JPS63110602A

JPS63110602A - Ｐｔｃ素子およびその製造法

Info

Publication number: JPS63110602A
Application number: JP25634586A
Authority: JP
Inventors: 永堀　淳司
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 1986-10-28
Filing date: 1986-10-28
Publication date: 1988-05-16

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、電気抵抗素子に関し、特に、温度上昇に伴
って比較的狭い；Ｈ度域で電気抵抗が急増する性質（Ｐ
ＴＣ特性（ｐｏｓｔｔｉｖｅ　　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒ
。

ｃｏａｆｒｉｅｉｃｎｔ））を有する抵抗素子、すなわ
ち、ＰＴＣ索子に関する。

〔従来の技術〕

ＰＴＣ特性を有する物質は、一定の温度にヒータがなる
と発熱を止める制御素子、正特性す″−ミスタ（ＰＴＣ
Ｌｈｃｒｍｉｓｔｃｒ）　、感熱センサ、短絡などによ
り回路に過電流が流れたとき回路を開く保護素子などに
利用することができる。このＰＴＣ特性を有する物質と
して、種々の物質が開発されており、例えば、ＢａＴｉ
Ｏ３に】価または３価の金属酸化物を添加したセラミッ
ク系のもの、ポリエチレンなどの重合体に導電性物質が
分散されたポリマー系のものなどがある。

従来、ＰＴＣ素子は、第１図に示すように、主にＰＴＣ
特性を何する物質２と、これを挟持する金属電極板３と
、電極板に接続されたリード（端子）４とからなる。こ
のＰＴＣ素子の製造法は、ＰＴＣ特性を何する物質（組
成物）をまず調製し、このＰＴＣ組成物をフィルムの上
下に圧延ニッケル箔の電極を熱圧着して積層体を形成し
、この積層体を所定の寸法に切断し、電極表面にリード
を甲田付けなどで接続してＰＴＣ素子を製造してなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このＰＴＣ素子の電圧−電流特性は第２図に示すような
特徴を示す。すなわち、１−Ｅ／Ｒのオーム法則の成立
つオーム領域では抵抗Ｒは室温抵抗Ｒｒにほぼ等しく、
そして流れる電流が増して自己発熱によって温度が上昇
し、ＰＴＣ特性から抵抗Ｒか増大する。ある一定電流１
　ｍａｘに達すると電圧増加に伴い電流か減少する定電
力領域になり、ＥＩ−Ｐの関係が成１ｒつ。ここで、Ｐ
はＰＴＣ素子の放熱能力に等しい。

一般に、ＰＴＣ素子を回路保護素子として使用する場合
、Ｉ　ｍａｘを基準として、通常時電流Ｉｎがｔ　ｍａ
ｙ：以下になり、異常時電流１ａｂがＩ　ｍａｘ以上と
なるようにＰＴＣ素子を設計しなくてはならない。その
ＰＴＣ索子の設計に際して、従来、抵抗値を増減させて
ＰＴＣ素子の１　ｍａｘの値を調整している。しかしな
がら、■ωａＸを高くするために室温抵抗Ｒｒを小さく
すると異常時にＩｐ　−Ｖ／　Ｒｒの過大電流が流れて
好ましくない。従って、ＰＴＣ素子の放熱能力Ｐを増や
してＩ　ｍａｘを大きくしたＰＴＣ素子の開発が要請さ
れている。

この発明は１−述の背景に基づいてなされたものであり
、その目的とするところは、ＰＴＣ素子の放熱能力Ｐを
高めて■ｌｌ１ａｘを大きくすることのできる高性能Ｐ
ＴＣ素子を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、上記課題解決のために種々のＰＴＣ素子を
試作開発し、その製造法を研究した結果、ＰＴＣ素子の
表面に絶縁被覆層を多孔性被膜として形成し、素子表面
積を広くすれば、ＰＴＣ索子の放熱能力Ｐが著しく増大
するとの知見を得、この知見に基づき種々の被覆剤につ
いて検討し、溶剤中に分散させられた被覆樹脂でＰＴＣ
素子を塗布すれば、多孔質な放熱性の良いＰＴＣ素子が
得られることを見出だし、この発明を完成するに至ったすなわち、この発明のＰＴＣ素子は、少なくとも２種の
金属電極と、その電極間に配設されたＰＴＣ特性を有す
る物質とからなるＰＴＣ素子であって、多数の連続気孔
を有する多孔性絶縁被膜が該ＰＴＣ索子表面に設けられ
たことを特徴とするものである。

この発明のＰＴＣ素子の製造法は、少なくとも２種の金
属電極と、その電極間に配設されたＰＴＣ特性を有する
物質とからなるＰＴＣ素子表面を、３０νｔ％以上、好
ましくは３０〜５０ｗｔ％の溶剤とを含む熱硬化型樹脂
の被覆液で被覆し、樹脂硬化開始後に溶剤を蒸散させて
、多数の連続気孔を有する多孔性絶縁被膜が形成するこ
とを特徴とするものである。

