JP4253871B2 - チップ形ｐｔｃサーミスタの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正の温度係数（Ｐositive Ｔemperature Ｃoefficient、以下「ＰＴＣ」と記す）特性を有する導電性ポリマを用いたチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＴＣサーミスタは過電流保護素子として使用でき、電気回路に過電流が流れると、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマが自己発熱し、導電性ポリマのシートが熱膨張してＰＴＣサーミスタ自体が高抵抗値に変化し、電流を安全な微小領域まで減衰させるものである。
【０００３】
以下、従来のチップ形ＰＴＣサーミスタについて説明する。
【０００４】
従来のチップ形ＰＴＣサーミスタとしては、特開昭６１−１０２０３号公報に示されているように複数の導電性ポリマのシートと電極とが交互に積層され、対向する側面に引出し部を備えたチップ形ＰＴＣサーミスタが開示されている。
【０００５】
ここで、複数の導電性ポリマのシートと電極とを交互に積層しているのは、電極の対向面積を増やすことでチップ形ＰＴＣサーミスタ自体の抵抗値を小さくし、より大きな電流に対応できるようにするためである。
【０００６】
図１０は従来のＰＴＣサーミスタの断面図である。
【０００７】
図１０において、１ａ，１ｂ，１ｃは導電性ポリマのシートである。２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは電極で、この電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃの始端および終端にギャップ３を交互に有し、かつ電極２ａが最上層に位置するように導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃと交互に積層することにより積層体４としている。５ａ，５ｂは引出し部で、積層体４の側面に、電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの一端と電気的に接続するように設けられている。
【０００８】
次に、従来のチップ形ＰＴＣサーミスタについて、製造方法の概略を簡単に説明する。
【０００９】
まず、導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃを作製する。
【００１０】
次に、この導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃと電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとを導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃの始端および終端にギャップ３を交互に有し、かつ電極２ａが最上層になるように交互に積層する。
【００１１】
次に、加熱加圧成形（このとき上下方向に圧力を加える）によって、導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃを軟化あるいは溶融させて、電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃとを一体的に固着し積層体４を形成する。
【００１２】
最後に、積層体４の側面に導電性ペーストを塗布し、引出し部５ａ，５ｂを形成することにより、従来のチップ形ＰＴＣサーミスタを製造するものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
量産性を向上させるためにチップ形ＰＴＣサーミスタを一度に複数個作製する場合、複数の素子をパターン形成した電極箔と、導電性ポリマのシートとを、導電性ポリマのシートの始端、終端にギャップを交互に有し、かつ電極箔が最上層と最下層になるように交互に積層した後、加熱加圧成形し、個片状に切断することになる。この場合、電極箔に形成された複数の素子は、個片状に切断されたときのチップ形ＰＴＣサーミスタにおける上記従来の技術で説明した電極に相当するものである。
【００１４】
従来のチップ形ＰＴＣサーミスタにおいては、加圧時における圧力によって導電性ポリマのシートが、導電性ポリマのシートと電極箔が接する面に沿う方向の外側へ伸ばされ、この伸ばされる力が導電性ポリマのシートと接している電極箔にも伝わるため、複数のパターンを形成することによって強度的に弱くなっている電極箔（特に内部に挟み込まれている電極箔は両側の導電性ポリマのシートから力を受ける）が、破れて位置ずれを起こす。
【００１５】
このように電極箔が破れて位置ずれを起こした状態で個片状に切断した場合、切断された個片状のチップ形ＰＴＣサーミスタにおいては、ギャップの位置が側面の引出し部側にずれて、電極ショート（引出し部（側面電極）と電極とがショート）を起こしたり、ギャップの距離が短くなって、過電流が流れても高抵抗値に変化せず電流を減衰させることができないという不具合や、電極の対向面積が大幅に少なくなり、所定の電流が流せないという不具合が発生していた。
【００１６】
なお、電極箔が破れて位置ずれを起こすことを防ぐために、加熱加圧成形後に電極箔の複数の素子をエッチングによりパターン形成する方法も考えられるが、この方法では内部に挟み込まれている電極箔に複数の素子をパターン形成することはできない。
【００１７】
このことから、積層構造にすることでより大きな電流に対応でき、かつ一度に複数個のチップ形ＰＴＣサーミスタを作製するためには、加熱加圧成形などにより複数枚の導電性ポリマのシートと電極箔とを一体的に固着する前に、少なくとも内部に挟み込まれる電極箔には複数の素子をパターン形成しておく必要があると言える。
【００１８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、より大きな電流に対応するために、複数枚の導電性ポリマのシートと電極箔とを積層構造にし、一度に複数個のチップ形ＰＴＣサーミスタを作製する場合において、電極ショートなどを起こすことにより過電流が流れても電流を減衰させることができなかったり、電極対向面積の減少により、所定の電流が流せないという不具合が発生することのないチップ形ＰＴＣサーミスタを生産性良く製造できるチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１９】
【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発明のチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法は、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマのシートにこの導電性ポリマのシートの加圧時における伸びの逃がし部を複数形成する工程と、電極箔に複数の素子をパターン形成する工程と、前記逃がし部を形成した複数枚の導電性ポリマのシートと前記複数の素子をパターン形成した複数枚の電極箔とを交互に重ねて電極箔が最上層と最下層に位置するように積層し加熱加圧成形により一体化して積層体を形成する工程と、前記一体化した積層体に開口部を設ける工程と、前記開口部を設けた積層体の上下面に保護コートを形成する工程と、前記保護コートを形成した積層体に側面電極を形成する工程と、前記側面電極を形成した積層体を個片状に切断する工程とを備え、前記複数の逃がし部において１つの逃がし部の長手方向と他の逃がし部の長手方向とが互いに垂直となるように構成するとともに、前記導電性ポリマのシートと電極箔とを積層したときに前記導電性ポリマのシートに形成した逃がし部が前記電極箔にパターン形成した複数の素子と重ならないようにしたもので、この製造方法によれば、より大きな電流に対応するために、複数枚の導電性ポリマのシートと電極箔とを積層構造にし、一度に複数個のチップ形ＰＴＣサーミスタを作製する場合において、電流ショートなどを起こすことにより過電流が流れても電流を減衰させることができなかったり、電極対向面積の減少により所定の電流が流せないという不具合が発生することのないチップ形ＰＴＣサーミスタを生産性良く製造できるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマのシートにこの導電性ポリマのシートの加圧時における伸びの逃がし部を複数形成する工程と、電極箔に複数の素子をパターン形成する工程と、前記逃がし