JPH03500470A - 導電性重合体を含む電気的デバイス - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 導電性重合体を含む電気的デバイス 技術分野 この発明は、電気的デバイスに関し、特にＰＴＣ導電性重合体構成を含む回路保 護デバイスに関する。

発明への序論 ＰＴＣ（正温度係数）の特性を呈する導電性重合体構成及びこれらを含む電気的 デバイスは、広く知られている。これに関する明細書が作成されており、例えば 、米国では、特許番号、３．２４３．７５３；３．３５１゜８８２　；３．８６ １．０２９　；４．１７７、３７６：４．２３７．４４１　：４．２３８．８１ ２；４．２５５．８９８；４．２８６゜３７６；４．３１５．２３７；４．３１ ７．０２７；４．３２９．７２６；４．３３０．７０３；４．３５２．０８３； ４．４１３゜３０１　；４．４２６．６３３；４．４５０．４９６；４．４７５ ．１３８；４．４８１．４９８；４．５３４．８８９；４．５４３゜４７４　； ４．５Ｂ２．３１３；４．６４７．８９４　；４．６４７．８９６；４．６８５ ．０２５；４．６５４．５１１　；４．６ｇ９゜４７５；４．７２４．４１７； ４．７６１．５４１；及び４．７７４．０２４　；フランス特許明細書第７６２ ３７０７（Ｍｏｙｅｒ）　；欧州特許明細書第１５８，４１０及び、欧州特許第 ３８．７１３として提出されたシリアル番号１４１．９８９（Ｍ　Ｐ　０７１５ ．　Ｅ　ｖａｎｓ）　：欧州特許第６３．４４０として提出された６５６．０４ ６（Ｍ　Ｐ　０７６２．　Ｊ　ａｃｏｂｓその他）：欧州特許第２３１．０６８ として提出された８１８．８４６及び７５．９２９（Ｍ　Ｐ　１１００、　Ｂ　 ａｒｍａ）　；８３．０９３（Ｍ　Ｐ　１０９０．　Ｋ　ｌｅｉ　ｎｅｒ）　； １０２．９８９（Ｍ　Ｐ　１２２０．　Ｆ　ａｎ■■ の他）；１０３．０７７（Ｍ　Ｐ　１２２２．　Ｆ　ａｎｇその他）　；１１５ ．０８９（Ｍ　Ｐ　０９０６．　Ｆ　ａｎｇその他）　：１２４．６９６（Ｍ　 Ｐ　０９０６．　Ｆ　ａｎｇその他）、　１５０．００５（Ｍ　Ｐ　０９０６． 　Ｆ　ａｈｅｙその他）；及び２１９．４１６（Ｍ　Ｐ　１２６６、　Ｈｏｒｓ ｍａその他）がある。

特に、ＰＴＣ導電性重合体を含む使用なデバイスは、回路保護デバイスである。

このようなデバイスは、通常の動作状態においては比較的に低い抵抗値を有する が、故障状態、例えば過度の電流あるいは温度が生じたとき、前記デバイスは、 ′トリップ”される、つまり、高抵抗状態に移行される。デバイスが過大電流に よりトリップされたとき、ＰＴＣ素子を通過する電流がＰＴＣ素子を自己加熱さ せ、高抵抗状態となる温度に上昇させる。回路保護デバイスが“トリップ”され たとき、熱的勾配が作り出される。電流が流れたとはと同一方向における熱的勾 配が流れる箇所にて、熱的勾配のピーク温度を確かめるための測定を行うことが できる。つまり、“ホットライン”や“ホットゾーン”が電極の近くで形成され ないためである。

このような予防的な測定は、米国特許第４，３１７，０２７及び４゜３５２、０ ８３に開示されており、これらの開示を参照してここで述べる。

米国特許第４．４６７．３１０（Ｊａｃａｂ）を参考としてここで述べるが、こ の特許は、厚膜抵抗及び円盤形状のＰＴＣ抵抗を含む、電池により給電される抵 抗を述べている。厚膜抵抗及びＰＴＣ抵抗は、電気的に直列に接続され、そして 、両抵抗間で密着した熱的結合を達成させる目的のために、厚膜抵抗を担うセラ ミック基板の一方の面上に、互いに対向するようにして装着されるか、あるいは 別の絶縁層の各々の側に装着される。この構成の目的は、厚膜抵抗に印加される 電力ラインの電圧に故障が発生し、厚膜抵抗が過熱されることにより、この厚膜 抵抗が火災の危険にさらされるのを防止するためである。もしこのような故障が 生じると、厚膜抵抗の初期温度の上昇がＰＴＣ抵抗を加熱し、これにより、厚膜 抵抗が過熱される前に、急速に抵抗を増大させ、電流を安全レベルに減じる。そ の結果、ＰＴＣ抵抗は、電流を微弱な電流に減じることにより、（厚膜抵抗及び 回路の他の部品の双方に対して）保護を与える。Ｊａｃａｂによるすべてのデバ イスにおいて、ＰＴＣ抵抗は、セラミック材料で構成さ　□れ、そして、このセ ラミック材料と厚膜抵抗とにおいて可能な限りに密着した熱的結合が与えられる ように装着される。

優れた物理的な特性及び優れた電気的な性能を有する回路保護デバイスは、デバ イスを含む導電性重合体の組織が架橋結合されたときに得られる。このような架 橋結合は、化学的な架橋剤あるいはガンマ線あるいは電子照射あるいはこれらの 複合使用により達成され得る。電子ビームで発生されたイオン照射が架橋させる のに最も迅速でコスト効果のある手段であるということがしばしば真実である。

発明の概要 過大電流（及びこのような電流を生じさせる電圧）に対する優れた回路保護が、 ＰＴＣデバイス（“ＰＴＣデバイス”及び“ＰＴＣ抵抗”の語は同義的に用いら れる）と、保護が必要とされる少なくともある故障状況下において、故障状態に 対するＰＴＣデバイスの応答を所望の程度に加減する第２の電気的要素とを含む 複合保護デバイスの使用によって得られるということを発見した。例えば、第２ の要素は、故障状態で熱を発生させる抵抗であってもよく、この熱がＰＴＣデバ イスに印加され、その結果、デバイスの“トリップ時間”、つまり、回路電流が 安全なレベルに低減されるように、ＰＴＣデバイスが高抵抗状態、高温度状態に 変換されるのに要する時間を減じる。第２の要素は、トリップ時間のみを実質的 に減じるために機能させてもよいが、好ましくは、回路保護システムの一部とな る。ＰＴＣデバイスによる電流の低減が、第２の要素を保護するため、および／ 又は、回路の他の要素を保護するために役立ててもよい。

この発明によれば、ＰＴＣ抵抗及び、このＰＴＣ抵抗と直列に接続され、オーブ ン回路状態になることのない、第２の抵抗を備える回路保護構成では、二つの重 要な保護機構が存在するということも発見した。第１の機構は、比較的に低い電 圧が保護構成に加わり、そして抵抗値を増大させて電流を安全レベルに減じる、 ＰＴＣ抵抗により保護が与えられたときに機能する。第２の機構は、比較的に高 い電圧が印加され、そしてオーブン回路の状態とならない第２の抵抗により保護 が与えられたときに機能する。この発明によれば、ＰＴＣ抵抗と第２の抵抗との 間の熱的結合の程度が、これらの保護機構が特定の電圧によって機能させられる ことに深い影響を持つというこを更に発見した。抵抗の間での熱的結合がより良 好であればある程、第１の機構に優先して第２の機構を生じさせるためにより高 い電圧が必要とされる。

