JP2003332103A - 有機質正特性サーミスタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパイク状の突起を有する金属粉を用いた有
機質正特性サーミスタにおいて、特性に優れ、かつ熱衝
撃を繰り返しても、抵抗の上昇を抑えることが可能な有
機質正特性サーミスタおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 スパイク状の突起を有する粒子状の金属
粉（金属粒子）および／またはスパイク状の突起を有す
る金属粒子が鎖状に連なっているフィラメント状の金属
粉を高分子に分散させた複合材料を一対の電極で挟んだ
構造を有する有機質正特性サーミスタにおいて、前記金
属粉に対し、物理的方法および／または化学的方法によ
り吸油量を減じる処理を施した後に高分子に分散させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機質正特性サー
ミスタおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高分子に導電性フィラーを分散した有機
質正特性サーミスタを過電流保護素子として利用するこ
とは従来から知られている。高分子に導電性フィラーを
分散した有機質正特性サーミスタには導電性フィラーと
して一般にカーボンブラックが使用されている。特開平
5-47503号公報には、カルボニルニッケルを還元して得
られたスパイク状の突起を有するニッケル粉やこれらが
連結した形状のフィラメント状ニッケル粉を導電性フイ
ラーとして構成された有機質正特性サーミスタが開示さ
れている。ニッケル粉などの金属フィラーを導電性フィ
ラーとすることによって、素子を低抵抗化、小型化でき
るといったメリットがある。しかしながら、ニッケル粉
などの金属フィラーを導電性フィラーとした有機質正特
性サーミスタは製造工程で圧力がかかると金属フィラー
同士が圧着されてしまい、金属フィラー同士が離れにく
くなる。さらに金属フィラー同士が圧着された状態で、
熱衝撃サイクル試験（高温環境下と低温環境下に交互に
繰り返し曝す試験）を行うと、圧着によって生じた金属
フィラーの結合部が高温に曝されることによって酸化
し、固着される。熱衝撃が繰り返し行われ、高分子マト
リックスが膨張と収縮を繰り返すと、固着してしまった
部分は常に離れない状態となってしまい、本来粉体であ
った金属粉はしだいに擬集魂となってしまう。試験前に
は金属フィラーが粉体状で分散していたために密な導電
パスが形成され低抵抗であったものが、試験後には金属
フィラーは塊状になってしまい導電パスが疎な状態にな
ってしまい高抵抗化してしまう。

