JPH1187105A - Ｐｔｃ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間安定した素子特性を示すＰＴＣ素子を
提供する。 【解決手段】 ＰＴＣ素子１は、結晶性高分子中に導電
性粒子を分散したＰＴＣ組成物で略矩形板状に成形した
ＰＴＣ基板である成形体２を有する。この成形体２の表
裏面に一対の金属膜状の電極膜である金属箔３，３を接
合形成する。これら金属箔３，３の異なるいずれか一方
の一部を覆って成形体２の長手方向の対向する側面に連
続して略Ｌ字状に第１の絶縁層７を被覆形成する。この
第１の絶縁層７の対向する端面に、この第１の絶縁層７
に覆われていない金属箔３，３の各表面の異なるいずれ
か一方に接合した一対の電極９，９を形成する。成形体
２の幅方向の対向する側面には、第２の絶縁層13を被覆
形成する。成形体２の表裏面を金属箔３，３で覆い、か
つ、成形体２の側面を第１の絶縁層７および第２の絶縁
層13で覆うため、成形体２がむきだしになっていない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶性高分子物質
に導電性粒子が分散されたＰＴＣ（Positive Temperatu
re Coefficient）組成物で形成したＰＴＣ基板に電極を
設けたＰＴＣ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特定の温度領域において電気抵抗
が急激に増大する正の温度特性を示すＰＴＣ素子は、自
己復帰形の過電流保護素子、自己制御形ヒータなどとし
て広く利用されている。

【０００３】そして、このようなＰＴＣ素子に用いる組
成物としては、例えば、チタン酸バリウムなどのセラミ
ックス系組成物、あるいは、カーボンブラックなどの導
電性粒子を結晶性高分子中に分散したポリマ系組成物が
知られている。

【０００４】セラミックス系組成物にて成形されたＰＴ
Ｃ素子では、キュリー点での急激な抵抗値上昇を利用す
ることにより、ＰＴＣ特性を発現させている。一方、ポ
リマ系組成物にて成形されたＰＴＣ素子では、結晶性高
分子の結晶融点での大きな熱膨張を利用して導電性粒子
間を切り離すことにより、ＰＴＣ特性を発現させてい
る。

【０００５】ところで、過電流保護素子としてＰＴＣ素
子を利用する場合には、例えば、特開平１−１１０７０
２号公報、特開平２−１４５６５９号公報、特開平３−
２０９７０２号公報、特開平３−２００３０１号公報、
特開平３−２３３９０２号公報、特開平４−７８０１号
公報、特開平４−７８０２号公報、特開平４−４８７０
１号公報、特開平４−１６７５０１号公報、特開平５−
２１２０７号公報、特開平５−９０００９号公報、特開
平５−２１２０８号公報、特開平５−１０９５０２号公
報および特開平６−３１８５０４号公報などに記載され
ているように、一般に、体積抵抗率が低く、また狭い温
度範囲で急激に抵抗値が上昇する特性をもつものが好ま
しいが、そのような用途には、ポリマ系組成物にて成形
されたものが適している。

【０００６】そして、近年におけるエレクトロニクス業
界の高密度実装化の要求に伴い、過電流保護素子につい
ても表面実装化が求められ、今日、表面実装型の過電流
保護素子であるポリマ系のＰＴＣ素子としては、例え
ば、特開平９−２１９３０２号公報に記載のＰＴＣ素子
が知られている。

【０００７】このＰＴＣ素子は、ポリマ系組成物で略矩
形板状に成形されたＰＴＣ基板の表裏面にそれぞれ設け
た一対の電極膜のそれぞれ相異なるいずれか一方の一部
を覆ってＰＴＣ基板の長手方向の対向する側面に連続し
て略Ｌ字状に絶縁層を設け、ＰＴＣ基板の長手方向の両
端に位置する絶縁層の表面にこれら絶縁層に覆われてい
ない一対の電極膜に電気的に接触して断面略コ字状の膜
状に多層構造の一対の電極を設けた構成である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＰＴＣ素子のように、ＰＴＣ基板の幅方向の両側面
が、電極膜、絶縁層、電極に覆われてなく露出した構成
では、ＰＴＣ基板が、酸化、水分の吸収などによる悪影
響を受け易いため、長期間にわたる安定した素子特性が
得られないおそれがある。また、半田付けの際に、近接
する一対の電極膜が、半田により、短絡するおそれがあ
る問題も有している。

【０００９】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、長期間安定した素子特性を得ることができ、半田
付けの際の電極膜間の短絡を生じにくくできるＰＴＣ素
子を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のＰＴＣ素
子は、結晶性高分子中に導電性粒子を分散したＰＴＣ組
成物で略矩形板状に成形されたＰＴＣ基板と、このＰＴ
Ｃ基板の両端にそれぞれ設けられた一対の電極と、前記
ＰＴＣ基板の表裏面に対向して設けられ、前記電極の異
なるいずれか一方に電気的にそれぞれ接続された対をな
す金属膜状の電極膜と、前記電極および前記電極膜の少
なくともいずれにも覆われていない前記ＰＴＣ基板の少
なくとも一部を覆う絶縁層とを具備したものである。

【００１１】そして、この構成では、ＰＴＣ基板の全面
が、電極膜、電極および絶縁層の少なくともいずれかに
覆われており、ＰＴＣ基板が露出している部分がないた
め、ＰＴＣ基板が、酸化、水分の吸収などによる悪影響
を受けにくい。また、近接して位置する一対の電極膜間
の近傍に絶縁層が位置するため、半田付けの際に、これ
ら電極膜間が半田により架橋されにくいため、電極膜間
の短絡が生じにくい。

【００１２】請求項２記載のＰＴＣ素子は、結晶性高分
子中に導電性粒子を分散したＰＴＣ組成物で略矩形板状
に成形されたＰＴＣ基板と、このＰＴＣ基板の表裏面に
それぞれ略全面にわたって設けられた対をなす金属膜状
の電極膜と、前記ＰＴＣ基板の表裏面の一面の一端側お
よび表裏面の他面の他端側に積層しない部分を形成しつ
つ前記電極膜の各表面に略全面にわたって積層されると
ともに前記ＰＴＣ基板の対向する側面に連続して設けら
れた第１の絶縁層と、これら第１の絶縁層が形成された
前記ＰＴＣ基板の対向する側面の前記第１の絶縁層上に
積層してそれぞれ設けられ、これら第１の絶縁層に覆わ
れていない前記電極膜の異なるいずれか一方に電気的に
それぞれ接続された一対の電極と、前記第１の絶縁層に
覆われていない前記ＰＴＣ基板の側面に設けられた第２
の絶縁層とを具備したものである。

