JPH08172001A - Ｐｔｃ素子及びこれを用いた保護回路、回路基板 - Google Patents
Ｐｔｃ素子及びこれを用いた保護回路、回路基板Info
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- JPH08172001A JPH08172001A JP31358894A JP31358894A JPH08172001A JP H08172001 A JPH08172001 A JP H08172001A JP 31358894 A JP31358894 A JP 31358894A JP 31358894 A JP31358894 A JP 31358894A JP H08172001 A JPH08172001 A JP H08172001A
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- conductive particles
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 初期抵抗値が十分に低く、ＰＴＣ特性に優れ
たＰＴＣ素子を提供する。さらには、電圧を検知して動
作する新規な保護回路及び回路基板を提供する。 【構成】 結晶性高分子中に導電性粒子を分散させてな
るＰＴＣ素子において、前記導電性粒子として、核粒子
に金属被覆を施した金属被覆粒子を用いる。金属被覆粒
子の平均粒径は、１０〜４０μｍであり、導電性粒子の
割合は、２５〜６０容量％である。このＰＴＣ素子の初
期体積抵抗値は、１０-1Ω・ｃｍ以下である。保護回路
は、前記ＰＴＣ素子と、発熱体及び検知素子からなり、
ＰＴＣ素子と発熱体とが絶縁樹脂被覆層を介して接触さ
れ、発熱体が検知素子により通電される。検知素子は電
圧検知素子であり、絶縁樹脂被覆層は絶縁性高分子中に
高熱伝導性の無機物質を分散した組成物からなる。
たＰＴＣ素子を提供する。さらには、電圧を検知して動
作する新規な保護回路及び回路基板を提供する。 【構成】 結晶性高分子中に導電性粒子を分散させてな
るＰＴＣ素子において、前記導電性粒子として、核粒子
に金属被覆を施した金属被覆粒子を用いる。金属被覆粒
子の平均粒径は、１０〜４０μｍであり、導電性粒子の
割合は、２５〜６０容量％である。このＰＴＣ素子の初
期体積抵抗値は、１０-1Ω・ｃｍ以下である。保護回路
は、前記ＰＴＣ素子と、発熱体及び検知素子からなり、
ＰＴＣ素子と発熱体とが絶縁樹脂被覆層を介して接触さ
れ、発熱体が検知素子により通電される。検知素子は電
圧検知素子であり、絶縁樹脂被覆層は絶縁性高分子中に
高熱伝導性の無機物質を分散した組成物からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、過充電保護素子として
使用されるＰＴＣ素子に関するものであり、さらにはこ
れを用いた保護回路や回路基板に関するものである。
使用されるＰＴＣ素子に関するものであり、さらにはこ
れを用いた保護回路や回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＰＴＣ素子（ＰＴＣサーミスタ）は、導
電性粒子と熱可塑性樹脂（例えばポリオレフィン系樹
脂）との配合からなる抵抗体素子であり、過電流状態に
陥ったとき、発熱により熱可塑性樹脂が膨張し、それに
伴って抵抗値が上昇し、回路に流れる電流を制限すると
いう機能を有する。
電性粒子と熱可塑性樹脂（例えばポリオレフィン系樹
脂）との配合からなる抵抗体素子であり、過電流状態に
陥ったとき、発熱により熱可塑性樹脂が膨張し、それに
伴って抵抗値が上昇し、回路に流れる電流を制限すると
いう機能を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＰＴＣ素子
の導電性粒子としては、一般にカーボンブラックや金属
粉が用いられているが、この場合、次のような不都合が
生じている。
の導電性粒子としては、一般にカーボンブラックや金属
粉が用いられているが、この場合、次のような不都合が
生じている。
【０００４】先ず、導電性粒子として、カーボンブラッ
クを用いた場合、初期抵抗値を１０0 Ω・ｃｍ以下にし
てＰＴＣ特性を得ることは難しい。したがって、用途と
して数Ａ通電させたい場合、素子自体を大きくしなけれ
ば、用途に見合った抵抗値は得られない。これは機器本
体の大型化を招き、好ましいものではない。
クを用いた場合、初期抵抗値を１０0 Ω・ｃｍ以下にし
てＰＴＣ特性を得ることは難しい。したがって、用途と
して数Ａ通電させたい場合、素子自体を大きくしなけれ
ば、用途に見合った抵抗値は得られない。これは機器本
体の大型化を招き、好ましいものではない。
【０００５】導電性粒子として金属粉を用いた場合、金
属粉の比重が大きいことから、ある程度の体積率を確保
して初期抵抗値を下げるためには、使用する金属粉の量
が非常に多くなる。したがって、製造コストの点で著し
