JP3917533B2

JP3917533B2 - ポリマーｐｔｃ素子の製造方法

Info

Publication number: JP3917533B2
Application number: JP2003036351A
Authority: JP
Inventors: 司金; 考京極; 久直戸坂; 広一佐藤; 秋男阿部
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2023-02-14
Also published as: JP2004247544A

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ため等に使用される、正の抵抗温度係数を示すポリマーＰＴＣ素子の製造方法に関するものであり、ポリマーＰＴＣ素子は携帯電話、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電子部品として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来公知の技術としては、ポリマーＰＴＣ素子本体に設けられた電極とリード端子との間をはんだ付けした構造（下記特許文献１参照）、またポリマーＰＴＣ素子本体に設けられた電極とリード端子の間を溶接により接続する構造（下記特許文献２参照）が知られている。
【０００３】
更に、ポリマーＰＴＣ素子本体に設けられた電極（金属箔）については、表面に０.１〜１００μｍの凹凸のある金属電極とポリマーＰＴＣ素子本体が直接物理的に接触する構造（下記特許文献３参照）、及び前記電極の凹凸（ミクロラフ）部材質をＮｉに限定して導電性ポリマー素子（ポリマーＰＴＣ含む）と直接物理的に接触する構造（下記特許文献４参照）が提案されている。但し、電極に凹凸を形成する工法については言及していない。
【０００４】
また、ポリマーＰＴＣ素子本体の電極として、当該素子本体表面に接する面を粗面化した金属板の使用が開示されている（下記特許文献５参照）。
【０００５】
【特許文献１】
実開平２−１４６４０１号公報
【特許文献２】
特開平２−２６８４０２号公報
【特許文献３】
米国特許第４,６８９,４７５号公報
【特許文献４】
米国特許第４,８００,２５３号公報
【特許文献５】
特公平５−９９２１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ポリマーＰＴＣ素子本体に設けられた電極とリード端子をはんだ付けや溶接で接続する構造の場合、はんだ付けや溶接の際のポリマーＰＴＣ素子本体への熱劣化を免れることが困難であった。そのためにポリマーＰＴＣ素子本体の特性不良を招いてしまい、歩留まりも低下するという問題が生じていた。
【０００７】
本発明の第１の目的は、上記の点に鑑み、ポリマーＰＴＣ素子本体にリード端子を接続する際、はんだ付けや溶接時の熱を直接与えないで接続することで、はんだ付けや溶接による熱劣化による特性不良の発生を防止可能なポリマーＰＴＣ素子の製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、ポリマーＰＴＣ素子本体に対するリード端子の接続強度を高くして、特殊工程を必要としないで製造歩留まりを向上させ、低コストで製造可能とするポリマーＰＴＣ素子の製造方法を提供することにある。
【０００９】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１の発明に係るポリマーＰＴＣ素子の製造方法は、リード端子が連なったフープ状端子を用い、該フープ状端子に電極部となる長尺の金属箔を予めはんだ付けや溶接により接合一体化してから、前記長尺の金属箔の節瘤状凹凸が形成されている装着面をシート状ＰＴＣ素子本体にはんだ付けや溶接による熱を与えずに接合し、その後、前記フープ状端子、前記長尺の金属箔及び前記シート状ポリマーＰＴＣ素子本体の不要部分を除去して個々のリード端子及びポリマーＰＴＣ素子本体に分離することを特徴としている。
【００１１】
本願請求項２の発明に係るポリマーＰＴＣ素子の製造方法は、請求項１において、前記長尺の金属箔を前記フープ状端子に接合一体化する温度よりも低く前記シート状ＰＴＣ素子本体に熱劣化を与えない温度で、前記長尺の金属箔の装着面を前記シート状ＰＴＣ素子本体に熱プレスにより接合することを特徴としている。
【００１２】
本願請求項３の発明に係るポリマーＰＴＣ素子の製造方法は、請求項１又は２において、前記長尺の金属箔の装着面を、前記シート状ＰＴＣ素子本体に熱プレスにより約１５０℃で接合することを特徴としている。
【００１３】
本願請求項４の発明に係るポリマーＰＴＣ素子の製造方法は、請求項１，２又は３において、前記フープ状端子に前記長尺の金属箔を２００℃以上の温度で接合一体化することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るポリマーＰＴＣ素子の製造方法の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１７】
図１乃至図６で本発明に係るポリマーＰＴＣ素子の製造方法の第１の実施の形態を説明する。図１は第１の実施の形態の場合の製造方法の概略を、図２はその製造方法で得られるポリマーＰＴＣ素子をそれぞれ示す。また、図３はフープ状リード端子を用いて量産する場合の工程フローを、図４乃至図６は各工程の説明をそれぞれ示す。
【００１８】
まず、図１及び図２を用いて製造方法の概略について説明する。これらの図において、１はポリマーＰＴＣ素子本体、２はポリマーＰＴＣ素子本体の両面にそれぞれ接合すべき金属箔（電極部）、３はリード端子である。ここで、リード端子３は厚み０.１mm程度のＮｉ又はＮｉ合金等であり、金属箔２は厚み２５μｍで、好適な材質としてＮｉ、Ｃｕがあるが、Ｎｉ又はＮｉメッキを施したＣｕ箔が特性上良い結果が出ている。金属箔２のポリマーＰＴＣ素子本体への装着面（電極部）は粗面化されており、より好ましくは節瘤（凹凸差５〜１５μｍ程度で頭部に対して中間部乃至基部がくびれている形状）が多数形成されて粗面化されているものが接続強度を上げる上で望ましい。