【０００３】有機質正特性サーミスタの導電性フィラー
として使用される金属フィラーは球状のものより、スパ
イク状の突起を有するスパイク状金属粉、さらにはスパ
イク状金属粉が連なった構造を有するフィラメント状の
金属粉など、表面が複雑な形態をしているほど優れた正
特性抵抗係数が得られるが、上記の不具合は表面が複雑
な形態をしているものほど顕著である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スパ
イク状の突起を有する金属粉を用いた有機質正特性サー
ミスタにおいて、特性に優れ、かつ熱衝撃を繰り返して
も、抵抗の上昇を抑えることが可能な有機質正特性サー
ミスタおよびその製造方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
の本発明によって達成される。 （１） スパイク状の突起を有する粒子状の金属粉（金
属粒子）および／またはスパイク状の突起を有する金属
粒子が鎖状に連なっているフィラメント状の金属粉を高
分子に分散させた複合材料を一対の電極で挟んだ構造を
有する有機質正特性サーミスタにおいて、前記金属粉
が、物理的方法および／または化学的方法による処理に
よって吸油量が減じられていることを特徴とする有機質
正特性サーミスタ。 （２） 前記金属粉の吸油量が、前記処理により９５％
〜５０％に減じられている上記（１）の有機質正特性サ
ーミスタ。 （３） カルボニル金属を還元してスパイク状の突起を
有する粒子状の金属粉（金属粒子）および／またはスパ
イク状の突起を有する金属粒子が鎖状に連なっているフ
ィラメント状の金属粉を得、これを高分子に分散させて
複合材料を得、この複合材料を一対の電極に挟んで得ら
れる有機質正特性サーミスタの製造方法において、前記
金属粉に対し、物理的方法および／または化学的方法に
よって吸油量を減じる処理を施し、その後、高分子に分
散させることを特徴とする有機質正特性サーミスタの製
造方法。 （４） 前記金属粉の吸油量が、前記処理を施すことに
よって、処理前の９５％〜５０％となる上記（３）の有
機質正特性サーミスタの製造方法。 （５） 前記金属粉同士を衝突させる物理的方法により
前記金属粉の吸油量を減じる上記（３）または（４）の
有機質正特性サーミスタの製造方法。 （６） 前記金属粉と媒体とを衝突させる物理的方法に
より前記金属粉の吸油量を減じる上記（３）〜（５）の
いずれかの有機質正特性サーミスタの製造方法。 （７） 前記金属粉を化学的に溶解する化学的方法によ
り前記金属粉の吸油量を減じる上記（３）〜（６）のい
ずれかの有機質正特性サーミスタの製造方法。 （８） 前記金属粉の吸油量を減じる処理を施し、その
後、高分子に分散させ、加圧によりシート化する工程、
および／または、前記金属粉の吸油量を減じる処理を施
し、その後、高分子に分散させたものを一対の電極で挟
んで圧着する工程を有する上記（３）〜（７）のいずれ
かの有機質正特性サーミスタの製造方法。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００７】本発明の有機質正特性サーミスタは、導電
性物質として金属粉を用い、金属粉を高分子に分散させ
た複合材料を一対の電極で挟んだ構造を有し、例えば図
１に示される構成のものである。図１に示されるよう
に、本発明の有機質正特性サーミスタは、前述の複合材
料で形成されたサーミスタ素体２と一対の電極３とを有
し、一対の電極３がサーミスタ素体２を挟み込むように
して配置されている。

【０００８】なお、図示例は、サーミスタの断面形状の
一例にすぎず、本発明のサーミスタは、要求される特性
や仕様により種々のものとすることができる。

【０００９】このような有機質正特性サーミスタの一般
的な製造方法を説明する。導電性物質と、マトリックス
材料のポリエチレンなどの結晶性高分子を混練する。混
練物を押し出し機などでシート化する。シートの両面に
電極となる金属箔を熱圧着する。電子線架橋などの架橋
処理が施される。シートから所定の形状に切り出し、サ
ーミスタ素体とする。用途によって、リードの取り付
け、モールドが施され製品となる。

【００１０】上記の一連の工程の中で、混練物をシート
化する工程、シートの両面に電極として金属箔を熱圧着
する工程で、シート面と垂直方向に強く力がかかる。こ
のとき、金属粉同士が圧着されてしまう。このような状
態で熱衝撃が繰り返されると、圧着によって生じた金属
粉の結合部が高温に曝されることによって酸化し、固着
される。熱衝撃が繰り返し行われ、高分子マトリックス
が膨張と収縮を繰り返すと、固着してしまった部分は常
に離れない状態となってしまい、本来粉体であった金属
粉はしだいに擬集魂となってしまう。熱衝撃前には金属
粉が粉体状で分散していたために密な導電パスが形成さ
れ低抵抗であったものが、熱衝撃後には金属粉は塊状に
なってしまい導電パスが疎な状態になってしまい高抵抗
化してしまう。

【００１１】このような問題は、スパイク状の突起を有
する粒子状の金属粉（金属粒子）および／またはスパイ
ク状の突起を有する金属粒子が鎖状に連なっているフィ
ラメント状の金属粉を用いた場合に特に大きくなる。

【００１２】具体的に、このようなフィラメント状ニッ
ケル粉の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真による形態を
図２に示す。これから明らかなように、スパイク状の突
起が粒子の表面を覆っている。この突起の絡み合いによ
り、室温では極めて低い抵抗値の高分子とニッケル粉と
の複合材料が得られる。しかしながら、製造工程におい
て大きな圧力がかかるとこの突起同士が圧着されるため
絡み合いがほどけなくなり、ニッケル粉の擬集塊を形成
してしまい抵抗値が上昇してしまう。