部を形成した複数枚の導電性ポリマのシートと前記複数の素子をパターン形成した複数枚の電極箔とを交互に重ねて電極箔が最上層と最下層に位置するように積層し加熱加圧成形により一体化して積層体を形成する工程と、前記一体化した積層体に開口部を設ける工程と、前記開口部を設けた積層体の上下面に保護コートを形成する工程と、前記保護コートを形成した積層体に側面電極を形成する工程と、前記側面電極を形成した積層体を個片状に切断する工程とを備え、前記複数の逃がし部において１つの逃がし部の長手方向と他の逃がし部の長手方向とが互いに垂直となるように構成するとともに、前記導電性ポリマのシートと電極箔とを積層したときに前記導電性ポリマのシートに形成した逃がし部が前記電極箔にパターン形成した複数の素子と重ならないようにしたもので、この製造方法によれば、導電性ポリマのシートにこの導電性ポリマのシートの加圧時における伸びの逃がし部を形成しているため、加圧時にこの導電性ポリマのシートは、導電性ポリマのシートと電極箔が接する面に沿う方向の外側だけでなく、この導電性ポリマのシート自体に設けられた逃がし部にも伸ばされるため、導電性ポリマのシートの移動する距離を短くでき、その結果、導電性ポリマのシートが伸ばされる力を弱めることができるため、導電性ポリマのシートと接し、かつこの伸ばされる力が伝わる電極箔に働く力も弱くなり、これにより電極箔が破れて位置ずれを起こすのを防止することができる。また、前記導電性ポリマのシートと電極箔とを積層したときに前記導電性ポリマのシートに形成した逃がし部が前記電極箔にパターン形成した複数の素子と重ならないようにしているため、逃がし部の有無による複数の素子間における加熱加圧成形条件のばらつきを小さくでき、これにより製品ごとの特性、形状のばらつきを小さくできるとともに、加圧時に導電性ポリマのシートが逃がし部の全てに伸びきらずに導電性ポリマのシートに逃がし部が若干残ったとしても、この逃がし部の残った部分の上下の電極箔にはパターン形成した複数の素子は存在していないため、導電性ポリマのシートにおける若干残った逃がし部によってチップ形ＰＴＣサーミスタ自体の抵抗値が高くなり、大きな電流に対応できなくなるということも防ぐことができるという作用を有するものである。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、導電性ポリマのシートを約４等分するように略十字状の逃がし部を形成し、かつ電極箔における前記導電性ポリマのシートの略十字状の逃がし部と重ならない部分に複数の素子をパターン形成したもので、この製造方法によれば、請求項１と同じ作用に加えて、導電性ポリマのシートが略十字状の逃がし部によって縦にも横にも伸びるため、導電性ポリマのシートと電極箔が接する面に沿う方向の外側に対しては、縦にも横にも伸びる導電性ポリマのシートの移動距離をさらに短くできる。この結果、導電性ポリマのシートが伸ばされる力をさらに弱めることができるため、導電性ポリマのシートと接し、かつこの伸ばされる力が伝わる電極に働く力もさらに弱くなり、これにより電極箔が破れて位置ずれを起こすことを確実に防止できるという作用を有するものである。
【００２２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるチップ形ＰＴＣサーミスタについて図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ′線断面図である。
【００２４】
図１（ａ）（ｂ）において、１１は導電性ポリマのシートで、結晶性ポリマである高密度ポリエチレンと導電性粒子であるカーボンブラックとの混合物からなりＰＴＣ特性を有する。３枚の導電性ポリマのシート１１は、主電極１２ａ，１２ｃ及び第１，第２の内層主電極１５ａ，１５ｃと交互に積層され、第１の主電極１２ａが最上層に位置する。１２ａは第１の主電極で、最上面に位置する導電性ポリマのシート１１の上面に接している。１２ｂは第１の副電極で、第１の主電極１２ａとギャップをおいて同じ面に位置している。１２ｃは第２の主電極で、最下面に位置する導電性ポリマのシート１１の下面に接している。１２ｄは第２の副電極で、前記第２の主電極１２ｃとギャップをおいて同じ面に位置している。１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄはそれぞれ電解銅箔等の電極箔からなる。１３ａは第１の側面電極で、この第１の側面電極１３ａは導電性ポリマのシート１１の一方の側面全面、及び前記第１の主電極１２ａの端縁部と第２の副電極１２ｄの端縁部とに回り込むように設けられ、かつ第１の主電極１２ａと前記第２の副電極１２ｄ及び第１の内層副電極１５ｂ、第２の内層主電極１５ｃと電気的に接続されるもので、ニッケルめっきからなる。１３ｂは第２の側面電極で、この第２の側面電極１３ｂは第１の側面電極１３ａに対向する導電性ポリマのシート１１の他方の側面全面、及び第１の副電極１２ｂの端縁部と第２の主電極１２ｃの端縁部とに回り込むように設けられ、かつ第１の副電極１２ｂと第２の主電極１２ｃ及び第１の内層主電極１５ａ、第２の内層副電極１５ｄと電気的に接続されるもので、ニッケルめっきからなる。１４ａは第１の保護コートで、第１の主電極１２ａ、第１の副電極１２ｂ、及びそれらの間のギャップのうち第１，第２の側面電極１３ａ，１３ｂに覆われていない面に設けられている。１４ｂは第２の保護コートで、第２の主電極１２ｃ、第２の副電極１２ｄ、及びそれらの間のギャップのうち第１，第２の側面電極１３ａ，１３ｂに覆われていない面に設けられている。第１，第２の保護コート１４ａ，１４ｂはエポキシ混合アクリル系樹脂からなる。１５ａは第１の内層主電極で、第１の主電極１２ａと第２の主電極１２ｃとの間に平行になるように設けられ、かつ第２の側面電極１３ｂと電気的に接続されている。１５ｂは第１の内層副電極で、第１の内層主電極１５ａとギャップをおいて同じ面に位置し、かつ第１の側面電極１３ａと電気的に接続されている。１５ｃは第２の内層主電極で、第１の内層主電極１５ａと第２の主電極１２ｃとの間に平行に設けられ、かつ第１の側面電極１３ａと電気的に接続されている。１５ｄは第２の内層副電極で、第２の内層主電極１５ｃとギャップをおいて同じ面に位置し、かつ第２の側面電極１３ｂと電気的に接続されている。前記第１の内層主電極１５ａ，第１の内層副電極１５ｂ，第２の内層主電極１５ｃ，第２の内層副電極１５ｄは、それぞれ電解銅箔などの電極箔からなる。
【００２５】
以上のように構成されたチップ形ＰＴＣサーミスタについて、本発明の実施の形態１におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）及び図４（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態１におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図である。
【００２７】
まず、結晶化度７０〜９０％の高密度ポリエチレン４２重量％と、ファーネス法で製造した平均粒径５８ｎｍ、比表面積３８ｍ2／ｇのカーボンブラック５７重量％と、酸化防止剤１重量％とを約１７０℃に加熱した２本熱ロールにより約２０分間混合し、そして前記混合物を２本熱ロールからシート状で取り出し、金型プレスにより、このシートを所定の外形に切断するとともに、約４等分するように略十字形状の加圧時の逃がし部２２を形成することにより、図２（ａ）に示す厚みが約０．１６ｍｍのシート状の導電性ポリマのシート２１を作製する。
【００２８】
このように、金型プレスを用いれば簡単に逃がし部２２を形成できるという効果がある。
【００２９】
次に、図２（ａ）の導電性ポリマのシート２１と同じ外形の電解銅箔（約８０μｍ）からなる電極箔２３に、金型プレスによりコの字形の切削部が連続するように穴をあけ、複数の素子２４をパターン形成する。
【００３０】
なお、複数の素子２４は、コの字形の切削部に囲まれた部分である。
【００３１】
次に、図２（ｃ）に示すように、３枚の導電性ポリマのシート２１と４枚の電極箔２３とを、導電性ポリマのシート２１の逃がし部２２と電極箔２３の複数の素子２４とが重ならないように、かつ電極箔２３の一枚が最上層に位置し、さらにコの字形の切削部の向きが交互になるように重ね、温度１５０℃、真空度約３０Ｔｏｒｒ、面圧力約５０ｋｇ／ｃｍ2で約１分間の真空熱プレスにより加熱加圧成形し、図３（ａ）に示す一体化した積層体２５を得る。その後、一体化した積層体２５を熱処理（１１０℃〜１２０℃で１時間）した後、電子線照射装置内で電子線を約４０Ｍｒａｄ照射し、高密度ポリエチレンの架橋を行う。
【００３２】
