KR20010079845A - Ptc device and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
결정성 폴리머 성분에 도전성 분말 충전재를 35 ∼ 60vol% 혼연한 조성물 성형체(12)의 표면에 그 일부가 노출되도록 도전체(13)를 압착하여 매설하고, 도전 체(13)의 일부가 노출된 조성물 성형체(12)의 표면에 도금 처리에 의해 도금 전극 (14A 및 14B)을 형성함과 동시에, 도전성 분말 충전재로서 TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중, 적어도 한 종을 사용하고 있다. PTC 조성물과 전극 사이의 밀 착성이 양호해져, 양자간의 접촉 저항값을 낮게 하는 것이 가능해진다. 또, 반복 통전에 대한 안정성이 뛰어난 PTC 소자를 얻을 수 있다.A composition in which the conductive powder filler is mixed with the crystalline polymer component 35 to 60 vol%. The conductor 13 is pressed and embedded so that a part thereof is exposed on the surface of the molded body 12, and a composition in which a part of the conductor 13 is exposed. The plating electrodes 14A and 14B are formed on the surface of the molded body 12 by plating treatment, and at the same time, among the TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C as the conductive powder filler, At least one species is used. The adhesiveness between a PTC composition and an electrode becomes favorable, and it becomes possible to lower the contact resistance value between them. In addition, a PTC device having excellent stability against repeated energization can be obtained.
Description
종래, 2차 전지를 비롯하여 전기 기기·전자 기기에 사용되고, 이들 기기에서 이상 발생시에 흐르는 과전류를 방지하기 위한 전기 회로 보호 소자 등으로서 PTC 소자가 사용되고 있다.Background Art Conventionally, PTC elements have been used as electric circuit protection elements for use in electric devices and electronic devices, including secondary batteries, and to prevent overcurrent flowing when abnormalities occur in these devices.
일반적으로, PTC 소자는 결정성 폴리머에 도전성 분말을 혼연하여 얻어지는 PTC 조성물과, 상기 PTC 조성물에 형성한 전극으로 이루어지고, 스위칭 온도에 달하면 급격한 저항값의 상승을 나타낸다. 즉, PTC 조성물은 재료 고유의 저항값 R과 상기한 전극을 통해 소자로 흐른 전류값 I에 의해 주울열(I2R열)이 발생함으로써 발열한다. 이렇게 PTC 조성물에 비교적 큰 전류가 흐르면 발열이 일어나, 그 저항값이 상승한다. 일반적으로는, PTC 소자는 상술한 주울열의 발생을 이용한 면상 발열체나 저항값의 상승을 이용한 과전류 보호 소자 등으로서 사용되고 있다.Generally, a PTC element consists of a PTC composition obtained by kneading a conductive powder in a crystalline polymer, and an electrode formed in the PTC composition, and shows a rapid increase in resistance when the switching temperature is reached. That is, the PTC composition generates heat by generating Joule heat (I 2 R heat) by the material-specific resistance value R and the current value I flowing through the electrode. Thus, when a relatively large electric current flows through a PTC composition, heat generate | occur | produces and the resistance value rises. Generally, a PTC element is used as a planar heating element using generation of Joule heat mentioned above, an overcurrent protection element using an increase in resistance value, and the like.
종래의 PTC 소자로는, 특히 그 전극의 형성 방법의 관점에서, 예를 들면 이하의 3가지의 것이 알려져 있다.As a conventional PTC element, the following three things are known especially from a viewpoint of the formation method of the electrode.
첫째로, 스테인리스 또는 니켈 등의 금속판의 표면을 PTC 조성물의 표면에 접합하여, 그 금속판을 전극으로 한 것이 알려져 있다.First, it is known that the surface of a metal plate, such as stainless steel or nickel, was bonded to the surface of a PTC composition, and that metal plate was used as an electrode.
둘째로, 이러한 전극과 PTC 조성물의 밀착성을 향상시키기 위해, 또한 금속판의 표면을 물리적 또는 화학적으로 거칠게 하여, 이 거칠게 한 면을 PTC 조성물의 표면에 접합하여 전극으로 한 것이 알려져 있다.Secondly, in order to improve the adhesiveness of such an electrode and a PTC composition, it is also known that the surface of a metal plate was made physically or chemically rough, and this roughened surface was joined to the surface of a PTC composition, and was used as an electrode.
셋째로, PTC 조성물에 직접 금속 도금을 실시하여, 이것을 전극으로 한 것도 알려져 있다.Third, metal plating is performed directly on a PTC composition, and it is also known to use this as an electrode.
그러나, 금속판의 표면을 PTC 조성물의 표면에 접합하여 전극으로 한 제 1 종래예에서는, PTC 조성물과 전극간의 접촉 저항값이 높아져, 양호한 옴 접촉이 얻어지지 않는다. 그 결과, 이 제 1 종래예의 PTC 소자에서는 실온에서의 저항값이 높아져 버려, 과전류 보호 소자 등으로 이용하기 힘들어진다. 또한, PTC 조성물과 전극간의 밀착성이 불충분하므로, PTC 소자를 반복 동작(통전)시킨 경우, 대폭으로 저항값이 증가해 버린다.However, in the first conventional example in which the surface of the metal plate is bonded to the surface of the PTC composition to form an electrode, the contact resistance value between the PTC composition and the electrode is high, and good ohmic contact is not obtained. As a result, the resistance value at room temperature becomes high in this PTC element of a 1st prior art example, and it becomes difficult to use it as an overcurrent protection element. Moreover, since the adhesiveness between a PTC composition and an electrode is inadequate, when a PTC element is repeatedly operated (energized), resistance value will increase significantly.
