JP3827514B2

JP3827514B2 - ポリマーｐｔｃ素子

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Publication number: JP3827514B2
Application number: JP2000298720A
Authority: JP
Inventors: 一三小林; 久直戸坂; 隆山本
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2002110403A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過電流から電池や回路を保護する正の抵抗温度係数を示すポリマーＰＴＣ素子に係り、携帯電話、ビデオカメラ、コンピュータ等の電池パックに繋がる回路を過電流や過熱から保護する為の素子として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリマーＰＴＣ素子は、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子の一種とされ、このポリマーＰＴＣ素子の従来例とされる実開平２−１４６４０１号公報には、図１０に示すように、はんだメッキ層１１８を溶融させることで素子本体１１２に設けられた電極１１４とリード端子１１６との間をはんだ付けして接続した構造が、開示されている。
【０００３】
同じく従来例とされる特開平２−２６８４０２号公報には、素子本体に設けられた電極とリード端子との間を溶接により接続する構造が従来の技術として開示されるだけでなく、図１１に示すように、電極１１４が変形しない程度に押圧しつつリード端子１１６と電極１１４との間をスポット溶接用電極１２０で溶接した後に、その周辺を接着剤１２２により固定したものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特に低温度で動作するポリマーＰＴＣ素子において、リード端子と電極との間を一般的なはんだ付けにより単に接続する場合、はんだの溶融温度が２００℃程度以上であるので、ポリマーＰＴＣ素子が熱劣化して特性不良を招いてしまう欠点を有していた。また、上記実開平２−１４６４０１号公報のように、はんだメッキ層１１８を溶融させて接続する場合であっても溶融温度が同様に高い為、熱劣化の問題を基本的に解決することはできなかった。
【０００５】
さらに、電極１１４とリード端子１１６との間を接続する為にはんだを溶融させる際に、一般的なリフロー処理の他にも種々の処理が用いられるが、半田ごて等を接触させる場合には圧力と熱により素子本体１１２が変形して、歩留りが低下してしまうという問題も生じていた。
【０００６】
一方、特開平２−２６８４０２号公報の従来の技術として開示された一般的な溶接では、素子本体及び電極が変形して歩留りが低下する問題を有していた。従ってこの問題を改善すべく、電極１１４等が変形しない程度に押圧して溶接した後に、その周辺を接着剤１２２により固定してリード端子１１６の接続強度を高くする製造方法がこの公報に開示されているが、この製造方法では、接着剤１２２及び、この接着剤１２２を用いた接着工程等の特殊工程が必要となってコスト高を招いてしまう欠点を有していた。
【０００７】
本発明は上記事実を考慮し、熱劣化による特性不良を招くおそれを無くすだけでなく、リード端子の接続強度を高くして特殊工程の必要を無くすと共に歩留まりの向上を図って低コストで製造可能なポリマーＰＴＣ素子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１によるポリマーＰＴＣ素子は、ポリマー及びこのポリマーに分散的に混入された導電性物質を含むＰＴＣ素子本体と、該ＰＴＣ素子本体の両面と接触する電極部及びこの電極部から延びるリード端子部とが一体に形成された外部接続導電部材とを有したポリマーＰＴＣ素子であって、
少なくとも前記電極部の内側表面に金属粉体を塗布して焼結させ、この表面が粗面化され、
