JP2007088167A - Ｐｔｃ素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 素体から延出するリード端子を他の端子に接合する際の接合強度を向上させることが可能なＰＴＣ素子を提供すること。
【解決手段】 このＰＴＣ素子１は、結晶性高分子に導電性フィラーを分散させてなる素体１０と、素体１０を挟んで熱圧着される一対の端子電極１２，１４と、端子電極１２，１４に接続される接続端子１６，１８とを備え、一対の端子電極１２，１４それぞれの素体１０を挟む面１２１，１４１には、大径部と当該大径部よりも根元側には小径部とを有するアンカー突起１２１ａ、１４１ａが形成されており、面１２２，１４２はアンカー突起が形成されていない実質的な平滑面であり、一対の端子電極１２，１４それぞれの面１２２，１４２に接続端子１６，１８がレーザ溶接によって接続されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子及びその製造方法に関する。

過電流から回路素子を保護するための素子として、ＰＴＣ素子が知られている。ＰＴＣ素子は、ある特定の温度領域に達すると抵抗値の正温度係数が急激に増大する素子である。そのようなＰＴＣ素子の一つとして、下記特許文献１に記載されたものが知られている。
特公平５−９９２１号公報

上記特許文献１に記載のＰＴＣ素子は、重合体とその重合体に分散された導電性粉末とからなる正の抵抗温度特性を有する素子の表面に、その素子の表面と接する面を粗面化した金属板を接合し、その金属板を端子電極としている。このように素子の表面と接する面を粗面化するのは、素子と金属板との接合強度を向上させるためである。

しかしながら、上記特許文献１に記載のＰＴＣ素子のように素子の表面と接する面全体を粗面化した場合、端子電極となった金属板を外部端子等の接続端子と溶接で接合すると接合強度が十分に確保できない場合があった。

そこで本発明では、素体から延出するリード端子を他の端子に接合する際の接合強度を向上させることが可能なＰＴＣ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明者らは様々な接合方法を検討した。まず、素体との接合に寄与しない部分においては粗面化をしないことについて検討を行った。この場合には、素体との接合に寄与しない部分をマスキングするなどして粗面化を行う必要があり、ＰＴＣ素子を製造する工程が複雑なものとなってしまうという新たな解決すべき課題が発生する。また、粗面化とは複数の凸部を形成することであるのに着目し、それら凸部を押しつぶしたり、削ったりといったことについても検討を行った。この場合には、それらの凸部除去工程が新たに必要となり、やはりＰＴＣ素子を製造する工程が複雑なものとなってしまうという新たな解決すべき課題が発生する。そこで本発明者らは、粗面化されていない接続端子をリード端子に接続させたＰＴＣ素子によってこれらの課題をも解決可能であることを想起するに至り本発明をなしえたものである。

本発明に係るＰＴＣ素子は、結晶性高分子に導電性フィラーを分散させてなる素体と、当該素体を挟んで熱圧着される一対のリード端子と、当該リード端子に接続される接続端子とを備えるＰＴＣ素子であって、一対のリード端子それぞれの素体を挟む主面には、大径部と当該大径部よりも根元側には小径部とを有するアンカー突起が形成されており、主面と反対側の裏面はアンカー突起が形成されていない実質的な平滑面であり、一対のリード端子それぞれの裏面に接続端子がレーザ溶接によって接続されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、接続端子を接続するリード端子の裏面は実質的な平滑面であって、アンカー突起といった突起が形成された粗面ではないため、リード端子と接続端子との接続強度を確保できる。また、リード端子に別途接続端子を取り付けるので、例えば接続端子の形状を変更するたけで様々な態様のＰＴＣ素子を得ることができる。

また本発明では、リード端子は、裏面から主面に向かう方向において、少なくとも接続端子の厚み分後退していることも好ましい。少なくとも接続端子の厚み分後退しているので、この後退している部分に接続端子を接続することでＰＴＣ素子を低背化することができる。

本発明に係るＰＴＣ素子の製造方法は、素体を挟んで熱圧着される一対のリード端子と、当該リード端子に接続される接続端子とを備えるＰＴＣ素子の製造方法であって、結晶性高分子に導電性フィラーを分散させてなる素体を準備する素体準備工程と、素体を挟む一対のリード端子であって、素体を挟む主面に複数のアンカー突起が互いに離隔して形成されているリード端子と、当該リード端子に接続される一対の接続端子とを準備する端子準備工程と、一対のリード端子それぞれの主面で素体を挟み込み、熱圧着によって一対のリード端子と素体とを固定する熱圧着工程と、一対の接続端子を一対のリード端子それぞれの主面と反対側の裏面に当接させ、接続端子側からレーザ溶接によってリード端子と接続させる端子接続工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、接続端子を接続するリード端子の裏面は実質的な平滑面であって、アンカー突起といった突起が形成された粗面ではないため、リード端子と接続端子とを接続する工程においてその接続強度を確保できる。また、リード端子に別途接続端子を取り付けるので、例えば接続端子の形状を変更するたけで様々な態様のＰＴＣ素子を製造することができる。