【００１３】そして、この構成では、ＰＴＣ基板の表裏
面が電極膜に覆われ、かつ、ＰＴＣ基板の側面が第１の
絶縁層および第２の絶縁層に覆われて、ＰＴＣ基板が露
出している部分がないため、ＰＴＣ基板が、酸化、水分
の吸収などによる悪影響を受けにくい。また、近接して
位置する一対の電極膜間の近傍に第２の絶縁層が位置す
るため、半田付けの際に、電極膜間の短絡が生じにく
い。

【００１４】請求項３記載のＰＴＣ素子は、結晶性高分
子中に導電性粒子を分散したＰＴＣ組成物で略矩形板状
に成形されたＰＴＣ基板と、このＰＴＣ基板の表裏面に
それぞれ略全面にわたって対をなして設けられ、スリッ
ト部によりそれぞれ電気的に分断された主電極膜および
この主電極膜より面積の小さい副電極膜を有し、前記主
電極膜同士が略対向する金属膜状の電極膜と、前記スリ
ット部のスリット方向に対して略平行に位置する前記Ｐ
ＴＣ基板の対向する側面にそれぞれ設けられ、前記電極
膜の主電極膜の異なるいずれか一方に電気的にそれぞれ
接続された一対の電極と、前記電極膜の表面および前記
スリット部にて露出した前記ＰＴＣ基板の表裏面を覆う
第１の絶縁層と、前記電極に覆われていない前記ＰＴＣ
基板の側面を覆う第２の絶縁層とを具備したものであ
る。

【００１５】そして、この構成では、ＰＴＣ基板の表裏
面が電極膜とスリット部に設けられた第１の絶縁層とに
覆われ、かつ、ＰＴＣ基板の側面が電極および第２の絶
縁層に覆われて、ＰＴＣ基板が露出している部分がない
ため、ＰＴＣ基板が、酸化、水分の吸収などによる悪影
響を受けにくい。また、近接して位置する一対の電極膜
間の近傍に第２の絶縁層が位置するため、半田付けの際
に、これら電極膜間が半田により架橋されにくいため、
電極膜間の短絡が生じにくい。

【００１６】請求項４記載のＰＴＣ素子は、請求項１な
いし３いずれかに記載のＰＴＣ素子において、絶縁層
は、絶縁性ペーストが塗布されることにより設けられた
ものである。

【００１７】そして、この構成では、絶縁層を、絶縁性
ペーストを塗布することにより設けるので、容易に膜状
にできる。

【００１８】請求項５記載のＰＴＣ素子は、請求項２な
いし４いずれかに記載のＰＴＣ素子において、第２の絶
縁層は、対をなす電極膜の露出した各側面にわたってそ
れぞれ設けられたものである。

【００１９】そして、この構成では、第２の絶縁層が電
極膜の露出した各側面にわたってそれぞれ設けられてい
るため、ＰＴＣ基板と電極膜との境界面からの酸素、水
などの吸収を防止するとともに、半田付けの際の電極膜
間の短絡を防止する。

【００２０】請求項６記載のＰＴＣ素子は、請求項３に
記載のＰＴＣ素子において、スリット部は、ＰＴＣ基板
の表裏面のそれぞれ反対側の端部近傍に位置して設けら
れたものである。

【００２１】そして、この構成では、スリット部がＰＴ
Ｃ基板のそれぞれ反対側の端部近傍に位置して設けられ
ているため、主電極膜の対向する面積を大きくできるの
で、電流の流れるＰＴＣ基板の面積が増大し、抵抗値が
低下して、大きな保持電流が得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のＰＴＣ素子の第１
の実施の形態を図１および図２を参照して説明する。

【００２３】図１および図２において、１はＰＴＣ素子
で、このＰＴＣ素子１は、結晶性高分子物質に導電性粒
子を分散したＰＴＣ組成物で略矩形板状に成形されたＰ
ＴＣ基板である成形体２を有している。

【００２４】そして、ＰＴＣ組成物に用いる結晶性高分
子物質としては、一般に結晶性ポリマとして知られてい
る結晶化度が１０％以上のもの、例えば、高密度ポリエ
チレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポ
リプロピレン、エチレン／プロピレンコポリマ、トラン
スポリブタジエンなどのポリオレフィン、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライドなどの含
フッ素ポリマ、エチレン−アクリル酸コポリマ、各種ポ
リエステル、各種ポリアミド、各種ポリエチレンオキサ
イドなどが用いられる。なお、これらの結晶性高分子物
質は単一でまたは混合して用いる。また、これらの結晶
性高分子物質は、過電流保護素子などの大きなＰＴＣ特
性を要する場合には、例えばポリエチレン類、特に高密
度ポリエチレンを主体にした結晶化度の高い高分子物質
を用いることが好ましい。反対に、それほど大きなＰＴ
Ｃ特性を必要としない場合は、結晶化度のより低い高分
子物質を選択してもよい。

【００２５】一方、導電性粒子としては、炭素質粒子や
各種の金属粒子、例えばファーネスブラック、サーマル
ブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラック
類やグラファイト、カーボンファイバ、カーボンビーズ
などの炭素質粒子、純金属、合金、または金属粒子に異
種金属をコーティングした各種金属粒子や炭素質粒子に
金属をコーティングしたものなどが用いられる。これら
の導電性粒子は単一でまたは混合して用いる。なお、優
れたＰＴＣ特性を得るためには、導電性粒子としてカー
ボンブラックを選択することが好ましく、低抵抗のサー
マルブラックを用いた場合は特に優れたＰＴＣ特性が得
られる。