前記ＰＴＣ素子本体の両面に、加熱することなく前記外部接続導電部材の電極部を接合して接触させたことを特徴とした。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、ポリマー及びこのポリマーに分散的に混入された導電性物質を含んで、例えば６０℃〜１２０℃程度の低温度の温度範囲で抵抗変化が生じるＰＴＣ素子本体を本体部分としたポリマーＰＴＣ素子が形成される。さらに、金属粉体を塗布し焼結して表面を粗面化した電極部とこの電極部から延びるリード端子部とが一体的に設けられた外部接続導電部材が、このＰＴＣ素子本体の両面にこの電極部の内側表面によってそれぞれ接触して接合される構造に、このポリマーＰＴＣ素子はなっている。
但し、本請求項では、ＰＴＣ素子本体の両面に、加熱することなく外部接続導電部材の電極部を接合して、接触させている。
【００１０】
つまり、これらの接合の際に、ポリマーを成分に含むＰＴＣ素子本体が電極部の粗面化されて生じた凹凸の凸部間に入り込んで、このＰＴＣ素子本体のポリマーに電極部が食い込むように密着することで、ＰＴＣ素子本体と外部接続導電部材との間の接合力が高まる。
従って、このＰＴＣ素子本体は、従来例のように電極部材をＰＴＣ素子本体に貼り付けてから、リード端子をはんだ付けや溶接する必要が無くなる。
【００１１】
この結果、はんだ付け等の接続工程が必要なくなるのに伴って、電極とリード端子との間の接続強度を高める為の接着剤を用いた接着工程等の特殊工程の必要がなくなるだけでなく、熱による影響や変形からの特性不良がＰＴＣ素子本体に生じない為に、ポリマーＰＴＣ素子の信頼性が高くなると共に歩留まりが高まり、さらにははんだ部材及びはんだ付け工程、溶接工程が無い為に、安価なポリマーＰＴＣ素子ともなる。
【００１２】
請求項２によるポリマーＰＴＣ素子は、請求項１のポリマーＰＴＣ素子と同様の構成の他に、金属粉体がニッケル或いは銅の粉体であるという構成を有している。つまり、ニッケルは、酸化し難く種々の使用環境においてもＰＴＣ素子本体との間の接触抵抗が大きく変化せずに安定している為、金属粉体として採用でき、また銅は、低コストでもあるので同様に金属粉体として採用できる。
【００１３】
請求項３によるポリマーＰＴＣ素子は、請求項１及び請求項２のポリマーＰＴＣ素子と同様の構成の他に、金属粉体の平均粒径が１〜１０μｍであるという構成を有している。
つまり、金属粉体の平均粒径が１μｍ未満の場合には、ＰＴＣ素子本体を構成するポリマーが粗面化された表面の凸部間に入り込み難くなってＰＴＣ素子本体との接合強度が低くなる。この逆に、金属粉体の平均粒径が１０μｍを越えた場合には、この金属粉体を焼結させる際に例えば用いることになる金属粉体を含んだ金属粉体ペーストを２０〜５０μｍ程度の厚みで薄く塗ることが難しくなる。この結果として、ポリマーＰＴＣ素子全体の厚さが厚くなり、携帯電話、ビデオカメラ、コンピュータ等に搭載されることから求められるポリマーＰＴＣ素子の小型化の要請に反することになる。
以上より、金属粉体の平均粒径は１〜１０μｍの範囲が良いことになる。
【００１４】
請求項４によるポリマーＰＴＣ素子は、請求項１から請求項３のポリマーＰＴＣ素子と同様の構成の他に、外部接続導電部材が、ニッケル或いは銅又は、これらの合金で形成されるという構成を有している。
つまり、ＰＴＣ素子本体との間の接触抵抗が大きく変化せずに安定していること、低コストなこと及び、金属粉体を確実に焼結できること等の観点から、本請求項では、外部接続導電部材の少なくとも電極部をニッケル或いは銅又は、これらの合金で形成するようにした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るポリマーＰＴＣ素子の一実施の形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
図１及び図２は本実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子１０を示す図である。本実施の形態では、ポリマー及びこのポリマーに分散的に混入された導電性物質により構成される板状のＰＴＣ素子本体である素子本体１２が、この図に示すポリマーＰＴＣ素子１０の本体部分を構成している。
【００１６】
