JPS63244702A - Ｐｔｃ素子およびその製造法 - 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、電気素子に関し、より詳細には、温度上昇
に伴って比較的狭い温度領域で電気抵抗が急増する性質
（ＰＴＣ特性（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｔｅＢｅｒ−ａｔｕ
ｒｅ　ｃｏｅｆｆ’［ｃｌｅｎｔ　）　）を有する電気
素子、すなわち、ＰＴＣ素子およびその製造法に関する
。

〔従来の技術〕

ＰＴＣ特性を有する物質、すなわち、ＰＴＣ組成物は、
一定の温度に上昇すると発熱が止まるヒータ、正特性サ
ーミスタ（ＰＴＣＴＩＩＥＲＭＩＳＴＥＲ）　、感熱セ
ンサ、電池などを含む回路が短絡したとき過電流を所定
の電流値以下に制限し他方その短絡が取除かれたとき回
路を復帰する回路保護素子などに利用することができる
。ＰＴＣ組成物として現在種々の物質が開発され、従来
から、例えば、Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏａに１価または３価
の金属酸化物を添加したもの、また、ポリエチレン、エ
チレン−アクリル酸共重合体などの重合体にカーボンブ
ラックなどの導電性粒子が均一に分散されたものがある
。

このＰＴＣ組成物の製造法は、一般的に、重合体として
用いる１種またはそれ以上の樹脂に必要量のカーボンブ
ラックを添加して混練することからなる。更に、ＰＴＣ
組成物を利用する、例えば、この物質を金属電極板で挾
持する従来のＰＴＣ素子は、第５図（ａ）および（ｂ）
に示すように、主にＰＴＣ組成物２と、これを挾持する
電極板３ａおよび３ｂと、その電極板の夫々に接続され
たリード４ａおよび４ｂとからなり、このＰＴＣ組成物
は、重合体中に導電性粒子を分散してなる組成物である
。そのＰＴＣ素子の製造法において、少なくとも１　ｉ
ｆ、の重合体と導電性粒子とをその重合体の融点具−１
−の温度で混練してＰＴＣ組成物を調製し、このＰＴＣ
組成物をフィルム状に成形する。このＰＴＣ組成物と電
極板との接合は、ＰＴＣ組成物をその融点付近の温度で
電極金属と熱圧着して行われている。接合して得られた
積層体を所定の寸法に切断し、この積層体の電極表面に
リードを半田付け、スポット溶接などで電気的に接続さ
せてＰＴＣ素子を製造している。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のＰＴＣ素子の製造法における電極
とリード部分とを接続する際に、半田付けおよびスポッ
ト溶接による熱が、電極とＰＴＣ組成物との間の剥離、
ＰＴＣ組成物の劣化を引起こし、ＰＴＣ素子として重要
な特性である室温抵抗の増大やバラツキなどの不都合が
生じる。

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、電極とＰＴＣ組成物との間の
剥離やＰＴＣ組成物の劣化のないＰＴＣ素子の製造法、
並びに低い室温抵抗を有するＰＴＣ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〕

この発明によればこの課題は、２枚の金属板の部分面間
にＰＴＣ組成物を配置し、この金属板とＰＴＣ組成物と
を金属板の部分面で熱圧着すると共にＰＴＣ組成物と接
触しない金属板内面を残して積層体を成形し、必要に応
じてこの積層体を所定の寸法に裁断することを特徴とす
るＰＴＣ素子の製造法により達成される。

この発明によるＰＴＣ素子は、２枚の金属板とそれらに
挾持されたＰＴＣ組成物とからなり、ＰＴＣ組成物と熱
圧着された金属板部分の電極と、内面でＰＴＣ組成物と
接触しない金属板部分のリードとを有することを特徴と
するものである。

、　　以下、この発明をより詳細に説明する。

ＰＴＣ組成物 この発明におけるＰＴＣ素子は、電極と、その電極と電
気的に接続されたＰＴＣ組成物とを備える。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、重合体に、導電性粒子
、および必要に応じて熱伝導性充填材が添加されたもの
などがある。

