JP3506629B2 - Organic positive temperature coefficient thermistor - Google Patents

Organic positive temperature coefficient thermistor

Info

Publication number
JP3506629B2
JP3506629B2 JP02060099A JP2060099A JP3506629B2 JP 3506629 B2 JP3506629 B2 JP 3506629B2 JP 02060099 A JP02060099 A JP 02060099A JP 2060099 A JP2060099 A JP 2060099A JP 3506629 B2 JP3506629 B2 JP 3506629B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molecular weight
resistance
organic compound
low molecular
conductive particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP02060099A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000223303A (en
Inventor
徳彦 繁田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP02060099A priority Critical patent/JP3506629B2/en
Priority to TW88113032A priority patent/TW466509B/en
Priority to CNB99120767XA priority patent/CN1179369C/en
Publication of JP2000223303A publication Critical patent/JP2000223303A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3506629B2 publication Critical patent/JP3506629B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、温度センサーや過
電流保護素子として用いられ、温度上昇とともに抵抗値
が増大するPTC(positive temperature coefficient
of resistivity)特性を有する有機質正特性サーミス
タに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used as a temperature sensor or an overcurrent protection element and has a PTC (positive temperature coefficient) whose resistance value increases as temperature rises.
organic positive temperature coefficient thermistor having a characteristic of resistivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】結晶性熱可塑性高分子に導電性粒子を分
散させた有機質正特性サーミスタはこの分野では公知で
あり、米国特許第3243753号明細書および同第3
351882号明細書等に開示されている。抵抗値の増
大は、結晶性高分子が融解に伴って膨張し、導電性微粒
子の導電経路を切断するためと考えられている。
2. Description of the Related Art Organic positive temperature coefficient thermistors in which conductive particles are dispersed in a crystalline thermoplastic polymer are known in the art, and are described in US Pat. No. 3,243,753 and US Pat.
No. 351882 specification and the like. It is considered that the increase in the resistance value is because the crystalline polymer expands with the melting and cuts the conductive path of the conductive fine particles.

【0003】有機質正特性サーミスタは、自己制御型発
熱体、過電流保護素子、温度センサー等に利用すること
ができる。これらに要求される特性としては、非動作時
の室温抵抗値が十分低いこと、室温抵抗値と動作時の抵
抗値の変化率が十分大きいこと、繰り返し動作による抵
抗値の変化が小さいことが挙げられる。
The organic positive temperature coefficient thermistor can be used for a self-regulating heating element, an overcurrent protection element, a temperature sensor and the like. The characteristics required for these are that the room temperature resistance value during non-operation is sufficiently low, that the rate of change between the room temperature resistance value and the resistance value during operation is sufficiently large, and the change in resistance value due to repeated operation is small. To be

【0004】こうした要求特性を満足させるために、ワ
ックス等の低分子有機化合物を用い、バインダーとして
熱可塑性高分子をマトリックスとする有機質正特性サー
ミスタが提案されている。このような有機質正特性サー
ミスタとしては、例えば、ポリイソブチレン/パラフィ
ンワックス/カーボンブラック系(F.Bueche,J.Appl.Phy
s.,44,532,1973)、スチレン−ブタジエンラバー/パラ
フィンワックス/カーボンブラック系(F.Bueche,J.Poly
mer Sci.,11,1319,1973)、低密度ポリエチレン/パラフ
ィンワックス/カーボンブラック系(K.Ohe et al.,Jpn.
J.Appl.Phys.,10,99,1971)がある。また、特公昭62-165
23号、特公平7-109786号、同7-48396号、特開昭62-5118
4号、同62-51185号、同62-51186号、同62-51187号、特
開平1-231284号、同3-132001号、同9-27383号、同9-694
10号の各公報にも低分子有機化合物を使った有機質正特
性サーミスタを用いた自己温度制御発熱体、限流素子等
が開示されている。これらの場合は低分子有機化合物の
融解により抵抗値が増大すると考えられる。
In order to satisfy such required characteristics, an organic positive temperature coefficient thermistor has been proposed which uses a low molecular weight organic compound such as wax and uses a thermoplastic polymer as a matrix as a binder. As such an organic positive temperature coefficient thermistor, for example, polyisobutylene / paraffin wax / carbon black system (F. Bueche, J. Appl. Phy
s., 44 , 532, 1973), styrene-butadiene rubber / paraffin wax / carbon black system (F.Bueche, J.Poly)
mer Sci., 11 , 1319, 1973), low density polyethylene / paraffin wax / carbon black system (K.Ohe et al., Jpn.
J.Appl.Phys., 10 , 99, 1971). In addition, Japanese Examined Japanese Patent Sho
No. 23, Japanese Examined Patent Publication No. 7-109786, No. 7-48396, JP-A-62-5118
No. 4, No. 62-51185, No. 62-51186, No. 62-51187, JP-A No. 1-231284, No. 3-132001, No. 9-27383, No. 9-694.
Each publication of No. 10 also discloses a self-temperature control heating element, a current limiting element and the like using an organic positive temperature coefficient thermistor using a low molecular weight organic compound. In these cases, it is considered that the resistance value increases due to the melting of the low molecular weight organic compound.

【0005】低分子有機化合物を動作物質に用いると、
一般に高分子に比べて結晶化度が高いため、昇温により
抵抗が増大する際の立ち上がりが急峻になるという利点
がある。また、高分子は過冷却状態を取りやすいため、
通常、昇温時に抵抗値が増大する温度より降温時に抵抗
値が減少する温度の方が低くなるようなヒステリシスを
示すが、低分子有機化合物を用いることでこのヒステリ
シスを抑えることができる。さらには、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。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
って融点が変化し、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に十分なPTC
特性が得られないことがある。
When a low molecular weight organic compound is used as a working substance,
In general, since the crystallinity is higher than that of a polymer, there is an advantage that the rising is steep when the resistance is increased by the temperature rise. In addition, since the polymer is easy to take a supercooled state,
Normally, a hysteresis is shown such that the temperature at which the resistance value decreases at the time of temperature decrease becomes lower than the temperature at which the resistance value increases at the time of temperature increase, but this hysteresis can be suppressed by using a low molecular weight organic compound. Furthermore, by using low molecular weight organic compounds having different melting points, the temperature at which the resistance increases (operating temperature) can be easily controlled. In the case of a polymer, the melting point and the operating temperature can be changed by the difference in the molecular weight and the degree of crystallinity and the copolymerization with the comonomer, but at that time, it is necessary to change the crystal state. PTC
The characteristics may not be obtained.

【0006】しかし、上記文献に開示されている有機質
正特性サーミスタでは、導電性粒子としてカーボンブラ
ックや黒鉛が用いられているので、低い初期(室温)抵
抗と大きな抵抗変化率とを両立させていない。Jpn.J.Ap
pl.Phys.,10,99,1971には、比抵抗値(Ω・cm)が108
倍増加した例が示されているが、室温での比抵抗値は1
4Ω・cmで非常に高く、特に過電流保護素子や温度セ
ンサーに使うには実用的ではない。また、他の文献にお
ける抵抗値(Ω)あるいは比抵抗値(Ω・cm)の増加
は、いずれも10倍以下から104倍程度の範囲にあ
り、室温抵抗も十分低いものではない。
However, in the organic positive temperature coefficient thermistor disclosed in the above document, since carbon black or graphite is used as the conductive particles, both low initial (room temperature) resistance and large resistance change rate are not achieved at the same time. . Jpn.J.Ap
pl.Phys., 10 , 99, 1971 has a resistivity value (Ω · cm) of 10 8
An example of double increase is shown, but the specific resistance value at room temperature is 1
It is very high at 0 4 Ω · cm, which is not practical for use in overcurrent protection devices and temperature sensors. Further, the increase in the resistance value (Ω) or the specific resistance value (Ω · cm) in other documents is in the range of 10 times or less to 10 4 times, and the room temperature resistance is not sufficiently low.

【0007】また、マトリックスに熱可塑性高分子を用
いると、その融点では軟化・流動するため、特に高温に
さらされたとき系の分散状態が変化し、特性が安定しな
いという問題がある。
Further, when a thermoplastic polymer is used for the matrix, it softens and flows at its melting point, so that the dispersion state of the system changes, especially when it is exposed to a high temperature, and there is a problem that the characteristics are not stable.

【0008】一方、低分子有機化合物と、マトリックス
として熱硬化性高分子を用いた有機質正特性サーミスタ
が、特開平2-156502号、同2-230684号、同3-132001号、
同3-205777号の各公報に開示されている。しかしなが
ら、これらも導電性粒子としてカーボンブラックや黒鉛
が用いられており、抵抗変化率はいずれも1桁以下と小
さく、室温抵抗も1Ω・cm前後で十分低いものではな
く、低い初期抵抗と大きな抵抗変化率とを両立させてい
ない。
On the other hand, organic positive temperature coefficient thermistors using a low molecular weight organic compound and a thermosetting polymer as a matrix are disclosed in JP-A-2-156502, JP-A-2-230684 and JP-A-3-132001,
It is disclosed in each publication of the above-mentioned 3-205777. However, these also use carbon black or graphite as the conductive particles, and the rate of change in resistance is as low as one digit or less, and the room temperature resistance is not low enough at around 1 Ω · cm. It is not compatible with the rate of change.