く不利である。
属粉の比重が大きいことから、ある程度の体積率を確保
して初期抵抗値を下げるためには、使用する金属粉の量
が非常に多くなる。したがって、製造コストの点で著し
く不利である。
【０００６】一方、ＰＴＣ素子の用途として、保護回路
への応用が考えられる。例えば、充放電可能な二次電池
等には、充電時の電池への過充電を防止するため、保護
回路が内蔵される場合がある。また、極端な過充電状態
に陥った電池は、内部ガスを発生し、爆発の危険をはら
むため、ヒューズのようなもので電池としての機能を断
つという考えがある。
への応用が考えられる。例えば、充放電可能な二次電池
等には、充電時の電池への過充電を防止するため、保護
回路が内蔵される場合がある。また、極端な過充電状態
に陥った電池は、内部ガスを発生し、爆発の危険をはら
むため、ヒューズのようなもので電池としての機能を断
つという考えがある。
【０００７】このようなケースでは、電圧を検知して動
作する保護素子が要求されるが、従来、保護素子として
用いられているヒューズでは、一度動作したら再生不可
能である。
作する保護素子が要求されるが、従来、保護素子として
用いられているヒューズでは、一度動作したら再生不可
能である。
【０００８】そこで、繰り返し使用可能なＰＴＣ素子の
利用が考えられるが、ＰＴＣ素子は超過電流や超過温度
の状態に陥ったときに動作する素子であるため、単純に
ヒューズと置き換えたのでは、充電器が壊れたり誤使用
によって規定の電圧以上に充電した過電圧状態に陥った
ときには動作しない。
利用が考えられるが、ＰＴＣ素子は超過電流や超過温度
の状態に陥ったときに動作する素子であるため、単純に
ヒューズと置き換えたのでは、充電器が壊れたり誤使用
によって規定の電圧以上に充電した過電圧状態に陥った
ときには動作しない。
【０００９】そこで本発明は、このような従来の実情に
鑑みて提案されたものであって、初期抵抗値が十分に低
く、ＰＴＣ特性に優れたＰＴＣ素子を提供することを目
的とする。また、本発明は、製造コストの点でも有利な
ＰＴＣ素子を提供することを目的とする。
鑑みて提案されたものであって、初期抵抗値が十分に低
く、ＰＴＣ特性に優れたＰＴＣ素子を提供することを目
的とする。また、本発明は、製造コストの点でも有利な
ＰＴＣ素子を提供することを目的とする。
【００１０】さらに、本発明は、ＰＴＣ素子を保護素子
とし、電圧を検知して動作する新規な保護回路及び回路
基板を提供することを目的とする。
とし、電圧を検知して動作する新規な保護回路及び回路
基板を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明のＰＴＣ素子は、結晶性高分子中に導電性
粒子を分散させてなるＰＴＣ素子において、前記導電性
粒子が核粒子に金属被覆を施した金属被覆粒子であるこ
とを特徴とするものである。
めに、本発明のＰＴＣ素子は、結晶性高分子中に導電性
粒子を分散させてなるＰＴＣ素子において、前記導電性
粒子が核粒子に金属被覆を施した金属被覆粒子であるこ
とを特徴とするものである。
【００１２】また、本発明の保護回路は、上記ＰＴＣ素
子と、発熱体及び検知素子からなり、前記ＰＴＣ素子と
発熱体とが絶縁樹脂被覆層を介して接触され、発熱体が
検知素子により通電されることを特徴とするものであ
る。
子と、発熱体及び検知素子からなり、前記ＰＴＣ素子と
発熱体とが絶縁樹脂被覆層を介して接触され、発熱体が
検知素子により通電されることを特徴とするものであ
る。
【００１３】さらに、本発明の回路基板は、上記保護回
路が他の回路部品とともに実装されていることを特徴と
するものである。
路が他の回路部品とともに実装されていることを特徴と
するものである。
【００１４】本発明のＰＴＣ素子は、導電性粒子を核粒
子に金属被覆を施した金属被覆粒子としたものである
が、ここで核粒子としては、比重３以下の粒子が好まし
く、例えば炭素材料を使用する。中でも、黒鉛質の微小
球体状炭素材料が好ましい。
子に金属被覆を施した金属被覆粒子としたものである
が、ここで核粒子としては、比重３以下の粒子が好まし
く、例えば炭素材料を使用する。中でも、黒鉛質の微小
球体状炭素材料が好ましい。
【００１５】上記核粒子は、その平均粒径が１０〜４０
μｍのものを使用することが好ましい。平均粒径があま
り小さすぎても、逆に大きすぎても、ＰＴＣ特性が劣化
する。
μｍのものを使用することが好ましい。平均粒径があま
り小さすぎても、逆に大きすぎても、ＰＴＣ特性が劣化
する。
【００１６】また、上記金属被覆は、金、銀、銅、ニッ
ケル等で施せばよく、被膜の厚さは任意である。
ケル等で施せばよく、被膜の厚さは任意である。
【００１７】結晶性高分子としては、熱膨張する有機ポ
リマーであれば何れも使用可能であり、具体的に例示す
るならば、ポリエチレン、ポリカプロラクトン等が挙げ
られる。
リマーであれば何れも使用可能であり、具体的に例示す
