JP2015008316A - Ｐｔｃデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】可及的にコンパクトな接続が可能なＰＴＣデバイスを提供する。
【解決手段】ＰＴＣデバイス１００は、（１）導電性フィラー及びポリマー材料を含んで成るポリマーＰＴＣ要素１１２、並びにポリマーＰＴＣ要素の少なくとも１つの表面に配置された金属電極１０４を有して成るＰＴＣ素子１０２、（２）少なくとも一部分がＰＴＣ素子の金属電極の上方に位置するリード１０６、（３）ＰＴＣ素子の露出部を包囲する保護コーティング１０８を有する。硬化した半田ペーストが、金属電極とリードの少なくとも一部分と電気的に接続する接続部１１０として存在する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＴＣ素子を有して成るＰＴＣデバイス、そのようなデバイスと他の電気要素とが接続されている電気または電子デバイス、ならびにそのような電気または電子デバイスの製造方法に関する。

導電性フィラー、及びポリマー材料を含んで成るポリマーＰＴＣ要素と、ポリマーＰＴＣ要素の少なくとも１つの表面に配置された金属電極とを有して成るポリマーＰＴＣ素子が種々の電気デバイスにおいて使用されている。例えば、携帯電話の２次電池を充電する際に用いる回路でそのようなＰＴＣ素子が回路保護素子として用いられている。

このようなポリマーＰＴＣ素子を電気デバイスに組み込む場合、ＰＴＣデバイスとして供給される、金属電極にリードが接続されたＰＴＣ素子を、電気デバイスの所定の回路の一部分を構成する電気要素（例えば保護回路を構成する、配線、または電子部品の電極、リード等）に半田付けにより接続することによって、所定の回路にＰＴＣデバイスを組み込んで電気デバイスにおいて所定の機能を付与している（特許文献１参照）。

特開２００３−７７７０５号公報

携帯電話のようないわゆるモバイル電気／電子デバイスでは、そのサイズがコンパクトであることが重要であり、そのようなデバイスを構成する部品およびそれに接続する配線のような電気要素も、可及的にコンパクトであるのが望ましく、また、電気要素同士の接続も可及的にコンパクトとなるのが望ましい。

ＰＴＣデバイスを組み込んだ電気デバイスを可及的にコンパクトにしようとする場合、ＰＴＣデバイスに電気要素を直接接続できる、即ち、ＰＴＣデバイスのＰＴＣ要素の直ぐ上方に位置するリードの部分に電気的接続部を介して電気要素を接続できるのが望ましいことに到り、そのような直接接続を可能ならしめるための検討を始めた。尚、直接接続する手段としては、加熱下、必要に応じて加圧を併用した半田材料を用いる接続、例えば、ＰＴＣデバイスのリードと電気要素との間における、フラックス材料を用いる半田付け接続または導電性ペーストによる接続について、また、リードと電気要素との溶接接続について検討した。

特に、ＰＴＣ素子の金属電極とリードとの間が半田付けにより形成される半田接続部によって電気的に接続されており、ＰＴＣ素子の露出部に保護コーティングが酸素バリヤーとして施されているＰＴＣデバイスに、電気要素を直接接続する場合について検討を重ねた結果、直接接続を実施して形成された電気デバイスにおいて、ＰＴＣデバイスの抵抗値が増加する場合があることが見出された。

このようにＰＴＣデバイスの抵抗値の増加をもたらす理由について更に検討を重ねた結果、上述のように直接接続を実施する場合、ＰＴＣデバイスの外部とＰＴＣ素子とを連絡するパスが保護コーティングを通って、および／または保護コーティングとリードとの間に沿って形成され、酸素バリヤーとしての保護コーティングの機能が損なわれ、ＰＴＣ要素の導電性フィラーが酸化される可能性が増加することが考えられることが分かった。

そして、保護コーティングにそのようなパスが形成される原因について詳細な検討を進めた結果、（１）直接接続時に適用される熱によって、ＰＴＣデバイスにおけるリードとＰＴＣ素子の金属電極との間に存在する半田接続部が再溶融し、その時、半田接続部に残存するフラックス材料の成分が蒸発して発生する気体によって溶融した半田接続部が保護コーティングを通って外部に排出され、その通路がパスとして残る可能性があること、また、（２）直接接続時に必要に応じて適用される圧力によって、溶融した半田材料が保護コーティングを通過して外部に飛び出し、その通路がパスとして残る可能性がある、との結論に到った。