【0009】また、低分子有機化合物を用いず、熱硬化
性高分子と導電性粒子のみで構成される有機質正特性サ
ーミスタが、特開昭55-68075号、同58-34901号、同63-1
70902号、特開平2-33881号、同9-9482号、同10-4002号
の各公報、米国特許4966729号明細書で提案されてい
る。これらにおいても、導電性粒子としてカーボンブラ
ックや黒鉛が用いられているので、0.1Ω・cm以下の
室温抵抗と5桁以上の抵抗変化率とを両立させた例はな
い。また、一般に、熱硬化性高分子と導電性粒子のみの
構成では明確な融点をもつ構成物がないため、温度−抵
抗特性における抵抗の立ち上がりが鈍くなり、特に過電
流保護素子や温度センサーの用途では満足な特性が得ら
れていないことが多い。
Further, organic positive temperature coefficient thermistors composed of only thermosetting polymers and conductive particles without using low molecular weight organic compounds have been disclosed in JP-A-55-68075, JP-A-58-34901 and JP-A-63-63. 1
70902, JP-A-2-33881, JP-A-9-9482, JP-A-10-4002, and U.S. Pat. No. 4,966,729. Also in these, since carbon black or graphite is used as the conductive particles, there is no example in which the room temperature resistance of 0.1 Ω · cm or less and the resistance change rate of 5 digits or more are made compatible. In addition, in general, there is no composition having a clear melting point in the composition of only thermosetting polymer and conductive particles, so the rise of resistance in the temperature-resistance characteristic becomes slow, especially in the application of overcurrent protection element and temperature sensor. In many cases, satisfactory characteristics are not obtained.

【0010】上記のものも含め、従来の有機質正特性サ
ーミスタでは導電性粒子としてカーボンブラックや黒鉛
が多く用いられてきたが、初期抵抗値を下げるためカー
ボンブラックの充填量を多くしたときに十分な抵抗変化
率が得られず、低い初期抵抗と大きな抵抗変化率とを両
立できないという欠点があった。また、一般の金属粒子
を導電性粒子に用いた例もあるが、同じように低い初期
抵抗と大きな抵抗変化率とを両立させることは困難であ
った。
In the conventional organic positive temperature coefficient thermistor including the above-mentioned ones, carbon black and graphite have been often used as conductive particles. However, when the filling amount of carbon black is increased in order to lower the initial resistance value, it is sufficient. There is a drawback that a resistance change rate cannot be obtained, and a low initial resistance and a large resistance change rate cannot both be achieved. In addition, although there is an example in which general metal particles are used as the conductive particles, it is similarly difficult to achieve both a low initial resistance and a large resistance change rate.

【0011】上記の欠点を解決する方法として、スパイ
ク状の突起を有する導電性粒子を用いる方法が開示され
ている。特開平5−47503号公報には、結晶性重合
体、具体的にはポリフッ化ビニリデンとスパイク状の突
起を有する導電性粒子、具体的にはスパイク状Niパウ
ダーとからなる有機質正特性サーミスタが開示されてい
る。また、米国特許第5378407号明細書にも、ス
パイク状の突起を有するフィラメント形状のNiと、ポ
リオレフィン、オレフィン系コポリマー、あるいはフル
オロポリマーとを用いたものが開示されている。しかし
ながら、これらのものでは、低い初期抵抗と大きな抵抗
変化を両立させる効果は向上するものの、低分子有機化
合物を動作物質に用いていないのでヒステリシスの点が
不十分であり、特に温度センサーのような用途には適さ
ない。また、動作時に抵抗が増加した後さらに加熱する
と、温度上昇とともに抵抗値が減少するNTC特性(ne
gative temperature coefficient of resistivity )を
示すという問題がある。なお、上記公報および上記明細
書では、低分子有機化合物を用いることは全く示唆され
ていない。
As a method of solving the above-mentioned drawbacks, a method of using conductive particles having spike-like protrusions has been disclosed. Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-47503 discloses an organic positive temperature coefficient thermistor composed of a crystalline polymer, specifically polyvinylidene fluoride and conductive particles having spike-like protrusions, specifically spiked Ni powder. Has been done. Further, US Pat. No. 5,378,407 also discloses a filament-shaped Ni having spike-like protrusions, and a polyolefin, an olefin-based copolymer, or a fluoropolymer. However, with these materials, although the effect of achieving both a low initial resistance and a large resistance change is improved, the point of hysteresis is insufficient because a low molecular weight organic compound is not used as an operating material, and especially in the case of temperature sensors. Not suitable for use. In addition, if the resistance is increased during operation and heating is further performed, the resistance value decreases with increasing temperature.
There is a problem of showing a gative temperature coefficient of resistivity). The above publication and the above specification do not suggest the use of low molecular weight organic compounds.

【0012】また、特開平5−198403号、同5−
198404号公報には、熱硬化性樹脂とスパイク状の
突起を有する導電性粒子とを混合してなる有機質正特性
サーミスタが開示されており、9桁以上の抵抗変化率が
得られている。しかしながら、フィラー充填量を多くし
て室温抵抗値を下げると十分な抵抗変化率が得られず、
低い初期抵抗と大きな抵抗変化を両立させることは困難
である。また、熱硬化性樹脂と導電性粒子とから構成さ
れているので、抵抗増加の立ち上がりも十分急峻なもの
ではない。なお、上記公報でも、低分子有機化合物を用
いることは全く示唆されていない。
Further, Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-198403 and 5-198403,
Japanese Unexamined Patent Publication No. 198404 discloses an organic positive temperature coefficient thermistor obtained by mixing a thermosetting resin and conductive particles having spike-like protrusions, and a resistance change rate of 9 digits or more is obtained. However, if the filler filling amount is increased to lower the room temperature resistance value, a sufficient resistance change rate cannot be obtained,
It is difficult to achieve both low initial resistance and large resistance change. Further, since it is composed of the thermosetting resin and the conductive particles, the rise of resistance is not sufficiently steep. It should be noted that the above publication also does not suggest the use of low molecular weight organic compounds.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、室温
抵抗が十分低く、動作時と非動作時の抵抗変化率が大き
く、温度−抵抗曲線のヒステリシスが小さく、抵抗増加
後のNTC特性が見られず、動作温度の調整が容易であ
り、しかも、特性安定性が高い有機質正特性サーミスタ
を提供することである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION It is an object of the present invention that room temperature resistance is sufficiently low, resistance change rate during operation and non-operation is large, temperature-resistance curve hysteresis is small, and NTC characteristics after resistance increase. It is an object of the present invention to provide an organic positive temperature coefficient thermistor which is not seen, whose operating temperature can be easily adjusted, and whose characteristic stability is high.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
の本発明により達成される。 (1) 熱硬化性高分子マトリックス、低分子有機化合
物およびスパイク状の突起を有する導電性粒子を含み、
前記低分子有機化合物の融点が40〜100℃であり、
前記導電性粒子の重量が、前記熱硬化性高分子マトリッ
クスと前記低分子有機化合物との合計の1.5〜5倍で
あり、前記低分子有機化合物の重量が、前記熱硬化性高
分子マトリックスの重量の0.2〜2.5倍であり、初
期抵抗8.2×10 -3 Ω以下、抵抗変化率8桁以上であ
る有機質正特性サーミスタ。 (2) 前記低分子有機化合物の分子量が4,000以
下である上記(1)の有機質正特性サーミスタ。 (3) 前記低分子有機化合物が石油系ワックスまたは
脂肪酸である上記(1)または(2)の有機質正特性サ
ーミスタ。 (4) 前記熱硬化性高分子マトリックスが、エポキシ
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリウレ
タン、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂のいずれか
である上記(1)〜(3)のいずれかの有機質正特性サ
ーミスタ。 (5) 前記スパイク状の突起を有する導電性粒子が鎖
状に連なっている上記(1)〜(4)のいずれかの有機
質正特性サーミスタ。
The above object is achieved by the present invention described below. (1) A thermosetting polymer matrix, a low molecular weight organic compound, and conductive particles having spike-shaped protrusions are included,
The melting point of the low molecular weight organic compound is 40 to 100 ° C.,
The weight of the conductive particles is 1.5 to 5 times the total of the thermosetting polymer matrix and the low molecular weight organic compound, and the weight of the low molecular weight organic compound is the thermosetting polymer matrix. The organic positive temperature coefficient thermistor has an initial resistance of 8.2 × 10 −3 Ω or less and a resistance change rate of 8 digits or more. (2) The organic positive temperature coefficient thermistor according to (1), wherein the low molecular weight organic compound has a molecular weight of 4,000 or less. (3) The organic positive temperature coefficient thermistor according to (1) or (2) above, wherein the low molecular weight organic compound is a petroleum wax or a fatty acid. (4) The organic positive temperature coefficient thermistor according to any one of (1) to (3), wherein the thermosetting polymer matrix is any one of epoxy resin, unsaturated polyester resin, polyimide, polyurethane, phenol resin, and silicone resin. . (5) The organic positive temperature coefficient thermistor according to any one of the above (1) to (4), wherein the conductive particles having the spike-like protrusions are connected in a chain.

【0015】[0015]

【作用】本発明では、スパイク状の突起を有する導電性
粒子を用いているので、その形状によりトンネル電流が
流れやすくなり、球状の導電性粒子と比較して低い室温
抵抗が得られる。また、導電性粒子間の間隔が球状のも
のと比較して大きいため、動作時にはより大きな抵抗変
化が得られる。
In the present invention, since the conductive particles having the spike-like protrusions are used, the tunnel current easily flows due to the shape, and the room temperature resistance lower than that of the spherical conductive particles can be obtained. Further, since the distance between the conductive particles is larger than that of the spherical particles, a larger resistance change can be obtained during operation.

