JPS61159702A - 有機正特性サ−ミスタ - 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】 （産業上の利用分野） この発明は有機正特性サーミスタに関し、特にたとえば
高分子材料にカーボンブラック等を混在した正特性サー
ミスタ素子の周囲に外装材が形成された有機正特性サー
ミスタに関する。

（従来技術） この種の有機正特性サーミスタが、蒔開昭５５−９８８
０１号公報に開示されている。

有機正特性サーミスタは、酸素中では、サーミスタ素子
が酸素を吸収して、たとえば、初期抵抗値が大きくなる
という電気的特性上の劣化が／４：しる、そのため、サ
ーミスタ素子の周囲にバリヤないし外装材を形成してそ
の劣化を防止することが行なわれている。この外装材は
樹脂たとえばエポキシ樹脂によって形成される。この場
合、その劣化を防止するためには、樹脂の架橋密度が高
い程好ましい。

（発明が解決しようとする問題点） 外装材としての樹脂の架橋密度を上げれば、脆性が大き
くなり、耐ヒートシヨツク性が悪くなる。

すなわち、たとえばヒートショック試Ｍ（−５０’Ｃ−
＋　１２０℃）によって、外装材のひび割れやサーミス
タ素子および電極の破壊などが生じる。

これでは、有機正特性サーミスタをたとえば回路保護装
置として用いた場合に、その機能を全く果たさなくなる
という本質的な問題となる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、電気的特性が安
定でしかも耐ヒートシヨツク性にすぐれた有機正特性サ
ーミスタを提供することである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、外装材として６Ｑｗｔ％〜８０ｗｔ％の絶
縁性フィラーを含有した樹脂を用いた、有機正特性サー
ミスタである。

（作用） 樹脂中に含有されたフィラーは、樹脂の架橋密度を粗に
し、かつ外装材内部に気泡を散在させるように機能し、
その結果、外装材自身のヤング率を低下させるようにし
、サーミスタ素子との熱膨張率の差を外装材で吸収、緩
和させるような作用を果たす、しかも、フィラーの含有
率が、有機正特性サーミスタの電気的特性上外装材とし
て実用可能な範囲に設定される。

（発明の効果） この発明によれば、外装材がサーミスタ素子との熱膨張
差を吸収、緩和するので、ヒートシッソクによる外装材
のひび割れや有機正特性サーミスタ素子や電極の破壊を
抑えることができる。さらに、外装材が酸素を適度に遮
蔽するので、酸素吸収による電気的特性の劣化も防止さ
れ得る。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行なう以下の実施例の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例を示す断面図である。有機
正特性サーミスタ１０は、たとえば円板状の有機正特性
サーミスタ素子１２を含む、サーミスタ素子１２は、た
とえば特開昭５４−６２２４９号公報などで知られてい
るように、それぞれがたとえば架橋されたポリエチレン
などの高分子材料からなり、さらに、たとえばカーボン
ブランクなどの導電粒子が混在されている。そして、サ
ーミスタ素子１２は、そのポリエチレンなどの樹脂が温
度上昇にともなって膨張し各々の導電粒子間を引き離す
ように働くので、温度上昇にともなってその抵抗値が上
がるという正の温度−抵抗特性を示す。

このサーミスタ素子１２の両生面には、電極１４および
１６がそれぞれ形成される。これら電極１４および１６
としては、たとえば銅やニッケルなどからなる金属箔が
用いられる。電極１４および１６には、リード線１８お
よび２０がそれぞれ接続される。

さらに、外装材２２が、サーミスタ素子１２゜電極１４
および１６ならびにリード線１８および２０の一部を覆
うように、形成される。この外装材２２は、その中に絶
縁性フィラーを含有したたとえばエポキシ樹脂などの合
成樹脂によって形成される。フィラーの材料としては、
シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、タルク、炭酸
カルシウムなどが用いられる。このフィラーは、樹脂中
に６０ｗｔ％〜８０ｗｔ％の含有率で含有される。した
がって、フィラーを含有することによって樹脂の使用量
を少なくできるので、有機正特性サーミスタ全体として
コストの低減が可能となる。しかもフィラーを含有させ
ることにより、外装材とサーミスタ素子との間の熱膨張
率の差が大きくなる方向に向かっても、フィラーが逆に
外装材自身のヤング率を低下させるように作用するため
、耐ヒートクラツク性にすぐれたものになる。

