JPH11176614A

JPH11176614A - 過電流保護回路素子

Info

Publication number: JPH11176614A
Application number: JP33738497A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Horiuchi; 真幸堀内; Takuro Morimoto; 琢郎森本; Kihachiro Nishiuchi; 紀八郎西内; Minoru Takenaka; 稔竹中
Original assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Current assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1997-12-08
Publication date: 1999-07-02
Anticipated expiration: 2017-12-08
Also published as: JP3300655B2

Abstract

(57)【要約】【課題】いったん所定の温度でスイッチング特性を示し
た後は、回路への過電流の流入を効果的に抑制できる過
電流保護回路素子を提供する。【解決手段】樹脂マトリックスに導電性粒子を分散させ
たＰＴＣ導電性組成物を成形し、この成形物に電極を接
続した構造を有する過電流保護回路素子において、少な
くとも一種が他種よりも高いスイッチング温度を有する
２種以上のＰＴＣ導電性組成物をそれぞれシート状に成
形して導電性シート１，２を得、それらの導電性シート
１，２を積層し、所定の形状に成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＰＴＣ (Positive T
emperature Coefficient；正温度係数）特性を示すＰＴ
Ｃ導電性組成物を用いた過電流保護回路素子に関するも
のである。本発明の過電流保護回路素子は、二次電池を
利用した携帯電話機をはじめとする小型通信機器、電気
機器、電子機器、パーソナルコンピューター等に好適に
用いられ、これらの機器における異常発生時の過電流に
よる危険を防止し得るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体材料は、通常、温度上昇とともに
抵抗率が小さくなるので、異常時には過電流が流れやす
くなり、電気回路を破壊したり異常発熱を生じる原因と
なる。そこで、そのような危険を防止するために、室温
では低抵抗であり、温度上昇とともに抵抗が増大して電
流を制限するような特性を有し、所定の温度（スイッチ
ング温度）で急激に抵抗が大きくなるような性質（いわ
ゆるＰＴＣ特性）を有する材料を用いた過電流保護回路
素子が用いられている。

【０００３】当該材料としては、これまでにチタン酸バ
リウム系の無機ＰＴＣ導電性材料や、樹脂マトリックス
にカーボンブラック粉末などの微細な導電性粒子を分散
させた有機ＰＴＣ導電性組成物が知られているが、中で
も生産性や形状自由性に優れる有機ＰＴＣ導電性組成物
が広く用いられている（以下この明細書では「有機」を
省略して、単に「ＰＴＣ導電性組成物」という）。

【０００４】具体的には、導電性粒子としてカーボンブ
ラックを用い、樹脂マトリックスとしてポリエチレン等
の結晶性熱可塑性樹脂を用いたＰＴＣ導電性組成物（特
公昭６４−３３２２号公報参照）や、熱硬化性樹脂をマ
トリックスとするもの（実開昭５３−１０４３３９号公
報参照）が知られている。前記結晶性熱可塑性樹脂をマ
トリックスとするＰＴＣ導電性組成物は、素子温度がマ
トリックス樹脂の結晶融点より低い温度にある間は、導
電性粒子が樹脂の非結晶領域のみに存在するので、導電
性粒子が相互に接続された鎖を形成し、当該鎖を通って
電子が移動することにより低い抵抗率を示す。ところが
温度が上昇して樹脂が融解し始める一定の温度（Ｔ_c）
を超えると、樹脂の粘度を保ったまま、非結晶相の体積
が相対的に増大するため、非結晶相の導電性粒子の濃度
が部分的に減少し、その結果導電性粒子の相互に接続さ
れた鎖が一斉に断ち切られて抵抗率が急上昇する（スイ
ッチング効果）。ところが、さらに温度が上昇すると、
樹脂の粘度が減少し、導電性粒子は全体的に非結晶とな
った中を自由に動き回ることができるようになるので、
再び鎖状に配列して抵抗率を低下させるようになる（こ
れを「クリープ現象」という）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、この過電
流保護回路素子において事故や故障等により過電流の流
入が生じると、温度が上昇し、マトリックス樹脂の融点
近く（Ｔ_c）で抵抗率が急上昇してスイッチング効果が
認められ過電流の流入を防止する働きをするが、いった
ん過電流保護回路素子が抵抗率のピークを示す温度（Ｔ
_P）を超えてしまうとクリープ現象を生じて直ちに抵抗
率が低下し、再び過電流が流れることとなり回路の損
傷、更には回路や過電流保護回路素子自身の発火を生じ
る危険がある。