尚、本実施の形態のポリマーＰＴＣ素子１０は比較的低い温度での温度変化の検出を可能なように、メタロセン触媒を用いて合成されたポリマー及び、このポリマーに分散的に混入されたスパイク状の突起を有する導電性粒子を導電性物質として含んだものが素子本体１２として採用されており、この素子本体１２の抵抗変化点の温度は６０℃〜１２０℃と比較的低く設定されている。
【００１７】
さらに、この素子本体１２の上下両面には通電用で金属製の外部接続導電部材である導電部材１４がそれぞれ接合されている。つまり、これら一対の導電部材１４それぞれには、素子本体１２に接合される部分である電極部１４Ａ及び、この電極部１４Ａから細長い板状にそれぞれ形成されて延びるリード端子部１４Ｂが、一体的に設けられている。
【００１８】
そして、これら一対の導電部材１４のリード端子部１４Ｂは、素子本体１２を中心として相互に逆向きに延びるように配置されており、素子本体１２の上下両面にこれら導電部材１４がそれぞれ接合されることで、ポリマーＰＴＣ素子１０が形成されている。
また、素子本体１２に接合される導電部材１４の電極部１４Ａの一方の面である内側面の表面が、金属粉体を焼結して粗面化されていて、図２に示すように、この電極部１４Ａの粗面化された表面が素子本体１２に接触して配置されることで、粗面化されて生じた凹凸の凸部間に素子本体１２の表面部分が入り込んだ構造となっている。
【００１９】
次に、本実施の形態に係る素子本体１２として、メタロセン触媒を用いて合成されたポリマー及び、このポリマーに分散的に混入されたスパイク状の突起を有する導電性粒子を導電性物質として含んだものを採用した理由を説明する。
ポリマーＰＴＣ素子１０の素子本体１２として要求される特性としては、室温における非動作時の室温抵抗値が充分低いこと、室温抵抗値と動作時の抵抗値との間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。
【００２０】
そして、ポリマーＰＴＣ素子１０の素子本体１２用のポリマーである熱可塑性結晶性高分子として、これまで結晶性の高い高密度ポリエチレンが主に用いられていた。この理由は、高結晶性の高分子であるほど膨張率が大きく、大きな抵抗変化率が得られるからである。これに対して低結晶性の高分子であるほど結晶化速度が遅く、溶融後冷却した時、元の結晶状態に復帰できず室温での抵抗値の変化が大きくなるので、採用することは本来困難であった。
【００２１】
しかし、高密度ポリエチレンを用いる際の欠点として、その動作温度の高さが挙げられる。つまり、過電流保護素子として用いたときのポリマーＰＴＣ素子の動作温度はその融点の１３０℃前後となり、回路基板上の他の電子部品への熱的な影響が無視できない場合がある。また、２次電池の過熱保護部品としては動作温度がやはり高すぎる。
【００２２】
従って、動作温度の高い高密度ポリエチレンより低い１００℃前後の動作温度にしながら、良好な抵抗復帰性を維持可能とするように、メタロセン触媒を用いて重合されたポリマーである直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を特に採用することにした。
このメタロセン触媒を使って重合することで、ポリマーの分子量分布の幅が狭くなり低密度・低分子量成分が少ないことが、抵抗復帰性を維持できる原因の一つと考えられる。つまり従来の一般的な直鎖状低密度ポリエチレンでは高密度成分が結晶化し、それが結晶核になって結晶化が進むようになる。これに対してメタロセン触媒を用いて合成されたポリマーにおいては、結晶核が均一に生成・成長する為、ポリマーＰＴＣ素子が動作して結晶が融解しても、その後の特性変化が小さくなって室温での抵抗値の変化が少なくなると考えられる。
【００２３】
以上より、メタロセン触媒を用いて合成されたポリマーを採用することにより、従来のポリマーＰＴＣ素子より動作温度を低くすることができ、従来は困難であった低動作温度でありながら特性が安定している素子を得ることができる。
【００２４】
さらに、スパイク状の突起を持つ導電性粒子を用いたことにより、低い室温抵抗と大きい抵抗変化率の両立が可能となった。
つまり、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易くなり、球状の導電性粒子と比較して低い室温抵抗の素子本体が得られる。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ようになった。