또, 물리적 또는 화학적으로 거칠게 한 금속판의 표면을 PTC 조성물의 표면에 접합하여 전극으로 하는 제 2 종래예에서는, 상기 제 1 종래예에 비해 PTC 조성물과 전극간의 접촉 저항값은 낮아지고, 양자간의 밀착성도 보다 양호해지나, 양호한 옴 접촉을 얻는 데까지는 이르지 않는다. 이 제 2 종래예와 관련하여, PTC 소자의 실온에서의 저항값을 저하시킴과 동시에 반복 동작에 대한 안정성을 향상시키기 위해, PTC 조성물에 분산하는 도전성 분말량을 45vol% 이상 정도까지 증가시키는 것도 제안되어 있다. 그러나, 이 경우에도 실온에서의 저항값을 어느 일정값 이하로 하는 것은 곤란할 뿐 아니라, 반복 동작시켰을 때 동작마다 저항값이 상승하여 버리는 것을 완전하게 억제할 수는 없다.Further, in the second conventional example in which the surface of the physically or chemically roughened metal plate is bonded to the surface of the PTC composition to form an electrode, the contact resistance value between the PTC composition and the electrode is lower than that of the first conventional example, and the adhesion between the two is lower. Even better, but not until a good ohmic contact is obtained. In connection with this second conventional example, it is also proposed to increase the amount of conductive powder dispersed in the PTC composition to about 45 vol% or more in order to reduce the resistance value at room temperature of the PTC element and to improve the stability to the repeating operation. It is. However, even in this case, it is difficult to lower the resistance value at room temperature to a certain value or less, and it is not possible to completely suppress that the resistance value rises for each operation when repeated operation is performed.
또한, PTC 조성물에 직접 금속 도금을 실시하여 전극으로 한 제 3 종래예에서는, PTC 조성물과 도금 피막간의 밀착성이 충분하지 않아, 양자간의 접촉 저항값이 높아져 버린다. 또, 반복 동작에 의해 대폭으로 저항값이 증가해 버리는 것도 피할 수 없다.In addition, in the third conventional example in which metal plating is directly performed on the PTC composition to form an electrode, the adhesion between the PTC composition and the plated film is not sufficient, resulting in a high contact resistance between the two. In addition, it is inevitable that the resistance value is greatly increased by the repetitive operation.
이상의 제 1 ∼ 제 3 종래예에 공통하는 문제점으로서, PTC 소자를 반복 동작(통전)시킨 경우, PTC 조성물 자체가 열화함으로써, 실온에서의 저항값이 높아져 버린다는 문제도 있다. 이 원인으로는 반복 동작시켰을 때, 동작마다의 히트 쇼크에 의해 결정성 폴리머 성분이 열화하기 때문이라고 추정되고 있다.As a problem common to the first to third conventional examples described above, when the PTC element is repeatedly operated (energized), there is a problem that the resistance value at room temperature becomes high due to deterioration of the PTC composition itself. This reason is assumed to be due to deterioration of the crystalline polymer component due to heat shock for each operation when repeatedly operated.
한편, PTC 조성물은 유기물과 무기물의 복합재이므로, 보존 및 사용에서의 환경 습도의 영향이 크고, 스위칭 동작을 반복하여 행하는 동안 경시적으로 저항의 변화가 커진다는 문제도 있다. 특히, 금속계 도전성 필러를 사용한 PTC 조성물에서 양호한 도전성을 갖는 소자를 얻기 위해서는, 도전성 필러의 고충전화가 필요하나, 무기물인 도전성 필러의 고충전화를 행한 경우에는, 상술한 보존 및 작용에서의 환경 습도의 영향을 더욱 받기 쉬워져, 상기한 바와 같이 스위칭 동작을 반복하여 행하는 동안, 경시적으로 소자 본체가 전극으로부터 벗겨지기 쉬워지므로, 장기 사용(반복 사용)에 대한 충분한 신뢰성을 얻을 수 없었다.On the other hand, since the PTC composition is a composite material of an organic substance and an inorganic substance, there is also a problem that the influence of environmental humidity in storage and use is large, and the change of resistance becomes large over time while the switching operation is repeatedly performed. In particular, in order to obtain a device having good conductivity in a PTC composition using a metal-based conductive filler, high filling of the conductive filler is required. However, when high filling of the conductive filler, which is an inorganic substance, is performed, It is more susceptible to influence, and the element body easily peels off from the electrode over time while the switching operation is repeatedly performed as described above, so that sufficient reliability for long-term use (repeated use) could not be obtained.
그래서, 본 발명의 제 1 목적은 반복 동작에 대한 안정성이 뛰어나고, 또한 PTC 조성물과의 사이의 밀착성이 충분하고, 접촉 저항값은 낮은 전극을 갖는 PTC 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.Then, the 1st objective of this invention is providing the PTC element which has the stability with respect to repetitive operation | movement, the adhesiveness with a PTC composition, and whose contact resistance value is low, and its manufacturing method.