実験例Ｉ 実験例！では、まず、下記の表で示す条件で、外装材２
２　（第１図）を形成してそれぞれ５個ずつのサンプル
１．　　Ｉｆ、　　ＩＩ［、ＩＶおよび■を得た。

（以下余白） 前表で、硬化は、８０度で１時間、さらに１００度で２
時間、熱を加えて主剤を硬化するような条件とした。

そして、５個ずつの各サンプル１〜■について、ヒート
ショック試験を行なった。ヒートショック試験では、各
サンプルを一５０℃の恒温槽に５分間入れ直ちに１２０
℃の恒温槽に５分間入れるのを１サイクルとして、何サ
イクルまでこのようなヒートショックに耐え得るかを調
べた。その結果が第２図に示される。

第２図から明らかなように、サンプルＩについては、５
（囚のサンプルのうちの３個が２５サイクル（実用に供
するために耐えるべきサイクル）以上ものヒートショッ
クに耐えたが、他の１個は２５サイクル目に破壊され残
りの１個は２２サイクル目に破壊された。また、サンプ
ル■については、５個のサンプルのうち２個が２５サイ
クル以上ものヒートショックに耐えたが、他の１個は２
５サイクル目に破壊され残りの２個は２０サイクル目に
破壊された。しかしながら、サンプルｎ〜■については
、全てが２５サイクル以上ものヒートショックに耐えた
。

このように、外装材２２　（第１図）のフィラー含有率
を８５ｗｔ％にしたサンプル■では、フィラーの含有量
が多すぎて樹脂の架橋密度が下がりすぎ、フィラー粒子
間の結合力や外装材とサーミスタ素子との結合力が劣る
ため耐ヒートシヨツク性が劣り、外装材の破壊が起きた
。一方、外装材２２のフィラー含有率を５５ｗｔ％にし
たサンプル■では、フィラーの含有量が少なすぎて樹脂
の架構密度が高くなりすぎ、外装材の膨張、収縮に対す
る自由度が小さすぎ、脆性が増すため耐ヒートシヨツク
性が劣り、サーミスタ素子自体の破壊が起きた。しかし
ながら、フィラー含有率を６０ｗｔ％〜８０−１％にし
たサンプル■〜■では実用に供するためのヒートショッ
クに耐えた。

実験例■の結果より、外装材としてフィラーを６０ｗｔ
％〜８０ｗｔ％の含有率で含有した樹脂を用いれば、樹
脂とフィラーとの適度な配合バランスによりその耐ヒー
トシヨツク性が向上し、保護装置として十分実用に耐え
得るものが得られることがわかる。

また、フィラー含有率を８０ｗｔ％を超える値にすると
、サンプルＩのような外装材の破壊が生じるばかりでな
く、外装材としての成型性が悪くなるため実用性に欠け
るので、この発明ではフィラー含有率を８０ｗｔ％を超
える値のものを除外した。

実験例■ 実験例■では、まず、実験例Ｉで用いたサンプルと同じ
サンプルＩ〜■を準備した。

そして、各サンプルのリード線を可変電圧交流電源に接
続して電圧を印加した。この試験では、初めの３０秒間
は３０〜４５Ｖの電圧を印加し、その後の２分間で１２
０Ｖまで昇圧した。なお、１２０Ｖの電圧を印加する際
には、サンプルと電源との接続を一定時間間隔で切り離
して行なった。

そして、サンプルと電源との切り離し後、サンプルを３
０分間室温（２５°）に放置しその初期抵抗値を測定し
た。その結果を第３図に示す。

第３図は横軸に時間をとり、縦軸に電圧を印加する前の
各サンプル■〜■の初期抵抗値を基準にした場合の初期
抵抗値の変化率をとったグラフである。

第３図より明らかなように、サンプルＩについては、外
装材のフィラー含有率が多いためその酸素透過率が大き
くなり過ぎ、電圧印加の時間経過にともなってその初期
抵抗値の変化率が大きくなり実用になり得ない、しかし
ながら、サンプル■〜■については、外装材の酸素透過
率が適度に制限され、２０００時間しても初期抵抗の変
化率が小さく十分実用に耐え得るものとして得られた。