【００２５】
また、本実施の形態に係る素子本体１２として採用できる材質の第１例における抵抗と温度との関係を表すグラフを図３に示し、第２例における抵抗と温度との関係を表すグラフを図４に示す。
これらの図の内の図３に示す第１例では加熱と冷却の間でヒステリシスを有しているが素子本体１２として採用可能な範囲である。一方、低分子有機化合物を混入し、この低分子有機化合物を動作物質とすることで、加熱時に抵抗が増加する転移温度（動作温度）と冷却時に低抵抗に復帰する温度とを殆ど同じにでき、図４に示すグラフの特性の材質を得ることが可能となった。
【００２６】
次に、本実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子１０の第１の製造方法を説明する。
先ず、ポリマー及びこのポリマーに分散的に混入された導電性物質により構成される素子本体１２を製造すると共に、電極部１４Ａとリード端子部１４Ｂとが一体的に設けられた導電部材１４を製造する。
【００２７】
具体的には、粒径１〜１０μｍの金属粉体であるニッケル粉体（以下Ｎｉ粉体と言う）Ｆが９０ｗ％で、例えばブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）等の溶剤が５ｗ％で、例えばポリビニルアルコール等の有機バインダが５ｗ％となるように、これらを混ぜ合わせて金属粉体ペーストであるＮｉ粉体ペーストＴを先ず作成する。
【００２８】
そして、ニッケル製の薄板である例えば０．１ｍｍの厚さの図５（Ａ）に示すＮｉシート材Ｓ上に、上記のＮｉ粉体ペーストＴを２０〜５０μｍの厚さで図５（Ｂ）に示すように塗布又は印刷し、Ｎｉ粉体ペーストＴが塗布等されたこのＮｉシート材Ｓを２００℃の温度で約５分間熱処理して溶剤を揮発させて除去した後、さらに４００℃の温度で約５分間熱処理して有機バインダの有機物を分解させて仮焼成する。
【００２９】
この後、窒素ガス（Ｎ₂）中又は、水素を含む還元ガス中において、１０００℃〜１２００℃の温度で約１０〜２０分間焼成して有機バインダを除去し、図５（Ｃ）に示すようにＮｉ粉体ＦをＮｉシート材Ｓの上面に焼結させて、表面を粗面化する。
【００３０】
さらに、このＮｉ粉体Ｆが上面に焼結されたＮｉシート材Ｓをプレス加工等により打ち抜くことで、図６（Ａ）に示すように、リード端子部１４Ｂ及び電極部１４Ａを一体的に有する導電部材１４が形成される。
尚この際、少なくとも電極部１４Ａには、Ｎｉ粉体Ｆが焼結されている必要があるものの、リード端子部１４Ｂには、Ｎｉ粉体Ｆが焼結されていても良く焼結されて無くても良い。
【００３１】
またこれとは別に、シート状の素子本体１２を打ち抜きや切断等により製品形状にしたり、或いは成形時にシート状ではなく直接に製品形状にすることで、この図６（Ａ）に示す直方体状の製品形状に素子本体１２を形成する。
【００３２】
この次に、電極部１４Ａの粗面化された表面側を素子本体１２に対向した状態で、一対の導電部材１４をこの素子本体１２の上下両面にそれぞれ配置する。そしてこの後、図６（Ｂ）に示すように、これら素子本体１２及び一対の導電部材１４をプレス機２０等で圧着することで、粗面化されて電極部１４Ａの表面４２に生じた凹凸の凸部間に図５（Ｄ）に示す素子本体１２が入り込んで、これらが接合されて図１及び図２に示すポリマーＰＴＣ素子１０が完成される。
【００３３】
尚、本実施の形態においては、Ｎｉシート材Ｓ上にＮｉ粉体Ｆを焼結してからこのＮｉシート材Ｓを打ち抜いて導電部材１４を作製するようにしたが、導電部材１４の形状にＮｉシート材Ｓを打ち抜いてから、導電部材１４の電極部１４Ａ上に上記のＮｉ粉体ペーストＴを塗布してＮｉ粉体Ｆを焼結するようにしても良い。
【００３４】
次に、本実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子１０の作用を説明する。
本実施の形態では、ポリマー及びこのポリマーに分散的に混入された導電性物質を含んで、低温度の６０℃〜１２０℃の温度範囲で抵抗変化が生じる素子本体１２をポリマーＰＴＣ素子１０の本体部分として採用した。さらに、Ｎｉ粉体Ｆを塗布し焼結して表面４２を粗面化した電極部１４Ａとこの電極部１４Ａから延びるリード端子部１４Ｂとが一体的に設けられた一対の導電部材１４が、電極部１４Ａを介してこの素子本体１２の両面にそれぞれ接触して接合される構造に、このポリマーＰＴＣ素子１０はなっている。
