JPWO2009022655A1 - Ｐｔｃデバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

酸化防止のための樹脂コーティングを容易に形成できるＰＴＣデバイスの製造方法およびそのような方法によって製造されるＰＴＣデバイスを提供する。（Ａ）（ａ１）導電性フィラー、および（ａ２）ポリマー材料を含んで成り、対向する主表面、およびこれらの主表面の外周部を接続する側面によって規定されるポリマーＰＴＣ要素（１４）、ならびに（Ｂ）ポリマーＰＴＣ要素の両側の主表面に配置された層状金属電極（１２，２２）を有して成るＰＴＣデバイスは、ポリマーＰＴＣ要素の少なくとも一方の主表面の周囲から外向きに延在する支持部材（２０）を有し、ポリマーＰＴＣ要素の側面は、支持部材上に配置されて支持されている硬化した硬化性樹脂（２４）によってＰＴＣデバイスの周囲環境に対してシールされている。

Description

本発明は、ＰＴＣデバイスおよびその製造方法に関する。詳しくは、導電性フィラーとして金属フィラー、特に酸素雰囲気下において酸化され易いフィラーを含むポリマーＰＴＣ要素を用いるＰＴＣデバイスおよびその製造方法に関する。

種々の電気または電子機器において、電源回路等に過剰に大きい電流が流れた場合に、機器を構成する重要な要素が故障するのを未然に防ぐためにポリマーＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）デバイスが回路保護素子として広く使用されている。このようなデバイス自体は周知であり、通常、ポリマー中で導電性フィラーが分散しているポリマー組成物でできた、通常は層状の形態のＰＴＣ要素、およびその対向する主表面に配置された金属箔電極を有して成る。

例えば乾電池を含む電源回路または充電可能な電池パックにおいて用いられるＰＴＣデバイスは、中央に乾電池のプラス極突出部を収容できる貫通穴を有するディスク状の形態を有する。使用に際しては、乾電池のプラス極突出部をＰＴＣデバイスの貫通孔によって囲み、そして、ＰＴＣデバイスの一方の金属箔電極が乾電池の封口板に接触するように配置する。そして、他方の金属箔電極には例えば所定のリードを接続する。

このようなＰＴＣデバイスが具備すべき要件の１つとして、平常時のＰＴＣデバイス自体の抵抗が小さい必要がある。そのような低抵抗のＰＴＣデバイスに用いられるＰＴＣ要素には、ポリマー中に分散させる導電性フィラーとして金属フィラー、特にニッケルまたはニッケル合金のフィラーが用いられる。このような金属フィラーは、ＰＴＣデバイスの周辺雰囲気中に存在する酸素によって酸化されやすく、その結果、ＰＴＣ要素の抵抗値が増える。このような抵抗値の増加は、本来的には低抵抗であるべきＰＴＣデバイスには好ましくない。

そこで、そのような金属フィラーを用いるポリマーＰＴＣデバイスでは、ＰＴＣ要素の露出部分が周辺雰囲気に触れないように、従って、金属フィラーの酸化を防止するために、露出部分にそれを覆う樹脂コーティングを形成する対策が採られている。ＰＴＣ要素の主表面は、上述のように、金属箔電極で覆われているので、そのような露出部分は、ＰＴＣ要素の専ら側面部分（即ち、層状ＰＴＣ要素の厚みを規定する側面部分、従って、ＰＴＣ要素の対向する主表面の外周部を接続する面）である。

樹脂のコーティングを形成することは、ＰＴＣ要素およびその主表面上にそれと同形の金属箔電極を有するＰＴＣデバイスを得た後に、ＰＴＣ要素の側面部分に硬化性樹脂を塗布し、その後、これを硬化させることによって実施している。硬化性樹脂の塗布は、露出部分に樹脂をハケ、スプレー等で塗布することによって実施できる。硬化した樹脂は基本的には絶縁性であるので、この塗布に際しては、ハケが金属箔電極上に触れて樹脂が金属箔電極の露出面に供給されないように、細心の注意を払う必要があり、従って、そのような塗布は容易ではない。
国際公開ＷＯ１９９７／０６５３８号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、上述のような酸化防止のための樹脂コーティングを容易に形成できるＰＴＣデバイスの製造方法およびそのような方法によって製造されるＰＴＣデバイスを提供することに存する。

