JP6837238B2 - Ptcサーミスタ素子 - Google Patents
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Description
1.PTCサーミスタ素子
1−1.PTCサーミスタ素子の構造
図1は、本実施形態のPTCサーミスタ素子1の概略構成を示す図である。PTCサーミスタ素子1は、無機材料を含有する無機複合PTCサーミスタ素子である。図1に示すように、PTCサーミスタ素子1は、PTCサーミスタ部材10、20、30と、電極40a、40bと、を有している。PTCサーミスタ部材10は、第1のPTCサーミスタ部材である。PTCサーミスタ部材20は、第2のPTCサーミスタ部材である。PTCサーミスタ部材30は、第3のPTCサーミスタ部材である。第3のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材30)は、第1の導電性部材のうちの一つである。
本実施形態では、PTCサーミスタ部材10、20、30は、いずれも、無機複合PTCサーミスタ部材である。そのため、これらの原材料等は、共通している。したがって、まず、これらに共通する事項について説明する。
第1の無機材料および第2の無機材料および第3の無機材料は、電気絶縁性かつ熱膨張性の材料である。また、これらの無機材料は、粒子状の材料である。そのため、これらの無機材料は、相転移温度で結晶構造が相転移するとともに体積変化するものである。第1の無機材料および第2の無機材料および第3の無機材料は、クリストバライト型二酸化珪素と、トリジマイト型二酸化珪素と、クリストバライト型リン酸アルミニウムと、トリジマイト型リン酸アルミニウムと、カーネギアイト(NaAlSiO4 )と、のうち少なくとも1つ以上の材料を含有する。
無機材料 熱膨張率
クリストバライト型二酸化珪素 1.3%
トリジマイト型二酸化珪素 0.8%
クリストバライト型リン酸アルミニウム 0.6%
トリジマイト型リン酸アルミニウム 0.5%
カーネギアイト 0.3%
導電粒子は、母相に導電性を付与するためのものである。導電粒子は、導電性フィラーと呼ばれることもある。導電粒子は、金属材料、金属炭化物、金属珪化物、金属窒化物、金属ホウ化物、のうちのいずれかであるとよい。具体的には、導電粒子として、タングステン、モリブデン、ニオブ、ジルコニウム、クロム、バナジウム、タンタル、炭化タングステン、炭化チタン、窒化チタン、珪化モリブデン、のうちのいずれかが挙げられる。または、TiB2 、ステンレス鋼、ZrB2 、Ni、Fe、等が挙げられる。または、ニッケル合金、ニッケルモリブデン合金、Ni−Mo−Cr−Nb合金等を用いてもよい。
本実施形態のPTCサーミスタ部材10、20、30は、相転移温度で結晶構造が相転移する無機材料を含有している。無機材料は、熱膨張により、ある導電粒子と別の導電粒子とを引き離す役割を担っている。この熱膨張により、導電粒子が形成する導電パスのうちの大部分が切断される。そのため、高いPTC効果が発揮される。
本実施形態の特徴点は、PTCサーミスタ部材30と、PTCサーミスタ部材10、20と、について異なる性質の材料を用いることである。そのため、PTCサーミスタ部材30と、PTCサーミスタ部材10、20と、の間の相違点について説明する。なお、PTCサーミスタ部材10の構成とPTCサーミスタ部材20の構成とは、ほぼ同じである。そのため、PTCサーミスタ部材10、20の性質はほぼ等しい。
第1の導電性部材(PTCサーミスタ部材30)の電気抵抗率の変化率は、第1のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材10)の電気抵抗率の変化率および第2のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材20)の電気抵抗率の変化率よりも小さい。なお、PTCサーミスタ部材20の電気抵抗率の変化率は、PTCサーミスタ部材10の電気抵抗率の変化率とほぼ同じである。
このように、上記のような電気抵抗率の変化率の関係があるため、もちろん、第1の導電性部材(PTCサーミスタ部材30)のPTC効果は、第1のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材10)のPTC効果および第2のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材20)のPTC効果よりも小さい。第1の実施形態のPTCサーミスタ素子1では、PTCサーミスタ部材10、20が、高いPTC効果を担っている。