【００１３】本発明では、導電性物質として、このよう
なスパイク状の突起を有する粒子状の金属粉（スパイク
状金属粉ともいう。）および／またはスパイク状の突起
を有する金属粒子が鎖状に連なっているフィラメント状
の金属粉（フィラメント状金属粉ともいう。）を用いて
いるが、物理的方法および／または化学的方法によりこ
のような金属粉の吸油量を減じる処理を施し、突起を減
少させているので、高分子に、このような金属粉を分散
して複合材料を得る際の製造工程において加わる大きな
圧力によって、スパイク状の突起同士が絡み合い圧着す
る頻度を減少させることができる。その結果、製品とし
て得られるサーミスタに対し、熱衝撃が繰り返されたと
きであっても、金属粉が圧着部分から凝集塊を形成する
のを抑制できるので、抵抗値の上昇を抑えることができ
る。すなわち、スパイク状の突起の絡み合いにより、室
温で極めて低い抵抗値を示すという利点を保持しつつ、
熱衝撃による抵抗値の上昇が抑えられるという特徴をも
つことになる。

【００１４】金属粉の吸油量は、処理後において、初期
の９５％以下５０％以上になるようにすることが好まし
い。このような吸油量とすることで、初期の抵抗値を低
く抑えたままで、熱衝撃による抵抗値の上昇を抑えるこ
とができる。これに対し、初期からの吸油量の変化があ
まりないと熱衝撃による抵抗値の上昇が大きくなり、反
対に変化が大きくなりすぎると、高分子に分散させたと
きに金属粉同士の接触点が極端に減ってしまい、複合材
料の抵抗値が上昇してしまい、初期特性そのものが悪化
してしまう。より好ましくは、処理後において、初期の
吸油量の９５％以下７０％以上である。

【００１５】なお、吸油量の測定はＪＩＳＫ５４２１の
方法で行ったものである。また、初期の吸油量は、通常
８〜１０g/100g程度である。

【００１６】吸油量を減らす方法としては、物理的方
法、化学的方法のいずれであってもよく、通常は単一の
方法のみとされるが、場合によっては組み合わせること
もできる。

【００１７】物理的方法としてはボールミル、気流粉砕
など微粉化するために一般的に用いられる方法がある。
また、金属粉同士を衝突させる方法もある。

【００１８】その条件は、処理対象となる金属粉の材質
や目的とする吸油量等に応じて、適宜選択することがで
きる。

【００１９】化学的方法としてはスパイク状の突起部を
化学的に溶解する方法であり、酸性あるいはアルカリ性
の溶液に接触させることで達成できる。例えば、ニッケ
ル粉であれば塩酸、硝酸、硫酸などの無機酸あるいはカ
ルボン酸やスルホン酸などの有機酸を用いることが可能
である。また、アルカリ性の溶液で溶解することも可能
である。アルカリ金属やアルカリ土類金属などの水酸化
物の溶液やアミンなどの塩基性の有機物を利用すること
もできる。

【００２０】このような溶液の濃度は、通常、３〜５０
％（質量百分率）である。また、浸漬時間等の条件は、
処理対象となる金属粉の材質や目的とする吸油量等に応
じて、適宜選択することができる。

【００２１】金属粉の材質としては、ニッケル、銅、ア
ルミニウム、タングステン、モリブデン、銀、亜鉛、コ
バルト等があり、なかでもニッケル、銅が好ましく、ニ
ッケルが一般的である。

【００２２】処理前の金属粉について説明すると、スパ
イク状の突起を有する金属粒子は、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。

【００２３】このような金属粒子は、前述のとおり、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ＩＮ
ＣＯ Ｔｙｐｅ 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。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ＩＮＣＯ Ｔｙｐｅ ２１
０、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 Ｔｙｐ
ｅ ２１０，２５５が好ましい。そして、その一次粒子
の平均粒径は、好ましくは０．１μm 以上、より好まし
くは０．２μm 以上４．０μm以下程度である。これら
のうち、一次粒子の平均粒径は０．５μm 以上３．０μ
m 以下が最も好ましく、これに平均粒径０．１μm 以上
０．４μm未満のものを５０％（質量百分率）以下混合
してもよい。また、見かけの密度は０．３〜１．０ｇ／
cm³程度、比表面積は０．４〜２．５m²／ｇ程度であ
る。なお、この場合の平均粒径はフィッシャー・サブシ
ーブ法で測定したものである。