本発明者は、上述の課題について鋭意検討を重ねた結果、ＰＴＣ要素の主表面から外向きに突出する支持部材を設け、その支持部材上に硬化性樹脂を供給すると、供給した樹脂がＰＴＣ要素の側面に容易に濡れ広がり、その結果、ＰＴＣ要素の露出している側面の実質的に全部が樹脂に覆われることを見出し、本発明を完成するに到った。この支持部材は、ＰＴＣ要素の一方の主表面から突出しているだけであってもよいが、双方の主表面から突出しているのが特に好ましい。前者の場合は、支持部材上に供給した硬化性樹脂がメニスカス力または毛管力によってＰＴＣ要素の側面を濡らすと共に、側面の実質的に全体に広がる。また、後者の場合は、一方の支持部材の上に供給された硬化性樹脂が、あるいは双方の支持部材の間に供給された硬化性樹脂がＰＴＣ要素の側面の実質的に全体に広がる。

いずれの場合であっても、供給された硬化性樹脂が広がる結果、硬化性樹脂はＰＴＣ要素の側面上のみに存在することはなく、それに加えて、一方または双方（双方の主表面から支持部材が突出する場合）の支持部材の内側表面（即ち、ＰＴＣ要素の側面に近い側の面）の少なくとも一部分であってＰＴＣ要素の側面に近接する部分の上に存在することになる。この意味で、本発明では、支持部材が双方の主表面から支持部材が突出する場合であっても、「硬化性樹脂は支持部材上に供給される」ことになり、従って、樹脂が硬化する場合には「硬化した硬化性樹脂は支持部材上に配置されて支持されている」ことになる。

このように側面の全体に広がった硬化性樹脂を硬化することによって、ＰＴＣ要素の側面をＰＴＣデバイスの周辺雰囲気に対してシールする、従って、ＰＴＣデバイスの周辺雰囲気中に存在する酸素がＰＴＣ要素中で（厳密には、ＰＴＣ要素を構成するポリマー中で）分散している導電性フィラーにアクセスすることを可及的に抑制する樹脂コーティングを形成することができる。

従って、第１の要旨において、本発明は、
（Ａ）（ａ１）導電性フィラー、および
（ａ２）ポリマー材料
を含んで成り、対向する主表面、およびこれらの主表面の外周部を接続する側面によって規定されるポリマーＰＴＣ要素、ならびに
（Ｂ）ポリマーＰＴＣ要素の両側の主表面に配置された層状金属電極
を有して成るＰＴＣデバイスであって、
ＰＴＣデバイスは、ポリマーＰＴＣ要素の少なくとも一方の主表面の周囲から外向きに延在する支持部材を有し、ポリマーＰＴＣ要素の側面は、支持部材上に配置されて支持されている硬化した硬化性樹脂によってＰＴＣデバイスの周囲環境に対してシールされていることを特徴とするＰＴＣデバイスを提供する。

第２の要旨において、本発明は、
（Ａ）（ａ１）導電性フィラー、および
（ａ２）ポリマー材料
を含んで成り、対向する主表面、およびこれらの主表面の外周部を接続する側面によって規定されるポリマーＰＴＣ要素、ならびに
（Ｂ）ポリマーＰＴＣ要素の両側の主表面に配置された層状金属電極
を有して成るＰＴＣデバイスの製造方法であって、
ポリマーＰＴＣ要素の少なくとも一方の主表面の周囲から外向きに延在する支持部材上に硬化性樹脂を供給してポリマーＰＴＣ要素の側面を硬化性樹脂によって覆う樹脂供給工程、ならびに
硬化性樹脂を硬化する工程
を含んで成るＰＴＣデバイスの製造方法を提供する。

加えて、本発明は、第１の要旨のＰＴＣデバイスまたは第２の要旨の製造方法により製造されるＰＴＣデバイスを回路保護素子として有する電子または電気機器（例えば電池パック、Ｔａコンデンサ等）をも提供する。

本発明において、支持部材を設け、そこに硬化性樹脂を供給すると、好ましくは、ＰＴＣ要素に可及的に近い、支持部材の箇所にて供給すると、硬化性樹脂が支持部材の内側表面に広がると共に、ＰＴＣ要素の側面全体を覆うように容易に広がるが、硬化性樹脂がＰＴＣデバイスの露出した、層状金属電極の表面にまで広がるのは困難であり、実質的には不可能である。そのように広がった樹脂を硬化することによってシールとして機能する樹脂コーティングを形成する。従って、酸素のアクセスを抑制する樹脂コーティングの形成が簡便かつより十分になる。

