JPS6387705A

JPS6387705A - Ｐｔｃ素子

Info

Publication number: JPS6387705A
Application number: JP23303286A
Authority: JP
Inventors: 新吾吉田; 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

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（ｐｏｓｉｔｉｖｅ　　ｔｅｍｐ　−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
ｈｃｒ＋ａ１ｓｔｃｒ）　、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。二の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　ｒ　Ｏａ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特性を存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〕

従来のＰＴＣ＄子では圧延箔を用いるので強靭であるが
、しかしながら、単なる圧延箔の熱圧着であるために、
ＰＴＣ組成物と電極表面との密着性が悪く、シたがって
、ＰＴＣ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下する恐れがあり、機械的粗面化で
は均一かつ強い密着性を得難く、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、へがある。

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特性を冑する物質と電
極との密着性に優れ、しかも強靭さを維持した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素子を
試作開発をした結果、圧延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ａす
る物質とからなるＰＴＣ素子であって、該金属電極が圧
延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重合体として、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、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ＰＴＣ素子は、−１−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素子の用途などに応い
て電極として金属材料を圧延処理したものを用いる。こ
の圧延処理の条件は、電極に強靭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ｔｎ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〜５
００μの直径、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。゛圧延金属材を前処理
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。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索子の例を、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索子では、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Ｉ６イ１しｈ廿六柄　ス、の１乍　　慎を歓−＾（Ｄ
ＴＭ”　幼りけ助ｎ山ｒ？＋亀接触面を、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譬す
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有
することができる。さらに、電極の金属材料が圧延され
、得られた電極材に強靭さ、耐食性が付与される。

〔実施例〕

この発明を、例によって具体的に説明する。

実施例上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、５０
μ厚の圧延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、８０
Ａ／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、ＭａＪした。

重量％重合体・・・高密度ポリエチレン　　　　・・・・・・
２２（東洋凸′達製、ニポロンハード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３４１３０）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Ｐ
ＴＣ組成物を調製した。

１１面化した電極を４５Ｘ４５＋＋ｕ＋＋に切断し、そ
のＰＴＣ組成物１４ｇをこの間に挟み、１７０℃、２０
分間、５０ｋｇ／ｅ−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ＩＯＸＩＯ
ｍｍに切断し、リード線を電極にスポット溶接した。

このＰＴＣ素子の室温抵抗は、５０．５ａ＋　ｏｈｍ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。

比較例組曲化していない圧延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　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。

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６Ｗ、Ｓで
割れが生じるが、この発明による圧延箔では３ｗ、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素
子は、以ドの効果を奏する。

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【二した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索子例の外観図、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。

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、該金属電極が圧延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。