ＰＴＣ抵抗は、いずれのタイプであってもよく、例えば、セラミックあるいは導 電性重合体で構成され得る。しかしながら、この発明は、もし過度の電気的な負 担（つまり、通常の予想される故障状態に含まれるものよりも大きい負担）を被 ったとき、ＰＴＣ材料、特に導電性型・合体が、危険な方法を低減できるための 特別な値にあり、この危険な方法は、この発明によれば、ＰＴＣ抵抗を第２の抵 抗と結びつけることにより避けることができ、この第２の抵抗は、もし同じ過度 の電気的なストレス（あるいはＰＴＣ抵抗への過度の電気的ストレスにある所定 の方法で関連する電気的ストレス）を被るならば、ＰＴＣ材料が危険的な劣化を 被ることがないよう、十分に短い時間内に、（オープン回路状態と）なるのをな くす。そのような構成とすることにより、過度の電気的ストレスの影響下におい て、ＰＴＣ抵抗及び第２の抵抗を含む保護可能な構成において、先に作用した任 務の反転が起き、ＰＴＣ抵抗が第２の抵抗を保護するとことよりもむしろ（前に ）第２の抵抗がＰＴＣ抵抗を保護するようになる。

第２の抵抗は、いずれの種類であってもよいが、好ましくは、ＺＴＣ抵抗であり 、そして、オープン回路状態をなくせる能力は、いずれかの方法により達成され る。この発明は、セラミック基板により支援される厚膜あるいは他の抵抗に対す る特定の値に関する。このような厚膜抵抗は、過度の電気的ストレス下において 、抵抗及び基板、及び／又は基板の異なった部分、及び／又は抵抗の分離に導く 、抵抗の異なった部分、及び／又は、基板上に位置する抵抗への一つあるいは多 数の接続体の膨張の差異の結果として、オーブン回路状態をなくす。その結果、 このようなオーブン回路状態をなくせる状態は、基板の寸法及び構成に太き（依 存し、例えば、使用時に存在する熱的勾配を受けることによって割れを生じる弱 い面（例えばレーザーあるいはダイヤモンドで描かれた、くびれの部分あるいは 溝）に形成できる。このような熱的勾配は、例えば、電気的リード線の手段によ り、および／又は電流が流れない（基板から延在する）金属の面あるいは帯の手 段により、及び／又は例えばくさび形状のような不規則な形状の抵抗の使用によ り、基板に浸透する熱の差異に影響され得る。

このＰＴＣ抵抗及び第２の抵抗は、好ましくは、一つの複合デバイスの一部であ る。

ＰＴＣ抵抗は多数存在し、このようなＰＴＣ抵抗は、同一あるいは異なるもので 、互いに直列あるいは並列に接続され、及び／又、第２の抵抗は多数存在し、こ のような抵抗は、同一あるいは異なるもので、直列あるいは並列に接続される。

従って、その第１の態様において、この発明は、ＰＴＣ抵抗及びこのＰＴＣ抵抗 と直列に接続され、かつＰＴＣ抵抗と熱的に接触している第２の抵抗を備える回 路保護システムを提供し、このシるテムは、（後述するごと（測定された）遮断 電流ＩＢ、及び（後述すごとく測定された）保持電流ＩＨｓ及び多くて２０、好 ましくは多くてＩＰＴＣ抵抗が抵抗でない第２の要素に接続される複合デバイス も又、この発明により提供される。従って、第２の態様においては、この発明は 、電気的装置を提供し、この装置は、（１）少なくとも１枚の薄板状の基板と： （２）少な（とも一つの第１の電気的要素であって、（ｉ）少なくとも上記の基 板の一つに物理的に接近し、（ｉｉ”）抵抗Ｒ，を有し、そして（ｉｉｉ　）（ ａ）スイッチング温度ＴｓでＰＴＣ性質を呈する導電性重合体で構成された薄板 状のＰＴＣ素子、及び （ｂ）ＰＴＣ素子を通して電極間で電流が流れるように、電源に接続された少な くとも２枚の薄板状の電極を有する第１の電気的要素と； （ａ）少なくとも上記基板の一つに物理的に接近し、（ｂ）少なくとも第１の要 素の一つに良好な接触状態にあり、（ｃ）少なくとも第１の要素に電気的に接続 され、（ｄ）電圧の関数として変化する抵抗Ｒ２を有する、少なくとも一つの第 ２の電気的要素と；（４）少なくとも第１の要素の一つと、少なくとも一つの第 ２の要素と熱的に接触した状態にあるものとを電気的に接続する電気的コネ複合 デバイスにおいて薄板状のＰＴＣデバイスの使用は、ＰＴＣデバイスと第２の要 素との間で十分な接触と、迅速な熱伝達を達成するのに有利であり、そして、特 に複合デバイスがプリント回路基板上の使用のために設計されたとき、利用可能 な空間の最適利用を提供する。はとんどの応用に対しては、ＰＴＣデバイスが照 射されるのが望ましく、そして、印加される電圧が交流６０Ｖあいるはこれ以上 の多くの応用に対しては、例えば５０Ｍｒａｄより大きい、高い照射が役に立つ 。電子ビーム照射における一つの困難は、これらに対する高照射の結果、導電性 重合体における急速な温度上昇がある。

付加的な問題は、これらの状況下において、架橋処理の開に、消費されるより以 上により急速にガスが発生することである。その結果、ガス発生による金属箔電 極の層分離を避けるために、高電圧状態下の使用のために設計されたデバイスは 、薄板状導電性重合体素子の表面に取り付けられた、要素薄板状の金属箔あるい は網の電極で形成されるよりもむしろ、導電性重合体のマトリックスに拡散され た並列の柱状電極で形成される。例えば、欧州特許出願筒６３，４４０として提 出された、米国番号第６５６，０４６は、薄板状電極が装置を形成するために取 り付けられる前に、薄板状導電性重合体素子に照射することが必要である。拡散 された柱状電極を含むデバイスに対しては、照射の間の急速な加熱及びガス発生 が、重合体／電極の境界で空間を形成する結果となり、接触抵抗を生じ、そして 、高電圧での動作の間における電気的故障に対して位置を占める。

薄板状デバイスを効率的にかつ安価に作製するため、薄板状金属箔電極が照射の 前に取り付けられ、そして、柱状電極を有する上記デバイスが、重合体／電極の 境界で急速なガス放出の結果として空間の形成を被らないようにすることが望ま しい。又、薄板状電極を積層化することなく、薄板状装置が比較的に高い電圧及 び電流に耐えることができことが望ましい。もし、導電性重合体素子が照射の間 に低温度に保たれるならば、優れた性能を有する電気的デバイスを製造できると いうことを発見した。

