JP2007088175A - Ｐｔｃ素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 端子電極における接続不良の発生を抑制することのできるＰＴＣ素子及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】 ＰＴＣ素子の製造方法は、端子電極１２，１４の粗面側の一部が互いに対向する対向領域１２１，１４１に挟まれる位置に素体素材Ｍを配置して、端子電極１２，１４と素体素材Ｍとを圧着する工程と、延出部材Ｍ１からその延出部分Ｍ１と接合している端子電極１４の内部に至るまで切断部材４０の先端を導入することで、延出部分Ｍ１を切断する工程と、切断部材４０の先端が端子電極１４の内部に導入されている状態で、切断部材４０を延出部分Ｍ１側で且つ端子電極１４の延在方向に、少なくとも延出部分Ｍ１の端部Ｍ１ａまで移動させて、切欠き部１２ａを形成する工程とを備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ＰＴＣ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（Positive TemperatureCoefficient）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、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。
特開２００５−１２３４７３号公報

上記特許文献１に記載されたＰＴＣ素子では、ニッケル等の金属からなる端子電極が、結晶性ポリマーに導電性粒子を分散した有機質正温度特性組成物からなる素体の表裏両面に熱圧着されて固定されている。端子電極は、素体から互い違いに突出しており、それぞれ突出した部分がリードとなっている。

しかしながら、熱圧着により端子電極を素体に接合する場合、圧着されて押しつぶされた素体が、端子電極の一部において互いに対向している対向領域以外の領域であるリードにまで延出してしまう。そのため、延出した素体によってリードが覆われてしまい、ＰＴＣ素子を実装する際に接続不良が生じうるという問題があった。

本発明は、端子電極における接続不良の発生を抑制することのできるＰＴＣ素子及びその製造方法を提供することを目的とする

本発明に係るＰＴＣ素子の製造方法は、樹脂及び導電性粒子を含む素体と、一方の面が粗面となっている一対の端子電極とを備えるＰＴＣ素子の製造方法であって、素体となる素体素材及び各端子電極を用意する工程と、各端子電極の粗面側の一部が互いに対向するように各端子電極を配置すると共に、各端子電極が互いに対向する領域によって挟まれる位置に素体素材を配置して、各端子電極と素体素材とを圧着する工程と、各端子電極と素体素材とを圧着する工程により各端子電極が互いに対向する領域から延出した素体素材の延出部分から、その延出部分と接合している端子電極の内部に至るまで切断部材の先端を導入することで、延出部分を切断する工程と、切断部材の先端が端子電極の内部に導入されている状態で、各端子電極が互いに対向する領域から離れる方向に、少なくとも延出部分の端部まで移動させて、切欠き部を形成する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るＰＴＣ素子の製造方法では、切断部材の先端を、延出部分からその延出部分と接合している端子電極の内部に至るまで導入することで、各端子電極が互いに対向する領域から延出した素体素材の延出部分を切断している。そして、この切断部材の先端を端子電極の内部に導入した状態のまま、延出部分側で且つ端子電極の延在方向に少なくとも延出部分の端部まで切断部材を移動させている。そのため、素体素材と端子電極とを圧着することによって端子電極の粗面内に食い込んだ素体素材の延出部分が、端子電極の表面（粗面）と共に除去される。その結果、ＰＴＣ素子の実装の際に、端子電極における接続不良の発生が抑制される。また、切断部材の先端を端子電極の内部に導入した状態のまま、少なくとも延出部分の端部まで移動させて切欠き部を形成しているため、切欠き部において端子電極が曲がりやすくなるので、端子電極に外力が加わった場合でも端子電極が素体から極めて剥離し難くなる。さらに、各端子電極が対向する領域から延出した素体素材の延出部分を除去しているため、ＰＴＣ素子の外観を良好に保つことができる。

一方、本発明に係るＰＴＣ素子は、樹脂及び導電性粒子を含む素体と、一方の面が粗面となっている一対の端子電極とを備えるＰＴＣ素子であって、各端子電極は、その粗面側の一部が互いに対向するように配置され、素体は、各端子電極が互いに対向する領域に挟まれる位置に配置されると共に、各端子電極が延在している側の外面が切断面となっており、各端子電極が互いに対向する側の面で且つ各端子電極が互いに対向する領域以外の領域に、切断面と同一平面である壁面を有する切欠き部がそれぞれ形成されていることを特徴とする。