尚、上述の結論は、直接接続の実施方法および後述の実験結果に基づいて発明者が理論的に演繹したものであって、十分に大きい確率の可能性であると考えられる。しかしながら、このような結論に基づかない原因に起因してＰＴＣデバイスの抵抗値が増加する場合も有り得ると考えられ、上述の結論は、本発明の技術的範囲を何等拘束するものではなく、本発明の請求項に規定される要件を満たし、結果的に、本発明と実質的に同様または類似の効果をもたらすＰＴＣデバイス、電気デバイス等は本発明の技術的範囲に含まれる。

上述の結論を考慮しながら、直接接続を可能ならしめるＰＴＣデバイスの検討を重ねた結果、以下のＰＴＣデバイスによって上記課題を達成できることを見出した：
（１）（Ａ）（ａ１）導電性フィラー、及び
（ａ２）ポリマー材料
を含んで成るポリマーＰＴＣ要素、
（Ｂ）ポリマーＰＴＣ要素の少なくとも１つの表面に配置された金属電極
を有して成るＰＴＣ素子、ならびに
（２）少なくとも一部分がＰＴＣ素子の金属電極の上方に位置するリード、ならびに
（３）ＰＴＣ素子の露出部を包囲する保護コーティング
を有して成るＰＴＣデバイスであって、
硬化した半田ペーストが金属電極とリードの該少なくとも一部分とを接続していること、即ち、硬化した半田ペーストが、金属電極とリードの該少なくとも一部分とを電気的に接続する接続部として存在することを特徴とする、ＰＴＣデバイス。

即ち、電気または電子デバイス、特にコンパクトなものの製造に際して、電気要素をこのようなＰＴＣデバイスに直接接続でき、その結果、ＰＴＣデバイスの抵抗値の増加の問題を少なくとも緩和できることを見出した。

本明細書において、半田ペーストとは、硬化性樹脂および半田粉末を含んで成る組成物を意味し、硬化した半田ペーストとは、そのような組成物の硬化性樹脂が、それを硬化させる条件に付された結果、硬化した状態にあるものを意味する。通常、半田ペーストは易流動性である。従って、硬化性樹脂および半田粉末を含んで成る組成物は、上記接続部の前駆体を構成する。

硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂であるのが特に好ましい。使用できる熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を例示できる。特に好ましい熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂である。尚、熱硬化性樹脂は、主剤およびそれを硬化させる硬化剤（必要な場合）を含んで成り、更に、必要に応じて、他の成分、例えば硬化促進剤等を含んでもよい。

熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場合、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等を使用できる。他の使用可能なエポキシ樹脂としては臭素化エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等も使用できる。

エポキシ樹脂を硬化させるための硬化剤としては、ポリアミンまたはカルボン酸無水物を使用することが好ましい。具体的には、硬化温度の高い芳香族アミン、例えば、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン等のアミン系硬化剤を使用できる。また、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水トリメリト酸等の無水カルボン酸を硬化剤として使用できる。

半田粉末としては、粒子状または微細な他の形態（例えばフレーク状、箔状）の半田材料を用いることができる。半田材料としては、いずれの適当な材料であってもよく、例えば一般的な錫−鉛半田、いわゆる鉛フリー半田（例えば錫−銀―銅系半田）等を例示できる。

本発明において使用できる半田ペーストの具体例としては、電気・電子分野で常套的に使用されている、硬化性樹脂、特に熱硬化性樹脂および半田粉末を含む、いわゆる半田ペーストを使用できる。半田ペーストは、必要に応じて、上述の硬化性樹脂および半田粉末に加えて、他の成分、例えば溶剤、半田付け用フラックス成分（ロジン、無水カルボン酸のような有機酸）等を含んでいてよい。尚、上述の硬化剤としての無水カルボン酸は、フラックス成分としても作用できる。

半田ペーストにおける硬化性樹脂と半田粉末との重量比は、１：５〜１：１５、好ましくは１：８〜１：１０の範囲を例示できるが、一般的に市販されている半田ペーストであれば通常問題はない。