【0016】本発明では、低分子有機化合物を含有さ
せ、この低分子有機化合物の融解により温度上昇ととも
に抵抗値が増大するPTC(positive temperature coef
ficient of resistivity)特性を発現させているので、
結晶性の熱可塑性高分子の融解によって動作させる場合
に比べて温度−抵抗曲線のヒステリシスが小さくなる。
また、高分子の融点変化を利用して動作温度を調整する
場合に比べ、融点の異なる低分子有機化合物を用いるこ
となどにより容易に動作温度を調整することができる。
また、熱硬化性高分子を動作物質とする場合と違って、
動作時における抵抗の立ち上がりが急峻である。
In the present invention, a PTC (positive temperature coef) which contains a low-molecular organic compound and whose resistance increases with temperature rise due to melting of the low-molecular organic compound
ficient of resistivity),
The hysteresis of the temperature-resistance curve becomes smaller than that in the case of operating by melting the crystalline thermoplastic polymer.
Further, as compared with the case where the operating temperature is adjusted by utilizing the change in melting point of the polymer, the operating temperature can be easily adjusted by using a low molecular weight organic compound having a different melting point.
Also, unlike the case of using thermosetting polymer as the working substance,
The resistance rises sharply during operation.

【0017】さらに、本発明では、マトリックスとして
熱硬化性高分子を用いる。本発明では、低分子有機化合
物の融解に伴う大きな体積膨張を利用して動作時の大き
な抵抗変化を得ているが、低分子有機化合物と導電性粒
子のみの構成では、低分子有機化合物の溶融粘度が低い
ために、動作すると素子の形状が保てない。そのため、
動作時の低分子有機化合物の融解による流動、素子の変
形等を防ぐために、マトリックス高分子に低分子有機化
合物と導電性粒子とを分散する必要がある。このマトリ
ックス高分子に熱可塑性高分子を用いた場合、融点以上
では高分子が溶融するため、特に高温安定性に問題があ
る。本発明では、高分子マトリックスに熱硬化性高分子
を用いており、不溶不融の3次元網状マトリックス中に
低分子有機化合物と導電性粒子とが分散されるため、熱
可塑性高分子を用いる場合と比べて、特性安定性が非常
に向上し、低い室温抵抗と動作時の大きな抵抗変化とが
安定して長期に渡って維持される。
Further, in the present invention, a thermosetting polymer is used as the matrix. In the present invention, the large volume expansion accompanied with the melting of the low molecular weight organic compound is used to obtain a large resistance change during operation.However, in the configuration of only the low molecular weight organic compound and the conductive particles, the low molecular weight organic compound is melted. Due to its low viscosity, the shape of the device cannot be maintained when it is operated. for that reason,
It is necessary to disperse the low molecular weight organic compound and the conductive particles in the matrix polymer in order to prevent the flow of the low molecular weight organic compound due to melting during operation and the deformation of the device. When a thermoplastic polymer is used as the matrix polymer, the polymer melts above the melting point, so that there is a problem particularly in high temperature stability. In the present invention, the thermosetting polymer is used as the polymer matrix, and the low molecular organic compound and the conductive particles are dispersed in the insoluble and infusible three-dimensional network matrix. Compared with, the characteristic stability is greatly improved, and the low room temperature resistance and the large resistance change during operation are stably maintained for a long period of time.

【0018】また、熱可塑性高分子マトリックスを用い
た場合、抵抗が増加した後さらに加熱すると、温度上昇
とともに抵抗値が減少するNTC現象を示す。また、冷
却時には低分子有機化合物の融点よりも高い温度から抵
抗が減少し、温度−抵抗曲線のヒステリシスが大きい。
設定温度よりも高い温度で抵抗値が復帰することは、特
に保護素子として用いるときに大きな問題になりうる。
NTC現象は、熱可塑性高分子と導電性粒子とを用いた
系でも見られる現象で、抵抗が増加した後電流を流し続
けることにより、導電性粒子が溶融状態のマトリックス
中で再配列し、抵抗が減少すると考えられる。冷却時
に、加熱時の動作温度よりも高い温度から抵抗値が減少
するのも同じ理由と考えられる。本発明では、不溶不融
の熱硬化性高分子マトリックスを用いることで、上記の
欠点、つまり、抵抗増大後のNTC現象、温度−抵抗曲
線のヒステリシスを大幅に改善している。
Further, when a thermoplastic polymer matrix is used, when the resistance is increased and further heating is performed, the NTC phenomenon in which the resistance value decreases as the temperature rises is exhibited. Further, during cooling, the resistance decreases from a temperature higher than the melting point of the low molecular weight organic compound, and the hysteresis of the temperature-resistance curve is large.
The recovery of the resistance value at a temperature higher than the set temperature can be a serious problem especially when used as a protective element.
The NTC phenomenon is also a phenomenon that can be seen in a system using a thermoplastic polymer and conductive particles, and the conductive particles are rearranged in a matrix in a molten state by continuing to flow an electric current after the resistance increases, and the resistance is increased. Is expected to decrease. The same reason can be considered that the resistance value decreases from the temperature higher than the operating temperature during heating during cooling. In the present invention, by using the insoluble and infusible thermosetting polymer matrix, the above-mentioned drawbacks, that is, the NTC phenomenon after the increase in resistance and the hysteresis of the temperature-resistance curve are significantly improved.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の有機質正特性サーミスタ
は、熱硬化性高分子マトリックス、低分子有機化合物、
スパイク状の突起を有する導電子粒子を含むものであ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The organic positive temperature coefficient thermistor of the present invention comprises a thermosetting polymer matrix, a low molecular weight organic compound,
It contains conductor particles having spike-like protrusions.

【0020】熱硬化性高分子マトリックスとしては、特
に制限されないが、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、フェノール樹脂、シ
リコーン樹脂が好ましく用いられる。
The thermosetting polymer matrix is not particularly limited, but epoxy resin, unsaturated polyester resin, polyimide, polyurethane, phenol resin, silicone resin are preferably used.

【0021】エポキシ樹脂は、末端に反応性のエポキシ
基をもつオリゴマー(分子量数百から一万程度)を各種
硬化剤で硬化(架橋)したものであり、ビスフェノール
Aに代表されるグリシジルエーテル型、グリシジルエス
テル型、グリシジルアミン型、脂環型に分類される。用
途によっては、3官能以上の多官能エポキシ樹脂も用い
ることができる。本発明では、これらの中でも、グリシ
ジルエーテル型、中でもビスフェノールA型を用いるこ
とが好ましい。用いるエポキシ樹脂のエポキシ当量は1
00〜500程度が好ましい。硬化剤は、反応機構によ
り、重付加型、触媒型、縮合型に分類される。重付加型
は、硬化剤自身がエポキシ基や水酸基に付加するもの
で、ポリアミン、酸無水物、ポリフェノール、ポリメル
カプタン、イソシアネート等がある。触媒型は、エポキ
シ基同士の重合触媒となるもので、3級アミン類、イミ
ダゾール類等がある。縮合型は、水酸基との縮合で硬化
するもので、フェノール樹脂、メラミン樹脂等がある。
本発明では、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の硬化剤
としては、重付加型、特にポリアミン系および酸無水物
を用いることが好ましい。硬化条件は適宜決めればよ
い。
The epoxy resin is a glycidyl ether type resin represented by bisphenol A, which is obtained by curing (cross-linking) an oligomer (molecular weight of several hundreds to 10,000) having a reactive epoxy group at the terminal with various curing agents. It is classified into glycidyl ester type, glycidyl amine type, and alicyclic type. Depending on the application, a trifunctional or higher-functional polyfunctional epoxy resin can also be used. In the present invention, of these, it is preferable to use the glycidyl ether type, especially the bisphenol A type. The epoxy equivalent of the epoxy resin used is 1
It is preferably about 00 to 500. The curing agent is classified into a polyaddition type, a catalyst type, and a condensation type according to the reaction mechanism. In the polyaddition type, the curing agent itself adds to an epoxy group or a hydroxyl group, and examples thereof include polyamine, acid anhydride, polyphenol, polymercaptan, and isocyanate. The catalyst type serves as a polymerization catalyst for epoxy groups, and examples thereof include tertiary amines and imidazoles. The condensation type cures by condensation with a hydroxyl group, and examples thereof include a phenol resin and a melamine resin.
In the present invention, as the curing agent for the bisphenol A type epoxy resin, it is preferable to use a polyaddition type, particularly a polyamine type and an acid anhydride. The curing conditions may be appropriately determined.

【0022】このようなエポキシ樹脂、硬化剤は市販さ
れており、例えば、油化シェルエポキシ社製エピコート
(樹脂)、エピキュア、エポメート(硬化剤)、チバガ
イギー社製アラルダイト等がある。
Such epoxy resin and curing agent are commercially available, and examples thereof include Epicoat (resin) manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Epicure, Epomate (curing agent), Araldite manufactured by Ciba Geigy.

【0023】不飽和ポリエステル樹脂は、主に不飽和二
塩基酸もしくは二塩基酸と多価アルコールとを主体とし
たポリエステル(分子量1000〜5000程度)を架
橋の働きをするビニルモノマーに溶解したもので、過酸
化ベンゾイル等の有機過酸化物を重合開始剤として硬化
させて得られる。必要に応じて重合促進剤を併用して硬
化してもよい。本発明で用いる不飽和ポリエステルの原
料としては、不飽和二塩基酸としては無水マレイン酸、
フマル酸が好ましく、二塩基酸としては無水フタル酸、
イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、多価アルコー
ルとしてはプロピレングリコール、エチレングリコール
が好ましい。ビニルモノマーとしてはスチレン、ジアリ
ルフタレート、ビニルトルエンが好ましい。ビニルモノ
マーの配合量は適宜決めればよいが、通常、フマル酸残
基1molに対して1.0〜3.0mol程度である。また、
合成工程におけるゲル化防止、硬化特性の調節等のため
にキノン類、ヒドロキノン類等の公知の重合禁止剤が添
加される。硬化条件は適宜決めればよい。
The unsaturated polyester resin is obtained by dissolving unsaturated dibasic acid or a polyester mainly composed of dibasic acid and polyhydric alcohol (molecular weight of about 1000 to 5000) in a vinyl monomer having a function of crosslinking. It is obtained by curing an organic peroxide such as benzoyl peroxide as a polymerization initiator. If necessary, a polymerization accelerator may be used in combination for curing. As the raw material of the unsaturated polyester used in the present invention, maleic anhydride is used as the unsaturated dibasic acid,
Fumaric acid is preferable, phthalic anhydride is used as the dibasic acid,
Isophthalic acid and terephthalic acid are preferred, and propylene glycol and ethylene glycol are preferred as the polyhydric alcohol. Styrene, diallyl phthalate and vinyltoluene are preferable as the vinyl monomer. The blending amount of the vinyl monomer may be appropriately determined, but is usually about 1.0 to 3.0 mol per 1 mol of the fumaric acid residue. Also,
Known polymerization inhibitors such as quinones and hydroquinones are added for the purpose of preventing gelation in the synthesis step and controlling the curing characteristics. The curing conditions may be appropriately determined.