るならば、ポリエチレン、ポリカプロラクトン等が挙げ
られる。
【００１８】本発明のＰＴＣ素子においては、上述の導
電性粒子の割合を２５〜６０容量％とする。導電性粒子
の割合が２５容量％未満であると、初期体積抵抗値を十
分に下げることができず、逆に６０容量％を越えると、
十分なＰＴＣ特性を得ることができない。
電性粒子の割合を２５〜６０容量％とする。導電性粒子
の割合が２５容量％未満であると、初期体積抵抗値を十
分に下げることができず、逆に６０容量％を越えると、
十分なＰＴＣ特性を得ることができない。
【００１９】なお、上記ＰＴＣ素子の初期体積抵抗値
は、１０0 Ω・ｃｍ以下であればよく、１０-1Ω・ｃｍ
以下であることがより好ましい。
は、１０0 Ω・ｃｍ以下であればよく、１０-1Ω・ｃｍ
以下であることがより好ましい。
【００２０】一方、本発明の保護回路は、上述の通り、
ＰＴＣ素子と、発熱体及び検知素子からなり、前記ＰＴ
Ｃ素子と発熱体とが絶縁樹脂被覆層を介して接触されて
なるものであり、例えば、二次電池の過充電防止のため
に用いられるものである。
ＰＴＣ素子と、発熱体及び検知素子からなり、前記ＰＴ
Ｃ素子と発熱体とが絶縁樹脂被覆層を介して接触されて
なるものであり、例えば、二次電池の過充電防止のため
に用いられるものである。
【００２１】このような保護回路は、例えば絶縁材上に
導電材を設けてなる基板上に、ヒーター電極を含む電極
パターンを形成する工程と、ヒーター電極間に絶縁樹脂
に導電材を混入してなる導電ペーストを用いて発熱体を
設ける工程と、発熱体上にこの発熱体全面を覆い、且つ
ＰＴＣ素子と接続する接続電極にかからないように絶縁
樹脂被覆層を形成する工程と、前記接続電極間上にＰＴ
Ｃ素子を接続形成する工程と、ＰＴＣ素子上に外側封止
部を形成する工程とにより作成することができる。
導電材を設けてなる基板上に、ヒーター電極を含む電極
パターンを形成する工程と、ヒーター電極間に絶縁樹脂
に導電材を混入してなる導電ペーストを用いて発熱体を
設ける工程と、発熱体上にこの発熱体全面を覆い、且つ
ＰＴＣ素子と接続する接続電極にかからないように絶縁
樹脂被覆層を形成する工程と、前記接続電極間上にＰＴ
Ｃ素子を接続形成する工程と、ＰＴＣ素子上に外側封止
部を形成する工程とにより作成することができる。
【００２２】上記保護回路を、他の回路部品が実装され
る回路基板に形成すれば、保護回路基板として扱うこと
ができる。
る回路基板に形成すれば、保護回路基板として扱うこと
ができる。
【００２３】
【作用】ＰＴＣ素子において、導電性粒子としてカーボ
ンブラックを用いると、初期体積抵抗値を十分に下げる
ことができない。また、金属粉を用いると、製造コスト
の増大を招く。
ンブラックを用いると、初期体積抵抗値を十分に下げる
ことができない。また、金属粉を用いると、製造コスト
の増大を招く。
【００２４】本発明のＰＴＣ素子においては、導電性粒
子として、金属被覆粒子を用いているので、初期体積抵
抗値が十分低いものとなる。同時に、核粒子に炭素材料
等の比重の小さな安価な材料が使用されるので、製造コ
ストも削減される。
子として、金属被覆粒子を用いているので、初期体積抵
抗値が十分低いものとなる。同時に、核粒子に炭素材料
等の比重の小さな安価な材料が使用されるので、製造コ
ストも削減される。
【００２５】一方、本発明の保護回路あるいは回路基板
においては、ＰＴＣ素子と発熱体とが絶縁樹脂被覆層を
介して接触され、発熱体が検知素子により通電される構
造としているので、任意の電圧条件で発熱体が発熱し、
それに伴いＰＴＣ素子が動作して抵抗が上昇する。すな
わち、前記構造とすることで、本来過電流保護素子とし
て機能するＰＴＣ素子が、過電圧時に通電を遮断すると
いう機能を発揮し、例えば二次電池の過充電防止用保護
素子として動作する。
においては、ＰＴＣ素子と発熱体とが絶縁樹脂被覆層を
介して接触され、発熱体が検知素子により通電される構
造としているので、任意の電圧条件で発熱体が発熱し、
それに伴いＰＴＣ素子が動作して抵抗が上昇する。すな
わち、前記構造とすることで、本来過電流保護素子とし
て機能するＰＴＣ素子が、過電圧時に通電を遮断すると
いう機能を発揮し、例えば二次電池の過充電防止用保護
素子として動作する。
【００２６】
【実施例】以下、本発明を適用した実施例について、具
体的な実験結果を参照しながら詳細に説明する。
体的な実験結果を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】実施例１ 本実施例では、各種導電性粒子を用いてＰＴＣ素子を作
成し、その初期体積抵抗値、ＰＴＣ特性を調べた。各サ
ンプルにおける配合及び測定値を表１に示す。
成し、その初期体積抵抗値、ＰＴＣ特性を調べた。各サ
ンプルにおける配合及び測定値を表１に示す。
【００２８】なお、各サンプルにおいて、使用した結晶
性高分子は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ：三井石油