尚、本発明のＰＴＣデバイスにおいて、ＰＴＣ素子を構成する各部材（即ち、導電性フィラー、ポリマー材料、および金属電極）およびリードは常套のＰＴＣデバイスにおいて使用されているものと同じものであってよく、これらについては公知であるので、これらの詳細な説明は省略する。尚、保護コーティングも同様に公知であり、これには、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂が使用され、ＰＴＣデバイスの外部からＰＴＣ素子への酸素のアクセスを防止し、導電性フィラーの酸化を抑制する。この保護コーティングは、ＰＴＣ素子の露出部を包囲する（または覆う）だけでなく、硬化した半田ペーストの露出部も包囲して（または覆って）いるのが好ましい。保護コーティングが硬化した半田ペーストの露出部を包囲することによって、硬化した半田ペーストを経由したＰＴＣ素子への酸素のアクセスを防止できる。

尚、露出部とは、保護コーティングが存在しないならば、その部分がＰＴＣデバイスの周囲環境にさらされることになる部分を意味する。但し、周囲環境からの酸素のアクセスが防止される限り、保護コーティングと露出部との間に空隙があってもよい。従って、保護コーティングと露出部とが隣接していなくてもよく、これらの間に、周囲環境から隔離された空隙が存在してもよい。

本発明のＰＴＣデバイスの好ましい１つの態様では、ＰＴＣ素子の導電性フィラーは、ニッケルまたはニッケル合金フィラーであり、特に好ましい合金フィラーとしては、Ｎｉ−Ｃｏ合金フィラーを例示できる。他の好ましい態様では、ＰＴＣ素子の金属電極は、金属箔、特に銅箔、ニッケル箔、ニッケルメッキ銅箔等である。更に別の好ましい態様では、ＰＴＣ素子に接続するリードは、ニッケルリード、Ｎｉ−Ｆｅ合金（例えばいわゆる４２アロイ）リード、銅リード、クラッド材（例えばＮｉ−Ａｌクラッド材）リード、ステンレススチールリード等である。

本発明は、上述および後述の本発明のＰＴＣデバイスの製造方法であって、
ＰＴＣ素子の少なくとも一方の金属電極の上に半田ペーストを供給し、
半田ペーストの上にリードを配置し、
半田ペーストを硬化させて金属電極とリードとの間にこれらを電気的に接続する接続部を形成し、
ＰＴＣ素子の露出部を保護コーティングによって覆うこと
を含んで成る製造方法を提供する。この方法において、保護コーティングは接続部の露出部を更に覆うのが好ましい。

更に、本発明は、本発明のＰＴＣデバイスと他の電気要素とを接続した電気デバイスを提供し、また、そのような電気デバイスの製造方法をも提供する。即ち、本発明の電気デバイスの製造方法は、本発明のＰＴＣデバイスのリードと他の電気要素との間に接続手段前駆体を配置し、必要に応じて圧力を加えながら、これらを加熱し、その後、冷却することによって、ＰＴＣデバイスのリードと他の電気要素との間に接続手段を形成することを含む。必要に応じて、接続手段の露出部を保護コーティングによって覆ってよい。本発明の電気デバイスの製造方法の別の態様では、本発明のＰＴＣデバイスのリードと他の電気要素とを溶接によって接続してよい。

本発明のＰＴＣデバイスでは、金属電極とリードの該少なくとも一部分との間を硬化した半田ペーストによって形成された接続部によって接続している。この硬化した半田ペーストによる接続部では、半田材料が、金属電極とリードの該少なくとも一部分との間の電気的な接続を保持した状態で、硬化した樹脂中で広がっていると考えられ、その結果、ＰＴＣデバイスを他の電気要素に接続する際に加えられる熱によって溶融状態となった半田材料は、残存しているフラックス材料が蒸発しても、あるいは／更に、圧力が加えられても、硬化した樹脂が蒸発したフラックス材料および／または溶融した半田材料の移動を制限するため、先に説明したようなパスが形成され難く、ＰＴＣデバイスの抵抗が上昇するという問題を少なくとも緩和、好ましくは実質的に解消できると考えられる。