또, 본 발명의 제 2 목적은 상기 제 1 목적을 달성하는 PTC 소자 및 그 제조 방법에 있어서, 환경 습도의 영향에 의해 PTC 소자 본체가 전극으로부터 벗겨지는 것을 유효하게 방지할 수 있고, 반복 사용에 대한 안정성과 재현성이 양호한 신뢰성이 높은 PTC 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.Moreover, the 2nd object of this invention is the PTC element which achieves the said 1st object, and its manufacturing method WHEREIN: It can prevent effectively that a PTC element main body peels from an electrode by the influence of environmental humidity, and can use it repeatedly. The present invention provides a PTC device having high reliability and good reproducibility and a method of manufacturing the same.
본 발명은 소정 온도(이하, 스위칭 온도라 한다) 영역에 달했을 때, 급격하게 저항값이 상승하는 정온도 특성, 소위 PTC(Positive Temperature Coefficient) 특성을 나타내는 도전성 조성물(이하,「PTC 조성물」이라 한다)을 사용하여 이루어지는 PTC 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention refers to a conductive composition (hereinafter, referred to as a "PTC composition") that exhibits a positive temperature characteristic, a so-called PTC (Positive Temperature Coefficient) characteristic, in which a resistance value increases rapidly when a predetermined temperature (hereinafter referred to as a switching temperature) region is reached. The present invention relates to a PTC device and a method of manufacturing the same.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태의 PTC 소자를 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view showing a PTC element of the first embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태의 PTC 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이며, (a)는 조성물 성형체, (b)는 조성물 성형체의 표면으로부터 그 일부가 노출되도록 도전체를 압착·매설한 상태, (c)는 조성물 성형체에 도금 처리를 행하여 전극을 형성한 상태를 각각 나타낸 단면도,It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the PTC element of 1st Embodiment of this invention, (a) is a composition molded object, (b) crimping | bonding and embedding a conductor so that a part may be exposed from the surface of a composition molded object. One state, (c) is sectional drawing which showed the state which formed the electrode by plating-processing the composition molded object, respectively,
도 3은 본 발명의 일실시예의 PTC 소자에서의 온도-저항률 특성을 나타낸 그래프,3 is a graph showing a temperature-resistance characteristic of a PTC device according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일실시예의 PTC 소자 및 비교예의 PTC 소자에서의 전류 10A(50V)를 반복 인가한 후의 저항률 특성을 나타낸 그래프,4 is a graph showing resistivity characteristics after repeated application of a current of 10 A (50 V) in a PTC device according to an embodiment of the present invention and a PTC device according to a comparative example;
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태의 PTC 소자를 나타낸 부분 단면도,5 is a partial sectional view showing a PTC element according to a second embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태의 PTC 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이며, 각각 (a)는 조성물 성형체의 단면도, (b)는 조성물 성형체의 표면으로부터 그 일부가 노출되도록 도전체를 압착·매설한 상태의 단면도, (c)는 조성물 성형체에 도금 처리를 행하여 전극을 형성한 상태의 단면도, (d)는 수증기 배리어 처리의 개념을 나타낸 도면, (e)는 수증기 배리어 처리를 실시한 PTC 소자의 부분 단면도이다.FIG. 6 is a view for explaining a method for manufacturing a PTC device of a second embodiment of the present invention, each of (a) is a cross-sectional view of the composition molded body, and (b) a conductor is exposed so that a part thereof is exposed from the surface of the composition molded body. (C) is a cross-sectional view of a state in which an electrode is formed by plating a composition molded body, (d) is a view showing a concept of a vapor barrier treatment, (e) a PTC subjected to a water vapor barrier treatment Partial cross section of the device.
상기 제 1 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 PTC 소자 및 그 제조 방법에서는, 결정성 폴리머 성분에 TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중, 적어도 한 종으로 이루어지는 도전성 분말 충전재를 35 ∼ 60vol% 혼연하여 조성물 성형체를 형성하고, 상기 조성물 성형체의 표면으로부터 그 일부가 노출되도록 도전체를 압착·매설한 후, 조성물 성형체의 상기 표면에 도금 처리에 의해 전극을 형성하도록 했다.In order to achieve the above first object, in the PTC element and its production method of the present invention, of a crystalline polymer component TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C, at least one kinds of 35 to 60 vol% of the conductive powder filler is formed to form a composition molded body, and the conductor is crimped and embedded so that a part thereof is exposed from the surface of the composition molded body. To form.
즉, 본 발명의 일형태에 의하면, 결정성 폴리머 성분에 도전성 분말 충전재를 35 ∼ 60vol% 혼연한 조성물 성형체와, 상기 조성물 성형체의 표면으로부터 그 일부가 노출되도록 압착·매설된 도전체와, 상기 조성물 성형체의 상기 표면에 도금 처리에 의해 형성된 전극을 갖고, 상기 도전성 분말 충전재로서, TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중, 적어도 한 종을 사용한 것을 특징으로 하는 PTC 소자가 얻어진다.That is, according to one aspect of the present invention, there is provided a composition molded body in which 35 to 60 vol% of a conductive powder filler is mixed with a crystalline polymer component, a conductor pressed and embedded so that a part thereof is exposed from the surface of the composition molded body, and the composition An electrode formed by plating treatment on the surface of the molded body, and at least one of TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C was used as the conductive powder filler. A PTC element is obtained.