【００３５】
つまり、これら素子本体１２及び一対の導電部材１４の接合の際に、ポリマーを成分に含んで変形し易くなっている素子本体１２が、粗面化されて電極部１４Ａの表面４２に生じた凹凸の凸部間に入り込んで、この素子本体１２のポリマーに電極部１４Ａが食い込むように密着するので、素子本体１２と導電部材１４との間の接合力が高まることになる。
従って、この素子本体１２は、ポリマーに導電性物質が分散されている為に熱に対して弱く、特に２００℃以上の熱付加により特性の劣化が顕著となるものの、本実施の形態においては、従来例のように電極部材を素子本体に貼り付けてから、リード端子をはんだ付けや溶接する必要が無くなる。
【００３６】
この結果、はんだ付け等の接続工程が必要なくなるのに伴って、電極とリード端子との間の接続強度を高める為の接着剤を用いた接着工程等の特殊工程の必要がなくなるだけでなく、熱による劣化の影響や変形からの特性不良が素子本体１２に生じないようになる為に、ポリマーＰＴＣ素子１０の信頼性が高くなると共に歩留まりが高まり、さらにははんだ部材及びはんだ付け工程、溶接工程が無い為に、安価なポリマーＰＴＣ素子１０を製造できることになる。
【００３７】
一方、本実施の形態では、金属粉体が平均粒径を１〜１０μｍとしたニッケルの粉体であるＮｉ粉体Ｆとされている。
つまり、ニッケルは、酸化し難く種々の使用環境においても素子本体１２との間の接触抵抗が大きく変化せずに安定している為、金属粉体として採用できる。また、金属粉体の平均粒径が１μｍ未満の場合には、素子本体１２を構成するポリマーが粗面化された表面の凸部間に入り込み難くなって素子本体１２との接合強度が低くなる。この逆に、金属粉体の平均粒径が１０μｍを越えた場合には、Ｎｉ粉体ペーストＴを２０〜５０μｍ程度に薄く塗るのが難しくなるのに伴って、ポリマーＰＴＣ素子１０全体の厚さが厚くなる結果として、ポリマーＰＴＣ素子１０の小型化の要請に反することになる。以上より、平均粒径が１〜１０μｍの範囲の大きさのＮｉ粉体Ｆが、金属粉体として最適であることになる。
【００３８】
さらに、本実施の形態では、導電部材１４全体がニッケルで形成されているので、その一部となる電極部１４Ａもニッケルで形成されることになる。つまり、素子本体１２との間の接触抵抗が大きく変化せずに安定していること、低コストなこと及び、金属粉体を確実に焼結できること等の観点から、本実施の形態では電極部１４Ａをニッケルで形成することにした。
【００３９】
他方、図７は本実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子１０自体の変形例を示す斜視図であり、電極部１４Ａの形状が円形であってリード端子部１４Ｂの延びる方向も相互に同一方向となった構造とされている。つまり、このような構造であっても、上記実施の形態と同様に、信頼性及び歩留まりが高いポリマーＰＴＣ素子１０を安価に製造することができる。
【００４０】
次に、本実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子１０の素子本体１２と導電部材１４との間の接合強度について、説明する。
すなわち、一対の導電部材１４のそれぞれのリード端子部１４Ｂを図１の矢印Ｐ方向に相互に引っ張ることにより素子本体１２に対する電極部１４Ａの剥離強度を測定したところ、電極部１４ＡにＮｉ粉体Ｆが焼結されていないサンプルでは１０ニュートン程度の強度を有し、図１のＮｉ粉体Ｆを焼結して電極部１４Ａの表面４２を粗面化したサンプルでは１００ニュートン程度の強度を有していた。
【００４１】
従って、この結果からＮｉ粉体Ｆが焼結されて表面４２を粗面化した電極部１４Ａを有する本実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子１０の接合強度が十分に高くなっていることが理解できる。但し、本実施の形態では、素子本体１２の板厚が０．３〜０．４ｍｍ程度とされ、導電部材１４の板厚が０．１〜０．２ｍｍ程度とされ、Ｎｉ粉体Ｆの平均粒径が１〜１０μｍ程度とされている。
【００４２】
