終えたら、つぎの測定
温度に昇温して測定を行った。

【００８３】

【発明の効果】従来の表面実装用ＰＴＣ素子において、
電極とはんだ接合部分が別個に存在しているが、こ
ういった構成をしているために、金属同士の接合を要す
るので、高いエネルギーと手間を要する。したがって、
従来の表面実装用ＰＴＣ素子は、実用においては、別個
に存在している必要がない電極とはんだ接合部分を兼
用する金属部品を有する構成とした。そして、本発明に
従えば、金属同士の接合が不要なので、工程と材料の省
略ができ、競争力の高いＰＴＣ素子を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面実装用ＰＴＣ素子の一例を、断
面図に示したものである。なお、この図は実施例１よっ
て得られるＰＴＣ素子金属部品を、断面図に示したもの
でもある。

【図２】本発明の表面実装用ＰＴＣ素子の一例を、断
面図に示したものである。

【図３】本発明の表面実装用ＰＴＣ素子の一例を、断
面図に示したものである。

【図４】本発明の表面実装用ＰＴＣ素子の一例を、断
面図に示したものである。

【図５】本発明の表面実装用ＰＴＣ素子の一例を、断
面図に示したものである。

【図６】本発明の表面実装用ＰＴＣ素子の一例を、断
面図に示したものである。なお、この図は実施例２およ
び３よって得られるＰＴＣ素子金属部品を、断面図に示
したものでもある。

【図７】本発明の表面実装用ＰＴＣ素子の一例を、断
面図に示したものである。

【図８】本発明の表面実装用ＰＴＣ素子の一例を、断面
図に示したものである。

【図９】本発明における金属部品の一例を断面図に示し
たものである。

【図１０】本発明における金属部品の一例を断面図に示
したものである。

【図１１】図11の金属部品を得るための連続体を斜視
図として示したものである。なお、この図は実施例１に
おける金属部品の連続体Ａを示したものでもある。

【図１２】図１２の金属部品を得るための連続体を斜視
図として示したものである。なお、この図は実施例１に
おける金属部品の連続体Ｂを示したものでもある。

【図１３】実施例１における導電性組成物のシート体
に、図１３および図１４の連続体を貼着した複合体を斜
視図として示したものである。なお、この図は、実施例
１における導電性組成物のシート体に、金属部品の連続
体Ａと連続体Ｂ貼着した複合体を示したものでもある。

【図１４】図１３に示した金属部品の連続体に、固定用
の張り出し部分を設けてなる形態をしているものを斜視
図として示したものである。

【図１５】図１４に示した金属部品の連続体に、固定用
の張り出し部分を設けてなる形態をしているものを斜視
図として示したものである。

【図１６】実施例１における金属部品の連続体Ａを得る
ために、金属板をかしめ加工したものを、斜視図として
示したものである。

【図１７】実施例２によるＰＴＣ素子の連続体を斜視図
として示したものである。

【図１８】実施例３において、ビク歯によって打ち抜か
れた導電性シートを示したものである。

【図１９】実施例３における金属部品Ｄの連続を斜視図
として示したものである。

【図２０】実施例における温度と抵抗値の特性曲線を示
したものである。

【図２１】従来の表面実装用ＰＴＣ素子を断面図に示
したものである。

【図２２】従来の表面実装用ＰＴＣ素子を断面図に示
したものである。

【符号の説明】

１金属部品（電極とはんだ溶接部分の機能を兼ねて
いる）１´金属部品（電極とはんだ溶接部分の機能を兼ねて
いる）２導電性組成物３接合機能を呈する部分４連続体における金属部品になる部分５切りしろ６張り出し部分７張り出し部分を裁断するための切りしろ８金属板９電極（金属箔）９´電極（金属箔）１０リード１１絶縁層１２はんだ層１２´はんだ層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回路基板に装着するための接合機能と
電極機能を併せ持つ二つの金属部品が、導電性組成物か
らなるシート体の表裏に、直接貼着されてなるＰＴＣ素
子であって、素子における同一の面に、双方の金属部品
における接合機能を呈する部分が存在してなることを特
徴とする表面実装用ＰＴＣ素子。
【請求項２】上記二つの金属部品のいずれかが、圧
延によって得た金属板に曲げ加工が施してある部品であ
ることを特徴とする請求項１記載の表面実装用ＰＴＣ素
子。
【請求項３】導電性組成物が金属との接着性を有す
る化合物が配合されていることを特徴とする請求項１乃
至請求項２記載の表面実装用ＰＴＣ素子。
【請求項４】金属との接着性を有する化合物がエラ
ストマーであって、このエラストマーが、無水マレイン
酸を付加してなるエチレン - αオレフィン共重合体も
しくはエチレン - αオレフィン - ジエン共重合体で
あることを特徴とする請求項３記載のＰＴＣ素子の表面
実装用ＰＴＣ素子。