図１は、本発明のＰＴＣデバイスの１つの態様の上面図および側面図を模式的に示す。 図２は、本発明のＰＴＣデバイスのもう１つの態様の上面図および側面図を模式的に示す。 図３は、本発明のＰＴＣデバイスの別の態様の上面図および側面図を模式的に示す。 図４は、本発明のＰＴＣデバイスの更に別の態様の上面図および側面図を模式的に示す。 図５は、本発明のＰＴＣデバイスを内蔵した乾電池を模式的断面図にて示す。

符号の説明

１０…ＰＴＣデバイス、１２…層状金属電極、１４…ＰＴＣ要素、
１６，１６’…第１部分、１８…ＰＴＣ要素の側面、２０，２０’…第２部分、
２２…層状金属電極、２４…樹脂コーティング、２８…周辺部、
５２…プラスチックフィルム部材、５４…内側部分、５６…縁状部分、
５８…接着剤層。

発明を実施するための形態

次に、図面を参照して本発明を説明する。尚、ＰＴＣデバイス、それを構成する種々の要素（ＰＴＣ要素、導電性フィラー、ポリマー材料、層状金属電極（例えば金属箔電極）、硬化性樹脂等）に用いる材料およびＰＴＣデバイスの製造方法自体は周知であり、本発明においても、そのような周知の事項を用いることができる。従って、本明細書においては、本発明に特有の事項（特に支持部材およびそれに関連する事項）を主として詳細に説明する。

本発明のＰＴＣデバイスの１つの態様の上面図（上側の図）および側面図（下側の図）を模式的に図１に示す。図示した態様では、ＰＴＣデバイス１０の一方の層状金属電極１２が、ＰＴＣ要素１４の主表面上に位置する第１部分１６とＰＴＣ要素１４の側面１８より外側に延在している第２部分２０とから構成されている。図示した態様では、第２部分２０は第１部分１６の周囲の全体にわたってＰＴＣ要素１４の側面１８から外向きに突出している。第２部分２０は、ポリマーＰＴＣ要素１４の一方の主表面（図示した態様ではＰＴＣ要素１４の下側の主表面）の周囲から外向きに延在する支持部材として機能する。明らかなように、第１部分１６は、ＰＴＣ要素１４の主表面と同じ形状およびサイズであり、第２部分２０は、ＰＴＣ要素１４の主表面から外側にはみ出た部分である。尚、図示した態様では、支持部材の外側輪郭は円形であるが、硬化性樹脂を支持できる限り、円形である必要はなく、いずれの適当な形状でもよい。例えば、外側輪郭が正方形、多角形等であってもよい。

支持部材として機能するこの第２部分２０に硬化性樹脂を供給すると、ＰＴＣ要素１４の側面１８に対する硬化性樹脂の濡れ性および付着性、好ましくは硬化性樹脂のＰＴＣ要素１４の側面１８および層状金属電極２２の側面との濡れ性および付着性によって、供給された樹脂２４がＰＴＣ要素１４の全周にわたって広がり、また、ＰＴＣ要素１４の側面を濡れ上がる。勿論、硬化性樹脂を供給する第２部分２０の内側表面（即ち、第２部分の上側の面）に対する濡れ性および付着性によって内側表面にも広がる。これらの結果、供給された硬化性樹脂は、図示するように、メニスカス形状となる。このような樹脂を硬化させることによって、ＰＴＣ要素１４の側面１８を覆うシール部としての樹脂コーティング２４を形成できる。図１に示す態様では、ＰＴＣ要素１４の上側の主表面には、層状金属電極２２が位置し、この上側面が露出した状態となっているが、支持部材に供給した硬化性樹脂が、露出した上側面にまで辿り着くことは全く容易ではない。