次に、図３（ｂ）に示すように、積層体２５に打抜きプレスまたはダイシングなどにより、素子２４を挟むように細長い一定間隔の開口部２６を形成する。
【００３３】
次に、図３（ｃ）に示すように、積層体２５の上下面に開口部２６の周辺を除いて、エポキシ混合アクリル系のＵＶ硬化と熱硬化との併用硬化型樹脂をスクリーン印刷し、ＵＶ硬化炉で片面ずつ仮硬化し、その後、熱硬化炉で両面同時に本硬化を行って保護コート２７を形成する。
【００３４】
次に、図４（ａ）に示すように、保護コート２７が形成されていない部分と開口部２６の内壁に、スルファミン酸ニッケル浴中で約６０分間、電流密度約４Ａ／ｄｍ2の条件で、約３０μｍのニッケルめっきからなる側面電極２８を形成する。
【００３５】
最後に、図４（ａ）の積層体２５をダイシングにより個片状に分割し、図４（ｂ）に示す本発明のチップ形ＰＴＣサーミスタ２９を作製する。
【００３６】
以上のように製造することによって、導電性ポリマのシート２１が略十字形状の逃がし部２２により縦にも横にも伸びるため、導電性ポリマのシート２１と電極箔２３が接する面に沿う方向の外側に対しては、縦にも横にも伸びる導電性ポリマのシート２１の移動距離を短くできる。この結果、導電性ポリマのシート２１が伸ばされる力を非常に弱めることができるため、導電性ポリマのシート２１と接し、かつこの伸ばされる力が伝わる電極箔２３に働く力も非常に弱くなり、これにより電極箔２３が破れて位置ずれを起こすことを確実に防止できるものである。この結果、より大きな電流に対応するために、複数枚の導電性ポリマのシート２１と電極箔２３とを積層構造にし、一度に複数個のチップ形ＰＴＣサーミスタを作製する場合において、生産されたチップ形ＰＴＣサーミスタは電極ショートなどを起こすことにより過電流が流れても電流を減衰させることができなかったり、電極対向面積の減少により所定の電流が流せないという不具合が発生することがないため、生産時の歩留まりが良くなり、これによりチップ形ＰＴＣサーミスタを生産性良く製造できるものである。
【００３７】
また、導電性ポリマのシート２１に形成した逃がし部２２と、電極箔２３にパターン形成した複数の素子２４が重ならないようにしているため、逃がし部２２の有無による複数の素子間における加熱加圧成形条件のばらつきを小さくでき、これにより製品ごとの特性、形状のばらつきを小さくできるという効果が得られ、また加圧時に導電性ポリマのシート２１が逃がし部２２の全てに伸びきらずに導電性ポリマのシート２１に逃がし部２２が若干残ったとしても、この逃がし部２２の残った部分の上下の電極箔２３にはパターン形成した複数の素子２４は存在していないため、導電性ポリマのシート２１における若干残った逃がし部２２によってチップ形ＰＴＣサーミスタ自体の抵抗値が高くなり、大きな電流に対応できなくなるということも防ぐことができる。
【００３８】
なお、略十字状の逃がし部２２を導電性ポリマのシート２１の略中央部に形成して、導電性ポリマのシート２１を約４等分したのは、略十字形状の逃がし部２２が導電性ポリマのシート２１の一部分に偏ると、その偏った部分から離れた導電性ポリマのシート２１の加圧時における移動距離が、逃がし部２２を設けない場合とほぼ等しくなって、電極箔２３が破れて位置ずれを起こすことを防ぐ効果が少なくなるためである。
【００３９】
チップ形ＰＴＣサーミスタは、過電流が流れたときなどに保護動作（導電性ポリマのシートが熱膨張して高抵抗に変化）する部品である。より大きな電流に対応するためや、消費電力を小さくするためなどの理由から、通常の通電状態では、素子の抵抗値は低いことが要望されている。この低抵抗化の一つの手段として、積層構造により電極の対向面積を増やすといった方法がある。
【００４０】
以下に、本発明において、積層構造のチップ形ＰＴＣサーミスタを一度に複数個製作するときに、導電性ポリマのシート２１に加圧時の逃がし部２２を形成し、また電極箔２３に複数の素子２４をパターン形成し、そして逃がし部２２と複数の素子２４とが重ならないようにしたことによる効果について説明する。
【００４１】
本発明の実施の形態１に記載した製造方法で、温度１５０℃、真空度約３０Ｔｏｒｒ、面圧力約５０ｋｇ／ｃｍ2で約１分間の真空熱プレスにより加熱加圧成形した場合と、その比較例として、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように導電性ポリマのシート４１に逃がし部を形成せずに、真空熱プレス（本発明の実施の形態１と同条件）により加熱加圧成形した場合と、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように導電性ポリマのシート５１に逃がし部を形成せず、かつ電極箔５３への複数の素子５４のパターン形成を連続的にして、真空熱プレス（本発明の実施の形態１と同条件）により加熱加圧成形した場合の積層体をそれぞれ１０個ずつ作製した。
【００４２】
上記積層体の内部に挟み込まれた電極箔２３の破れを確認するために、Ｘ線透過装置を用いて観察したところ、本発明の実施の形態１に記載した製造方法で真空熱プレスをした場合は、１０個中１０個とも電極箔２３に破れなどが発生することはなく、良品の積層体２５を１０個中１０個形成することができた。しかし、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように導電性ポリマのシート４１に逃がし部を形成せずに、真空熱プレスをした場合は、１０個中８個において内部に挟み込まれている電極箔４３に破れが発生し、良品の積層体は１０個中２個しか形成することができなかった。また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように導電性ポリマのシート５１に逃がし部を形成せず、かつ電極箔５３への素子のパターン形成を連続的（素子の数は同数）にして、真空熱プレスした場合についても、１０個中７個において内部に挟み込まれている電極箔５３に破れが発生し、良品の積層体は１０個中３個しか形成することができなかった。また、真空熱プレス時の面積圧力を弱くしていくと、電極箔２３に破れが発生する割合は減少する傾向にあったが、この場合は加圧力の不足により導電性ポリマのシート２１と電極箔２３とが剥離するなどといった加熱加圧成形不良が生じてきた。
【００４３】
以上のことから、積層構造のチップ形ＰＴＣサーミスタを一度に複数個作製するときに、導電性ポリマのシート２１に逃がし部２２を形成し、また電極箔２３に複数の素子２４を形成し、かつ逃がし部２２と複数の素子２４とが重ならないようにすることは非常に効果的であると言える。
【００４４】
なお、上記本発明の実施の形態１では導電性ポリマのシート２１を約４等分するように、略十字形状の逃がし部２２を形成したものについて説明したが、導電性ポリマのシート２１を約２等分あるいは約８等分などとするように逃がし部２２を形成したり、導電性ポリマのシート２１を金型プレスにより打ち抜かずに、窪みを形成することによって逃がし部２２としてもよい。
【００４５】
また、本発明の実施の形態１においては、作業性を考慮して導電性ポリマのシート２１を約４等分するように略十字状の逃がし部２２を形成したが、４枚のほぼ同形状の導電性ポリマのシート２１を２枚の電極箔２３の間に、縦横２枚ずつ配置し、かつそれぞれの導電性ポリマのシート２１間に隙間が出来るように形成する方法でも同様の効果が得られる。
【００４６】
そしてまた、積層数についても、上記本発明の実施の形態１では３枚の導電性ポリマのシート２１と４枚の電極箔２３を用いて積層体２５を形成したが、より多く、または少なく積層する場合でも同様の効果が得られるものである。
【００４７】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００４８】
構造については、図１に示した本発明の実施の形態１と同じであるから説明を省略し、同じ符号を付ける。
【００４９】
図７（ａ）〜（ｃ）、図８（ａ）〜（ｃ）及び図９（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態２におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図である。
【００５０】
本発明の実施の形態２と本発明の実施の形態１との相違点は、図７（ａ）において導電性ポリマのシート３１に形成される加圧時における逃がし部３２を、複数の素子３４と１対１で対応するように丸孔状に複数形成した点である。その他については本発明の実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。なお符号は、導電性ポリマのシートを３１、逃がし部を３２、電極箔を３３、素子を３４、積層体を３５、開口部を３６、保護コートを３７、側面電極を３８、チップ形ＰＴＣサーミスタを３９とする。