【０００６】そこで、ＰＴＣ導電性組成物に熱硬化性樹
脂をマトリックスとして用いたものを採用することも考
えられる。しかし、熱硬化性樹脂を用いた場合、クリー
プ現象を生じない利点はあるもののスイッチング温度
（Ｔ_C）が相当に高温（例えば１４０°Ｃ以上）となる
ため、過電流保護回路素子としては不適当である。そこ
で、本発明者等は過電流保護回路素子に、熱硬化性樹脂
と熱可塑性樹脂を組合せて用いることを検討し、まず、
熱可塑性樹脂粒子を熱硬化性樹脂中に配合して熱硬化す
る手段を試みた。ところが、この方法によっても熱可塑
性樹脂によりＰＴＣ特性が発現される温度（例えば８０
〜１２０°Ｃ程度）と熱硬化性樹脂によりＰＴＣ特性が
発現される温度（例えば１４０°Ｃ程度以上）の中間に
相当する温度域（例えば１２０°Ｃ〜１４０°Ｃ）で低
抵抗率となるため過電流を抑制できないという問題が依
然残されていた。

【０００７】本発明は、いったん所定の温度でスイッチ
ング特性を示した後は、回路への過電流の流入を効果的
に抑制できる過電流保護回路素子、すなわち大電流負荷
時や高温域においても安定に作動する過電流保護回路素
子を提供することを目的とする。また、本発明は、簡便
に製造でき、繰り返し使用に対し安定で、耐久性があ
り、かつ、厚みや形状が自由に調整可能な過電流保護回
路素子を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の過電流保護回路
素子は、少なくとも一種が他種よりも高いスイッチング
温度を有する２種以上のＰＴＣ導電性組成物をそれぞれ
シート状に成形し、それらの導電性シートを積層し、所
定の形状に成形したものである。前記ＰＴＣ導電性組成
物は、樹脂マトリックスに導電性粒子を分散させたもの
である。

【０００９】この導電性粒子としては、銅、銀、金、ニ
ッケル、アルミニウム等の金属系粒子若しくは繊維、炭
素繊維、炭素ウィスカ、黒鉛、炭素粉等の炭素系粒子、
又は酸化錫等の導電性酸化物粒子が挙げられる。これら
の形状は特に限定されるものではないが、通常、粉末
状、繊維状若くは燐片状物が用いられる。分散及び細密
充填の観点から、球状導電性粒子が好ましく用いられ
る。中でもシリカビーズに銀、銅、ニッケル、酸化錫等
の導体を薄く被覆したものが好ましい。

【００１０】導電性粒子の大きさは、粒子径（繊維状物
にあっては繊維長）が大きすぎると貫通電流が発生して
スイッチング効果を妨げるおそれがあるため、通常、粒
子径又は繊維長が０．１〜５０μｍの範囲であるものが
用いられる。なお、本明細書において、スイッチング温
度とは、室温から温度を上昇させていった際の抵抗温度
特性関数の微分係数（Δρ／ΔＴ）が最初に２０を越え
る際の温度（Ｔ_C）を意味し、これは通常、抵抗温度特
性グラフより容易に読み取ることができる。スイッチン
グ温度Ｔ_Cは、一般に、熱可塑性樹脂においては粒子の
配合量に拘わらず当該樹脂の融点と概ね近似する傾向に
ある。

【００１１】ＰＴＣ導電性組成物のマトリックスとして
用い得る樹脂は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂であ
る。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（Ｔ_C：低密
度ポリエチレン８０〜１２０°Ｃ、直鎖状低密度ポリエ
チレン１１５〜１３０°Ｃ、高密度ポリエチレン１２５
〜１４０°Ｃ）、ポリプロピレン（Ｔ_C：１４５〜１７
０°Ｃ）、ポリブテン、ポリイソプレン、マイクロクリ
スタルワックス等のオレフィン系樹脂又はその塩素、臭
素等の付加物、これらと酢酸ビニル、酪酸ビニル、スチ
レン、塩化ビニル、アクリル酸エステル、アクリル酸等
との共重合体、クロロプレンオキサイド、ポリカーボネ
ート、ポリオキシメチレン、ポリエステル、ポリアミド
等を例示できる。これらの樹脂を用いたＰＴＣ導電性組
成物は、通常、８０°Ｃ〜１７０°Ｃ程度のＴ_Cを有す
るので、所望のＴ_Cとなるように適宜調整選択すること
ができる。また、これらの樹脂は一種を単独で、又は２
種以上をアロイにして用いることもできる。