化学社製、商品名ハイゼックス５０００Ｈ）及びエチレ
ン−エチルアクリレートコポリマー（ＥＥＡ：日本ユニ
カー社製、商品名ＮＵＣ６１７０）である。また、導電
性粒子Ａは、比重１．３７の微小球体状炭素材料に銀メ
ッキを施したもの（平均粒径１０μｍ：日本マイクロカ
ーボン社製、商品名ＭＳＢ−１０Ａ）、導電性粒子Ｂ
は、比重１．３７の微小球体状炭素材料に銀メッキを施
したもの（平均粒径３０μｍ：日本マイクロカーボン社
製、商品名ＭＳＢ−３０Ａ）、導電性粒子Ｃは、比重
１．３５の粒子（日本触媒社製、商品名エポスター、平
均粒径１０μｍ）に無電解メッキ（Ｎｉ−Ａｕ）を施し
たものである。比較例で使用した導電性粒子Ｄは、粒径
０．４２μｍのカーボンブラック（デンカ社製、商品名
デンカブラック）であり、導電性粒子Ｅは、粒径１０μ
ｍのカーボンブラック被覆カーボンブラック（日本マイ
クロカーボン社製、商品名ＰＣ−１０２０）、導電性粒
子ＦＨ、微小球体状炭素材料に銀メッキを施したもの
（平均粒径５０μｍ：日本マイクロカーボン社製、商品
名ＭＳＢ５０Ａ）である。
性高分子は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ：三井石油
化学社製、商品名ハイゼックス５０００Ｈ）及びエチレ
ン−エチルアクリレートコポリマー（ＥＥＡ：日本ユニ
カー社製、商品名ＮＵＣ６１７０）である。また、導電
性粒子Ａは、比重１．３７の微小球体状炭素材料に銀メ
ッキを施したもの（平均粒径１０μｍ：日本マイクロカ
ーボン社製、商品名ＭＳＢ−１０Ａ）、導電性粒子Ｂ
は、比重１．３７の微小球体状炭素材料に銀メッキを施
したもの（平均粒径３０μｍ：日本マイクロカーボン社
製、商品名ＭＳＢ−３０Ａ）、導電性粒子Ｃは、比重
１．３５の粒子（日本触媒社製、商品名エポスター、平
均粒径１０μｍ）に無電解メッキ（Ｎｉ−Ａｕ）を施し
たものである。比較例で使用した導電性粒子Ｄは、粒径
０．４２μｍのカーボンブラック（デンカ社製、商品名
デンカブラック）であり、導電性粒子Ｅは、粒径１０μ
ｍのカーボンブラック被覆カーボンブラック（日本マイ
クロカーボン社製、商品名ＰＣ−１０２０）、導電性粒
子ＦＨ、微小球体状炭素材料に銀メッキを施したもの
（平均粒径５０μｍ：日本マイクロカーボン社製、商品
名ＭＳＢ５０Ａ）である。
【００２９】各サンプルは、表１に示す割合で配合した
ものを、加圧ニーダを用いて１９０℃で混練後、ホット
プレス（１９０℃、５ｋｇ／ｃｍ2 、２０秒）で厚さ３
００μｍのフィルム状にし、さらにＮｉ箔で挟んでホッ
トプレス（１９０℃、５ｋｇ／ｃｍ2 、２０秒）し、２
００μｍの厚さに成型した。
ものを、加圧ニーダを用いて１９０℃で混練後、ホット
プレス（１９０℃、５ｋｇ／ｃｍ2 、２０秒）で厚さ３
００μｍのフィルム状にし、さらにＮｉ箔で挟んでホッ
トプレス（１９０℃、５ｋｇ／ｃｍ2 、２０秒）し、２
００μｍの厚さに成型した。
【００３０】
【表１】
【００３１】また、各サンプルの体積抵抗値の温度変化
を図１〜図３に示す。
を図１〜図３に示す。
【００３２】これら実験結果を見ると、先ず、比較サン
プル１や比較サンプル２のように、導電性粒子としてカ
ーボンブラックを使用した場合には、カーボンブラック
の添加量をかなり多くしても、初期体積抵抗値は１０0
Ω・ｃｍ以下にはならない。
プル１や比較サンプル２のように、導電性粒子としてカ
ーボンブラックを使用した場合には、カーボンブラック
の添加量をかなり多くしても、初期体積抵抗値は１０0
Ω・ｃｍ以下にはならない。
【００３３】また、比較サンプル３や比較サンプル４の
ように、金属被覆粒子の粒径が大きくなりすぎても、Ｐ
ＴＣ特性の点で不満が残る。
ように、金属被覆粒子の粒径が大きくなりすぎても、Ｐ
ＴＣ特性の点で不満が残る。
【００３４】これに対して、金属被覆粒子を用いた各サ
ンプルでは、初期体積抵抗値は１０-3〜１０-1Ω・ｃｍ
であり、なおかつ十分なＰＴＣ特性を示す。
ンプルでは、初期体積抵抗値は１０-3〜１０-1Ω・ｃｍ
であり、なおかつ十分なＰＴＣ特性を示す。
【００３５】実施例２ 本実施例は、保護回路の例である。この保護回路の構造
は、図４及び図５に示す通りである。
は、図４及び図５に示す通りである。
【００３６】すなわち、基板１上にＰＴＣ素子を接続す
るためのＰＴＣ電極２ａ、２ｂや、ヒータ電極３ａ、３
ｂ、発熱体とＰＴＣ素子を絶縁するための絶縁樹脂被覆
層４、発熱体５、前記ＰＴＣ電極２ａ，２ｂ上にそれぞ
れ載置される一対のＰＴＣ素子６、一対のＰＴＣ素子６
を接続して発熱体５の熱をＰＴＣ素子６に伝達する金属
箔９、さらにはこのＰＴＣ素子６を保護するための外側
封止部７を順次形成してなるものである。
るためのＰＴＣ電極２ａ、２ｂや、ヒータ電極３ａ、３
ｂ、発熱体とＰＴＣ素子を絶縁するための絶縁樹脂被覆
層４、発熱体５、前記ＰＴＣ電極２ａ，２ｂ上にそれぞ