従って、第３の態様では、この発明は、電気的デバイスの作製のための方法を提 供し、この方法は、 （１）ＰＴＣ性質を呈し、かつ重合体要素を含み、そして重合体要素内に分散さ れた導電性充填剤の粒子を含むＰＴＣ素子と：そして（２）ＰＴＣ素子に電気的 に接続され、該ＰＴＣ素子を通して電流を生じさせるために電源に接続可能とし た２つの電極と、を含み、この方法は、ＰＴＣ素子を放射架橋結合に供すること を含み、その際の架橋結合は、電子ビームの使用により達成され、そしてその際 に以下の状態、 （ａ）平均照射速度は速くて３−　ＯＭ　ｒａｄ／分であり；そして、（ｂ）Ｐ ＴＣ素子の各々の電流−供給部分で吸収される放射の照射は少なくとも５０Ｍｒ ａｄであり、そして、架橋結合過程の間に、電極に接触しているＰＴＣ素子のい ずれの部分もが（Ｔｍ−６０）０以上に達せず、ここでＴｍは、重合体要素にお ける最低溶融点の重合体に対して差動走査熱量計で発生された吸熱曲線のピーク に測定された温度である、 の一つが存在する。

この発明は、電源、負荷及び回路保護装置あるいは上述したデバイスを備える電 気的回路を更に含む。このような回路では、第１及び第２の電気的要素は、回路 の通常の動作状態及び故障状態下（例えば第２の要素が電話機の回路におけるサ ージ抵抗のとき）では、双方が直列に接続され、あるいは、第２の要素は、通常 の動作状態ではこれに電流が流れないが、故障状態（例えば第２の要素が電話機 回路におけるクランプ手段を与えるために大地に接続されるＶＤＲであるとき） では第１の要素と直列に位置する。

図面の簡単な説明 この発明は、添付した図面に図示されており、こられの図面において、 第１図及び第２図は、１．及びＩＢを決定するための回路図、第３図は、この発 明の電気的デバイスの平面図、第４図は、この発明の装置の平面図であり、第５ 図は、第４図のＡ−Ａラインにおける断面図、 第６図は、この発明の別の装置の平面図であり、第７図は、第６図のＢ−Ｂライ ンにおける断面図、 第８図は、この発明の更に別の装置の断面図、第９図及び第１０図は、この発明 の付加的な装置を二つの異なった側から見た平面図、 第１１図及び第１２図は、この発明の選択的な装置の断面図、第１３図ないし第 １８図は、この発明の複合デバイスに対する可能な設計を示す図である。

この発明の回路保護デバイスは、ＰＴＣ性質を呈する。この“ＰＴＣ”という語 は、この明細書では、少なくとも２．５のＲ８４値あるいは少なくとも１０のＲ １゜。値を有し、そして好ましくは双方の値を有し、そして特に好ましくは、少 なくとも６のＲ５゜値を有する、デバイス（例えばＰＴＣ抵抗）あるいは構成を 意味するための用いられ、ここで、Ｒ１４とは、１４℃の範囲における終わりと 始めとの抵抗率の比であり、Ｒ８゜とは、３０℃の範囲における終わりと始めと の抵抗率の比であり、Ｒ１゜。とは、１００’Ｃの範囲における終わりと始めと の抵抗率の比である。“ＺＴＣ性質”は、ヒーターの動作範囲内のいずれかの３ ０℃の温度範囲で抵抗率が６倍、好ましくは２倍以上に増大するデバイスあるい は構成を意味するために用いられる。

ここで述べられた発明は、導電性重合体素子を含む電気的デバイス、及びこのよ うなデバイスを作製するための製法に関する。この導電性重合体素子は、重合性 要素と、この重合性要素に・分散された、粒子状の導電性充填剤とで構成される 。この重合性要素は、好ましくは、結晶性組織の重合体あるいは、少なくとも一 つの結晶性組繊の重合体を含む混合物であり、このような語は、シロキサンを包 含して用いられる。重合体要素は、差動走査熱量計により発生された吸熱曲線で のピーク温度として定義される融点を有する。もし、重合体要素が重合体の混合 物であるならば、その融点は、最低の融点の重合性要素の融点として定義される 。導電性充填剤は、グラファイト、カーボンブラック、金属、金属酸化物、それ 自身が有機重合体及び粒子状の導電性充填剤を含む、粒子状の導電性重合体ある いはこれらの物の複合であってもよい。この導電性重合体素子は、又、非酸化物 、不活性の充填剤、プロラッド（ｐｒｏｒａｄｓ）、安定化剤２分散用作用剤、 あるいは他の要素であってもよい。導電性充填剤及び他の要素の分散は、乾式混 合、溶融処理あるいは拡散により行われてもよい。。

導電性重合体の抵抗率は、２３℃（つまり室温）で測定される。

導電性重合体素子は、スイッチング温度Ｔ６でＰＴＣ性質を呈し、この温度は、 抵抗率対温度の対数曲線における比較的にフラットな部分に対する接線と、曲線 の急峻な部分との交点として定義される。

適した構成及び、構成を含むＰＴＣデバイスは、米国特許番号４，２３７、４１ １；４．２３ｇ、　８１２；４．２５５．６９８；４．３１５．２３７；４．３ １７．０２７；４．３２９．７２６：４．４５２、０８３；４．４１３．３０１ ；４．４５０．４９６；４．４７５．１３８；４．４Ｂ１．４９８；４．５３４ ．８８９；４．５６２、３１３；４．６４７．８９４　；４．６４７．８９６　 ；４．６．８５．０２５；４．７２４．４１７　；４．７７４．０２４　；及び 米国特許出願番号１４１．９８９（Ｍ　Ｐ　０７１５）に開示されており、これ らの開示を参考としてここで述べる。もし、ＰＴＣ素子が、一つ以上の層を含み 、そして、ＰＴＣ性質を示さない層の一つあるいはより多くが重合性構成から作 製されるならば、複合層の素子は、ＰＴＣ性質を呈するに違いない。導電性重合 体は、Ｔｓから（Ｔ　ｓ＋　２０　）°Ｃ１好ましくはＴｓから（Ｔｓ＋４０） ”Ｃ１特に好ましくはＴｓから（Ｔｓ＋７５）℃の範囲で減少しない抵抗率を有 すべきである。

ＰＴＣ素子に取り付けられた二つの電極は、このＰＴＣ素子内に電流を生じさせ るために、電源に接続できるようになっている。この電極は、導電性重合体内な 埋め込まれた平行の柱状電極であってもよく、あるいは、ＰＴＣ素子の表面に取 り付けられた、硬質あるいは穴をあけた金属あるいは金属網を含む薄板状電極で あってもよい。特に好ましいのは、電着による微視的な表面粗さを有するニッケ ルあるいは銅の金属箔による電極である。

電気的デバイスは、化学的架橋剤あるいは、コバルト源または電子ビームのよう なイオン化放射源の使用によって架橋結合されてもよい。電子ビームは、照射の 効率、速度及びコストに対して特に好ましい。このデバイスは、いかなるレベル で照射されてもよいが、高電圧印加の使用を目的としたデバイスに対しては、５ ｏないし１００Ｍｒａｄあるいはこれ以上（例えば１５０Ｍｒａｄ）の照射が好 ましい。

この照射は、１段階あるいはより多い段階で行われてもよく、各々の照射は、Ｐ ＴＣ素子が重合体要素の融点を上回る温度に加熱され、そして重合体要素を結晶 化させるために冷却される、熱処理段階によって分けられてもよい。架橋結合処 理は、ＰＴＣ素子に取り付けられた電極を用いて、あるいは用いずに行われる。