바람직하게는, 상기 도전체에는 Ni 분말, Al 분말, Cu 분말, Fe 분말, Ag 분말, 또는 흑연 분말이 함유되어 있다.Preferably, the conductor contains Ni powder, Al powder, Cu powder, Fe powder, Ag powder, or graphite powder.
또, 바람직하게는, 결정성 폴리머 성분에 상기 도전성 분말 충전재를 45 ∼ 60vol% 혼연하여 상기 조성물 성형체를 형성한다.Moreover, preferably 45-60 vol% of said electroconductive powder fillers are mixed with a crystalline polymer component, and the said composition molded object is formed.
또, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 결정성 폴리머 성분에 TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중, 적어도 한 종을 도전성 분말 충전재로서 35 ∼ 60vol% 혼연하여 조성물 성형체를 얻는 공정과, 상기 조성물 성형체에 도전체 분말을 함유하는 도전체 페이스트를 도포한 후, 상기 도전체 분말의 압착 처리를 행하여 상기 도전체 분말의 일부가 상기 조성물 성형체의 표면으로부터 노출되도록 상기 도전체 분말을 매설시키는 공정과, 상기 조성물 성형체의 상기 표면에 도금 처리를 행하여 전극을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 PTC 소자의 제조 방법이 얻어진다.According to another aspect of the present invention, at least one of TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C is mixed with the crystalline polymer component as a conductive powder filler in an amount of 35 to 60 vol%. By applying a conductor paste containing a conductor powder to the composition molded body, and then pressing the conductor powder so that a part of the conductor powder is exposed from the surface of the composition molded body. The method of manufacturing the PTC element which has the process of embedding the said conductor powder, and the process of forming an electrode by plating on the said surface of the said composition molded object is obtained.
바람직하게는, 상기 도전체 분말로서 Ni 분말, Al 분말, Cu 분말, Fe 분말, Ag 분말, 또는 흑연 분말을 사용한다.Preferably, Ni powder, Al powder, Cu powder, Fe powder, Ag powder, or graphite powder is used as the conductor powder.
또, 바람직하게는, 결정성 폴리머 성분에 상기 도전성 분말 충전재를 45 ∼ 60vol% 혼연하여 조성물 성형체를 형성한다.Further, preferably, the conductive powder filler is mixed with 45 to 60 vol% of the crystalline polymer component to form a composition molded body.
상기 제 2 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 PTC 소자 및 그 제조 방법에서는, 결정성 폴리머 성분에 TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중, 적어도 한종으로 이루어지는 도전성 분말 충전재를 35 ∼ 60vol% 혼연하여 조성물 성형체를 형성하고, 상기 조성물 성형체의 표면으로부터 그 일부가 노출되도록 도전체를 압착·매설한 후, 조성물 성형체의 상기 표면에 도금 처리에 의해 전극을 형성하고, PTC 소자의 상기 도금 전극 이외의 부분에 수증기 배리어층을 형성하도록 했다.In order to achieve the second object, in the PTC device of the present invention and a method for manufacturing the same, at least one of TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C is used as the crystalline polymer component. 35 to 60 vol% of the conductive powder filler formed is kneaded to form a composition molded body, and the conductor is pressed and embedded so that a part thereof is exposed from the surface of the composition molded body, and then an electrode is formed on the surface of the composition molded body by plating treatment. Then, a water vapor barrier layer was formed in portions other than the above-mentioned plating electrodes of the PTC element.
즉, 본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 결정성 폴리머 성분에 TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중, 적어도 한 종을 사용한 도전성 분말 충전재를 35 ∼ 60vol% 혼연한 조성물 성형체와, 상기 조성물 성형체의 표면으로부터 그 일부가 노출되도록 압착·매설된 도전체와, 상기 조성물 성형체의 상기 표면에 도금 처리에 의해 형성된 전극과, 상기 도금 전극 이외의 부분에 형성된 수증기 배리어층을 갖는 것을 특징으로 하는 PTC 소자가 얻어진다.That is, according to another aspect of the present invention, 35 to 60 vol of conductive powder filler using at least one of TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C as the crystalline polymer component % Composite molded article, a conductor pressed and embedded so that a part thereof is exposed from the surface of the composition molded article, an electrode formed by plating treatment on the surface of the composition molded article, and water vapor formed in portions other than the plating electrode. A PTC device characterized by having a barrier layer is obtained.
바람직하게는, 상기 결정성 폴리머 성분은 적어도 1종류의 열가소성 폴리머를 혼합한 폴리머 합금이다.Preferably, the crystalline polymer component is a polymer alloy in which at least one thermoplastic polymer is mixed.