【００２６】また、結晶性高分子物質への導電性粒子の
分散は、ロールミルや加圧ニーダなどで両者を加熱混練
したり、バンバリーミキサ中で混合することで行う。

【００２７】さらに、成形体２の成形は、射出成形、押
出し成形、コンプレッション成形、カレンダ成形などの
成形方法で行う。

【００２８】そして、この成形された成形体２の表裏面
には、これら表面および裏面の略全面にわたって、銅や
ニッケル、これらの合金などの電極膜である金属箔３
が、熱圧着、コンプレッション成形などによりそれぞれ
一対接合形成されている。

【００２９】なお、コンプレッション成形の際には、温
度をＰＴＣ組成物中の結晶性高分子物質の融点以上とす
る。また、金属箔３は、成形体２の成形と同時に接合し
てもよい。さらに、成形体２または金属箔３，３を設け
た成形体２にγ線、電子線などの放射線を照射して結晶
性高分子物質を架橋し、熱エージングして、ＰＴＣ特性
の発現後の抵抗値を安定させることが好ましい。なお、
放射線を用いず、化学架橋を行うこともできる。また、
ＰＴＣ素子１の信頼性を高めるために、熱エージング温
度を結晶性高分子物質の融点以上でかつ分解温度以下に
設定することが好ましい。

【００３０】さらに、これら金属箔３，３のうち、成形
体２の表面に形成した金属箔３の表面には、第１の上側
表面絶縁層5aが、この金属箔３の表面の一端部に積層し
ない部分を形成しつつ略全面にわたって積層されてい
る。一方、成形体２の裏面に形成した金属箔３の表面に
は、第１の下側表面絶縁層5bが、この金属箔３の表面の
他端部に積層しない部分を形成しつつ略全面にわたって
積層されている。

【００３１】また、成形体２の長手方向の対向する側面
のうち、成形体２の他側に位置する側面には、第１の他
側側面絶縁層6aが、第１の上側表面絶縁層5aに連続して
被覆形成され、かつ、成形体２の一側に位置する側面に
は、第１の一側側面絶縁層6bが、第１の下側表面絶縁層
5bに連続して被覆形成されている。

【００３２】そして、これら連続する第１の上側表面絶
縁層5aおよび第１の他側側面絶縁層6aにて第１の上他側
絶縁層7aが形成され、かつ、第１の下側表面絶縁層5bお
よび第１の一側側面絶縁層6bにて第１の下一側絶縁層7b
が形成されて、これら第１の上他側絶縁層7aと第１の下
一側絶縁層7bとにて、第１の絶縁層７が構成されてい
る。

【００３３】なお、この第１の絶縁層７は、絶縁性ペー
ストをスクリーン印刷、ドクターブレード法、ロールや
シリコーンゴムなどの柔軟部材からなる曲面原盤などに
て転写するなどの方法により塗布して形成するほか、絶
縁性ペーストを入れた槽にディップする方法、絶縁性塗
料のスプレにて吹き付ける方法、絶縁性フィルムを貼り
付ける方法など、いかなる方法で形成してもよい。

【００３４】また、絶縁性ペーストとしては、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ポリイミ
ドなどの熱硬化性樹脂、紫外線硬化型樹脂などが用いら
れる。そして、熱硬化性樹脂は、耐熱性が大きく、か
つ、硬化前の常温で流動状態で金属箔３上への塗布操作
が容易にできるため用いられる。特に、熱硬化時の温度
や硬化後の耐熱性からエポキシ樹脂系が好ましい。ま
た、熱硬化性樹脂を用いた場合、ＰＴＣ組成物が劣化し
ない温度、例えば２５０℃以下、好ましくは１５０℃以
下、さらに好ましくは１２０℃以下の温度など適宜な条
件下での熱硬化を行う、すなわちＰＴＣ組成物の性状か
ら熱硬化性樹脂が選定される。

【００３５】さらに、成形体２の長手方向の対向する側
面には、第１の絶縁層７上に積層した状態に、金属箔
３，３の各表面の異なるいずれか一方に電気的にそれぞ
れ接続された一対の電極９，９が形成されている。

【００３６】これら電極９，９は、第１の他側側面絶縁
層6aおよび第１の一側側面絶縁層6bの各表面にそれぞれ
被覆形成された導電ペースト層である導電膜層10，10
と、これら導電膜層10，10の各表面にそれぞれ被覆形成
されたニッケルメッキなどのメッキ層11，11とにて構成
されている。

【００３７】そして、第１の他側側面絶縁層6aの表面に
被覆された一方の導電膜層10は、第１の上側表面絶縁層
5aの他端部表面と第１の下側表面絶縁層5bに被覆されて
いない金属箔３の他端部表面とに跨がって形成されてい
る。

【００３８】また、第１の一側側面絶縁層6bの表面に被
覆された他方の導電膜層10も同様に、第１の下側表面絶
縁層5bの一端部表面と第１の上側表面絶縁層5aに被覆さ
れていない金属箔３の一端部表面とに跨がって形成され
ている。

【００３９】なお、この導電膜層10，10は、導電性粒子
とバインダとの混合物である導電ペーストにて形成され
ている。そして、導電性粒子としては、ＰＴＣ組成物の
導電性粒子と同様のものが用いられるが、銀、パラジウ
ム、金、銅、アルミニウム、ニッケルなどの金属粒子や
カーボンブラックやグラファイトなどの導電性粒子、特
に銀が好ましい。一方、バインダとしては、絶縁性ペー
ストと同様の熱硬化性樹脂、耐熱性を有する熱可塑性樹
脂などが用いられるが、熱硬化性樹脂が好ましい。な
お、この導電ペーストは、必要に応じて導電性粒子およ
びバインダ以外の他の物質を添加したものでもよいが、
導電性、耐熱性、信頼性、硬化時の温度、価格などの面
から、銀とエポキシ樹脂との組み合わせが好ましい。そ
して、絶縁性ペーストと同様に塗布した後、焼結して、
導電膜層10，10を形成する。

【００４０】また、これら電極９，９は、導電膜層10，
10のみ、導電膜層10，10の表面に半田にて半田層を形成
した２層構造、あるいは、導電膜層10，10を被覆するメ
ッキ層11，11の各表面にさらに半田にて半田層を形成し
た３層構造などとしてもよい。この半田層を電極９，９
の各表面に形成することにより、プリント基板への面実
装の際に半田付けが容易となる。