本発明に係るＰＴＣ素子では、素体の各端子電極が延在している側の外面が切断面となっている。そのため、各端子電極が対向する領域から素体素材が延出して端子電極が覆われていないので、ＰＴＣ素子の実装の際に、端子電極における接続不良の発生が抑制される。ここで、切断面と切欠き部の壁面とが同一平面でなくてずれているような場合に端子電極に力が加わると、端子電極に余計な応力が発生し、除去されずに残された延出部分がその応力によって端子電極と共に曲げられ、端子電極が素体から剥離してしまうことがある。しかしながら、本発明に係るＰＴＣ素子の各端子電極には、切断面と同一平面である壁面を有する切欠き部がそれぞれ形成されているため、切欠き部において端子電極が曲がりやすくなるので、端子電極に外力が加わった場合でも端子電極が素体から極めて剥離し難くなっている。

本発明によれば、端子電極における接続不良の発生を抑制することのできるＰＴＣ素子及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係るＰＴＣ素子について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１及び図２を参照して、本実施形態に係るＰＴＣ素子１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るＰＴＣ素子を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るＰＴＣ素子の一部を拡大して示す断面図である。

ＰＴＣ素子１は、ポリマーＰＴＣであり、素体１０と、一対の端子電極１２，１４とを備えている。

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ることで形成されている。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、各端子電極１２，１４に加圧及び加熱により圧着されている。また、素体１０において各端子電極１２，１４と接合されていない外周面を構成する側面１０１〜１０４は、切断面となっている。

各端子電極１２，１４は、例えばＮｉ又はＮｉ合金からなる略矩形状の平板である。各端子電極１２，１４は、それぞれの一部が互いに対向する領域である対向領域１２１，１４１と、互いに対向しない領域である非対向領域１２２，１４２とを有しており、非対向領域１２２，１４２同士が反対側に延びるようにそれぞれ配置されている。各端子電極１２，１４の対向領域１２１，１４１は素体１０を挟持する領域となっており、各端子電極１２，１４の非対向領域１２２，１４２はＰＴＣ素子１を他の部品に実装するためのリードとなっている。各端子電極１２，１４が互いに対向する側の面は、素体１０が端子電極１２，１４に食い込むことによるアンカー効果で素体１０と端子電極１２，１４とを強固に接合させるため、図２に示されるように、微細な凹凸が形成された粗面となっている（図２では、説明の便宜のために凹凸を強調して描いている）。なお、各端子電極１２，１４の厚さは、例えば１００μｍ程度となっている。また、各端子電極１２，１４に形成された凹凸の差は、例えば１０〜５０μｍ程度となっている。

また、各端子電極１２，１４には、それぞれが互いに対向する側の面で且つ非対向領域１２２，１４２の一部が所定幅で略凹形状に切り欠かれた切欠き部１２ａ，１４ａを有している。切欠き部１２ａ，１４ａの素体１０側の壁面１２ｂ、１４ｂは、素体１０の各側面１０１，１０２とそれぞれ同一平面となっている。なお、切欠き部１２ａ，１４ａの深さＤは、例えば１０μｍ程度となっている。また、切欠き部１２ａ，１４ａの幅Ｌは、対向領域１２１，１４１から延出した延出部分と同程度であり（詳しくは後述する）、例えば１．３ｍｍ程度となっている。

続いて、図３及び図４を参照して、本実施形態に係るＰＴＣ素子１の製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係るＰＴＣ素子の製造方法の手順を示した図である。図４は、本実施形態に係るＰＴＣ素子の製造方法のうち、切断工程を説明するための図である。なお、図３では、ステップをＳと略記している。