図１は、本発明のＰＴＣデバイスをその構造が分かるように模式的側方断面図にて示す。 図２は、本発明のＰＴＣデバイスを用いて製造される本発明の電気デバイスをその構造が分かるように模式的側方断面図にて示す。

図１に本発明のＰＴＣデバイスを、それを構成する部材が理解できるように、側方断面図にて模式的に示す。図示したＰＴＣデバイス１００は、ＰＴＣ素子１０２およびその金属電極１０４に接続された、リード１０６を有して成り、ＰＴＣ素子１０２の露出部が保護コーティング１０８によって覆われている。図示した態様から容易に理解できるように、金属電極１０４とリード１０６との間にこれらを電気的に接続する接続部１１０が存在する。この接続部１１０は、硬化した半田ペーストによって構成されている。

尚、図示した態様では、リード１０６の実質的に全部と金属電極１０４の実質的に全部とが接続部１１０によって接続されている。本発明のＰＴＣデバイスの最も広い概念では、金属電極１０４とリード１０６との間に規定される空間の少なくとも一部分に、硬化した半田ペーストによる接続部１１０が存在すればよい。この場合、接続部１１０は、金属電極１０４の上側面の実質的に全部の上に、あるいは金属電極１０４の上側面の一部分の上に位置し、リード１０６は、金属電極１０４の実質的に全部を覆うようなサイズ（場合によっては、金属電極１０４の周縁部の少なくとも一部分から外側にはみ出てもよい）であっても、金属電極１０４の一部分を覆うようなサイズ（場合によっては、金属電極１０４の周縁部の一部分から外側にはみ出てもよい）であってもよい。

従って、１つの態様では、リード１０６の一部分が金属電極１０４の全部と接続されていてよい。例えばリード１０６が金属電極１０４より相当広い（従って、金属電極の全体がリードの一部分によって覆われている）場合、あるいは接続部１１０が図示した態様より狭い（即ち、接続部が図示した状態より小さく、リードの一部分の下方には接続部が存在しない）場合である。別の態様では、金属電極１０４の一部分が、リード１０６の全部または一部分と接続されていてもよい。例えばリード１０６が金属電極１０４より狭い（即ち、リードが金属電極の一部分を覆う）場合、あるいは接続部１１０が図示した態様より狭い場合である。

ＰＴＣ素子１０２は、ポリマーＰＴＣ要素１１２およびその少なくとも１つの表面、例えば図示するように層状のポリマーＰＴＣ要素１１２の両側の主表面１１４に配置された金属電極１０４を有して成る。尚、保護コーティング１０８は、図示するように、ＰＴＣ素子１０２の露出部（即ち、ＰＴＣ要素１１２および金属電極１０４の側面部分）を包囲し、好ましくは、これに加えて、接続部１１０の露出部（即ち、接続部１１０の斜めの側面部分）の周囲も包囲している。尚、接続部１１０が、図示するようにリード１０６と金属電極１０４との間で規定される空間部の実質的に全部を占めるのではなく、一部分を占める場合（即ち、接続部１１０が十分に大きくない場合）、接続部１１０と保護コーティング１０８との間に空隙が存在してよい。

尚、本発明のＰＴＣデバイスは、他の電気要素との直接接続に使用できるので、リード１０６のサイズは、図示するようにＰＴＣ素子の金属電極１０４より大きい必要は必ずしもなく、金属電極１０４の一部分の上方にリード１０６の全体が存在してもよい。勿論、リード１０６の一部分が金属電極１０４の上方に位置し、残りの部分がはみ出る態様であってもよい。

また、図示した態様では、金属電極１０４の一方の主表面の全体と、これに対向する、リード１０６の一方の主表面の全体とが接続部１１０によって接続されているが、別の態様では、金属電極１０４およびリード１０６の主表面の全体が接続されている必要は必ずしもなく、一方の主表面の一部分と他方の主表面の一部または全体が接続されていてもよい。

図１に示した本発明のＰＴＣデバイスを他の電気要素に接続して電気デバイスを製造する様子を、図１と同様の図２に模式的に示す。図２では、ＰＴＣデバイス１００の上側のリード１０６’に、接続手段前駆体としての半田材料を配置し、他の電気要素として別のリード１２０を半田付けすることによって接続手段を形成する様子を示している。この半田付けに際しては、リード１０６’の上に半田材料１２２およびフラックス材料（必要な場合）を供給してその上に別のリード１２０を配置する。尚、接続手段前駆体として半田ペーストまたは導電性ペーストを使用してもよい。