【００４１】さらに、成形体２の長手方向に直交する幅
方向の対向する側面には、第２の前側側面絶縁層13a
が、図１に示すように成形体２の前側に位置して膜状に
被覆形成されているとともに、第２の後側側面絶縁層13
b が、成形体２の後側に位置して膜状に被覆形成されて
いる。

【００４２】これら第２の前側側面絶縁層13a および第
２の後側側面絶縁層13b の周縁部は、金属箔３，３、第
１の絶縁層７および電極９，９のそれぞれ露出した各側
面にわたっており、これら第２の前側側面絶縁層13a お
よび第２の後側側面絶縁層13b は、それぞれ全体として
略Ｉ字形状をなしている。

【００４３】そして、これら第２の前側側面絶縁層13a
と第２の後側側面絶縁層13b とにて、第２の絶縁層13が
構成されている。

【００４４】なお、この第２の絶縁層13は、絶縁性ペー
ストをスクリーン印刷、ドクターブレード法、ロールや
シリコーンゴムなどの柔軟部材からなる曲面原盤などに
て転写するなどの方法により塗布して形成するほか、絶
縁性ペーストを入れた槽にディップする方法、絶縁性塗
料のスプレにて吹き付ける方法、絶縁性フィルムを貼り
付ける方法など、いかなる方法で形成してもよく、ま
た、絶縁性ペーストとしては、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、不飽和ポリエステル、ポリイミドなどの熱硬化
性樹脂、紫外線硬化型樹脂などのほか、酸素や水分を遮
断できるものならば有機系、無機系を問わずいかなる物
質でもよい。熱硬化性樹脂は、耐熱性が大きく、かつ、
硬化前の常温で流動状態で塗布操作が容易にできるため
用いられる。特に、熱硬化時の温度や硬化後の耐熱性か
らエポキシ樹脂系のものが好ましい。さらに、熱硬化性
樹脂を用いた場合、ＰＴＣ組成物が劣化しない温度、例
えば２５０℃以下、好ましくは１５０℃以下、さらに好
ましくは１２０℃以下の温度など適宜な条件下での熱硬
化を行う、すなわちＰＴＣ組成物の性状から熱硬化性樹
脂が選定される。

【００４５】次に、上記第１の実施の形態の製造工程の
動作を説明する。

【００４６】まず、ロールミルや加圧ニーダなどで加熱
混練したり、バンバリーミキサ中で混合するなどして、
結晶性高分子物質に導電性粒子を分散させてＰＴＣ組成
物を調製する。そして、この得られたＰＴＣ組成物を、
射出成形、押出し成形、コンプレッション成形、カレン
ダ成形などの方法により、図示しない所定寸法の薄板状
の基板を成形する。

【００４７】次いで、この基板の表裏面に、一対の金属
箔３，３を熱圧着やコンプレッション成形にて接合形成
する。

【００４８】そして、これら金属箔３，３の各表面に、
所定の間隔をおいて所定の幅寸法で縞状に絶縁ペースト
をスクリーン印刷、ドクターブレード法などにて塗布し
て乾燥させて、帯状の第１の上側表面絶縁層5aおよび第
１の下側表面絶縁層5bを互いにずらした状態でそれぞれ
複数形成する。

【００４９】次に、この絶縁ペーストを塗布した基板
を、第１の上側表面絶縁層5aおよび第１の下側表面絶縁
層5bの長手方向の一縁の位置で切断して短冊片を形成す
る。この切断は、例えば、ダイシングソーおよびシャー
リングなどの各種カッタやレーザなどにより行う。

【００５０】次いで、この得られた短冊片の切断面であ
る長手方向の両側面に、絶縁ペーストを塗布し乾燥させ
て、第１の他側側面絶縁層6aおよび第１の一側側面絶縁
層6bをそれぞれ形成する。

【００５１】さらに、これら第１の他側側面絶縁層6aお
よび第１の一側側面絶縁層6bの各表面に、導電ペースト
を塗布し焼結させて、導電膜層10，10を形成する。そし
て、これら導電膜層10，10の各表面に、ニッケルメッキ
などのメッキ層11，11を形成する。

【００５２】最後に、こうして電極９，９を形成した短
冊片を所定寸法に切断した後、この切断面に、絶縁ペー
ストを塗布し乾燥させて、第２の絶縁層13を形成するこ
とによって、表面実装型のチップ状のＰＴＣ素子１を得
る。

【００５３】なお、この切断面への第２の絶縁層13の形
成は、短冊片の切断後速やかに行うことが好ましい。時
間をおくと、その間に成形体２が酸化、水分の吸収など
による悪影響を受けてしまい、素子特性が不安定になる
傾向があるためである。もし、切断後、第２の絶縁層13
の形成までに、長時間経過した場合には、加熱処理、真
空引き処理などにより、成形体２の内部に吸収された水
分を取り除くことが、素子特性を安定させる上で有効で
ある。

【００５４】こうして、得られたＰＴＣ素子１によれ
ば、成形体２の表裏面が金属箔３，３に覆われ、かつ、
成形体２の側面が第１の絶縁層７および第２の絶縁層13
に覆われており、成形体２が露出している部分がないた
め、この成形体２が酸化、水分の吸収などによる悪影響
を受けにくく、長期間安定した素子特性を得ることがで
きる。

【００５５】また、第１の絶縁層７および第２の絶縁層
13を、絶縁性ペーストを塗布することにより設けるの
で、容易に膜状にできる。

【００５６】さらに、第２の絶縁層13を、その周縁部が
金属箔３，３、第１の絶縁層７および電極９，９のそれ
ぞれ露出した各側面にわたるように形成するため、成形
体２と金属箔３，３との境界面からの酸素、水などの吸
収を確実に防止でき、しかも、半田付けの際の金属箔
３，３間の短絡を確実に防止できる。

【００５７】次に、本発明のＰＴＣ素子の第２の実施の
形態を図３および図４を参照して説明する。

【００５８】図３および図４において、21はＰＴＣ素子
で、このＰＴＣ素子21は、結晶性高分子物質に導電性粒
子を分散したＰＴＣ組成物で略矩形板状に成形されたＰ
ＴＣ基板である成形体22を有している。