れ載置される一対のＰＴＣ素子６、一対のＰＴＣ素子６
を接続して発熱体５の熱をＰＴＣ素子６に伝達する金属
箔９、さらにはこのＰＴＣ素子６を保護するための外側
封止部７を順次形成してなるものである。
【００３７】ここで、基板１には、プラスチックフィル
ム、セラミック基板、ガラスエポキシ基板等が使用可能
である。
ム、セラミック基板、ガラスエポキシ基板等が使用可能
である。
【００３８】また、ＰＴＣ電極２ａ、２ｂには、銅、あ
るいは銅の上にニッケルメッキや金メッキ、半田メッキ
を施したもの等が使用される。ヒータ電極３ａ、３ｂも
同様である。
るいは銅の上にニッケルメッキや金メッキ、半田メッキ
を施したもの等が使用される。ヒータ電極３ａ、３ｂも
同様である。
【００３９】絶縁樹脂被覆層４は、発熱体５とＰＴＣ素
子６とを絶縁するためのもので、エポキシ系、アクリル
系、ポリエステル系等の様々な有機物、さらにはガラス
等の無機物が使用できる。また、この絶縁樹脂被覆層４
中に熱伝導性の高い無機粉末を分散させることにより、
発熱体５の発熱時の熱を効率的にＰＴＣ素子６に伝える
ことができ、ＰＴＣ素子６を動作させるための発熱体５
の消費電力を低下させることが可能である。
子６とを絶縁するためのもので、エポキシ系、アクリル
系、ポリエステル系等の様々な有機物、さらにはガラス
等の無機物が使用できる。また、この絶縁樹脂被覆層４
中に熱伝導性の高い無機粉末を分散させることにより、
発熱体５の発熱時の熱を効率的にＰＴＣ素子６に伝える
ことができ、ＰＴＣ素子６を動作させるための発熱体５
の消費電力を低下させることが可能である。
【００４０】外側封止部７は、ＰＴＣ素子６を保護する
ためのもので、耐熱性高分子等が使用できる。この外側
封止部７を設けることで、保護回路の信頼性が向上す
る。
ためのもので、耐熱性高分子等が使用できる。この外側
封止部７を設けることで、保護回路の信頼性が向上す
る。
【００４１】次に、この保護回路の作成方法について説
明する。
明する。
【００４２】ガラスエポキシ基板（０．２ｍｍ厚）を基
板１とし、この上にＰＴＣ電極２ａ、２ｂ及びヒータ電
極３ａ、３ｂを図４に示すようなパターンにエッチング
形成した。
板１とし、この上にＰＴＣ電極２ａ、２ｂ及びヒータ電
極３ａ、３ｂを図４に示すようなパターンにエッチング
形成した。
【００４３】次に、ヒータ電極３ａ、３ｂ間にカーボン
ペースト（フェノール樹脂系：藤倉化成社製、ＦＣ−４
０３Ｒ）をスクリーン印刷し、１５０℃で３０分硬化し
て発熱体５を得た。このときの抵抗値は１１Ωであっ
た。
ペースト（フェノール樹脂系：藤倉化成社製、ＦＣ−４
０３Ｒ）をスクリーン印刷し、１５０℃で３０分硬化し
て発熱体５を得た。このときの抵抗値は１１Ωであっ
た。
【００４４】さらに、発熱体５上に、この発熱体５の全
体を覆い、且つＰＴＣ電極２ａ、２ｂにかからないよう
にエポキシ系絶縁ペーストをスクリーン印刷により塗布
し、１５０℃で３０分間硬化させ、絶縁樹脂被覆層４を
形成した。このとき用いたエポキシ系絶縁ペーストの配
合は下記の通りである。
体を覆い、且つＰＴＣ電極２ａ、２ｂにかからないよう
にエポキシ系絶縁ペーストをスクリーン印刷により塗布
し、１５０℃で３０分間硬化させ、絶縁樹脂被覆層４を
形成した。このとき用いたエポキシ系絶縁ペーストの配
合は下記の通りである。
【００４５】 エポキシ樹脂（東都化成社製、商品名ＹＤＦー１７０） １００重量部 アルミナ粉（昭和電工社製、商品名Ａー４２ー６） ２００重量部 ジシアンジアミド（ＡＣＩジャパン社製） ７．４重量部 ＰＮー２３（味の素社製） ３．０重量部 上記成分をプレミキシング後、３本ロールにより分散
し、エポキシ系絶縁ペーストとした。
し、エポキシ系絶縁ペーストとした。
【００４６】ＰＴＣ素子６の配合は、先の実施例１にお
ける実施例サンプル１と同じであり、その形成方法も先
の実施例１と同じである。そして、Ｎｉ箔で挟んだＰＴ
Ｃ素子６を２ｍｍ×２ｍｍ×０．２ｍｍに切断し、ＰＴ
Ｃ電極２ａ，２ｂに載置して半田により接続した。２つ
のＰＴＣ素子６の間は金属箔９で接続した。
ける実施例サンプル１と同じであり、その形成方法も先
の実施例１と同じである。そして、Ｎｉ箔で挟んだＰＴ
Ｃ素子６を２ｍｍ×２ｍｍ×０．２ｍｍに切断し、ＰＴ
Ｃ電極２ａ，２ｂに載置して半田により接続した。２つ
のＰＴＣ素子６の間は金属箔９で接続した。
【００４７】また、ＰＴＣ素子６の保護（外側封止部
７）には、液晶ポリマー（日本石油化学社製）を８ｍｍ
×４ｍｍ×０．７ｍｍに切断し、さらに内側を０．１ｍ
ｍ削ってキャップ状にしたものを接着した。
７）には、液晶ポリマー（日本石油化学社製）を８ｍｍ
×４ｍｍ×０．７ｍｍに切断し、さらに内側を０．１ｍ
ｍ削ってキャップ状にしたものを接着した。
【００４８】作成した保護回路基板の試験は、以下の項
目について行った。
目について行った。
【００４９】ＰＴＣ素子抵抗：デジタルマルチメータＲ
６８７１Ｅ（アドバンテスト社製）にて測定した。
