JPS62230002A - Ｐｔｃ素子の製造法 - 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、電気抵抗素子の製造法に関し、より詳細に
は湿度上昇に伴って比較的狭い潤度領域で電気抵抗が怠
増する性質（ＰＴＣ特性（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｔｅｓ＋
ｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ＞　）を有
する抵抗素子すなわち、ＰＴＣ索子の製造法に関する。

（従来技術） ＰＴＣ特性を有する物質は、一定の温度に上昇Ｔると発
熱が止まるヒータ、正特°性サーミスタ（ｐｒｃ　ｔｔ
＋ｃｒｉｉｓｔｅｒ）　、感熱ヒンサ、乾電池などで短
絡したとき回路を開き他方その短絡が取り除かれたとき
回路が閉じる保護素子などに利用することができる。し
たがって、Ｐ　Ｔ　Ｃ特性を有する物質のｊｆ１発が従
来から進められ、現在８　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ３に１価また
は３価の金属酸化物を添加したもの、ポリエチレンなど
の結晶性重合体に電導性物質が分散されたものなどがあ
る。

従来、ＰＴＣ特性を有する抵抗素子（以下、ＰＴＣ素子
と略す）は、第３図に示すようにＰＴＣ特性を有する物
質２と、これを挟持する電極板３ａおよび３ｂと、電極
板に接続されたリード板４ａおよび４ｂとからなる。

従来、ＰＴＣ素子は次のようにして製造されている。Ｐ
　Ｔ　Ｃ特性を有する（ＰＴＣ組成物）をまず調製し、
このＰＴＣ組成物をフィルム状に成形し、フィルムの上
下に金属箔の電極を熱圧着して積層体を形成する。この
積層体を所定の寸法に切断し、この積層体の電極表面に
リード板を半田付１ノなどで溶接してＰＴＣ素子を製造
する。

ＰＴＣ素子として好ましい特性は、高温で抵抗値（ピー
ク抵抗）が大きいことと共に、室温で１００ｍΩ以下の
低い抵抗値（室温抵抗）を右することである。この室温
抵抗の低減化のために、ＰＴＣ組成物中のカーボンブラ
ック（導電性粒子）の充填量を増量することが考えられ
るが、充分なピーク抵抗／室温抵抗の比を得ることがで
きない。

また、ＰＴＣ組成物と電極との接触抵抗、電極とリード
板との接触抵抗を低減する方法が種々提案されている（
米国特許第４．２３８．８１２号明細書、および特開昭
５３−９５２９８号公報）。

（発明が解決しようとづる問題点） ＰＴＣ素子を製造する際に、従来、電極板の表面にリー
ド板を半田付けなどで溶接する。この溶接の熱によって
ＰＴＣ素子、特に電極板に接するＰＴＣ組成物の一部が
熱分解し、ガス発生、ＰＴＣ組成物と電極板との間の剥
離などの熱損傷が起る。この熱損傷のために室温抵抗、
特に接触抵抗が増大する問題がある。

この発明は上述の背景にもとずいてなされたものであり
、その目的とするところはＰＴＣ素子の電極板とリード
板との溶接時における。熱損傷を軽減し、接触抵抗を低
減して、低い室温抵抗を有する優れたＰＴＣ素子の製造
する方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上述の目的達成のために種々の試験・研
究の結果、溶接用電極とリード板との接触面積を狭くす
れば、溶接の熱損傷が以外にも少ないことを見出し、こ
の発明を完成するに到った。

すなわち、この発明のＰＴＣ素子の製造法は、ＰＴＣ特
性を有する物質とこの物質を挟持する２枚の電極板とか
らなる＆！１層体の一方の電極板の表面の一部に、外部
接続用リード板を重ね、溶接するに際し、リード板に覆
われていない前記電極板表面部分に、広い接触面積を持
つ溶接用電極を接触させ、他方リード板表面に、狭い接
触面積を持つ溶接用電極を接触させ、その後各溶接用電
極に通電して電極板とリード板とを溶接することを特徴
とするしのである。

この発明の好ましい態様として、溶接と同時にリード板
に圧力を電極板側にかけることができる。

この発明において用いることのできるＰＴＣ特性を有す
る物質としては、例えば、重合体と導電性粒子との混合
物がある。この重合体として、ポリエチレン、ポリエチ
レンオキシド、ｔ−４−ポリブタジェン、ポリエチレン
アクリレート、エチレン−エチルアクリレート共重合体
、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリエステル、ポリ
アミド、ポリエーテル、ポリカプロラクタム、フッ素化
エチレン−プロピレン共重合体、塩素化ポリニレチン、
り０ロスルホン化エチレン、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、スチレンーアク
ルロニトリル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニ
リデン、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、ポリアセ
タール、ポリアルキレンオ“Ｖシト、ポリフェニレンオ
キシド、ポリスルホン、フッ素樹脂、およびこれらのブ
レンドポリマーなどが、ＰＴＣ特性を有する物質の調製
に用いることができる。重合体の種類、組成比などは、
所望の性能、用途等に応じて適宜変更することができる
。