また、上記のような電気抵抗率の変化率の関係があるため、PTCサーミスタ部材30の通電耐久性は、PTCサーミスタ部材10の通電耐久性よりも高い。また、PTCサーミスタ部材30の通電耐久性は、PTCサーミスタ部材20の通電耐久性よりも高い。第1の実施形態のPTCサーミスタ素子1では、熱応力の集中しやすい中心付近に位置するPTCサーミスタ部材30が、高い通電耐久性を備えている。そのため、PTCサーミスタ素子1の全体の通電耐久性は高い。
第1の導電性部材(PTCサーミスタ部材30)の体積膨張率は、第1のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材10)の体積膨張率および第2のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材20)の体積膨張率よりも小さい。
第3の導電粒子の平均粒子径は、第1の導電粒子の平均粒子径および第2の導電粒子の平均粒子径よりも小さい。このとき、第1の導電性部材(PTCサーミスタ部材30)のPTC効果は、第1のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材10)のPTC効果および第2のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材20)のPTC効果よりも小さい。
第1の導電性部材(PTCサーミスタ部材30)に占める第3の導電粒子の体積分率は、第1のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材10)に占める第1の導電粒子の体積分率および第2のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材20)に占める第2の導電粒子の体積分率よりも5%以上大きい。
5−1.一般のPTCサーミスタ素子の効果
一般に、PTCサーミスタ素子の表面付近では、熱が逃げやすい。PTCサーミスタ素子の表面が大気等に接しているからである。一方、PTCサーミスタ素子の中央付近では、熱が逃げにくい。そのため、PTCサーミスタ素子の中央付近の熱応力は、PTCサーミスタ素子の表面付近の熱応力よりも大きい。したがって、PTCサーミスタ素子の中央付近で、クラックが発生しやすい。
しかし、本実施形態では、PTCサーミスタ素子1の中央付近に通電耐久性の高いPTCサーミスタ部材30を配置している。PTCサーミスタ部材30は、通電耐久性に優れている。その代わりに、PTCサーミスタ部材30は、PTC効果はそれほど高くなくてよい。本実施形態では、PTCサーミスタ素子1の中央付近にPTCサーミスタ部材30が配置されている。そのため、このPTCサーミスタ素子1では、熱応力に対して、耐久性が高い。
6−1.無機材料の調製方法
無機材料のうち工業原料として販売されているものについてはそのまま利用すればよい。例えば、クリストバライト型二酸化珪素は、コート紙のコーティング材等として用いられている。また、クリストバライト型リン酸アルミニウムおよびトリジマイト型リン酸アルミニウムは、鋼板の化成処理剤として広く工業的に生産されている。これらの原材料のうち粒度が大きいものは湿式ポットミル粉砕などの方法により粉砕すればよい。
導電粒子は、工業原料として入手できるものは所定の粒度に篩分級する。また、新たに合成した導電粒子については粉砕後に分級して用いる。
以下、本実施形態のPTCサーミスタ素子1の製造方法について説明する。
7−1−1.原材料の調製工程
上記に示した方法により、第1の無機材料と、第1の導電粒子と、を調製する。これにより、平均粒子径等の好適な原材料が得られる。
次に、第1の無機材料と第1の導電粒子とを混合する。そこで、第1の無機材料と第1の導電粒子とをそれぞれ所定の割合で計量する。そして、これらの原材料にバインダーを乾式混合もしくは湿式混合することにより、混合物が得られる。バインダーとして、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、あるいはセルロース系の材料などが挙げられる。
次に、この混合物を成形する。そのために、上記の混合物を乾式プレス成形することにより成形体を得る。もしくは、成形用のバインダーを添加して湿式押出成形することにより第1の成形体を得る。ここで、第1の成形体は、焼結後にPTCサーミスタ部材10となるものである。