実験例■の結果より、外装材中のフィラー含有率が少な
いほど有機正特性サーミスタの電気的特性は良くなるこ
とがわかる。さらに、樹脂中に８０ｗＬ％以下のフィラ
ーを含有したものを外装材として用いれば、サンプル■
〜■の結果から、有機正特性サーミスタの電気的特性が
実用上問題にならないことが確認される。しかしながら
、フィラーを含有した外装材であっても、フィラーの含
有率が８０ｗｔ％を越えるようになれば、サンプルＩの
結果から、初期抵抗の経時的劣化が大きくなることがわ
かる。したがって、フィラ〜の含有率は８０ｗｔ％以下
にすることが好ましい。

なお、フィラーの含有率が６０ｗｔ％を下まわるように
なると、実験例■かられかるように、従来のものと同様
に、外装材がサーミスタ素子との熱膨張差を吸収、緩和
しきれず、耐ヒートシヨツク性が悪くなりすぎるので、
この発明では、電気的特性が安定でしかも耐ヒートシヨ
ツク性が満足できる有機正特性サーミスタを得るために
は、樹脂中に含有させるフィラーの含有率を６０ｗｔ％
〜８０ｗｔ％の範囲に設定したのである。

なお、外装材２２の＃ｌ素通過率はたとえばその材料と
なる樹脂、フィラーおよびバインダの混合比や種類、そ
れを形成するための焼付温度およびその膜厚などを変え
ることによって変わるが、この含有率の範囲でフィラー
を含有した外装材２２は、実用可能な程度に酸素を遮蔽
する。上述のフィラー含有率の範囲にあるサンプル■〜
■の外装材の酸素透過率は、それぞれ、６×１０″″７
．３ｘｌ　　　□−７、７ＸＩ　　　Ｑ−’　　　ｃｃ
／ｃｄ／ｎ＋／ｓｅｅ　　　／ｃｔａ１１ｇであった。

これは、特開昭５５−９８８０１号公報に外装材の酸素
透過率を５×１０″″’ｃｃ／ｄ／　ｔｓ　／　ｓｅｅ
　／　ｃｓ　Ｈｇ以下にすることが望ましいと開示され
ているが、外装材中にフィラーを含有させることによっ
てその酸素透過率を５Ｘ１０−’ｃｃ／−／龍／　ｓｅ
ｃ　／　ｃｍｌ１ｇ以上たとえばサンプル■のように酸
素透過率を６×ＩＯ″″’　ｃｃ　／　ａｉ　／　ｍｓ
　／　ｓｅｃ／ｃａ＋Ｈｇにしても実用上問題にならな
いことがわかる。また、参考までに、サンプルＩおよび
■の酸素透過率は、それぞれ、７Ｘ１０−’および３ｘ
ｌＯ″″’　ｃｃ　／　ｃｄ　／　＋ｎ　／　ｓｅｃ　
／　ａｍ　Ｈｇであった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図解図である。 第２図は実験例Ｉの結果を示すグラフである。 第３図は実験例■の結果を示すグラフであり、横軸に時
間の経過を、紺軸に初期抵抗値の変化率を、それぞれ示
す。 図において、１０は有機正特性サーミスタ、ｌ２は有機
正特性サーミスタ素子、１４および１６は電極、Ｉ８お
よび２０はリード線、２２は外装材を示す。 特許出願人　株式会社　村田製作所 代理人　弁理士　山　１）　義　人 （ほか１名） 図面の浄ＩＦ（内容に変更なし） 即　２　図 莢１＆ｅｌ　Ｉ　ｎＭｌｔ、？、ｌグーｔ７″　３　図
　　　１陸粥■・耗１に一爪１Ｔラフ吟間（Ｈ「） 手続？甫正書（方式） ％式％ ２、発明の名称 有機正特性サーミスタ ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 有機正特性サーミスタ素子と、前記有機正特性サーミス
   タ素子に接続される電極と、前記有機正特性サーミスタ
   素子の周囲に形成される外装材とを含む、有機正特性サ
   ーミスタにおいて、 前記外装材として６０ｗｔ％〜８０ｗｔ％の絶縁性フィ
   ラーを含有した樹脂を用いたことを特徴とする、有機正
   特性サーミスタ。