【0024】このような不飽和ポリエステル樹脂は市販
されており、例えば、日本触媒製エポラック、日立化成
製ポリセット、大日本インキ化学工業製ポリライト等が
ある。
Such unsaturated polyester resins are commercially available, for example, Epolac manufactured by Nippon Shokubai, Polyset manufactured by Hitachi Chemical, Polylite manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, and the like.

【0025】ポリイミドは、製造方法により縮合型と付
加型とに大別されるが、付加重合型ポリイミドのビスマ
レイミド型ポリイミドが好ましい。ビスマレイミド型ポ
リイミドは、単独重合、他の不飽和結合との反応、芳香
族アミン類とのマイケル付加反応あるいはジエン類との
Diels-Alder反応等を利用して硬化できる。本発明で
は、特に、ビスマレイミドと芳香族ジアミン類との付加
反応によって得られるビスマレイミド系ポリイミド樹脂
が好ましい。芳香族ジアミン類としては、ジアミノジフ
ェニルメタン等が挙げられる。その合成・硬化条件は適
宜決めればよい。
Polyimides are roughly classified into condensation type and addition type depending on the production method, but addition polymerization type bismaleimide type polyimides are preferred. Bismaleimide type polyimides are homopolymerized, reacted with other unsaturated bonds, subjected to Michael addition reaction with aromatic amines or with dienes.
It can be cured by using the Diels-Alder reaction. In the present invention, a bismaleimide-based polyimide resin obtained by the addition reaction of bismaleimide and aromatic diamines is particularly preferable. Examples of aromatic diamines include diaminodiphenylmethane. The synthesizing / curing conditions may be appropriately determined.

【0026】このようなポリイミドは市販されており、
例えば、東芝ケミカル社製イミダロイ、チバガイギー社
製ケルイミド等がある。
Such polyimides are commercially available,
For example, there are imidaloy manufactured by Toshiba Chemical Co., Ltd. and kelimide manufactured by Ciba Geigy.

【0027】ポリウレタンは、ポリイソシアネートとポ
リオールの重付加反応で得られる。ポリイソシアネート
としては、芳香族系と脂肪族系とがあるが、芳香族系が
好ましく、2,4−または2,6−トリレンジイソシア
ネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタリ
ンジイソシアネート等が好ましく用いられる。ポリオー
ルには、ポリプロピレングリコール等のポリエーテルポ
リオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオー
ル等があるが、ポリプロピレングリコールが好ましい。
触媒は、アミン系(トリエチレンジアミン等の3級アミ
ン系とアミン塩)でもよいが、ジブチルチンジラウレー
ト、スタナスオクトエート等の有機金属系を用いること
が好ましい。その他に、多価アルコール、多価アミン等
の架橋剤等を副資材として併用してもよい。合成・硬化
条件は適宜決めればよい。
Polyurethane is obtained by polyaddition reaction of polyisocyanate and polyol. The polyisocyanate includes an aromatic type and an aliphatic type, but an aromatic type is preferable, and 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisocyanate and the like are preferably used. Polyols include polyether polyols such as polypropylene glycol, polyester polyols and acrylic polyols, with polypropylene glycol being preferred.
The catalyst may be an amine type (a tertiary amine type such as triethylenediamine and an amine salt), but it is preferable to use an organometallic type catalyst such as dibutyltin dilaurate or stannas octoate. In addition, a cross-linking agent such as polyhydric alcohol and polyvalent amine may be used together as an auxiliary material. The synthesis / curing conditions may be appropriately determined.

【0028】このようなポリウレタンは市販されてお
り、例えば、住友バイエルウレタン社製スミジュール、
三井東圧化学社製NPシリーズ、日本ポリウレタン社製
コロネート等がある。
Such polyurethane is commercially available, for example, Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd.
There are NP series manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, and Coronate manufactured by Nippon Polyurethanes.

【0029】フェノール樹脂は、フェノールとホルムア
ルデヒド等のアルデヒドとを反応させて得られ、合成条
件によってノボラック型とレゾール型とに大別される。
酸性触媒下で生成するノボラック型はヘキサメチレンテ
トラミン等の架橋剤とともに加熱することで硬化し、塩
基性触媒下で生成するレゾール型はそれ単独で加熱また
は酸触媒存在下で硬化する。本発明では、どちらを用い
てもよい。合成・硬化条件は適宜決めればよい。
Phenolic resins are obtained by reacting phenol with an aldehyde such as formaldehyde, and are roughly classified into novolac type and resol type depending on the synthesis conditions.
The novolac type produced under an acidic catalyst is cured by heating with a crosslinking agent such as hexamethylenetetramine, and the resol type produced under a basic catalyst is cured by itself or in the presence of an acid catalyst. Either may be used in the present invention. The synthesis / curing conditions may be appropriately determined.

【0030】このようなフェノール樹脂は市販されてお
り、例えば、住友ベークライト社製スミコン、日立化成
製スタンドライト、東芝ケミカル社製テコライト等があ
る。
Such phenolic resins are commercially available, for example, Sumicon manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Standlight manufactured by Hitachi Chemical, Tecolite manufactured by Toshiba Chemical Co., and the like.

【0031】シリコーン樹脂は、シロキサン結合の繰り
返しからなり、主にオルガノハロシランの加水分解や重
縮合から得られるシリコーン樹脂、また、アルキッド変
性、ポリエステル変性、アクリル変性、エポキシ変性、
フェノール変性、ウレタン変性、メラミン変性等の各変
性シリコーン樹脂、線状のポリジメチルシロキサンやそ
の共重合体を有機過酸化物等で架橋したシリコーンゴ
ム、室温硬化(RTV)可能な縮合および付加型のシリ
コーンゴム等がある。
The silicone resin is composed of repeating siloxane bonds and is mainly obtained by hydrolysis or polycondensation of organohalosilane, and also alkyd modification, polyester modification, acrylic modification, epoxy modification,
Modified silicone resins such as phenol-modified, urethane-modified, melamine-modified, etc., silicone rubber obtained by crosslinking linear polydimethylsiloxane and its copolymer with organic peroxide, etc., room temperature curable (RTV) condensation and addition type There are silicone rubber and the like.

【0032】このようなシリコーン樹脂は市販されてお
り、例えば、信越化学製、東レダウコーニング製、東芝
シリコーン製の各種シリコーンゴム、シリコーンレジン
等がある。
Such silicone resins are commercially available, for example, various silicone rubbers manufactured by Shin-Etsu Chemical, Toray Dow Corning, Toshiba Silicone, silicone resins and the like.

【0033】用いる熱硬化製樹脂は、所望の性能、用途
に応じて適宜選択することができるが、中でも、エポキ
シ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂を用いることが好まし
い。また、2種以上を用いて相互に反応させた重合物で
あってもよい。
The thermosetting resin to be used can be appropriately selected according to the desired performance and application, but among them, epoxy resin and unsaturated polyester resin are preferably used. Further, it may be a polymer obtained by reacting two or more kinds with each other.

【0034】高分子マトリックスは上記のような熱硬化
性樹脂のみで構成されることが好ましいが、場合によっ
てはエラストマー、熱可塑性樹脂またはその混合物を含
んでいてもよい。
The polymer matrix is preferably composed of only the thermosetting resin as described above, but may optionally contain an elastomer, a thermoplastic resin or a mixture thereof.

【0035】本発明に用いる低分子有機化合物は、分子
量が4000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。
The low molecular weight organic compound used in the present invention has a molecular weight of up to about 4,000, preferably up to about 1,000.
More preferably, it is not particularly limited as long as it is a crystalline substance of 200 to 800, but a substance which is solid at room temperature (a temperature of about 25 ° C.) is preferable.

【0036】低分子有機化合物としては、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20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、脂肪酸が好
ましい。
Examples of the low molecular weight organic compound include waxes (specifically, petroleum waxes such as paraffin wax and microcrystalline wax, natural waxes such as plant wax, animal wax, and mineral wax),
Fats and oils (specifically, fats or solid fats)
and so on. The components of wax and fats and oils include hydrocarbons (specifically, alkane-based straight chain hydrocarbons having 22 or more carbon atoms) and fatty acids (specifically, alkane-based straight chain hydrocarbons having 12 or more carbon atoms). Fatty acid), fatty acid ester (specifically, saturated fatty acid methyl ester obtained from saturated fatty acid having 20 or more carbon atoms and lower alcohol such as methyl alcohol), fatty acid amide (specifically, oleic acid amide, Unsaturated fatty acid amides such as erucic acid amide), aliphatic amines (specifically, aliphatic primary amines having 16 or more carbon atoms), higher alcohols (specifically, n-alkyl alcohols having 16 or more carbon atoms) ), Chlorinated paraffin, etc., which can be used alone or in combination as a low molecular weight organic compound. The low molecular weight organic compound may be appropriately selected in consideration of the polarity of the polymer matrix in order to improve the dispersion of each component.
As the low molecular weight organic compound, petroleum wax and fatty acid are preferable.