【００５１】
この製造方法によれば、本発明の実施の形態１と同じ効果に加えて、導電性ポリマのシート３１に形成された複数の丸孔状の逃がし部３２と、電極箔３３にパターン形成した複数の素子３４とが１対１で対応するようにしているため、導電性ポリマのシート３１および電極箔３３のほぼ全面をチップ形ＰＴＣサーミスタの個片として使用でき、一度により多くのチップ形ＰＴＣサーミスタを製造でき、さらに取り数の大幅アップによるコスト低減、及び資源の有効活用が可能である。また、複数の逃がし部３２を孔で構成しているため、金型プレスなどにより簡単に形成できるものである。
【００５２】
以下に、本発明において、積層構造のチップ形ＰＴＣサーミスタを一度に複数個製作するときに、導電性ポリマのシート３１に複数の丸孔状の逃がし部３２を形成し、また電極箔３３に複数の素子３４を形成し、かつ複数の丸孔状の逃がし部３２と複数の素子３４とが１対１で対応するように交互に重ねるようにしたことによる効果について説明する。
【００５３】
本発明の実施の形態２に記載した製造方法で、温度１５０℃、真空度約３０Ｔｏｒｒ、面圧力約５０ｋｇ／ｃｍ2で約１分間の真空熱プレス（本発明の実施の形態１と同条件）により加熱加圧成形した積層体３５を１０個作製した。そして、積層体３５の内部に挟み込まれた電極箔３３の破れを確認するために、Ｘ線透過装置を用いて観察したところ、１０個中１０個とも電極箔３３に破れなどが発生することはなく、良品の積層体３５を１０個中１０個形成することができた。
【００５４】
この比較例として、導電性ポリマのシート３１に複数の丸孔状の逃がし部３２を形成せずに、真空熱プレス（本発明の実施の形態１と同条件）した場合は、１０個中１０個とも内部に挟み込まれた電極箔３３に破れが発生し、１０個中１０個すべてが不良という結果となった。
【００５５】
また、本発明の実施の形態１に記載した製造方法では、１つの積層体３５からチップ形ＰＴＣサーミスタを４８素子作製することができるのに対して、本発明の実施の形態２に記載した製造方法では、同じ大きさ、形状の積層体３５からチップ形ＰＴＣサーミスタを８８素子作製することができるもので、取り数の大幅アップが図れるものである。
【００５６】
以上のことから、積層構造のチップ形ＰＴＣサーミスタを複数個作製するときに、導電性ポリマのシート３１のほぼ全面に複数の丸孔状の逃がし部３２を形成し、また電極箔３３のほぼ全面に複数の素子のパターン３４を形成し、かつ導電性ポリマのシート３１と電極箔３３とを複数の丸孔状の逃がし部３２と複数の素子３４とが１対１で対応するように交互に重ねることは非常に効果的であると言える。
【００５７】
なお、本発明の実施の形態２では、複数の逃がし部３２を丸孔状に形成したが、矩形状の孔、あるいは円形や矩形状の窪みなどであっても同様の効果を得ることができるものである。
【００５８】
また、複数の逃がし部３２と複数の素子３４とは１対１で対応するようにしたが、１対２や１対３、あるいは２対１などでも構わない。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本発明のチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法は、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマのシートにこの導電性ポリマのシートの加圧時における伸びの逃がし部を複数形成する工程と、電極箔に複数の素子をパターン形成する工程と、前記逃がし部を形成した複数枚の導電性ポリマのシートと前記複数の素子をパターン形成した複数枚の電極箔とを交互に重ねて電極箔が最上層と最下層に位置するように積層し加熱加圧成形により一体化して積層体を形成する工程と、前記一体化した積層体に開口部を設ける工程と、前記開口部を設けた積層体の上下面に保護コートを形成する工程と、前記保護コートを形成した積層体に側面電極を形成する工程と、前記側面電極を形成した積層体を個片状に切断する工程とを備え、前記複数の逃がし部において１つの逃がし部の長手方向と他の逃がし部の長手方向とが互いに垂直となるように構成するとともに、前記導電性ポリマのシートと電極箔とを積層したときに前記導電性ポリマのシートに形成した逃がし部が前記電極箔にパターン形成した複数の素子と重ならないようにしたもので、この製造方法によれば、導電性ポリマのシートにこの導電性ポリマのシートの加圧時における伸びの逃がし部を形成しているため、加圧時にこの導電性ポリマのシートは、導電性ポリマのシートと電極箔が接する面に沿う方向の外側だけでなく、この導電性ポリマのシート自体に設けられた逃がし部にも伸ばされるため、導電性ポリマのシートの移動する距離を短くでき、その結果、導電性ポリマのシートが伸ばされる力を弱めることができるため、導電性ポリマのシートと接し、かつこの伸ばされる力が伝わる電極箔に働く力も弱くなり、これにより電極箔が破れて位置ずれを起こすのを防止することができる。従って、本発明の製造方法においては、より大きな電流に対応するために、複数枚の導電性ポリマのシートと電極箔とを積層構造にし、一度に複数個のチップ形ＰＴＣサーミスタを作製した場合において、電極ショートなどを起こすことにより過電流が流れても電流を減衰させることができなかったり、電極対向面積の減少により所定の電流が流せないという不具合が発生することのないチップ形ＰＴＣサーミスタを生産性良く提供できるという有利な効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）本発明の実施の形態１におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの斜視図
（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ′線断面図
【図２】 （ａ）〜（ｃ）同チップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図
【図３】 （ａ）〜（ｃ）同チップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図
【図４】 （ａ）（ｂ）同チップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図
【図５】 （ａ）〜（ｃ）積層体形成方法の比較例を示す工程図
【図６】 （ａ）〜（ｃ）積層体形成方法の比較例を示す工程図
【図７】 （ａ）〜（ｃ）本発明の実施の形態２におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図
【図８】 （ａ）〜（ｃ）同チップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図
【図９】 （ａ）（ｂ）同チップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図
【図１０】 従来のチップ形ＰＴＣサーミスタの断面図
【符号の説明】
１１，２１，３１ 導電性ポリマのシート
１２ａ 第１の主電極
１２ｂ 第１の副電極
１２ｃ 第２の主電極
１２ｄ 第２の副電極
１３ａ 第１の側面電極
１３ｂ 第２の側面電極
１４ａ 第１の保護コート
１４ｂ 第２の保護コート
１５ａ 第１の内層主電極
１５ｂ 第１の内層副電極
１５ｃ 第２の内層主電極
１５ｄ 第２の内層副電極
２２，３２ 逃がし部
２３，３３ 電極箔
２４，３４ 素子
２５，３５ 積層体
２６，３６ 開口部
２７，３７ 保護コート
２８，３８ 側面電極
２９，３９ チップ形ＰＴＣサーミスタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、正の温度係数（Ｐositive Ｔemperature Ｃoefficient、以下「ＰＴＣ」と記す）特性を有する導電性ポリマを用いたチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＴＣサーミスタは過電流保護素子として使用でき、電気回路に過電流が流れると、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマが自己発熱し、導電性ポリマのシートが熱膨張してＰＴＣサーミスタ自体が高抵抗値に変化し、電流を安全な微小領域まで減衰させるものである。
【０００３】
以下、従来のチップ形ＰＴＣサーミスタについて説明する。