この発明に於いて用いる重合体として、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。

重合体１と分散される導電性粒子は、電気伝導性を持つ
物質からなり、その様なものとして、カーボンブラック
、銀粉、金粉、カーボン粉、グラファイト、銅粉、カー
ボン繊維、ニッケル粉、銀めっき微粒子などの導電性物
質の粒子を用いることができる。この導電性粒子の粒径
、比面積などは、ＰＴＣ組成物の用途、所望の特性に応
じて種々のものを適宜選択することが望ましい。

この発明の好ましい態様において、重合体に分散するこ
とのできる熱伝導性粒子は、熱伝導性を持つ無機または
有機性の物質からなり、その様なものとして、例えば、
シリコン、窒化ケイ素、炭化ケイ素、Ｂｅｄ、アルミナ
から選ばれた少なくとも一種の物質、これらの混合物な
どがある。この熱伝導性粒子の粒径、比面積などは、Ｐ
ＴＣ組成物の用途、所望の特性に応じて種々のものを適
宜選択することができる。

ＰＴＣ組成物の調製に際して、上記の重合体、導電性粒
子、熱伝導性粒子以外に、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、熱伝導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。この発明において、重
合体に導電性粒子次いで熱伝導性粒子、若しくは熱伝導
性粒子次いで導電性粒子、または同時に両者を配合・混
練して調製してもよい。この混線は、その重合体と導電
性粒子および熱伝導性粒子とを混練して行われる。重合
体と粒子との配合割合は、目的組成物の粒子含量、重合
体の種類、ミキサー、ニーダ−の種類などに応じて適宜
選択することができる。この発明において、混線前に粉
砕、加熱、混合などの前処理をしてもよい。

ＰＴＣ素子 この発明のＰＴＣ素子は、上述のＰＴＣ組成物の成形体
と、それと接触する２枚の電極とからなる。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、焼鈍処理した金属でもよい。この焼鈍によ
って応力、歪みなどが除去される。さらに、電極は、機
械的、電気化学的にその表面が粗面化されているもので
あってもよく、特に、表面に粒状突起を有するニッケル
などの金属箔が好ましい。

この発明のＰＴＣ素子の態様を、添附図面を参照して説
明する。

第１図（Ｃ）にこの発明によるＰＴＣ素子の一態様を示
す。この態様のＰＴＣ素子１では、２枚の金属板５ａお
よび５ｂとそれらに挾持されたＰＴＣ組成物２とからな
り、ＰＴＣ組成物２と熱圧着された金属板部分の電極３
ａおよび３ｂと、内面でＰＴＣ組成物２と接触しない金
属板部分のり−ド４ａおよび４ｂとを有する。

第２図（Ｃ）にこの発明によるＰＴＣ素子の別の態様を
示す。この態様のＰＴＣ素子１では、２枚の金属板５ａ
および５ｂとそれらに挾持されたＰＴＣ組成物２とから
なり、ＰＴＣ組成物２と熱圧着された金属板部分の電極
３ａおよび３ｂと、内面でＰＴＣ組成物２と接触しない
金属板部分のり−ド４ａおよび４ｂとを有する。

第３図（Ｃ）にこの発明によるＰＴＣ素子の一態様を示
す。この態様のＰＴＣ素子１では、２枚の金属板５ａお
よび５ｂとそれらに挾持されたＰＴＣ組成物２とからな
り、ＰＴＣ組成物２と熱圧着された金属板部分の電極３
ａおよび３ｂと、内面でＰＴＣ組成物２と接触しない金
属板部分のリード４ａおよび４ｂとを有する。