【００１２】これらの樹脂のうちＴ_Cが８０°Ｃ〜１２
０°Ｃのものは本発明において「低Ｔ_CＰＴＣ導電性組
成物」のマトリックスとして好ましく用いることができ
る。ポリプロピレンやポリカーボネート等、Ｔ_Cが１３
０°以上、更に好ましくは１４５°Ｃ以上のものは、本
発明において「高Ｔ_C導電性シート」のマトリックスと
して用いることができる。ただし、一般にＴ_Cが大きく
異なる熱可塑性樹脂同士は相互に接合しにくいため、高
Ｔ_C導電性シートのマトリックスとしては熱硬化性樹脂
を用いるのが好ましい。

【００１３】熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ウ
レタン樹脂、シリコーン樹脂等を例示できる。特にエポ
キシ樹脂は１４５°Ｃ以上にＴ_Cを有する安定なＰＴＣ
特性を示し、クリープ現象を起こさないので好ましく用
いることができる。これらの樹脂は、高Ｔ_C導電性シー
トのマトリックスとして用いることができる。マトリッ
クス樹脂に対する導電性粒子の配合割合は、樹脂の種類
と粒子の種類の組合せにより適宜設定されるが、一般に
導電性粒子／熱可塑性樹脂＝２５／７５〜８０／２０、
導電性粒子／熱可塑性樹脂＝３０／７０〜７５／２５
（重量比）の割合が例示できる。配合割合は完成品にお
ける抵抗率が１０Ωｃｍ以下、好ましくは７Ωｃｍ以下
となるように設定することが好ましい。

【００１４】また、配合方法としては、軟化下の熱可塑
性樹脂又は未硬化の熱硬化性樹脂に常法により粒子を混
練した後、加熱及び／又は冷却する方法、粉末状樹脂と
粒子をミキサーにて混合した後、加熱成形する方法、重
合触媒で表面処理した導電性粒子を未反応モノマーに添
加する重合充填法等を例示できる。得られたＰＴＣ導電
性組成物は、押出成形、カレンダー成形、プレス成形等
によりシート状に成形することができ、これらを高Ｔ_C
導電性シートや低Ｔ_C導電性シートとして本発明の過電
流保護回路素子に用いられる導電性シートの部材として
用いることができる。

【００１５】本発明は、それらの導電性シートを積層
し、所定の形状に成形した構造を有するものである。積
層の形態として具体的には以下のようなものが包含され
る。（１）高Ｔ_C導電性シート１と低Ｔ_C導電性シート２を
接合してなる導電性シート（図１(a) 参照）。（２）高Ｔ_C導電性シート１二枚に低Ｔ_C導電性シート
２を挟み込んだ状態で接合してなる導電性シート（図１
(b) 参照）。

【００１６】（３）高Ｔ_C導電性シート１と低Ｔ_C導電
性シート２を交互に４層以上積層してなる導電性シート
（図１(c) 参照）。（４）シートの片面が高Ｔ_C導電性シート１からなり、
他の片面が低Ｔ_C導電性シート２からなり、その間がＴ
_Cにおいて両者が一部混ざり合い傾斜構造となっている
導電性シート（図１(d) 参照）。このような傾斜構造
は、低Ｔ_C導電性シートの片面に未硬化の熱硬化性ＰＴ
Ｃ導電性組成物である高Ｔ_C導電性シートを塗布し、電
極を両面に積層した後、加熱硬化して作ることができ
る。

【００１７】このようにして製造された導電性シート
は、電極としてその片面若くは両面に導電性塗料を塗布
し又は銅、ニッケル等の導電性金属箔を貼り付ける。塗
布又は貼付後、所望の素子形状に打抜くことで、極めて
簡略な工程で本発明の過電流保護回路素子を製造するこ
とができる。なお、本発明の導電性シートの積層の形態
は、以上に限られるものではない。例えば、図２(a) に
示すように直方体条に積層された導電性シートの他、図
２(b) に示すようにドーナツ状に積層されたものでもよ
い。

【００１８】

【発明の効果】本発明の過電流保護回路素子の典型的な
温度−抵抗率特性をグラフに示すと、図３のようにな
る。本発明の過電流保護回路素子は、図３のグラフに示
すように、結晶性熱可塑性樹脂をマトリックスとするＰ
ＴＣ導電性組成物と同様、比較的低いスイッチング温度
（Ｔ_C）を示し、結晶性熱可塑性樹脂をマトリックスと
するＰＴＣ導電性組成物が示すクリープ現象を示さな
い、という利点が得られる。

【００１９】本発明は、異なるスイッチング温度を有す
るＰＴＣ導電性組成物を層状に配置するという独自の構
成をとることにより、２種のスイッチング温度の中間に
おける温度域においても抵抗率の低下を生じない過電流
保護回路素子を得ることができた。さらに、以下のよう
な利点を有する。 (1) 低Ｔ_C導電性シートの選択が自由に出来るので、所
望のスイッチング温度Ｔ _Cを設定できる。 (2) クリープ現象の出現が抑制され、Ｔ_C以上での抵抗
率の保持及び構造強度の保持に優れている。 (3) 設定条件に適合した設計が容易であり、製造工程及
びその工程管理が簡便である。 (4) 電気特性、熱安定性、構造強度の優れた過電流保護
回路素子を得ることができる。