以下、この発明を、より詳細に説明する。

ＰＴＣ特性を有する物質（ＰＴＣ組成物）この発明にお
いて用いられるＰＴＣ索子は、通常、少なくとも２種の
電極と、その電極間に配設されたＰＴＣ特性を有する物
質とからなるものである。このＰＴＣ特性を有する物質
は、例えば、ＢａＴｉＯ３に１価または３価の金属酸化
物を添加したもの、重合体と導電性粒子との混合物など
がある。

この発明に於いて用いることのできる重合体として、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、
塩素化ポリエチレン、クロ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−アクリロニトリル共重合体、ポリ塩化
ビニル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアル
キレンオキシド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホ
ン、フッ素樹脂、およびこれ等のうちから選ばれた少な
くとも２種のブレンドポリマー等がある。この発明のお
いて、重合体の種類、組成比などは、所望の性能、用途
などに応じて適宜選択することかできる。

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、グラファイト、炭素粉、スズ、銀、金、銅
などの導電性物質の粒子、銀や銅メッキされたセラミッ
ク粒子などを用いることができる。ＰＴＣ組成物の調製
に際して、−に記の重合体、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。そのよう
な添加剤として、例えば、アンチモン化合物、リン化合
物、塩素化化合物、臭素化化合物などの難燃剤、酸化防
止剤、安定剤、熱伝導性粒子などがある。

この発明においてＰＴＣ組成物は、その原材料、重合体
、導電性粒子、その他添加剤を所定の割合いで配合・混
練して調製される。

ＰＴＣ素子この発明のＰＴＣ素子は、上述のＰＴＣ特性を有する物
質と、それと接触する少なくとも２種の電極とからなる
。ここで用いることのできる電極材料の種類としては、
通常の電極として用いることのできる金属であり、その
様なものとして、例えば、ニッケル、コバルト、アルミ
ニウム、クロム、スズ、銅、銀、鉄（ステンレス鋼など
の鉄合金を含む）、亜鉛、金、鉛、白金などがある。電
極の形状、寸法などはＰＴＣ索子の用途などに応じて適
宜選択することが望ましい。この発明において電極材料
として、焼鈍処理した金属がよい。

ここで焼鈍は、金属を所定の温度に加熱後、徐冷して行
われる。加熱速度、加熱温度、加熱時間、加熱雰囲気、
冷却速度、冷却雰囲気などの焼鈍条件は、熱処理対象物
である金属の材質などによって適宜選択する。この電極
の厚さは、好ましくは３０μｍ以上である。こ、の焼鈍
によって応力、歪みなどが除去される。

次いで、この発明においてＰＴＣ組成物と電極とを接合
する方法の一例を説明する。得られたＰＴＣ組成物を、
例えば、フィルム状に成形し金属電極をフィルムの上下
に熱圧着して積層体を形成し、また、導電性接着剤を用
いて電極板とＰＴＣ組成物とを接合して積層体を形成し
、この積層体を所定の寸法に切断し、電極表面にリード
線をスポット溶接、半田付けなどで接続してＰＴＣ素子
を製造することができる。

この発明の特徴の一つは、ＰＴＣ素子表面に、多数の微
細な２例えば、径０．０１〜２　ｍ　ｍ　％好ましくは
、径０．１〜Ｉｎｏｎの連続気孔をａする多孔性絶縁被
膜が形成されていることである。この多孔性被膜は、熱
硬化型樹脂と溶剤３０ｖｔ％以上とからなる被覆液を用
いて、例えば、ＰＴＣ素子の表面に塗布、乾燥して得ら
れる。この発明において用いられる被覆樹脂は、熱硬化
型のものであり、その様なものとして、例えば、エポキ
シ系樹脂、フェノール系樹脂などがある。被覆液（もこ
の樹脂を溶剤中で分散して得ることができる。溶剤の種
類は、任意であり、用いる樹脂の種類などに応じて適宜
選択することかできる。その様な溶剤として、ケトン、
トルエンおよびアルコールなどがある。被覆液中の溶剤
含量は、３０ｗＬ％以−１−１好ましくは３０νＬ％〜
５０ｖＬ！’６である。この被覆液てＰＴＣ素子表面の
一部または全面を塗布し、樹脂の硬化が進行してから、
例えば、温度を上げて溶剤を除去する。製造条件は、好
ましい多孔性絶縁被膜が形成されるように適宜変更する
ことが望ましい。

〔作　用〕

この発明が上記のように構成されているので、下記の作
用を釘する。

従来、ＰＴＣ素子表面を被覆するのに用いられる被覆液
は、粘度が１０〜２００ｃｐのものであり、溶剤含量は
０〜５ｗｔ％である。この発明において、溶剤含量が多
く、樹脂硬化後に溶剤を蒸散させるので、多数の連続気
孔ををする多孔性絶縁被膜、すなわち、表面の細かい凹
凸のある被膜が形成される。この被膜は、従来のエポキ
シ等の樹脂被膜と比べ気孔率が高く、それたけ比表面積
も増大する。