本発明によれば、接続端子を接続するリード端子の裏面は実質的な平滑面であって、アンカー突起といった突起が形成された粗面ではないため、リード端子と接続端子との接続強度を確保できる。従って、素体から延出するリード端子を他の端子に接合する際の接合強度を向上させることが可能となる。

本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本発明の実施形態であるＰＴＣ素子について図１を参照しながら説明する。図１は、ＰＴＣ素子１の斜視図である。ＰＴＣ素子１は、ポリマーＰＴＣ素子であり、一対の端子電極１２，１４（リード端子）と、一対の接続端子１６，１８と、素体１０とを備えている。

一対の端子電極１２，１４は、厚みが０．１ｍｍ程度のＮｉ又はＮｉ合金である。一対の端子電極１２，１４は、それぞれの一部が対向するように配置されている。その対向している部分の間には素体１０が配置されているので、一対の端子電極１２，１４はそれぞれの面１２１，１４１（主面）で素体１０を挟んでいる。従って、一対の端子電極１２，１４にはそれぞれ、素体１０と重なる重複領域と、素体１０と重ならない非重複領域とが形成されている。

素体１０は、結晶性高分子樹脂に導電性フィラーを分散させて形成されている。導電性フィラーとしてはＮｉ粉が、結晶性高分子樹脂としては熱可塑性樹脂であるポリエチレン樹脂がそれぞれ好適に用いられる。素体１０は一対の端子電極１２，１４に加圧・加熱して圧着されている。

一対の接続端子１６，１８は、厚みが０．１ｍｍ程度のＮｉ又はＮｉ合金である。接続端子１６は端子電極１２に、接続端子１８は端子電極１４に、それぞれＹＡＧレーザスポット溶接で接続されている。接続端子１６は、端子電極１２の面１２１と反対側の面１２２（裏面）に接続されていて、ＹＡＧレーザスポット溶接は接続端子１６から端子電極１２に向かってなされている。接続端子１８は、端子電極１４の面１４１と反対側の面１４２（裏面）に接続されていて、ＹＡＧレーザスポット溶接は接続端子１８から端子電極１２に向かってなされている。

図２は、図１に示したＰＴＣ素子１の側面図である。図２に示すように、端子電極１２，１４それぞれが素体１０を挟む面１２１，１４１には全面に渡って、アンカー突起１２１ａ，１４１ａがそれぞれ複数形成されている。アンカー突起１２１ａ，１４１ａは、大径部と当該大径部よりも根元側には小径部とを有する突起である。尚、図２においては、説明のためにアンカー突起１２１ａ，１４１ａを相対的に大きく描いている。実際のアンカー突起１２１ａ，１４１ａは微小突起であって視認することは困難な大きさとなっている。以下の説明に用いる図面においても同様である。

隣接するアンカー突起１２１ａ、１４１ａは、互いに離隔するように配置されている。従って、各アンカー突起１２１ａ、１４１ａ間に形成される凹部に素体１０が入り込み、端子電極１２，１４と素体１０とが固定されている。

上述したように、接続端子１６は端子電極１２の面１２２に、接続端子１８は端子電極１４の面１４２に、それぞれ接続されている。面１２２及び面１４２には、面１２１及び面１４２に形成されているようなアンカー突起１２１ａ，１４１ａといったような突起は形成されておらず、実質的な平滑面となっている。従って、接続端子１６，１８は、端子電極１２，１４に十分な強度で接続される。また、面１２１，１４１に形成されているアンカー突起１２１ａ，１４１ａの間に樹脂Ｒが残留することがあっても、接続端子１６，１８の端子電極１２，１４への接続強度には影響がない。

上述したＰＴＣ素子１の変形例を図３に示す。図３は、変形例であるＰＴＣ素子２の側面図である。図３に示すように、一対の端子電極２２，２４は、アンカー突起１２１ａ，１４１ａがそれぞれ形成された面２２１，２４１で素体１０を挟んで固定されている。

端子電極２２，２４の、面２２１，２４１（主面）と反対側の面２２２，２４２（裏面）には、後退部２２３，２４３がそれぞれ形成されている。後退部２２３，２４３は、端子電極２２，２４を折り曲げることによって形成されている。後退部２２３，２４３は、面２２２，２４２から面２２１，２４１に向かう方向において、少なくとも接続端子１６，１８の厚み分後退している。従って、ＰＴＣ素子１の場合と比較して低背化が図られ、ＰＴＣ素子２の薄型化が可能となる。