【００２０】

【実施例】実施例において「部」とあるのは、特に示し
たものを除き重量％を意味するものとする。 (1) 低Ｔ_C導電性シート（ＬＭ）の製作（表１参照）ＬＭ−１：融点１１５°Ｃのポリエチレン樹脂（ミラソ
ン６８三井化学（株）製）３５部と導電性黒鉛（ＭＣ
ＭＢ６２８、大阪ガス（株）製、粒径７μｍ、真球度
１．０５）６５部を溶融混練し、厚さ３００μｍのシー
ト（ＬＭ−１）を得た。

【００２１】２０°Ｃにおける抵抗率（ρ₂₀）は４．８
Ωｃｍ、抵抗率が２０°Ｃにおける抵抗率の２倍となる
温度（Ｔ₂）が１００°C 、Ｔ_Cが１１０°C 、このと
きの抵抗率（ρ_C）が９５Ωｃｍ、抵抗率がピークを示
す温度（Ｔ_P）が１２０°Cで、この時の抵抗率
（ρ_P）は８×１０³Ωｃｍであった（表１参照）。以
降、急激に抵抗率が低下し（クリープ性大）、１３０°
Ｃにおける抵抗率は１００Ωｃｍとなった。

【００２２】ＬＭ−２：固形エポキシ樹脂（商品名：ア
ラルダイト６０８４、旭チバ社製、軟化点１００°Ｃ）
９９．５部、固型硬化剤ドデカン２酸ジヒドラジド（Ｄ
ＤＨ）（大塚化学株式会社製）０．５部の混合物に、導
電性黒鉛（ＭＣＭＢ６２８、大阪ガス（株）製、粒径７
μｍ、真球度１．０５）を３５部／６５部の割合で混合
し、厚さ３００μｍの導電性シートを得た。さらに、ス
ペーサーを用いて１１０°Ｃ、１０ｋｇｆ／ｃｍ²で５
分間加熱して厚み１００μｍの導電性シート（ＬＭ−
２）を得た。

【００２３】当該シートの電気的諸特性は表１に示すと
おりであり、１００°Ｃ以上では不安定な抵抗値を示し
た。ＬＭ−３：ポリエチレンワックス三井ハイワックス１１
０Ｐ（三井化学（株）製）を添加したポリエチレン樹脂
（諸元？？？）３０部と導電性黒鉛（ＭＣＭＢ６２８、
大阪ガス（株）製、粒径７μｍ、真球度１．０５）７０
部を溶融混練し、厚さ３００μｍのシート（ＬＭ−３）
を得た。

【００２４】当該シートの電気的諸特性は表１に示すと
おりであった。ＬＭ−４：ポリエチレンワックス三井ハイワックス１１
０Ｐ（三井化学（株）製）３０部と導電性黒鉛（ＭＣＭ
Ｂ６２８、大阪ガス（株）製、粒径７μｍ、真球度１．
０５）７０部を溶融混練し、厚さ３００μｍのシート
（ＬＭ−４）を得た。

【００２５】当該シートの電気的諸特性は表１に示すと
おりであった。ＬＭ−５：ポリエチレンワックス三井ハイワックス１１
０Ｐ（三井化学（株）製）３０部と導電性黒鉛（ＭＣＭ
Ｂ６２８、大阪ガス（株）製、粒径７μｍ、真球度１．
０５）７０部を溶融混練し、厚さ３００μｍのシート
（ＬＭ−５）を得た。

【００２６】当該シートの電気的諸特性は表１に示すと
おりであった。ＬＭ−６：ＥＶＡ樹脂（ノバテックＥＶＡＬＶ７８０）
３０部と導電性黒鉛（ＭＣＭＢ６２８、大阪ガス（株）
製、粒径７μｍ、真球度１．０５）７０部を溶融混練
し、厚さ３００μｍのシート（ＬＭ−６）を得た。

【００２７】当該シートの電気的諸特性は表１に示すと
おりであった。ＬＭ−７：ＥＶＡ樹脂（ノバテックＥＶＡＬＶ７８０）
３０部と導電性黒鉛（ＭＣＭＢ６２８、大阪ガス（株）
製、粒径７μｍ、真球度１．０５）７０部を溶融混練
し、厚さ３００μｍのシート（ＬＭ−７）を得た。