６８７１Ｅ（アドバンテスト社製）にて測定した。
【００５０】発熱部抵抗 ：ヒータ電極３ａ、３ｂ間
の抵抗を上記と同様に測定した。
の抵抗を上記と同様に測定した。
【００５１】トリップ電流 ：ＰＴＣ素子部に直流電源
（ＹＨＰ社製、６０３３Ａ）を用いて０．１Ａ／秒の速
度で電流を流し、電流値が激減したときの値を読み取っ
た。
（ＹＨＰ社製、６０３３Ａ）を用いて０．１Ａ／秒の速
度で電流を流し、電流値が激減したときの値を読み取っ
た。
【００５２】トリップヒータ熱量：ＰＴＣ電極２ａ、２
ｂよりリード線を引き出し、これをヒータ電極３ａと直
流電源に接続し、ＰＴＣ素子部の抵抗値が急上昇したと
きの発熱体の熱量を算出した。
ｂよりリード線を引き出し、これをヒータ電極３ａと直
流電源に接続し、ＰＴＣ素子部の抵抗値が急上昇したと
きの発熱体の熱量を算出した。
【００５３】測定値は次の通りである。
【００５４】ＰＴＣ素子部の抵抗： ８０ｍΩ 発熱体抵抗値 ： １１Ω ＰＴＣトリップ熱量： ８００ｍＷ ＰＴＣトリップ電流： ６Ａ したがって、この保護回路は、６Ａで電流を遮断する保
護素子（ＰＴＣ素子）と、加熱により保護素子（ＰＴＣ
素子）の抵抗値を上昇させる発熱体を熱的に接触させた
ものである。
護素子（ＰＴＣ素子）と、加熱により保護素子（ＰＴＣ
素子）の抵抗値を上昇させる発熱体を熱的に接触させた
ものである。
【００５５】これに図６に示すように電圧検知素子（例
えばツェナーダイオード）８を組み込むことにより、例
えばツェナーダイオード８のツェナー電圧によりｎ、ｐ
間の電圧が４．５Ｖ以上になると、発熱体５に電流が流
れ、ＰＴＣ素子６の抵抗値を上昇させ、電流を遮断する
ことができる。
えばツェナーダイオード）８を組み込むことにより、例
えばツェナーダイオード８のツェナー電圧によりｎ、ｐ
間の電圧が４．５Ｖ以上になると、発熱体５に電流が流
れ、ＰＴＣ素子６の抵抗値を上昇させ、電流を遮断する
ことができる。
【００５６】実施例３ 本実施例は、図７及び図８に示すように、ＰＴＣ電極２
ａ、２ｂの中間にもうひとつ中間電極２ｃを形成し、発
熱体５をこの中間電極２ｃと各ＰＴＣ電極２ａ，２ｂ間
に分離形成するとともに、ＰＴＣ素子６とＰＴＣ素子６
の間を中間電極２ｃを介して金属箔９で接続した例であ
る。
ａ、２ｂの中間にもうひとつ中間電極２ｃを形成し、発
熱体５をこの中間電極２ｃと各ＰＴＣ電極２ａ，２ｂ間
に分離形成するとともに、ＰＴＣ素子６とＰＴＣ素子６
の間を中間電極２ｃを介して金属箔９で接続した例であ
る。
【００５７】その他の構成及び作成方法は、先の実施例
２と同様であるので、ここではその説明は省略する。
２と同様であるので、ここではその説明は省略する。
【００５８】得られた保護回路について、先の実施例２
と同様の測定を行った。結果は下記の通りである。
と同様の測定を行った。結果は下記の通りである。
【００５９】ＰＴＣ素子部の抵抗： ８５ｍΩ 発熱体抵抗値 ： １９Ω ＰＴＣトリップ熱量： ７７０ｍＷ ＰＴＣトリップ電流： ６．３Ａ この保護素子に電圧検知素子（例えばツェナーダイオー
ド）８を組み込んだものが、図９に示す保護回路であ
る。この場合、ＰＴＣ電極２ａ、２ｂのどちらから発熱
体５に電気が供給されてもＰＴＣ素子の抵抗値が上がっ
て発熱体への通電が止まり、極めて安全である。したが
って、電池の過充電防止用保護素子として用いることが
できる。
ド）８を組み込んだものが、図９に示す保護回路であ
る。この場合、ＰＴＣ電極２ａ、２ｂのどちらから発熱
体５に電気が供給されてもＰＴＣ素子の抵抗値が上がっ
て発熱体への通電が止まり、極めて安全である。したが
って、電池の過充電防止用保護素子として用いることが
できる。
【００６０】すなわち、先の実施例２に示した回路（図
６参照）は、中間電極を形成することなく発熱体５とＰ
ＴＣ素子６とを熱的に接触させ、ある一定電圧で発熱体
５に電流が流れるようにし、そのときの発熱によってＰ
ＴＣ素子６の抵抗値を上げようとした電圧検知システム
である。
６参照）は、中間電極を形成することなく発熱体５とＰ
ＴＣ素子６とを熱的に接触させ、ある一定電圧で発熱体
５に電流が流れるようにし、そのときの発熱によってＰ
ＴＣ素子６の抵抗値を上げようとした電圧検知システム
である。
【００６１】この場合、電池が充電器に接続されていた
とすると、接続部が電極ａ側もしくは電極ｂ側のどちら
に接続されていたとしても、ＰＴＣ素子６の抵抗値が上
昇した後も、検知素子を通じて発熱体５への通電が止ま
らず、発熱体５は発熱し続け、やがて発火する危険性が
ある。
とすると、接続部が電極ａ側もしくは電極ｂ側のどちら
に接続されていたとしても、ＰＴＣ素子６の抵抗値が上
昇した後も、検知素子を通じて発熱体５への通電が止ま
らず、発熱体５は発熱し続け、やがて発火する危険性が
ある。
【００６２】これに対して、本例の保護回路では、発熱
対５への通電が電極ｆ側、電極ｈ側のいずれもＰＴＣ素