【0037】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。
These low molecular weight organic compounds are commercially available, and commercially available products can be used as they are.

【0038】本発明では、動作温度が好ましくは100
℃以下であるサーミスタを目的としているため、低分子
有機化合物としては、融点mpが40〜100℃である
ものを用いることが好ましい。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C24
50;mp49〜52℃、ヘキサトリアコンタンC
3674;mp73℃、商品名HNP−10(日本精蝋社
製);mp75℃、HNP−3(日本精蝋社製);mp
66℃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℃)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40〜100℃にしたものも
好ましく用いることができる。
In the present invention, the operating temperature is preferably 100.
Since the purpose is a thermistor having a temperature of not higher than 0 ° C, it is preferable to use a low molecular weight compound having a melting point mp of 40 to 100 ° C. Examples of such materials include paraffin wax (eg, tetracosane C 24 H
50 ; mp 49 to 52 ° C., hexatriacontane C
36 H 74 ; mp 73 ° C., trade name HNP-10 (manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd.); mp 75 ° C., HNP-3 (manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd.); mp
66 ° C.), microcrystalline wax (for example, trade name Hi-Mic-1080 (manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd.);
mp83 ° C, Hi-Mic-1045 (manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd.); mp70 ° C, Hi-Mic2045 (manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd.); mp64 ° C, Hi-Mic3090 (manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd.); mp89 ° C, serrata 104 ( Nippon Petroleum Refining Co., Ltd .; mp96 ° C., 155 Microwax (Nippon Petroleum Refining Co., Ltd.); mp70 ° C.), fatty acids (eg, behenic acid (Nippon Seika); mp81 ° C., stearic acid (Nippon Seika) Mp72 ° C, palmitic acid (Nippon Seika);
mp64 ° C, etc.), fatty acid ester (for example, arachidic acid methyl ester (manufactured by Tokyo Kasei); mp48 ° C, etc.),
There are fatty acid amides (for example, oleic acid amide (Nippon Seika); mp 76 ° C.). There is also polyethylene wax (for example, Mitsui High Wax 110 (trade name, manufactured by Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd .; mp 100 ° C.)). Also,
A blended wax obtained by blending paraffin wax with a resin or a blended wax mixed with microcrystalline wax and having a melting point of 40 to 100 ° C. can be preferably used.

【0039】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。
The low molecular weight organic compounds may be used alone or in combination of two or more depending on the operating temperature and the like.

【0040】用いる低分子有機化合物の重量は、熱硬化
性高分子マトリックス(硬化剤等も含む)の合計重量の
0.2〜4倍、特に0.2〜2.5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
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、導電性粒子との混合が困難になってく
る。
The weight of the low molecular weight organic compound used is preferably 0.2 to 4 times, more preferably 0.2 to 2.5 times the total weight of the thermosetting polymer matrix (including a curing agent etc.). . If this mixing ratio becomes small and the amount of the low molecular weight organic compound becomes small, it becomes difficult to obtain a sufficient resistance change rate. On the contrary, when the mixing ratio becomes large and the amount of the low molecular weight compound increases, the element body is largely deformed when the low molecular weight compound melts, and it becomes difficult to mix with the conductive particles.

【0041】本発明に用いるスパイク状の突起を有する
導電性粒子は、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1
0〜500個)存在するものである。その材質は金属、
特にNi等が好ましい。
The conductive particles having spike-like projections used in the present invention are formed of primary particles each having sharp projections, and have a height of 1/3 to 1/50 of the particle diameter. There are multiple cone-shaped spike-shaped protrusions of one particle (usually 1
0 to 500) exist. The material is metal,
Ni or the like is particularly preferable.

【0042】このような導電性粒子は、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INCO Typ
e 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。
Such conductive particles may be powders in which one particle and one particle are individually present, but the primary particles are 10 to 10.
It is preferable that about 1000 particles are connected in a chain to form secondary particles. Some of the chain-like particles may have primary particles. An example of the former is a spherical nickel powder having spike-shaped protrusions, which has a trade name of INCO Type.
e 123 Nickel powder (manufactured by Inco), having an average particle size of about 3 to 7 μm, an apparent density of about 1.8 to 2.7 g / cm 3 , and a specific surface area of 0.34.
It is about 0.44 m 2 / g.

【0043】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IN
CO Type 210、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 Type 255、287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0.1
μm 以上、より好ましくは0.5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1.0
以上4.0μm以下が最も好ましく、これに平均粒径
0.1μm 以上1.0μm未満のものを50重量%以下
混合してもよい。また、見かけの密度は0.3〜1.0
g/cm3程度、比表面積は0.4〜2.5m 2/g程度で
ある。
Further, as the latter example which is preferably used,
There is a filamentary nickel powder, trade name IN
CO Type 210, 255, 270, 287 Ni
It is commercially available as Kelpowder (manufactured by Inco).
Of these, INCO Type 255 and 287 are preferable.
The average particle size of the primary particles is preferably 0.1
μm or more, more preferably 0.5 or more and 4.0 μm or less
It is degree. Of these, the average particle size of the primary particles is 1.0
Above 4.0μm is most preferable, and the average particle size is
50% by weight or less of 0.1 μm or more and less than 1.0 μm
You may mix. The apparent density is 0.3 to 1.0.
g / cm3Degree, specific surface area 0.4-2.5m 2/ G
is there.

【0044】なお、この場合の平均粒径はフィッシュー
・サブシーブ法で測定したものである。
The average particle size in this case is measured by the fish-subsieve method.

【0045】このような導電性粒子については、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。
Such conductive particles are described in JP-A-5-47503 and US Pat. No. 5,378,407.

【0046】また、スパイク状の突起を有する導電性粒
子の他に、補助的に導電性を付与するための導電性粒子
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、同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
状の突起を有する導電性粒子の25重量%以下とするこ
とが好ましい。
In addition to the conductive particles having spike-like protrusions, carbon black, graphite, carbon fiber, conductive particles for auxiliary conductivity are also used.
Metal-coated carbon black, graphitized carbon black, carbon-based conductive particles such as metal-coated carbon fibers, spherical, flake-shaped, fibrous, etc. metal, different metal-coated metal (silver-coated nickel, etc.) particles, tungsten carbide, nitriding Ceramic-based conductive particles of titanium, zirconium nitride, titanium carbide, titanium boride, molybdenum silicide, etc., and conductive potassium titanate whiskers described in JP-A Nos. 8-31554 and 9-27383. May be added. Such conductive particles are preferably 25% by weight or less of the conductive particles having spike-shaped protrusions.

【0047】用いる導電性粒子の重量は、熱硬化性高分
子マトリックスと低分子有機化合物の合計重量(硬化剤
等を含む有機成分の合計重量)の1.5〜5倍であるこ
とが好ましい。この混合比が小さくなって導電性粒子の
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。反対に導電性粒子の量が多
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。
The weight of the conductive particles used is preferably 1.5 to 5 times the total weight of the thermosetting polymer matrix and the low molecular weight organic compound (the total weight of the organic components including the curing agent etc.). If this mixing ratio becomes small and the amount of conductive particles becomes small, it becomes impossible to sufficiently lower the room temperature resistance during non-operation. On the other hand, when the amount of the conductive particles is large, it becomes difficult to obtain a large rate of resistance change, and it becomes difficult to uniformly mix the particles, and it becomes difficult to obtain stable characteristics.

【0048】次に、本発明の有機質正特性サーミスタの
製造方法について説明する。まず、所定量の硬化前の熱
硬化性樹脂、硬化剤等、低分子有機化合物およびスパイ
ク状の突起を有する導電性粒子を混合、分散して塗料状
とする。混合・分散は既知の方法によればよく、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。これをニッケルや銅等の
金属箔電極間に流し込む、または、スクリーン印刷等の
塗布によりシート状にしたものを熱硬化性樹脂の所定の
熱処理条件で硬化する。このとき、比較的低温で予備硬
化を行った後、高温にして本硬化を行う方法もある。ま
た、混合物のみをシート状に硬化したものに導電性ペー
スト等を塗布して電極としてもよい。得られたシート成
形体は所望の形状に打ち抜いてサーミスタ素子とする。
Next, a method of manufacturing the organic positive temperature coefficient thermistor of the present invention will be described. First, a predetermined amount of a thermosetting resin before curing, a curing agent, etc., a low molecular weight organic compound and conductive particles having spike-like protrusions are mixed and dispersed to form a paint. Mixing / dispersion may be carried out by a known method, and various stirrers, dispersers, mills, paint roll machines and the like are used.
If air bubbles are mixed in during mixing, vacuum degassing is performed. Various solvents such as aromatic hydrocarbons, ketones and alcohols may be used for adjusting the viscosity. This is poured between metal foil electrodes of nickel, copper or the like, or a sheet formed by coating such as screen printing is cured under a predetermined heat treatment condition of a thermosetting resin. At this time, there is also a method in which pre-curing is performed at a relatively low temperature and then main curing is performed at a high temperature. Alternatively, a conductive paste or the like may be applied to a sheet obtained by curing only the mixture into a sheet to form an electrode. The obtained sheet molded body is punched into a desired shape to form a thermistor element.

【0049】また、本発明の有機質サーミスタには、本
発明の特性を損なうものでなければ各種添加剤を混入し
てもよい。例えば、高分子マトリックス、低分子有機化
合物の熱劣化を防止するために酸化防止剤を混入するこ
ともでき、フェノール類、有機イオウ類、フォスファイ
ト類(有機リン系)などが用いられる。
Further, the organic thermistor of the present invention may be mixed with various additives as long as the characteristics of the present invention are not impaired. For example, an antioxidant can be mixed in order to prevent thermal deterioration of the polymer matrix and the low molecular weight organic compound, and phenols, organic sulfurs, phosphites (organic phosphorus) are used.