放射線の照射は、ＰＴＣ素子の各々の電流を伝える部分によって吸収される放射 線照射の最小量として定義される。電流が薄板状電極に面に対する法線の向きに （つまりＰＴＣ素子の厚さ方向に）電流が流れる薄板状電極の場合、ＰＴＣ素子 全体が最小の照射量に照射されなければならない。円柱状電極が埋設されたデバ イスに対しては、電極の間でかつ電極に対して平行になっているＰＴＣ素子の中 央部が、最小の照射量に照射されるべきである。

照射段階の間では、電極と接した状態にあるＰＴＣ素子のいずれの部分において も温度が（ＴＩＤ−６０）℃、好ましくは（Ｔｍ−８０）℃以上にならないこと が好ましい。およそ１３０℃のＴｍを有する、高濃度のポリエチレンで構成され たデバイスの場合、温度は６０’Ｃ以下、好ましくは５０’Ｃ以下、特に好まし くは４０″Ｃ以下に留めることが肝要である。電子ビームの場合、ファンあるい はガスを使用して、あるいは熱−吸収容量の大きい対象物に隣接させてデバイス を設置してデバイスを冷却することにより、照射が行われる。これとは別に、平 均照射速度が速（でも３　、０　Ｍ　ｒａｄ／分とした低電子ビーム電流の使用 により低温度に維持して行われてもよい。この値は、電子ビームの強度及びビー ム経路をデバイスが通過する速度に基づき、ビーム経路におけるデバイスの位置 の関数としてプロットされた瞬時の照射速度のベル曲線における半分の高さの値 をとることにより、計算される。もしデバイスが照射過程で冷たく保たれるなら ば、ガス（つまり、架橋結合段階からの水素）の発生速度は、デバイスからのガ スの拡散速度と平衡し、たとえガス発生があっても、ＰＴＣ，素子と電極との間 の境界でほとんど気泡は観察されない。その結果、薄板状デバイスの場合では、 薄板状電極は、層分離に至らず、そして、円柱状の電極が埋設されている場合、 重合体／電極の境界で気泡及び空隙の個数が制限される。このことは、電流が印 加される間の電気的性能が改善されたことになる。

この発明の薄板状の電気的デバイスは、３層あるいはより多くの層の導電性重合 体を含むＰＴＣ素子を含んでもよい。この層は、同一あるいは異なった重合性要 素、あるいは同一あるいは異なった導電性充填剤を有してもよい。特に第１．第 ２及び第３の届を備え、電極間のすべての電流経路が連続的に第１．第２及び第 ３の層を通る構成のデバイスが好ましい。第１と第３の層で挾まれる第２の層は 、デバイスが電流に曝されたときに形成されるホットラインの所に位置するのが 望ましい。この構成は、室温の抵抗率が第１及び第３の双方のものよりもより大 きい第２の層の使用により達成される。

動作の間、Ｉ’Ｒの加熱を通して、最大の抵抗率の箇所で熱が発生し、この作用 は、デバイスの（第１あるいは第３の層）の上部あるいは底部に対して、（第２ の層）の中央領域の限定された熱発散により強められる。もし、ホットラインが デバイスの中央で制御されるならば、ホットラインは電極で形成されず、薄板状 デバイスに共通する、失敗の一つの機構を排除させる。

３層の抵抗率は、幾つかの方法により変化させることができる。

層の重合性要素は、同一であるが、導電性充填剤の充填量が第２の層に対して異 なる。はとんどの場合、第１の層の充填剤よりもより低い導電率である導電性充 填剤の充填量をより少なくするか、あるいは同量とすることにより、より高い抵 抗率が達成される。ある場合には、同一量の導電性充填剤であるがより少ない非 導電性充填剤の使用により、より高い抵抗率が達成され得る。導電性充填剤がカ ーボンブラックであるとき、重合性要素が層に対して同じであるが、第２の層へ のカーボンブラックの充填量は、第１及び第３の層に対する量よりも少なく、少 なくとも２、好ましくは少なくとも３、特に好ましくは少なくとも４％体積であ る時、有用な構成が達成されるということが見いだされた。第２の層の抵抗率は 、第１及び第３の抵抗率よりも、好ましくは少なくとも２０％、特に少なくとも ２倍、特に好ましくは少なくとも５倍、高い。３層で形成されたＰＴＣ素子は、 ５０オーム・ｃｍ以下の抵抗率、あるいは１００オーム以下の抵抗を有する第２ の層を備えてもよい。別の実施例では、第１の層及び第３の層の抵抗率は、第２ の層の抵抗率の０．１倍である。

積層されたデバイスは、抵抗率が少なくとも一桁違うＰＴＣ及びＺＴＣ材料の形 成に対する箇所で述べられている。もし、各々の層のスイッチング温度Ｔｓが第 ２の層のスイッチング温度の１５℃内ならば、３層すべてがＰＴＣ性質を呈する ときに有効な薄板状デバイスを形成できるということが見いだされている。上記 Ｔｓをすべての３層に対して同一にすることが好ましく、このことは、各々の層 に対して導電性重合体構成において同一の重合性要素の使用により達成され得る 。

第２の層が、第１．第２及び第３の層のトータルの厚さの１７４以下、特に１７ ５以下の厚さであるとき、ホットラインが制御される、有用な積層された薄板状 デバイスも又、形成される。好ましいデバイスは、少な（ともｏ、ｏｓｏインチ 、特に少なくとも０．１００インチのトータルの厚さを有する。それらは１００ オーム以下の抵抗を有する。このようなデバイスは、印加電圧が１２０Ｖあるい はこれ以上で特に、５重Ｍｒａｄ以上のレベルの照射に曝されるとき、回路保護 の適用に対して有利である。特にこのような適用に対しては、少なくとも第２の 層、好ましくは第１及び第３の層が同様に無機のフィルターを含む構成を含むデ バイスが好ましい。特に好ましいのは、これらの無機のフィルターが、アーク制 御手段として役立ち、そして空気の存在しない状態で加熱されたとき、分解して 水、炭酸ガスあるいは窒素を与えるのが好ましい。アルミナ二酸化物及びマグネ シウム水酸化物を含む適した材料は、米国特許番号第４，７７４．０２４号及び 出願番号第１４１．９８９号に開示されており、こられの開示を参考としてここ で述べる。

この発明の電気的装置の態様は、しばしば薄板状のＰＴＣ抵抗である少なくとも 一つの第１の要素、少なくとも一つの第２の要素、薄板状の基板、及び電気的リ ード線を含む。第２の要素は、通常、抵抗であり、その抵抗値は、比較的に電圧 と無関係であるが、この発明の一つの態様では、第２の要素は、電圧の関数とし て変化する抵抗値を有するのが好ましい。このような要素は、バリスタ、トラン ジスタあるいは他の電気的要素のような電圧−依存抵抗（ＶＤＲ）を含む。これ とは別に、第２の要素は、例えば、厚膜抵抗、薄膜抵抗、金属フィルム抵抗カー ボン抵抗、金属ワイヤーあるいは、例えば溶解成型（溶解押出、移動成型及び射 出成型を含む）、溶解成型（印刷法及び鋳造法を含む）、シンタリングあるいは 他のいずれかの適した技術により形成された導電性重合体抵抗であってもよい。

