KR19990008423A - 양의 온도 계수 회로 보호 디바이스 및 그 제조 방법 - Google Patents

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필립 씨. 주니어. 쇼
도나 엘. 랜들
마이클 제이. 웨버
마이클 제이. 호스
톰 제이. 홀
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데이비드 제이. 크루거
리텔퓨즈, 인코포레이티드
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Abstract

내부에 분산 배치된 도전 입자를 지니는 폴리머로 구성되어 있는 PTC 요소를 포함하는 전기 디바이스가 개시되어 있다. 상기 PTC 요소는 도전층으로 피복되어 있으며 대향 표면에 다수개의 공극이 부착되어 있는 전극을 지닌다. 상기 디바이스는 폴리머 PTC 조성물을 형성하도록 도전입자를 폴리머에 분산배치시켜 만들어 진다. 상기 폴리머 PTC 조성물은 적층 형상의 PTC 요소를 형성하도록 용융성형된다. 상기 PTC 요소의 제 1 및 제 2 대향 표면은 도전층으로 피복된다. 복수개의 공극으로 특징이 부여되는 전극은 상기 PTC 요소의 피복 표면과 접촉되고, 적층을 형성하도록 가열되면서 압력을 가열한다. 그후, 상기 적층은 복수개의 PTC 전기 회로 보호 디바이스로 더 형성된다.

Description

양의 온도 계수 회로 보호 디바이스 및 그 제조 방법
여러 도전 재료의 저항이 온도에 따라 변하는 것은 공지되어 있다. 양의 온도 계수(PTC) 도전 재료의 저항은 상기 재료의 온도가 증가함에 따라 증가한다. 내부에 도전 충진재를 분산 배치시킴으로써 전기적으로 도전성을 띠는 여러 결정질 폴리머는 이러한 PTC 효과를 나타낸다. 이러한 폴리머는 대체로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 에틸렌/프로필렌 코폴리머와 같은 폴리올레핀을 포함한다. 특정의 값 이하의 온도, 즉 임계 또는 개로(開路; trip)온도에서, 상기 폴리머는 비교적 낮은 저항을 나타낸다. 그러나, 상기 폴리머의 온도가 이러한 지점이상 증가함에 따라, 상기 폴리머의 저항은 급격하게 증가한다. PTC 작용을 나타내는 디바이스는 전력 공급원 및 직렬로 연결된 부가적인 전기 구성 요소를 포함하는 과전류 보호용 전기 회로로서 사용되어 왔다. 상기 전기 회로의 정상 동작 상태하에서, 부하 및 PTC 디바이스의 저항은 비교적 적은 양의 전류가 상기 PTC 디바이스를 통해 흐르게 하는 것이다. 따라서, 상기 디바이스의 온도는(I2R 가열에 기인하여) 임계 또는 개로 온도이하의 상태로 된다. 상기 부하가 단락 회로를 이루거나 상기 회로가 전력 서지에 직면하는 경우, 상기 PTC 디바이스를 통해 흐르는 전류는 증가하고 그의 온도는(I2R 가열에 기인하여) 그의 임계 온도까지 급속히 상승한다. 결과적으로, 상기 PTC 디바이스의 저항은 대단히 증가한다. 이러한 시점에서, 대량의 전력이 상기 PTC 디바이스에서 소비된다. 그러나, 이러한 전력 소비는, 상기 PTC 디바이스의 저항이 매우 커져서 본래의 전류가 무시될 수 있는 값으로 제한되는 값으로 상기 PTC 디바이스의 온도를 상승시키기 때문에, 단지 짧은 시간(1초 이하) 동안에만 일어난다. 이러한 새로운 전류 값은 새로운 고온/고저항 평형 지점에서 상기 PTC 디바이스를 유지하기에 충분하다. 이러한 무시될 수 있거나 낮은 전류값은 상기 PTC 디바이스와 직렬로 접속되어 있는 전기 구성 요소들에 손상을 주지 않는다. 따라서, 상기 PTC 디바이스는, 임계 온도 범위로 가열되는 경우, 단락 회로 부하를 통해 흐르는 전류를 안전하고 낮은 값으로 감소시키는 퓨즈의 형태로서 작용한다. 회로에 흐르는 전류를 차단하거나 단락 회로를 야기시킬 수 있는 상태(또는 전력 서지)를 제거할 경우에, 상기 PTC 디바이스는 그의 정상 동작하는 낮은 저항 상태에 대한 임계 온도 이하로 냉각시킨다. 그러한 효과는 리세트가능한 전기 회로 보호 디바이스이다.
폴리머 PTC 전기회로 보호 디바이스는 당업계에 잘 알려져 있다. 종래의 폴리머 PTC 전기 디바이스는 한쌍의 전극사이에 삽입된 PTC 요소를 포함한다. 상기 전극은 전력 공급원에 접속되어, 전류가 상기 PTC 요소를 통해 흐르게 할 수 있다. 상기 PTC 요소는 대체로 유기 폴리머에 분산 배치되어 있는 미립자의 도전 충진재를 포함한다. 전극용으로 이전에 사용된 재료는 와이어 메쉬 또는 스크린, 솔리드 및 스트랜드 와이어, 평활 및 미세 조면(microrough) 금속 포일, 천공 금속 시이트, 익스팬디드(expanded) 금속, 및 다공 금속을 포함한다.
예를 들면, 미국 특허 제 3,351,882호(kohler와 그의 동료명의)에는 내부에 분산배치된 도전 입자를 지니는 폴리머 및 상기 폴리머에 매립되어 있는 메쉬 구조의 전극으로 구성된 저항 요소가 개시되어 있다. 상기 kohler와 그의 동료에 의해 개시된 메쉬 구조의 전극은 이격된 작은 와이어, 와이어 메쉬 또는 와이어 스크린, 및 천공 금속 시이트의 형태로 되어 있다. 일반적으로, 이러한 형태의 전극은 비록 도전 폴리머의 저항이 낮은 경우에도 PTC 디바이스가 높은 초기 저항을 갖게 한다. 그 이외에도, 폴리머 PTC 디바이스와 함께 메쉬 전극을 사용하는 경우에는 전기적 스트레스 농도, 즉, 수준 이하의 전기 성능을 초래시킬 수 있는 과열점, 또는 심지어 디바이스 고장을 일으키기 쉽다. 더욱이, 디바이스를 통해 전류가 흐르게 하도록 전력 공급원에도 접속되는 도전 단자는 kohler와 그의 동료에 의해 개시된 것과 같은 메쉬 전극에 접속하기 곤란하다.
일본 특허 제 5-109502호에는 폴리머 PTC 요소 및 다공 금속 재료의 전극을 포함하는 전기 회로 보호 디바이스가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 형태의 전극은 또한 초기에 높은 저항 디바이스를 초래시키도록 도전 단자를 다공 전극에 접속시킬 때 곤란하다.
[발명의 요약]
따라서, 본 발명의 목적은 전기 디바이스의 전기 성능을 희생시키지 않고서 전극 및 PTC 요소 사이의 개선된 물리적 접점을 전기 디바이스에 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 초기에 높은 전기 저항을 지닌 전기 디바이스를 만들어 내지 않고서 도전 단자에 접속될 수 있는 전기 디바이스를 제공하는 것이다.