また、重合体に分散される導電性粒子としては、カーボ
ンブラックの他、黒鉛、スズ、銀、金、銅などの導電性
物質の粒子を用いることができる。

Ｐ　Ｔ　Ｃ特性を有する物質の調製に際して、上記の重
合体、導電性粒子以外に、必要に応じて種々の添加剤を
混合することができる。添加できる物質として、例えば
アンチモン化合物、リン化合物、塩素化合物および臭素
化合物などの難燃剤もしくは耐燃剤、酸化防止剤などが
ある。

この発明においてＰＴＣ特性を有する物質は、その原材
料、例えば重合体、導電性粒子、その弛添加剤を所定の
割合で混合して調製される。

この発明のＰＴＣ索子は、上述のＰＴＣ特性を有する物
質と、この物質を挟持する電極板とからなっている。こ
こで用いることのできる電極板としては、通常の電極と
して用いることのできる材料である。ここで挟持する方
法としては、導電性接着剤を用いて電極板とＰＴＣ特性
を有する物質とを接合する方法、ＰＴＣ特性を右する物
質を融点近くまで加熱しこれに電極板を熱圧着する方法
などがある。

この発明において電極板とリード板との溶接は、電極板
の表面の一部に、外部接続用リード板を重ね、リード板
に覆われていない前記電極表面部分に、広い接触面積を
持つ溶接用電極を接触させ、他方リード板表面に狭い接
触面を持つ溶接用電極を接触させ、その後各溶接用電極
に通電して行なう。この発明において、溶接と同時にリ
ード板に圧力を電極板側にかけることが望ましい。これ
はリード板に電極板との溶接をより強固にするためであ
る。

この発明における溶接を、第１図および第２図を参照し
て具体的に説明する。ＰＴＣ組成物２とこの組成物を挟
持する２枚の電極板３ａおよび３ｂとからなる積層体を
準備する。この積層体の電極板３ａの上面の一部に外部
接続用リード板を重ね、リード板４ａに覆われていない
前記電極板表面部分に、広い接触面積を持つ溶接用電極
６を接触さＵる。また、リード板４ａの上面に狭い接触
面積を持つ溶接用電極５を接触させる。このような状態
にする手順は、上記に限定されず、任意である。この際
に、リード板４ａに溶接用電極５で電極板３ａに向けて
圧力をかけることが望ましい。

また、広い接触面を持つ溶接用電極６は、リード板４ａ
と接触しないが、リード板４ａを囲むようなコ字状接触
面を有することが望ましい。溶接時の大電流が溶接部を
通過後、直ちに分散させてＰＴＣ組成物への熱ＶＡ傷を
できるだけ少なくするためである。

このような状態で溶接用電極５および６に通電してリー
ド板４ａと電極板３ａとを溶接する。溶接時、尖鋭化し
た電極５が用いられているので、第１図に例示するよう
に、大電流７は一カ所に集中し、低エネルギーで溶融す
る。例えば、５〜５０ｗ、ｓ、好ましくは、約ｌＱｗ、
ｓの低溶接エネルギーで行なうことができる。

溶融部分は、冷ｕ１により凝固し、第２図に示すように
、ナゲツト８を形成する。溶接用電極を取り除き、溶接
が完了する。

この発明のＰＴＣ素子の表面に必要に応じて樹脂膜を形
成させることができる。この発明において用いることの
できる樹脂の種類は、この発明の目的に反しない限り制
限されない。その樹脂の例として、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスレチン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸
ビニル、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂、フッ素
樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリア
セタール樹脂、ポリフェニレンオキシド、飽和ポリエス
テル樹脂、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポ
リｐ−キシリレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポ
リエステルイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリフェ
ニレンスルフィド、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、尿素
樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、アルキド樹脂、不飽
和ポリエ　　　−ステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂
、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、これらのブレンド
ポリ・マー、化学試薬との反応、放射線種かけ、共重合
体などの改質された上記樹脂などがある。これらのうち
特に好ましいものはエポキシ樹脂およびフェノール樹脂
である。

これらの樹脂には、種々の添加剤、例えば可塑剤、滑剤
、橋かけ剤、加硫剤、硬化剤、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、充てん剤、強化剤、補強剤、改で１剤、帯電防止剤
、難燃剤、着色剤、熱安定剤、軟化剤、粘着性付与剤、
結合剤、粘む防止剤、表面処理剤、付香剤、防カビ剤、
白アリ防除剤、ネズミ忌避剤などを添加してもよい。