これらのある技術により形成された抵抗の抵抗値は、レーザートリミングの技術 により変化可能である。２３°Ｃでの抵抗の抵抗値は、２３℃でのＰＴＣ素子の 抵抗と比較して、好ましくは、少なくとも２倍、特に好ましくは少なくとも５倍 、特別には少なくとも１０倍あるいは更に高く、例えば少な（とも２０倍である 。抵抗の抵抗値は、好ましくは温度により実質的に増加しない。例えばおよそ２ ００Ｖ以上の高電圧印加のためには、抵抗の抵抗値は、２３℃でのＰＴＣ素子の 抵抗と比較して、一般に少なくとも２０倍、好ましくは少なくとも４０倍、特に 好ましくは少なくとも６０倍、あるいは更に高く、例えば少なくとも１００倍で ある。２３°Ｃでの第１及び第２の要素を合わせた合計の好ましい抵抗は、使用 目的に依存し、例えば、３ないし２０００オーム、例えば５ないし１５００オー ムであってもよいが、一般には、５ないし２００オームであり、ＰＴＣ素子の抵 抗値は例えば１ないし１００オームであり、一般には１ないし５オームである。

二つあるいはそれ以上の第２の電気的要素を設けることができ、各要素は同一あ るいは別のものであってもよい。第２の電気的要素の一方が厚膜抵抗を含み、他 方の第２の電気的要素が電圧制限用デバイスを含むといった、２重の混成された 保護として作用するのが好ましい。もし、二つあるいはより多くの第２の電気的 要素を設けたとき、１個のＰＴＣ素子と直列に接続される第２の電気的要素の合 成された抵抗値は、抵抗（あるいは他の第２の要素）の抵抗値対ＰＴＣ素子の抵 抗値との所望の比率を決定するときに用いられる抵抗である。もし、電気的装置 が、複数のＰＴＣ素子及び複数の第２の要素を備えるとき、装置の抵抗値は、各 々個々のＰＴＣ素子の抵抗値及び結合された第２の要素の抵抗（つまり、ＰＴＣ 素子と直列に接続されているこれらの第２の要素）として決定される。このよう な装置のために、ＰＴＣ素子及び第２の要素を備える、各々の“ユニット”の抵 抗は、好ましくは同一である。複数の第１及び／又は第２の要素及び基板を備え る電気的装置は、小形の装置を提供できる点で有利である。このような装置は、 回路基板上により少ないスペースを要求し、より小さいカプセル化あるいは絶縁 容器を要求し、そして、要素間のより良好な熱的接触に基づき、電気的故障状態 により迅速に応答する。これとは別に、複数の要素の使用は、複数の機能に対し て電圧を与える。

要素間の電気的な接続は、ワイヤー、インクによるコネクターバンド、クリップ あるいは他の適した手段によって行われる。要素が基板の反対面に位置するとき は、基板を通して穴あけされた箇所を金属化することにより接続手段としてもよ い。

好ましい基板は、電気的に絶縁するものであるが、例えばアルミナあるいはべり リア（ｂｅｒｙｌ　ｉａ）のごとく、いくらかの熱導電率を有する。このような 基板は、ワイヤー、スクリーン印刷のインキ、スパッタートレースあるいは他の 適した材料の手段により、プリント印刷基板に容易に装着可能である。回路基板 上の装置のサイズを最小にするために、アルミナ（あるいは他の）基板が厚さ０ ．１００インチ、幅１．５インチ、そして高さ０．４００インチの最大寸法を有 するのが好ましい。このように構成すれば、装置は、一般に多くの回路基板での 最大の拘束高さである１　２ｍｍ（０，４フインチ）を下回ることを可能にする 。

要素の相対的な位置は、装置の電気的応答を決定するのに重要となる。ある具体 例では、第１及び第２の電気的要素は、好ましくは、ＰＴＣ素子に生じる熱勾配 がＰＴＣ素子内の電流の方向と直角になるように構成される。このことは重要で あり、その理由は、熱の流れは、そうしなければ、電極の一つに接近した、望ま しくないホットゾーンの形成を強めるからである。薄板状ＰＴＣデバイスが用い られたとき、薄板状基盤に対してより良い熱的接触を与え、他の比較し得る抵抗 による構成のＰＴＣ素子よりもより小さくできる。このような薄板状ＰＴＣデバ イスは又、柔軟性を示す。このＰＴＣデバイスは、薄板状素子あるいは第２の要 素の表面に直接に設けられてもよく、あるいは基板の反対側に装着されてもよい 。回路保護のシステムに対しては、保持電流（システムを流れる電流が、ＰＴＣ デバイスが高抵抗の“トリップ”状態に生じさせない最大の電流）及び遮断電流 （つまりシステムを開回路に至らしめる最小電流）の双方は、ＰＴＣデバイスの 内外への熱放散の速度に影響される。熱移動は、ＰＴＣデバイス及び第２の要素 間の距離に影響される。ある適用に対しては、ＰＴＣデバイスは、第２の要素の オフセットである位置を有することが好ましい。このことは、第２の要素が、も し熱勾配が余りにも過酷ならば、割れを呈する厚膜抵抗を含むとき、特に重要で ある。これにより、多くのシステムに対して、システムを第２の要素の面と直角 に眺めたとき、少なくともＰＴＣ装置の一部が、第２の要素に重ならないことが 望ましい。ＰＴＣ素子及び厚膜抵抗が実質的に互いに平行にあったとき、（厚膜 抵抗の面と直角に眺めたとき、）厚膜抵抗に重なるＰＴＣ素子の部分は、好まし くは多くて５０％、特に多くて２５％、特別には０％である。

ある場合には、この発明の装置は、厚膜抵抗あるいは他の第２の電気的要素を、 高温に曝されることにより生じる劣化から保護するために使用されてもよい。こ れらの状況下では、抵抗に劣化を生じさせる以下の温度で高抵抗状態に変化され るように、ＰＴＣデバイスが選択される。

保持電流Ｉ、！及び遮断電流１．は、ＰＴＣデバイス及び第２の要素を含む電気 的装置を二つの試験回路で試験して決定され得る。第１図に示された、第１の回 路において、複合デバイスＲ３は、可変抵抗Ｒ３、直流電源ＶＤ（、及び電流計 Ａと直列に接続される。Ｒ８の値（試験中は固定される）は、電圧がＱＶから７ ０Ｖに変化されたとき、電流計で測定される電流がＯから１００ｍＡに変化する ように選択される。複合デバイスは、空気の流れ及び温度が制御され、かつ、２ ３℃に安定化されたチャンバー内に設置される。その後、電圧が増大され、回路 における電流がモニターされる。電流がＯに降下したとき（あるいは測定された 最大電流の１０％にほぼ等しくなったとき）の電圧がＶＨとして記録される。保 持電流は次式から計算される。

Ｉ　Ｎ＝　Ｖ　Ｈ／　（Ｒ＋　＋　ＲＪ遮断電流は、第２図に示した回路を用い て決定される。抵抗Ｒ。

を有する複合デバイスは、可変抵抗Ｒ８及び交流電源ｖＡｃと直列に接続される 。２３℃でのデバイスの抵抗が測定されてＲ８が得られ、そして、可変抵抗Ｒ５ が１０００オームに調節される。１１０ｖの交流電源が１秒間印加される。その デバイスは、その後、１時間の間、２３°Ｃに冷却され、そして抵抗が測定され る。もし、複合デバイスが試験の間に十分に高抵抗状態にトリップしたならば、 抵抗は、０．５Ｒ，ないし１．５Ｒ，に等しくなる。これらの状況下で、Ｒ８を 減少して試験が繰り返される。この試験は、冷却状態で抵抗が高（なるように、 つまりデバイスが開状態となるように、この試験は、Ｒ８が十分に小さくなるま で繰り返される。