この工程では、第2の成形体を作製する。ここで、第2の成形体は、焼結後にPTCサーミスタ部材20となるものである。第2の成形体を作製するに際して、第1の成形体作製工程と同様の工程を行えばよい。または、第1の成形体作製工程において、作製した2つの成形体のうち、一方を第1の成形体として用い、他方を第2の成形体として用いてもよい。
この工程では、第3の成形体を作製する。ここで、第3の成形体は、焼結後にPTCサーミスタ部材30となるものである。第3の成形体を作製するに際して、第1の成形体作製工程と同様の工程を行えばよい。ただし、第3の成形体を作製する際には、第1の導電粒子の代わりに、第3の導電粒子を用いる。そして、第1の無機材料の代わりに、第3の無機材料を用いる。これにより、PTCサーミスタ部材10等よりも通電耐久性に優れたPTCサーミスタ部材30を作製することができる。
次に、第1の成形体と第2の成形体との間に第3の成形体を挟んだ積層成形体を形成する。そして、その積層成形体を焼結する。そのために、積層成形体を水素ガス、窒素ガス、アルゴンガスなどの非酸化性ガス気流中で導電粒子が酸化しない条件で焼結する。焼結における処理温度は、例えば、1000℃以上1500℃以下の範囲内である。もちろん、上記以外の温度範囲であってもよい。ただし、処理温度は、無機材料の材質に依存する。また、焼結における圧力は大気圧である。この焼結工程により、緻密な焼結体が得られる。
次に、焼結体に電極を形成する。そのために、焼結体の両側に電極用ペーストを塗布する。その後、焼結体を加熱し、電極用ペーストを焼結体に焼き付ける。以上により、PTCサーミスタ素子1が製造される。
本実施形態においては、焼結したPTC材料の相対密度を95%以上に緻密化することが好ましい。そのためには、無機材料の平均粒子径を小さくするとよい。また、無機材料に合わせた焼結助剤の材質および粒度を選定し、焼結条件を設定する。これにより、相対密度を95%以上にすることができる。相対密度が95%以下では欠陥やクラックが比較的多く内在していることがある。そのため、通電動作の繰り返しによりこれらを基点に破壊が進行し、通電耐久性が損なわれることがある。
9−1.PTC効果
PTCサーミスタ部材30のPTC効果は、1000倍以下であってもよい。PTCサーミスタ部材10およびPTCサーミスタ部材20が高いPTC効果を奏するからである。つまり、PTCサーミスタ部材10およびPTCサーミスタ部材20が、高いPTC効果を担うとともに、PTCサーミスタ部材30が、高い通電耐久性を担うのである。
成形工程において、湿式押出成形の際に、シート状の成形体に圧縮ねじりを加える方法を適用してもよい。また、この成形体に対して、さらに等方加圧を行ってもよい。さらに密度の高い成形体を得ることができる。
焼結工程では、同様の非酸化性ガス気流中で、所定の荷重をかけながら高温下で保持するホットプレスを施してもよい。これにより、より高密度の焼結体を得ることができる。この焼結体に対し、乾燥後にさらに等方加圧成形を行い密度の高い焼結体を得ることもできる。そして、ホットプレス法での焼成時に圧縮と同時にねじりを加える圧縮ねじり法を用いてもよい。また、成形体の乾燥後に必要に応じて有機バインダーを300℃程度の温度で分解する脱バインダー工程を加えてもよい。
本実施形態では、無機材料を調製済みの状態で混合するとともに、高温で焼結することとした。しかし、焼結工程の最中に、最終的に無機材料が母相中に生成するようにしてもよい。
上記の各変形例等を自由に組み合わせてもよい。
本実施形態のPTCサーミスタ素子1は、PTC効果の高いPTCサーミスタ部材10とPTCサーミスタ部材20との間に、通電耐久性に優れるPTCサーミスタ部材30を挟んだ積層構造を有している。そのため、PTCサーミスタ素子1の中央付近で熱応力が好適に緩和される。そのため、クラックが発生しにくいPTCサーミスタ素子1が実現されている。
第2の実施形態について説明する。
図2は、本実施形態のPTCサーミスタ素子2の概略構成を示す図である。PTCサーミスタ素子2は、無機材料を含有する無機複合PTCサーミスタ素子である。図2に示すように、PTCサーミスタ素子2は、PTCサーミスタ部材110と、PTCサーミスタ部材120と、PTCサーミスタ部材130と、PTCサーミスタ部材140と、PTCサーミスタ部材150と、電極40a、40bと、を有している。PTCサーミスタ部材110、130は、第1のPTCサーミスタ部材である。PTCサーミスタ部材120は、第2のPTCサーミスタ部材である。PTCサーミスタ部材140は、第1の導電性部材のうちの一つである。PTCサーミスタ部材150は、第1の導電性部材のうちの一つである。