このように上にリード１２０を配置したＰＴＣデバイス１００を例えばリフロー炉に入れて半田材料を溶融させ、その後、冷却することによって、リード１２０をリード１０６’に接続手段１２２によって電気的に接続することによって本発明の電気デバイスを得ることができる。必要に応じて、半田材料が溶融している時に、別のリード１２０の上方から実線矢印で示すように圧力を加えてよい。

上述のような半田付けに代えて、別のリード１２０をリード１０６’に溶接することによって、電気デバイスを製造できる。図２において、半田材料１２２を供給することなく、リード１０６’上に直接別のリード１２０を載せ、抵抗溶接用電極１２４を別のリード１２０の上に配置して、これによってリード１０６’および１２０を加熱して、これらを一体に溶接する。この場合において、必要に応じて、抵抗溶接用電極１２４によって、破線矢印で示すように、圧力を加えることができる。尚、溶接による直接的な接続を実施する場合、上述のような抵抗溶接に代えて、レーザー溶接を用いることもできる。

他の電気要素１２０としては、ＰＴＣデバイスを電気的に接続すべきいずれの適当な要素であってもよく、例えば、種々の形態の配線（ワイヤー、リード等）およびその一部分、パッド、ランド、電子部品（半導体素子、抵抗素子、コンデンサ等のチップ）の電極等を他の電気要素として例示できる。

本発明のＰＴＣデバイスは、ＰＴＣ素子１０２およびリード１０６を予め準備し、ＰＴＣ素子の金属電極１０４とリード１０６との間に半田ペーストを供給する。この供給は、使用する半田ペーストの性状に応じていずれの適当な方法で実施してもよい。通常、金属電極上に半田ペーストを配置し、その上に、リードを配置する。例えば、ディスペンサにより供給する方法、ハケ塗り、スプレー法等の方法を半田ペーストの供給に使用することができる。

具体的には、１つの態様では、例えば、半田ペーストが液体に近い状態の場合には、ＰＴＣ素子の金属電極をペースト内にディッピングしてもよく、別の態様では、ＰＴＣ素子の金属電極上に滴下してもよく、あるいは適当な方法によって半田ペーストを塗布してもよい。別の態様において、半田ペーストが固体に近い状態の場合には、ＰＴＣ素子の金属電極上に、所定量のペーストの塊または粉末状物を配置してよい。

上述のように金属電極１０４とリード１０６との間に半田ペースト１１０を供給した後、半田ペーストの硬化性樹脂を硬化させる。硬化性樹脂が熱硬化性である場合には、リード１０６を配置したＰＴＣデバイスを加熱し、硬化性樹脂を硬化させると共に、半田を溶融させる。必要に応じて、リード１０６上から圧力を加えてもよい。その後、冷却することによって接続部１１０を形成する。

次に、ＰＴＣ素子１０２および接続部１１０の周囲に保護コーティング１０８を施す。この保護コーティングは、ＰＴＣ要素の露出部および必要な場合には接続部１１０の露出部を包囲して、ＰＴＣ要素に含まれる導電性フィラーの酸化を防止する。ＰＴＣ素子１０２および接続部１１０の双方の露出部に保護コーティングを施すのが最も好ましいが、場合により、接続部１１０の露出部への保護コーティングの供給を省略してよい。保護コーティングは、樹脂、好ましくは硬化性樹脂、特に熱硬化性樹脂であるのが好ましいが、放射線硬化性樹脂であってもよく、例えば紫外線、γ線等の放射線を照射することによって硬化する樹脂であってもよい。好ましい樹脂としては、上述の半田ペーストを構成する硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂等を例示できる。

尚、ＰＴＣデバイスの保護コーティングについては、熱硬化性樹脂をスプレーすることによって実施できる。尚、スプレーすべきでない部分は、例えばマスキングしておく。別の態様では、ハケ塗りによってコーティングを施すべき箇所に熱硬化性樹脂を適用してよい。保護コーティングは、例えば米国特許第４，３１５，２３７号に酸素バリアとして開示されており、これを引用することによってこの特許に開示されている酸素バリアの技術的内容は、保護コーティングの技術的内容としてこの明細書に組み込まれるものとする。