この遮断電流は、次式から計算される。

１　、＝　Ｖ／（Ｒ、ｆ＋　Ｒ３ｆ） ここで、Ｒ、ｆは、最後の”遮断”サイクルの前に測定されたデバイスの抵抗で あり、Ｒｓｆは、最後の“遮断”サイクルでの可変抵抗の抵抗である。

これらの二つの状況の下で試験されたとき、ＰＴＣ抵抗、及びこのＰＴＣ抵抗と 直列に接続され、かつ、ＰＴＣ抵抗と熱的に接触した、第２の抵抗を含むこの発 明のデバイスは、遮断電流１ｍ及び保持電流■８を有し、その１．／１□比は多 くて２０．好ましくは多くて１５、特に好ましくは多くて１０である。Ｉ　ｎ／ 　Ｉ　Ｈ比は又、少なであることが好ましい。

第３図は、ＰＴＣ素子１０に装着された２枚の薄板状金属電極２゜３を有する回 路保護デバイス（つまりＰＴＣデバイス）１を示している。このＰＴＣ素子は第 １の導電性重合体層１１及び、第２の導電性重合体層１３を挟む第３の重合体層 １２より構成される。

第４図ないし第１２図は、回路保護デバイス１が硬質の薄板状絶縁基板に接近し ている、この発明の変形である。各々の変形例では、ＰＴＣデバイス１と第２の 電気的要素との間に接続を作るのに適したパターン内に、スクリーン印刷あるい は他の手段により、銀あるいは他の導電ペーストが設けられる。

第４図は、ＰＴＣデバイス１及び第２の電気的要素、厚膜抵抗６が基板５の同じ 面側に配された装置を示している。第４図のＡ−Ａラインにおける断面図である 第５図に示されたように、ＰＴＣ素子１は、薄板状であり、そして、第３図で示 されたようなＰＴＣ素子を含む。この装置を回路に接続するためのリード線２１ ．２２は、厚膜抵抗下の銀の導電性パッド９の一つの端部と、ＰＴＣデバイスの 頂部電極２とに設けられる。

第６図及び第７図（第４図のＢ−Ｂラインにおける断面図）は、この発明の別の 変形を示しており、厚膜抵抗６及びＰＴＣデバイス１が、アルミナ基板５の相対 する面にそれぞれ配されている。リード線２１．２２は、示されたように、プリ ント基板３０に挿通するのに適している。

第８図は、第６図に示された型のデバイスを２個含む装置の断面図であり、回路 基板上に要求される空間を最小するためにパッケージ化されたものである。

第９図及び第１０図は、３つの電極要素を含むこの発明の変形例に使用されたア ルミナ基板５のそれぞれの面を示している。二つの厚膜抵抗６，６°は、基板の 一方の側に互いに接近するようにしてスクリーン印刷される。基板の他方の側に は、二つのＰＴＣデバイス１．１”が電圧制限用デバイス３０に接近して設けら れる。ＰＴＣデバイス１ご厚膜抵抗６との間、及びＰＴＣデバイス１″と厚膜抵 抗６′との間の電気的接続は、半田ペーストあるいは半田リード線４゜４′の手 段により独立して行われる。ＰＴＣデバイス１と電圧制限用デバイス３０との接 続は、リード線４１０手段により行われる。

同様に、ＰＴＣ素子１°への接続はリード線４１゛の手段により行われる。リー ド線２１．２２及び２３．２４は、デバイスを回路に接続するために用いられる 。接地リード線２５は、電圧制限用デバイス３０に取り付けられる。

第１１図は、離れているアルミナ基板５，５′上にそれぞれ印刷された、二つの ルテニウム酸化物６，６゛の間にＰＴＣ１が積層された装置を示す。このＰＴＣ デバイスは、電極形成された箔電極２，３と抵抗６，６′の間の半田層４００手 段により、基板に取り付けられる。ワイヤーリード線２１．２２は、導体パッド ９１．９１′に装着され、第１の抵抗６、ＰＴＣデバイス１及び第２の抵抗６° を通してリード線から電流が流れるのを可能にする。

第１２図は、複数の要素を含む装置を示している。二つのＰＴＣデバイス１，１ °は、層４０の手段により、薄板状基板５”のそれぞれの面に印刷された抵抗６ １．６１’の上に半田つけされる。２枚の付加的な基板５，５゛がＰＴＣ要素の 残りの面に取り付けられる。ワイヤーリード線２１．２２，２１°、２２”は、 個々に対して電力が印加される二つの分離したユニットを与えるために、導体パ ッド９１゜９１′に取り付けられる。

第１３図ないし第１８図は、ＰＴＣ抵抗を含む複合デバイスに対する可能な設計 を示し、このＰＴＣ抵抗は、第２の抵抗、および／又は、ＩＢ及び１８間の関係 に影響を与える手段から隔てられ、その手段としては、例えば、付加的なリード 線（第１５図）、熱−収縮性チップ（第１４図）、不定形（例えば次第に狭くな る）抵抗（第１６図）、カットあるいは切り出し基板（個々に第１７図及び第１ ８図）の使用表Ｉに掲げられた導電性化合物Ａ及びＢはバンブリイ（Ｂ　ａｎｂ ｕｒｙ）ミキサーを用いて、微細化され、そしてシートに押し出されることによ り準備された。各々が厚さ０．０．２５インチ（０，０６４Ｃｌ１１）の２枚の 化合物のＡのシートを、０．０２０インチ（０，０５１ａｍ）厚の化合物のＢシ ートの各々の面上に積層することにより、厚さ０．１２０インチ（０，３０４ｃ ｍ）の薄板状化された板が作製された。フクダ社市販の厚さ０．００１４インチ （０，０Ｏ３６ｃｍ）の電着されたニッケル箔の電極は、前記の板の各々の面に 装着された。ＰＴＣデバイスは、板から０．３Ｘ０．３インチ（０，７６Ｘ　０ ．７６ｃｍ）のチップに切断されることにより、準備された。これらのチップは 、１５０°Ｃで１時間加熱され、５ｍＡで１．５ＭｅＶの電子ビームを用いて２ ５Ｍｒａｄの照射値にて照射され、２時間加熱され、５＋＋Ａで１．５ＭｅＶの 電子ビームを用いて５０Ｍｒａｄの照射値にて照射され、そして３時間加熱され ることにより、処理された。デバイスの電気的性能は、二つの回路で試験するこ とにより決定された。リード線は、半田により電極に取り付けられた。デバイス の電気的性能は、二つの回路で試験することにより行われた。最初の試験では、 デバイスに交流２６０Ｖ、ＩＯＡの電力が５秒間印加され、第２の試験では、デ ノ＜イスに交流６００Ｖ、ＩＡの電力が５秒間印加された。火炎、ス、ｆ−り、 あるいは電極の層剥離なく、試験に耐えたデバイスの個数が各々のサイクル後に 決定された。