한 실시 태양으로, 본 발명은 내부에 분산 배치된 전기 도전 입자를 지닌 폴리머를 포함하는 PTC 요소를 포함하는 전기 디바이스를 제공한다. 상기 PTC 요소는 제1 및 제2 의 대향 표면과 아울러 도전층을 지니며 상기 도전 층은 상기 PTC 요소의 제1 및 제2 의 대향 표면과 접촉한다. 각각의 전극이 다수개의 공극을 지니는 한 외측 표면 및 한 내측 표면을 지니는 한쌍의 전극은 상기 PTC 요소의 대향 표면에 부착되어 있다. 각각의 전극의 외측 표면은 전류가 상기 PTC 요소를 통해 흐르게 하도록 전력 공급원에 접속될 수 있다.
제2 실시태양으로, 본 발명은 내부에 전기 도전 입자를 지니는 폴리머로 구성된 PTC 요소를 포함하는 전기 디바이스를 제공한다. 상기 PTC 요소는 제1 및 제2 의 대향 표면과 아울러 도전층을 지니며 상기 도전층은 상기 PTC 요소의 제1 및 제2 의 대향 표면과 접촉한다. 각각이 내측 경계 및 외측 경계로 특징이 부여되는 3차원적인 초기 개방셀 구조를 지니는 한쌍의 전극은 상기 PTC 요소의 제1 및 제2 의 대향 표면에 부착되어 있다. 각각의 전극의 외측 경계는 전류가 상기 PTC 요소를 통해 흐르게 하도록 전력 공급원에 접속될 수 있다.
제3 실시태양으로, 본 발명은 제1 및 제2 표면을 지니는 적층 형상의 PTC 요소를 제공하는 단계를 포함하는 전기 디바이스 제조 방법을 제공한다. 상기 PTC 요소는 내부에 분산 배치된 도전 입자를 지닌 폴리머를 포함한다. 상기 PTC 요소의 제1 및 제2 표면은 도전층으로 피복되어 있다. 상기 적층 형상의 PTC 요소의 제1 피복 표면은 제1 전극과 접촉하게 되고, 상기 전극은 복수개의 공극을 지닌 한 외측 표면 및 한 내측 표면을 지닌다. 상기 적층 형상의 PTC 요소의 제2 피복 표면은 제2 전극과 접촉하게 되고, 상기 전극은 복수개의 공극을 지닌 한 외측 표면 및 한 내측 표면을 지닌다. 적층을 형성하기 위하여는 상기 피복된 PTC 요소 및 전극들에 열과 압력이 가해진다. 그후, 적층은 복수개의 PTC 전기 디바이스로 더 형성된다.
또 다른 실시태양으로, 본 발명은 제1 및 제2 표면을 갖는 적층 형상의 PTC 요소를 제공하는 단계를 포함하는 전기 디바이스 제조 방법을 제공한다. 상기 PTC 요소는 내부에 분산 배치된 도전 입자를 지닌 폴리머를 포함한다. 상기 PTC 요소의 제1 및 제2 표면은 도전층으로 피복되어 있다. 상기 적층 형상의 PTC 요소의 제1 피복 표면은 제1 전극과 접촉하게 되며 상기 적층 형상의 PTC 요소의 제2 피복 표면은 제2 전극과 접촉하게 된다. 상기 전극들은 내측 경계 및 외측 경계로 특징이 부여되는 3차원적인 초기 개방 셀 구조를 지닌다. 적층을 형성하기 위하여 상기 피복된 PTC 요소 및 상기 전극들에 열과 압력이 가해진다. 그후, 적층은 복수개의 PTC 전기 디바이스로 더 형성된다.
본 발명의 다른 이점 및 실시태양은 이하 본 발명의 상세한 설명 및 도면의 설명을 숙지하면 자명해질 것이다.
본 발명은 폴리머 양의 온도 계수(positive temperature coeffient; PTC) 전기 회로 보호 디바이스 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 전기회로 보호 디바이스의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 회로 보호 디바이스의 사시도이다.
도 3은 도 2의 전기 회로 보호 디바이스의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 회로 보호 디바이스의 사시도이다.
도 5는 도 4의 전기 회로 보호 디바이스의 단면도이다.
도 6은 도 4 및 5의 전기 회로 보호 디바이스에 예시된 전극 재료의 현미경 사진(50배 확대)이다.
본 발명이 여러 상이한 형태로 실시예를 허용할 수 있지만, 이하의 개시 내용이 본 발명의 원리에 대한 예시로서 간주되어야 할 뿐, 본 발명의 넓은 실시태양을 예시되는 실시예로 국한하고자 의도된 것이 아니라는 점을 이해하기 바라면서 바람직한 실시예 및 제조 방법을 도면에 도시하고 본 명세서에 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 회로 보호 디바이스(1)를 예시하고 있다. 상기 디바이스(1)는 PTC 요소(2), 도전층(3, 4), 및 전극(5, 6)을 포함한다.
전극(5, 6)은 니켈, 구리, 아연, 은, 및 금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속 재료에 복수개의 공극을 포함한다. 구체적으로 기술하면, 전극(5, 6)은 와이어 메쉬, 스크린 메쉬, 와이어 클로스(wire cloth), 천공 시이트 금속, 또는 익스팬디스 금속일 수 있다.
도 2 및 3은 전극(5', 6')이 선(linear) 인치당 100×100메쉬, 0.0045 인치의 와이어 직경, 및 0.006인치의 폭 개구를 지니는 와이어 클로스(McMaster - Carr, No. 9224T39로 시판됨)이다. 전그(5', 6')은 대체로 0.01 인치 두께보다 작지만, 전극(5', 6')은 0.003 내지 0.008 인치 두께인 것이 바람직하다.
PTC 요소(2')는 PTC 작용을 나타내는 도전 폴리머를 포함한다. 상기 폴리머는 내부에 도전 입자를 분산 배치시킴으로써 도전성을 띤다.
상기 폴리머는 폴리올레핀인 것이 바람직스럽다. 본 발명에서 사용될 수 있는 폴리머들의 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌 아크릴레이트, 에틸렌 아크릭 액시드 코폴리머, 및 에틸렌 프로필렌 코폴리머를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 폴리머는 Quantum에 의해 제조된 Petrothene LB 8520-00과 같은 고밀도 폴리에틸렌이다. 상기 폴리머내에 분산 배치된 전기 도전 입자는 순 금속 입자, 금속 합금 입자, 및 탄소질 입자로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 도전 재료를 포함한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 전기 도전 입자들의 예는 니켈 분말, 은 분말, 금 분말, 구리 분말, 은 도금된 구리 분말, 금속 합금 분말, 카본 블랙, 탄소 분말, 및 흑연과 같은 재료를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 전기 도전 입자는 카본 블랙, 바람직스럽게는 Columbian Chemical Co.에 의해 제조된 Raven 430과 같은 ASTM 분류 N 660을 지니는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, PTC 요소(2')는 보다 높은 온도에서 조성물의 안정성을 증가시키는 비도전 비립자 충진재를 포함한다. 본 발명에서 사용되는 비도전 미립자 충진재의 예는 발연 실리카 및 세라믹 마이크로스피어를 포함한다.