次に、本発明に係るポリマーＰＴＣ素子の第２の製造方法を説明する。但し、上記の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。そして、本製造方法によるポリマーＰＴＣ素子１０の完成品は、図１及び図２に示すものと同様の構造とされるものの、以下のような製造方法とされている。
【００４３】
先ず、ロール状の薄板であるＮｉシート材Ｓをプレス加工して連続的に打ち抜くことで、電極部１４Ａとリード端子部１４Ｂとが一体的に設けられた導電部材１４を複数連続した状態で製造するが、このプレス加工の前後の何れかにおいてＮｉシート材Ｓ上にＮｉ粉体Ｆを焼結して、少なくとも導電部材１４の電極部１４Ａの表面４２を粗面化しておくことにする。
またこれとは別に、ポリマー及びこのポリマーに分散的に混入された導電性物質により構成される素子本体１２を製造するが、この際に素子本体１２を電極部１４Ａの幅寸法に合わせた幅寸法を有するシート状に形成する。
【００４４】
次に、Ｎｉ粉体Ｆを焼結して粗面化された電極部１４Ａの表面側を素子本体１２に対向した状態で、このシート状の素子本体１２の両面に、複数連続された導電部材１４をそれぞれ密着させ、プレス機等で図８（Ａ）に示すように圧着して接合する。この後、これら素子本体１２及び導電部材１４が接合された状態で、この図に示すように順次これらを一体的に切断することで、図８（Ｂ）に示すポリマーＰＴＣ素子１０が順次製造される。
【００４５】
以上より、上記の実施の形態と同様に、Ｎｉ粉体Ｆを焼結して電極部１４Ａの表面を粗面化することで、素子本体１２と導電部材１４との間の接合力が高まり、信頼性及び歩留まりが高いポリマーＰＴＣ素子１０を安価に製造することができる。
さらに、本実施の形態では、導電部材１４を複数連続した状態で形成すると共に、素子本体１２をこの電極部１４Ａの幅寸法に合わせた幅寸法を有するシート状に形成し、これら素子本体１２及び導電部材１４を接合させた状態で、これらを一体的に切断するようにしたので、大量のポリマーＰＴＣ素子１０をより一層簡易に製造でき、ポリマーＰＴＣ素子１０を一層安価に製造できるようになった。
【００４６】
次に、本発明に係るポリマーＰＴＣ素子の第３の製造方法を説明する。但し、上記の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。そして、本製造方法によるポリマーＰＴＣ素子１０の完成品は、図１及び図２に示すものと同様の構造とされるものの、以下のような製造方法とされている。
【００４７】
先ず、金属製の薄板であるＮｉシート材Ｓをプレス加工して打ち抜くことで、電極部１４Ａとこの電極部１４Ａから延びるリード端子部１４Ｂとが一体的に設けられた導電部材１４を図６（Ａ）に示す導電部材１４と同様に形成する。そして、このプレス加工の前後の何れかにおいて、Ｎｉシート材Ｓ上にＮｉ粉体Ｆを焼結して少なくとも導電部材１４の電極部１４Ａの表面４２を粗面化しておくことにする。
【００４８】
次に、図９に示す上型３２Ａと下型３２Ｂとから成る成形金型３２内にこの導電部材１４を配置した後、ポリマー及びこのポリマーに分散的に混入された導電性物質を含み溶融された素子本体１２を成形金型３２内に注入して素子本体１２を射出成形することで、素子本体１２が導電部材１４の電極部１４Ａと接合されてポリマーＰＴＣ素子１０が製造される。
【００４９】
以上より、本実施の形態では、成形金型３２内にこの導電部材１４を配置した後に、素子本体１２を成形金型３２内に注入して導電部材１４と接合しつつ素子本体１２を成形したので、粗面化されて凹凸を有した電極部１４Ａの表面４２の凸部間に素子本体１２が確実に入り込むのに伴って、導電部材１４と素子本体１２との間の接合力が一層高まり、結果として、信頼性及び歩留まりが高いポリマーＰＴＣ素子１０を安価に製造することができる。
【００５０】
尚、上記各実施の形態において導電部材１４及び金属粉体として採用される金属材料としてニッケルが考えられるが、低コストな銅等の金属材料を導電部材１４及び金属粉体として採用しても良く、この際のニッケルや銅は純粋なものでなく合金であっても良い。さらに、金属粉体としては、低コストで酸化し難く安定性の高いステンレス鋼の粉体或いは、金や銀等の酸化し難く安定性の高い金属の粉体等を採用しても良い。
