JPH047802A - Ｐｔｃ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は導電性ポリマー組成物よりなるＰＴＣ（Ｐｏｓ
ｉ目ｗｅ　Ｔｅ＋ａｐｅ目１ｕｔｅ　Ｃｏｅｆｌｉｃｉ
ｅｎｌ）素子本体に金属箔電極を付与したＰＴＣ素子に
関する。

（従来の技術） 正の抵抗温度特性を示すＰＴＣ素子としては、チタン酸
バリウム系のものが最もよく知られているが、小形で低
抵抗化ができるということから、最近は高分子物質中に
導電性粒子を均一に分散させた導電性ポリマー組成物を
用いたＰＴＣ素子として、特開昭５５−７８４０６号公
報、特開平１−１１０７０２号公報に記載のものが知ら
れている。

また、この種のＰＴＣ素子の電極の形成に関しては、米
国特許第４４２６６３３号明細書、特開昭６３−８７７
０５号公報、特開昭６４−１２０１号公報等に記載され
ている。

米国特許第４４２６６３３号明細書には、金属板を電極
として用いており、ＰＴＣ組成物本体と電極箔を合わせ
た上から十分な熱と圧力を加え組成物本体をとかして接
着させる工法によって強固な接着力を与えられたＰＴＣ
素子が記載されている。

また、特開昭６３−８７７０５号公報にはＮ１、Ｃｕ等
の圧延箔を電解液中に浸せきし直流電流で電気分解して
箔の表面に微細な突起物を形成させて不規則な凹凸を作
り、その凹凸によってＰＴＣ組成物本体と金属箔の接着
力を強固に１７たＰＴＣ素子が記載されている。

さらに、特開昭６４−１２０１号公報には、凹凸を作る
金属箔をＮｉ箔としＣｕ箔にした時の電極表面の酸化被
膜により抵抗値が増大するのを防ぎ粗さを１．０〜２．
０μｍにすることにより接合強さを上げた有機正特性サ
ーミスタが記載されている。

以上はＰＴＣ素子に関して電極箔を粗面化し素子本体と
電極箔の接着力を強化する手段であるが、プリント回路
基板を作る分野においては、接着強度を向上させるため
に、接合表面を粗面化した電解箔を用いるという技術は
一般的に知られている技術である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら従来の粗面化された金属箔を１−゛ＴＣ素
子本体の電極として使用した場合には次のような欠点が
ある。

銅箔に直流正解法により微粒子を電着させた粗面の粗さ
は５・−］、Ｏｕｍ程度でかつ形状は不均一である。ま
た凹凸の表面には箔製造り程のトす・−ト処理（後処理
工程）で［花Ｊと称する亜酸化銅の瘤を発生させて凹凸
形状を複雑にしている。これらが各々ＰＴＣ素子に用い
た場合、次のような欠点となる。

■　凹凸形状が不均一なためＰ　Ｔ　Ｃ素子本体との接
着力の強いところと弱いところができる。

■　箔のトリート処理のため電極の接着表面に酸化銅が
付着しておりこれがＰＴＣ素子本体と箔の接触抵抗を増
大させる。

■　銅箔の製法には電解析出法と圧延法とがあるが電解
析出法によるときは結晶構造を有１７でいるので、圧延
箔よりも可撓性が少なく、さら番、：成形時の加熱条件
によっては再結晶により折曲げ強度が低下しやすいので
、電極箔が素子本体の熱収縮に追随できず銅箔にクラッ
クが発生する。

■　電解析出法によるときは、圧延箔と違い光沢面側に
も１．４μｍ程度の粗さがあるためリード端子をバラレ
ススポット等により溶接する際にうまく溶接できない。

■　ポリマー系ＰＴＣ素子の特徴である小形で低抵抗な
素子を作る場合には接着強度を上げるのに有効な不均一
な凹凸故に電極間距離が微細な部分で不均一となり局部
的な発熱がおこりやすい。

例えば、素子抵抗を５０＋１Ω、大きさ４　ｍｍ　Ｘ　
４　ｍｍとしたとき体積抵抗ρ＝２．θΩ印の素子本体
を用いると、 電極間距離ｔ　＝　　Ｘ　（（１，４）　ａｎ　　＝０
．０［１４ａｎρ 電極間距離は４０ａｍとなる。これに用いる電極凹凸の
粗さが仮に５〜１．０ｐｍあるとすると、小さい凸部（
５μｍ）同志の対向距離を４０ａｍとすると大きい凸部
（１０μｍ）同志の対向距離はそれよりも短（３０ｐｍ
となり、電流の局部的な集中がおきて素子の寿命に大き
く影響する。

さらに、圧延箔に銅粗粒メツキ法で凹凸をもたせる銅メ
ツキ粗箔は、可撓性を必要とするプリント基板で一般に
使用されているが、凹凸形状は小さく接着力は平滑面よ
り強い程度でさらに電解箔同様に表面に亜酸化銅を発生
する恐れがある。

