JPS6387704A - Ｐｔｃ素子 - 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域で電気抵抗が急増する性質
（ＰＴＣ特性（ｐｏｓｌｔｌｖｅ　　ＬｅｌＩｌｐ　−
ｅｒａＬｕｒｅ　ｅｏｅｌ’ｌ’！ｃｌｅｎＬ））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
ｈｃｒｍｌｓｔｃｒ）　、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、Ｂ　ａ　Ｔ
　ｉＯａ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（ＰＴＣ組成物）２と、これを挟持す
る圧延金属箔の電極板３と、電極板に接続されたリード
線４とからなる。このＰＴＣ特性を有する物質と電極板
との接合は、ＰＴＣ特性を有する物質をその融点付近の
湿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、単なる圧延箔の熱圧着であるために、Ｐ
ＴＣ組成物と電極表面との密着性が悪く、したがって、
Ｐ’ＴＣ素子の室温での抵抗（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４．２３８．８１２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
は均一かつ強い密告性を得難く、ざらに、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。

この発明は上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特性を自°する物質と
電極との密着性に優れた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〕

本発明者は、上記課題解決のために種々のＰＴＣ索子を
試作開発した結果、焼なまし処理された金属材の電極表
面を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ＰＴＣｉ子であって、該金属電極が焼
なまし処理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索了は、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、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、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頃合体として、ポ
リエチレン、ポリエチレンオキシド、を−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、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、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ＰＴＣｉ子は、上述のＰＴＣ特性を角°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と
して金属月料を焼なまし処理したものを用いる。この焼
なまし処理の条件は、電極に軟らかさが付与されるよう
に、金属材料の種類、形状なでに応じて適宜選択するこ
とが好ましい。

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索特性をａ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、直径０．５μ〜
５００μ、０．　５μ〜５００μの高さの寸法である。

粗面化の方法について説明する。焼なまし金属材を前処
理として希硝酸などで活性化し、この金属材を電解液に
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−０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
（還元）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。

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
ムの上下に熱圧告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索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。この索子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密着性が
得られる。

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値（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
を有し、焼なましにより電極の柔軟性が増したので、よ
り優れた密着性を示す。したがって、ＰＴＣ素子はより
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自°
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し、機械的外力に対する強い耐性を
ａ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 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また、５０μ
厚の焼なましＮｉ箔を希硝酸で洗浄して活性化する。次
いで、電解浴に陽極としてＮｉ板を、陰極として活性化
した圧延Ｎｉ箔を浸漬し、電解条件（５０℃の浴温、８
０Ａ／ｄｒｒｌ’の電流密度、５分間）で電気分解して
粗面化した。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。

重量％ 重合体・・・高密度ポリエチレン　　　　・・・・・・
２２（東洋凸達製、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Ｖ） 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
原料を温度１７０℃のニーダで１０分間、混練してＦ’
ＴＣ組成物を調製した。

粗面化した電極を４５Ｘ４５ｍｍに切断し、そのＰＴＣ
，１１１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
＋ｎｌこ切断し、リード線を電極にスーボット溶接した
。

このＰＴＣ素子の室温抵抗は、４３＊　ｏｈ■であった
。

また、８０℃、９０％ＲＨで曝露する耐湿試験の結果を
第４図に、温度特性を第５図に示す。

比較例 粗面化していない焼なましＮｉ箔を電極として用いたこ
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８４ｍ　ｏｈＩｉ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ＰＴＣＸ子が得られる。

また、プロジェクション先端の直径が０．０５のスポッ
ト溶接時、電解析出より得たＮｉ箔ではｇｗ、ｓで割れ
が生じるが、焼なまし箔では８ｗ。

Ｓでも割れが生じなかった。

〔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索
子は、以下の効果を奏する。

粗面化と電極の軟らかさによって、ＰＴＣ組成物と電極
との密着性が優れているので、室温抵抗が低く、また、
耐湿特性が向］ニジたＰＴＣ素子を提供することができ
る。更に、スポット溶接時に容易に割れない様な強靭さ
を備えたものとすることができる。

【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索子、２・・・ＰＴＣ組成物、３・・・
電極、４・・・リード、５・・・突起。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、該金属電極が焼なまし処理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。