JPS6387703A

JPS6387703A - Ｐｔｃ素子

Info

Publication number: JPS6387703A
Application number: JP23303086A
Authority: JP
Inventors: 永堀　淳司
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1988-04-19
Also published as: DE3707494C2; DE3707494A1

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−
１ユ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（ＰＴＣ特性（ｐｏｓｉｔｉｖｅ　　Ｌｅａｐ　−
ｅｒａＬｕｒｅ　ｃｏｅｆｌ’１ｃｉｅｎｔ））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（ＰＴＣｔ
ｈｏｒｍｉｓｔｃｒ）　、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、ＢａＴｔＯ
３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
散されたポリマー系のものなどがある。

従来、ＰＴＣ素子は、第２図に示すように、主にＰＴＣ
特性を有する物質２と、これを挟持する圧延金属の電極
板３と、電極板に接続されたリードｆｉＩ４とからなる
。このＰＴＣ特性を６する物質と電極板との接合は、Ｐ
ＴＣ特性を有する物質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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、ｔｉｔなる圧延材との熱圧着では、その
接合力が弱く、また密着性が悪く、したがって、ＰＴＣ
索予め室温での抵抗（室温抵抗）が高い。これを改良す
るために種々の提案がなされている。例えば、接合表面
に導電性接着剤を塗布したり、電極表面を機械的に粗面
化したり、また、電極をメツシュ状にすることが（米国
特許第４．２３１１、．８１２号明細書）が提案されて
いる。これらの提案にも拘らず、導電性接着剤では高温
下で接合力が低ドする恐れがあり、機械的粗面化では均
一かつ強い接合力を得難く、さらに、メツシュ状電極で
は製造コストが高くなるといった問題点がある。

この発明は−１−述の背景に基づいて成されたものであ
り、その目的とするところは、ＰＴＣ特性をａする物質
と電極との接合力およｄ密着性に優れたＰＴＣｒＡ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２；ｌ１ｍ解決のために種々のＰＴＣ素
子を試作開発をした結果、電解析出より得た金属の電極
表面を、さらに電解析出処理して粗面化すれば、この発
明の目的達成に有効であることを見出だし、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、この金属電極が
電解析出により得られた金属材よりなり、電極表面が電
解析出処理による微細な多数の突起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。

この発明において用いられるＰＴＣ素子は、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ａする物質は、例えば、Ｂ　ａ　Ｔ　ｒ　Ｏａ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２ＦＡ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
ンブラックなどのほか黒鉛、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、Ｑ素化化合物など
の難燃剤、酸化防＋１−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、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金属
として、電解析出により得られた金属材料を用いる。例
えば、電解箔は、陽極の鏡面研磨ステンレス鋼に電極金
属を電解析出させて調製することができる。この場合、
この発明の特徴である電解析出処理による粗面化を、電
解箔調製に引続いて実施しすることが出来る。

この発明において金属電極の表面は、電解析出処理によ
って粗面化され微細な多数の突起を有する。この粗面化
は、少なくとも、ＰＴＣ素特性を有する物質と接触する
電極表面に施される。この粗面化による突起の形状、寸
法などは、この発明にいて特に限定されず任意であるが
、電解析出処理によって得られるものである。例えば、
粒状、樹枝状、針状などの突起形状、０．５μ〜５００
μの直径、０．５μ〜５００μ６高さの寸法である。

粗面化の方法について説明する。電極金属を電解液に陰
極として浸漬し、同様に陽極として対極（対向電極）を
浸漬する。この両極に直流電源を接続し、所定条件（電
流密度、電解液温度、電解時間など）で電気分解し、そ
の結果、電解液中の金属イオンは陰極の表面に析出（還
光）する。電解条件によって陰極表面に均一に析出しな
いので、表面が粗面化されて微細な突起が形成される。

突起を形成する金属材料の種類は、電極の材料の種類と
同じものでもよいが、それと異なるものであってもよい
。粗面化の方法に用いる電解液としては、通常の電気分
解に用いることのできる浴があり、例えば、スルファミ
ン酸ニッケル浴、高速度ニッケルめっき浴などがある。

また、陽極としての対極は、通常、突起の材質と同じ金
属からなる。好ましい態様として、電極金属イオンの電
解液に陰極として鏡面研磨ステンレス鋼を浸漬して、電
解析出によって電極金属がその鏡面に均一に析出する電
解条件で電極箔を形成し、電解析出によって陰極表面に
微細な多数の突起が形成される電解条件に変えて引続き
電気分解して粗面化することができる。