引き続いて、上述したＰＴＣ素子１の製造方法について図４を主に参照し、図１，２を必要に応じて参照しながら説明する。尚、ＰＴＣ素子２は、端子電極２２，２４の形状が異なるのみであるので、ＰＴＣ素子１の説明で代替する。図４は本実施形態におけるＰＴＣ素子１の製造方法の手順を示す図である。図４に示すように、ＰＴＣ素子１の製造方法は、素体準備工程Ｓ０１と、端子準備工程Ｓ０２と、熱圧着工程Ｓ０３と、端子接続工程Ｓ０４とを備えている。

素体準備工程Ｓ０１では、素体１０（図１，２参照）となる素体素材を作製して準備する。まず、導電性フィラーとなるＮｉ粉と、母材樹脂となるポリエチレンとを混錬してブロックを形成する。このブロックを円盤状にプレスし、カットして素体１０を得る。

続く端子準備工程Ｓ０２では、端子電極１２，１４（図１，２参照）となる金属板を作成して準備する。端子電極１２，１４（図１，２参照）が素体１０（図１，２参照）を挟む面１２１，１４１（図１，２参照）には、アンカー突起１２１ａ，１４１ａ（図１，２参照）が形成されている。アンカー突起１２１ａ，１４１ａは、上述した節瘤状の突起が連続して形成されたものである。

続く熱圧着工程Ｓ０３では、一対の端子電極１２，１４（図１，２参照）それぞれにおける重複領域で素体１０を挟み込み、熱圧着によって一対の端子電極１２，１４（図１，２参照）と素体１０（図１，２参照）とを固定する。

続く端子接続工程Ｓ０４では、一対の接続端子１６，１８を一対の端子電極１２，１４それぞれの面１２１，１４１と反対側の面１２２，１４２に当接させ、接続端子１６，１８側からＹＡＧレーザスポット溶接によって端子電極１２，１４と接続させる。これによりＰＴＣ素子１が得られる。

本実施形態によれば、接続端子１６，１８を接続する端子電極１２，１４の面１２２，１４２は実質的な平滑面であって、アンカー突起といった突起が形成された粗面ではないため、端子電極１２，１４と接続端子１６，１８との接続強度を確保できる。また、端子電極１２，１４に別途接続端子１６，１８を取り付けるので、接続端子１６，１８の形状を変更するたけで様々な態様のＰＴＣ素子を得ることができる。

尚、本実施形態ではレーザ溶接としてＹＡＧレーザスポット溶接を用いたが、レーザ溶接としてはこれに限られず、例えば、第二高調波レーザ、半導体（ＬＤ）レーザ、エキシマレーザといったものを用いてもよい。

本実施形態におけるＰＴＣ素子を示す斜視図である。 本実施形態におけるＰＴＣ素子の側面図である。 本実施形態の変形例であるＰＴＣ素子の側面図である。 本実施形態におけるＰＴＣ素子の製造方法の手順を示す図である。

符号の説明

１…ＰＴＣ素子、１２，１４…端子電極、１０…素体、１６，１８…接続端子。

Claims (3)

1. 結晶性高分子に導電性フィラーを分散させてなる素体と、当該素体を挟んで熱圧着される一対のリード端子と、当該リード端子に接続される接続端子とを備えるＰＴＣ素子であって、
   前記一対のリード端子それぞれの前記素体を挟む主面には、大径部と当該大径部よりも根元側には小径部とを有するアンカー突起が形成されており、前記主面と反対側の裏面は前記アンカー突起が形成されていない実質的な平滑面であり、
   前記一対のリード端子それぞれの前記裏面に前記接続端子がレーザ溶接によって接続されている、ことを特徴とするＰＴＣ素子。
2. 前記リード端子は、前記裏面から前記主面に向かう方向において、少なくとも前記接続端子の厚み分後退している、ことを特徴とする請求項１に記載のＰＴＣ素子。
3. 素体を挟んで熱圧着される一対のリード端子と、当該リード端子に接続される接続端子とを備えるＰＴＣ素子の製造方法であって、
   結晶性高分子に導電性フィラーを分散させてなる素体を準備する素体準備工程と、
   前記素体を挟む一対のリード端子であって、前記素体を挟む主面に複数のアンカー突起が互いに離隔して形成されているリード端子と、当該リード端子に接続される一対の接続端子とを準備する端子準備工程と、
   前記一対のリード端子それぞれの主面で前記素体を挟み込み、熱圧着によって前記一対のリード端子と前記素体とを固定する熱圧着工程と、
   前記一対の接続端子を前記一対のリード端子それぞれの前記主面と反対側の裏面に当接させ、前記接続端子側からレーザ溶接によって前記リード端子と接続させる端子接続工程と、
   を備えることを特徴とするＰＴＣ素子の製造方法。

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