髭 体積比４０％の化合物Ｃと体積比６０％の化合物りとが混合され、その混合物が ０．０１０インチ（０，０２５ｃｍ）の厚さのシートに押し出されることによっ て化合物Ｅが準備された。５枚の化合物Ｅのシートは、１層の化合物Ｂのシート の両面に積層され、０．１３０インチ（０，３３０ｃｍ）の厚さの面に形成され た。ニッケル電極を取り付けた後、デバイスは切断処理され、そして、例１で述 べたごとく試験された。その結果は表■に示されている。３枚の層すべてに非有 機フィルターを備えたデバイスは、中央の層にのみフィルターを有するものと比 較してより良好に機能することがわかる。

ハ 化合物Ｆ及びＧが準備され、個々に０．０１４インチ（０，０３６ＣＩ１１）及 び０．０２４インチ（０，０６１ｃ＋ｎ）の厚さのシートに押し出された。２枚 の化合物Ｆのシートを化合物Ｇのシートの両面に積層されることにより、０．０ ８２インチ（０，２０８ｃ＋ａ）の厚さの板が作製され、そして電極が取り付け られた。デバイスは、切断され、そして例１のごとく、第１の段階で４．５Ｍｅ Ｖ、１５ｍＡの電子ビームを用いて２５Ｍｒａｄに照射され、第２段階で１．５ ＭｅＶ、５ＩＩＩＡの電子ビームを用いて５０Ｍｒａｄに照射された。これらの デバイスを、交流２６０ｖ、ＩＯＡ及び２６０Ｖ、ＩＡで試験した結果は表１１ ニ示されている。

霞土 化合物Ｈが準備され、０．０２０インチ（０，０５１ｃｍ）の厚さに押し出され た。２枚の化合物Ｆが１層の化合物Ｈの両面に積層されることにより、０．０８ ０インチ（０，２０３ｃ■）の厚さの板に形成され、そして、電極取り付けの後 、デバイスは切断処理され、例３の手順に従って試験された。表■で示されたご とく、その結果は、中央に非有機物のフィルターを有するデバイスが、フィルタ ーを有しない例３と同様なデバイスよりも良好に機能するを示している。

表１ 導電性組成（体積％） Ｍａｒｉｅｘ６００３は、フィリップ・ペトローレウム社市販の高濃度ポリエチ レン。

Ｒａｖｅｎ６００は、コロンビア・ケミカル社市販のカーボンブラック。

Ｋ　ｉｓｕｍａ５　Ａは、ミツイ社市販のマグネシウム水酸化物。

表■ 電気的試験の結果：特定の条件で耐え得るサイクル数表■で示したような導電性 化合物１．Ｊ、Ｌ及びＭは、７ＸＩンブリイミキサーを用い、各々が微細化され ることにより準備された。等量の化合物Ｉ及びＪが混合され、厚さ０．０１０イ ンチ（０，０２５ｃｍ）の厚さのシートに押し出された化合物Ｋが作られた。等 量の化合物り及びＭが混合され、厚さ０．０２０インチ（０，０５０ｃｍ）の厚 さのシートに押し出された化合物Ｎが作られた。１層の化合物Ｎの両面に５層の 化合物Ｋを積層し、ニッケル箔電極を取り付けることにより、板が作られた。Ｐ ＴＣデバイスは、板から切り出され、例１の手順に従って処理され、即ち、第１ 段階で２．５ＭｅＶの電子ビームを用いて２５Ｍｒａｄに照射され、そして第２ 段階で１５０　Ｍｒａｄに照射され、その間にデバイスはは７０℃の表面温度に 達する。これが終了すると、交流２５０Ｖ、２Ａの下で電力が印加され、ニッケ ル箔は直ちに除去された。

例６ デバイスは、第２段階の放射が２．５ＭｅＶで電子ビーム電流２ｍＡで行われ、 デバイスがおよそ３５°Ｃの表面温度に達する以外は、例１の手順により準備さ れた。これらのデバイスのすべては、交流２５０Ｖ、２Ａ”Ｃ’６０回に耐え、 そして、交流６００Ｖ、ＩＡでの６０回にそれらのデバイスの６０％が耐えた。

例７ 例７に従って作られた電気的装置が第２図及び第３図に示されている。厚膜の銀 のインク（ＥＳＬ社市販）で作られた導体パッド９が、１、ＯＸｏ、３７５Ｘ０ ．０５０インチ（２，５４Ｘｏ、９５Ｘ０．１３ｃＢ）のアルミニウム基板５の 端部にスクリーン印刷される。ルテニウム酸化物による厚膜抵抗インク（Ｅ　Ｓ 　Ｌ　３９００系の１０オ一ム／単位面積及び１００オーム／単位面積が混合さ れ、抵抗２０オ一ム／単位面積としたもの）の層６がアルミニウム基板の一つの 端部に、０．６Ｘ０．３７５インチ（１，５２Ｘ０．９３５ｃｍ）のパターンに 印刷され、導体パッドを橋絡させた。２．５オームの抵抗を有するＰＴＣデバイ ス１が半田により、他の端部にて導体パッドの頂部に取り付けられた。厚膜抵抗 とＰＴＣデバイスとはワイヤー４の手段により接続された。リード線２１．２２ は、ＰＴＣデバイスの頂部の表面電極２と、厚膜抵抗の端部とに取り付けられた 。その結果、複合デバイスはおよそ３７．５オームの抵抗を有する。

表ｍ 導電性組成（体積％） Ｍａｒｉｅｘ　ＨＸＭ５０１００は、ソイ１ルノプ・ベトローレウム社市販の高 濃度ポリエチレン。

５ｔａｔｅｘＧは、コロンビア・ケミカル社市販のカーボンブラック。

Ｋ　ｉｓｕｍａ５　Ａは、ミツイ社市販のマグネシウム水酸化物。

非酸化物は、４−４”−シイオビイス（ｔｈｉｏｂｉｓ）のオリコ゛マー（ｏｌ 　ｉ−ｇ□ｍｅｒ）であり、米国特許第３．９８６．９８１号に述べられたごと く、平均の重合程度は３−４゜ 化合物にの５枚のシートが、二つの電着されたニッケル箔電極の間に積層された 。ＰＴＣデバイスは板から切り出され、例６の手順に従って処理された。この例 に従って準備された電気的装置は、第４図及び第５図に示されている。

銀インクツ導体バッド９は、０．８Ｘ０．４Ｘ０．０５ｏイン＋（２゜Ｑｘ　１ ．ＯＸｏ、　１３ｃｍ）のアルミニウム基板の両面にスクリーン印刷された。ル テニウム酸化厚膜抵抗６は、基板の一方の面上の０．８Ｘ０．３インチ（２，Ｏ Ｘ　０．７６ｃｍ）の長方形内にスクリーン印刷された。ＰＴＣデバイスは他の 面に半田により取り付けられた。要素間の電気的な接続は、ＰＴＣデバイスの底 部の電極３から厚膜抵抗６の一方の端部へのスクリーン印刷のリード線の手段に よりに行われた。

何１ 例６の手順に従って電気的装置が作られた。二つの個別のユニットは、第８図に 示されるように、同一面内のＰＴＣデバイスと互いに接近して置かれる。この組 み合わせは、二つのユニットを回路基板上の同じスペースに一つのユニットとし て適応させることを可能この例に従った電気的装置は、第９図及び第８図に示さ れている。