【００５９】そして、この成形体22の表裏面には、これ
ら表面および裏面の略全面にわたって、銅やニッケル、
これらの合金などの電極膜である金属箔23が、熱圧着、
コンプレッション成形などによりそれぞれ一対接合形成
されている。

【００６０】さらに、これら金属箔23，23には、成形体
22の幅方向に沿って金属箔23，23を、主電極膜23a とこ
の主電極膜23a より面積の小さい副電極膜23b とに分割
するスリット状のスリット部24が、パターンエッチング
などにより金属箔23，23の一部を除去することにより、
成形体22のそれぞれ反対側の端部近傍にそれぞれ設けら
れている。なお、面積の大きい主電極膜23a 同士は、成
形体22を介して対向して位置している。

【００６１】なお、パターンの形成には、感光性レジス
トを使用するとよい。そして、スリット部24の幅寸法
は、成形体22の厚さ寸法より大きい寸法に設定すること
が好ましい。

【００６２】また、金属箔23，23の表面およびスリット
部24にて露出する成形体22の表裏面には、金属箔23，23
の両端部表面を露出して、膜状の第１の絶縁層25が被覆
形成されている。

【００６３】なお、この第１の絶縁層25は、絶縁性ペー
ストをスクリーン印刷、ドクターブレード法、ロールや
シリコーンゴムなどの柔軟部材からなる曲面原盤などに
て転写するなどの方法により塗布して形成するほか、絶
縁性ペーストを入れた槽にディップする方法、絶縁性塗
料のスプレにて吹き付ける方法、絶縁性フィルムを貼り
付ける方法など、いかなる方法で形成してもよい。

【００６４】さらに、成形体22の長手方向の対向する側
面には、薄膜状の一対の電極26，26が、主電極膜23a お
よび副電極膜23b の各表面にわたって、電解メッキ、無
電解メッキ、導電性ペースト、金属片などにて形成され
ている。こうして、これら電極26，26は、対向して位置
する面積の大きい主電極膜23a ，23a の各表面の異なる
いずれか一方に電気的にそれぞれ接続されている。

【００６５】なお、これら電極26，26は、電解メッキの
みで形成した場合、非常に強固で、信頼性が高く寸法精
度の管理が容易にできるため好ましい。また、これら電
極26，26の表面にさらに半田にて半田層を形成した多層
構造としてもよい。この半田層を電極26，26の表面に形
成することにより、プリント基板への面実装の際の半田
付けを容易にできる。

【００６６】さらに、成形体22の幅方向の対向する側面
には、第２の前側側面絶縁層28a が、図３に示すように
成形体22の前側に位置して膜状に被覆形成されていると
ともに、第２の後側側面絶縁層28b が、成形体22の後側
に位置して膜状に被覆形成されている。

【００６７】これら第２の前側側面絶縁層28a および第
２の後側側面絶縁層28b の周縁部は、金属箔23，23、第
１の絶縁層25および電極26，26のそれぞれ露出した各側
面にわたっており、これら第２の前側側面絶縁層28a お
よび第２の後側側面絶縁層28b は、それぞれ全体として
略Ｉ字形状をなしている。

【００６８】そして、これら第２の前側側面絶縁層28a
と第２の後側側面絶縁層28b とにて、第２の絶縁層28が
構成されている。

【００６９】なお、この第２の絶縁層28は、絶縁性ペー
ストをスクリーン印刷、ドクターブレード法、ロールや
シリコーンゴムなどの柔軟部材からなる曲面原盤などに
て転写するなどの方法により塗布して形成するほか、絶
縁性ペーストを入れた槽にディップする方法、絶縁性塗
料のスプレにて吹き付ける方法、絶縁性フィルムを貼り
付ける方法など、いかなる方法で形成してもよく、ま
た、絶縁性ペーストとしては、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、不飽和ポリエステル、ポリイミドなどの熱硬化
性樹脂、紫外線硬化型樹脂などのほか、酸素や水分を遮
断できるものならば有機系、無機系を問わずいかなる物
質でもよい。熱硬化性樹脂は、耐熱性が大きく、かつ、
硬化前の常温で流動状態で塗布操作が容易にできるため
用いられる。特に、熱硬化時の温度や硬化後の耐熱性か
らエポキシ樹脂系のものが好ましい。さらに、熱硬化性
樹脂を用いた場合、ＰＴＣ組成物が劣化しない温度、例
えば２５０℃以下、好ましくは１５０℃以下、さらに好
ましくは１２０℃以下の温度など適宜な条件下での熱硬
化を行う、すなわちＰＴＣ組成物の性状から熱硬化性樹
脂が選定される。

【００７０】次に、上記第２の実施の形態の製造工程の
動作を説明する。

【００７１】まず、ロールミルや加圧ニーダなどで加熱
混練したり、バンバリーミキサ中で混合するなどして、
結晶性高分子物質に導電性粒子を分散させてＰＴＣ組成
物を調製する。そして、この得られたＰＴＣ組成物を、
射出成形、押出し成形、コンプレッション成形、カレン
ダ成形などの方法により、図示しない所定寸法の薄板状
の基板に成形する。

【００７２】次いで、この基板の表裏面に、一対の金属
箔23，23を熱圧着やコンプレッション成形にて接合形成
する。

【００７３】そして、この金属箔23，23の表面に、所定
の間隔をおいて所定の幅寸法でパターンエッチングなど
にて金属箔23，23の一部を帯状に除去し縞状にスリット
部24を形成する。

【００７４】次に、このスリット部24を形成した基板の
表裏面に、所定の間隔をおいて所定の幅寸法で縞状に絶
縁ペーストをスクリーン印刷、ドクターブレード法など
にて塗布して乾燥させて、帯状の第１の絶縁層25をそれ
ぞれ複数形成する。

【００７５】次いで、この第１の絶縁層25を形成した基
板を、第１の絶縁層25間の略中央で切断して短冊片を形
成する。この切断は、例えば、ダイシングソーおよびシ
ャーリングなどの各種カッタやレーザなどにより行う。