第４図にこの発明によるＰＴＣ素子の一態様を示す。こ
の態様のＰＴＣ素子１では、２枚の金属板５ａおよび５
ｂとそれらに挾持されたＰＴＣ組成物２とからなり、Ｐ
ＴＣ組成物２と熱圧着された金属板部分の電極３ａおよ
び３ｂと、内面でＰＴＣ組成物２と接触しない金属板部
分のリード４ａおよび４ｂとを有する。

この発明は上記の態様に限定されず種々の変形態様が可
能である。

樹脂波層 この発明においてＰＴＣ素子の表面に必要に応じて樹脂
膜を形成することができる。その様な樹脂の種類として
、例えば、エポキシ樹脂、フエノ−ル樹脂、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン、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、ポリアルキレノキシド、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、ポリベンゾイミダシル、ポリ
フェニレンスルフィド、ケイ素樹脂、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、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
架橋、共重合などによる改質された上記樹脂などがある
。

これらの樹脂のなかで好ましい樹脂はエポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂である。これら樹脂には、種々の添加剤を
、例えば、可塑剤、硬化剤、架橋剤、酸化防止剤、充填
剤、帯電防止剤、難燃剤、などを添加してもよい。この
発明において用いる樹脂は少なくとも絶縁性を有してお
り、ＰＴＣ素子表面に対して密着性を有している。樹脂
の被覆法は、特に限定されず、例えば、墳霧、塗付け、
浸漬などで行うことができる。さらに、樹脂塗布後の硬
化は、化学処理、加熱、放射線照射など樹脂の種類に応
じて行うことができる。

ＰＴＣ素子の製造法 この発明によるＰＴＣ素子の製造法は、先ず、２枚の金
属板の部分面間にＰＴＣ組成物の塊もしくは成形体を配
置し、次いで、この金属板とＰＴＣ組成物とを金属板の
部分面で熱圧着すると共にＰＴＣ組成物と接触しない金
属板内面を残して積層体を形成し、必要に応じてこの積
層体を所定の寸法に裁断することを含むものである。

種々の製法例を、図面を用いて説明する。

第１図は、この発明による製造法の態様例の各工程を示
す。この例では、先ず、一枚の金属板５ａの端部に短面
状のＰＴＣ組成物２を載せ、金属板同士がＰＴＣ組成物
接触近傍以外で重ならないように別の金属板５ｂをＰＴ
Ｃ組成物２に載せる（第１図（ａ））。次いで、所定の
厚さになるまで加熱加圧し、その結果、可塑性のあるＰ
ＴＣ組成物が広がり、積層体６が形成される（第１図（
ｂ））。積層体６を所定の寸法に裁断して所望のＰＴＣ
素子１を得る（第１図（Ｃ））。　　　−第２図は、こ
の発明による製造法の別の態様例の各工程を示す。この
例では、先ず、一枚の金属板５ａの端部に短冊状のＰＴ
Ｃ組成物２を載せ、第１図と同様に金属板同士がＰＴＣ
組成物接触近傍以外で重ならないように別の金属板５ｂ
をＰＴＣ組成物２に載せる（第２図（ａ））。次いで、
所定の厚さになるまで加熱加圧し、その結果、可塑性の
あるＰＴＣ組成物が広がり、積層体６が形成される（第
２図（ｂ））。不要なＰＴＣ組成物を裁断して所望のＰ
ＴＣ素子１を得る（第２図（Ｃ））。

第３図は、この発明による製造法の他の態様例の各工程
を示す。この例では、先ず、一枚の金属板５ａの端部に
短冊状のＰＴＣ組成物２を載せ、第１図と同様に金属板
同士がＰＴＣ組成物接触近傍以外で重ならないように別
の金属板５ｂをＰＴＣ組成物２に載せる（第３図（ａ）
）。次いで、所定の厚さになるまで加熱加圧し、その結
果、可塑性のあるＰＴＣ組成物が広がり、この例では、
金属板も所定の形状に成形して、積層体６が形成される
（第３図（ｂ））。所定の寸法に積層体を裁断して所望
のＰＴＣ素子１を得る（第３図（Ｃ））。