二つのＰＴＣデバイス１，１′は、アルミナ基板の一方の面上に、電圧制限用デ バイス３０に接近して設置される。二つのルテニウム酸化物の厚膜抵抗６．６′ は、基板の反対側に互いに接近して設けられる。抵抗６とＰＴＣデバイスｌとの 間の電気的接続は、スクリーン印刷のリード線４０手段により行われる。ＰＴＣ デバイス１と電圧制限用デバイス３０との間の電気的接続も又、別のスクリーン 印刷のリード線４１の手段により行われる。第２の抵抗６°は、リード線４′に より、第２のＰＴＣデバイス１′に接続される。この第２のＰＴＣデバイス１゛ は、第１のＰＴＣ素子と同様な手段４１’により、電圧制限用デバイス１０に接 続される。

皿上上 この例に従って作られた電気的装置が第１１図に示されている。

ＰＴＣデバイスは、例１の手順に従って作製された。導体パッド９゜９”、９１ ．９１’及び厚膜抵抗６，６°は、例７と同じように、２枚のアルミナ基板の一 方の面にスクリーン印刷される。抵抗２オームを有するＰＴＣデバイス１は、各 々の基板上の抵抗の間に位置し、かつ、半田４０にて取り付けられる。リード線 ２１．２２は、各々の基板上の導体パッド９１．９１°に取り付けられ、このリ ード線が電源に接続されたとき、リード線２１から抵抗６、ＰＴＣデバイス１及 び抵抗６′を通って電流が流れる。装置の合計抵抗は、１００オこの例の電気的 装置が第１２図に示されている。二つのＰＴＣデバイスは、例６の手順に従って 作製された。２枚の薄板状基板５゜５′は、例１１で述べられたごとく準備され た。第３の薄板状基板５”は、双方の薄板状基板の表面上に導体パッド及びルテ ニウム酸化物を印刷することにより準備された。半田を用いて、ＰＴＣデバイス は、１層コーティングの基板５と、２層コーティングの基板５”との間と、この ２層コーティングの基板５″と１層コーティングの基板５°との間に設けられる 。４本のワイヤー２１．２２．２１’、２２′は、４個の導体パッド９１．９１ ’に取り付けられた。

阿上皇 １４８．５オームの抵抗を有する厚膜抵抗は、アルミナ基板の一方の表面に設け られ、そして、１．５オームの抵抗を有するＰＴＣデバイスは抵抗の反対側の表 面中央に設けられた。その結果による装置が試験され、２３℃でほぼ１００ｍＡ （７０℃では６０ｍＡ）の電流が保持され、遮断電流は２人であった。

例」」ユ 例１３の手順によって電気的装置が準備されたが、ＰＴＣデバイスのどの部分も が厚膜抵抗のいずれの部分の上に位置しないように、ＰＴＣデバイスは基板上に 位置された。装置は、例１３と同じ保持電流を有するが、遮断電流はＩＡであっ た。

ＩＧ　３ Ｆ醍−１２ 国際調査報告 ｌｅ＋ｅ＋％ｊ−−＾−０神１−　初／Ｕ箕８１０３３７７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回路保護システムであって、ＰＴＣ抵抗及びこのＰＴＣ抵抗と直列に接続さ れ、かつＰＴＣ抵抗と熱的に接触している第２の抵抗を備え、該システムはく（ 前述したごとく測定された）遮断電流ＩＢ、及び（前述したごとく測定された） 保持電流ＩＨ、及び多くて２０、好ましくは多くて１５、特に好ましくは多くて １０のＩＢ／ＩＨ比を有することを特徴とする回路保護システム。 ２．ＩＢ／ＩＨの比が少なくとも３、好ましくは少なくとも５、特に好ましくは 少なくとも７である請求の範囲第１項記載のシステム。 ３．第２の抵抗がＺＴＣ抵抗であり、好ましくは厚膜抵抗である請求の範囲第１ 項記載のシステム。 ４．第２の抵抗が、絶縁基板セラミック上に形成されたルテニウム酸化物を含む 厚膜抵抗である請求の範囲第３項記載のシステム。 ５．ＰＴＣ抵抗が導電性の重合体で構成される請求の範囲第１項ないし第４項の いずれかに記載のシステム。 ６．ＰＴＣ抵抗が、導電性重合体で構成されたＰＴＣ素子と、少なくとも２枚の 薄板状の電極とを備える請求の範囲第６項記載のシステム。 ７．厚膜抵抗の面に対し直角方向からシステムを眺めたとき、少なくともＰＴＣ 抵抗の一部が厚膜抵抗に重ならない請求の範囲第６項記載のシステム。 ８．ＰＴＣ素子の面が、厚膜抵抗の面と実質的に平行であり、そして、厚膜抵抗 の面に対し直角方向から眺めたとき、厚膜抵抗と重なるＰＴＣ抵抗の部分が、多 くて７５％、特に多くて２５％、特別には多くて０％である請求の範囲第７項記 載のシステム。 ９．電気的装置であって、 （１）少なくとも１枚の薄板状の基板と；（２）少なくとも一つの第１の電気的 要素であって、（ｉ）少なくとも上記の基板の一つに物理的に接近し、（ｉｉ） 抵抗Ｒ１を有し、そして（ｉｉｉ）（ａ）スイッチング温度ＴｓでＰＴＣ性質を 呈する導電性重合体で構成された薄板状のＰＴＣ素子、及び （ｂ）ＰＴＣ素子を通して電極間で電流が流れるように、電源に接続された少な くとも２枚の薄板状の電極を有する第１の電気的要素と； （３） （ａ）少なくとも上記基板の一つに物理的に接近し、（ｂ）少なくとも第１の要 素の一つに良好な接触状態にあり、（ｃ）少なくとも第１の要素に電気的に接続 され、（ｄ）電圧の関数として変化する抵抗Ｒ２を有する、少なくとも一つの第 ２の電気的要素と；（４）少なくとも第１の要素の一つと、少なくとも一つの第 ２の要素と熱的に接触した状態にあるものとを電気的に接続する電気的コネクタ ーと； を含むことを特徴とする電気的装置。 １０．電気的デバイスの作製のための方法であって、（１）ＰＴＣ性質を呈し、 かつ重合体要素を含み、そして重合体要素内に分散された導電性充填剤の粒子を 含むＰＴＣ素子と；そして（２）ＰＴＣ素子に電気的に接続され、該ＰＴＣ素子 を通して電流を生じさせるために電源に接続可能とした２つの電極と、を含み、 この方法は、ＰＴＣ素子を放射架橋結合に供することを含み、その際の架橋結合 は、電子ビームの使用により達成され、そしてその際に以下の状態、 （ａ）平均照射速度は速くて３．ＯＭｒａｄ／分であり；そして、（ｂ）ＰＴＣ 素子の各々の電流一供給部分で吸収される放射の照射は少なくとも５０Ｍｒａｄ であり、そして、架橋結合過程の間に、電極に接触しているＰＴＣ素子のいずれ の部分もが（Ｔｍ−６０）°以上に達せず、ここでＴｍは、重合体要素における 最低溶融点の重合体に対して差動走査熱量計で発生された吸熱曲線のピークに測 定された温度である、 の一つが存在することを特徴とする電気的デバイスの作製方法。