【００２８】当該シートの電気的諸特性は表１に示すと
おりであった。ＬＭ−８：ＥＥＡ樹脂（ＭＡ２００１）３０部と導電性
黒鉛（ＭＣＭＢ６２８、大阪ガス（株）製、粒径７μ
ｍ、真球度１．０５）７０部を溶融混練し、厚さ３００
μｍのシート（ＬＭ−８）を得た。

【００２９】当該シートの電気的諸特性は表１に示すと
おりであった。ＬＭ−９：ポリエチレンワックス添加ＥＥＡ樹脂（ＭＡ
２００１）３０部と導電性黒鉛（ＭＣＭＢ６２８、大阪
ガス（株）製、粒径７μｍ、真球度１．０５）７０部を
溶融混練し、厚さ３００μｍのシート（ＬＭ−９）を得
た。

【００３０】当該シートの電気的諸特性は表１に示すと
おりであった。

【００３１】

【表１】

【００３２】(2) 高Ｔ_C導電性シート（ＨＭ）の製作
（表２参照）ＨＭ−１：ビスフェノール系エポキシ樹脂（商品名：ア
ラルダイトＡＥＲ２６０、チバガイギー社製）４０部、
エポキシ用硬化剤（ジエチレントリアミン）４部を混合
し、更に導電性黒鉛６０部を加え、３本ロールにより均
質に分散させて粘稠な導電性組成物を得た。この導電性
組成物を３００μｍのシートとして６０°Ｃで３０分硬
化させ、導電性シート（ＨＭ−１）を得た。

【００３３】当該シートの電気的諸特性はρ₂₀＝５．０
Ωｃｍ、Ｔ₂＝１３０°Ｃ、Ｔ_C＝１５０°Ｃ、ρ_C＝
４９０Ωｃｍであった（表２参照）。２００°Ｃ以上に
おいても抵抗率は低下せず（Ｔ_P＞２００°Ｃ）、ρ_P
＞１０³を示した。ＨＭ−２：固形エポキシ樹脂（商品名：アラルダイト６
０８４、旭チバ社製、軟化点１００°Ｃ）９４部、固型
硬化剤ドデカン２酸ジヒドラジド（ＤＤＨ）（大塚化学
株式会社製）６部の混合物Ｉ、導電性黒鉛（ＭＣＭＢ６
２８、大阪ガス（株）製、粒径７μｍ、真球度１．０
５）を３５部／６５部の割合で混合し、厚さ３００μｍ
の導電性シートを得た。さらに、スペーサーを用いて１
１０°Ｃ、１０ｋｇｆ／ｃｍ²で５分間加熱して厚み１
００μｍの導電性シート（ＨＭ−２）を得た。

【００３４】当該シートの電気的諸特性は表２に示すと
おりであり、２００°Ｃ以上でもクリープ性は認められ
なかった。ＨＭ−３：スチレン／ブチルメタクリレート／ブチルア
クリレート／アクリロニトリル／Ｎ−ブトキシメチルア
クリルアミドが、それぞれ２５／２０／４０／５／１０
のモノマー組成からなるアクリル共重合体をアゾイソブ
チロニトリル触媒を用い、アセトン／酢酸エチル／ブチ
ルアルコールが３０／６０／１０の溶媒系で合成、得ら
れた共重合体をアセトン／石油ベンジン系で沈殿精製し
て、２５°Ｃジメチルホルムアミド中の極限粘度〔η〕
０．６７の濃度６０％の熱硬化性アクリル樹脂を得た。

【００３５】導電性黒鉛を固形分比６５％となるよう、
三本ロールで分散した。上記導電性組成物を剥離紙上に
塗布後、５０〜６０°Ｃで減圧乾燥させて、厚み１００
μｍ以上の高Ｔ_C導電性シート（ＨＭ−３）を得た。Ｈ
Ｍ−３をニッケル箔に挟み、１５０°Ｃ、１０ｋｇｆ／
ｃｍ²で１０分間加圧、１５０°Ｃで６０分養生した。

【００３６】当該シートの電気的諸特性は表２に示すと
おりρ₂₀＝２Ωｃｍ、Ｔ₂＝１１０°Ｃ、Ｔ_C＝１４０
°Ｃ、ρ_C＝３００Ωｃｍであり、以後抵抗率が更に増
大し、２００°Ｃで約１０⁴Ωｃｍを示し、クリープ現
象も認められなかった。更に室温まで冷却、加熱サイク
ルを１５回繰り返してもＰＴＣ特性に変化は認められな
かった。ＨＭ−４：ビスフェノール系エポキシ樹脂（商品名：ア
ラルダイトＡＥＲ２６０、チバガイギー社製）、エポキ
シ用硬化剤（ジエチレントリアミン）を混合比１０／１
の割合で混合し、この混合物に、更に導電性黒鉛（ＭＣ
ＭＢ６２８、大阪ガス（株）製、粒径７μｍ、真球度
１．０５）を混合比４／６の割合で加え、３本ロールに
より均質に分散させて粘稠な導電性組成物を得た。この
導電性組成物を３００μｍのシートとして６０°Ｃで３
０分硬化させ、導電性シート（ＨＭ−４）を得た。