【0050】また、良熱導電性添加物として、特開昭5
7−12061号公報に記載されている窒化ケイ素、シ
リカ、アルミナ、粘土(雲母、タルク等)、特公平7−
77161号公報に記載されているシリコン、炭化ケイ
素、窒化ケイ素、ベリリア、セレン、特開平5−217
711号公報に記載されている無機窒化物、酸化マグネ
シウム等を添加してもよい。
Further, as a good heat conductive additive, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 5
7-12061, silicon nitride, silica, alumina, clay (mica, talc, etc.), Japanese Patent Publication No. 7-
Silicon, silicon carbide, silicon nitride, beryllia, selenium described in Japanese Patent No. 77161, JP-A-5-217
Inorganic nitrides, magnesium oxide and the like described in Japanese Patent No. 711 may be added.

【0051】耐久性向上のために、特開平5−2261
12号公報に記載されている酸化チタン、酸化鉄、酸化
亜鉛、シリカ、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化クロ
ム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウ
ム、酸化鉛、特開平6−68963号公報に記載されて
いる高比誘電率の無機固体、具体的には、チタン酸バリ
ウム、チタン酸ストロンチウム、ニオブ酸カリウム等を
添加してもよい。
To improve durability, Japanese Patent Laid-Open No. 5-2261
Titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, silica, magnesium oxide, alumina, chromium oxide, barium sulfate, calcium carbonate, calcium hydroxide, lead oxide described in JP-A-6-68963. Inorganic solid having a high relative dielectric constant, specifically, barium titanate, strontium titanate, potassium niobate or the like may be added.

【0052】耐電圧改善のために、特開平4−7438
3号公報に記載されている炭化ホウ素等を添加してもよ
い。
To improve the withstand voltage, Japanese Patent Laid-Open No. 7438/1992.
Boron carbide and the like described in Japanese Patent Publication No. 3 may be added.

【0053】強度改善のために、特開平5−74603
号公報に記載されている水和チタン酸アルカリ、特開平
8−17563号公報に記載されている酸化チタン、酸
化鉄、酸化亜鉛、シリカ等を添加してもよい。
To improve the strength, Japanese Patent Laid-Open No. 5-74603
The hydrated alkali titanate described in JP-A-8-17563 and the titanium oxide, iron oxide, zinc oxide, silica and the like described in JP-A-8-17563 may be added.

【0054】結晶核剤として、特公昭59−10553
号公報に記載されているハロゲン化アルカリ、メラミン
樹脂、特開平6−76511号公報に記載されている安
息香酸、ジベンジリデンソルビトール、安息香酸金属
塩、特開平7−6864号公報に記載されているタル
ク、ゼオライト、ジベンジリデンソルビトール、特開平
7−263127号公報に記載されているソルビトール
誘導体(ゲル化剤)、アスファルト、さらには、リン酸
ビス(4−t−ブチルフェニル)ナトリウム等を添加し
てもよい。
As a crystal nucleating agent, JP-B-59-10553
Alkali halide, melamine resin described in JP-A-6-76511, benzoic acid, dibenzylidene sorbitol, metal benzoate described in JP-A-6-76511, and JP-A-7-6864. Talc, zeolite, dibenzylidene sorbitol, sorbitol derivative (gelling agent) described in JP-A-7-263127, asphalt, and bis (4-t-butylphenyl) sodium phosphate are added. Good.

【0055】ア−ク調節制御剤としては、特公平4−2
8744号公報に記載されているアルミナ、マグネシア
水和物、特開昭61−250058号公報に記載されて
いる金属水和物、炭化ケイ素等を添加してもよい。
As an arc control agent, Japanese Patent Publication No. 4-2
Alumina, magnesia hydrate described in Japanese Patent No. 8744, metal hydrate described in JP-A No. 61-250058, silicon carbide and the like may be added.

【0056】金属害防止剤として、特開平7−6864
号公報に記載されているイルガノックスMD1024
(チバガイギー製)等を添加してもよい。
As a metal damage inhibitor, JP-A-7-6864 is known.
Irganox MD1024 described in Japanese Patent Publication No.
(Manufactured by Ciba Geigy) or the like may be added.

【0057】また、難燃剤として、特開昭61−239
581号公報に記載されている三酸化二アンチモン、水
酸化アルミニウム、特開平5−74603号公報に記載
されている水酸化マグネシウム、さらには、2,2−ビ
ス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロ
パン、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のハロゲン
を含有する有機化合物(重合体を含む)、リン酸アンモ
ニウム等のリン系化合物等を添加してもよい。
Further, as a flame retardant, JP-A-61-239
Diantimony trioxide and aluminum hydroxide described in Japanese Patent No. 581, magnesium hydroxide described in JP-A-5-74603, and further 2,2-bis (4-hydroxy-3,5-). Organic compounds (including polymers) containing halogen such as dibromophenyl) propane and polyvinylidene fluoride (PVDF), phosphorus-based compounds such as ammonium phosphate and the like may be added.

【0058】これら以外にも、硫化亜鉛、塩基性炭酸マ
グネシウム、酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、ケ
イ酸マグネシウム、アルミノシリケート粘土(雲母、タ
ルク、カオリナイト、モンモリロナイト等)、ガラス
粉、ガラスフレーク、ガラス繊維、硫酸カルシウム等を
添加してもよい。
Besides these, zinc sulfide, basic magnesium carbonate, aluminum oxide, calcium silicate, magnesium silicate, aluminosilicate clay (mica, talc, kaolinite, montmorillonite, etc.), glass powder, glass flakes, glass fiber , Calcium sulfate, etc. may be added.

【0059】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粒子の合計重量の25重
量%以下であることが好ましい。
These additives are a polymer matrix,
It is preferably 25% by weight or less based on the total weight of the low molecular weight organic compound and the conductive particles.

【0060】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8.2×10 -3 Ω以下と低く、
その室温比抵抗値は10-2Ω・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桁以上と大きい。
The organic positive temperature coefficient thermistor of the present invention has a low initial resistance of 8.2 × 10 −3 Ω or less when not operating,
The room temperature specific resistance value is about 10 -2 Ω · cm, the resistance rises sharply during operation, and the resistance change rate from non-operation to operation is as large as eight digits or more.

【0061】[0061]

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに示
し、本発明を具体的に説明する。 <実施例1>熱硬化性高分子マトリックスとしてビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、
商品名エピコート801)、変性アミン系硬化剤(油化
シェルエポキシ社製、商品名エポメートB002)、低
分子有機化合物としてパラフィンワックス(日本精蝋社
製、商品名HNP−10、融点75℃)、導電性粒子と
してフィラメント状ニッケルパウダ(INCO社製、商
品名Type255ニッケルパウダ)を用いた。導電性
粒子の平均粒径は2.2〜2.8μm 、見かけの密度は
0.5〜0.65g/cm3、比表面積は0.68m2/gであ
る。
EXAMPLES Examples of the present invention will be shown below together with comparative examples to specifically describe the present invention. <Example 1> Bisphenol A type epoxy resin (made by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd. as a thermosetting polymer matrix,
Trade name Epicoat 801), modified amine-based curing agent (Yukaka Shell Epoxy Co., trade name Epomate B002), paraffin wax as a low molecular weight organic compound (Nippon Seiwa Co., trade name HNP-10, melting point 75 ° C.), Filamentous nickel powder (manufactured by INCO, trade name Type 255 nickel powder) was used as the conductive particles. The average particle diameter of the conductive particles is 2.2 to 2.8 μm, the apparent density is 0.5 to 0.65 g / cm 3 , and the specific surface area is 0.68 m 2 / g.

【0062】ビスフェノールA型エポキシ樹脂20g 、
変性アミン系硬化剤10g 、パラフィンワックス15g
(エポキシ樹脂と硬化剤の合計重量の0.5倍)、ニッ
ケルパウダ180g (有機成分の合計重量の4倍)、ト
ルエン20mlを遠心式分散機で約10分混合した。そし
て、得られた塗料状の混合物を厚さ30μm のNi箔の
電極の片面に塗布した後、もう一枚のNi箔電極で挟み
込み、真鍮板に挟んでスペーサーを用いて全体で厚さ1
mmとし、熱プレス機で加圧した状態で80℃で3時間加
熱硬化させた。この電極が熱圧着されたシート状硬化物
を直径1cmの円盤状に打ち抜き、有機質正特性サーミス
タ素子を得た。このサーミスタ素子の概略断面図を図1
に示す。図1に示されるように、サーミスタ素子はNi
箔から形成された電極11間に、低分子有機化合物と高
分子マトリックスと導電性粒子とを含むシート状硬化物
であるサーミスタ素体12を挟み込んだものである。
20 g of bisphenol A type epoxy resin,
Modified amine hardener 10g, paraffin wax 15g
(0.5 times the total weight of the epoxy resin and the curing agent), 180 g of nickel powder (4 times the total weight of the organic components) and 20 ml of toluene were mixed for about 10 minutes with a centrifugal disperser. Then, apply the obtained mixture in paint form on one side of the Ni foil electrode with a thickness of 30 μm, sandwich it with another Ni foil electrode, sandwich it with a brass plate, and use a spacer to make a total thickness of 1
mm, and heated and cured at 80 ° C. for 3 hours while being pressed by a hot press. The sheet-like cured product to which this electrode was thermocompression-bonded was punched out into a disc having a diameter of 1 cm to obtain an organic positive temperature coefficient thermistor element. A schematic cross-sectional view of this thermistor element is shown in FIG.
Shown in. As shown in FIG. 1, the thermistor element is Ni
A thermistor body 12, which is a sheet-shaped cured product containing a low molecular weight organic compound, a polymer matrix, and conductive particles, is sandwiched between electrodes 11 formed of foil.