【０００４】
従来のチップ形ＰＴＣサーミスタとしては、特開昭６１−１０２０３号公報に示されているように複数の導電性ポリマのシートと電極とが交互に積層され、対向する側面に引出し部を備えたチップ形ＰＴＣサーミスタが開示されている。
【０００５】
ここで、複数の導電性ポリマのシートと電極とを交互に積層しているのは、電極の対向面積を増やすことでチップ形ＰＴＣサーミスタ自体の抵抗値を小さくし、より大きな電流に対応できるようにするためである。
【０００６】
図１０は従来のＰＴＣサーミスタの断面図である。
【０００７】
図１０において、１ａ，１ｂ，１ｃは導電性ポリマのシートである。２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは電極で、この電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃの始端および終端にギャップ３を交互に有し、かつ電極２ａが最上層に位置するように導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃと交互に積層することにより積層体４としている。５ａ，５ｂは引出し部で、積層体４の側面に、電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの一端と電気的に接続するように設けられている。
【０００８】
次に、従来のチップ形ＰＴＣサーミスタについて、製造方法の概略を簡単に説明する。
【０００９】
まず、導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃを作製する。
【００１０】
次に、この導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃと電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとを導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃの始端および終端にギャップ３を交互に有し、かつ電極２ａが最上層になるように交互に積層する。
【００１１】
次に、加熱加圧成形（このとき上下方向に圧力を加える）によって、導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃを軟化あるいは溶融させて、電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと導電性ポリマのシート１ａ，１ｂ，１ｃとを一体的に固着し積層体４を形成する。
【００１２】
最後に、積層体４の側面に導電性ペーストを塗布し、引出し部５ａ，５ｂを形成することにより、従来のチップ形ＰＴＣサーミスタを製造するものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
量産性を向上させるためにチップ形ＰＴＣサーミスタを一度に複数個作製する場合、複数の素子をパターン形成した電極箔と、導電性ポリマのシートとを、導電性ポリマのシートの始端、終端にギャップを交互に有し、かつ電極箔が最上層と最下層になるように交互に積層した後、加熱加圧成形し、個片状に切断することになる。この場合、電極箔に形成された複数の素子は、個片状に切断されたときのチップ形ＰＴＣサーミスタにおける上記従来の技術で説明した電極に相当するものである。
【００１４】
従来のチップ形ＰＴＣサーミスタにおいては、加圧時における圧力によって導電性ポリマのシートが、導電性ポリマのシートと電極箔が接する面に沿う方向の外側へ伸ばされ、この伸ばされる力が導電性ポリマのシートと接している電極箔にも伝わるため、複数のパターンを形成することによって強度的に弱くなっている電極箔（特に内部に挟み込まれている電極箔は両側の導電性ポリマのシートから力を受ける）が、破れて位置ずれを起こす。
【００１５】
このように電極箔が破れて位置ずれを起こした状態で個片状に切断した場合、切断された個片状のチップ形ＰＴＣサーミスタにおいては、ギャップの位置が側面の引出し部側にずれて、電極ショート（引出し部（側面電極）と電極とがショート）を起こしたり、ギャップの距離が短くなって、過電流が流れても高抵抗値に変化せず電流を減衰させることができないという不具合や、電極の対向面積が大幅に少なくなり、所定の電流が流せないという不具合が発生していた。
【００１６】
なお、電極箔が破れて位置ずれを起こすことを防ぐために、加熱加圧成形後に電極箔の複数の素子をエッチングによりパターン形成する方法も考えられるが、この方法では内部に挟み込まれている電極箔に複数の素子をパターン形成することはできない。
【００１７】
このことから、積層構造にすることでより大きな電流に対応でき、かつ一度に複数個のチップ形ＰＴＣサーミスタを作製するためには、加熱加圧成形などにより複数枚の導電性ポリマのシートと電極箔とを一体的に固着する前に、少なくとも内部に挟み込まれる電極箔には複数の素子をパターン形成しておく必要があると言える。
【００１８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、より大きな電流に対応するために、複数枚の導電性ポリマのシートと電極箔とを積層構造にし、一度に複数個のチップ形ＰＴＣサーミスタを作製する場合において、電極ショートなどを起こすことにより過電流が流れても電流を減衰させることができなかったり、電極対向面積の減少により、所定の電流が流せないという不具合が発生することのないチップ形ＰＴＣサーミスタを生産性良く製造できるチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１９】
【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発明のチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法は、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマのシートにこの導電性ポリマのシートの加圧時における伸びの逃がし部を複数形成する工程と、電極箔に複数の素子をパターン形成する工程と、前記逃がし部を形成した複数枚の導電性ポリマのシートと前記複数の素子をパターン形成した複数枚の電極箔とを交互に重ねて電極箔が最上層と最下層に位置するように積層し加熱加圧成形により一体化して積層体を形成する工程と、前記一体化した積層体に開口部を設ける工程と、前記開口部を設けた積層体の上下面に保護コートを形成する工程と、前記保護コートを形成した積層体に側面電極を形成する工程と、前記側面電極を形成した積層体を個片状に切断する工程とを備え、前記複数の逃がし部において１つの逃がし部の長手方向と他の逃がし部の長手方向とが互いに垂直となるように構成するとともに、前記導電性ポリマのシートと電極箔とを積層したときに前記導電性ポリマのシートに形成した逃がし部が前記電極箔にパターン形成した複数の素子と重ならないようにしたもので、この製造方法によれば、より大きな電流に対応するために、複数枚の導電性ポリマのシートと電極箔とを積層構造にし、一度に複数個のチップ形ＰＴＣサーミスタを作製する場合において、電流ショートなどを起こすことにより過電流が流れても電流を減衰させることができなかったり、電極対向面積の減少により所定の電流が流せないという不具合が発生することのないチップ形ＰＴＣサーミスタを生産性良く製造できるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマのシートにこの導電性ポリマのシートの加圧時における伸びの逃がし部を複数形成する工程と、電極箔に複数の素子をパターン形成する工程と、前記逃がし部を形成した複数枚の導電性ポリマのシートと前記複数の素子をパターン形成した複数枚の電極箔とを交互に重ねて電極箔が最上層と最下層に位置するように積層し加熱加圧成形により一体化して積層体を形成する工程と、前記一体化した積層体に開口部を設ける工程と、前記開口部を設けた積層体の上下面に保護コートを形成する工程と、前記保護コートを形成した積層体に側面電極を形成する工程と、前記側面電極を形成した積層体を個片状に切断する工程とを備え、前記複数の逃がし部において１つの逃がし部の長手方向と他の逃がし部の長手方向とが互いに垂直となるように構成するとともに、前記導電性ポリマのシートと電極箔とを積層したときに前記導電性ポリマのシートに形成した逃がし部が前記電極箔にパターン形成した複数の素子と重ならないようにしたもので、この製造方法によれば、導電性ポリマのシートにこの導電性ポリマのシートの加圧時における伸びの逃がし部を形成しているため、加圧時にこの導電性ポリマのシートは、導電性ポリマのシートと電極箔が接する面に沿う方向の外側だけでなく、この導電性ポリマのシート自体に設けられた逃がし部にも伸ばされるため、導電性ポリマのシートの移動する距離を短くでき、その結果、導電性ポリマのシートが伸ばされる力を弱めることができるため、導電性ポリマのシートと接し、かつこの伸ばされる力が伝わる電極箔に働く力も弱くなり、これにより電極箔が破れて位置ずれを起こすのを防止することができる。