本発明のＰＴＣデバイスの製造
ポリマーＰＴＣ素子（タイコエレクトロニクスレイケム株式会社製、直径：２．８ｍｍ、厚さ：０．６ｍｍ）の一方の金属電極上に半田ペースト（千住金属株式会社製、製品名：アンダーフィルペースト＃２０００）をディスペンサによって供給し、その上にＮｉ−リード（直径：３．１ｍｍ、厚さ：０．３ｍｍ）を載せた。

リードを載せたＰＴＣ素子をリフロー炉（２２０℃以上にて３０〜６０秒、設定ピーク温度２６０℃）に入れて加熱し、半田ペースト中の熱硬化性樹脂を硬化させると共に半田粉末を溶融させて金属電極とリードとの間に接続部を形成した。その後、金属電極に挟まれた、ＰＴＣ素子の露出部、および接続部の露出部をエポキシ樹脂（ＰＰＧ社製、商品名：ベアロケード）によって包囲して熱硬化させて保護コーティングを形成し、本発明のＰＴＣデバイスを製造した。

使用したＰＴＣ素子の詳細は次の通りである：
・導電性フィラー（ニッケルフィラー、平均粒径：２〜３μｍ）：約８３重量％
・ポリマー（高密度ポリエチレン）：約１７重量％
・金属電極：ニッケル箔（直径２．８ｍｍ、厚さ：２５μｍ）

使用した半田ペーストの組成の詳細は次の通りである：
・半田粉末（錫−銀−銅、融点：約２１９℃）：約７９重量％
・熱硬化性樹脂（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、硬化条件：約２２０℃以上にて３５秒）：約９重量％
・溶剤（ポリオキシアルキレンエーテル）：約５重量％
・半田付けフラックス（有機酸）：約７重量％

本発明の電気デバイスの製造
上述のようにして製造したＰＴＣデバイスのリード上に、他の電気要素としての別リード（ニッケル製、サイズ：２．５ｍｍ×１５．５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ）を載せ、抵抗溶接機（日本アビオニクス製、設定出力：１５Ｗ）にて押圧しながらリード同士を溶接して電気的に接続して本発明の電気デバイスを得た。
電気デバイスの抵抗値変化の評価
得られた電気デバイスを４０気圧（空気）の容器内で保存して、酸化加速試験に付した。試験前、試験開始から１６８時間が経過した後の抵抗値（図２の別のリード１２０と、別のリードを設けていない側のＰＴＣ素子のリード１０６（下方のリード）との間の抵抗値）を、それぞれ試験前抵抗値および試験後抵抗値として測定した。更に、試験後、ＰＴＣ素子をトリップ（条件：６Ｖ／５０Ａ／５分）させ、その後の抵抗値も、トリップ後抵抗値として、測定した。また、ＰＴＣデバイスを製造する前のＰＴＣ素子自体の初期抵抗値も予め測定しておいた。抵抗値の測定結果を表１に示す。

矩形チップ形態のＰＴＣ素子（タイコエレクトロニクスレイケム株式会社製、サイズ：２．６ｍｍ×４．３ｍｍ、厚さ：０．６ｍｍ、）を用い、ＰＴＣ素子の金属電極に接続するＮｉ−リードとしてサイズ３ｍｍ×４．７ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのものを用いた以外は、実施例１と同様にして、ＰＴＣデバイスを製造し、それを用いて電気デバイスを製造した。そして、先と同様にして、抵抗値を測定した。その結果を表２に示す。

比較例１

実施例１と同様のＰＴＣ素子の金属電極にＮｉ−リード（直径：３．１ｍｍ、厚さ：０．３ｍｍ）を半田付けしてＰＴＣデバイスを得た。半田付けには、実施例１の半田ペーストの半田粉末と実質的に同じ鉛フリー半田材料とロジンの混合物を用い、リフロー炉にて金属電極とリードとの間の接続部を形成してＰＴＣデバイスを得た。リフロー炉の温度条件は、上述の実施例１と同様にした。