ＰＴＣ要素１４は、１つの好ましい態様では、図示するように平坦ディスク状（円板状）であり、従って、一方の層状金属電極２２は、ディスクの一方の円形主表面を実質的に全部覆い、他方の層状金属電極１２は、ディスクの他方の円形主表面の外周（即ち、縁）から等距離で突出した部分を第２部分２０として更に有する。尚、等距離であるのが好ましいが、必ずしも必要であるわけではない。従って、層状金属電極１２の直径は、金属電極２２の直径より、突出した分だけ大きい。このようにＰＴＣデバイスの一方の層状金属電極が支持部材を提供する場合、支持部材（即ち、第２部分）がＰＴＣ要素の厚さの好ましくは少なくとも０．５倍、より好ましくは少なくとも１倍、特に好ましくは少なくとも１．５倍、例えば少なくとも２倍に相当する距離でＰＴＣ要素１４の側面１８から突出する。後述する図４を参照して説明する態様においても、縁状部分の突出長さについては、この態様と同様であるのが好ましい。

尚、支持部材上への硬化性樹脂の供給は、ＰＴＣ要素１４の周囲の１箇所だけに実施してもよいが、好ましくはＰＴＣ要素１４の周囲の複数箇所、例えばＰＴＣデバイスの主表面の上方から眺めた状態で、対称となるように供給する。例えば、図示した態様では、矢印で示すように、直径方向から２箇所に供給する。別の態様では、ＰＴＣ要素の中心を基準として等角毎に（例えば１８０°毎に２箇所（図示した態様）、９０°毎に４箇所で、あるいは６０°毎に６箇所で）供給してもよい。更に別の態様では、ＰＴＣ要素１４の周囲で樹脂供給口を相対的に回転させながら樹脂を供給してもよい。

本発明のＰＴＣデバイスの別の態様を図２に、図１と同様に示す。図２に示した態様では、ＰＴＣ要素１４の上側の主表面に配置した層状金属電極２２も、層状金属電極１２と同様に、第２部分２０’を有する点で、図１に示す態様と異なる。従って、層状金属電極２２は、第１部分１６’および第２部分２０’から構成される。即ち、ＰＴＣ要素１４の双方の主表面の周囲に第２部分２０および２０’がそれぞれ支持部材として位置する。

その結果、第２部分２０上に供給された硬化性樹脂は、ＰＴＣ要素１４の側面１８および層状金属電極１２および２２の内側面（即ち、第２部分２０および２０’の対向する内側表面）との濡れ性および付着性によって、ＰＴＣ要素１４の周囲でＰＴＣ要素１４の側面および層状金属電極１２および２２の内側面に沿って濡れ広がり、図２に示すようなメニスカス形状となる。その後、硬化性樹脂に応じた適切な方法で樹脂を硬化させて樹脂コーティング２４を形成する。尚、図示した態様では、硬化性樹脂をＰＴＣ要素１４の側面１８に供給してよく、具体的には側面１８に接触するように供給してよい。この場合であっても、供給された樹脂は、側面１８の全体および支持部材としての第２部分２０および２０’の対向する内側表面の少なくとも一部分（側面１８と繋がっている部分）に広がる。

尚、ＰＴＣ要素１４の他方の主表面に存在する層状金属電極の第２部分２０’上に硬化性樹脂を供給した場合も同様のメニスカス形状となる。実際、第２部分２０と第２部分２０’との間に硬化性樹脂を供給することによって、供給された樹脂は、ＰＴＣ要素１４の側面および双方の層状金属電極の第２部分の内側面上で広がり、図示した状態となる。このようにＰＴＣデバイスの双方の層状金属電極が支持部材を提供する場合、支持部材（即ち、第２部分）がＰＴＣ要素の厚さの好ましくは少なくとも０．３倍、より好ましくは少なくとも１倍、特に好ましくは少なくとも１．５倍、例えば少なくとも２倍に相当する距離でＰＴＣ要素１４の側面１８から突出する。後述する図３を参照して説明する態様においても、縁状部分の突出長さについては、この態様と同様であるのが好ましい。

本発明のＰＴＣデバイスの更に別の態様を図３に、図１と同様に示す。図３に示した態様では、ＰＴＣ要素１４の両側の主表面（即ち、対向する主表面）上にのみ延在する層状金属電極１２および２２（上述の第１部分１６および１６’に相当）が存在し、その層状金属電極自体は、ＰＴＣ要素１４の側面１８から外向きに延在する部分としての支持部材を有さない。このようにＰＴＣ要素１４およびその対向する主表面に配置された層状金属電極によってＰＴＣ素子が構成されている。