また、前記導電性ポリマのシートと電極箔とを積層したときに前記導電性ポリマのシートに形成した逃がし部が前記電極箔にパターン形成した複数の素子と重ならないようにしているため、逃がし部の有無による複数の素子間における加熱加圧成形条件のばらつきを小さくでき、これにより製品ごとの特性、形状のばらつきを小さくできるとともに、加圧時に導電性ポリマのシートが逃がし部の全てに伸びきらずに導電性ポリマのシートに逃がし部が若干残ったとしても、この逃がし部の残った部分の上下の電極箔にはパターン形成した複数の素子は存在していないため、導電性ポリマのシートにおける若干残った逃がし部によってチップ形ＰＴＣサーミスタ自体の抵抗値が高くなり、大きな電流に対応できなくなるということも防ぐことができるという作用を有するものである。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、導電性ポリマのシートを約４等分するように略十字状の逃がし部を形成し、かつ電極箔における前記導電性ポリマのシートの略十字状の逃がし部と重ならない部分に複数の素子をパターン形成したもので、この製造方法によれば、請求項１と同じ作用に加えて、導電性ポリマのシートが略十字状の逃がし部によって縦にも横にも伸びるため、導電性ポリマのシートと電極箔が接する面に沿う方向の外側に対しては、縦にも横にも伸びる導電性ポリマのシートの移動距離をさらに短くできる。この結果、導電性ポリマのシートが伸ばされる力をさらに弱めることができるため、導電性ポリマのシートと接し、かつこの伸ばされる力が伝わる電極に働く力もさらに弱くなり、これにより電極箔が破れて位置ずれを起こすことを確実に防止できるという作用を有するものである。
【００２２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるチップ形ＰＴＣサーミスタについて図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ′線断面図である。
【００２４】
図１（ａ）（ｂ）において、１１は導電性ポリマのシートで、結晶性ポリマである高密度ポリエチレンと導電性粒子であるカーボンブラックとの混合物からなりＰＴＣ特性を有する。３枚の導電性ポリマのシート１１は、主電極１２ａ，１２ｃ及び第１，第２の内層主電極１５ａ，１５ｃと交互に積層され、第１の主電極１２ａが最上層に位置する。１２ａは第１の主電極で、最上面に位置する導電性ポリマのシート１１の上面に接している。１２ｂは第１の副電極で、第１の主電極１２ａとギャップをおいて同じ面に位置している。１２ｃは第２の主電極で、最下面に位置する導電性ポリマのシート１１の下面に接している。１２ｄは第２の副電極で、前記第２の主電極１２ｃとギャップをおいて同じ面に位置している。１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄはそれぞれ電解銅箔等の電極箔からなる。１３ａは第１の側面電極で、この第１の側面電極１３ａは導電性ポリマのシート１１の一方の側面全面、及び前記第１の主電極１２ａの端縁部と第２の副電極１２ｄの端縁部とに回り込むように設けられ、かつ第１の主電極１２ａと前記第２の副電極１２ｄ及び第１の内層副電極１５ｂ、第２の内層主電極１５ｃと電気的に接続されるもので、ニッケルめっきからなる。１３ｂは第２の側面電極で、この第２の側面電極１３ｂは第１の側面電極１３ａに対向する導電性ポリマのシート１１の他方の側面全面、及び第１の副電極１２ｂの端縁部と第２の主電極１２ｃの端縁部とに回り込むように設けられ、かつ第１の副電極１２ｂと第２の主電極１２ｃ及び第１の内層主電極１５ａ、第２の内層副電極１５ｄと電気的に接続されるもので、ニッケルめっきからなる。１４ａは第１の保護コートで、第１の主電極１２ａ、第１の副電極１２ｂ、及びそれらの間のギャップのうち第１，第２の側面電極１３ａ，１３ｂに覆われていない面に設けられている。１４ｂは第２の保護コートで、第２の主電極１２ｃ、第２の副電極１２ｄ、及びそれらの間のギャップのうち第１，第２の側面電極１３ａ，１３ｂに覆われていない面に設けられている。第１，第２の保護コート１４ａ，１４ｂはエポキシ混合アクリル系樹脂からなる。１５ａは第１の内層主電極で、第１の主電極１２ａと第２の主電極１２ｃとの間に平行になるように設けられ、かつ第２の側面電極１３ｂと電気的に接続されている。１５ｂは第１の内層副電極で、第１の内層主電極１５ａとギャップをおいて同じ面に位置し、かつ第１の側面電極１３ａと電気的に接続されている。１５ｃは第２の内層主電極で、第１の内層主電極１５ａと第２の主電極１２ｃとの間に平行に設けられ、かつ第１の側面電極１３ａと電気的に接続されている。１５ｄは第２の内層副電極で、第２の内層主電極１５ｃとギャップをおいて同じ面に位置し、かつ第２の側面電極１３ｂと電気的に接続されている。前記第１の内層主電極１５ａ，第１の内層副電極１５ｂ，第２の内層主電極１５ｃ，第２の内層副電極１５ｄは、それぞれ電解銅箔などの電極箔からなる。
【００２５】
以上のように構成されたチップ形ＰＴＣサーミスタについて、本発明の実施の形態１におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）及び図４（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態１におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図である。
【００２７】
まず、結晶化度７０〜９０％の高密度ポリエチレン４２重量％と、ファーネス法で製造した平均粒径５８ｎｍ、比表面積３８ｍ2／ｇのカーボンブラック５７重量％と、酸化防止剤１重量％とを約１７０℃に加熱した２本熱ロールにより約２０分間混合し、そして前記混合物を２本熱ロールからシート状で取り出し、金型プレスにより、このシートを所定の外形に切断するとともに、約４等分するように略十字形状の加圧時の逃がし部２２を形成することにより、図２（ａ）に示す厚みが約０．１６ｍｍのシート状の導電性ポリマのシート２１を作製する。
【００２８】
このように、金型プレスを用いれば簡単に逃がし部２２を形成できるという効果がある。
【００２９】
次に、図２（ａ）の導電性ポリマのシート２１と同じ外形の電解銅箔（約８０μｍ）からなる電極箔２３に、金型プレスによりコの字形の切削部が連続するように穴をあけ、複数の素子２４をパターン形成する。
【００３０】
なお、複数の素子２４は、コの字形の切削部に囲まれた部分である。
【００３１】
次に、図２（ｃ）に示すように、３枚の導電性ポリマのシート２１と４枚の電極箔２３とを、導電性ポリマのシート２１の逃がし部２２と電極箔２３の複数の素子２４とが重ならないように、かつ電極箔２３の一枚が最上層に位置し、さらにコの字形の切削部の向きが交互になるように重ね、温度１５０℃、真空度約３０Ｔｏｒｒ、面圧力約５０ｋｇ／ｃｍ2で約１分間の真空熱プレスにより加熱加圧成形し、図３（ａ）に示す一体化した積層体２５を得る。その後、一体化した積層体２５を熱処理（１１０℃〜１２０℃で１時間）した後、電子線照射装置内で電子線を約４０Ｍｒａｄ照射し、高密度ポリエチレンの架橋を行う。
【００３２】
次に、図３（ｂ）に示すように、積層体２５に打抜きプレスまたはダイシングなどにより、素子２４を挟むように細長い一定間隔の開口部２６を形成する。
【００３３】
次に、図３（ｃ）に示すように、積層体２５の上下面に開口部２６の周辺を除いて、エポキシ混合アクリル系のＵＶ硬化と熱硬化との併用硬化型樹脂をスクリーン印刷し、ＵＶ硬化炉で片面ずつ仮硬化し、その後、熱硬化炉で両面同時に本硬化を行って保護コート２７を形成する。
【００３４】
次に、図４（ａ）に示すように、保護コート２７が形成されていない部分と開口部２６の内壁に、スルファミン酸ニッケル浴中で約６０分間、電流密度約４Ａ／ｄｍ2の条件で、約３０μｍのニッケルめっきからなる側面電極２８を形成する。
【００３５】
最後に、図４（ａ）の積層体２５をダイシングにより個片状に分割し、図４（ｂ）に示す本発明のチップ形ＰＴＣサーミスタ２９を作製する。
