JPH08236304A - 保護素子 - Google Patents

保護素子

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JPH08236304A
JPH08236304A JP6711795A JP6711795A JPH08236304A JP H08236304 A JPH08236304 A JP H08236304A JP 6711795 A JP6711795 A JP 6711795A JP 6711795 A JP6711795 A JP 6711795A JP H08236304 A JPH08236304 A JP H08236304A
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JP
Japan
Prior art keywords
substrate
ptc
conductor layer
ptc element
protective
Prior art date
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Pending
Application number
JP6711795A
Other languages
English (en)
Inventor
Norikazu Iwasaki
則和 岩崎
Motohide Takechi
元秀 武市
Yuji Kouchi
裕治 古内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dexerials Corp
Original Assignee
Sony Chemicals Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Chemicals Corp filed Critical Sony Chemicals Corp
Priority to JP6711795A priority Critical patent/JPH08236304A/ja
Publication of JPH08236304A publication Critical patent/JPH08236304A/ja
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  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 PTC素子を用いた保護素子について、素子
全体の高さを増加させることなく、容易に配線板へ表面
実装できるようにする。 【構成】 保護素子が、基板3上に、導体層4a及びP
TC素子1が順次積層されており、そのPTC素子1と
基板上の他の端子4bとが金属箔5で接続されている構
造を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はPTC素子を用いた保護
素子に関する。特にPTC素子を用いた保護素子を、高
密度実装に対応できるように薄型化する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】PTC素子(PTCサーミスタ)は、導
電性粒子を結晶性高分子(例えば、ポリオレフィン系樹
脂)に分散させた抵抗体である。このPTC素子は、過
電流状態に陥ると発熱し、それにより結晶性高分子が膨
脹し、それに伴って抵抗値が上昇することにより回路に
流れる電流を抑制するので、従来より過電流防止用の保
護素子として使用されている。
【0003】PTC素子を使用した保護素子の形態とし
ては、図3に示したように、PTC素子1を2枚の平板
な金属板2a、2bで挟んだものや、図4(同図(a)
正面図、同図(b)側面図)に示したように、一辺を折
り曲げた金属板2c、2dでPTC素子1を挟んだもの
が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示した従来の保護素子は、それを配線板に表面実装する
場合に、PTC素子1の端子となる金属板2a、2bの
端部に段差ができるために、リフロー処理により行うこ
とができず、表面実装を手半田によらねばならないとい
う問題があった。
【0005】また、図4に示した保護素子では、金属板
2c、2dの一辺が曲げられているので、配線板への表
面実装はリフロー処理により容易に行うことができる
が、素子全体の高さHが高くなり、その厚さは薄いもの
でも3.0mm程度となる。したがって、近年の高密度
実装の要請に応えられないという問題があった。
【0006】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解決しようとするものであり、PTC素子を用いた保護
素子について、素子全体の高さを増加させることなく、
容易に配線板へ表面実装できるようにすることを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、PTC素
子の端子となる2つの導電層を基板上に別個に設け、そ
のうち一方の導電層にPTC素子を積層し、そのPTC
素子と基板上に設けた他方の導電層とを金属箔を用いて
接続することにより上記の目的が達成できることを見出
し、本発明を完成させるに至った。