その代わりに、そのような層状金属電極１２および２２の上に更に別の部材としてのプラスチックフィルム部材５２が存在する。このプラスチックフィルム部材５２は、層状金属電極１２および２２の周辺部２８の上方に位置する内側部分（プラスチックフィルム部材の一部）５４およびその内側部分の外周から外向きに延在する縁状部分５６から構成され、この縁状部分５６が支持部材としての機能を果たす。この層状金属電極１２または２２とプラスチックフィルム部材５２とはこれらの間に位置する接着剤層５８により接着されている。接着剤層５８の形成には、何れの適当な接着剤を用いても、また、いずれの適当な方法を用いてもよい。例えば、エポキシ系樹脂を接着剤層に用いて、熱硬化することによって形成できる。この場合、接着剤層５８が介在するという意味において、プラスチックフィルム部材５２の内側部分５４は、層状金属電極１２および２２の周辺部２８の「上方に」位置する。尚、周辺部２８とは、層状金属電極１２および２２の外周から内向きに延在する平坦な環状部分を意味し、プラスチックフィルム部材５２の内側部分５４の内側には開口部が形成され、そこでは層状金属電極が露出し、所定の電気要素（例えば電池の電極、リード等）に接続できるようになっている。

別の態様において、プラスチックフィルム部材５２が層状金属電極に対して接着性（または付着性）を有する場合、あるいは熱圧着できる場合、接着剤層５８が存在する必要はなく、この意味において、プラスチックフィルム部材５２は層状金属電極１２または２２の周辺部２８の「上に」位置する。

図示した態様のデバイスは、ポリマーＰＴＣ要素１４の両側の主表面にその主表面と同じ大きさの層状金属電極１２および２２（従って、上記第１部分１６および１６’のみを有する金属電極）を有するＰＴＣデバイスを予め準備しておき、層状金属電極の周辺部２８の上に接着剤層５８を形成し、その上にプラスチックフィルム部材５２を配置し、その縁状部分５６をＰＴＣ要素１４の側面１８から外向きに突出させる。

その後、対向する縁状部分５６の間に硬化性樹脂を供給すると、縁状部分間の距離が十分小さいと、毛管作用によってＰＴＣ要素１４の全周にわたって供給された硬化性樹脂がＰＴＣ要素の側面１８および厳密には接着剤層５８の側面上に、また、支持部材としての縁状部分５６上に濡れ広がり、ＰＴＣ要素の側面全体を実質的に覆う。その後、硬化性樹脂を硬化させることによって、ＰＴＣ要素がその周囲から十分に隔離され、ＰＴＣ要素１４に含まれる導電性フィラーの酸化を防止する。

本発明のＰＴＣデバイスの更に別の態様を図４に、図１と同様に示す。図４に示した態様では、図３と同様に、ＰＴＣ要素１４の両方の主表面上にのみ層状金属電極１２および２２（上述の第１部分１６および１６’に相当）が位置し、その層状金属電極は、ＰＴＣ要素１４の側面１８から外向きに延在する部分としての支持部材を有さない。そのような層状金属電極の一方１２のみの下方に接着剤層５８を介してプラスチックフィルム部材５２が配置されている。その他の構成は、図３の態様と実質的に同じである。

図示した態様では、プラスチックフィルム部材５２の縁状部分５６の上に硬化性樹脂を供給すると、図１を参照して説明したように、硬化性樹脂は、ＰＴＣ要素１２の周囲に濡れ広がり、また、ＰＴＣ要素１４および層状金属電極２２の側面上に濡れ広がる。その後、樹脂を硬化させることによってを硬化した樹脂コーティング２４によりＰＴＣ要素１４の側面１８をシールできる。

本発明のＰＴＣデバイスにおいて用いる、酸化防止用樹脂コーティングを形成するための硬化性樹脂は、そのような目的のためにＰＴＣデバイスに用いることが知られているいずれの既知の液状の樹脂であってもよい。尚、液状の樹脂とは、上述のように支持部材に供給すると、毛管力またはメニスカス力によって少なくともＰＴＣ要素の側面上に広がることができる樹脂であることを意味する。例えばエポキシ系樹脂等の硬化性樹脂を使用できる。このような硬化性樹脂は、元々液状でない場合には、溶剤によって希釈または分散された液状のものであるのが好ましい。硬化性樹脂は、必要に応じて、他の添加剤（例えば硬化剤、硬化促進剤等）を含んでよい。硬化性樹脂の硬化は、その種類に応じていずれの適当な方法で実施してもよく、例えば紫外線、電子線、加熱等によって硬化することができる。