【００３７】当該シートの電気的諸特性は表２に示すと
おりであり、２００°Ｃ以上でもクリープ性は認められ
なかった。ＨＭ−５：ビスフェノール系エポキシ樹脂（商品名：ア
ラルダイトＡＥＲ２６０、チバガイギー社製）、エポキ
シ用硬化剤（ジエチレントリアミン）を混合比１０／１
の割合で混合し、この混合物に、更に導電性黒鉛（ＭＣ
ＭＢ２５２８、大阪ガス（株）製、粒径２５μｍ、真球
度１．０５）を混合比４／６の割合で加え、３本ロール
により均質に分散させて粘稠な導電性組成物を得た。こ
の導電性組成物を３００μｍのシートとして６０°Ｃで
３０分硬化させ、導電性シート（ＨＭ−５）を得た。

【００３８】当該シートの電気的諸特性は表２に示すと
おりであり、２００°Ｃ以上でもクリープ性は認められ
なかった。ＨＭ−６：ビスフェノール系エポキシ樹脂（商品名：ア
ラルダイトＡＥＲ２６０、チバガイギー社製）、エポキ
シ用硬化剤（ジエチレントリアミン）を混合比１０／１
の割合で混合し、この混合物に、更に導電性黒鉛（ベル
パール２０００、カネボウ（株）製、粒径４０μｍ、真
球度１．１５）を混合比４／６の割合で加え、３本ロー
ルにより均質に分散させて粘稠な導電性組成物を得た。
この導電性組成物を３００μｍのシートとして６０°Ｃ
で３０分硬化させ、導電性シート（ＨＭ−６）を得た。

【００３９】当該シートの電気的諸特性は表２に示すと
おりであり、２００°Ｃ以上でもクリープ性は認められ
なかった。ＨＭ−７：ポリオキシアルキレン系エポキシ化合物（商
品名：デナコールＥＸ−８３０、ナガセ化成工業（株）
製）、２−エチル−４−メチルイミダゾール（試薬）を
混合比１０／１の割合で混合し、この混合物に、更に導
電性黒鉛（ＭＣＭＢ２５２８、大阪ガス（株）製、粒径
２５μｍ、真球度１．０５）を混合比４／６の割合で加
え、３本ロールにより均質に分散させて粘稠な導電性組
成物を得た。この導電性組成物を３００μｍのシートと
して１００°Ｃで３０分硬化させ、導電性シート（ＨＭ
−７）を得た。

【００４０】当該シートの電気的諸特性は表２に示すと
おりであり、２００°Ｃ以上でもクリープ性は認められ
なかった。ＨＭ−８：ポリオキシアルキレン系エポキシ化合物（商
品名：デナコールＥＸ−８３０、ナガセ化成工業（株）
製）、２−エチル−４−メチルイミダゾール（試薬）を
混合比１０／１の割合で混合し、この混合物に、更に導
電性黒鉛（ベルパール２０００、カネボウ（株）製、粒
径４０μｍ、真球度１．１５）を混合比４／６の割合で
加え、３本ロールにより均質に分散させて粘稠な導電性
組成物を得た。この導電性組成物を３００μｍのシート
として１００°Ｃで３０分硬化させ、導電性シート（Ｈ
Ｍ−８）を得た。

【００４１】当該シートの電気的諸特性は表２に示すと
おりであり、２００°Ｃ以上でもクリープ性は認められ
なかった。ＨＭ−９：ビスフェノール系エポキシ樹脂（商品名：ア
ラルダイトＡＥＲ２６０、チバガイギー社製）、エポキ
シ用硬化剤バーサミド１２５（ヘンケル白水）を混合比
３／２の割合で混合し、この混合物に、更にシロキサン
粒子（商品名：トスパール１２０、東芝シリコーン
（株）製、粒径２μｍ、真球度１．１に銀を被覆したも
の）を混合比３／７の割合で加え、３本ロールにより均
質に分散させて粘稠な導電性組成物を得た。この導電性
組成物を３００μｍのシートとして１５０°Ｃで３０分
硬化させ、導電性シート（ＨＭ−９）を得た。