2−1.電気抵抗率の変化率
第1の導電性部材(PTCサーミスタ部材140)の電気抵抗率の変化率は、第1のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材110)の電気抵抗率の変化率および第2のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材120)の電気抵抗率の変化率よりも小さい。第1の導電性部材(PTCサーミスタ部材150)の電気抵抗率の変化率は、第1のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材130)の電気抵抗率の変化率および第2のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材120)の電気抵抗率の変化率よりも小さい。
このように、上記のような電気抵抗率の変化率の関係があるため、もちろん、第1の導電性部材(PTCサーミスタ部材140)のPTC効果は、第1のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材110)のPTC効果および第2のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材120)のPTC効果よりも小さい。
また、上記のような電気抵抗率の変化率の関係があるため、PTCサーミスタ部材140の通電耐久性は、PTCサーミスタ部材110の通電耐久性よりも高い。また、PTCサーミスタ部材140の通電耐久性は、PTCサーミスタ部材120の通電耐久性よりも高い。
PTCサーミスタ部材の体積膨張率、導電粒子の平均粒子径および体積分率については、第1の実施形態と同様の関係が成り立つ。
第2の実施形態のPTCサーミスタ素子2の効果は、第1の実施形態のPTCサーミスタ素子1の効果と同様である。
4−1.PTCサーミスタ部材の数
PTCサーミスタ部材の数は、図2に示すより多くてもよい。そして、電気抵抗率の変化率の高いPTCサーミスタ部材と、電気抵抗率の変化率の低いPTCサーミスタ部材と、を交互に配置するようにしてもよい。
本実施形態では、PTCサーミスタ部材110、130は、第1のPTCサーミスタ部材であり、PTCサーミスタ部材120は、第2のPTCサーミスタ部材である。しかし、便宜上このように定義しただけである。そのため、PTCサーミスタ部材120を第1のPTCサーミスタ部材としてもよい。もちろん、PTCサーミスタ部材110、130を第2のPTCサーミスタ部材としてもよい。
変形例を含む第2の実施形態の技術と、変形例を含む第1の実施形態の技術とを、自由に組み合わせてもよい。
第3の実施形態について説明する。
図3は、本実施形態のPTCサーミスタ素子3の概略構成を示す図である。PTCサーミスタ素子3は、無機材料を含有する無機複合PTCサーミスタ素子である。図3に示すように、PTCサーミスタ素子3は、PTCサーミスタ部材10と、PTCサーミスタ部材20と、金属層230と、電極40a、40bと、を有している。ここで、PTCサーミスタ部材10は、第1のPTCサーミスタ部材である。PTCサーミスタ部材20は、第2のPTCサーミスタ部材である。金属層230は、金属もしくは合金から成る層である。そして金属層230は、第1の導電性部材のうちの一つである。
2−1.電気抵抗率の変化率
第1の導電性部材(金属層230)の電気抵抗率の変化率は、第1のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材10)の電気抵抗率の変化率および第2のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材20)の電気抵抗率の変化率よりも小さい。
このように、上記のような電気抵抗率の変化率の関係があるため、もちろん、第1の導電性部材(金属層230)のPTC効果は、第1のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材10)のPTC効果および第2のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材20)のPTC効果よりも小さい。