또, 본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 결정성 폴리머 성분에 TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중, 적어도 한 종을 도전성 분말 충전재로서 35 ∼ 60vol% 혼연하여 조성물 성형체를 얻는 공정과, 상기 조성물 성형체에 도전성 분말을 함유하는 도전체 페이스트를 도포한 후, 상기 도전체 분말의 압착 처리를 행해 상기 도전체 분말의 일부가 상기 조성물 성형체의 표면으로부터 노출되도록 상기 도전체 분말을 매설시키는 공정과, 상기 조성물 성형체의 상기 표면에 도금 처리를 행하여 전극을 형성하는 공정과, 상기 도금 전극 이외의 부분에 수증기 배리어 처리를 실시하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 PTC 소자의 제조 방법이 얻어진다.According to still another aspect of the present invention, at least one of TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C in the crystalline polymer component is 35 to 60 vol% as the conductive powder filler. Kneading to obtain a composition molded body, applying a conductive paste containing conductive powder to the composition molded body, and then compressing the conductor powder so that a part of the conductor powder is exposed from the surface of the composition molded body. PTC element characterized by including the process of embedding the said conductor powder, the process of plating on the said surface of the said composition molded object, and forming an electrode, and the process of performing a water vapor barrier process in parts other than the said plating electrode. The manufacturing method of is obtained.
본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위해, 첨부 도면에 따라 이것을 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION In order to demonstrate this invention in detail, this is demonstrated according to attached drawing.
먼저, 도 1 ∼ 도 4를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시형태의 PTC 소자 및 그 제조 방법에 대해 설명한다.First, with reference to FIGS. 1-4, the PTC element of 1st Embodiment of this invention and its manufacturing method are demonstrated.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태의 PTC 소자(10)는 결정성 폴리머 성분에 도전성 분말 충전재(도시 생략)를 35 ∼ 60vol% 혼연한 조성물 성형체(12)와, 조성물 성형체(12)의 표면(12A)으로부터 일부가 노출되도록 압착·매설된 도전체(13)와, 조성물 성형체(12)의 표면(12A)에 도금 처리에 의해 형성된 전극(14A 및 14B)을 갖는다. 도전성 분말 충전재로는, TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 또한, 도전체(13)에는 Ni 분말, Al 분말, Cu 분말, Fe 분말, Ag 분말, 또는 흑연 분말이 함유되어 있는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 1, the PTC element 10 of 1st Embodiment of this invention is a composition molded object 12 which mixed 35-60 vol% of conductive powder fillers (not shown) with the crystalline polymer component, and the composition molded object ( The conductor 13 which was crimped | embedded and embedded so that one part may be exposed from the surface 12A of 12), and the electrode 14A and 14B formed by the plating process on the surface 12A of the composition molding 12 are provided. As the conductive powder filler, one or two or more of TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C can be used. In addition, it is preferable that the conductor 13 contains Ni powder, Al powder, Cu powder, Fe powder, Ag powder, or graphite powder.
본 실시형태의 PTC 소자(10)를 제조하기 위해서는, 적어도 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 결정성 폴리머 성분에 TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중 적어도 1종을 도전성 분말 충전재로서 35 ∼ 60vol% 혼연하여 조성물 성형체(12)를 얻는 공정과, 조성물 성형체(12)의 표면(12A)에 도전체 분말(13)을 함유하는 도전체 페이스트를 도포한 후, 도전성 분말(13)의 압착 처리를 행하여, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 도전성 분말(13)의 일부가 조성물 성형체(12)의 표면(12A)으로부터 노출되도록 도전성 분말(13)을 매설시키는 공정과, 도 2(c)에 나타낸 바와 같이, 조성물 성형체(12)의 표면(12A)에 도금 처리를 행하여(도금) 전극(14A 및 14B)을형성하는 공정이 필요하다.In order to manufacture the PTC device 10 of the present embodiment, at least as shown in Fig. 2 (a), the crystalline polymer component includes TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C. 35 to 60 vol% of at least one of the conductive powder fillers is kneaded to obtain the composition molded body 12, and the conductor paste containing the conductor powder 13 is applied to the surface 12A of the composition molded body 12. After that, the electroconductive powder 13 is pressed and the electroconductive powder 13 is exposed so that a part of the electroconductive powder 13 is exposed from the surface 12A of the composition molding body 12, as shown in FIG.2 (b). The process of embedding and the process of forming the electrode 14A and 14B by plating (plating) on the surface 12A of the composition molded object 12 as shown in FIG.2 (c) are required.
다음으로, 상기 PTC 소자(10)의 제조 방법의 일실시예에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Next, an embodiment of the manufacturing method of the PTC device 10 will be described in more detail.
먼저, 폴리머 성분으로서 연화점이 대략 130℃인 결정성 고밀도 폴리에틸렌과 입경 1 ∼ 5㎛의 도전성 분말 충전재를 대략 140 ∼ 200℃ 온도의 가열 롤 상에서 도전성 분말이 35 ∼ 60vol%가 되도록 혼연하여 고분자 혼연물을 얻었다. 또한, 도전성 분말로는, 예를 들면 TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다[도 2(a) 참조].First, as the polymer component, the crystalline high density polyethylene having a softening point of about 130 ° C. and the conductive powder filler having a particle diameter of 1 to 5 μm are kneaded so that the conductive powder becomes 35 to 60 vol% on a heating roll having a temperature of about 140 to 200 ° C. Got. As the conductive powder, for example, one or two or more of TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C can be used (see Fig. 2 (a)).