【００２４】このような金属粉は、カルボニル金属粉の
還元によって得られる。ニッケルを例にすれば、９９．
９９％の純度のニッケルカルボニルを用い、Ｎｉ（Ｃ
Ｏ）₄→Ｎｉ＋４ＣＯの反応式に従って得られる。

【００２５】このような金属粉については、特開平５−
４７５０３号公報、米国特許第５３７８４０７号明細書
に記載されている。

【００２６】本発明では、導電性物質として、前述の処
理を施したスパイク状金属粉やフィラメント状金属粉の
みを用いることが好ましいが、これらの金属粉の他に、
補助的に導電性を付与するための導電性物質として、カ
ーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、金属被覆カ
ーボンブラック、グラファイト化カーボンブラック、金
属被覆炭素繊維等の炭素系導電性粒子、球状、フレーク
状、繊維状等の金属粒子、異種金属被覆金属（銀コート
ニッケル等）粒子、炭化タングステン、窒化チタン、窒
化ジルコニウム、炭化チタン、ホウ化チタン、ケイ化モ
リブデン等のセラミック系導電性粒子、また、特開平８
−３１５５４号公報、特開平９−２７３８３号公報に記
載されている導電性チタン酸カリウムウィスカー等を添
加してもよい。このような導電性粒子は、スパイク状金
属粉やフィラメント状金属粉の２５％（質量百分率）以
下とすることが好ましい。

【００２７】本発明において、導電性物質を分散させる
高分子（マトリックス材料）としては熱可塑性高分子が
挙げられる。

【００２８】熱可塑性高分子としては、ポリオレフイン
（例えばポリエチレン）、オレフイン系コポリマー（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）、ハロゲン系ポリマー、ポリアミ
ド、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレ
ンオキサイド、ポリアセタール、熱可塑性変性セルロー
ス、ポリスルホン類、熱可塑性ポリエステル（ＰＥＴ
等）、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。

【００２９】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２６０
４Ｍ（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ＤＰＤ６１６９（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］、ポリフッ化ビニリデン［例
えば、商品名Ｋｙｎａｒ４６１（エルフ・アトケム社
製）等］、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー［例えば、商品
名ＫｙｎａｒＡＤＳ（エルフ・アトケム社製）等］など
が挙げられる。

【００３０】これらの中でも、ポリオレフインが好まし
く、特にポリエチレンが好適に用いられる。高密度、直
鎖状低密度、低密度ポリエチレンの各グレードを用いる
ことができるが、中でも高密度、直鎖状低密度ポリエチ
レンが好ましい。その溶融粘度（MFR）は１５．０g ／
１０min 以下、特に８．０g ／１０min 以下であること
が好ましい。その下限に特に制限はないが、通常０．０
５g/１０min程度である。なお、ＭＦＲはＡＳＴＭ Ｄ
１２３８に従うものである。

【００３１】本発明ではさらに、低分子有機化合物を用
いるとよい。通常の有機質正特性サーミスタは、高分子
有機マトリックスの膨張により素子が動作（抵抗値が上
昇）する。低分子有機化合物を動作物質に用いるときの
利点は、一般に高分子に比べ結晶化度が高いため、昇温
により抵抗値が増大する際の立ち上がりが急峻になるこ
とが挙げられる。また、融点の異なる低分子有機化合物
を用いれば、抵抗が増大する温度（動作温度）を簡単に
制御できる。さらに、高分子は過冷却状態を取りやすい
ため、昇温時の動作温度より降温時に抵抗値が復帰する
温度の方が低くなるヒステリシスを示すが、低分子有機
化合物を用いることでこれを抑えることができる。結晶
性高分子の場合、分子量や結晶化度の違い、またコモノ
マーと共重合することによってその融点は変化し、動作
温度を変化させることができるが、その際結晶状態の変
化を伴うため十分なＰＴＣ特性が得られないことがあ
る。これは特に１００℃以下に動作温度を設定するとき
より顕著になる傾向がある。

