JP2788968B2 - 回路保護デバイス - Google Patents

回路保護デバイス

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JP2788968B2
JP2788968B2 JP61245157A JP24515786A JP2788968B2 JP 2788968 B2 JP2788968 B2 JP 2788968B2 JP 61245157 A JP61245157 A JP 61245157A JP 24515786 A JP24515786 A JP 24515786A JP 2788968 B2 JP2788968 B2 JP 2788968B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、PTC導電性ポリマー組成物を有して成る回
路保護デバイスに関する。 ［従来の技術］ 導電性ポリマーは、周知である。導電性ポリマーは、
有機ポリマー中に分散させた、または有機ポリマーによ
り支持された粒状導電性充填剤を含んで成る。それら
は、ヒーターおよび回路保護デバイスに使用でき、PTC
（正温度係数）またはZTC（零温度係数）挙動として知
られた挙動を示すことができる。 導電性ポリマー組成物およびデバイスに関する文献に
は、例えば、以下のようなものが挙げられる。アメリカ
合衆国特許第2,952,761、2,978,665、3,243,753、3,35
1,882、3,571,777、3,757,086、3,793,716、3,823,21
7、3,858,144、3,861,029、3,950,604、4,017,715、4,0
72,848、4,085,286、4,117,312、4,177,376、4,177,44
6、4,188,276、4,237,441、4,242,573、4,246,468、4,2
50,400、4,252,692、4,255,698、4,271,350、4,272,47
1、4,304,987、4,309,596、4,309,597、4,314,230、4,3
14,231、4,315,237、4,317,027、4,318,881、4,327,35
1、4,330,704、4,334,351、4,352,083、4,361,799、4,3
88,607、4,398,084、4,413,301、4,425,397、4,426,33
9、4,426,633、4,427,877、4,435,639、4,429,216、4,4
42,139、4,459,473、4,481,498、4,476,450、4,502,92
9、4,514,620、4,517,449、4,534,889、および4,560,49
8号；クラソンおよびクーバット（KlasonおよびKuba
t），ジャーナル・オブ・アプライド・ポリマー・サイ
エンス（J.Applied Polymer Science）19,813−815（19
75）；ナルキス（Narkis）ら，ポリマー・エンジニアリ
ング・アンド・サイエンス（Polymer Engineering and
Science）18,649−653（1978）；ヨーロッパ特許出願第
38,713、38,714、38,718;74,281、92,406、119,807、13
3,748、134,145、144,187、157,640、158,410、175,550
および176,284号。 ［発明の構成］ 導電性ポリマーと共に使用されてきた電極には、単線
および撚線、金属箔ならびにエキスパンデッドメタルシ
ート膨張および穿孔金属シートが包含される。発明者ら
は、導電性ポリマーと直接物理的に、かつ電気的に接触
するミクロラフ（microrough）表面を有する金属箔電極
を使用することにより、向上した物理的および電気的性
質が得られることを見出だした。「ミトクラフ」なる語
は、（ａ）0.1〜100ミクロンの距離だけ表面から突出
し、（ｂ）（ｉ）500ミクロンを越えない、好ましくは1
00ミクロンを越えない、特に10ミクロンを越えない、ま
た、（ii）好ましくは少なくとも0.03ミクロン、特に少
なくとも0.1ミクロンである表面に平行な少なくとも１
つの次元を有し、さらに（ｃ）電着により形成される凹
凸を有して成る表面を意味するものとして本明細書では
使用している。凹凸は、電着により形成された形状、例
えば、一般に表面から突出する球状の瘤のような形状で
ある。従って、１つの要旨において、本発明は、（ｉ）
25Ω以下の抵抗を有し、（ii）２つの金属箔電極ならび
に、金属箔電極に直接物理的に接触し、かつPTC導電性
ポリマーから成るPTC要素を含んで成る層状回路保護デ
バイスであって、各金属箔電極が、（ａ）層状導電性ポ
リマー要素と直接物理的に接触し、（ｂ）0.1〜100ミク
ロンの距離で表面から突出し、500ミクロンを越えない
表面に平行な少なくとも１つの次元を有する凹凸を本質
的に有して成るミクロラフ表面を有することを特徴とす
る回路保護デバイスを提供する。 ミクロラフ金属箔表面は電着により形成され、電解液
にさらされる表面がミクロラフ表面になる。従って、電
着箔（特に、電着銅およびニッケル箔）を本発明に用い
ることができる。一つの態様では、平滑表面に同一また
は異なる金属のミクロラフ層を電着する。要すれば、ミ
クロラフ表面は、化学的性質を変えるために処理するこ
とができる。例えば、電着金属箔は、適当な処理、例え
ば水安定性酸化物の被膜を与える処理、特に電着銅箔の
亜鉛−ニッケルまたはニッケル処理により不動態化する
（即ち、不活性にまたは化学的反応がほとんどないよう
に変える）ことができる。このような処理は、例えば、
金属が導電性ポリマーの分解の触媒となるような場合に
望ましい。また、このような処理は、導電性ポリマーと
の適当な酸−塩基相互作用を提供するために行うことが
できる。 電極上のミクロラフ表面の使用により、使用できる導
電性ポリマーの範囲が増加する。例えば、従来の金属箔
を使用する場合、金属箔に向上した付着性を提供する極
性ポリマーまたは他のポリマー成分を導電性ポリマーが
含む必要がしばしばあったが、その存在により所定の電
気的性質が低下していた。そのような成分は、電着され
たミクロラフ金属箔電極を使用する場合、必要ではな
い。従って、本発明は、特に、曲げ、膨張係数の違い、
例えば軽油のような溶剤への露出、または熱的もしくは