다음으로, 상기 고분자 혼연물을 분말화한 후, 대략 140 ∼ 200℃의 온도에서 프레스 성형하여 시일화하여, 고분자 혼연물 시트를 얻었다. 그리고, 이 고분자 혼연물 시트의 양 면에 Ni 분말과 폴리비닐부티랄 및 용제로 이루어지는 도전성 페이스트를 도포하고, 실온에서 5시간 이상의 건조 처리를 행하여, 건조 처리가 끝난 시트로 했다. 이 건조 처리가 끝난 시트를 대략 140 ∼ 200℃의 온도에서 약 5 ∼ 15분간 열 프레스하여, Ni 분말의 압착 처리를 행했다. 그 결과, Ni 분말의 대부분이 시트중에 매설되고, 그 일부가 시트 표면에 노출된 상태의 PTC 조성물 시트를 얻었다[도 2(b) 참조].Next, after powdering the said polymer kneaded material, it press-molded and sealed at the temperature of about 140-200 degreeC, and obtained the polymer kneaded material sheet. And the electrically conductive paste which consists of Ni powder, polyvinyl butyral, and a solvent was apply | coated to the both surfaces of this polymer mixed material sheet, it dried at room temperature for 5 hours or more, and it was set as the sheet which dried. The dried sheet was heat-pressed at a temperature of approximately 140 to 200 ° C. for about 5 to 15 minutes to carry out compression treatment of Ni powder. As a result, most of the Ni powder was embedded in the sheet, and a PTC composition sheet was obtained in which part of it was exposed to the sheet surface (see Fig. 2 (b)).
계속해서, 상술한 바와 같이 압착 처리를 행한 PTC 조성물 시트를 탈지 처리한 후 Ni 무전해 + Ni 전해 도금 처리를 실시하여 전극을 형성했다[도 2(c) 참조].Subsequently, after degreasing the PTC composition sheet subjected to the crimping treatment as described above, Ni electroless electrolysis + Ni electrolytic plating treatment was performed to form an electrode (see FIG. 2 (c)).
이상과 같이 하여 얻어진 Ni 도금 시트로부터 면적 1㎠의 시험편을 블랭킹하여, 평가용 시료로 했다(이하, 이 평가용 시료를 「실시예」라 부른다). 또한,압착 처리를 행하여 시트중에 매설하는 도전체 분말로는, Ni 분말 외에 Al 분말, Cu 분말, Fe 분말, Ag 분말, 또는 흑연 분말을 사용해도 된다.The test piece of 1 cm <2> area was blanked from the Ni plating sheet obtained by making it above, and it was set as the sample for evaluation (Hereinafter, this sample for evaluation is called "Example."). In addition, Al powder, Cu powder, Fe powder, Ag powder, or graphite powder may be used as the conductor powder to be pressed and embedded in the sheet.
다음으로, 실시예와의 비교를 위해, 이하와 같이 하여 비교 시료 1을 제작했다(이하, 이 비교 시료를 「비교예 1」이라 부른다).Next, the comparative sample 1 was produced as follows for the comparison with an Example (hereinafter, this comparative sample is called "comparative example 1").
이 비교예 1에서는, 고분자 혼연물을 시트화할 때까지는, 상술한 실시예와 동일한 처리를 행했다. 그 후, 대략 140 ∼ 200℃의 온도에서 혼연물 시트의 양 면에 열 프레스에 의해 금속판을 접합하여 전극을 형성했다. 그리고, 이 시트로부터 면적 1㎠의 시험편을 블랭킹하여 PTC 소자를 얻었다(비교예 1).In this comparative example 1, the process similar to the above-mentioned Example was performed until the polymer blend is sheeted. Then, the metal plate was joined to both surfaces of the mixed material sheet by the hot press at the temperature of about 140-200 degreeC, and the electrode was formed. And the test piece of area 1cm <2> was blanked from this sheet | seat, and the PTC element was obtained (comparative example 1).
또한, 이하와 같이 하여 비교 시료 2를 제작했다(이하, 이 비교 시료를 「비교예 2」라 부른다). 이 비교예 2에서도, 고분자 혼연물을 시트화할 때까지는, 상술한 실시예와 동일한 처리를 행했다. 그 후, 대략 140 ∼ 200℃의 온도에서 열 프레스에 의해 혼연물 시트의 양 면에 혼연물 시트에 접하는 측의 면(편면)을 전해질에 의해 거칠게 한 금속판을 접합하여 전극을 형성했다. 그리고, 이 시트로부터 면적 1㎠의 시험편을 블랭킹하여, PTC 소자를 얻었다(비교예 2).In addition, Comparative Sample 2 was produced as follows (hereinafter referred to as "Comparative Example 2"). Also in this comparative example 2, the process similar to the above-mentioned Example was performed until the polymer blend is sheeted. Then, the metal plate which roughened the surface (one side) of the side which contact | connects a kneaded material sheet by electrolyte by the hot press at the temperature of about 140-200 degreeC by the electrolyte was joined, and the electrode was formed. And the test piece of area 1cm <2> was blanked from this sheet | seat, and the PTC element was obtained (comparative example 2).