ＰＴＣ素子１の製造方法では、ステップ１〜４において、素体作成工程と、配置工程と、端子接続工程と、切断工程とがそれぞれ行われる。

ステップ１の素体作成工程では、素体１０（図１及び図２参照）となる素体素材Ｍを作成する。素体素材Ｍを作成する際には、まず、導電性フィラーとなるＮｉ粉と、結晶性高分子樹脂となるポリエチレン樹脂とを混練して、ブロックを形成する。このブロックを円盤状にプレスし、これを素体１０の体積よりも大きな体積となるように切断することで、素体素材Ｍが得られる。このとき、素体素材Ｍの体積が素体１０よりも大きく、投影面積が素体１０よりも小さくなるように、素体素材Ｍを形成する。

続くステップ２の配置工程では、一方の面が粗面となっている各端子電極１２，１４及び素体素材Ｍを準備する。そして、各端子電極１２，１４の粗面側であって対向領域１２１，１４１同士が互いに対向すると共に、端子電極１２の非対向領域１２２と端子電極１４の非対向領域１４２とがそれぞれ反対側に延びるように配置する。この際、対向領域１２１と対向領域１４１との間に素体素材Ｍを配置する。

続くステップ３の端子接続工程では、対向領域１２１，１４１の間に素体素材Ｍが配置された状態から各端子電極１２，１４を素体素材Ｍに向けて加熱しながら圧着し、又は加熱後に圧着して、各端子電極１２，１４を素体素材Ｍに接続する。そうすると、素体素材Ｍが各端子電極１２，１４によって押しつぶされて、図４（ａ）に示されるように、素体素材Ｍが非対向領域１２２，１４２へと延出した延出部分Ｍ１，Ｍ２が生じることとなる。なお、図４（ａ）では各端子電極１２，１４の非対向領域１２２，１４２に延出している延出部分Ｍ１，Ｍ２を図示しているが、素体素材Ｍは他の方向にも延出している。

続くステップ４の切断工程では、素体素材Ｍの延出部分Ｍ１を切断するために、まず、ステップ３の端子接続工程で接続された各端子電極１２，１４及び素体素材Ｍを、段差部を有する位置決め部材２０に載置する（図４（ａ）参照）。このとき、位置決め部材２０の段差部分に端子電極の一方（図４（ａ）では、端子電極１２）が係止されるようにして、接続された各端子電極１２，１４及び素体素材Ｍ（延出部分Ｍ１，Ｍ２の切断前におけるＰＴＣ素子）の位置決めを行う。

続いて、ストリッパ等の固定部材３０を端子電極１２側から押しつけて、固定手段３０によって各端子電極１２，１４及び素体素材Ｍを固定する（図４（ｂ）参照）。そして、対向領域１２１，１４１から延出した延出部分Ｍ１を対向領域１４１及び非対向領域１４２の境界付近に位置する切断線Ｌ１に沿って、カッター等の切断部材４０によって切断する。このとき、図４（ｂ）の矢印Ａ方向に切断部材４０を下降させて、延出部分Ｍ１からこの延出部分Ｍ１と接合している端子電極１４の内部に至るまで（例えば、端子電極１４の表面から１０μｍ程度の深さまで）切断部材４０の先端を導入する。

続いて、延出部分Ｍ１の切断後、切断部材４０の先端が端子電極１４の内部に導入されている状態のまま（図４（ｂ）の状態のまま）、延出部分Ｍ１側で且つ端子電極１４の延在方向（図４（ｃ）の矢印Ｂ方向）に切断部材４０を幅Ｌだけ移動させる。これにより、端子電極１４の非対向領域１４２に切欠き部１４ａが形成されると共に、切欠き部１４ａの素体素材Ｍ側の壁面１４ｂと素体素材Ｍの切断面（素体１０の側面１０１）とが同一平面となる。なお、端子電極１４の非対向領域１４２における粗面に食い込んだ素体素材Ｍを除去するため、少なくとも延出部分Ｍ１の端部Ｍ１ａまで切断部材４０を移動させている。

切断工程では、上述した処理を延出部分Ｍ２及び図示しない延出部分についても行い、各延出部分を切断して素体１０の各側面１０１〜１０４を形成すると共に、各端子電極１２，１４に切欠き部１２ａ，１４ａを形成する。その後、切断された各延出部分Ｍ１，Ｍ２を真空吸引等によって除去することで、ＰＴＣ素子１が製造される。