【0063】この素子を恒温槽内で室温(25℃)から
120℃まで2℃/minで加熱、冷却し、所定の温度
で、4端子法で抵抗値を測定して温度−抵抗曲線を得
た。この結果を図2に示す。
This element was heated and cooled from room temperature (25 ° C.) to 120 ° C. at 2 ° C./min in a constant temperature bath, and the resistance value was measured at a predetermined temperature by the 4-terminal method to obtain a temperature-resistance curve. It was The result is shown in FIG.

【0064】初期室温抵抗(25℃)は8.2×10-3
Ω(6.4×10-2Ω・cm)、ワックスの融点75℃付
近で抵抗値は急激に上昇し、抵抗変化率は10桁以上で
あった。抵抗が増加した後、さらに120℃まで加熱を
続けても、抵抗の減少(NTC現象)は見られなかっ
た。また、冷却時の温度−抵抗曲線は、加熱時のものと
大きく変化することなく、ヒステリシスは十分小さいも
のであった。
Initial room temperature resistance (25 ° C.) is 8.2 × 10 -3
Ω (6.4 × 10 -2 Ω · cm), the melting point of the wax was around 75 ° C., and the resistance value rapidly increased, and the resistance change rate was 10 digits or more. After the resistance increased, even if heating was further continued up to 120 ° C., no decrease in resistance (NTC phenomenon) was observed. Further, the temperature-resistance curve during cooling did not change much from that during heating, and the hysteresis was sufficiently small.

【0065】<実施例2>熱硬化性高分子マトリックス
として不飽和ポリエステル樹脂(日本触媒製、商品名G
−110AL)、有機過酸化物として過酸化ベンゾイル
(化薬アクゾ製、商品名カドックスB−75W)、低分
子有機化合物としてベヘン酸(日本精化製、融点81
℃)、導電性粒子として実施例1と同じフィラメント状
ニッケルパウダ(INCO社製、商品名Type255
ニッケルパウダ)を用いた。
Example 2 An unsaturated polyester resin (manufactured by Nippon Shokubai, trade name G) as a thermosetting polymer matrix
-110AL), benzoyl peroxide (manufactured by Kayaku Akzo, trade name Cadox B-75W) as an organic peroxide, and behenic acid (manufactured by Nippon Seika, melting point 81) as a low molecular weight organic compound.
C), and the same filamentary nickel powder as in Example 1 as conductive particles (manufactured by INCO, trade name Type 255).
Nickel powder) was used.

【0066】不飽和ポリエステル樹脂30g 、過酸化ベ
ンゾイル0.3g 、ベヘン酸15g、ニッケルパウダ1
80g 、トルエン20mlを遠心式分散機で約10分混合
した。そして、得られた塗料状の混合物を厚さ30μm
のNi箔の電極の片面に塗布した後、もう一枚のNi箔
電極で挟み込み、真鍮板に挟んでスペーサーを用いて全
体で厚さ1mmとし、熱プレス機で加圧した状態で80℃
で30分間加熱硬化させた。この電極が熱圧着されたシ
ート状硬化物を直径1cmの円盤状に打ち抜き、有機質正
特性サーミスタ素子を得た。そして、この素子の温度−
抵抗曲線を実施例1と同様にして得た。この結果を図3
に示す。
Unsaturated polyester resin 30 g, benzoyl peroxide 0.3 g, behenic acid 15 g, nickel powder 1
80 g and 20 ml of toluene were mixed by a centrifugal disperser for about 10 minutes. Then, the obtained paint mixture is applied to a thickness of 30 μm.
After applying it to one side of the Ni foil electrode, sandwich it with another Ni foil electrode, sandwich it with a brass plate to a total thickness of 1 mm using a spacer, and press it with a heat press machine at 80 ° C
It was heat-cured for 30 minutes. The sheet-like cured product to which this electrode was thermocompression-bonded was punched out into a disc having a diameter of 1 cm to obtain an organic positive temperature coefficient thermistor element. And the temperature of this element −
The resistance curve was obtained in the same manner as in Example 1. This result is shown in Figure 3.
Shown in.

【0067】初期室温抵抗(25℃)は5.0×10-3
Ω(3.9×10-2Ω・cm)、ベヘン酸の融点81℃付
近で抵抗値は急激に上昇し、抵抗変化率は8桁以上であ
った。抵抗が増加した後、さらに120℃まで加熱を続
けても、抵抗の減少(NTC現象)はほとんど見られな
かった。また、冷却時の温度−抵抗曲線は、加熱時のも
のと大きく変化することなく、ヒステリシスは10℃程
度で十分小さいものであった。ヒステリシスは、温度−
抵抗曲線のグラフ上での動作前と動作後のカーブの接線
を引きその交点を動作温度とし、同様にして降温時の温
度−抵抗曲線から動作温度を求め、両者の動作温度の差
(絶対値)をヒステリシス度とした。
Initial room temperature resistance (25 ° C.) is 5.0 × 10 −3
Ω (3.9 × 10 -2 Ω · cm), the resistance value drastically increased near the melting point of behenic acid of 81 ° C., and the resistance change rate was 8 digits or more. After the resistance increased, even if heating was further continued up to 120 ° C., almost no decrease in resistance (NTC phenomenon) was observed. Further, the temperature-resistance curve during cooling did not change much from that during heating, and the hysteresis was sufficiently small at about 10 ° C. Hysteresis is the temperature −
The tangent line of the curve before and after the operation on the resistance curve graph is drawn, and the intersection is taken as the operating temperature. Similarly, the operating temperature is calculated from the temperature-resistance curve when the temperature drops, and the difference between the operating temperature (absolute value) ) Is the hysteresis degree.

【0068】<実施例3>実施例1において、熱硬化性
高分子マトリックスとして、ビスフェノールA型エポキ
シ樹脂、変性アミン系硬化剤の代わりに、ポリアミノビ
スマレイミドプレポリマー(チバガイギー製、商品名ケ
ルイミドB601)20g 、ジメチルホルムアミド10
g を用い、150℃で1時間、180℃で3時間硬化さ
せた他は、実施例1と同様にしてサーミスタ素子を作製
し、同様に評価を行ったところ、実施例1のサーミスタ
素子と同等の結果が得られた。
Example 3 In Example 1, instead of the bisphenol A type epoxy resin and the modified amine type curing agent as the thermosetting polymer matrix, polyamino bismaleimide prepolymer (manufactured by Ciba-Geigy, trade name Kelimide B601) was used. 20 g, dimethylformamide 10
A thermistor element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that it was cured at 150 ° C. for 1 hour and 180 ° C. for 3 hours using g, and was evaluated in the same manner. The result was obtained.

【0069】<実施例4>実施例1において、熱硬化性
高分子マトリックスとして、ビスフェノールA型エポキ
シ樹脂、変性アミン系硬化剤の代わりに、ポリウレタン
(日本ポリウレタン工業製、商品名コロネート)30g
を用い、100℃で1時間硬化させた他は、実施例1と
同様にしてサーミスタ素子を作製し、同様に評価を行っ
たところ、実施例1のサーミスタ素子と同等の結果が得
られた。
Example 4 In Example 1, 30 g of polyurethane (Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., trade name Coronate) was used as the thermosetting polymer matrix instead of the bisphenol A type epoxy resin and the modified amine type curing agent.
A thermistor element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the above was used and cured at 100 ° C. for 1 hour. As a result, the same results as those of the thermistor element in Example 1 were obtained.

【0070】<実施例5>実施例1において、熱硬化性
高分子マトリックスとして、ビスフェノールA型エポキ
シ樹脂、変性アミン系硬化剤の代わりに、フェノール樹
脂(住友ベークライト製、商品名スミコンPM)30g
を用い、120℃で3時間硬化させた他は、実施例1と
同様にしてサーミスタ素子を作製し、同様に評価を行っ
たところ、実施例1のサーミスタ素子と同等の結果が得
られた。
Example 5 In Example 1, as the thermosetting polymer matrix, 30 g of a phenol resin (Sumitomo Bakelite, trade name Sumicon PM) was used instead of the bisphenol A type epoxy resin and the modified amine type curing agent.
A thermistor element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the above was used for curing for 3 hours at 120 ° C., and the same evaluation was performed. As a result, the same result as that of the thermistor element in Example 1 was obtained.

【0071】<実施例6>実施例1において、熱硬化性
高分子マトリックスとして、ビスフェノールA型エポキ
シ樹脂、変性アミン系硬化剤の代わりに、シリコーンゴ
ム(東芝シリコーン製、商品名TSE3221)30g
を用い、100℃で1時間硬化させた他は、実施例1と
同様にしてサーミスタ素子を作製し、同様に評価を行っ
たところ、実施例1のサーミスタ素子と同等の結果が得
られた。
Example 6 In Example 1, as the thermosetting polymer matrix, 30 g of silicone rubber (Toshiba Silicone, trade name TSE3221) was used instead of the bisphenol A type epoxy resin and the modified amine type curing agent.
A thermistor element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the above was used and cured at 100 ° C. for 1 hour. As a result, the same results as those of the thermistor element in Example 1 were obtained.

【0072】<比較例1>パラフィンワックスを用い
ず、エポキシ樹脂と硬化剤の合計重量の4倍のニッケル
パウダを配合した他は、実施例1と同様にしてサーミス
タ素子を作製した。そして、この素子の温度−抵抗曲線
を実施例1と同様にして得た。この結果を図4に示す。
Comparative Example 1 A thermistor element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that paraffin wax was not used and nickel powder was added in an amount of 4 times the total weight of the epoxy resin and the curing agent. Then, the temperature-resistance curve of this device was obtained in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.