次に、実施例１と同様にして、得られたＰＴＣデバイスのリードに別のリードを半田付けした。尚、抵抗溶接機の設定出力は７Ｗであった。先と同様に抵抗値を測定した。その結果を表３に示す。

比較例２

電気デバイスを製造するに際して、抵抗溶接機の設定出力を１０Ｗとした以外は、比較例１を繰り返した。先と同様に抵抗値を測定した。その結果を表４に示す。

比較例３

実施例２と同様のＰＴＣ素子の金属電極にＮｉ−リード（厚さ：０．２ｍｍ）を半田付けしてＰＴＣデバイスを得た。半田付けは、比較例１と同様に実施した。次に、実施例２と同様にして、得られたＰＴＣデバイスのリードに別のリードを半田付けした。尚、抵抗溶接機の設定出力は７Ｗであった。先と同様に抵抗値を測定した。その結果を表５に示す。尚、試験後抵抗値およびトリップ後抵抗値のみを測定した。

比較例４

電気デバイスを製造するに際して、抵抗溶接機の設定出力を１０Ｗとした以外は、比較例３を繰り返した。先と同様に抵抗値を測定した。その結果を表６に示す。

上述の実施例および比較例の測定結果から明らかなように、実施例１のＰＴＣデバイスでは、試験後の抵抗値およびトリップ後の抵抗値の最大値は、同じ厚さ（０．３ｍｍ）のリードを使用した比較例１および２のそれよりも相当小さい。即ち、本発明のＰＴＣデバイスを用いる場合、先に説明したように保護コーティングにパスが形成される確率は大きく減少していると推定される。

しかも、実施例１において電気デバイスを製造する際に用いた抵抗溶接機の設定出力は１５Ｗであり、この設定出力は比較例１および２の設定出力（それぞれ７Ｗおよび１０Ｗ）より相当大きい。即ち、実施例１における溶接は、比較例１および２における溶接と比べて、ＰＴＣデバイスの金属電極とリードとの間の接続部に与える熱的な影響が相当大きく、この点では、実施例１のＰＴＣデバイスでは、保護コーティングにパスが形成され易いと考えられる。それにもかかわらず、実施例１の抵抗値の測定結果が低いということは、本発明に基づけば、ＰＴＣデバイスに保護コーティングにパスが形成されにくいということを例証している。

実施例２と比較例３および４の測定結果についても、上述の実施例１と比較例１および２の結果と同様の傾向が認められる。

本発明のＰＴＣデバイスは、直接接続によって電気デバイスに組み込むことができ、その結果、電気デバイスをコンパクトできる一方、ＰＴＣ素子の抵抗値が増加する可能性が大幅に減少するので、ＰＴＣ素子が組み込まれた回路の信頼性が向上する。

尚、ＰＴＣデバイスを製造するに当たり、半田ペーストを用いるという上述の本発明は、導電性フィラーとしてカーボンブラックを使用し、保護コーティングを有さないＰＴＣ素子に対しても有用である。即ち、半田ペーストを用いると上述のような効果があるので、ＰＴＣ素子の金属電極とリードとが半田材料の接続部で接続されているＰＴＣデバイスに別のリードを加熱して接続する際に、特に圧力を加えながら接続する際に、ＰＴＣ素子の金属電極とリードとの間の半田材料が接続部から飛び出す可能性があるという問題点（その結果、接続部の導電性が不十分になる可能性があるという問題点）を解決できる。

そのようなＰＴＣデバイスは、上述の本発明のＰＴＣデバイスにおいて、導電性フィラーがカーボンブラックによって構成され、保護コーティングが省略されていることを特徴とする。このようなＰＴＣデバイスを用いて、上述の電気デバイスの製造方法にて同様に電気デバイスを製造できる。但し、保護コーティングを施す必要はない。

１００ ＰＴＣデバイス
１０２ ＰＴＣ素子
１０４ 金属電極
１０６，１０６’ リード
１０８ コーティング
１１０ 接続部
１１２ ＰＴＣ要素
１１４ ＰＴＣ要素の主表面
１２０ 別のリード（他の電気要素）
１２２ 半田材料
１２４ 抵抗溶接機電極。

Claims (20)