次いで、この発明のＰＴＣ素子の製造法の一例を説明す
る。得られたＰＴＣ組成物を、例えば、フィルム状に成
形し、電解析出によって粗面化された金属電極をフィル
ムの上下に熱圧着して積層体を形成し、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半田付けなど
で溶接してＰＴＣ素子を製造することができる。

得られたＰＴＣ素子の例を、断面図の第１図を参照して
説明する。この素子１は、ＰＴＣ特性を有する物質２を
２枚の電極板３で挟持し、この電極板の内側表面は、電
解析出によって粗面化され微細な多数の突起５を有して
いる。この粗面にＰＴＣ組成物が絡まって強い接合力お
よび密着性が得られる。

この発明においてＰＴＣ索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、フェノール樹脂などがある。

〔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。

第３図に示すような温度特性（ＰＴＣ特性）を有するＰ
ＴＣ素子では、室温で出来るだけ低い抵抗値（室温抵抗
）Ｒｒを示し、高温で出来るだけ高い抵抗ｆ（ピーク抵
抗）Ｒｐを示す素子が優れている。ＰＴＣ素子の室温抵
抗は、主にＰＴＣ組成物の種類、電極表面とＰＴＣ組成
物との密着性に依存している。この発明において電極表
面が粗面化され、特に電解析出による微細かつ多数の突
起が形成されるので、電極がＰＴＣ組成物と広い接触面
を、すなわち、優れた密着性を有し、したがってより低
い室温抵抗を示す。また、電解析出により得られた突起
は複雑な形状を有するので、熱圧着されたＰＴＣ組成物
はその突起と絡まって強い接合力を示す。

〔実施例〕

この発明を、例によって具体的に説明する。

実施例下記組成の電解浴を調製した。

スルファミン酸ニッケル　　　　　４５０ｇ／　１はう
酸　　　　　　　　　　　　３０ｇ／　１この電解浴に
陽極としてＮｉ板を、陰極として鏡面研磨ステンレス板
を浸漬し、更に、電流分布を一定にするために遮蔽板を
置き電解析出を行った。この電解条件は、浴温５０℃、
電流密度８Ａ／ｄゴであり、その結果、５０μ厚のＮｉ
箔が得られた。

引続き同じ組成の電解浴で、電流密度を８０Ａ／ｄ　ｒ
ｆに電解条件を変え、５分間電気分解した。

その結果、厚さ６０μの粗面化された電極板を得た。

次いで、下記組成のＰＴＣ組成物を調製した。

重−％重合体・・・高密度ポリエチレン　　　　・・・・・・
２２（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・・・３２（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
　　　　・・・・・・４５（キャボット製、スターリン
グ■）フェノール系酸化防止剤　　　　　　・・・・・・　１
（チバガイギー製、イルガノプクスｔｏｔｏ）これらの
原料を温度１７０℃のニーダで１０分間、混練してＰＴ
Ｃ組成物を調製した。

粗面化した電極を４５Ｘ４５ｍｍｉこ切断し、そのＰＴ
Ｃ組成物１４ｇをこの間に挟み、１７０℃、２０分間、
５０ｋｇ／ｃ−でプレスし、圧力を掛けたまま冷却した
。

その厚さは３８０μであった。更に、これをｌ０ＸＩＯ
龍に切断し、リード線を電極にスポット溶接した。

このＰＴＣ索子の室温抵抗は、４１ａ＋　ｏｈｍであっ
た。

また、耐湿試験の結果を第４図に、温度特性を第５図に
示す。

比較例電極として圧延Ｎｉ箔を用いたこと以外、実施例と同様
にＰＴＣ素子を調製した。

その室温抵抗は６４ａ＋　ｏｈｍであり、実施例と同じ
試験結果を第４．５図に示す。

この室温抵抗、耐湿試験、温度特性の比較から分るよう
に、本発明によってより優れたＰＴＣ素子が得られる。

〔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。

ＰＴＣ組成物と電極との密着性および接合力が優れてい
るので、室温抵抗が低く、また、耐湿特性が向上したＰ
ＴＣ索子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＰＴＣ素子例の断面図、第２図は
ＰＴＣ素子例の外観図、第３図はＰＴＣ素子の温度特性
を示す線図、第４図および第５図は実施例と比較例との
耐湿試験および温度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、５・・・突起。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄第１図第２図

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、該金属電極が電解析出により得られた金属材であ
り、金属電極表面が電解析出処理による微細な多数の突
起を有することを特徴とする電極表面がＰＴＣ特性を有
する物質と密着したＰＴＣ素子。