【0073】この素子の初期の室温抵抗(25℃)は
8.8×10-3Ω(6.9×10-2Ω・cm)で、80℃
前後から徐々に抵抗が増加し、明確な転移温度が得られ
なかった。また、180℃で抵抗値は13Ωで、抵抗変
化率は3.2桁と小さかった。
The initial room temperature resistance (25 ° C.) of this element is 8.8 × 10 −3 Ω (6.9 × 10 −2 Ω · cm) and 80 ° C.
The resistance gradually increased from before and after, and no clear transition temperature was obtained. At 180 ° C., the resistance value was 13Ω, and the resistance change rate was as small as 3.2 digits.

【0074】<比較例2>カーボンブラック(東海カー
ボン製、商品名トーカブラック#4500;平均粒径6
0nm、比表面積66m2/g)を導電性粒子に用い、エポキ
シ樹脂と硬化剤とパラフィンワックスとの合計重量の
0.3倍のカーボンブラックを配合した他は、実施例1
と同様にしてサーミスタ素子を作製し、同様に評価を行
った。
Comparative Example 2 Carbon Black (Tokai Carbon, trade name Toka Black # 4500; average particle size 6)
Example 1 except that 0 nm, a specific surface area of 66 m 2 / g) was used as the conductive particles and 0.3 times the total weight of the epoxy resin, the curing agent and the paraffin wax was blended.
A thermistor element was prepared in the same manner as in, and evaluated in the same manner.

【0075】この素子の初期の室温抵抗(25℃)は
7.2Ω(56.5Ω・cm)で、ワックスの融点75℃
付近で抵抗値は上昇し、抵抗変化率は2.5桁であっ
た。
The initial room temperature resistance (25 ° C.) of this element is 7.2 Ω (56.5 Ω · cm), and the melting point of the wax is 75 ° C.
The resistance value increased in the vicinity, and the resistance change rate was 2.5 digits.

【0076】また、上記のカーボンブラックの配合量を
混合物に対し0.5重量倍に増加すると、室温抵抗を下
げることができたが、抵抗変化率はさらに減少した。こ
れにより、スパイク状の突起を持つ導電性粒子の効果は
明らかである。
When the amount of the carbon black compounded was increased to 0.5 times the weight of the mixture, the room temperature resistance could be lowered, but the resistance change rate was further reduced. From this, the effect of the conductive particles having spike-like protrusions is clear.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明によれば、室温抵抗が十分低く、
動作時と非動作時の抵抗変化率が大きく、温度−抵抗曲
線のヒステリシスが小さく、抵抗増加後のNTC特性が
見られず、動作温度の調整が容易であり、しかも、特性
安定性が高い有機質正特性サーミスタを提供を提供する
ことができる。
According to the present invention, the room temperature resistance is sufficiently low,
The organic material has a high rate of change in resistance between operating and non-operating conditions, a small hysteresis in the temperature-resistance curve, no NTC characteristics after increasing resistance, easy adjustment of operating temperature, and high characteristic stability. A positive temperature coefficient thermistor can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】有機質正特性サーミスタ素子の概略断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an organic positive temperature coefficient thermistor element.

【図2】実施例1のサーミスタ素子の温度−抵抗曲線で
ある。
2 is a temperature-resistance curve of the thermistor element of Example 1. FIG.

【図3】実施例2のサーミスタ素子の温度−抵抗曲線で
ある。
3 is a temperature-resistance curve of the thermistor element of Example 2. FIG.

【図4】比較例1のサーミスタ素子の温度−抵抗曲線で
ある。
4 is a temperature-resistance curve of the thermistor element of Comparative Example 1. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 電極 12 サーミスタ素体 11 electrodes 12 Thermistor body

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 熱硬化性高分子マトリックス、低分子有
機化合物およびスパイク状の突起を有する導電性粒子を
含み、 前記低分子有機化合物の融点が40〜100℃であり、 前記導電性粒子の重量が、前記熱硬化性高分子マトリッ
クスと前記低分子有機化合物との合計の1.5〜5倍で
あり、 前記低分子有機化合物の重量が、前記熱硬化性高分子マ
トリックスの重量の0.2〜2.5倍であり、 初期抵抗8.2×10 -3 Ω以下、抵抗変化率8桁以上で
ある有機質正特性サーミスタ。
1. A thermosetting polymer matrix, a low-molecular weight organic compound, and conductive particles having spike-shaped protrusions, wherein the low-molecular weight organic compound has a melting point of 40 to 100 ° C., and the weight of the conductive particles. Is 1.5 to 5 times the total of the thermosetting polymer matrix and the low molecular weight organic compound, and the weight of the low molecular weight organic compound is 0.2 of the weight of the thermosetting polymer matrix. An organic positive temperature coefficient thermistor having an initial resistance of 8.2 × 10 −3 Ω or less and a resistance change rate of 8 digits or more.
【請求項2】 前記低分子有機化合物の分子量が4,0
00以下である請求項1の有機質正特性サーミスタ。
2. The low molecular weight organic compound has a molecular weight of 4,0.
The organic positive temperature coefficient thermistor according to claim 1, which is not more than 00.
【請求項3】 前記低分子有機化合物が石油系ワックス
または脂肪酸である請求項1または2の有機質正特性サ
ーミスタ。
3. The organic positive temperature coefficient thermistor according to claim 1, wherein the low molecular weight organic compound is a petroleum wax or a fatty acid.
【請求項4】 前記熱硬化性高分子マトリックスが、エ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポ
リウレタン、フェノール樹脂またはシリコーン樹脂のい
ずれかである請求項1〜3のいずれかの有機質正特性サ
ーミスタ。
4. The organic positive temperature coefficient thermistor according to claim 1, wherein the thermosetting polymer matrix is any one of epoxy resin, unsaturated polyester resin, polyimide, polyurethane, phenol resin and silicone resin.
【請求項5】 前記スパイク状の突起を有する導電性粒
子が鎖状に連なっている請求項1〜4のいずれかの有機
質正特性サーミスタ。
5. The organic positive temperature coefficient thermistor according to claim 1, wherein the conductive particles having the spike-shaped protrusions are connected in a chain.
JP02060099A 1999-01-28 1999-01-28 Organic positive temperature coefficient thermistor Expired - Fee Related JP3506629B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02060099A JP3506629B2 (en) 1999-01-28 1999-01-28 Organic positive temperature coefficient thermistor
TW88113032A TW466509B (en) 1999-01-28 1999-07-30 Organic positive temperature coefficient thermistor
CNB99120767XA CN1179369C (en) 1999-01-28 1999-09-28 Organic positive temp. coefficient thermal resistance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02060099A JP3506629B2 (en) 1999-01-28 1999-01-28 Organic positive temperature coefficient thermistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000223303A JP2000223303A (en) 2000-08-11
JP3506629B2 true JP3506629B2 (en) 2004-03-15

Family

ID=12031768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02060099A Expired - Fee Related JP3506629B2 (en) 1999-01-28 1999-01-28 Organic positive temperature coefficient thermistor

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP3506629B2 (en)
CN (1) CN1179369C (en)
TW (1) TW466509B (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4276445B2 (en) 2003-01-17 2009-06-10 Tdk株式会社 Organic positive temperature coefficient thermistor and manufacturing method thereof
US7314583B2 (en) 2003-03-25 2008-01-01 Tdk Corporation Organic positive temperature coefficient thermistor device
JP2005259823A (en) 2004-03-09 2005-09-22 Tdk Corp Organic ptc thermistor and its manufacturing method
JP2006013378A (en) 2004-06-29 2006-01-12 Tdk Corp Thermistor element body forming resin composition and thermistor
JP5017522B2 (en) * 2005-09-13 2012-09-05 株式会社アイ.エス.テイ Planar heating element and manufacturing method thereof
EP3021331A1 (en) * 2014-11-17 2016-05-18 Henkel AG & Co. KGaA Positive temperature coefficient composition
JP6349442B1 (en) * 2017-05-23 2018-06-27 株式会社フジクラ Composite membrane and battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000223303A (en) 2000-08-11
CN1264133A (en) 2000-08-23
CN1179369C (en) 2004-12-08
TW466509B (en) 2001-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6452476B1 (en) Organic positive temperature coefficient thermistor
JP3683113B2 (en) Organic positive temperature coefficient thermistor
US6607679B2 (en) Organic PTC thermistor
US6299801B1 (en) Organic positive temperature coefficient thermistor
US6778062B2 (en) Organic PTC thermistor and making method
US5250228A (en) Conductive polymer composition
KR101302863B1 (en) Over-current protection device
EP1233427B1 (en) Single and multi-layer variable voltage protection devices
US5902518A (en) Self-regulating polymer composite heater
RU2344574C2 (en) Carbon flexible heating structure
US20040097635A1 (en) Thermal interface material and method for making same
EP0376195B1 (en) Method of producing a self-temperature control flexible plane heater
JP3506629B2 (en) Organic positive temperature coefficient thermistor
TW201604901A (en) Positive temperature coefficient device
JP3701113B2 (en) Organic positive temperature coefficient thermistor
US6133820A (en) Current limiting device having a web structure
US6323751B1 (en) Current limiter device with an electrically conductive composite material and method of manufacturing
JP2007531217A (en) Conductive composition for producing flexible carbon heating structure, flexible carbon heating structure using the same, and method for producing the same
JP3564758B2 (en)   PTC composition
JP3909009B2 (en) Organic positive temperature coefficient thermistor and manufacturing method thereof
JP3911502B2 (en) Organic positive temperature coefficient thermistor
US20060097231A1 (en) Organic positive temperature coefficient thermistor
EP0170468A1 (en) Resistor compositions, methods of making them and articles comprising them
JP2002208505A (en) Organic positive temperature coefficient thermistor
CN115413069A (en) PTC heating element and method for manufacturing same

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20031209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20031216

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081226

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091226

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091226

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101226

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees