JPS6341001A

JPS6341001A - Ｐｔｃ素子

Info

Publication number: JPS6341001A
Application number: JP18446786A
Authority: JP
Inventors: 孝寿赤塚; 外山　二郎
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 1986-08-06
Filing date: 1986-08-06
Publication date: 1988-02-22

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、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　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｅ
Ｈｉｃｉｅｎｔ）　）を有する抵抗素子すなわち、ＰＴ
Ｃ素子に関する。

（従来の技術）ＰＴＣ特性を有する物質は、一定の温度に上背すると発
熱が止まるヒータ、正特性サーミスタ（ＰＴＣｔｈｅｒ
ｍｉｓｔｅｒ）　、感熱センサ、乾電池などで短絡した
とき回路を聞き他方その短絡が取り除かれたとき回路が
開じる保護素子などに利用することができる。したがっ
て、ＰＦＣ特性を有する物質の開発が従来から進められ
、現在８ａＴｉＯ３に１価または３衛の金属酸化物を添
加したもの、ポリエチレンなどの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索子
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。こ
のＰＴＣ特性を右する物質と電極板との接合は、ｌ）　
Ｔ　Ｃ特性を有する物質をその融点付近の温度で電極金
層と熱圧着などして行なわれている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、従来のＰＴＣ素子は、第３図に示したよ
うに単にＰＴＣ組成物を電極で挟持したもの、もしくは
、エポキシ樹脂などの絶縁材料によって１ｍされている
ものである。したがって、このＰＴＧ素子を回路保護素
子として使用した場合、回路に過剰電流が流れるとＰＴ
Ｃ素子が発熱してその素子の抵抗値が増大し、その過剰
電流を止めるが、いずれにしても過剰電流が止まるとＰ
ＴＣ素子は外観上、元の状態に復帰し、回路に過剰電流
が流れたことは判からない。

過剰電流が回路に流れたことは、回路の配線の短絡又は
回路構成素子の破壊による短絡等の重大な異常が生じた
ことであり、この回路に何らかの不具合が生じた時にこ
の回路に萌記短絡等の重大な異常があったか否かを容易
に判別することが必要である。したがって、熱履歴が容
易に判かるＰＴＣｉ子の開発が望まれていた。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは、種々のＰＴＣ素子の改良を試みた結果、
ＰＴＣ素子の表面に熱により変色する物質、例えばサー
モラベルを設ければ、ＰＴＣ累子の熱履歴が判かり、こ
の発明の目的達成に有効であることを見い出し、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、ＰＴＣ特性を有覆
る物質とこの物質を挟持する金属電極板とからなる素子
であって、加熱によって不可逆的に変色する検知子が該
ＰＴＣ素子表面に設けられていることを特徴とするもの
である。

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、
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、ポリアルキレンオキシド、ポリフェニレンオキ
シド、ポリスルボン、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Ｓ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。

ＰＴＣ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、安定剤、
粘着付与剤などがある。

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、その他添加剤を所定の
割合で混合して調製される。

この発明のＰＴＣ素子は、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金属であり、例えば、ニッケル
、銅、銀、鉄（ステンレス銅を含む）、コバルト、亜鉛
、アルミニウム、金、クロム、スズ、鉛、白金などがあ
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特性を有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。

さらに、電極とリード板（端子）との接続は、半田付け
、ロウ付け、スポット溶接などの通常の方法で行なうこ
とができる。

この発明の特徴の一つは、ＰＴＣ素子の表面に、加熱に
よって不可逆的に変色する検知子が設けられれているこ
とである。この検知子が変色する温度は、そのＰＴＣ索
子の特性、種類、用途などに応じて適宜変更することが
できる。この検知子の例として、プラスチックフィルム
、紙、布などの基材上に変色物質を塗布したもの、直接
にＰＴＣ索子表面に塗布されるべき変色物質、などがあ
る。

変化する色彩は、任意であるが、外部から川原に識別で
きる変化が好ましい。この発明においてこの検知子はそ
の変色が外部から容易に目視できるようにＰＴＣ素子の
表面に設けられる。従って、ＰＴＣ素子の電極板面、Ｐ
ＴＣ物質の成形体の表面、ＰＴＣ素子を被覆する絶縁膜
の表面などの一部または全面に設けられ、また、その検
知子上に更に透明の樹脂膜を形成してもよい。この発明
の態様を添付図面を用いて説明する。第１図は、電極板
３に直接に検知子５が設けられた例を示す斜視図であり
、第２図は、絶縁物質６で被覆された、いわゆるモード
タイプのＰＴＣ素子の表面に検知子５が設けられた例を
示す斜視図である。これらの図に示したようにＰＴＣ素
子の表面に直接もしくは間接的に検知子５を設けること
ができる。

この発明のＰＴＣ索子の表面に必要に応じて樹脂膜を形
成さゼることができる。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、放射線槙かけ、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、抄々の添加剤、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、改質剤、帯電防止剤、
Ｍ燃剤、着色剤、熱安定剤、軟化剤、粘着性付与剤、結
合剤、粘着防止剤、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、電極間にわたつて行な
われることが好ましい。しかし、それ以外の素子表面を
被覆してらよい。

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。

得られたＰＴＣ素子は、その他の処理、またリード板の
はんだ付けの後、所定の用途に供される。

（作　用）ＰＴＣ素子を回路の保護素子とに使用する場合を説明す
る。回路が正常に作動して通常の電流が流れているとき
は、ＰＴＣ素子の抵抗値は低い室温抵抗を示し、ＰＴＣ
素子の発熱は殆んどない。

他方、回路に異常が生じて短絡したとき回路に過大の電
流が流れ、ＰＴＣ素子はジュール熱により発熱してＰＴ
Ｃ素子が高温になる。この熱によって、ＰＴＣ素子自体
はそのＰＴＣ特性より急激にその抵抗値を増大させ、Ｐ
ＴＣ素子表面に設けられた検知子を変色させる。ＰＴＣ
Ｍ子の抵抗値の増大は、回路の過大の電流を止めて回路
を保護する。電池エネルギーの消費、短絡の除去などに
より電流が止まるとＰＴＣ素子は元の状態に復帰し、Ｐ
ＴＣ素子の温度も室温にｂどる。この発明において検知
子は不可逆的に変色Ｊるので、ＰＴＣ素子自体が元にも
どってもＰＴＣ素子の発熱による変色状態は元にもどる
ことがない。

〔発明の効果〕

この発明のＰＴＣ素子によって次の効果を得ることがで
きる。

この発明によるＰＴＣ素子を回路保護素子として、特に
リチウム電流の保護用素子として使用すると、そのＰＴ
Ｃ素子表面に熱により色が変色しその熱を取り去っても
変色した色を維持する物質、例えばサーモラベルが貼付
または塗布されているので、回路にショート（短絡）が
生じてＰＴＣ素子がトリップしたか否か、また、他の原
因で異常があるか否かを判別することができる。

また、ＰＴＣ素子の熱および電流による劣化を未然に防
ぐことも可能になる。

（実施例）この発明を、例示によって具体的に説明する。

乳ユ下記組成のＰＴＣ特性を有する物質を調製した。

！ＩＸ吊％重　合　体：高茫１１ポリエチレン　　　　６０（東洋
曹達製、ニボロンハード５１００）導電性粒子二カーボ
ンブラック　　　　　３８（キャボット社製、スタース
ターリングＶ）酸化防止剤：フェノール系　　　　　　
　　２（チバガイギー社製、イルガノックス１０１０）
電極金属板として６０μ厚のニッケル箔で１１ａ記のＰ
ＴＣ物質を挟み、プレスで圧着した。得られた積層体の
電極表面にリード端子を溶接した。さらにこの電極表面
に３　ｍ　Ｘ　５　ｍのサーモラベル（ロ油抜研工業（
株）製、サーモラベル４−４９０−１０）を第１図に示
すように貼付した。

このＰＴＣ素子をリチウム電池に実装し、故意にこの電
池をショートさせてＰＴＣ素子の回路保護等を評価した
。

この結果、このＰＴＣ素子はリチウム電池の保護機能を
示すとともに、検知子のサーモラベルは白色から黒色に
変化し、室温にもどっても変色を維持していた。

例２例１と同様にＰＴＣ索子を調整し、さらに、この素子を
モールド樹脂（フェノール変性エポキシ樹脂、セラコー
ト８００Ｐ、北陸塗料製）で被覆した。

得たＰＴＣ素子を例１と同様に試験した。その結果、こ
のＰＴＣ素子はリチウム電池の保護機能を示すとともに
、検知子のサーモラベルは白色から黒色に変化し、この
ＰＴＣ素子が既に発熱したことを判別できた。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明によるＰＴＣ素子の例を
示す外観図、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物質、３・・・電
極板、４・・・リード板、５・・・検知子、６・・・絶
縁被膜。出願人代理人　　佐　　藤　　−推力１図第２図莞３図

Claims

【特許請求の範囲】

　ＰＴＣ特性を有する物質とこの物質を挟持する金属電
極板とからなる素子であつて、加熱よつて不可逆的に変
色する検知子が該素子表面に設けられていることを特徴
とするＰＴＣ素子。