일반적으로, PTC 요소(2')는 0.03인치 두께보다 작고, 바람직스럽게는 0.02인치 두께보다 작으며 대체로 5ohm cm보다 작고, 바람직스럽게는 1 ohm cm보다 작으며, 보다 바람직스럽게는 0.8 ohm cm보다 작은 25℃에서의 전기 저항을 지닌다.
도전층(3', 4')은 PTC 요소(2')의 제1 및 제2 의 대향 표면에 도포된다. 도전층(3', 4')은 도전 열경화성 수지, 도전 열가소성, 또는 도전 열경화/열가소성 혼합물과 같은 도전 폴리머를 포함할 수 있다. 대체로, 상기 폴리머는 은, 니켈, 또는 카본의 존재로 도전성을 띤다. 도전층(3', 4')이 후막 잉크 조성물을 기재로 한 폴리머를 포함하는 경우에는 우수한 결과를 얻었다. 바람직스럽게는, 도전층(3', 4')은 280℃에 이르는 온도를 견딜 수 있다. 바람직한 실시예에서, 도전층(3', 4')은 DuPont Electronic Materials에 의해 제조된 CB 115와 같은 후막 잉크를 기재로 한 폴리머를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 도전층(3', 4')은 은, 니켈, 구리, 백금 및 금으로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 금속 입자를 포함한다. 바람직스럽게는, 도전층(3', 4')은 은 조각 또는 은 분말을 포함한다.
도 3을 참조하면, 전극(5', 6')의 부분들은 PTC 요소(2')에 매립되거나, PTC 요소(2')와 직접적인 물리적 접촉상태에 있는 것이 바람직스럽다. 그러나, 본 발명은 또한 전극(5', 6')이 도전층(3', 4')에 매립되고 PTC 요소(2')와 직접적인 접촉 상태에 있지 않다.
지금부터 도 4 및 5를 참조하면, 전극(5, 6)은 내측 경계와 외측 경계로 특징이 부여되는 3차원적인 초기 개방 불규칙 셀 구조를 포함한다. PTC 요소(2) 전극(5, 6) 사이의 계면, 및 도전층(3, 4) 및 전극(5, 6) 사이의 계면은 전극(5, 6)의 내측 및 외측 경계내에 있지만, 그의 표면에 있지 않다. 어떤 표면 접촉은 전극 구조를 이루는 셀사이의 계면 및 복수개의 셀 벽을 따라 존재한다.
도 5에 예시된 바람직한 실시예에서, 적층된 전기 디바이스 대신에, 전기 디바이스는 실제로 7개의 분리 영역으로 구성되어 있다. 2개의 대향 외측 영역은 공백 개방 전극 셀(도 5의 영역(a, b))을 포함한다. 이들 전극 셀은 도금, 납땜 등에 의해 선택적으로 충진될 수 있다. 영역(a, b)의 내부에는 도전층(3, 4)으로 충진된 전극 셀의 2개의 대향 영역(도 5의 영역(c, d))이 있다. 영역(c, d)의 내부에는 PTC 요소(2)로 충진된 전극 셀의 2개의 대향 영역(도 5의 영역(e, f))이 있다. 중심 내부 영역(도 5의 영역(g))은 PTC 요소(2)로만 구성되어 있다. 각각의 전극의 내측 경계 및 외측 경계 사이의 간격은 0.01인치 보다 작으며, 0.003 내지 0.008 인치인 것이 바람직스럽다. PTC 요소(2) 및 도전층(3, 4)은 상기에 기술되고 도 2 및 3에 예시된 실시예와 동일하다.
상기에 기술된 7개의 영역 구조가 셀 구조형 전극을 지니는 전기 디바이스에 바람직하지만, 본 발명의 또 다른 실시예(도시되지 않음)에서는 전기 디바이스가 5개의 영역을 포함한다. 2개의 대향 외측 영역은 공백 개구 전극 셀(이는 도금, 납땜 등에 의해 금속으로 선택적으로 충진될 수 있음)을 지닌다. 외측 영역의 내부에는 도전층으로 충진된 전극셀의 2개의 대향 영역이 있다. 중심 내부 영역은 PTC 요소로만 구성되어 있다. 이러한 5개의 영역 실시예에서, 각각의 전극의 셀 구조를 PTC 요소와 직접적인 물리적 접촉 상태에 있지 않다.
바람직스럽게는, 3차원적인 초기 개방 셀 구조 전극은 니켈, 구리, 아연, 은 및 금으로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 금속을 포함한다. 상기 3차원적인 초기 개방 셀 구조 금속 전극은 Inco Specialty Powder Products에 의해 제조된 니켈 폼(nickel foam) 전극과 같이, 금속 폼, 바람직스럽게는 니켈을 포함한다. 도 6은 도 5에 예시된 바람직한 3차원적인 초기 개방 셀 구조 전극의 현미경 사진(50배 확대)이다.
본 발명의 전기 디바이스는 대체로 1 오옴 미만의 25℃에서의 전기 저항을 지니고, 바람직하기로는 0.1 오옴 내지 0.3오옴의 25℃에서의 전기 저항을 지니며, 보다 바람직하기로는 0.1 오옴의 25℃에서의 전기 저항을 지닌다.
본 발명의 PTC 전기 디바이스는 폴리머 PTC 조성물을 형성하도록 폴리머내에 도전 입자를 분산 배치시킴으로써 제조될 수 있다는 점이 알려져 왔다. 상기 PTC 조성물은 그후 적층 PTC 요소를 형성하도록 융해-성형된다. 그후, PTC 요소의 제1 및 제2 대향 표면은 도전층으로 피복된다. 제1 및 제2 전극은 상기 PTC 요소의 피복 표면과 접촉 상태로 된다. 상기 전극들은 상기에 기술된 것(즉, 와이어 메쉬, 스크린 메쉬, 와이어 클로스, 천공 시이트 금속, 익스팬디드 금속, 또는 3차원적인 초기 개방 불규칙 셀 구조를 지닌 전극)중 어느 하나를 포함할 수 있다. 샌드 위치 구조, 즉 2개의 전극 사이에 삽입된 피복 PTC 요소는 그후 압력을 가하면서 가열되어 적층을 형성한다. 상기 적층은 그 후 복수개의 PTC 전기 디바이스로 더 형성된다.
상기 PTC 조성물을 적층 PTC 요소로 융해 - 성형시키는 단계가 흔히 공지된 폴리머 성형 방법에 의해 이행될 수 있지만, 압출 또는 압축 성형이 바람직하다.