【００５１】
また、金属粉体を焼結する際において、上記各実施の形態で採用される金属粉体ペーストにガラスフリットを入れて、６００℃程度の温度で焼結しても良い。但しこの場合、金属粉体の表面がガラスで覆われて電気抵抗が高くなると共に、ガラスにより覆われた金属粉体の表面が滑らかになって、接合強度が低下する虞がある。そして、金属粉体を焼結する際の加熱条件として、例えばＮｉシート材の裏面側からヒータ等で加熱することにより、金属粉体が焼結されるＮｉシート材の表面側と焼結されない裏面側とで、温度勾配を設けるようにしても良い。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、熱劣化による特性不良を招くおそれを無くすだけでなく、リード端子の接続強度を高くして特殊工程の必要を無くすと共に歩留まりの向上を図って低コストなポリマーＰＴＣ素子を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子の第１例における素子本体の抵抗と温度との関係を表すグラフを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子の第２例における素子本体の抵抗と温度との関係を表すグラフを示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子の電極部の表面にＮｉ粉体を焼結する手順を説明する図であって、（Ａ）は当初のＮｉシート材を示す断面図であり、（Ｂ）はＮｉシート材上にＮｉ粉体ペーストを塗布等した状態を示す断面図であり、（Ｃ）はＮｉシート材上にＮｉ粉体を焼結した状態を示す断面図であり、（Ｄ）はＮｉ粉体が焼結された電極部に素子本体が接合された状態を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子の製造を示す図であって、（Ａ）は素子本体と導電部材との間の接合前の状態を示す図であり、（Ｂ）は素子本体と導電部材との間の圧着の状態を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子自体の変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子の第２の製造方法を示す図であって、（Ａ）はシート状の素子本体と複数連続した状態の導電部材との間が接合されたものからポリマーＰＴＣ素子が切断される状態を示す図であり、（Ｂ）は切断された状態のポリマーＰＴＣ素子の側面図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係るポリマーＰＴＣ素子の第３の製造方法を示す図であって、成形金型内で素子本体が射出成形されてポリマーＰＴＣ素子が製造される状態を示す断面図である。
【図１０】第１の従来技術に係るポリマーＰＴＣ素子を示す斜視図である。
【図１１】第２の従来技術に係るポリマーＰＴＣ素子を示す図であって、（Ａ）はポリマーＰＴＣ素子の素子本体の斜視図であり、（Ｂ）は素子本体にリード端子を溶着する状態を示す斜視図であり、（Ｃ）はリード端子を固定したポリマーＰＴＣ素子の外観斜視図である。
【符号の説明】
１０ポリマーＰＴＣ素子
１２素子本体
１４導電部材
１４Ａ電極部
１４Ｂリード端子部
ＦＮｉ粉体
ＳＮｉシート材
ＴＮｉ粉体ペースト

Claims

ポリマー及びこのポリマーに分散的に混入された導電性物質を含むＰＴＣ素子本体と、該ＰＴＣ素子本体の両面と接触する電極部及びこの電極部から延びるリード端子部とが一体に形成された外部接続導電部材とを有したポリマーＰＴＣ素子であって、
少なくとも前記電極部の内側表面に金属粉体を塗布して焼結させ、この表面が粗面化され、
前記ＰＴＣ素子本体の両面に、加熱することなく前記外部接続導電部材の電極部を接合して接触させたことを特徴としたポリマーＰＴＣ素子。
前記金属粉体がニッケル或いは銅の粉体であることを特徴とした請求項１記載のポリマーＰＴＣ素子。
前記金属粉体の平均粒径が１〜１０μｍであることを特徴とした請求項１或いは請求項２記載のポリマーＰＴＣ素子。
前記外部接続導電部材が、ニッケル或いは銅又は、これらの合金で形成されることを特徴とした請求項１から請求項３の何れかに記載のポリマーＰＴＣ素子。