【００４２】当該シートの電気的諸特性は表２に示すと
おりであり、２００°Ｃ以上でもクリープ性は認められ
なかった。ＨＭ−１０：ビスフェノール系エポキシ樹脂（商品名：
アラルダイトＡＥＲ２６０、チバガイギー社製）、エポ
キシ用硬化剤バーサミド１２５（ヘンケル白水）を混合
比３／２の割合で混合し、この混合物に、更にシロキサ
ン粒子（商品名：トレフィルＥ-603、トーレシリコン
（株）製、粒径５μｍ、真球度１．１に銀を被覆したも
の）を混合比３／７の割合で加え、３本ロールにより均
質に分散させて粘稠な導電性組成物を得た。この導電性
組成物を３００μｍのシートとして１５０°Ｃで３０分
硬化させ、導電性シート（ＨＭ−１０）を得た。

【００４３】当該シートの電気的諸特性は表２に示すと
おりであり、２００°Ｃ以上でもクリープ性は認められ
なかった。ＨＭ−１１：ビスフェノール系エポキシ樹脂（商品名：
アラルダイトＡＥＲ２６０、チバガイギー社製）、エポ
キシ用硬化剤バーサミド１２５（ヘンケル白水）を混合
比３／２の割合で混合し、この混合物に、更にシロキサ
ン粒子（商品名：トレフィルＥ-601、トーレシリコン
（株）製、粒径５μｍ、真球度１．１に銀を被覆したも
の）を混合比３／７の割合で加え、３本ロールにより均
質に分散させて粘稠な導電性組成物を得た。この導電性
組成物を３００μｍのシートとして１５０°Ｃで３０分
硬化させ、導電性シート（ＨＭ−１１）を得た。

【００４４】当該シートの電気的諸特性は表２に示すと
おりであり、２００°Ｃ以上でもクリープ性は認められ
なかった。

【００４５】

【表２】

【００４６】(3) 実施例実施例１：ＬＭ−１を９０μｍの低Ｔ_C導電性シートと
して用い、その両面に高Ｔ_C導電性シートとしてＨＭ−
１を各７０μｍの厚さで塗布した後、両面を３５μｍの
ニッケル箔ではさみ、ニッケル箔／ＨＭ−１／ＬＭ−１
／ＨＭ−１／ニッケル箔の構成の過電流保護回路素子を
得た。室温１０ｋｇｆ／ｃｍ２で５分間圧延後、加圧下
で６０°Ｃに昇温し３０分保持した。更にこのものを１
５０°Ｃに調整した養生室に移し２時間着生させた。

【００４７】得られた過電流保護回路素子のＰＴＣ特性
は、表３に示すように、ρ₂₀＝３Ωｃｍ、Ｔ₂＝１１０
°C 、Ｔ_C１１８°Ｃでρ_C＝１５Ωとなり、１３０°
Ｃで１２００Ωｃｍに達し、以後２００°Ｃ（Ｔ_P＞２
００）でも抵抗率が増大した（ρ_P＞１０³Ωｃｍ）。
ＬＭ−１の低いＴ_CとＨＭ−１の高温特性を兼ね備えた
ものであった。

【００４８】実施例２：ＬＭ−１、ＨＭ−１を用い、ニ
ッケル箔／ＬＭ−１／ＨＭ−１／ニッケル箔としたＬＭ
−１、ＨＭ−１各一層からなる構成の過電流保護回路素
子を得た。ＰＴＣ特性は１３０°Ｃまで実施例１と同様
の特性を示し１５０°Ｃ以後も２００°Ｃまで抵抗上昇
が認められた。

【００４９】実施例３：ＬＭ−１、ＨＭ−１を用い、ニ
ッケル箔／ＬＭ−１／ＨＭ−１／ＬＭ−１／ニッケル箔
とした構成の過電流保護回路素子を得た。ＰＴＣ特性は
２００°Ｃでもクリープ現象は認められなかった。実施例４：ＬＭ−２、ＨＭ−２を用い、ニッケル箔／Ｈ
Ｍ−２／ＬＭ−２／ＨＭ−２／ニッケル箔の順に重ね合
せ、１７０°Ｃ、１０ｋｇｆ／ｃｍ２で１０分間加圧成
型後、更に１５０°Ｃで６０分間養生した。

【００５０】この過電流保護回路素子は、ＨＭ−２／Ｌ
Ｍ−２界面でエポキシ樹脂／ＤＤＨが相互に分配し、ニ
ッケル箔面から中心部に向かい、硬化剤ＤＤＨ濃度が順
次低減され、中心部に向かう程、架橋密度が低下しＴ_C
も低下する傾斜構造を有している。得られた過電流保護
回路素子のＰＴＣ特性は、ρ₂₀＝４Ωｃｍ、Ｔ₂＝６０
°Ｃ、Ｔ_C＝７０°Ｃ、ρ_C＝７００Ωｃｍ、１１０°
Ｃにおける抵抗率は１１００Ωｃｍとなり、以後抵抗率
が更に増大し、２００°Ｃで約１０⁴Ωｃｍを示し、ク
リープ現象も認められなかった。