【００３２】本発明に用いる低分子有機化合物は、分子
量が２０００程度まで、好ましくは１０００程度まで、
さらに好ましくは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。

【００３３】本発明では、動作温度が２００℃以下、好
ましくは１００℃以下の有機質正特性サーミスタを得る
ことを目的としているため、低分子有機化合物は融点４
０〜２００℃、好ましくは４０〜１００℃であることが
望ましい。

【００３４】具体的には、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２
０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）、塩化パラフィンなどであるが、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。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。

【００３５】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。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Ｃ₂₄Ｈ₅₀；ｍｐ４９〜５２℃、ヘキサトリアコン
タンＣ₃₆Ｈ₇₄；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−１０８０（日本精蝋
社製）；ｍｐ８３℃、Ｈｉ−Ｍｉｃ−１０４５（日本精
蝋社製）；ｍｐ７０℃、Ｈｉ−Ｍｉｃ２０４５（日本精
蝋社製）；ｍｐ６４℃、Ｈｉ−Ｍｉｃ３０９０（日本精
蝋社製）；ｍｐ８９℃、セラッタ１０４（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、ポリエチレ
ンワックス（例えば商品名三井ハイワックス１１０（三
井石油化学工業社製）；ｍｐ１００℃）、ステアリン酸
アミド（ｍｐ１０９℃）、ベヘン酸アミド（ｍｐ１１１
℃）、Ｎ−Ｎ’−エチレンビスラウリン酸アミド（ｍｐ
１５７℃）、Ｎ−Ｎ’−ジオレイルアジピン酸アミド
（ｍｐ１１９℃）、Ｎ−Ｎ’−ヘキサメチレンビス−１
２−ヒドロキシステアリン酸アミド（ｍｐ１４０℃）な
どもある。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４０〜２０
０℃にしたものも好ましく用いることができる。

【００３６】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。
各成分の分散性を良好にするため、熱可塑性高分子の極
性を考慮して適宜選択するとよい。

【００３７】低分子有機化合物の含有量は、高分子マト
リックス（硬化剤等も含む）の合計質量の０．０５〜４
倍、特に０．１〜２．５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含有量が少な
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含有量
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、導電性物質との混合が困難になってく
る。

【００３８】複合材料中の導電性物質の含有量は、熱可
塑性高分子、低分子有機化合物、導電性物質の合計を１
００体積％とした時、導電性物質の配合量は２５〜５０
体積％とすることが望ましい。この混合比が小さくなっ
て導電性物質の含有量が少なくなると、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
導電性物質の含有量が多くなると、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。

【００３９】複合材料には、このほか、必要に応じて、
酸化防止剤、良熱導電性物質、耐久性や耐電圧、強度を
改善するための添加剤、結晶核剤、アーク調節制御剤、
金属害防止剤、難燃剤、等の種々の添加剤を含有させて
もよい。これらの添加剤は、高分子マトリックス、低分
子有機化合物および導電性物質の合計量の２５％（質量
百分率）以下であることが好ましい。

【００４０】また、電極材料としては、Ｎｉ、Ｃｕ等の
金属が用いられ、金属箔、あるいは導電性ペーストとし
て用いられる。電極層の厚さは１〜５００μm 程度であ
る。

【００４１】本発明の有機質正特性サーミスタは、前に
も述べたように、吸油量を減少させる所定の処理を施し
た金属粉、高分子、必要により低分子有機化合物やその
他の添加剤を所定量用い、これらを混練し、シート化
し、シートの両面に電極層を形成し、所定形状に打ち抜
いて得られる。

【００４２】混練は既知の方法によればよく、用いる高
分子（ポリマー）の融点以上の温度、好ましくは５〜４
０℃高い温度においてミル等で５〜９０分程度混練すれ
ばよい。また、低分子有機化合物を用いる場合、あらか
じめポリマーと低分子有機化合物を溶融混合、または溶
媒中で溶解し混合することもできる。各種撹拌機、分散
機、ミル、塗料用ロール機等が用いられる。混合中に気
泡が混入した場合は真空脱泡を行う。粘度の調製のため
に、芳香族炭化水素、ケトン類、アルコール類等各種溶
媒を用いてもよい。