本発明のＰＴＣデバイスにおいて用いる、プラスチックフィルム部材５２を形成するためのプラスチックフィルムは、いずれの適当な樹脂製フィルムであってよい。例えばポリオレフィン樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレート、ポリメチレンテレフタレート等）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等を例示できる。

プラスチックフィルム部材５２の形状は、ＰＴＣ要素の層状金属電極の周辺部２８に位置すると共に、ＰＴＣ要素１４の側面１８から外向きに延在することができれば、特に限定されるものではないが、中央部分にはＰＴＣデバイスの金属電極が露出する開口部（通常、可及的に大きいのが好ましい）を有する必要がある。例えば、図示するようにＰＴＣ要素１４がディスク状である場合、プラスチックフィルム部材は、ＰＴＣ要素の主表面の外周を規定する円より大きい直径を有し、その円と同心である円を外周部として有し、ＰＴＣ要素の主表面の外周を規定する円より小さい直径を有し、その円と同心である円を内周部として有する、例えば図３に示すような平坦環形状を有するのが好ましい。プラスチックフィルム部材の厚さは、硬化性樹脂を支持できる限り、いずれの適当な厚さであってもよい。

上述のような本発明のＰＴＣデバイスの製造は、支持部材を有するＰＴＣデバイスを準備し、その支持部材上に硬化性樹脂を供給する樹脂供給工程およびその後に硬化性樹脂を硬化する硬化工程を含むＰＴＣデバイスの製造方法によって実施できる。

樹脂供給工程は、いずれの適当な方法で実施してもよい。例えば、ＰＴＣ要素の厚さの半分程度の口径の吐出口を有するシリンジまたはディスペンサーを用いて支持部材上に液状の硬化性樹脂を供給することができる。硬化性樹脂の供給は、上述のように、ＰＴＣ要素の側面に近い、支持部材上の１箇所または複数箇所（例えば、２箇所、３箇所、４箇所、６箇所）に供給するのが好ましい。

２つの支持部材が対向して存在する場合、硬化性樹脂をこれらの間に位置するＰＴＣ要素の側面上に供給しても、支持部材の一方（詳細にはその内側表面）の上に供給しても、あるいは支持部材の双方（詳細にはこれらの内側表面）の上に供給してもよい。勿論、支持部材の少なくとも一方の上およびＰＴＣ要素の側面の上に供給してもよい。いずれの態様で供給しても、液状の硬化性樹脂は、２つの支持部材の間でＰＴＣ要素の周囲で濡れて広がるので、このような供給は、支持部材上に硬化性樹脂を供給することに相当する。

２つの支持部材が対向して存在する場合、これらの間に供給された樹脂が、支持部材の縁部を経て支持部材の外側表面へ移動する可能性は非常に小さくなるので、硬化性樹脂がＰＴＣデバイスの露出している層状金属電極の表面を覆うことを大きく抑制できる。一方の支持部材のみが存在する場合であっても、支持部材上に供給した硬化性樹脂が、ＰＴＣ要素の側面を濡れ上がって層状金属電極の露出表面まで移動することは容易ではなく、また、支持部材の縁を経てその外側表面に移動することも容易ではない。従って、支持部材を設けることによって、本来電極として機能すべき層状金属電極の有効面積が硬化性樹脂によって減少することが大幅に抑制される。換言すれば、従来技術に基づいてＰＴＣデバイスにコーティングを形成する場合と比較すると、それほどの細心の注意を払わなくても硬化性樹脂を適切に供給できる。

上述の本発明は、ＰＴＣ要素中で分散している導電性フィラーが金属フィラー、特に、銅フィラー、ニッケルフィラーまたはニッケル合金フィラー等である場合に特に有効である。このような金属フィラーは、ＰＴＣデバイスの低抵抗化に有効であるが、酸化され易く、また、酸化されると抵抗が大きくなるという性質を有するためである。ニッケル合金フィラーとしては、ニッケル−コバルト合金フィラー等を例示できる。