！一連の放熱能力Ｐは、この比表面積に比例することか
ら、このＰＴＣ素子において大きい。その結果、第２図
に示す電圧−電流特性は、定電力領域が−［二昇し、Ｉ
　ｍａｗ　も」１昇させることができる。このことは、
通常時電流の大きい回路系にＰＴＣ素子を適用できるこ
とを意味する。

〔実施例〕

この発明を、例によって具体的に説明する。

実施例下記組成のＰＴＣ組成物を調製した。

重量ｇ重合体・・・高密度ポリエチレン　　　　・・・・・・
４０（東洋曹達製、ニボロンハード５１００）エチレン
−アクリル酸共重合体・・・６０（ダウケミカル製、ブ
リマコール３４６０）導電粒子・・・カーボンブラック
　　　　・・・・・・８４（キャボット製、パルカンＸ
　Ｃ−７２）フェノール系酸化防止剤　　　　　　・・
・・・・　２（チバガイギー製、イルガノックス１０１
０）これらの原料をロール温度１５０℃の２本ロールミ
ルで１０分間、混練してＰＴＣ組成物を調製した。

これを２ｍ＋ｎ厚に成形し、冷却後、２０Ｘ２５ｏ＋ｍ
に切断した。１ｍｍ厚のＮｉ板を６０μｍまで冷間圧延
した後、アンモニア分解ガス中で６００℃３０分間の焼
鈍処理して得られた完全焼鈍Ｎ１箔（行内金属箔工業製
）を準備した。なお、このＮｉ箔はＪＩＳ　　Ｚ　　２
２５１に規定された微少硬さ試験によるマイクロビッカ
ース硬度で８０Ｈｖ　（０，０５）の硬度を有していた
。

完全焼鈍Ｎｉ箔を４０Ｘ５５ｍｍに切断し、この箔の間
にＰＴＣ組成物を挿入し、ホットプレスで積層・圧着し
た。これを３Ｘ３［＋１１１に切出し、直径０．４のス
ズめっき銅線を半田ディツプにより半田付けを行った。

次いで、下記組成の被覆液を混合して調製した。

重量部ビスフェノールＡ系樹脂　　　　・・・・・・・・・１
００（アデカレジン　ＩＥＰ４１００　　旭電化製）芳
香族アミン系硬化剤　　　　　・・・・・・・・・　４
０（ｌシＩＩ　ｌｏｔ　　旭電化製）ケトン系溶剤　　　　　　　　　・・・・・・・・・１
００１００（純正化学製）得られた被覆液でＰＴＣ素子を被覆し、８０℃のＭＥＫ
飽和蒸気中で２時間予備硬化し、次いで、１５０℃の空
気中で本硬化し、溶剤を蒸発させた。

この結果、ＰＴＣ索子の表面に、０．１〜１ｃｍの気孔
か多数少じた。

得られたＰＴＣ素子を静止空気中で電圧−電流特性を測
定した結果を第３図の実線に示す。このＰＴＣ素子のＩ
　ｍａｘは０．６Ａであった。

比較例変性フェノール系樹脂（セラコート８００Ｐ　　北陸塗
料製）に溶剤（ＢＳコートシンナー）を添加し４０〜５
００Ｐの粘度に調製した被覆液を用いたこと以外、実施
例と同様にＰＴＣ素子を調製し、電圧−電流特性を測定
した。その結果を第３図の破線に示す。このＰＴＣ素子
のＩ　ｍａｘは０．４Ａに過ぎなかった。

〔発明の効果〕

上記した構成を有し、作用を果たすこの発明のＰＴＣ素
子は、以下の効果を奏する。

ＰＴＣ索子の室温抵抗を低くすることなしに、ＰＴＣ素
子の放熱能力Ｐを改薄することかでき、従って、短絡時
に流れる過電流か回路に過大な負荷をかけない抵抗値で
、かつ通常時の回路電流を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＰＴＣ索子例の説明図、第２図はＰＴＣ素子の
電圧−電流特性を示す線図、第３図は実施例と比較例と
のＰＴＣ索子の電圧−電流特性を夫々示す線図である。１・・・ＰＴＣ素子、２・・・ＰＴＣ組成物、３・・・
電極、４・・・リード。

Claims

【特許請求の範囲】１、少なくとも２種の金属電極と、その電極間に配設さ
れたＰＴＣ特性を有する物質とからなるＰＴＣ素子であ
つて、多数の連続気孔を有する多孔性絶縁被膜が該ＰＴ
Ｃ素子表面に設けられたことを特徴とするＰＴＣ素子。２、少なくとも２種の金属電極とその電極間に配設され
たＰＴＣ特性を有する物質とからなるＰＴＣ素子表面を
、熱硬化型樹脂と溶剤３０ｗｔ％以上とからなる被覆液
で被覆し、樹脂硬化開始後に溶剤を蒸散させて、多数の
連続気孔を有する多孔性絶縁被膜を形成することを特徴
とするＰＴＣ素子の製造法。３、溶剤の含量が３０〜５０ｗｔ％である、特許請求の
範囲第２項記載のＰＴＣ素子の製造法。