この発明において用いることのできる樹脂は、少なくと
も絶縁性を有しており、好ましくは電極表面、およびＰ
ＴＣ物質表面に対して密着性を有している。

樹脂膜の被覆法は、この発明において特に限定されず、
例えば噴霧、塗り付け、樹脂液への浸漬などである。樹
脂膜の被覆は、少なくとも、電極で覆われていないＰＴ
Ｃ物質表面に行なわれると共に、電極間にわたって行な
われることが好ましい。しかし、それ以外の素子表面を
被覆してもよい。

樹脂の塗布後の硬化は、化学処理、加熱、放射線照射等
の樹脂に応じた通常の方法によって実施することができ
る。樹脂膜の厚さは、樹脂の種類、素子の用途および寸
法等に応じて適宜変更することができる。

１９られたＰＴＣ素子は、所定の用途に供される。

〔発明の効果〕

この発明のＰＴＣ素子の製造法によって次の効果を得る
ことができる。

リード板と電極板との溶接を、狭い接触面を持つ溶接用
電極を用いて行なうので、溶接の大電流がその箇所に集
中し、低いエネルギーで所望の発熱を溶接必要部分のみ
に限定することができる。

従って、熱を有効に溶接に用いることができ、ＰＴＣ組
成物への熱損傷を最少限に抑えることができる。さらに
、溶接による熱損傷を最少限に抑えることができるので
、ＰＴＣ組成物と電極板との接触抵抗を低い値に抑える
ことができ、ＰＴＣ素子として優れた素子を製造するこ
とができる。

（実施例） この発明を以下の例によってより具体的に説明する。

実施例１ 下記組成のＰＴＣ特性を有する物質（ＰＴＣ組成物）を
調製した。

ＰＴＣ組成　　　　　　　　　　重量％千　合　体＝８
蕃度ポリエチレン　　　　６０（東洋曹達型、 ニボＯンハード５１００） ３ｉＪ％ｆ性粒子：カーボンブラック　　　　　３８（
キャボット社製、 スターリングＶ） 添　加　剤：酸化防１剤　　　　　　　　　２（イルガ
ノックス１０１０） この組成物を二本口−ルミルで混練し、さらに押出し成
形機またはロール成形機で厚さ３００μのフィルムを成
形した。フィルムの上下に厚さ６０μのニッケルａ！ｉ
電極で熱圧着し、積層体を形成した。好ましくは、電極
表面を粗面化し、付着性を付与する。得られた積層体を
所定の寸法（１０Ｘ１　ｏｘｏ、２５ｏａ＋）に切断し
た。

他方、所定寸法の外部接続用リード板を準備し、これを
電極板上に重ね、さらにリード板上に、第１図に示１よ
うに、先端が細くなった溶接用電極を置いた。また、リ
ード板で覆われていない電極板の表面に広い接触面を持
つ溶接用電極を、リード板と接触しないように接触させ
た。このような状態で、溶接出力を約１０ｗ、ｓ、通電
時間０．５〜２．０ｍｓの溶接条件で、溶接してＰＴＣ
素子を得た。

ＰＴＣ素子の室温抵抗は溶接の前後で、５０ｍΩから５
６７ＦＬΩへ６ｍΩの抵抗増にとどめることができた。

比較例 リード板と電極板との溶接を、半田付けにより行なった
こと以外、実施例１と同様にＰＴＣ素子を製造した。得
られたＰＴＣ素子の室温抵抗は、溶接の前後で５０ｍΩ
から２５４ｍΩに大幅に増大した。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の製造方法を説明するためのＰＴＣ素
子の断面図、第２図はこの発明の製造方法で得られたＰ
ＴＣ素子の断面図、第３図はＰＴＣ素子の斜視図である
。 １・・・ＰＴＣ素子、２・・・ＰＴＣ組成物、３・・・
電極板、４・・・リード板、５．６・・・溶接用電極、
７・・・電流路、８・・・ナゲツト。 第１図 ５ｂ 第２０ ！ｆ’＋３図 手−続？ＩｔｌｉＥ書 昭和６１年１１月−１２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＰＴＣ特性を有する物質とこの物質を挟持する２枚
   の電極板とからなる積層体の一方の電極板の表面の一部
   に、外部接続用リード板を重ね、溶接するに際し、リー
   ド板に覆われていない前記電極板表面部分に、広い接触
   面積を持つ溶接用電極を接触させ、他方リード板表面に
   、狭い接触面積を持つ溶接用電極を接触させ、その後各
   溶接用電極に通電して電極板とリード板とを溶接するこ
   とを特徴とするＰＴＣ素子の製造法。 ２、溶接と同時にリード板に圧力を電極板側にかける、
   特許請求の範囲第１項記載のＰＴＣ素子の製造法。