【0008】すなわち、本発明は、基板上に、導体層及
びPTC素子が順次積層されており、そのPTC素子と
基板上の他の端子とが金属箔で接続されていることを特
徴とする保護素子を提供する。
【0009】以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明
する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要
素を表している。
【0010】図1は、本発明の基本的な態様の保護素子
の説明図である(同図(a)平面図、同図(b)断面
図、同図(c)基板部分の斜視図)。同図に示したよう
に、この保護素子においては、基板3上に第1の導体層
4aと第2の導体層4bとを有しており、この第1の導
体層4a上にPTC素子1が積層されており、さらにこ
のPTC素子1と第2の導体層4bとが金属箔5で接続
されている。そして、同図(c)に示したように、基板
3の裏面には、導体層4a、4bの裏面への引き回しに
より、第1の導体層4aに接続する第1の外部端子6a
と、第2の導体層4bに接続する第2の外部端子6bと
が設けられている。なお、このような外部端子は、スル
ーホールにより形成してもよい。
【0011】また、基板3のPTC素子側は、保護キャ
ップ7で覆われ、外部から保護されている。
【0012】ここで、基板3は、プラスチックフィル
ム、ガラスエポキシ基板、セラミック基板、金属基板等
の種々の基板材料から構成することができるが、特にセ
ラミック基板、金属基板等の無機系基板を使用すること
が好ましい。基板3として無機系基板を使用することに
より、基板自体を不燃性にできるので、保護素子の使用
上の安全性を高めることが可能となる。
【0013】基板3の厚さとしては、特に制限はない
が、保護素子の小型化の点から、通常0.1〜1.0m
m程度とすることが好ましい。
【0014】第1の導体層4a及び第2の導体層4b
は、PTC素子1の端子となるものである。このような
導体層は、一般に基板上に形成される電極端子と同様に
形成することができる。例えば、基板3上にスクリーン
印刷等により導電ペーストを所定のパターンに塗布し、
焼成することにより形成することができる。また、基板
3として銅張り板を使用した場合、その表面銅箔をエッ
チングしてパターニングすることにより形成することが
できる。また、このような銅パターン上に順次ニッケル
メッキ、金メッキを施したものや、銅パターン上に半田
メッキを施したもの等も使用することができる。
【0015】PTC素子1は、従来のPTC素子と同様
に高密度ポリエチレン、エチレンアクリレートコポリマ
ー、ポリカプロラクトン等の結晶性高分子に、導電性粒
子として、カーボンブラック、金属粉、金属被覆粒子等
を分散させたPTC組成物から形成することができる。
また、その他に、チタン酸バリウムを主成分とする無機
系組成物から形成することができる。
【0016】また、PTC素子1としては、PTC組成
物からなるフィルムの両面を厚さ10〜100μm程度
の銅、ニッケル、アルミニウム等の金属箔で挟んだもの
も使用することができる。
【0017】PTC素子1の大きさは、素子全体の高さ
を低く抑えるために、厚さ10〜50μm程度とするこ
とが好ましい。また、その平面的な大きさは、所定の初
期抵抗値に応じて適宜定めることができる。
【0018】なお、PTC素子1を第1の導体層4aに
積層し固定する方法としては、例えば、フィルム状のP
TC素子を導体層上に熱圧着すればよい。また、金属箔
で挟んだものは、半田ペースト等を用いて接続すること
ができる。
【0019】金属箔5としては、Ni、Cu、Al等の
金属箔を使用することができる。金属箔5の厚さは、特
性上、製造上の点から10〜100μm程度とすること
が好ましい。また、金属箔5を上述のPTC素子1及び
第2の導体層4bと接続する方法としては、例えば、半
田ペースト等によることができる。
【0020】保護キャップ7は、基板3上のPTC素子
1を外部から保護するために、必要に応じて設けられ
る。このような保護キャップ7は、例えば、液晶ポリマ
ー、ポリイミド、エポキシ系、フェノール系等の耐熱
性、難燃性材料から形成することができる。
【0021】PTC素子を用いた保護素子を以上のよう
な構造とすることにより、この保護素子の厚さを、1.
5mm以下にすることができ、従来に比して著しく薄く
することが可能となる。また、配線板への表面実装も容
易となる。
【0022】本発明の保護素子は、図1に示した態様に
限らず、基板上で導体層とPTC素子とが順次積層し、
そのPTC素子が金属箔で基板上の他の端子と接続し、
それにより保護素子全体の高さが抑制されている限り、
種々の態様をとることができる。必要に応じて、基板上
にPTC素子を複数設けてもよく、また、PTC素子以
外の素子を搭載することもできる。
【0023】例えば、図2(同図(a)平面図、同図
(b)断面図、同図(c)回路図)に示した保護素子の
ように、基板3に、第1の導体層4aと第1のPTC素
子1aとを順次積層したものと、第2の導体層4bと第
2のPTC素子1bとを順次積層したものと、これらの
中間に発熱体8、絶縁層9、第3の導体層4cを順次積
層したものとを設け、これらの上面を金属箔5で接続し
てもよい。この保護素子においては、発熱体8が通電さ