また、上記のような電気抵抗率の変化率の関係があるため、第1の導電性部材(金属層230)の通電耐久性は、第1のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材10)の通電耐久性および第2のPTCサーミスタ部材(PTCサーミスタ部材20)の通電耐久性よりも高い。
PTCサーミスタ部材の体積膨張率、導電粒子の体積分率については、第1の実施形態と同様の関係が成り立つ。ただし、導電粒子の平均粒子径については、第1の実施形態と異なる関係が成り立ってもよい。つまり、第1の導電性部材の平均粒子径は、第1の導電粒子および第2の導電粒子の平均粒子径より小さくてもよい。また、第1の導電性部材の平均粒子径は、第1の導電粒子および第2の導電粒子の平均粒子径以上であってもよい。
第3の実施形態のPTCサーミスタ素子3の効果は、第1の実施形態のPTCサーミスタ素子1の効果と同様である。
4−1.サーメット層
金属層230の代わりに、サーメット層を用いてもよい。サーメット層の通電耐久性は、PTCサーミスタ部材10およびPTCサーミスタ部材20の通電耐久性よりも高い。この場合、サーメット層は、第1の導電性部材のうちの一つである。
金属層230の代わりに、導電性無機材料を用いてもよい。この導電性無機材料は、PTC効果を有さない。つまり、通電による構造の相転移はない。よって、このような導電性無機材料の通電耐久性は、PTCサーミスタ部材10およびPTCサーミスタ部材20の通電耐久性よりも高い。この場合、導電性無機材料は、第1の導電性部材のうちの一つである。
金属層230は、焼結金属または焼結合金であってもよい。この焼結金属または焼結合金は、平均粒子径が1μm以上50μm以下の程度の金属粒子または合金粒子を焼結したものである。この場合、焼結金属または焼結合金は、第1の導電性部材のうちの一つである。
変形例を含む第3の実施形態の技術と、変形例を含む第1の実施形態および第2の実施形態の技術とを、自由に組み合わせてもよい。
ここで、実験1について説明する。
無機材料として、クリストバライト型二酸化珪素を用いた。第1の導電粒子および第2の導電粒子として、金属(W)と、金属炭化物(TiC、ZrC、Mo2 C、WC)と、金属窒化物(TiN、ZrN、Mo2 N)と、金属珪化物(MoSi2 、TiSi2 、NbSi2 )と、を用いた。第3の導電粒子として、金属(Ni、Fe)と、合金(Ni合金、SUS304、SUS406)と、金属炭化物(TiC)と、金属珪化物(MoSi2 、NbSi2 )と、金属ホウ化物(TiB2 、ZrB2 )と、を用いた。
本実験では、各種原材料を各製造条件でPTCサーミスタ素子のサンプルを作製した。その「標準製法」は次のとおりである。無機材料の調製方法については、第1の実施形態に記載のとおりである。また、導電粒子については工業原料として購入可能な材料を用いた。その際に、篩分け法を用いて導電粒子を選定した。
本実験では、「PTC効果」と、「サイクル耐久性」と、「長時間耐久性」とを評価した。「PTC効果」を算出するために、室温での試験体の電気抵抗率と、相転移温度より高い温度での試験体の電気抵抗率と、を測定した。また、「サイクル耐久性」を評価するために、予め定めた電圧で500サイクル通電する前後の室温での電気抵抗率(室温抵抗率)を測定した。そして、室温抵抗率の変化率を算出した。そして、その予め定めた電圧として、自動車用途に要求される15Vと、トラックなどで要求される24Vと、2種類の条件で評価した。ここで、1サイクルにおける通電時間は30秒である。また、「長時間耐久性」を評価するために、15Vの電圧を72時間連続して印加した。そして、通電の前後で試験体の電気抵抗率を測定した。
Rx=(Rf−Ri)/Ri×100
Rx:室温抵抗率の変化率
Rf:サイクル通電後の室温抵抗率
Ri:サイクル通電前の室温抵抗率
以下、PTCサーミスタ部材のサンプルに対して評価した結果について説明する。
表2に実施例2.1−2.19を示す。実施例2.1−2.19では、無機材料としてクリストバライト型二酸化珪素を用いた。そして、クリストバライト型二酸化珪素の平均粒子径は5μmである。実施例2.1−2.13では、第1のPTCサーミスタ部材と第2のPTCサーミスタ部材とは、同じ構成である。実施例2.14−2.19では、第1のPTCサーミスタ部材と第2のPTCサーミスタ部材とは、互いに異なる構成である。