【００４３】得られた混練物は必要に応じて架橋処理を
行ってもよい。具体的には、有機過酸化物を用いる化学
架橋、放射線照射による架橋、シラン系カップリング剤
をグラフト化させ水の存在下でシラノール基の縮合反応
を用いるシラン架橋法を用いることができる。

【００４４】シート化はプレス成形などにより、電極層
の形成は、金属箔を用いる場合は熱圧着などにより、導
電性ペースト等を用いる場合は塗布などにより形成すれ
ばよい。特に、本発明は、前にも述べたとおり、５〜５
０kgf/cm²（４９０〜４９００kPa）程度で加圧してシー
ト化する工程や、金属箔を用いて熱圧着する工程を含む
場合において有効である。

【００４５】本発明の有機質正特性サーミスタは、非動
作時における初期抵抗が低く、その室温比抵抗値は１０
^-4〜１０^-2 Ω・cm程度であり、動作時における抵抗の
立ち上がりが急峻であり、非動作時から動作時にかけて
の抵抗変化率が６桁以上と大きい。

【００４６】

【実施例】以下、本発明を実施例によって、具体的に説
明する。 実施例１ フィラメント状ニッケルパウダ（INCO社製、商品名Type
210ニッケルパウダ、吸油量9.0g/100g、平均粒径0.5〜
1.0μm 、見掛け密度0.8g/cm³、比表面積1.5〜2.5m²/
g）を120g、直径3mmのジルコニアボールを600g、イオン
交換水を150g秤量し、これらを容量500mlのポットに入
れ、粉砕条件50rpmで6時間粉砕した。粉砕後乾燥し、導
電粉として使用した。導電粉の吸油量は乾燥後にJISK54
21の方法で測定した。

【００４７】高分子有機マトリックスとして直鎖状低密
度ポリエチレン（三井化学製、商品名エボリュー2520、
MFR＝1.7g/10min、融点121℃）、導電粉として上記処理
後のフィラメント状ニッケルパウダ、動作物質としてパ
ラフィンワックス（Baker Petrolite社製、商品名Poly
Wax655、融点99℃）を体積比で44：28：30の割合で用い
た。これらを150℃に設定したミルに投入し、30分混練
した。

【００４８】得られた混練物を２０μm 厚のNi箔電極で
はさみ、熱プレス機にて150℃、２０kgf/cm²（１９６０
kPa）の条件で熱圧着し全体を0.35mmとした。得られた
電極つきシートの両面を20Mradの電子線を照射して架橋
処理をし、これを直径10mmの円盤状に打ち抜いてサーミ
スタを得た。これをサンプルNo.１とする。

【００４９】サンプルNo.１において、ジルコニアボー
ルを直径6mmのものに変えて、その他は同様にしてサー
ミスタを得た。これをサンプルNo.２とする。

【００５０】サンプルNo.１において、ジルコニアボー
ルを使用せず、ニッケル粉だけをポットにいれ回転させ
て得られたものを使用するほかは同様にしてサーミスタ
を得た。これをサンプルNo.３とする。

【００５１】サンプルNo.１において、フィラメント状
ニッケルパウダ（INCO社製、商品名Type210ニッケルパ
ウダ）をシュウ酸の10％（質量百分率）水溶液に24時間
浸潰し、イオン交換水で洗浄後、乾燥したものを導電粉
とするほかはサンプルNo.１と同様にしてサーミスタを
作製した。吸油量は乾燥後に測定した。これをサンプル
No.４とする。

【００５２】サンプルNo.１において、フィラメント状
ニッケルパウダ（INCO社製、商品名Type210ニッケルパ
ウダ）をクエン酸10％（質量百分率）水溶液に24時間浸
漬した。イオン交換水で洗浄後、乾操したものを導電粉
とするほかはサンプルNo.１と同様にしてサーミスタを
作製した。吸油量は乾燥後に測定した。これをサンプル
No.５とする。