【００３６】
以上のように製造することによって、導電性ポリマのシート２１が略十字形状の逃がし部２２により縦にも横にも伸びるため、導電性ポリマのシート２１と電極箔２３が接する面に沿う方向の外側に対しては、縦にも横にも伸びる導電性ポリマのシート２１の移動距離を短くできる。この結果、導電性ポリマのシート２１が伸ばされる力を非常に弱めることができるため、導電性ポリマのシート２１と接し、かつこの伸ばされる力が伝わる電極箔２３に働く力も非常に弱くなり、これにより電極箔２３が破れて位置ずれを起こすことを確実に防止できるものである。この結果、より大きな電流に対応するために、複数枚の導電性ポリマのシート２１と電極箔２３とを積層構造にし、一度に複数個のチップ形ＰＴＣサーミスタを作製する場合において、生産されたチップ形ＰＴＣサーミスタは電極ショートなどを起こすことにより過電流が流れても電流を減衰させることができなかったり、電極対向面積の減少により所定の電流が流せないという不具合が発生することがないため、生産時の歩留まりが良くなり、これによりチップ形ＰＴＣサーミスタを生産性良く製造できるものである。
【００３７】
また、導電性ポリマのシート２１に形成した逃がし部２２と、電極箔２３にパターン形成した複数の素子２４が重ならないようにしているため、逃がし部２２の有無による複数の素子間における加熱加圧成形条件のばらつきを小さくでき、これにより製品ごとの特性、形状のばらつきを小さくできるという効果が得られ、また加圧時に導電性ポリマのシート２１が逃がし部２２の全てに伸びきらずに導電性ポリマのシート２１に逃がし部２２が若干残ったとしても、この逃がし部２２の残った部分の上下の電極箔２３にはパターン形成した複数の素子２４は存在していないため、導電性ポリマのシート２１における若干残った逃がし部２２によってチップ形ＰＴＣサーミスタ自体の抵抗値が高くなり、大きな電流に対応できなくなるということも防ぐことができる。
【００３８】
なお、略十字状の逃がし部２２を導電性ポリマのシート２１の略中央部に形成して、導電性ポリマのシート２１を約４等分したのは、略十字形状の逃がし部２２が導電性ポリマのシート２１の一部分に偏ると、その偏った部分から離れた導電性ポリマのシート２１の加圧時における移動距離が、逃がし部２２を設けない場合とほぼ等しくなって、電極箔２３が破れて位置ずれを起こすことを防ぐ効果が少なくなるためである。
【００３９】
チップ形ＰＴＣサーミスタは、過電流が流れたときなどに保護動作（導電性ポリマのシートが熱膨張して高抵抗に変化）する部品である。より大きな電流に対応するためや、消費電力を小さくするためなどの理由から、通常の通電状態では、素子の抵抗値は低いことが要望されている。この低抵抗化の一つの手段として、積層構造により電極の対向面積を増やすといった方法がある。
【００４０】
以下に、本発明において、積層構造のチップ形ＰＴＣサーミスタを一度に複数個製作するときに、導電性ポリマのシート２１に加圧時の逃がし部２２を形成し、また電極箔２３に複数の素子２４をパターン形成し、そして逃がし部２２と複数の素子２４とが重ならないようにしたことによる効果について説明する。
【００４１】
本発明の実施の形態１に記載した製造方法で、温度１５０℃、真空度約３０Ｔｏｒｒ、面圧力約５０ｋｇ／ｃｍ2で約１分間の真空熱プレスにより加熱加圧成形した場合と、その比較例として、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように導電性ポリマのシート４１に逃がし部を形成せずに、真空熱プレス（本発明の実施の形態１と同条件）により加熱加圧成形した場合と、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように導電性ポリマのシート５１に逃がし部を形成せず、かつ電極箔５３への複数の素子５４のパターン形成を連続的にして、真空熱プレス（本発明の実施の形態１と同条件）により加熱加圧成形した場合の積層体をそれぞれ１０個ずつ作製した。
【００４２】
上記積層体の内部に挟み込まれた電極箔２３の破れを確認するために、Ｘ線透過装置を用いて観察したところ、本発明の実施の形態１に記載した製造方法で真空熱プレスをした場合は、１０個中１０個とも電極箔２３に破れなどが発生することはなく、良品の積層体２５を１０個中１０個形成することができた。しかし、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように導電性ポリマのシート４１に逃がし部を形成せずに、真空熱プレスをした場合は、１０個中８個において内部に挟み込まれている電極箔４３に破れが発生し、良品の積層体は１０個中２個しか形成することができなかった。また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように導電性ポリマのシート５１に逃がし部を形成せず、かつ電極箔５３への素子のパターン形成を連続的（素子の数は同数）にして、真空熱プレスした場合についても、１０個中７個において内部に挟み込まれている電極箔５３に破れが発生し、良品の積層体は１０個中３個しか形成することができなかった。また、真空熱プレス時の面積圧力を弱くしていくと、電極箔２３に破れが発生する割合は減少する傾向にあったが、この場合は加圧力の不足により導電性ポリマのシート２１と電極箔２３とが剥離するなどといった加熱加圧成形不良が生じてきた。
【００４３】
以上のことから、積層構造のチップ形ＰＴＣサーミスタを一度に複数個作製するときに、導電性ポリマのシート２１に逃がし部２２を形成し、また電極箔２３に複数の素子２４を形成し、かつ逃がし部２２と複数の素子２４とが重ならないようにすることは非常に効果的であると言える。
【００４４】
なお、上記本発明の実施の形態１では導電性ポリマのシート２１を約４等分するように、略十字形状の逃がし部２２を形成したものについて説明したが、導電性ポリマのシート２１を約２等分あるいは約８等分などとするように逃がし部２２を形成したり、導電性ポリマのシート２１を金型プレスにより打ち抜かずに、窪みを形成することによって逃がし部２２としてもよい。
【００４５】
また、本発明の実施の形態１においては、作業性を考慮して導電性ポリマのシート２１を約４等分するように略十字状の逃がし部２２を形成したが、４枚のほぼ同形状の導電性ポリマのシート２１を２枚の電極箔２３の間に、縦横２枚ずつ配置し、かつそれぞれの導電性ポリマのシート２１間に隙間が出来るように形成する方法でも同様の効果が得られる。
【００４６】
そしてまた、積層数についても、上記本発明の実施の形態１では３枚の導電性ポリマのシート２１と４枚の電極箔２３を用いて積層体２５を形成したが、より多く、または少なく積層する場合でも同様の効果が得られるものである。
【００４７】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００４８】
構造については、図１に示した本発明の実施の形態１と同じであるから説明を省略し、同じ符号を付ける。
【００４９】
図７（ａ）〜（ｃ）、図８（ａ）〜（ｃ）及び図９（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態２におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図である。
【００５０】
本発明の実施の形態２と本発明の実施の形態１との相違点は、図７（ａ）において導電性ポリマのシート３１に形成される加圧時における逃がし部３２を、複数の素子３４と１対１で対応するように丸孔状に複数形成した点である。その他については本発明の実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。なお符号は、導電性ポリマのシートを３１、逃がし部を３２、電極箔を３３、素子を３４、積層体を３５、開口部を３６、保護コートを３７、側面電極を３８、チップ形ＰＴＣサーミスタを３９とする。
【００５１】
この製造方法によれば、本発明の実施の形態１と同じ効果に加えて、導電性ポリマのシート３１に形成された複数の丸孔状の逃がし部３２と、電極箔３３にパターン形成した複数の素子３４とが１対１で対応するようにしているため、導電性ポリマのシート３１および電極箔３３のほぼ全面をチップ形ＰＴＣサーミスタの個片として使用でき、一度により多くのチップ形ＰＴＣサーミスタを製造でき、さらに取り数の大幅アップによるコスト低減、及び資源の有効活用が可能である。また、複数の逃がし部３２を孔で構成しているため、金型プレスなどにより簡単に形成できるものである。
【００５２】