導電粒子の平均粒子径は、表2に示されている。導電粒子の平均粒子径の測定方法は、第1の実施形態で説明した平均粒子径の測定方法と同じである。第1の導電粒子の平均粒子径は、15μm以上60μm以下である。好ましくは、第1の導電粒子の平均粒子径が20μm以上50μm以下である。第2の導電粒子の平均粒子径は、第1の導電粒子の平均粒子径と同様である。第3の導電粒子の平均粒子径は、5μm以上25μm以下である。好ましくは、第3の導電粒子の平均粒子径が10μm以上20μm以下である。
平均粒子径は、表2に示されている。第1の母相に占める第1の導電粒子の体積分率は、18%以上27%以下の範囲内である。好ましくは、第1の母相に占める第1の導電粒子の体積分率は20%以上25%以下の範囲内である。第2の導電粒子については、第1の導電粒子と同様である。第3の母相に占める第3の導電粒子の体積分率は、28%以上60%以下の範囲内である。好ましくは、第3の母相に占める第3の導電粒子の体積分率は30%以上50%以下の範囲内である。第3のPTCサーミスタ部材30に占める第3の導電粒子の体積分率は、第1のPTCサーミスタ部材10に占める第1の導電粒子の体積分率および第2のPTCサーミスタ部材20に占める第2の導電粒子の体積分率よりも5%以上大きい。
なお、長時間耐久性については、サイクル耐久性とほぼ同様の傾向であった。そのため、各表における記載を省略した。
表3に実施例3.1−3.5を示す。実施例3.1−3.5では、表3に記載されている以外の条件については、実験1(表2)と同様である。実施例3.1−3.5では、第1のPTCサーミスタ部材と第2のPTCサーミスタ部材とは、同じ構成である。実施例3.1−3.5では、第3の導電粒子の平均粒子径は、第1の導電粒子の平均粒子径および第2の導電粒子の平均粒子径よりも小さい。また、実施例3.1−3.5では、第3の導電粒子の体積分率は、第1の導電粒子の体積分率および第2の導電粒子の体積分率よりも12%大きい。
表4に実施例4.1−4.8および比較例4.1−4.3を示す。実施例4.1−4.8および比較例4.1−4.3では、表4に記載されている以外の条件については、実験1(表2)と同様である。実施例4.1−4.8では、PTC効果は、64000倍である。15Vにおけるサイクル耐久性は4%以下である。24Vにおけるサイクル耐久性は19%以下である。
表5に実施例5.1−5.5および比較例5.1−5.4を示す。実施例5.1−5.5および比較例5.1−5.4では、表5に記載されている以外の条件については、実験1(表2)と同様である。
表6に実施例6.1−6.3を示す。実施例6.1−6.3では、表6に記載されている以外の条件については、実験1(表2)と同様である。実施例6.1−6.3では、第1の導電性部材としてサーメットを用いている。実施例6.1−6.3では、PTC効果は64000倍である。15Vにおけるサイクル耐久性は9%以下である。長時間耐久性は22%以下である。
表7に実施例7.1−7.4を示す。実施例7.1−7.4では、表7に記載されている以外の条件については、実験1(表2)と同様である。実施例7.1−7.4では、第1の導電性部材として焼結合金を用いている。具体的には、焼結合金として、平均粒子径が5μmのSUS304もしくはSUS406を用いている。
表8に実施例8.1−8.4を示す。実施例8.1−8.4では、表8に記載されている以外の条件については、実験1(表2)と同様である。実施例8.1−8.4では、第1の導電性部材として導電性無機材料を用いている。具体的には、導電性無機材料として、TiB2 もしくはZrB2 を用いている。
表9に比較例9.1−9.5を示す。比較例9.1−9.5では、表9に記載されている以外の条件については、実験1(表2)と同様である。比較例9.1−9.5では、電気抵抗率の変化率の小さな部材を第1のPTCサーミスタ部材および第2のPTCサーミスタ部材として用いるとともに、電気抵抗率の変化の大きな部材を第3のPTCサーミスタ部材として用いた。そのため、例えば、第3の導電粒子の平均粒子径は、第1の導電粒子の平均粒子径および第2の導電粒子の平均粒子径よりも大きい。
表10に比較例10.1−10.4を示す。比較例10.1−10.4では、表10に記載されている以外の条件については、実験1(表2)と同様である。比較例10.1−10.4では、第1のPTCサーミスタ部材と第2のPTCサーミスタ部材と第3のPTCサーミスタ部材とでほぼ同じものを用いることとした。
表11から表13に第1のPTCサーミスタ部材のPTC効果と、第2のPTCサーミスタ部材のPTC効果と、第3のPTCサーミスタ部材のPTC効果と、を示す。表11の実施例2.1の試験体は、表2の実施例2.1の試験体と同じである。つまり、表11は、表2の実施例2.1の試験体において第1のPTCサーミスタ部材から第3のPTCサーミスタ部材までのそれぞれの部分のPTC効果の内訳を示している。また、表12、表13についても同様である。