【００７６】そして、この得られた短冊片の切断面であ
る長手方向の両側面に、金属箔23，23の各表面にわたっ
て略コ字状に電極26，26を電解メッキなどにて形成す
る。

【００７７】この後、この電極26，26を形成した短冊片
を所定寸法に切断した後、この切断面に、絶縁ペースト
を塗布し乾燥させて、第２の絶縁層28を形成することに
よって、表面実装型のチップ状のＰＴＣ素子21を得る。

【００７８】なお、この切断面への第２の絶縁層28の形
成は、短冊片の切断後速やかに行うことが好ましい。時
間をおくと、その間に成形体22が酸化、水分の吸収など
による悪影響を受けてしまい、素子特性が不安定になる
傾向があるためである。もし、切断後、第２の絶縁層28
の形成までに、長時間経過した場合には、加熱処理、真
空引き処理などにより、成形体22の内部に吸収された水
分を取り除くことが、素子特性を安定させる上で有効で
ある。

【００７９】こうして、得られたＰＴＣ素子21によれ
ば、成形体22の表裏面が金属箔23，23とスリット部24に
設けられた第１の絶縁層25とに覆われ、かつ、成形体22
の側面が電極26，26および第２の絶縁層28に覆われて、
成形体22が露出している部分がないため、成形体22が酸
化、水分の吸収などによる悪影響を受けにくく、長期間
安定した素子特性を得ることができる。

【００８０】また、第１の絶縁層25および第２の絶縁層
28を、絶縁性ペーストを塗布することにより設けるの
で、容易に膜状にできる。

【００８１】さらに、第２の絶縁層28を、その周縁部が
金属箔23，23、第１の絶縁層25および電極26，26のそれ
ぞれ露出した各側面にわたるように形成するため、成形
体22と金属箔23，23との境界面からの酸素、水などの吸
収を確実に防止でき、しかも、半田付けの際の金属箔2
3，23間の短絡を確実に防止できる。

【００８２】また、スリット部24を、成形体22のそれぞ
れ反対側の端部近傍に位置して設けるため、電流の流れ
る成形体22の面積を増大させ、抵抗値を低下させ、大き
な保持電流を得ることができる。

【００８３】なお、上記第１の実施の形態においては、
第２の絶縁層13は、金属箔３，３、第１の絶縁層７およ
び電極９，９のそれぞれ露出した各側面にわたって形成
した構成について説明したが、成形体２の幅方向の対向
する側面にのみ形成した構成でもよいほか、金属箔３，
３の露出した各側面の少なくとも一面にわたって形成し
た構成、電極９，９の露出した各側面の少なくとも一面
にわたって形成した構成などでもよい。

【００８４】また、上記第２の実施の形態においては、
第２の絶縁層28は、金属箔23，23、第１の絶縁層25およ
び電極26，26のそれぞれ露出した各側面にわたって形成
した構成について説明したが、成形体22の幅方向の対向
する側面にのみ形成した構成でもよいほか、金属箔23，
23の露出した各側面の少なくとも一面にわたって形成し
た構成、電極26，26の露出した各側面の少なくとも一面
にわたって形成した構成などでもよい。

【００８５】なお、第２の絶縁層13，28を成形体２，22
の幅方向の対向する側面にのみ形成した構成であって
も、近接して位置する一対の金属箔３，３，23，23間の
近傍に第２の絶縁層13，28が位置するため、半田付けの
際に、これら金属箔３，３，23，23間が半田により架橋
されにくく、半田付けの際の短絡が生じにくい。

【００８６】さらに、上記第１の実施の形態および第２
の実施の形態においては、第２の絶縁層13，28は、電極
９，９，26，26を形成した短冊片を所定寸法に切断した
後、この切断面に絶縁ペーストを塗布して形成すると説
明したが、まず、短冊片を所定寸法に切断してから、こ
の切断面に絶縁ペーストを塗布して第２の絶縁層13，28
を形成し、その後、電極９，９，26，26を形成してもよ
い。例えば、第２の実施の形態において、短冊片を得た
後、この短冊片をスリット部24のスリット方向に対して
直交する方向に沿って切断してから、この切断面に絶縁
ペーストを塗布して第２の絶縁層28を形成し、その後、
電極26，26を、例えばバレルメッキ法にて形成できる。

【００８７】

【実施例】次のようにして製造した、上記第１の実施の
形態に係るＰＴＣ素子である実施例１と、ＰＴＣ基板の
一部が露出している従来のＰＴＣ素子である比較例１と
を用いて、両者の電気的特性を測定して比較検討した。

【００８８】実施例１および比較例１は、次のようにし
て製造した。

【００８９】まず、カーボンブラックを高密度ポリエチ
レンに加圧ニーダを用いて加熱混練して分散させたＰＴ
Ｃ組成物をペレット化し、このぺレットを押し出し成形
機によりシート化し、このシートの両面に厚さ寸法２５
μｍの金属箔であるニッケルメッキ箔を熱圧着すること
によって、幅寸法１８０mm、長さ寸法２５０mm、厚さ寸
法０．３mmの基板を得た。

【００９０】次に、この基板にγ線を１０Ｍｒａｄ照射
することで、高密度ポリエチレンを架橋した後、幅寸法
３７mm、長さ寸法３７mmのサイズにポンチを用いて打ち
抜いた。

【００９１】次いで、この略正方形板状の基板の表面の
ニッケルメッキ箔に、エポキシ樹脂からなる絶縁ペース
トを縞状に１６５メッシュのスクリーンメッシュを用い
てスクリーン印刷にて塗布した後、１２０℃保持の恒温
槽に入れ乾燥硬化した。この印刷パターンは、幅寸法３
mm、長さ寸法３０mmの縞状のパターンが、１．５mmの間
隔をおいて長さ方向に対して平行に６本並んだものであ
る。同様に、この基板の裏面のニッケルメッキ箔にも、
エポキシ樹脂からなる絶縁ペーストを縞状にスクリーン
印刷にて塗布した後、１２０℃保持の恒温槽に入れ乾燥
硬化したが、この裏面においては、縞状のパターンを、
縞状のパターン間の間隔部の長手方向の中心線が表面の
縞状のパターンの長手方向の中心線と対向するように位
置決めして形成した。