以下に、本発明において、積層構造のチップ形ＰＴＣサーミスタを一度に複数個製作するときに、導電性ポリマのシート３１に複数の丸孔状の逃がし部３２を形成し、また電極箔３３に複数の素子３４を形成し、かつ複数の丸孔状の逃がし部３２と複数の素子３４とが１対１で対応するように交互に重ねるようにしたことによる効果について説明する。
【００５３】
本発明の実施の形態２に記載した製造方法で、温度１５０℃、真空度約３０Ｔｏｒｒ、面圧力約５０ｋｇ／ｃｍ2で約１分間の真空熱プレス（本発明の実施の形態１と同条件）により加熱加圧成形した積層体３５を１０個作製した。そして、積層体３５の内部に挟み込まれた電極箔３３の破れを確認するために、Ｘ線透過装置を用いて観察したところ、１０個中１０個とも電極箔３３に破れなどが発生することはなく、良品の積層体３５を１０個中１０個形成することができた。
【００５４】
この比較例として、導電性ポリマのシート３１に複数の丸孔状の逃がし部３２を形成せずに、真空熱プレス（本発明の実施の形態１と同条件）した場合は、１０個中１０個とも内部に挟み込まれた電極箔３３に破れが発生し、１０個中１０個すべてが不良という結果となった。
【００５５】
また、本発明の実施の形態１に記載した製造方法では、１つの積層体３５からチップ形ＰＴＣサーミスタを４８素子作製することができるのに対して、本発明の実施の形態２に記載した製造方法では、同じ大きさ、形状の積層体３５からチップ形ＰＴＣサーミスタを８８素子作製することができるもので、取り数の大幅アップが図れるものである。
【００５６】
以上のことから、積層構造のチップ形ＰＴＣサーミスタを複数個作製するときに、導電性ポリマのシート３１のほぼ全面に複数の丸孔状の逃がし部３２を形成し、また電極箔３３のほぼ全面に複数の素子のパターン３４を形成し、かつ導電性ポリマのシート３１と電極箔３３とを複数の丸孔状の逃がし部３２と複数の素子３４とが１対１で対応するように交互に重ねることは非常に効果的であると言える。
【００５７】
なお、本発明の実施の形態２では、複数の逃がし部３２を丸孔状に形成したが、矩形状の孔、あるいは円形や矩形状の窪みなどであっても同様の効果を得ることができるものである。
【００５８】
また、複数の逃がし部３２と複数の素子３４とは１対１で対応するようにしたが、１対２や１対３、あるいは２対１などでも構わない。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本発明のチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法は、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマのシートにこの導電性ポリマのシートの加圧時における伸びの逃がし部を複数形成する工程と、電極箔に複数の素子をパターン形成する工程と、前記逃がし部を形成した複数枚の導電性ポリマのシートと前記複数の素子をパターン形成した複数枚の電極箔とを交互に重ねて電極箔が最上層と最下層に位置するように積層し加熱加圧成形により一体化して積層体を形成する工程と、前記一体化した積層体に開口部を設ける工程と、前記開口部を設けた積層体の上下面に保護コートを形成する工程と、前記保護コートを形成した積層体に側面電極を形成する工程と、前記側面電極を形成した積層体を個片状に切断する工程とを備え、前記複数の逃がし部において１つの逃がし部の長手方向と他の逃がし部の長手方向とが互いに垂直となるように構成するとともに、前記導電性ポリマのシートと電極箔とを積層したときに前記導電性ポリマのシートに形成した逃がし部が前記電極箔にパターン形成した複数の素子と重ならないようにしたもので、この製造方法によれば、導電性ポリマのシートにこの導電性ポリマのシートの加圧時における伸びの逃がし部を形成しているため、加圧時にこの導電性ポリマのシートは、導電性ポリマのシートと電極箔が接する面に沿う方向の外側だけでなく、この導電性ポリマのシート自体に設けられた逃がし部にも伸ばされるため、導電性ポリマのシートの移動する距離を短くでき、その結果、導電性ポリマのシートが伸ばされる力を弱めることができるため、導電性ポリマのシートと接し、かつこの伸ばされる力が伝わる電極箔に働く力も弱くなり、これにより電極箔が破れて位置ずれを起こすのを防止することができる。従って、本発明の製造方法においては、より大きな電流に対応するために、複数枚の導電性ポリマのシートと電極箔とを積層構造にし、一度に複数個のチップ形ＰＴＣサーミスタを作製した場合において、電極ショートなどを起こすことにより過電流が流れても電流を減衰させることができなかったり、電極対向面積の減少により所定の電流が流せないという不具合が発生することのないチップ形ＰＴＣサーミスタを生産性良く提供できるという有利な効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）本発明の実施の形態１におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの斜視図
（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ′線断面図
【図２】 （ａ）〜（ｃ）同チップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図
【図３】 （ａ）〜（ｃ）同チップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図
【図４】 （ａ）（ｂ）同チップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図
【図５】 （ａ）〜（ｃ）積層体形成方法の比較例を示す工程図
【図６】 （ａ）〜（ｃ）積層体形成方法の比較例を示す工程図
【図７】 （ａ）〜（ｃ）本発明の実施の形態２におけるチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図
【図８】 （ａ）〜（ｃ）同チップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図
【図９】 （ａ）（ｂ）同チップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法を示す工程図
【図１０】 従来のチップ形ＰＴＣサーミスタの断面図
【符号の説明】
１１，２１，３１ 導電性ポリマのシート
１２ａ 第１の主電極
１２ｂ 第１の副電極
１２ｃ 第２の主電極
１２ｄ 第２の副電極
１３ａ 第１の側面電極
１３ｂ 第２の側面電極
１４ａ 第１の保護コート
１４ｂ 第２の保護コート
１５ａ 第１の内層主電極
１５ｂ 第１の内層副電極
１５ｃ 第２の内層主電極
１５ｄ 第２の内層副電極
２２，３２ 逃がし部
２３，３３ 電極箔
２４，３４ 素子
２５，３５ 積層体
２６，３６ 開口部
２７，３７ 保護コート
２８，３８ 側面電極
２９，３９ チップ形ＰＴＣサーミスタ
Claims (2)
- ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマのシートにこの導電性ポリマのシートの加圧時における伸びの逃がし部を複数形成する工程と、電極箔に複数の素子をパターン形成する工程と、前記逃がし部を形成した複数枚の導電性ポリマのシートと前記複数の素子をパターン形成した複数枚の電極箔とを交互に重ねて電極箔が最上層と最下層に位置するように積層し加熱加圧成形により一体化して積層体を形成する工程と、前記一体化した積層体に開口部を設ける工程と、前記開口部を設けた積層体の上下面に保護コートを形成する工程と、前記保護コートを形成した積層体に側面電極を形成する工程と、前記側面電極を形成した積層体を個片状に切断する工程とを備え、前記複数の逃がし部において１つの逃がし部の長手方向と他の逃がし部の長手方向とが互いに垂直となるように構成するとともに、前記導電性ポリマのシートと電極箔とを積層したときに前記導電性ポリマのシートに形成した逃がし部が前記電極箔にパターン形成した複数の素子と重ならないようにしたことを特徴とするチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法。
- 導電性ポリマのシートを約４等分するように略十字状の逃がし部を形成し、かつ電極箔における前記導電性ポリマのシートの略十字状の逃がし部と重ならない部分に複数の素子をパターン形成することを特徴とする請求項１記載のチップ形ＰＴＣサーミスタの製造方法。
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