10、20、30、110、120、130、140、150…PTCサーミスタ部材
40a、40b…電極
230…金属層
Claims (5)
- 第1のPTCサーミスタ部材と、
第2のPTCサーミスタ部材と、
前記第1のPTCサーミスタ部材と前記第2のPTCサーミスタ部材との間に位置する第3のPTCサーミスタ部材と、
を有し、
前記第1のPTCサーミスタ部材は、
電気絶縁性かつ熱膨張性の第1の無機材料を含有する第1の母相と、
前記第1の母相の全体に分散された第1の導電粒子と、
を含有し、
前記第2のPTCサーミスタ部材は、
電気絶縁性かつ熱膨張性の第2の無機材料を含有する第2の母相と、
前記第2の母相の全体に分散された第2の導電粒子と、
を含有し、
前記第3のPTCサーミスタ部材は、
電気絶縁性かつ熱膨張性の第3の無機材料を含有する第3の母相と、
前記第3の母相の全体に分散された第3の導電粒子と、
を含有し、
前記第3のPTCサーミスタ部材の電気抵抗率の変化率は、
前記第1のPTCサーミスタ部材の電気抵抗率の変化率および前記第2のPTCサーミスタ部材の電気抵抗率の変化率よりも小さく、
前記電気抵抗率の変化率は、
第1の温度での電気抵抗率に対する第2の温度での電気抵抗率の比であり、
前記第1の温度は、
25℃であり、
前記第2の温度は、
300℃であり、
前記第3の導電粒子の平均粒子径は、
前記第1の導電粒子の平均粒子径および前記第2の導電粒子の平均粒子径よりも小さいこと
を特徴とするPTCサーミスタ素子。 - 第1のPTCサーミスタ部材と、
第2のPTCサーミスタ部材と、
前記第1のPTCサーミスタ部材と前記第2のPTCサーミスタ部材との間に位置する第3のPTCサーミスタ部材と、
を有し、
前記第1のPTCサーミスタ部材は、
電気絶縁性かつ熱膨張性の第1の無機材料を含有する第1の母相と、
前記第1の母相の全体に分散された第1の導電粒子と、
を含有し、
前記第2のPTCサーミスタ部材は、
電気絶縁性かつ熱膨張性の第2の無機材料を含有する第2の母相と、
前記第2の母相の全体に分散された第2の導電粒子と、
を含有し、
前記第3のPTCサーミスタ部材は、
電気絶縁性かつ熱膨張性の第3の無機材料を含有する第3の母相と、
前記第3の母相の全体に分散された第3の導電粒子と、
を含有し、
前記第3のPTCサーミスタ部材の電気抵抗率の変化率は、
前記第1のPTCサーミスタ部材の電気抵抗率の変化率および前記第2のPTCサーミスタ部材の電気抵抗率の変化率よりも小さく、
前記電気抵抗率の変化率は、
第1の温度での電気抵抗率に対する第2の温度での電気抵抗率の比であり、
前記第1の温度は、
25℃であり、
前記第2の温度は、
300℃であり、
前記第3のPTCサーミスタ部材に占める前記第3の導電粒子の体積分率は、
前記第1のPTCサーミスタ部材に占める前記第1の導電粒子の体積分率および前記第2のPTCサーミスタ部材に占める前記第2の導電粒子の体積分率よりも5%以上大きいこと
を特徴とするPTCサーミスタ素子。 - 請求項1または請求項2に記載のPTCサーミスタ素子において、
前記第3のPTCサーミスタ部材の体積膨張率は、
前記第1のPTCサーミスタ部材の体積膨張率および前記第2のPTCサーミスタ部材の体積膨張率よりも小さいこと
を特徴とするPTCサーミスタ素子。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のPTCサーミスタ素子において、
前記第1の無機材料および前記第2の無機材料は、
クリストバライト型二酸化珪素と、トリジマイト型二酸化珪素と、クリストバライト型リン酸アルミニウムと、トリジマイト型リン酸アルミニウムと、カーネギアイトと、のうちの少なくとも一つを含有すること
を特徴とするPTCサーミスタ素子。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のPTCサーミスタ素子において、
前記第3の無機材料は、
クリストバライト型二酸化珪素と、トリジマイト型二酸化珪素と、クリストバライト型リン酸アルミニウムと、トリジマイト型リン酸アルミニウムと、カーネギアイトと、のうちの少なくとも一つを含有すること
を特徴とするPTCサーミスタ素子。
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