상기 샌드위치 구조에 가열 및 가압하는 단계는 대체로 최소한 1분동안 최소한 180℃의 온도 및 최소한 100p.s.i.의 압력으로 이행된다. 바람직스럽게는, 상기 피복 PTC 요소 및 전극에 가열 및 가압하는 단계는 대략 3 내지 5분동안 200내지 235℃의 온도 및 350 내지 450p.s.i.의 압력으로 이행된다. 그러나, 가열 및 가압 단계를 1분동안 대략 220℃ 및 300p.s.i.로 이행하고, 상기 압력을 제거한 다음에 상기 피복 PTC 요소 및 전극이 5분동안 235℃에서 625p.s.i.에 종속되게 하는 경우에 우수한 결과가 얻어졌다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 PTC 전기 회로 보호 디바이스는 각각의 전극의 외측 표면에 전기적으로 접속된 도전 단자를 포함한다. 상기 도전 단자는 전류가 디바이스를 통해 흐르게 하도록 전력 공급원에 접속되어 있다. 상기 단자는 도전성 패이스트를 각각의 전극의 외측 표면에 도포시킴으로써 상기 전극에 납땜된다. 상기 단자는 상기 도전성 패이스트와 접촉상태에 있으며 가열됨으로써 상기 도전성 패이스트가 용해 상태로 되게 한다. 상기 용해된 패이스트는 그 후 응고될 때까지 냉각됨으로써, 상기 도전 단자는 디바이스의 전극에 고착된다. 땜납 전구체는 상기 기술된 방법에서 도전성 패이스트로 대용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 단자는 각각의 전극의 외측 표면에 도포된다. 상기 단자 및 PTC 디바이스는 용제(즉, 융해 금속으로 부터 산화물을 제거하고 융해 금속의 부가적인 산화를 방지하는데 사용되는 용액)에 집어 넣는다. 상기 PTC 디바이스 및 단자는 그 후 용해 땜납조에 집어 넣는다. 그 후, 디바이스는 냉각되게 함으로써, 상기 땜납이 응고되어 상기 단자를 상기 전극에 고착시킨다.
상기 도전성 패이스트나 땜납 전구체를 사용하는 방법에 있어서, 디바이스는 도전성 패이스트나 땜납 전구체를 용해 상태로 가열하는 단계동안 대략 280℃의 온도에 노출된다. 용해된 땜납조를 사용하는 방법에서 디바이스는 대략 265℃의 온도에 노출된다. 그러므로, 상기 도전층의 조성은 280℃에 이르는 온도를 견딜 수 있어야 한다. 그러한 메카니즘이 완전히 이해되지 않지만, 도전층이 280℃에 이르는 온도를 견딜 수 없는 경우 도전 입자가 상기 도전층의 조성으로 부터 용해된다고 생각된다. 그 결과 초기에 높은 전기 저항을 지닌 디바이스가 된다.
따라서, 바람직한 실시예에서 상기 도전층은 10 - 15%(중량당) 디 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 1 - 5% 테르피네올, 1 - 5% n - 부타놀, 및 65 - 75% 은과 같은 조성을 포함하는, DuPont Electronic Materials에 의해 제조된, 후막 잉크를 기재로 한 폴리머, CB115를 포함한다. CB115가 280℃에 이르는 납땜 온도를 견딜 수 있기 때문에, 은은 후막 잉크 조성물을 기재로 한 폴리머에 남는다. 그 결과로 낮은 전기 저항을 갖는 디바이스, 즉 1오옴 미만의 25℃에서의 전기 저항, 바람직하기로는 0.1오옴 내지 0.3오옴의 25℃에서의 전기 저항, 보다 바람직하기로는 0.1오옴 미만의 25℃에서의 전기 저항을 지니는 디바이스가 된다.
본 발명의 특성 및 활용을 보다 충분하게 나타내기 위하여, 다음과 같은 실시예가 기재되어 있는데, 이들 실시예는 예시로서만 제공될 뿐, 본 발명의 범위를 제한하려고 의도된 것이 아니라는 점을 이해하여야 한다.
[실시예 1]
다량의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE; Petrothene이라는 상표로 Quantum에 의해 제조됨) 및 카본 블랙(BP 160 - Beads 라는 상표로 Cabot에 의해 제조됨)이 100℃의 오븐에 하룻밤 동안 놓어 둠으로써 건조되었다. PTC 폴리머 조성물은 하기 표 1에 기재된 양의 폴리에틸렌 및 카본 블랙을 사용하여 준비되었다.
[표 1]
상기 폴리에틸렌은 Mixer - Measuring Head가 장착된 C. W. Brabender Plasti - Corder PL 2000에 두고 5rpm에서 200℃로 대략 5분 동안 용제 처리되었다. 이러한 시점에서 폴리에틸렌은 용해 형태로 되었다. 그 후, 카본 블랙은 5rpm에서 200℃ 5분에 걸쳐 용해된 폴리에틸렌내로 천천히 분산 배치되었다. 그 후, 상기 Brabender mixer의 속도는 80rpm까지 증가되었고, 상기 HDPE 및 카본 블랙은 200℃로 5분동안 충분히 혼합되었다. 그러한 혼합에 기인하여 에너지 입력은 상기 조성물의 온도가 240℃까지 증가하게 한다.
상기 조성물이 냉각되게 한 후, 상기 조성물을 작은 칩으로 분쇄하는 C. W. Brabender Granu - Grinder 내에 넣었다. 그후, 상기 칩을 Extruder Measuring Head 가 장착된 C. W. Brabender Plasti - Corder PL 2000 내에 공급하였다. 압출 성형기에는 0.002 인치의 개구를 지니는 다이가 설치되었고, 상기 압출 성형기의 벨트 속도는 2로 설정되었다. 상기 압출 성형기의 스크류 속도는 50rpm으로 측정되었다. 상기 칩은 대략 2.0인치 폭×8피트 길이인 시이트로 압출 성형되었다. 이러한 사이트는 그후 다수의 2인치 × 2인치 샘플 PTC 요소로 절단되었고 대략 0.01 인치의 두께로 200℃에서 예비 가압되었다.
후막 잉크를 기재로 한 폴리머(DuPont Electronic Materials에 의해 제조된 CB115)는 그후 2인치 × 2인치 폴리머 PTC 샘플 요소의 상·하 표면에 도포되었다.
선택된 전극 재료는 구리 와이어 클로스(McMaster - Carr에 의해 배포된 No. 9224T39)이었다. 상기 와이어 클로스 전극 재료는 선 인치당 100 × 100 메쉬, 0.0045 인치의 와이어 직경, 및 0.006인치의 폭 개구를 지녔다. 구리 와이어 클로스는 그 후 종래의 전해 방법을 사용하여 은으로 도금되었다. 은 도금된 구리 와이어 전극은 대략 0.004인치 두께를 나타내었다. 그 후, 상기 전극은 폴리머 PTC 샘플 요소의 상·하 후막 잉크가 피복된 표면들에 부착되어 400 p.s.i. 및 230℃로 대략 4분 동안 가열 압착기에 두었다. 그후 상기 가열 압착기로 부터 2인치 × 2인치 적층 시이트를 제거하고 더 이상의 가압없이 냉각되게 하였다. 상기 적층된 시이트는 그후 복수개의 0.150인치 × 0.180 인치 폴리머 PTC 전기 회로 보호 디바이스로 전단되었다. 상기 회로 보호 디바이스는 0.0175 인치의 평균 두께를 지녔다.
도전 단자 또는 리드는 (1)단자를 각각의 전극의 외측 표면에 도포하고; (2)단자 및 PTC 디바이스를 용제(즉, 융해 금속으로 부터 산화물을 제거하고 융해 금속의 부가적인 산화를 방지하는데 사용되는 용액)에 집어 넣으며; (3)상기 단자 및 PTC 디바이스를 용해 땜납조에 집어넣고; (4) 상기 땜납조로 부터 상기 단자 및 PTC 디바이스로 제거하고 냉각되게 함으로써, 상기 땜납이 응고되고, 결과적으로 상기 단자를 디바이스의 전극에 연결시키는 것과 같은 방식으로 상기 디바이스에 부착되었다.