れて発熱するとPTC素子1a、1bの温度が高まり、
それに伴ってPTC素子1a、1bの抵抗値が上昇し、
PTC素子1a、1bを流れる電流(端子A1-A2 間の
電流)が抑制される。したがって、この保護素子と公知
の電圧検知手段とを組み合わせて使用し、被保護装置に
所定電圧を超える過電圧がかかった場合に発熱体8が通
電されるようにすると、この素子を被保護装置の過電流
防止用の保護素子としてだけでなく、過電圧防止用の保
護素子としても使用することができる。このように、本
発明によれば、過電流防止用の保護素子としてだけでな
く、過電圧防止用の保護素子として有用な素子について
も素子全体の高さを抑制することが可能となる。
【0024】
【作用】本発明の保護素子によれば、金属板を折り曲げ
ることなくPTC素子の端子を形成することができるの
で、保護素子全体の厚みを薄く形成することが可能とな
る。さらに、基板に形成された導体層がPTC素子の端
子となるので、本発明の保護素子は配線板への表面実装
にも適したものとなる。
【0025】また、本発明の保護素子によれば、PTC
素子の平面的な大きさを変えることにより、保護素子の
外形の大きさを変えることなく初期抵抗値を所望の値に
設定することが可能となる。
【0026】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
【0027】基板としてアルミナ系セラミック板(厚さ
0.5mm)を用意し、その上に銀ペースト(QS17
4、デュポン社製)を所定のパターンに塗布し、図1に
示した導体層のパターンにスクリーン印刷し、870℃
で30分間焼成することにより第1の導体層及び第2の
導体層を形成した。次に、第1の導体層上に、厚さ35
μmのニッケル箔で挟んだPTC素子を載置し、さらに
このPTC素子と第2の導体層とにかかるように、厚さ
35μmのニッケル箔を載置し、半田ペーストを用いて
これらを接続した。
【0028】ここで、PTC素子としては、以下の配合
の各成分を、加圧ニーダを用いて190℃で混練し、ホ
ットプレス(190℃、5kgf/cm、20秒間)
することにより厚さ300μmのフィルム状に成形し、
さらにNi箔に挟んでホットプレス(190℃、5kg
f/cm、20秒間)することにより厚さ270μm
のフィルム状に成形し、3mm角にカットしたものを用
いた。
【0029】 [PTC素子の配合] 高密度ポリエチレン 55重量部 (Hi−Zex5000H、三井石油化学(株)製) エチレン−エチルアクリレートコポリマー 10重量部 (NUC6170、日本ユニカー(株)製) 導電性粒子:微小球体状炭素に銀メッキを施したもの 35重量部 (MSB−10A、日本カーボン(株)製) さらに、基板に搭載したPTC素子を保護するために、
液晶ポリマー(日本石油化学(株)製)でキャップし
た。
【0030】このようにして得られた保護素子の外形
は、4mm×7mm×1.5mm(厚さH)であり、従
来の保護素子の約1/2の厚さであった。また、この保
護素子の初期抵抗は、40mΩであった。
【0031】
【発明の効果】本発明の保護素子によれば、素子全体の
高さを増加させることなく、容易にPTC素子を配線板
へ表面実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の保護素子の平面図(同図(a))、断
面図(同図(b))及び基板部分の斜視図(同図
(c))である。
【図2】本発明の保護素子の平面図(同図(a))、断
面図(同図(b))及び回路図(同図c)である。
【図3】従来の保護素子の断面図ある。
【図4】従来の保護素子の正面図(同図(a))及び側
面図(同図(b))である。
【符号の説明】
1、1a、1b PTC素子 3 基板 4a、4b 導体層 5 金属箔 6a、6b 外部端子 7 保護キャップ 8 発熱体

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、導体層及びPTC素子が順次
    積層されており、そのPTC素子と基板上の他の端子と
    が金属箔で接続されていることを特徴とする保護素子。
  2. 【請求項2】 PTC素子がフィルム状である請求項1
    記載の保護素子。
  3. 【請求項3】 基板上の他の端子が、基板上に形成され
    た第2の導体層からなる請求項1記載の保護素子。
  4. 【請求項4】 基板の裏面に、PTC素子と積層してい
    る導体層に接続している第1の外部端子と、基板上の他
    の端子と接続している第2の外部端子とが形成されてい
    る請求項1記載の保護素子。
  5. 【請求項5】 基板が無機系基板である請求項1記載の
    保護素子。
JP6711795A 1995-02-28 1995-02-28 保護素子 Pending JPH08236304A (ja)

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JP2011505664A (ja) * 2007-11-29 2011-02-24 エルジー・ケム・リミテッド 安全性部材を使用するpcmを含むバッテリーパック

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