また表面に粗粒子を電着させたものであるため素子の熱
収縮によって付着した粗粒子と金属箔が剥離してしまう
という欠点がある。

本発明の目的は上述の問題点に鑑み金属箔電極のＰＴＣ
素子本体と接する粗面の粗さが微細で均一であり、かつ
、表面に酸化膜などを形成せず、接着が強固で抵抗値に
変化を生じないＰＴＣ素子を提供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の請求項１に記載のＰＴＣ素子は、結晶性高分子
物質とこの高分子物質中に均一に分散された導電性粒子
とよりなる導電性ポリマー組成物よりなるＰＴＣ素子本
体の表面に金属箔電極を形成してなるＰＴＣ素子におい
て、前記金属箔電極が金属圧延箔であって、前記ＰＴＣ
素子本体と接する面が、交流イオンエツチング法（以下
ＡＣＥ法と略称する）によって粗面に形成されているも
のである。

本発明の請求項２に記載のＰＴＣ素子は、金属箔電極が
、無酸素銅または、タフピッチ銅であるものである。

本発明の請求項３に記載のＰＴＣ素子は、無酸素銅また
はタフピッチ銅が表面に防錆処理を施されているもので
ある。

（作用） 本発明のＡＣＥ法による金属箔電極への粗面の形成は、
間接給電方法によって行なわれ、電解液には、塩酸、硝
酸などの無機酸を使用し、２枚のカーボン電極間に平滑
面を背中合せにした金属箔電極を挟んで通電することに
よって施される。

その反応モデルを銅膜の場合について説明する。

交流電解中のアノードサイクルでは、 Ｃｕ０−＋Ｃｕ”＋２ｅ−（酸化電解）が主反応で、表
面欠陥部を核とした方位依存性の溶解がおこる。次のカ
ソードでは、還元析出反応がおこる。

Ｃｕ”＋　’ｌｅ−−＋　Ｃｕ０（還元析出反応）また
、粗化形態の制御は、交流イオンエツチングの種々のパ
ラメータである電流密度、温度、周波数、液組成の組み
合わせによって行なうことができる。

そして接合面の粗さが全面的に微細で均一であり酸化膜
を発生しない電極が得られる。

また圧延箔は、電解析出法による電解箔と比べて可撓性
が大きく、例えば、圧延銅箔の加熱時間と伸びとの関係
は第１図に示す如くでありＰＴＣ素子本体の成形時の熱
収縮にも追随できる可撓性を有している。

（以下次頁） （実施例） 実施例Ｉ ＰＴＣ素子本体の組成 表１ ＣＢ・カーボンブラック ＨＤＰＥ　、高密度ポリエチレン 電極材 （＾）ＡＣＥ箔圧延銅３５ａｍ（ＣＦＷ８１Ｓ）接合面
の粗さ１１１１１表面防錆処理ＫＤＫ株式会社製 （Ｂ）ＡＣＥ箔圧延銅３５μｍ（ＣＦＷ８１Ｓ）接合面
の粗さ２μｍ表面未処理ＫＤＫ株式会社製 （Ｃ）圧延銅箔光沢面 ＫＤＫ株式会社製 ＡＣＥ箔圧箔圧延液合面をＡＣＥ法により粗面に形成し
た無酸素銅圧延箔（または、タフピッチ銅圧延箔） 表面防錆処理：表面をニッケル合金化処理した。

光沢面：接合面を粗面にせず光沢面のままにした無酸素
銅圧延箔（または、タフピッチ銅圧延箔） 前記表１に示す組成物を混線、粉砕して得た成形材と、
前記電極材（＾）　（Ｂ）　（Ｃ）　とを夫々２００℃
で成形して第２図に示すＰＴＣ素子本体１と電極２とよ
りなるｔ　＝２ｍｍＳｌ　＋　ＸＡ’　２　＝　１３ｍ
ｍＸ１３ｍ＋ｎの成形品を得た。電極材（＾）　（Ｂ）
　（Ｃ）に対応する成形品を試料（＾）　（Ｂ）　（Ｃ
）とした。

得られた試料（Ａ）　ＣＢ）　（Ｃ）の夫々の電極２の
一端を２〜３　ｍｍはがし、電極２面が固定台と平行に
なるように試料（＾）　（Ｂ）　（Ｃ）の本体１を夫々
固定する。電極２のはがしたところをクリップではさみ
垂直方向（上）にデジタルフォースゲージＤＦＧ−５Ｋ
（シンポ工業株式会社）で引きはがし接合強度を測定し
た。