도전층으로 PTC 요소를 피복시키지 않은 것을 제외하고 상기에 기술한 동일 재료 및 방법을 사용하여 비교 디바이스를 준비하였다. 그 대신, 은 도금된 구리 와이어 클로스 전극을 PTC 샘플 요소에 직접 부착시킨 다음에 400p.s.i. 및 230℃로 대략 4분 동안 가열 압착기에 두었다. 그후, 상기 압착기로 부터 적층된 시이트를 제거하고 더 이상의 가압없이 냉각되게 하였다. 그후 적층된 시이트를 복수개의 0.150인치 × 0.180인치 폴리머 PTC 전기 회로 보호 디바이스로 전단하였다. 상기 비교 디바이스는 0.0145인치의 평균 두께를 지녔다. 실시예 1에서 본 발명의 디바이스에 단자를 도포시킨 것과 동일한 방법으로 단자를 상기 비교 디바이스에 도포시켰다.
그후, 본 발명의 전기 회로 보호 디바이스(와이어 클로스 전극이 도전층을 지님)의 전기적 및 기계적 특성 및 비교 디바이스(와이어 클로스 전극이 도전층을 지니지 않음)의 전기적 및 기계적 특성을 시험하였다. 이들 시험은 켈빈 클립 리드가 장착된 ESI 밀리오옴미터로 25℃에서 디바이스의 초기 전기 저항을 측정하는 것으로 이루어졌다. 디지탈 판독 기능을 갖는 인장시험기(Scott에 의해 제조된 Model CRE/500)를 사용하여 상기 디바이스들을 측정하였다. 그 절차는;
1) 디바이스의 몸체의 축이도록 리드를 위치 선정함;
2) 유압 제어형 죠(jaw)에 한 리드를 삽입함;
3) 수동 바이스형 죠에 반대 리드를 삽입함;
4) a) 장력(인장력)
b) 0.5 IN/MIN 인장 속도
c) 5% 부하(25 Ibs. 최대)로 인장시험기를 설정함;
5) a) 5% 전 부하(25 Ibs. 최대)
b) 펜 기록 작동
c) 서보작동 으로 Recorder를 설정함;
6) up 버튼을 눌러 분리될 때까지 작동하게 함. 총 인장력(Ibs.)이 Recorder 상에 등재함을 포함하였다. 이들 시험결과가 하기 표 2에 기재되어 있다.
[표 2]
[실시예 2]
실시예 1에서 개시된 것과 동일한 방법으로 다수의 2인치 × 2인치 샘플 PTC 요소를 준비하였다. 그후 후막 잉크를 기재로 한 폴리머(DuPont Electronic Materials에 의해 제조된 CB115)를 2인치 × 2인치 폴리머 PTC 샘플 요소의 상·하 표면에 도포시켰고 120℃로 20분 동안 경화시켰다.
선택된 전극 재료는 Inco Specialty Powder Products 에 의해 공급된 니켈 폼이었다. 상기 니켈 폼은 대략 0.080 인치의 경계사이에 초기 체적 두께를 지녔다. 상기 공급된 니켈 폼 재료의 밀도는 600+/- 50g/m2이었고 평균 셀 사이즈는 500 - 700㎛이었다. 상기 니켈 폼 재료를 대략 0.005 인치의 경계사이의 체적 두께로 압연하여 50% HNO3및 50% 아세틱 액시드로 구성된 용액에서 세정하였다.
그후 니켈 폼을 폴리머 PTC 샘플 요소의 상·하 박막 잉크 피막 표면에 부착시켜, 235℃의 온도로 설정된 프레이트를 지닌 가열 압착기에 두었다. 적층의 온도를 220℃에 이를 때까지 감시하였고, 이 시점에서 1200파운드의 총 압력(300p.s.i.)을 1분동안 적층에 가하였다. 그후 압착기의 압력을 제거하였다. 그후 적층을 5분 동안 2500파운드의 총 압력(625 p.s.i.)에 노출시키면서, 235℃로 상기 압착기의 플레이트를 유지시켰다. 그후 상기 압착기로 부터 2인치 × 2인치 적층을 제거하였고 더 이상의 가압없이 냉각되게 하였다. 그후 상기 적층을 복수개의 0.150인치 × 0.180인치 폴리머 PTC 전기 회로 보호 디바이스로 전단하였다. 상기 회로 보호 디바이스는 0.0193인치의 평균 두께를 지녔다.
실시예 1에서와 같은 동일한 방법으로 본 발명의 PTC 디바이스에 도전 단자 또는 리드를 도포하였다.
상기 PTC 요소를 도전층으로 피복하지 않을 것을 제외하고 상기에 기술된 동일 재료 및 방법을 사용하여 비교 디바이스를 준비하였다. 그대신 니켈 폼 전극을 PTC 샘플 요소에 직접 부착하여, 235℃의 온도로 설정된 플레이트를 지닌 가열 압착기에 두었다. 적층 온도를 220℃에 이를 때까지 감시하였고, 이 시점에서 1200파운드의 총 압력(300p.s.i.)을 1분동안 적층에 가하였다. 그후 상기 압착기의 압력을 제거하였다. 그후 상기 적층을 5분 동안 2500파운드의 총 압력(625p.s.i.)에 노출시키면서, 235℃로 상기 압착기의 플레이트를 유지시켰다. 그후 상기 압착기로부터 적층을 제거하여 더 이상의 가압없이 냉각되게 하였다. 그 후 적층을 복수개의 0.150인지 × 0.180인치 폴리머 PTC 전기 회로 보호 디바이스로 전단하였다. 상기 회로 보호 디바이스는 0.0185인치의 평균 두께를 지녔다. 도전 단자 또는 리드를 실시예 1과 동일한 방법으로 상기 비교 샘플에 도포하였다.
그후, 본 발명의 전기 회로 보호 디바이스(니켈 폼 전극이 후막 잉크 도전층을 기재로 한 폴리머를 지님)의 전기 특성 및 비교 디바이스(니켈 폼 전극이 도전층을 지니지 않음)의 전기 특성을 시험하였다. 상기 시험은 켈빈 클립 리드가 장착된 ESI 밀리오옴미터를 사용하여 25℃로 디바이스의 초기 전기 저항을 측정하는 것으로 이루어졌다. 이들 시험의 결과는 하기 표 3에 기재되어 있다.
[표 3]
[실시예 3]
다수의 2인치 × 2인치 샘플 PTC 요소를 실시예 1에서 개시된 바와 같은 동일한 방식으로 준비하였다. 2인치 × 2인치 샘플 PTC 요소를 은조각(Degussa에 의해 제조된 Type SF40)에 담겼다.
선택된 전극 재료는 Inco Specialty Powder Products에 의해 공급된 니켈 폼이었다. 니켈 폼은 대략 0.080 인치의 경계사이의 초기 체적 두께를 지녔다. 상기 공급된 니켈 폼 재료의 밀도는 600+/- 50g/m2이었고 평균 셀 사이즈는 500 - 700㎛의 범위이었다. 니켈 폼 재료를 대략 0.005인치의 경계사이의 체적 두께로 압연하였고 50% HNO3및 50% 아세틱 액시드를 포함하는 용액에서 세척하였다.
