JPS63138702A

JPS63138702A - Ｐｔｃ素子

Info

Publication number: JPS63138702A
Application number: JP61285467A
Authority: JP
Inventors: 荒井　光男
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 1986-11-29
Filing date: 1986-11-29
Publication date: 1988-06-10

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
って比較的狭い温度域で電気抵抗が急増する性質（Ｐ　
Ｔ　Ｃ特性（ｐｏｓｌｔｌｖｅ　　ｔｅｍｐｅｒａｔｕ
ｒｅｃｏｅｆｆｌｃｌｏｎｔ））を有する抵抗素子、す
なわち、ＰＴＣ素子に関する。

〔従来の技術〕

ＰＴＣ特性を有する物質（ＰＴＣ組成物）は、一定の温
度にヒータがなると発熱を止める制御素子、正特性サー
ミスタ（ＰＴＣＬｈｅｒＩｌｉｓｔｅｒ）　、感熱セン
サ、電池などを含む回路が短絡などしたときジュール熱
に基づく自己発熱により抵抗値が増大して過電流を所定
の電流以下に制限し他方その短絡が取除かれたとき回路
が復帰する回路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、Ｂ　ａ　Ｔ　Ｉ　Ｏ３に１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ボリ
マ−系のものなどがある。

従来、ＰＴＣ素子１は、第３図に示すように、主にＰＴ
Ｃ組成物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、例えば、ＰＴＣ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、電極表面にリード板をスポット溶接、半
田付けなどで溶接してＰＴＣ素子を製造してなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＰＴＣ素子として好ましい特性の一つは、室温で１００
ミリΩ以下の低い室温抵抗Ｒ「を有することである。こ
のように低い室温抵抗ＲｒによってＰＴＣ素子のジュー
ル熱による自己発熱を低く抑えることができる。しかし
ながら、室温抵抗を零オームにすることは実質上不可能
であり、印加電圧がＶボルトのときジュール熱Ｊは印加
電圧Ｖに比例して増大し、即ち、自己発熱が増大する。

この自己発熱量がＰＴＣ素子の放熱能力Ｐを超えるとＰ
ＴＣ素子自体の温度が上昇し、その結果、ＰＴＣ素子の
内部抵抗もＰＴＣ特性に基づいて増大する。従って、室
温抵抗の低いＰＴＣ素子であってもその放熱能力Ｐの低
いものは、耐電圧性が劣っており性能の優れたＰＴＣ素
子とはいえない。

従来のＰＴＣ素子には、室温抵抗の低いものもあるが、
その放熱能力Ｐは決して高くはなかった。

この発明は上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、低い室温抵抗値を有すると共
に、高い放熱能力を有して耐電圧性に優れた高性能ＰＴ
Ｃ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
表面に放熱層を形成すれば、ＰＴＣ素子の放熱能力Ｐが
著しく増大するとの知見を得、この知見に基づき、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枚の
金属電極と、その電極と電気的に接合したＰＴＣ組成物
とからなるＰＴＣ素子であって、該ＰＴＣ素子外表面に
着色表面膜または凹凸膜からなる放熱層を有することを
特徴とするものである。

この発明の好ましい態様において、着色表面膜からなる
放熱層を黒色塗膜とすることができる。

この発明の好ましい態様において、凹凸膜からなる放熱
層を、粗面化してなる表面層、またはメッキ層とするこ
とができる。

以下、この発明を、より詳細に説明する。

ＰＴＣ組成物この発明において用いられるＰＴＣ素子は、通常、２以
上の電極と、その電極と電気的に接合されたＰＴＣ組成
物とからなるものである。このＰＴＣ組成物は、例えば
、Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯａ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、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、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。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組成物と、それ
と接触する２以上の電極とからなる。ここで用いる二と
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素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、圧延金属箔
の他、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。

放熱層この発明の特徴の一つは、ＰＴＣ素子外表面の全面若し
くはその一部に着色膜または凹凸膜からなる放熱層を有
することである。着色材による表面膜は、例えば、ＰＴ
Ｃ素子の表面を塗料で塗布、噴霧などして形成すること
ができる。その色彩、色調などは、放熱性の優れたもの
を選択することが望ましい。例えば、その様な着色材に
よる表面膜として黒色塗膜などがあり、この黒色塗膜に
よって放熱効果は約２割程度向上する。その膜厚は、Ｐ
ＴＣ素子の用途などに応じて種々に変更することができ
る。第１図にその例を示す。この例では、ＰＴＣ素子１
の電極表面に黒色塗膜５が設けられている。

凹凸膜からなる放熱層として、粗面化してなる表面層、
また、粗面メッキ層などがある。粗面化およびメッキは
、通常の方法で行うことができ、放熱効果が最大になる
条件で行うことが望ましい。