子６を通って中間電極２ｃを介して行われるため、電池
が充電器に接続されていたとしても、２ヵ所でＰＴＣ素
子６の抵抗が上昇し、発熱体５への通電を止めることが
可能である。
対５への通電が電極ｆ側、電極ｈ側のいずれもＰＴＣ素
子６を通って中間電極２ｃを介して行われるため、電池
が充電器に接続されていたとしても、２ヵ所でＰＴＣ素
子６の抵抗が上昇し、発熱体５への通電を止めることが
可能である。
【００６３】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、初期抵抗値が十分に低く、ＰＴＣ特性に優
れたＰＴＣ素子を提供することが可能である。また、本
発明のＰＴＣ素子は、製造コストの点でも有利である。
明によれば、初期抵抗値が十分に低く、ＰＴＣ特性に優
れたＰＴＣ素子を提供することが可能である。また、本
発明のＰＴＣ素子は、製造コストの点でも有利である。
【００６４】さらに、本発明によれば、ＰＴＣ素子を保
護素子とし電圧を検知して動作する新規な保護回路及び
回路基板を提供することが可能であり、例えば電池の過
充電防止回路として繰り返し使用することが可能であ
る。
護素子とし電圧を検知して動作する新規な保護回路及び
回路基板を提供することが可能であり、例えば電池の過
充電防止回路として繰り返し使用することが可能であ
る。
【図１】作成したサンプルのＰＴＣ特性（体積抵抗値の
温度変化）を示す特性図である。
温度変化）を示す特性図である。
【図２】作成したサンプルのＰＴＣ特性（体積抵抗値の
温度変化）を示す特性図である。
温度変化）を示す特性図である。
【図３】作成したサンプルのＰＴＣ特性（体積抵抗値の
温度変化）を示す特性図である。
温度変化）を示す特性図である。
【図４】保護素子の構成の一例を示す概略平面図であ
る。
る。
【図５】図４に示す保護素子の概略断面図である。
【図６】図４及び図５に示す保護素子を組み込んだ保護
回路の回路図である。
回路の回路図である。
【図７】保護素子の構成の他の例を示す概略平面図であ
る。
る。
【図８】図７に示す保護素子の概略断面図である。
【図９】図７及び図８に示す保護素子を組み込んだ保護
回路の回路図である。
回路の回路図である。
４ 絶縁樹脂被覆層 ５ 発熱体 ６ ＰＴＣ素子 ８ 検知素子（ツェナーダイオード）
Claims (11)
- 【請求項１】 結晶性高分子中に導電性粒子を分散させ
てなるＰＴＣ素子において、 前記導電性粒子が核粒子に金属被覆を施した金属被覆粒
子であることを特徴とするＰＴＣ素子。 - 【請求項２】 金属被覆粒子の平均粒径が１０〜４０μ
ｍであることを特徴とする請求項１記載のＰＴＣ素子。 - 【請求項３】 核粒子が炭素材料からなることを特徴と
する請求項１記載のＰＴＣ素子。 - 【請求項４】 核粒子が黒鉛質の微小球体状炭素材料か
らなることを特徴とする請求項３記載のＰＴＣ素子。 - 【請求項５】 導電性粒子の割合が２５〜６０容量％で
あることを特徴とする請求項１記載のＰＴＣ素子。 - 【請求項６】 初期体積抵抗値が１０-1Ω・ｃｍ以下で
あることを特徴とする請求項１記載のＰＴＣ素子。 - 【請求項７】 請求項１記載のＰＴＣ素子と、発熱体及
び検知素子からなり、前記ＰＴＣ素子と発熱体とが絶縁
樹脂被覆層を介して接触され、発熱体が検知素子により
通電されることを特徴とする保護回路。 - 【請求項８】 ＰＴＣ素子が複数設けられていることを
特徴とする請求項７記載の保護回路。 - 【請求項９】 検知素子が電圧検知素子であることを特
徴とする請求項７記載の保護回路。 - 【請求項１０】 絶縁樹脂被覆層が絶縁性高分子中に高
熱伝導性の無機物質を分散した組成物からなることを特
徴とする請求項７記載の保護回路。 - 【請求項１１】 請求項７記載の保護回路が他の回路部
品とともに実装されていることを特徴とする回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06313588A JP3122000B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | Ｐｔｃ素子及びこれを用いた保護回路、回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06313588A JP3122000B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | Ｐｔｃ素子及びこれを用いた保護回路、回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08172001A true JPH08172001A (ja) | 1996-07-02 |