그후 니켈 폼 전극을 폴리머 PTC 샘플 요소의 상·하 표면은 조각 피막 표면에 부착하여 235℃의 온도로 설정된 플레이트를 지닌 가열 압착기에 두었다. 적층의 온도를 220℃에 이를 때까지 감시하였고, 이 시점에서 1200 파운드의 총 압력(300p.s.i.)을 1분 동안 적층에 가하였다. 그후 상기 압착기의 압력을 제거하였다. 그 다음 적층을 2500 파운드의 총 압력(625p.s.i.)에 5분 동안 노출시키면서, 235℃로 상기 압착기의 플레이트를 유지하였다. 그후 2인치 × 2인치 적층을 상기 압착기로부터 제거하여 더 이상의 가압없이 냉각되게 하였다. 다음에 상기 적층을 복수개의 0.150인치 × 0.180인치 폴리머 PTC 전기 회로 보호 디바이스로 전단하였다. 상기 회로 보호 디바이스는 0.0180 인치의 평균 두께를 지녔다. 도전 단자 또는 리드는 실시예 1 및 2와 동일한 방식으로 디바이스에 전기적으로 연결되었다.
실시예 2에서 준비된 비교 디바이스의 시험 결과는 실시예 3에서 준비된 본 발명의 회로 보호 디바이스의 개선된 전기 특성을 예시하는 데 사용되었다.
그후 본 발명의 전기 회로 보호 디바이스(니켈 폼 전극이 은 조각 도전층을 지님)의 전기 특성 및 비교 디바이스(니켈 폼 전극이 도전층을 지니지 않음)의 전기 특성을 시험하였다. 상기 시험은 켈빈 클립 리드가 장착된 ESI 밀리오옴미터를 사용하여 25℃로 디바이스의 초기 전기 저항을 측정하는 것으로 이루어졌다. 이들 시험의 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
[표 4]
표 2-4의 시험 결과는 보다 낮은 저항성 PTC 디바이스가 본 발명을 실시하는 경우에 달성될 수 있다는 것을 예시한 것이다. 그 이외에도, 표 2의 결과는 본 발명을 실시하는 경우 상기 전극 및 상기 PTC 요소사이의 개선된 기계적 부착을 예시한 것이다.
특정의 실시예가 예시 및 설명되었지만, 본 발명의 사상으로부터 현저히 이탈하지 않고서는 여러가지 변경이 가능할 것이다. 보호 범위는 첨부된 청구범위에만 국한하려고 의도된 것이다.

Claims (59)

  1. 내부에 분산 배치된 전기 도전 입자를 지닌 폴리머를 포함하는 PTC 요소로서, 제1 및 제2 표면을 지니는 PTC 요소;
    상기 PTC 요소의 제1 및 제2 표면과 각각 접촉하는 한쌍의 도전층; 및
    각각의 전극이 상기 도전층의 상이한 도전층에 대향 접속된 내측 표면 및 복수개의 공극을 지닌 외측 표면을 지닌 한쌍의 전극을 포함하며, 상기 전극 각각의 외측 표면의 전력 공급원에 접속될 수 있고 그와 같이 접속될 경우 전류가 상기 PTC 요소를 통해 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 전기 디바이스.
  2. 내부에 분산 배치된 전기 도전 입자를 지닌 폴리머로 구성되어 있는 PTC 요소로서, 제1 및 제2 표면을 지니는 PTC 요소;
    상기 PTC 요소의 제1 및 제2 표면과 각각 접촉하는 한쌍의 도전층; 및
    각각의 전극이 내측 경계 및 외측 경계로 특징이 부여되는 3차원적인 초기 개방 셀 구조를 지니는 한쌍의 전극으로서, 상기 전극의 내측 경계가 상기 도전층의 상이한 도전층으로 각각 연장되어 있는 한쌍의 전극을 포함하고, 상기 전극 각각의 외측 경계가 전력 공급원에 접속될 수 있으며, 그와 같이 접속될 경우 전류가 상기 PTC 요소를 통해 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 전기 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 폴리머는 폴리올레핀을 포함하는 전기 디바이스.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전기 도전 입자는 순 금속 입자, 금속 합금 입자, 및 탄소질 입자로 이루어져 있는 그룹으로 부터 선택된 도전 재료를 포함하는 전기 디바이스.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전극은 니켈, 구리, 아연, 은 및 금으로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 금속을 포함하는 전기 디바이스.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 PTC 요소는 비도전 미립자 충진재를 포함하는 전기 디바이스.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌을 포함하는 전기 디바이스.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 도전 입자는 카본 블랙을 포함하는 전기 디바이스.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 비도전 충진재는 용융된 실리카를 포함하는 전기 디바이스.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 전극 각각의 내측 경계 및 외측 경계 사이의 간격이 0.010인치 보다 작은 전기 디바이스.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 전극각각의 내측 경계 및 외측 경계 사이의 간격이 0.003 내지 0.008 인치인 전기 디바이스.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 PTC 요소는 0.03 인치 두께 보다 작은 전기 디바이스.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 PTC 요소는 0.02 인치 폭 보다 작은 전기 디바이스.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 PTC 요소는 5 ohm cm보다 작은 25℃에서의 저항을 지니는 전기 디바이스.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 PTC 요소는 1 ohm cm 보다 작은 25℃에서의 저항을 지니는 전기 디바이스.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 PTC 요소는 0.8 ohm cm 보다 작은 25℃에서의 저항을 지니는 전기 디바이스.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 디바이스는 1 ohm 보다 작은 25℃에서의 저항을 지니는 전기 디바이스.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 디바이스는 0.1 ohm 내지 0.3 ohm의 25℃에서의 저항을 지니는 전기 디바이스.
  19. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 디바이스는 0.1 ohm 보다 작은 25℃에서의 저항을 지니는 전기 디바이스.
  20. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 한쌍의 도전층은 도전 폴리머를 포함하는 전기 디바이스.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 도전 폴리머는 은을 포함하는 전기 디바이스.
  22. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 한쌍의 도전층은 은, 니켈, 구리, 백금 및 금으로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 금속 입자를 포함하는 전기 디바이스.
  23. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전극은 금속 폼을 포함하는 전기 디바이스.
  24. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 한쌍의 도전층은 280℃에 이르는 온도를 견딜 수 있는 전기 디바이스.
  25. 내부에 분산 배치된 전기 도전 입자를 지닌 폴리머를 포함하는 PTC 요소로서, 제 1 및 제 2 표면 및 5 ohm cm보다 작은 25℃에서의 저항을 지니는 PTC 요소;
    상기 PTC 요소의 제 1 및 제 2 표면과 각각 접촉하는 한쌍의 도전 후막 잉크층으로서, 도전 후막 잉크층 각각이 280℃에 이르는 온도를 견딜 수 있는 한쌍의 도전 후막 잉크층; 및
    각각의 전극이 상기 잉크층의 상이한 잉크층에 대향 접속되는 내측 표면 및 복수개의 공극을 지닌 외측 표면을 지니는 한쌍의 전극을 포함하며,
    상기 전극각각의 외측 표면은 전력 공급원에 접속될 수 있고, 그와 같이 접속될 경우 전류가 상기 PTC 요소를 통해 흐르게 하며,
    전기 디바이스가 1.0 ohm 보다 작은 25℃에서의 초기 저항을 지니는 것을 특징으로 하는 전기 디바이스.