또, 이하와 같이 하여 비교 시료 3을 제작했다(이하, 이 비교 시료를 「비교예 3」이라 부른다). 이 비교예 3에서도, 고분자 혼연물을 시트화할 때까지는, 상술한 실시예와 동일한 처리를 행했다. 그 후, 혼연물 시트를 탈지 처리한 후, Ni 무전해 + Ni 전해 도금 처리를 실시하여, 전극을 형성했다. 그리고, 이 시트로부터 면적 1㎠의 시험편을 블랭킹하여, PTC 소자를 얻었다(비교예 3).Moreover, the comparative sample 3 was produced as follows (hereinafter, this comparative sample is called "comparative example 3"). Also in this comparative example 3, the process similar to the above-mentioned Example was performed until the polymer blend is sheeted. Then, after carrying out the degreasing process of a kneaded material sheet, Ni electroless electrolysis + Ni electrolytic plating process was performed and the electrode was formed. And the test piece of area 1cm <2> was blanked from this sheet | seat, and the PTC element was obtained (comparative example 3).
또한, 이하와 같이 하여 비교 시료 4를 제작했다(이하, 이 비교 시료를 「비교예 4」라 부른다). 폴리머 성분으로서 연화점이 대략 130℃인 결정성 고밀도 폴리에틸렌과, 입경 1 ∼ 5㎛의 도전성 분말을 대략 140 ∼ 200℃의 온도의 가열 롤 상에서 도전성 분말이 34vol%가 되도록 혼연하여 고분자 혼연물을 얻었다. 또한, 도전성 분말로는 TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C를 사용했다. 상술한 실시예와 동일한 처리를 행하여, 시트로부터 면적 1㎠의 시험편을 펀칭하여, PTC 소자를 얻었다(비교예 4).Moreover, the comparative sample 4 was produced as follows (hereinafter, this comparative sample is called "comparative example 4"). As a polymer component, the crystalline high density polyethylene which has a softening point of about 130 degreeC, and the electroconductive powder of 1-5 micrometers of particle diameters were mixed so that electroconductive powder might be 34vol% on the heating roll of the temperature of about 140-200 degreeC, and the polymer kneaded material was obtained. In addition, the conductive powder to have used the TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C. The same process as in the above-described example was carried out, and a test piece having an area of 1 cm 2 was punched out of the sheet to obtain a PTC device (Comparative Example 4).
이상과 같이 하여 얻어진 실시예 및 비교예 1 내지 3에 대해, 특성 시험을 행했다. 또한, PTC 소자의 목표 특성으로서, 전극의 접합 강도는 전극으로서 충분히 신뢰성을 유지할 수 있는 500gf/㎠ 이상, 실온 저항이 2Ω·cm 이하, 온도에 대해 저항값이 급격히 상승한 후(스위칭 후)의 저항값과 실온에서의 저항값의 비(스위칭 후 R/실온 R)가 과전류 보호 소자의 동작으로서 충분하며, 또한 면상 발열체로서 충분히 사용 가능한 104이상일 것으로 했다. 또한, PTC 소자를 반복하여 스위칭시킨 경우의 실온에서의 저항값의 목표값으로서, 500회 스위칭 후에도 2Ω·cm 이하일 것으로 했다.The characteristic test was done about the Example and Comparative Examples 1-3 which were obtained as mentioned above. In addition, as a target characteristic of a PTC element, the bonding strength of an electrode is 500 gf / cm <2> or more which can fully maintain reliability as an electrode, resistance after room temperature resistance is 2 ohm * cm or less, and resistance value rises rapidly with temperature (after switching). The ratio between the value and the resistance value at room temperature (post-switching R / room temperature R) is sufficient as the operation of the overcurrent protection element, and it is assumed that the ratio is 10 4 or more that can be sufficiently used as a planar heating element. In addition, as a target value of the resistance value at room temperature in the case of repeating switching of a PTC element, it was set as 2 ohm * cm or less after 500 times of switching.
먼저, 이상과 같이 하여 얻어진 PTC 소자(실시예 및 비교예 1 내지 3)의 전극 표면에 납땜에 의해 리드선을 접속하고, 또한 주위를 에폭시 수지로 피복하여 전극의 접합 강도의 측정용 시료를 제작했다. 그리고, 실시예 및 비교예 1 내지 3에 각각 대응하는 각 측정용 시료의 리드선을 당겨, 전극의 접합 강도를 측정했다. 측정 결과를 이하의 표 1에 나타낸다.First, a lead wire was connected to the electrode surface of the PTC element (Examples and Comparative Examples 1 to 3) obtained as described above by soldering, and the surroundings were covered with an epoxy resin to prepare a sample for measuring the bonding strength of the electrode. . And the lead wire of each measurement sample corresponding to an Example and Comparative Examples 1-3 was pulled, and the joint strength of the electrode was measured. The measurement results are shown in Table 1 below.
표 1에서 알 수 있듯이, 실시예의 전극의 접합 강도는 면이 거칠지 않은 금속판을 전극으로 사용한 비교예 1이나 도금 처리만 행하여 전극을 형성한 비교예 3에 비해 크고, 면이 거친 금속판을 전극에 사용한 비교예 2와 대략 동등한 값이 얻어졌다. 그리고, 실시예의 전극의 접합 강도는 전극으로서 충분히 신뢰성을 유지할 수 있는 500gf/㎠ 이상인 것이 확인되었다.As can be seen from Table 1, the bonding strength of the electrode of the Example is larger than that of Comparative Example 1 using a metal plate with a non-rough surface as an electrode or Comparative Example 3 in which the electrode was formed only by plating treatment, and a coarse metal plate was used for the electrode. A value approximately equal to that of Comparative Example 2 was obtained. And it was confirmed that the bonding strength of the electrode of an Example is 500 gf / cm <2> or more which can fully maintain reliability as an electrode.