【００９２】そして、表面の縞状のパターンの長手方向
の中心線と、裏面の縞状のパターン間の間隔部の長手方
向の中心線とに沿って、絶縁層を形成した基板をカッタ
を用いて切断して短冊片を得た。

【００９３】次に、エポキシ樹脂からなる絶縁ペースト
をガラス板上にドクターブレード法により印刷した後、
この絶縁ペーストを短冊片の切断面である長手方向の両
側面に転写により塗布して、１２０℃保持の恒温槽に入
れ乾燥硬化して、この短冊片の両側面に絶縁層を形成し
た。

【００９４】次いで、銀系の導電ペーストをガラス板上
に、上述のエポキシ樹脂からなる絶縁ペーストより厚め
にドクターブレード法により印刷した後、この導電ペー
ストに絶縁層を形成した短冊片の両側面をディップする
ことで、この導電ペーストを、絶縁層を覆うとともに基
板の表裏面に形成したニッケルメッキ箔に跨がるように
略コ字状に塗布して、１５０℃保持の恒温槽に入れ乾燥
硬化して、この短冊片の両側面に導電膜層を形成した。

【００９５】そして、この導電膜層の表面に、電気メッ
キ法により、ニッケルメッキを行い、さらに、半田メッ
キを行って、電極を形成した。

【００９６】次に、この短冊片の長手方向の両端から３
mmの部分を切断し廃棄した後、残りの部分を長さ方向に
沿って１．６mm間隔で切断して、比較例１を得た。

【００９７】最後に、エポキシ樹脂からなる絶縁ペース
トを、ガラス板上にドクタープレード法により印刷した
後、比較例１の切断面に転写により塗布して、１４０℃
保持の恒温槽に入れ乾燥硬化して、絶縁層を形成し、実
施例１を得た。

【００９８】このようにして製造した実施例１と比較例
１とをプリント基板上に半田付けでそれぞれ面実装し、
ＤＣ１２Ｖを印加することで、トリップさせ、つまりＰ
ＴＣ特性を発現させ、このトリップ状態を３２０時間保
持したときの抵抗値変化を測定した。

【００９９】この結果を図５に示す。なお、ここで測定
した抵抗値とは、印加を適宜休止した後、３０分以上室
温に放置したときの素子抵抗値である。

【０１００】この図５に示す結果をみると、印加時間が
１００時間までは、実施例１と比較例１とでは、抵抗値
に差がみられず、両者とも安定した抵抗値を示してい
る。

【０１０１】しかし、印加時間１００時間以降について
は、比較例１では抵抗値が徐々に上昇しているのに対
し、実施例１では抵抗値が印加時間３００時間を越えて
も一定である。

【０１０２】よって、実施例１は、比較例１と比べて、
長期間安定した素子特性を示すことが確認できた。

【０１０３】一方で、上述のように製造した１００個以
上の実施例１を、プリント基板上に半田付けで面実装し
てみたが、金属箔間が半田により架橋されず、金属箔間
の短絡の発生は認められなかった。

【０１０４】また、次のようにして製造した、上記第２
の実施の形態に係るＰＴＣ素子である実施例２と、ＰＴ
Ｃ基板の一部が露出している従来のＰＴＣ素子である比
較例２とについても、両者の電気的特性を測定して比較
検討した。その結果は、図示しないが、上述の実施例１
と比較例１との結果と同じであった。よって、実施例２
は、比較例２と比べて、長期間安定した素子特性を示す
ことが確認できた。

【０１０５】実施例２および比較例２は、次のようにし
て製造した。

【０１０６】まず、カーボンブラックを高密度ポリエチ
レンに加圧ニーダを用いて加熱混練して分散させたＰＴ
Ｃ組成物をペレット化し、このぺレットを押し出し成形
機によりシート化し、このシートの両面に厚さ寸法２５
μｍの金属箔であるニッケルメッキ箔を熱圧着すること
によって、幅寸法１８０mm、長さ寸法２５０mm、厚さ寸
法０．３mmの基板を得た。

【０１０７】次に、この基板にγ線を１０Ｍｒａｄ照射
することで、高密度ポリエチレンを架橋した後、幅寸法
３７mm、長さ寸法３７mmのサイズにポンチを用いて打ち
抜いた。

【０１０８】次いで、この略正方形板状の基板の表裏面
に、感光性レジストをスピンコート法により一定の厚さ
で膜状に形成し乾燥させた後、所定のマスクを配置して
選択的な露光・現像処理を行い、スリット部に対応する
位置のニッケルメッキ銅箔を塩化第二鉄水溶液にて溶解
除去した。その後、残存する感光性レジストを取り除い
た。

【０１０９】そして、この基板の表裏面に、エポキシ樹
脂系の感光性レジストを、スピンコート法により一定の
厚さで膜状に塗布して８０℃で乾燥した後、スリット部
のスリット方向に対して直交する方向の感光性レジスト
の両端部を炭酸水素ナトリウム溶液にて溶解除去した。

【０１１０】次いで、プレス機を用いて、この基板をス
リット部のスリット方向に沿って所定間隔をおいて、切
断することで短冊片を得た。

【０１１１】そして、この短冊片の切断面とともにこの
短冊片の表裏面に位置するニッケルメッキ箔の各表面に
わたって略コ字状に電気メッキ法によりニッケルメッキ
を行い、さらに、半田メッキを行って、電極を形成し
た。

【０１１２】次いで、プレス機を用いて長さ寸法３．２
mm、幅寸法１．６mm、厚さ寸法０．５mmに切断して、比
較例２を得た。

【０１１３】最後に、エポキシ樹脂からなる絶縁ペース
トを、ガラス板上にドクタープレード法により印刷した
後、比較例２の切断面に転写により塗布して、１４０℃
保持の恒温槽に入れ乾燥硬化して、絶縁層を形成し、実
施例２を得た。

【０１１４】

【発明の効果】請求項１記載のＰＴＣ素子によれば、Ｐ
ＴＣ基板が露出しむきだしになっている部分がなく、Ｐ
ＴＣ基板が酸化、水分の吸収などによる悪影響を受けに
くいため、長期間安定した素子特性を得ることができ
る。また、近接して位置する一対の電極膜間の近傍に絶
縁層が位置するため、半田付けの際に、これら電極膜間
が半田により架橋されにくく、半田付けの際の電極膜間
の短絡を生じにくくできる。