  26. 내부에 분산 배치된 전기 도전 입자를 지닌 폴리머를 포함하는 PTC 요소로서, 제 1 및 제 2 표면을 지니고 5 ohm cm 보다 작은 25℃에서의 저항을 지니는 PTC 요소;
    상기 PTC 요소의 제 1 및 제 2 표면과 각각 접촉하는 한쌍의 도전 후막 잉크층으로서, 280℃에 이르는 온도를 견딜 수 있는 항쌍의 도전 후막 잉크층; 및
    상기 잉크층에 각각 대면하는 한쌍의 전극으로서, 상기 전극각각이 인접 잉크층을 통해 상기 PTC 요소로 연결되어 있는 내측 경계 및 외측 경계로 특징이 부여되는 3차원적인 초기 개방 셀 구조를 지니는 한쌍의 전극을 포함하고,
    상기 전극각각의 외측 경계는 전력 공급원에 접속될 수 있으며, 그와 같이 접속될 경우 전류가 상기 PTC 요소를 통해 흐르게 하고,
    전기 디바이스는 1.0 ohm 보다 작은 25℃에서의 초기 저항을 지니는 것을 특징으로 하는 전기 디바이스.
  27. 내부에 분산 배치된 전기 도전 입자를 지닌 폴리머를 포함하는 PTC 요소로서, 제 1 및 제 2 표면을 지니고 5 ohm cm 보다 작은 25℃에서의 저항을 지니는 PTC 요소;
    상기 PTC 요소의 제 1 및 제 2 표면과 각각 접촉하는 한쌍의 도전층으로서, 상기 도전층 각각이 은, 니켈, 구리, 백금, 및 금으로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 금속 입자를 포함하는 한쌍의 도전층; 및
    상기 도전층에 각각 대면하는 한쌍의 전극으로서, 상기 전극각각이 내측 경계 및 외측경계로 특징이 부여되는 3차원적인 초기 개방 셀 구조를 지니고, 상기 전극각각의 내측 경계가 상기 도전층의 상이한 도전층과 물리적 접촉 상태에 있는 한쌍의 전극을 포함하며,
    상기 전극각각의 외측 표면이 전력 공급원에 접속될 수 있고, 그와 같이 접속될 경우 전류가 상기 PTC 요소를 통해 흐르게 하며,
    전기 디바이스는 1.0 ohm 보다 작은 25℃에서의 초기 저항을 지니는 것을 특징으로 하는 전기 디바이스.
  28. 제 1 및 제 2 표면을 지니는 적층 형상의 PTC 요소로서 내부에 분산배치된 도전 입자를 지닌 폴리머를 포함하는 적층 형상의 PTC 요소를 제공하는 단계;
    상기 PTC 요소의 제1 표면을 도전층으로 피복하는 단계;
    상기 PTC 요소의 제2 표면을 도전층으로 피복하는 단계;
    상기 적층 형상의 PTC 요소의 제1 피복 표면을 복수개의 공극을 지닌 외측 표면 및 내측 표면을 지닌 제1 전극과 접촉하게 하는 단계;
    상기 적층 형상의 PTC 요소의 제2 피복 표면을, 복수개의 공극을 지닌 외측 표면 및 내측 표면을 지닌 제2 전극과 접촉하게 하는 단계;
    적층을 형성하도록 가열하여 상기 PTC 요소 및 전극에 압력을 가하는 단계; 및
    상기 적층을 복수개의 전기 디바이스로 형성하는 단계를 포함하는 전기 디바이스 제조 방법.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 가열하여 PTC 요소 및 전극에 압력을 가하는 단계는 적어도 180℃의 온도 및 적어도 100 p.s.i.의 압력으로 이행되는 전기 디바이스 제조 방법.
  30. 제 28 항에 있어서, 상기 가열하여 PTC 요소 및 전극에 압력을 가하는 단계는 200 내지 235℃의 온도 및 350 내지 450 p.s.i.의 압력으로 이행되는 전기 디바이스 제조 방법.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 가열하여 PTC 요소 및 전극에 압력을 가하는 단계는 적어도 1분 동안 이행되는 전기 디바이스 제조 방법.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 가열하여 PTC 요소 및 전극에 압력을 가하는 단계는 3 내지 5분 동안 이행되는 전기 디바이스 제조 방법.
  33. 제 28 항에 있어서, 상기 가열하여 PTC 요소 및 전극에 압력을 가하는 단계는 220℃ 및 300 p.s.i.로 1분 동안 이행된 다음, 235℃로 5분 동안 625 p.s.i.의 압력을 가하기 전에 상기 압력을 제거하는 전기 디바이스 제조 방법.
  34. 제 28항에 있어서, 상기 적층 형상의 PTC 요소를 제공하는 단계는,
    폴리머 PTC 조성물을 형성하도록 도전 입자를 폴리머로 분산 배치시키는 단계;
    상기 적층 형상의 PTC 요소를 형성하도록 상기 PTC 조성물을 압출 성형하는 단계를 포함하는 전기 디바이스 제조 방법.
  35. 제 28 항에 있어서, 도전 단자를 상기 전극 각각의 외측 표면에 전기적으로 접속시키는 단계를 부가적으로 포함하는 전기 디바이스 제조 방법.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 도전 단자를 전극각각의 외측 표면에 전기적으로 접속시키는 단계는,
    도전성 패이스트를 상기 전극각각의 외측 표면에 도포시키는 단계;
    상기 도전 단자를 상기 도전성 패이스트와 접촉하게 하는 단계;
    상기 도전성 패이스트를 용해 상태로 가열하는 단계; 및
    상기 용해된 패이스트가 응고하도록 상기 용해된 패이스트를 냉각시켜, 상기 도전 단자가 상기 전기 디바이스의 전극에 부착되는 단계를 포함하는 전기 디바이스 제조 방법.
  37. 제 35 항에 있어서, 상기 도전 단자를 전극각각의 외측 표면에 전기적으로 접속시키는 단계는,
    땜납 전구체를 상기 전극각각의 외측 표면과 접촉하게 하는 단계;
    상기 도전 단자를 상기 땜납 전구체와 접촉하게 하는 단계;
    상기 땜납 전구체를 용해 상태로 가열하는 단계; 및
    상기 용해된 땜납 전구체가 응고하도록 상기 용해된 땜납 전구체를 냉각하여, 상기 도전 단자가 상기 전기 디바이스의 전극에 부착되는 단계를 포함하는 전기 디바이스 제조 방법.
  38. 제 35 항에 있어서, 상기 도전 단자를 전극각각의 외측 표면에 전기적으로 접속시키는 단계는,
    단자를 상기 전극각각의 외측 표면에 도표하는 단계;
    상기 단자 및 상기 전극으로 부터 산화물을 제거하도록 상기 디바이스 및 상기 단자를 용제속에 담그는 단계;
    상기 디바이스 및 상기 단자를 용해된 땜납조에 담그는 단계;
    상기 땜납조로 부터 상기 디바이스 및 상기 단자를 제거하여 상기 땜납이 응고되게 함으로써 상기 단자를 상기 전극에 접속시키는 단계를 포함하는 전기 디바이스 제조 방법.