第４図は、この発明による製造法の更に別の態様例の各
工程を示す。この例では、先ず、一枚の金属板５ａの端
部に短１１１量状のＰＴＣ組成物２を載せ、第１図と反
対に金属板同士が重なる様に別の金属板５ｂをＰＴＣ組
成物２に載せる（第４図（ａ））。次いで、所定の厚さ
になるまで加熱加圧し、その結果、可塑性のあるＰＴＣ
組成物が広がり、積層体６が形成される（第４図（ｂ）
）。

所定の寸法に積層体を裁断して所望のＰＴＣ素子１を得
る（第４図（Ｃ））。

〔作用および発明の効果〕

この発明が上記のように構成されているので、下記の作
用効果を有する。

この発明のＰＴＣ素子の製造法では、電極とリードとの
接続のための半田付けやスポット溶接を必要としないの
で、その溶接などのよる熱損傷、電極剥離といった問題
が生ぜず、従って、ＰＴＣ素子として重要な特性である
室温抵抗を低く維持することができる。さらに、リード
の溶接工程などを省くことができ、生産性の向上に寄与
することができる。

〔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　　　　・・・・・・
５０（東洋四速製、ニボロンハード５１００）導電粒子
・・・カーボンブラック　　　　・・・・・・４８（キ
ャボット社製、スターリングＶ） 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１０１０）これらの
原料を二本ロールで混練してＰＴＣ組成物を調製し、更
に、押出し成形機またはロール成形機で厚さ１．３ｍｍ
のフィルムを成形した。このフィルムを幅２．０＋ｕに
短１１］Ｉ状に切取り、第１図に示す様に、Ｎｉ金属箔
（厚さ６５μｍ１４３ａ＋ｍＸ　４３　ｏｈｍ）の端辺
から５．　２ｍｓ＋の端部に短Ｉｌｌ］の中心にくるよ
うに載せ、更に、別のＮｉ金属箔を、ＰＴＣ組成物を中
心として対称となるように積層した。

この積層体の両面を１７０℃で、ＰＴＣ組成物厚さが２
５０μｍになるようにスペーサを用いて熱圧着して積層
体を製造した。この積層体を、電極との接触面積が１０
．４Ｘ１０．４ｍｓ＋に成るように裁断し、第１図（ｃ
）に示す厚さ０．３８ｍｍのＰＴＣ素子を得た。

得られたＰＴＣ素子は、従来のリード溶接をしたものに
比べ、低い室温抵抗を有していた。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図はこの発明によるＰＴＣ素子の製造法の各工
程を示す斜視図、第５図は従来のＰＴＣ素子例の外観図
である。 １・・・ＰＴＣ素子、２・・・ＰＴＣ組成物、３・・・
電極、４・・・リード、５・・・ＰＴＣ組成物と熱圧着
していない金属箔、６・・・ＰＴＣ組成物と熱圧着して
いる金属箔部分 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 （ａ）　　　　　（ｂ）　　　　　（ｃ）第１図 （ａ）　　　　　（ｂ）　　　　　（ｃ）第２図 （ａ）　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　　（ｃ）
第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．２枚の金属板の部分面間にＰＴＣ組成物を配置し、
   この金属板とＰＴＣ組成物とを金属板の部分面で熱圧着
   すると共にＰＴＣ組成物と接触しない金属板内面を残し
   て積層体を形成し、必要に応じてこの積層体を所定の寸
   法に裁断することを特徴とする、ＰＴＣ組成物と熱圧着
   された金属板部分の電極と金属板内面でＰＴＣ組成物と
   接触しない金属板部分のリードとを有するＰＴＣ素子の
   製造法。
2. ２．２枚の金属板とそれらに挾持された ＰＴＣ組成物とからなり、ＰＴＣ組成物と熱圧着された
   金属板部分の電極と、内面でＰＴＣ組成物と接触しない
   金属板部分のリードとを有するＰＴＣ素子。