【０１１５】請求項２記載のＰＴＣ素子によれば、ＰＴ
Ｃ基板が露出しむきだしになっている部分がなく、ＰＴ
Ｃ基板が酸化、水分の吸収などによる悪影響を受けにく
いため、長期間安定した素子特性を得ることができる。
また、近接して位置する一対の電極膜間の近傍に第２の
絶縁層が位置するため、半田付けの際に、これら電極膜
間が半田により架橋されにくく、半田付けの際の電極膜
間の短絡を生じにくくできる。

【０１１６】請求項３記載のＰＴＣ素子によれば、ＰＴ
Ｃ基板が露出しむきだしになっている部分がなく、ＰＴ
Ｃ基板が酸化、水分の吸収などによる悪影響を受けにく
いため、長期間安定した素子特性を得ることができる。
また、近接して位置する一対の電極膜間の近傍に第２の
絶縁層が位置するため、半田付けの際に、これら電極膜
間が半田により架橋されにくく、半田付けの際の電極膜
間の短絡を生じにくくできる。

【０１１７】請求項４記載のＰＴＣ素子によれば、請求
項１ないし３いずれかに記載のＰＴＣ素子の効果に加
え、絶縁層を、絶縁性ペーストを塗布することより設け
るので、容易に膜状にできる。

【０１１８】請求項５記載のＰＴＣ素子によれば、請求
項２ないし４いずれかに記載のＰＴＣ素子の効果に加
え、第２の絶縁層を電極膜の露出した各側面にわたって
それぞれ設けるため、ＰＴＣ基板と電極膜との境界面か
らの酸素、水などの吸収を防止でき、しかも、半田付け
の際の電極膜間の短絡を防止できる請求項６記載のＰＴ
Ｃ素子によれば、スリット部をＰＴＣ基板のそれぞれ反
対側の端部近傍に位置して設けるため、主電極膜の対向
する面積を大きくでき、電流の流れるＰＴＣ基板の面積
を増大させ、抵抗値を低下させ、大きな保持電流を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のＰＴＣ素子を示す
一部を切り欠いた斜視図である。

【図２】同上ＰＴＣ素子を示す断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態のＰＴＣ素子を示す
一部を切り欠いた斜視図である。

【図４】同上ＰＴＣ素子を示す断面図である。

【図５】本発明のＰＴＣ素子の実施例１の印加時間と抵
抗値変化率との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１，21 ＰＴＣ素子 ２，22 ＰＴＣ基板である成形体 ３，23 電極膜である金属箔 ７，25 第１の絶縁層 ９，26 電極 13，28 第２の絶縁層 23a 主電極膜 23b 副電極膜 24 スリット部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶性高分子中に導電性粒子を分散した
   ＰＴＣ組成物で略矩形板状に成形されたＰＴＣ基板と、 このＰＴＣ基板の両端にそれぞれ設けられた一対の電極
   と、 前記ＰＴＣ基板の表裏面に対向して設けられ、前記電極
   の異なるいずれか一方に電気的にそれぞれ接続された対
   をなす金属膜状の電極膜と、 前記電極および前記電極膜の少なくともいずれにも覆わ
   れていない前記ＰＴＣ基板の少なくとも一部を覆う絶縁
   層とを具備したことを特徴とするＰＴＣ素子。
2. 【請求項２】 結晶性高分子中に導電性粒子を分散した
   ＰＴＣ組成物で略矩形板状に成形されたＰＴＣ基板と、 このＰＴＣ基板の表裏面にそれぞれ略全面にわたって設
   けられた対をなす金属膜状の電極膜と、 前記ＰＴＣ基板の表裏面の一面の一端側および表裏面の
   他面の他端側に積層しない部分を形成しつつ前記電極膜
   の各表面に略全面にわたって積層されるとともに前記Ｐ
   ＴＣ基板の対向する側面に連続して設けられた第１の絶
   縁層と、 これら第１の絶縁層が形成された前記ＰＴＣ基板の対向
   する側面の前記第１の絶縁層上に積層してそれぞれ設け
   られ、これら第１の絶縁層に覆われていない前記電極膜
   の異なるいずれか一方に電気的にそれぞれ接続された一
   対の電極と、 前記第１の絶縁層に覆われていない前記ＰＴＣ基板の側
   面に設けられた第２の絶縁層とを具備したことを特徴と
   するＰＴＣ素子。
3. 【請求項３】 結晶性高分子中に導電性粒子を分散した
   ＰＴＣ組成物で略矩形板状に成形されたＰＴＣ基板と、 このＰＴＣ基板の表裏面にそれぞれ略全面にわたって対
   をなして設けられ、スリット部によりそれぞれ電気的に
   分断された主電極膜およびこの主電極膜より面積の小さ
   い副電極膜を有し、前記主電極膜同士が略対向する金属
   膜状の電極膜と、 前記スリット部のスリット方向に対して略平行に位置す
   る前記ＰＴＣ基板の対向する側面にそれぞれ設けられ、
   前記電極膜の主電極膜の異なるいずれか一方に電気的に
   それぞれ接続された一対の電極と、 前記電極膜の表面および前記スリット部にて露出した前
   記ＰＴＣ基板の表裏面を覆う第１の絶縁層と、 前記電極に覆われていない前記ＰＴＣ基板の側面を覆う
   第２の絶縁層とを具備したことを特徴とするＰＴＣ素
   子。
4. 【請求項４】 絶縁層は、絶縁性ペーストが塗布される
   ことにより設けられたことを特徴とする請求項１ないし
   ３いずれかに記載のＰＴＣ素子。
5. 【請求項５】 第２の絶縁層は、対をなす電極膜の露出
   した各側面にわたってそれぞれ設けられたことを特徴と
   する請求項２ないし４いずれかに記載のＰＴＣ素子。
6. 【請求項６】 スリット部は、ＰＴＣ基板の表裏面のそ
   れぞれ反対側の端部近傍に位置して設けられたことを特
   徴とする請求項３記載のＰＴＣ素子。