【００１９】
そして、はじめに図１（Ａ）の手順＃１で金属箔２にリード端子３をはんだ付けや溶接で接合し、その後手順＃２でポリマーＰＴＣ素子本体１の両面にそれぞれリード端子３に電極部として一体化された金属箔２の装着面を熱プレスにより接合する。
【００２０】
前記リード端子３とその電極部となる金属箔２のはんだ付けの温度は約２００℃であり、また溶接の場合はそれより遙かに高温である。そのようなはんだ付けや溶接時の約２００℃もしくはそれ以上の高い温度はポリマーＰＴＣ素子本体１に熱劣化を与え、ひいては特性不良の要因となる。その為、リード端子３と金属箔２を予めはんだ付けや溶接で接合一体化してから、リード端子３の電極部としての金属箔２とポリマーＰＴＣ素子本体１とを熱プレスにより接合する。この熱プレスにより接合する温度は約１５０℃であり、この温度はポリマーＰＴＣ素子本体１に熱劣化を与えない。ポリマーＰＴＣ素子本体１を約１５０℃で軟化させて、凹凸のある金属箔２の粗面にそのまま沿って接合させる。
【００２１】
これにより、図１（Ｂ）及び図２のように、ポリマーＰＴＣ素子本体１にリード端子３の電極部となっている金属箔２を確実に接合したポリマーＰＴＣ素子が得られる。
【００２２】
このように、第１の実施の形態の製造方法では、ポリマーＰＴＣ素子本体１には、はんだ付けや溶接の温度約２００℃が直接加わらないため、ポリマーＰＴＣ素子本体１の熱劣化及びこれに伴う特性不良の発生を回避できる。また、前記リード端子３の電極部となる金属箔２の装着面を粗面化しておくことにより、ポリマーＰＴＣ素子本体１に対するリード端子３の接合強度を十分確保することができ、さらに前記装着面に節瘤を多数有する粗面化処理を施せば、いっそうの接合強度向上が図れる。
【００２３】
次に図３のフープ状リード端子を用いて量産する場合（連続多数個取りの場合）の工程フローに基づき、ポリマーＰＴＣ素子の製造方法を具体的に説明する。
【００２４】
まず、図４（Ａ）のように、リード端子が一連となったフープ状端子３０をリールで供給し、はんだ印刷機にてフープ状端子３０にはんだ３７を印刷するとともに、長尺の金属箔（導電部材）２０をロールで供給し、フープ状端子３０に位置決めして重ね合わせ、リフロー炉へ供給する。これにより、図４（Ｂ）の金属箔はんだ付け状態のフープ状端子３０が作製される。フープ状端子３０の材質はＮｉ又はＮｉ合金等であり、金属箔２０はＣｕ，Ｎｉ等が好適であるが、Ｎｉ又はＮｉメッキを施したＣｕ箔が特性上良い結果がでている。また、金属箔２０のシート状ポリマーＰＴＣ素子本体１０への装着面は粗面化されており、好ましくは節瘤（凹凸差５〜１５μｍ程度で頭部に対して中間部乃至基部がくびれている形状）が多数形成されている。
【００２５】
そして、裁断機によって金属箔付きフープ状端子を所定長さ（短冊）に切断し（シート状ポリマーＰＴＣ素子本体１０の長さに合致させ）、その後、図４（Ｃ）のように金属箔付きフープ状端子３０上（金属箔２０の装着面上）にシート状ポリマーＰＴＣ素子本体１０を位置決めしセット（載置）する。それから、図５（Ａ）のように、下側の金属箔付きフープ状端子３０上に位置決め載置されたシート状ポリマーＰＴＣ素子本体１０の上に、上側の金属箔付きフープ状端子３０を位置決め載置する（金属箔２０の装着面をシート状ポリマーＰＴＣ素子本体１０に対接させる。）。図５（Ｂ）のように上下の金属箔付きフープ状端子３０間にシート状ポリマーＰＴＣ素子本体１０を位置決めして挟んだ状態で貼り合わせ金型（治具）４０に配置する。つまり、その貼り合わせ金型４０の下金型４１と上金型４２間に上下の金属箔付きフープ状端子３０及びシート状ポリマーＰＴＣ素子本体１０の三者を配置し金型４１，４２を合わせ、図５（Ｃ）のように貼り合わせ金型４０を熱プレスする。
【００２６】
その結果、図６（Ａ）のように上下の金属箔付きフープ状端子３０間にシート状ポリマーＰＴＣ素子本体１０が接合一体化された部品連５０が得られる。この部品連５０は徐冷後、電子ビーム照射によりＥＢ架橋処理を行う。そして、この部品連５０に対して図６（Ｂ）のように個々のリード端子３間の不要部分をプレスにて打ち抜き（シート状ポリマーＰＴＣ素子本体１０を個別のポリマーＰＴＣ素子本体１に分離し）、さらに図６（Ｃ）のようにフープ状端子３０の不要な耳部分３１を切り離す。これにより、図６（Ｄ）に示した単品のポリマーＰＴＣ素子の製品形状が得られる。
【００３６】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るポリマーＰＴＣ素子の製造方法によれば、リード端子の電極部となる金属箔を予めリード端子にはんだ付けや溶接で一体化しておくことにより、ポリマーＰＴＣ素子本体にはんだ付けや溶接による熱を与えずに済み、更に、熱劣化による特性不良を無くすことができる。
【００３８】
また、前記金属箔の粗面化処理において多数の節瘤を形成して粗面化する場合、リード端子のポリマーＰＴＣ素子本体への接合強度のいっそうの向上を図ることができる。
【００３９】
さらに、生産効率と歩留まりの向上が図れて低コストで製造可能な利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るポリマーＰＴＣ素子の製造方法の第１の実施の形態であって、製造方法の概略を示す説明図である。
【図２】第１の実施の形態で得られるポリマーＰＴＣ素子の製品形状を示す斜視図である。
【図３】第１の実施の形態においてフープ状端子を用いて製造する場合の工程フロー図である。
【図４】図３の工程フローにおいて、フープ状端子の供給からシート状ポリマーＰＴＣ素子本体の載置までの工程を示す説明図である。
【図５】図３の工程フローにおいて、上下のフープ状端子間へのシート状ポリマーＰＴＣ素子本体の載置から熱プレスまでの工程を示す説明図である。
【図６】図３の工程フローにおいて、上下のフープ状端子間にシート状ポリマーＰＴＣ素子本体を挟んで接合した部品連の不要部の分離処理の工程乃至製品形状完成までを示す説明図である。
【符号の説明】
１ポリマーＰＴＣ素子本体
２，２０金属箔
３リード端子
１０シート状ポリマーＰＴＣ素子本体
３０フープ状端子
４０貼り合わせ金型
５０部品連