| JP3122000B2 JP3122000B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=18043127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06313588A Expired - Lifetime JP3122000B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | Ｐｔｃ素子及びこれを用いた保護回路、回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3122000B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6331763B1 (en) | 1998-04-15 | 2001-12-18 | Tyco Electronics Corporation | Devices and methods for protection of rechargeable elements |
| US6358438B1 (en) | 1999-07-30 | 2002-03-19 | Tyco Electronics Corporation | Electrically conductive polymer composition |
| WO2002063739A1 (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-15 | Sony Chemicals Corp. | Protection circuit-equipped secondary battery |
| KR100551099B1 (ko) * | 1997-10-07 | 2006-05-22 | 소니 케미카루 가부시키가이샤 | Ptc소자,보호장치및회로기판 |
| WO2006121067A1 (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 保護回路、及び電池パック |
| US7532101B2 (en) | 2002-04-25 | 2009-05-12 | Tyco Electronics Raychem K.K. | Temperature protection device |
| JP2010024840A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Nikki Co Ltd | Ｌｐｇ加熱装置 |
Citations (4)
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-
1994
- 1994-12-16 JP JP06313588A patent/JP3122000B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US6914416B2 (en) | 1998-04-15 | 2005-07-05 | Tyco Electronics Corporation | Electrical device including a voltage regulator mounted on a variable resistor |
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| US6917505B2 (en) | 2001-02-06 | 2005-07-12 | Sony Chemicals Corp. | Secondary batteries having a protective circuit |
| CN1316708C (zh) * | 2001-02-06 | 2007-05-16 | 索尼化学株式会社 | 带保护电路的二次电池 |
| KR100820535B1 (ko) * | 2001-02-06 | 2008-04-07 | 소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤 | 보호 회로를 갖는 2차 전지 |
| US7532101B2 (en) | 2002-04-25 | 2009-05-12 | Tyco Electronics Raychem K.K. | Temperature protection device |
| WO2006121067A1 (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 保護回路、及び電池パック |
| JP2010024840A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Nikki Co Ltd | Ｌｐｇ加熱装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3122000B2 (ja) | 2001-01-09 |
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