【００５１】実施例５：ＬＭ−１とＨＭ−３を用い、ニ
ッケル箔／ＨＭ−３／ＬＭ−１／ＨＭ−３／ニッケル箔
と構成した過電流保護回路素子を作成し、ＰＴＣ特性を
評価したところ、ρ₂₀＝３Ωｃｍ、Ｔ₂＝１１０°Ｃ、
Ｔ_C＝１２３°Ｃ、ρ_C＝１０³Ωｃｍ、以後抵抗率が
更に増大し、２００°Ｃで約１０⁴Ωｃｍを示し、クリ
ープ現象も認められなかった。この過電流保護回路素子
はＬＨ−１の低いＴ_CとＨＭ−３の高温特性（クリープ
現象を発現せず高い抵抗率を保つ）を兼ね備えたもので
あった。実施例６〜２６：低Ｔ_C導電性シートとして表１のもの
を、また、高Ｔ_C導電性シートとして表２のものを用
い、低Ｔ_C導電性シートと高Ｔ_C導電性シートとを複層
化した過電流保護回路素子を作成し、そのＰＴＣ特性を
表３及び表４に示した。

【００５２】

【表３】

【００５３】

【表４】

【００５４】(4) 比較例ポリエチレン樹脂（融点１１５°C ）と固形エポキシ樹
脂（商品名：アラルダイト６０８４、旭チバ社製、軟化
点１００°Ｃ）１００部に対し固形硬化剤ＤＤＨを６部
粉砕混合したものとを、種々の割合で均質混合したもの
３５部と、導電性黒鉛（ＭＣＭＢ６２８、大阪ガス
（株）製、粒径７μｍ、真球度１．０５）６５部を均一
に混合して、厚さ３００μｍの導電性シート（ＣＭ−
１，ＣＭ−２，‥‥）を得た。

【００５５】得られた導電性シートＣＭ−１の初期抵抗
ρ₂₀はいずれも３．５〜５Ωｃｍであったが、ポリエチ
レン／エポキシ比が２／１以上のものではＬＭ−１に近
いＰＴＣ特性〜示した。例えば、Ｔ_C＝１１５〜１２５
°Ｃ、ρ_C＝１５〜２０Ωｃｍ、Ｔ_P＝１２０〜１３０
°Ｃ、ρ_P＝５×１０³〜７×１０³Ωｃｍで１７０°
Ｃ以上で抵抗が急に低下してショートするものであっ
た。

【００５６】他方、ポリエチレン／エポキシ比が１／１
以下のものでは、ＨＭ−２に近い高Ｔ_C導電性シートの
特性と同等のＰＴＣ特性を示した。すなわちＴ_Cが１３
０°Ｃ以上と高いため過電流保護回路素子としての利用
が制約されるものであった。また、ポリエチレン／エポ
キシ比が２／１〜１／１では１２０〜１４０°Ｃまで抵
抗が徐々に上昇し、１８０°Ｃで２×１０³Ωｃｍとな
ったが、以後２００°Ｃまでの測定で抵抗率が５００Ω
ｃｍまで低下するという大きなクリープ性を示した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の過電流保護回路素子における導電性シ
ートの積層の形態を具体的に例示した図である。

【図２】本発明の過電流保護回路素子における導電性シ
ートの積層の形態の変更例を例示した図である。

【図３】本発明の過電流保護回路素子の典型的な温度−
抵抗率特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１高Ｔ_C導電性シート２低Ｔ_C導電性シート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂マトリックスに導電性粒子を分散させ
たＰＴＣ導電性組成物を成形し、この成形物に電極を接
続した構造を有する過電流保護回路素子において、当該
成形物は、少なくとも一種が他種よりも高いスイッチング温度を有
する２種以上のＰＴＣ導電性組成物をそれぞれシート状
に成形して導電性シートを得、それらの導電性シートを
積層し、所定の形状に成形したものであることを特徴と
する過電流保護回路素子。
【請求項２】前記導電性シートは、２枚の熱硬化性ＰＴ
Ｃ導電性組成物シートの間に熱可塑性ＰＴＣ導電性組成
物シートを挟み込んで積層したものである請求項１の過
電流保護回路素子。
【請求項３】前記導電性シートの断面は、断面に垂直な
方向に沿って傾斜的にスイッチング温度の変化する傾斜
ＰＴＣ導電性組成物からなる請求項１又は２の過電流保
護回路素子。