1. （１）（Ａ）（ａ１）導電性フィラー、及び
   （ａ２）ポリマー材料
   を含んで成るポリマーＰＴＣ要素、
   （Ｂ）ポリマーＰＴＣ要素の少なくとも１つの表面に配置された金属電極
   を有して成るＰＴＣ素子、ならびに
   （２）少なくとも一部分がＰＴＣ素子の金属電極の上方に位置するリード、ならびに
   （３）ＰＴＣ素子の露出部を包囲する保護コーティング
   を有して成るＰＴＣデバイスであって、
   熱硬化性樹脂および半田粒子を含んで成る硬化した半田ペーストが、金属電極とリードの該少なくとも一部分とを電気的に接続する接続部として存在する、ＰＴＣデバイス。
2. リードは、その全体が金属電極の上方に配置されている、請求項１に記載のＰＴＣデバイス。
3. 熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂である、請求項１または２に記載のＰＴＣデバイス。
4. 導電性フィラーは、Ｎｉ−フィラーまたはＮｉ合金−フィラーである、請求項１〜３のいずれかに記載のＰＴＣデバイス。
5. Ｎｉ合金は、Ｎｉ−Ｃｏ合金である、請求項４に記載のＰＴＣデバイス。
6. リードはＮｉ−リードである請求項１〜５のいずれかに記載のＰＴＣデバイス。
7. 保護コーティングは、硬化した熱硬化性樹脂でできている、請求項１〜６のいずれかに記載のＰＴＣデバイス。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のＰＴＣデバイスと他の電気要素とが電気的に接続されている電気デバイス。
9. ＰＴＣデバイスのリードとその上方に位置する他の電気要素との間に位置する接続手段によって電気的に接続されている、請求項８に記載の電気デバイス。
10. リードと他の電気要素との間に位置する接続手段は、接続手段前駆体を加熱することによって形成されている、請求項９に記載の電気デバイス。
11. 接続手段前駆体は、リードと他の電気要素との間に配置される半田材料、半田ペーストまたは導電性ペーストである請求項１０に記載の電気デバイス。
12. リードと他の電気要素との電気的な接続は、他の電気要素をリードに対して押圧しながら、実施されている、請求項８〜１１のいずれかに記載の電気デバイス。
13. 他の電気要素は、種々の形態の配線、パッド、ランドもしくはこれらのいずれかの一部分、または電子部品の電極である、請求項８〜１２のいずれかに記載の電気デバイス。
14. ＰＴＣデバイスのリードとその上方に位置する他の電気要素とは、溶接によって直接的に電気的に接続されている、請求項８に記載の電気デバイス。
15. リードと他の電気要素との電気的な接続は、他の電気要素をリードに対して押圧しながら、実施されている、請求項１４に記載の電気デバイス。
16. 他の電気要素は、種々の形態の配線、パッド、ランドもしくはこれらのいずれかの一部分、または電子部品の電極である、請求項１４または１５に記載の電気デバイス。
17. 請求項８〜１３のいずれかに記載の電気デバイスの製造方法であって、
    請求項１〜８のいずれかに記載のＰＴＣデバイスのリードと他の電気要素との間に接続手段前駆体を配置し、
    必要に応じて圧力を加えながら、これらを加熱し、その後、冷却することによって、ＰＴＣデバイスのリードと他の電気要素との間に接続手段を形成すること
    を含んで成る製造方法。
18. 請求項１４〜１６のいずれかに記載の電気デバイスの製造方法であって、
    請求項１〜７のいずれかに記載のＰＴＣデバイスのリードに他の電気要素を、必要に応じて圧力を加えながら、溶接すること
    を含んで成る製造方法。
19. 請求項１〜７のいずれかに記載のＰＴＣデバイスの製造方法であって、
    ＰＴＣ素子の少なくとも一方の金属電極の上に半田ペーストを供給し、
    半田ペーストの上にリードを配置し、
    半田ペーストを硬化させて金属電極とリードとの間にこれらを電気的に接続する接続部を形成し、
    ＰＴＣ素子の露出部を保護コーティングによって覆うこと
    を含んで成る製造方法。
20. 保護コーティングは、ＰＴＣ素子の露出部に加えて、接続部の露出部をも覆う請求項１９に記載の製造方法。

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