Claims

リード端子が連なったフープ状端子を用い、該フープ状端子に電極部となる長尺の金属箔を予めはんだ付けや溶接により接合一体化してから、前記長尺の金属箔の節瘤状凹凸が形成されている装着面をシート状ＰＴＣ素子本体にはんだ付けや溶接による熱を与えずに接合し、その後、前記フープ状端子、前記長尺の金属箔及び前記シート状ポリマーＰＴＣ素子本体の不要部分を除去して個々のリード端子及びポリマーＰＴＣ素子本体に分離することを特徴とするポリマーＰＴＣ素子の製造方法。
前記長尺の金属箔を前記フープ状端子に接合一体化する温度よりも低く前記シート状ＰＴＣ素子本体に熱劣化を与えない温度で、前記長尺の金属箔の装着面を前記シート状ＰＴＣ素子本体に熱プレスにより接合する請求項１記載のポリマーＰＴＣ素子の製造方法。
前記長尺の金属箔の装着面を、前記シート状ＰＴＣ素子本体に熱プレスにより約１５０℃で接合する請求項１又は２記載のポリマーＰＴＣ素子の製造方法。
前記フープ状端子に前記長尺の金属箔を２００℃以上の温度で接合一体化する請求項１，２又は３記載のポリマーＰＴＣ素子の製造方法。