得られた結果を表２に示す。

表２ 表２より電極材にＡＣＥ処理を施したものが大きな接合
強度を有することがわかる。

実施例２ ＰＴＣ素子本体の組成 表３ 電極材 （＾）実施例１と同じ （Ｂ）実施例１と同じ （ＤＪ電解銅箔３５μｍ 福田金属箔粉工業株式会社製 （Ｅ）電解Ｎｉ箔　２５μｌ 福田金属箔粉工業株式会社製 前記表３に示す組成物を混練、粉砕して得た成形材と、
前記電極材（＾）　（Ｂ）　（Ｄ）　（Ｅ）とより、実
施例１と同様にして試料ＦＡ）　ＦＢ）　（Ｄ）　（Ｅ
）を得た。

得られた試料（Ａ）　（Ｂ）　（Ｄ）　（Ｅ）に電流１
．ｍＡ、４端子法によって抵抗値を測定した。結果を表
４に示す。

表４ Ｂ７０３ＳＴ　、シランカップリング処理水酸化アルミ
ニウム 表４より実施例２によるものは、銅材であるにもかかわ
らず、Ｎｉ箔を用いたと同程度の抵抗値を示し、酸化膜
による抵抗値の増大がないことがわかる。

実施例３ 実施例１と同様の試料（＾）　（Ｂ）　（Ｃ）を１３５
℃に加熱したフロリナー）（Ｆｅ１２、ｂｐ２１５℃、
住友スリーエム株式会社製）に３Ｑｓｅｃ、次に室温の
エタノールに３　Ｑ　ｓｅｃ浸せきすることを１サイク
ルとした熱衝撃試験を１０回くり返した。

但し各々媒体間を移動させる時間は５　ｓｅｃとした。

結果を表５に示す。

表５ ラック等の異常も発生しなかったことから十分な接着力
をもち、また、ＰＴＣ素子本体の熱収縮にも追随できる
と考えられる。

実施例４ 実施例１の試料Ｂ１実施例２の試料りの各電極材の平滑
面にリード端子（４２アロイ、厚さ０．２５ｍｍ、表面
半田メツキ３μｍ）をパラレルスポラ）　（１３Ｗｓｅ
ｃ、加圧目盛８　（３，７５ｋｇ）　）で電極面に１ケ
所溶接した。その端子の先端を電極に対し垂直方向にな
るように折りまげ加工しハンドホルトデジタルフォース
ゲージ（ＤＦＧ−５に、シンポ工業株式会社製）で引張
り強度を測定した。但しこのとき素子は固定しておいた
。その結果を表６に示す。

表６ 表５より試験回数１０回で試料Ｃのみ剥離したのに対し
て試料ＡＳＢは剥離せずかつ電極にり表６より平滑面の
粗さの小さい方が引張り強度が優れていることがわかる
。

以上の実施例は、金属箔電極として無酸素銅圧延箔また
はタフピッチ銅圧延箔を用いたが、他の金属圧延箔の接
合面をＡＣＥ法により粗面化した電極を用いることもで
き、特にニッケルのように電気的安定性の高い箔を用い
ると抵抗値の安定性も高くなる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ＡＣＥ法で粗面化した金属箔電極の接
合面は、凹凸面が全面的に均一であるためＰＴＣ素子本
体とどの部分も均一に接合し接合力が大であ８゜ ＡＣＥ法によるため、金属箔として銅箔を用いた場合も
凹凸面に酸化膜を生じないため、電極付けした場合に体
積抵抗率が増大しない。また金属箔電極として銅圧延箔
を用いたため可撓性に優れ、ＰＴＣ素子本体の熱収縮に
追随するから、電極にクラックを発生するようなことが
ない。さらに、電解法による銅箔と比べて圧延箔は接合
面と反対側の端子接続面の凹凸が少ないため、リード端
子をスポット溶接で簡単に接続でき、しかも抵抗値を増
大させることがない。

また銅箔電極の表面に防錆処理を施すことによりさらに
抵抗値を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延銅箔の加熱条件とアニール状況関係図、第
２図は本発明のＰＴＣ素子の斜視図である。 １・・ＰＴＣ素子本体、２・・電極。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）結晶性高分子物質とこの高分子物質中に均一に分
   散された導電性粒子とよりなる導電性ポリマー組成物よ
   りなるＰＴＣ素子本体の表面に金属箔電極を形成してな
   るＰＴＣ素子において、前記金属箔電極が金属圧延箔で
   あって、前記ＰＴＣ素子本体と接する面が、交流イオン
   エッチング法によって粗面に形成されていることを特徴
   とするＰＴＣ素子。
2. （２）金属箔電極が、無酸素銅または、タフピッチ鋼で
   あることを特徴とする請求項１に記載のＰＴＣ素子。
3. （３）無酸素銅またはタフピッチ銅が表面に防錆処理を
   施されていることを特徴とする請求項２記載のＰＴＣ素
   子。