以上のように、本実施形態においては、切断部材４０の先端を延出部分Ｍ１，Ｍ２から端子電極１４，１２の内部に至るまで導入することで、延出部分Ｍ１，Ｍ２を切断している。そして、切断部材４０の先端を端子電極１４，１２の内部に導入した状態のまま、延出部分Ｍ１，Ｍ２側で且つ端子電極１４，１２の延在方向に少なくとも延在部分Ｍ１，Ｍ２の端部Ｍ１ａ，Ｍ２ａまで切断部材４０を移動させている。そのため、素体素材Ｍと端子電極とが圧着されることによって端子電極１２，１４の粗面内に食い込んだ素体素材Ｍの延出部分Ｍ１，Ｍ２が、端子電極１２，１４の表面（粗面）と共に除去される。その結果、ＰＴＣ素子１の実装の際に、端子電極１２，１４における接続不良を極めて抑制することができる。

また、素体素材Ｍの各切断面（素体１０の側面１０２，１０１）と切欠き部１２ａ，１４ａの壁面とが同一平面でなくてずれているような場合に各端子電極１２，１４に力が加わると、端子電極１２，１４に余計な応力が発生し、除去されずに残された延出部分Ｍ１，Ｍ２がその応力によって端子電極１２，１４と共に曲げられ、端子電極１２，１４が素体１０から剥離してしまうことがある。しかしながら、本実施形態においては、端子電極１２，１４の非対向領域１２２，１４２に切欠き部１２ａ，１４ａがそれぞれ形成されているため、切欠き部１２ａ，１４ａにおいて端子電極１２，１４が曲がりやすくなるので、端子電極１２，１４に外力が加わった場合でも端子電極１２，１４が素体１０から極めて剥離し難くなっている。

また、本実施形態においては、対向領域１２１，１４１から延出した素体素材Ｍの延出部分Ｍ１，Ｍ２を除去しているため、ＰＴＣ素子１の外観が良好になっている。

本実施形態に係るＰＴＣ素子を示す斜視図である。 本実施形態に係るＰＴＣ素子の一部を拡大して示す断面図である。 本実施形態に係るＰＴＣ素子の製造方法の手順を示した図である。 本実施形態に係るＰＴＣ素子の製造方法のうち、切断工程を説明するための図である。

符号の説明

１…ＰＴＣ素子、１０…素体、１２，１４…端子電極、１２ａ，１４ａ…切欠き部、１２１，１４１…対向領域、１２２，１４２…非対向領域、３０…固定部材、４０…切断部材、Ｍ…素体素材、Ｍ１，Ｍ２…延出部分。

Claims (2)

1. 樹脂及び導電性粒子を含む素体と、一方の面が粗面となっている一対の端子電極とを備えるＰＴＣ素子の製造方法であって、
   前記素体となる素体素材及び前記各端子電極を用意する工程と、
   前記各端子電極の粗面側の一部が互いに対向するように前記各端子電極を配置すると共に、前記各端子電極が互いに対向する領域によって挟まれる位置に前記素体素材を配置して、前記各端子電極と前記素体素材とを圧着する工程と、
   前記各端子電極と前記素体素材とを圧着する前記工程により前記各端子電極が互いに対向する領域から延出した前記素体素材の延出部分から、該延出部分と接合している前記端子電極の内部に至るまで切断部材の先端を導入することで、前記延出部分を切断する工程と、
   前記切断部材の先端が前記端子電極の内部に導入されている状態で、前記各端子電極が互いに対向する領域から離れる方向に、少なくとも前記延出部分の端部まで移動させて、切欠き部を形成する工程と、を備えることを特徴とするＰＴＣ素子の製造方法。
2. 樹脂及び導電性粒子を含む素体と、一方の面が粗面となっている一対の端子電極とを備えるＰＴＣ素子であって、
   前記各端子電極は、その粗面側の一部が互いに対向するように配置され、
   前記素体は、前記各端子電極が互いに対向する領域に挟まれる位置に配置されると共に、前記各端子電極が延在している側の外面が切断面となっており、
   前記各端子電極が互いに対向する側の面で且つ前記各端子電極が互いに対向する前記領域以外の領域に、前記切断面と同一平面である壁面を有する切欠き部がそれぞれ形成されていることを特徴とするＰＴＣ素子。
   

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