本発明のＰＴＣデバイスは、例えば電源回路に直列に配置して、回路保護素子として用いることができる。特に好ましい態様の一例を、本発明のＰＴＣデバイスを内蔵した乾電池の断面図を図５にて模式的に示す。図５に示すように、乾電池１００のプラス極１０２を規定する金属封口板１０４と炭素棒１０８との間にＰＴＣデバイス１０を配置してこれらを電気的に接続する。

ディスク状ＰＴＣ素子（図３のＰＴＣ要素１４およびその両側の電極（１２および２２）により構成された素子、タイコエレクトロニクスレイケム社製、直径：３．４５ｍｍ、ＰＴＣ要素（ポリエチレン樹脂＋Ｎｉフィラー）１４の厚さ：０．５ｍｍ）を用いて、図３に示す本発明のＰＴＣデバイスを製造した。ＰＴＣ要素１４の両側の金属電極（ニッケル箔）１２および２２の上に、その周辺部２８の上で一部分が重なるように、平坦な環状プラスチック部材５２（ＰＥＴ製、外径：５ｍｍ、内径：２ｍｍ、厚さ：０．１ｍｍ）を熱圧着することによって配置した。

その後、ＰＴＣ要素１４の側面から、約０．８ｍｍ突出して対向する支持部材の間の一箇所に硬化剤を含む液状のエポキシ系樹脂を硬化性樹脂としてディスペンサーによって供給すると、樹脂はＰＴＣ要素１４の側面全体に広がった。その後、樹脂を熱硬化させることによって酸化防止用樹脂コーティングを形成し、本発明のＰＴＣデバイスを製造した。また、比較のため、樹脂コーティングを形成しないＰＴＣデバイスを製造した。

これらのＰＴＣデバイスを酸化加速試験（４０気圧、７日間）に付した。加速試験前の抵抗値、即ち、初期抵抗値、加速試験後の抵抗値、即ち、試験後抵抗値、その後、トリップさせた後の抵抗値、即ち、トリップ後抵抗値を測定した。尚、トリップ条件は、６Ｖ／５０Ａ／５分間保持であった。トリップ後抵抗値は、トリップした後、１時間後に測定した。測定結果を次の表１および表２に示す：

上述の結果から明らかなように、本発明のＰＴＣデバイスの製造方法では、容易に樹脂コーティングを形成することができ、形成された樹脂コーティングは、その機能を十分に果たしていることが分かる。より詳しくは、本発明のＰＴＣデバイスでは、コーティングを有さないデバイスと比較して、トリップ後抵抗値の明らかに小さく、このことは、ＰＴＣ要素のニッケルフィラーの酸化が十分に抑制されていることを意味する。

本発明によれば、低抵抗のＰＴＣデバイスを容易に製造できる。

Claims (20)

