JPS6387704A - Ptc素子 - Google Patents
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Landscapes
- Thermistors And Varistors (AREA)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
,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
。
+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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23303186A JPS6387704A (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Ptc素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23303186A JPS6387704A (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Ptc素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6387704A true JPS6387704A (ja) | 1988-04-19 |
Family
ID=16948719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23303186A Pending JPS6387704A (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | Ptc素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6387704A (ja) |
-
1986
- 1986-09-30 JP JP23303186A patent/JPS6387704A/ja active Pending
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