第２図に粗面メッキ層６を有する例を示す。

〔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
用を有する。

ＰＴＣ素子の外表面に放熱層が設けられているので、積
極的にジュール熱が外部に放出され、放熱能力が向上す
る。このように高い放熱能力は印加電圧を高くし、ジュ
ール熱が増大してもそのＰＴＣ素子を安全に、かつ良好
な信頼性を保ちながら使用することを可能にする。

〔実施例〕

この発明を、例によって具体的に説明する。

実施例１下記組成のＰＴＣ組成物を調製した。

重量％重合体・・・高密度ポリエチレン　　　　・・・・・・
２６（東洋曹達製、ＨＤＰＥ５１００）エチレン−アクリル酸共重合体・・・２６（ブリマコー
ル３４６０）導電粒子・・・カーボンブラック　　　　・・・・・・
４７（キャボット社製、スターリングＳＯ）フェノール
系酸化防止剤　　　　　　・・・・・・　１（チバガイ
ギー製、イルガノックス１０１０）これらの原料を２本
ロールで混練してＰＴＣ組成物を調製し、これを成形し
た。Ｎｉ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１０．５Ｘ１０．５ｍｍに切出
し、リードをスポット溶接で接合してＰＴＣ素子を調製
した。

次いで、黒色塗料（日本ペイント社製、耐熱顔料（黒）
で得られたＰＴＣ素子の電極表面を被覆して放熱層を形
成した。

得られたＰＴＣ素子について印加電圧を５Ｖ。

１０Ｖ、２０Ｖに変えて電流値と消費電力を測定した。

その結果を第１表に示す。

比較例１黒色塗料を塗布しなかったこと以外、実施例１と同様に
ＰＴＣ素子の調製および測定をした。その結果を第１表
に示す。

第１表電圧　実施例１　　　　　　比較例１（Ｖ）電流へ　電力ＷＴ＆流Ａ　電力Ｗ５　０．４０５
　０．８１０　　０．３８４　０．７７２１０　０．２
０Ｂ　　０．８２４　　０．１９７　０．７７８２０　
０、ＬＱ５　　Ｑ、８４０　　　Ｑ、ｌＱＩ　　Ｑ、８
０ｇ実施例２黒色塗料を塗布しない代りに電極の表面をメッキにより
粗面化し、突起物の形成をしたこと以外、実施例１と同
様にＰＴＣ素子を調製し、ｎ１定した。

その結果を第２表に示す。

比較例２メッキによる突起物の放熱層を形成しなかったこと以外
、実施例２と同様にＰＴＣ素子を調製し、測定した。そ
の結果を第２表に示す。

第２表電圧　実施例２　　　　　　比較例２（Ｖ）電流Ａ　電力Ｗ　　電流Ａ　電力Ｗ５　０．４０
７　０．８１４　　０！７１　０．７４２１０　０．２
０８　０．８３２　　０．１８９　０．７５６２０　０
．１０８　０．８４ｇ　　　０．０９７　０．７７４表
１および２から、放熱層を設けることにより消費電力（
放熱能力）で４〜１０％向上し、同じ電流値で比較する
と４〜１０％耐電圧性が向上していることがわかる。

〔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。

実施例で実証される様に、この発明のＰＴＣ素子によっ
て高い放熱能力を有することができ、従って、優れた耐
電圧性を持つことができる。従来、放熱効果を得るため
に素子の寸法を大きくしていたが、この発明によってそ
の必要がなくなり、よりコンパクトな電子装置を製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のよるＰＴＣＸｉ子の一例を示す斜視図
、第２図は本発明による別のＰＴＣ素子の一例を示す斜
視図、第３図は従来のＰＴＣ素子の例を示す斜視図であ
る。１・・・ＰＴＣ素子、２・・・ＰＴＣ組成物、３・・・
電極、４・・・リード、５・・・黒色塗膜、６・・・黒
色メッキ層。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄第１図１口９つ１°：”Ｌ’（ｊ’ｌふ１こ変更なし）第２図第３図手続補正書彷　式）％式％１　事件の表示昭和６１年　特許願　第２８５４６７号２　発明の名称ＰＴＣ素子３　補正をする者事件との関係　　特許出願人日本メクトロン株式会社４代理人昭和６２年２月４日図面（第１図）の浄書（内容に変更なし）。

Claims

【特許請求の範囲】１、少なくとも２枚の金属電極と、その電極と電気的に
接合したＰＴＣ組成物とからなるＰＴＣ素子であつて、
該ＰＴＣ素子外表面に着色材の表面膜または凹凸膜から
なる放熱層を有することを特徴とするＰＴＣ素子。２、着色材の表面膜からなる放熱層が黒色塗膜である、
特許請求の範囲第１項記載のＰＴＣ素子。３、凹凸膜からなる放熱層が粗面化してなる表面層であ
る、特許請求の範囲第１項記載のＰＴＣ素子。４、凹凸膜からなる放熱層がメッキ層である、特許請求
の範囲第１項記載のＰＴＣ素子。