【００５３】サンプルNo.５において、クエン酸10％
（質量百分率）水溶液への浸漬時間を30分に変えて、そ
の他は同様にしてサーミスタを得た。これをサンプルN
o.６とする。

【００５４】サンプルNo.１において、フィラメント状
ニッケルパウダを処理することなくそのままで用いて、
その他は同様にしてサーミスタを得た。これをサンプル
No.７とする。

【００５５】これらのサンプルについて、熱衝撃サイク
ル試験（サイクル試験は-40℃、80℃の温度に各30分を
１サイクルとして200サイクル）を行い、試験前後での
抵抗値を調べた。試験前のものを初期値として表１にこ
れらの結果を示す。吸油量は、処理前の導電粉（すなわ
ち、サンプルNo.７に使用した導電粉）の吸油量を初期
のものとし、これを１００％とした相対値で表示してい
る。

【００５６】

【表１】

【００５７】表１より、吸油量を減じる処理を施したニ
ッケルパウダを用いると、熱衝撃による抵抗値の上昇が
抑えられることがわかる。特に、本発明の好ましい範囲
内に吸油量を減じることにより、抵抗値の上昇は小さく
なり、かつ初期値も良好なレベルとできることがわか
る。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、スパイク状の突起を有
する金属粉を用いた有機質正特性サーミスタにおいて、
初期特性を良好に維持したままで、熱衝撃を繰り返して
も、抵抗の上昇を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機質正特性サーミスタの基本構成を
示す断面図である。

【図２】本発明に用いるフィラメント状ニッケルパウダ
（処理前）の粒子構造を示す図面代用写真である。

【符号の説明】

２ サーミスタ素体 ３ 電極

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スパイク状の突起を有する粒子状の金属
   粉（金属粒子）および／またはスパイク状の突起を有す
   る金属粒子が鎖状に連なっているフィラメント状の金属
   粉を高分子に分散させた複合材料を一対の電極で挟んだ
   構造を有する有機質正特性サーミスタにおいて、 前記金属粉が、物理的方法および／または化学的方法に
   よる処理によって吸油量が減じられていることを特徴と
   する有機質正特性サーミスタ。
2. 【請求項２】 前記金属粉の吸油量が、前記処理により
   ９５％〜５０％に減じられている請求項１の有機質正特
   性サーミスタ。
3. 【請求項３】 カルボニル金属を還元してスパイク状の
   突起を有する粒子状の金属粉（金属粒子）および／また
   はスパイク状の突起を有する金属粒子が鎖状に連なって
   いるフィラメント状の金属粉を得、これを高分子に分散
   させて複合材料を得、この複合材料を一対の電極に挟ん
   で得られる有機質正特性サーミスタの製造方法におい
   て、 前記金属粉に対し、物理的方法および／または化学的方
   法によって吸油量を減じる処理を施し、その後、高分子
   に分散させることを特徴とする有機質正特性サーミスタ
   の製造方法。
4. 【請求項４】 前記金属粉の吸油量が、前記処理を施す
   ことによって、処理前の９５％〜５０％となる請求項３
   の有機質正特性サーミスタの製造方法。
5. 【請求項５】 前記金属粉同士を衝突させる物理的方法
   により前記金属粉の吸油量を減じる請求項３または４の
   有機質正特性サーミスタの製造方法。
6. 【請求項６】 前記金属粉と媒体とを衝突させる物理的
   方法により前記金属粉の吸油量を減じる請求項３〜５の
   いずれかの有機質正特性サーミスタの製造方法。
7. 【請求項７】 前記金属粉を化学的に溶解する化学的方
   法により前記金属粉の吸油量を減じる請求項３〜６のい
   ずれかの有機質正特性サーミスタの製造方法。
8. 【請求項８】 前記金属粉の吸油量を減じる処理を施
   し、その後、高分子に分散させ、加圧によりシート化す
   る工程、および／または、前記金属粉の吸油量を減じる
   処理を施し、その後、高分子に分散させたものを一対の
   電極で挟んで圧着する工程を有する請求項３〜７のいず
   れかの有機質正特性サーミスタの製造方法。