  39. 제 1 및 제 2 표면을 지니는 적층 형상의 PTC 요소로서 내부에 분산 배치된 도전 입자를 지닌 폴리머를 포함하는 적층 형상의 PTC 요소를 제공하는 단계;
    상기 PTC 요소의 제 1 표면을 도전층으로 피복하는 단계;
    상기 PTC 요소의 제 2 표면을 도전층으로 피복하는 단계;
    상기 적층 형상의 PTC 요소의 제 1 피복 표면을 제 1 전극과 접촉하게 하고 상기 적층 형상의 PTC 요소의 제 2 피복 표면을 제 2 전극과 접촉하게 하는 단계로서, 상기 전극이 내측 경계 및 외측 경계로 특징이 부여되는 3차원적인 초기 개방 셀 구조를 지니는 단계;
    상기 전극의 내측 경계가 상기 PTC 요소의 제 1 및 제 2 표면 각각과 물리적인 접촉 상태에 있는 적층을 형성하도록 가열하여 상기 PTC 요소 및 상기 전극에 압력을 가하는 단계; 및
    상기 적층을 복수개의 PTC 전기 디바이스로 형성하는 단계를 포함하는 전기 디바이스 제조 방법.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 적층 형상의 PTC 요소는 5 ohm cm 보다 작은 25℃에서의 전기 저항을 지니는 전기 디바이스 제조 방법.
  41. 제 39 항에 있어서, 상기 적층 형상의 PTC 요소는 1 ohm cm 보다 작은 25℃에서의 전기 저항을 지니는 전기 디바이스 제조 방법.
  42. 제 39 항에 있어서, 상기 적층 형상의 PTC 요소는 0.8 ohm cm 보다 작은 25℃에서의 전기 저항을 지니는 전기 디바이스 제조 방법.
  43. 제 39 항에 있어서, 상기 가열하여 PTC 요소 및 전극에 압력을 가하는 단계는 적어도 180℃의 온도 및 적어도 100 p.s.i. 의 압력으로 이행되는 전기 디바이스 제조 방법.
  44. 제 39 항에 있어서, 상기 가열하여 PTC 요소 및 전극에 압력을 가하는 단계는 200 내지 235℃의 온도 및 350 내지 450 p.s.i.의 압력으로 이행되는 전기 디바이스 제조 방법.
  45. 제 43 항에 있어서, 상기 가열하여 PTC 요소 및 전극에 압력을 가하는 단계는 적어도 1분 동안 이행되는 전기 디바이스 제조 방법.
  46. 제 44 항에 있어서, 상기 가열하여 PTC 요소 및 전극에 압력을 가하는 단계는 3 내지 5분동안 이행되는 전기 디바이스 제조 방법.
  47. 제 39 항에 있어서, 상기 가열하여 압력을 가하는 단계는 1분동안 220℃ 및 300 p.s.i.로 이행된 다음, 5분동안 235℃로 625 p.s.i.의 압력을 가하기 전에 상기 입력을 제거하는 전기 디바이스 제조 방법.
  48. 제 39 항에 있어서, 상기 적층 형상의 PTC 요소를 제공하는 단계는,
    폴리머 PTC 조성물을 형성하도록 도전 입자를 폴리머내로 분산 배치시키는 단계;
    상기 적층 형상의 PTC 요소를 형성하도록 상기 PTC 조성물을 압출 성형하는 단계를 포함하는 전기 디바이스 제조 방법.
  49. 제 39 항에 있어서, 상기 전극각각의 외측 표면에 도전 단자를 전기적으로 접속시키는 단계를 부가적으로 포함하는 전기 디바이스 제조 방법.
  50. 제 49 항에 있어서, 상기 전극각각의 외측 표면에 도전 단자를 전기적으로 접속시키는 단계는,
    상기 전극각각의 외측 표면에 도전성 패이스트를 도포하는 단계;
    상기 도전 단자를 상기 도전성 패이스트와 접촉하게 하는 단계;
    상기 도전 패이스트를 용해 상태로 가열하는 단계; 및
    상기 용해된 패이스트가 응고하도록 상기 용해된 패이스트를 냉각시켜, 상기 도전 단자가 상기 전기 디바이스의 전극에 부착되는 단계를 포함하는 전기 디바이스 제조 방법.
  51. 제 49 항에 있어서, 상기 전극 각각의 외측 표면에 도전 단자를 전기적으로 접속시키는 단계는,
    땜납 전구체를 상기 전극 각각의 외측 표면과 접촉하게 하는 단계;
    상기 도전 단자를 상기 땜납 전구체와 접촉하게 하는 단계;
    상기 땜납 전구체를 용해 상태로 가열하는 단계; 및
    상기 용해된 땜납 전구체가 응고하도록 상기 용해된 땜납 전구체를 냉각시켜, 상기 도전 단자가 상기 전기 디바이스의 전극에 부착되는 단계를 포함하는 전기 디바이스 제조 방법.
  52. 제 49 항에 있어서, 상기 전극 각각의 외측 표면에 도전 단자를 전기적으로 접속시키는 단계는,
    상기 전극 각각의 외측 표면에 단자를 도포하는 단계;
    상기 단자 및 상기 전극으로 부터 산화물을 제거하도록 용제내에 상기 디바이스 및 상기 단자를 담그는 단계;
    상기 디바이스 및 상기 단자를 용해된 땜납조내에 담그는 단계;
    상기 땜납조로 부터 상기 디바이스 및 상기 단자를 제거하여 상기 땜납이 응고되게 함으로써 상기 단자를 상기 전극에 접속시키는 단계를 포함하는 전기 디바이스 제조 방법.
  53. 제 39 항에 있어서, 상기 전기 디바이스는 1 ohm 보다 작은 25℃에서의 저항을 지니는 전기 디바이스 제조 방법.
  54. 제 39 항에 있어서, 상기 전기 디바이스는 0.1 ohm 내지 0.3 ohm의 25℃에서의 저항을 지니는 전기 디바이스 제조 방법.
  55. 제 39 항에 있어서, 상기 전기 디바이스는 0.1 ohm 보다 작은 25℃에서의 저항을 지니는 전기 디바이스 제조 방법.
  56. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전극 각각은 상기 전극을 외부 회로에 접속시키도록 경화가능한 접속기 재료를 수납하기에 적합한 최외각 접속기 재료 수납 셀 영역을 지니는 전기 디바이스.
  57. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전극 각각은 인접한 도전층 및 PTC 요소의 인접 부분을 형성하도록 약간의 재료를 각각 포함하는 셀을 지니는 셀 중심 및 최내각 영역을 지니는 전기 디바이스.
  58. 제 28 항 또는 제 39 항내 있어서, 상기 전극은 상기 전극을 외부 회로에 접속시키도록 경화가능한 접속기 재료를 수납하기에 적합한 최외각 접속기 재료 수납 셀 영역을 지니는 전기 디바이스 제조 방법.
  59. 제 28 항 또는 제 39항에 있어서, 상기 전극은 인접한 도전층 및 PTC 요소의 인접 부분을 형성하도록 약간의 재료를 각각 포함하는 셀을 지니는 셀 중심 및 최내각 영역을 지니는 전기 디바이스 제조 방법.
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