1. （Ａ）（ａ１）導電性フィラー、および
   （ａ２）ポリマー材料
   を含んで成り、対向する主表面、およびこれらの主表面の外周部を接続する側面によって規定されるポリマーＰＴＣ要素、ならびに
   （Ｂ）ポリマーＰＴＣ要素の両側の主表面に配置された層状金属電極
   を有して成るＰＴＣデバイスであって、
   ＰＴＣデバイスは、ポリマーＰＴＣ要素の少なくとも一方の主表面の周囲から外向きに延在する支持部材を有し、ポリマーＰＴＣ要素の側面は、支持部材上に配置されて支持されている硬化した硬化性樹脂によってＰＴＣデバイスの周囲環境に対してシールされていることを特徴とするＰＴＣデバイス。
2. 導電性フィラーは、ニッケルまたはニッケル合金フィラーであることを特徴とする請求項１に記載のＰＴＣデバイス。
3. 支持部材上に配置された樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載のＰＴＣデバイス。
4. 少なくとも一方の層状金属電極は、ポリマーＰＴＣ要素の主表面上に位置する第１部分およびポリマーＰＴＣ要素の側面より外側に位置し、支持部材として機能する第２部分により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＰＴＣデバイス。
5. 双方の層状金属電極が第１部分および第２部分により構成され、ポリマーＰＴＣ要素の側面は、第２部分の間に挟まれた状態で支持された樹脂によってシールされていることを特徴とする請求項４に記載のＰＴＣデバイス。
6. 少なくとも一方の層状金属電極は、ポリマーＰＴＣ要素の主表面上に位置する第１部分のみを有し、第１部分の周辺部はその上または上方にプラスチックフィルム部材を有し、
   プラスチックフィルム部材は、層状金属電極の周辺部の上または上方に位置する内側部分および内側部分の外周から外向きに延在する縁状部分を有して成り、
   プラスチックフィルム部材の縁状部分が支持部材として機能することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＰＴＣデバイス。
7. 双方の層状金属電極が第１部分のみを有し、
   各第１部分の周辺部はその上または上方にプラスチックフィルム部材を有し、
   各プラスチックフィルム部材は、層状金属電極の周辺部の上または上方に位置する内側部分および内側部分の外周から外向きに延在する縁状部分を有して成り、
   各プラスチックフィルム部材の縁状部分が支持部材として機能し、
   ポリマーＰＴＣ要素の側面は、縁状部分の間に挟まれた状態で支持された樹脂によってシールされていることを特徴とする請求項６に記載のＰＴＣデバイス。
8. プラスチックフィルム部材は、層状金属電極の周辺部上に配置された接着剤層によって位置決めされていることを特徴とする請求項６または７に記載のＰＴＣデバイス。
9. ポリマーＰＴＣ要素は、平坦ディスク状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のＰＴＣデバイス。
10. 支持部材は、ポリマーＰＴＣ要素の側面の縁部から外向きに突出する平坦円環状部材であることを特徴とする請求項９に記載のＰＴＣデバイス。
11. （Ａ）（ａ１）導電性フィラー、および
    （ａ２）ポリマー材料
    を含んで成り、対向する主表面、およびこれらの主表面の外周部を接続する側面によって規定されるポリマーＰＴＣ要素、ならびに
    （Ｂ）ポリマーＰＴＣ要素の両側の主表面に配置された層状金属電極
    を有して成るＰＴＣデバイスの製造方法であって、
    ポリマーＰＴＣ要素の少なくとも一方の主表面の周囲から外向きに延在する支持部材上に硬化性樹脂を供給してポリマーＰＴＣ要素の側面を硬化性樹脂によって覆う樹脂供給工程、ならびに
    硬化性樹脂を硬化する工程
    を含んで成る製造方法。
12. 導電性フィラーは、ニッケルまたはニッケル合金フィラーであることを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
13. 支持部材上に配置された樹脂は、熱硬化した熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の製造方法。
14. 少なくとも一方の層状金属電極は、ポリマーＰＴＣ要素の主表面上に位置する第１部分およびポリマーＰＴＣ要素の側面より外側に位置し、支持部材として機能する第２部分により構成されていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の製造方法。
15. 双方の層状金属電極が第１部分および第２部分により構成され、樹脂供給工程は、少なくとも一方の第２部分上に硬化性樹脂を供給して、ポリマーＰＴＣ要素の側面を第２部分の間に位置する硬化性樹脂により覆うことによって実施することを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
16. 少なくとも一方の層状金属電極は、ポリマーＰＴＣ要素の主表面上に位置する第１部分のみを有し、第１部分の周辺部はその上または上方にプラスチックフィルム部材を有し、
    プラスチックフィルム部材は、層状金属電極の周辺部の上または上方に位置する内側部分および内側部分の外周から外向きに延在する縁状部分を有して成り、
    プラスチックフィルム部材の縁状部分が支持部材として機能することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の製造方法。
17. 双方の層状金属電極が第１部分のみを有し、
    各第１部分の周辺部はその上または上方にプラスチックフィルム部材を有し、
    各プラスチックフィルム部材は、層状金属電極の周辺部の上または上方に位置する内側部分および内側部分の外周から外向きに延在する縁状部分を有して成り、
    各プラスチックフィルム部材の縁状部分が支持部材として機能し、
    樹脂供給工程は、少なくとも一方のプラスチックフィルム部材の縁状部分上に硬化性樹脂を供給して、ポリマーＰＴＣ要素の側面を縁状部分の間に位置する硬化性樹脂により覆うことによって実施することを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
18. 層状金属電極の周辺部上に接着剤層を配置し、その上にプラスチックフィルム部材を配置する工程を含むことを特徴とする請求項１６または１７に記載の製造方法。
19. ポリマーＰＴＣ要素は、平坦ディスク状であることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれかに記載の製造方法。
20. 支持部材は、ポリマーＰＴＣ要素の側面の縁部から外向きに突出する平坦円環状部材であることを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。

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