電気的衝撃の結果のしての電極と導電性ポリマーの分離
が問題であると考えられるような状況で、より広範囲の
PTC導電性ポリマーを使用することを可能にする。適当
な導電性ポリマーは、参考文献に記載されているもので
ある。好ましい導電性ポリマーには、ポリオレフィン系
のもの、特に高密度ポリエチレン、およびフルオロポリ
マー系のもの、特にポリビニリデンフルオリドが包含さ
れる。向上した付着性の利点には、箔積層物から非常に
小さい部分の打ち抜きができること、および高電圧下に
さらされた場合にでも有する実質的に向上した電気安定
剤が包含される。 本発明は、上述の特許および特許出願に記載されてい
る層上の回路保護デバイスのいずれにでも使用でき、そ
れには、特に25オーム以下、より特に１オーム以下の抵
抗を有するデバイスが包含される。0.2インチ（5.1mm）
以下、例えば0.15インチ以下であるような、また0.1イ
ンチ以下のような更に小さい少なくとも１つの層寸法を
有する非常に小さい層状デバイスを、箔積層物の打ち抜
きにより製造できる。 本発明を次の実施例により説明する。 実施例１ 高密度ポリエチレン（マーレックス（Marlex）6003、
フィリップス・ペトローリアム（Phillips Petroleum）
製）6200g、カーボンブラック（スタテックス（State
x）Ｇ、コロンビアン・ケミカルズ（Columbian Chemic
als）製）5310g、酸化チタン（ティピュア（TiPure）R1
01、デュポン（du Pont）製）7955gおよび酸化防止剤2
05gを混転し、バンバリー（Banbury）ミキサーで混合
し、水浴中に溶融押出し、ペレットにした。乾燥後、ペ
レットを幅8.25インチ（21.0cm）、厚さ0.030インチ
（0.076cm）のシートに押し出し、６インチ（15.3cm）
平方のサンプルをシートから切り取った。 260℃の加熱プレスを使用して、圧力4000ポンド２分
間、次いで圧力7000ポンド３分間で２枚の金属箔（６×
６×0.0014インチ）間に各サンプルを積層した。金属箔
は、サンプルに隣接する表面をニッケルおよび亜鉛で不
動態化した電着銅箔であった。この箔は、エイツ・イン
ダストリーズ（Yates Industries）からテックス（TE
X）−１という商品名で市販されている。 直径が0.125インチ（0.318cm）のディスク形状デバイ
スをこの積層物から打ち抜いた。24AWGのニッケルメッ
キ銅リード線を各デバイスの各金属箔に取り付けた。次
いで、エポキシ樹脂によりデバイスを封入し、110℃３
時間で硬化させた。 実施例２ 実施例１に使用した手順により、マーレックス6003
（8092g）、スタテックスＧ（8071g）および酸化防止剤
276gをペレットにし、次いで、このペレットからディス
ク形状デバイスを製造した。 実施例３ ポリビニリデンフルオリド（KF1000、クレハ（Kureh
a）製）1570g、カーボンブラック（バルカン（Vulcan）
XC5−72、カボット（Cabot）製）3915g、炭酸カルシウ
ム（オムヤ（Omya）BSH、オムヤ社製）618gおよびトリ
アリルイソシアヌレート199gを混合し、水浴中に溶融押
出し、ペレットにした。 ペレットを押出成形して、幅11インチ（27.9cm）、厚
さ0.020インチ（0.051cm）のシートにし、1.5MeV電子ビ
ームを使用して20Mラドの線量で放射線照射した。６イ
ンチ（15.3cm）平方のサンプルをシートから切り取っ
た。200℃で圧力1500ポンド４分間、圧力20000ポンド２
分間、次いで、冷却して水冷プレスで圧力20000ポンド
で、２枚のポリマーシートのサンプルを２枚の（１オン
スの）電着銅箔（６×６インチ）（インターナショナル
・ホイルズ（International Foils）製）間に積層し
た。得られたシートは、厚さ0.035インチ（0.089cm）で
あった。平らな0.005インチ（0.013cm）銅リード線をス
ラブから切り取ったサンプル（１インチ（2.54cm）×２
インチ（5.08cm））にハンダ付けした。次いで、ヒータ
ーをエポキシ樹脂に封入した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーチン・マティーセン アメリカ合衆国 94536 カリフォルニ ア、フレモント、モンテシト・ドライブ 36670番 (56)参考文献 特開 昭60−196901（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−136484（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−164797（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−103151（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−260607（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01C 7/02 - 7/22 B29C 65/44

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 １．（ｉ）25Ω以下の抵抗を有し、（ii）２つの金属箔
    電極ならびに、金属箔電極に直接物理的に接触し、かつ
    PTC導電性ポリマーから成るPTC要素を含んで成る層状回
    路保護デバイスであって、 各金属箔電極が、 （ａ）層状導電性ポリマー要素と直接物理的に接触し、 （ｂ）0.1〜100ミクロンの距離で表面から突出し、0.1
    〜10ミクロンの面に平行な少なくも１つの次元を有する
    凹凸を本質的に有して成り、 （ｃ）電着により形成される ミクロラフ表面を有することを特徴とする回路保護デバ
    イス。 ２．導電性ポリマーは、高密度ポリエチレンまたはポリ
    ビニリデンフルオリド系のものである特許請求の範囲第
    １項記載のデバイス。 ３．各電極が電着ニッケル箔である特許請求の範囲第１
    項または第２項に記載のデバイス。 ４．各電極が、ニッケルを被覆の上に電着させた銅箔で
    ある特許請求の範囲第１項または第２項に記載のデバイ
    ス。
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