다음으로, 실시예 및 비교예 1 내지 3에 대해, 500회 스위칭 후의 실온에서의 저항값을 측정했다. 측정 결과를 이하의 표 2에 나타낸다. 또한, 실온 저항률의 측정에는 직류 4단침 디지털 멀티 미터를 사용했다.Next, about Example and Comparative Examples 1-3, the resistance value at room temperature after 500 times of switching was measured. The measurement results are shown in Table 2 below. In addition, the DC 4-needle digital multimeter was used for the measurement of room temperature resistivity.
표 2에서 알 수 있듯이, 실시예에서는 도전성 분말로서 TiC, WC, W2C, ZrC,VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중 어느 것을 사용한 경우에도, 실온 저항률이 목표값인 2Ω·cm 이하인 것이 확인되었다.As can be seen from Table 2, in the examples, even when any one of TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C is used as the conductive powder, the room temperature resistivity is 2 Ω · cm or less, which is a target value. It was confirmed.
이에 대해, 면이 거칠지 않은 금속판을 전극으로 사용한 비교예 1이나 도금 처리만 행하여 전극을 형성한 비교예 3에서는, 실온 저항률이 높아, 목표값인 2Ω·cm 이하의 값은 도저히 얻어지지 않는 것을 알 수 있었다. 이것은 전극과 혼연물 시트의 접촉 저항이 높기때문이라고 해석된다. 한편, 면이 거친 금속판을 전극으로 사용한 비교예 2에서는, 목표값인 2Ω·cm 이하이기는 하나, 실시예에 비해 실온 저항률이 높은 것을 알 수 있었다. 이것은 전극과 혼연물 시트간에 실시예만큼 양호한 옴 접촉은 얻어지지 않기 때문이라고 해석된다.On the other hand, in Comparative Example 1 using only a metal plate having a rough surface as the electrode or Comparative Example 3 in which the electrode was formed only by plating treatment, the room temperature resistivity was high, and it was found that a value of 2 Ω · cm or less, which is a target value, was hardly obtained. Could. This is interpreted because the contact resistance between the electrode and the mixture sheet is high. On the other hand, in the comparative example 2 which used the rough metal plate as an electrode, although it was 2 ohm * cm or less which is a target value, it turned out that the room temperature resistivity is higher than an Example. This is interpreted because an ohmic contact as good as an example can be obtained between the electrode and the mixture sheet.
다음으로, 실시예에 관해 온도와 저항률의 관계를 측정했다. 측정 결과를 도 3에 나타낸다. 또한, 측정에 있어서는, 유욕(oil bath)중에 4단침법(4短針法)을 사용하여 행하고, 저항률의 측정에는 디지털 멀티 미터를 사용했다.Next, the relationship between temperature and resistivity was measured in Examples. The measurement result is shown in FIG. In the measurement, a four-stage needle method was used in an oil bath, and a digital multimeter was used for the measurement of the resistivity.
도 3에서 알 수 있듯이, 실시예에서는 실온에서의 저항률이 목표값인 2Ω·cm 이하이며, 또한 온도-저항률 곡선은 본 실시예에서 사용한 수지인 결정성 고밀도 폴리에틸렌의 연화점(약 130℃)에 대략 대응한 온도에서 상승하고 있다. 또, 온도에 대해 저항값이 급격하게 상승한 후(스위칭 후)의 저항값과 실온에서의 저항값의 비(스위칭 후 R/실온 R)는 108보다 크고, 과전류 보호 소자의 동작으로서 충분하며, 또한 면상 발열체로서 충분히 사용 가능한 104이라는 목표값을 크게 상회하고 있다.As can be seen from FIG. 3, in the Examples, the resistivity at room temperature is 2 Ω · cm or less, which is a target value, and the temperature-resistance curve is approximately at the softening point (about 130 ° C.) of the crystalline high-density polyethylene which is the resin used in this Example. It is rising at the corresponding temperature. In addition, the ratio of the resistance value (after switching) and the resistance value at room temperature (post-switching R / room temperature R) after the resistance value rises rapidly with respect to temperature is larger than 10 8 , which is sufficient as the operation of the overcurrent protection element. Moreover, it exceeds the target value of 10 <4> which can fully be used as a surface heating element.
또한, 상술한 바와 같이 얻어진 PTC 소자(실시예 및 비교예 1 내지 4)에, 각각 10A(50V)의 전류를 반복 통전하여, 동작 후의 저항률의 변화를 측정했다. 측정 결과를 도 4에 나타낸다.In addition, a current of 10 A (50 V) was repeatedly energized to the PTC elements (Examples and Comparative Examples 1 to 4) obtained as described above, and the change in resistivity after the operation was measured. The measurement result is shown in FIG.
도 4에서 알 수 있듯이, 실시예에서는 초기 실온 저항률이 목표값인 2Ω·cm 이하이며, 또한 반복 통전 후에도 목표값인 2Ω·cm 이하의 값을 계속 유지했다. 또, 수 회 반복 통전한 후에는, 실온 저항률의 증가는 대략 포화되어 있는 것을 알 수 있었다.As can be seen from FIG. 4, in the examples, the initial room temperature resistivity was 2 Ω · cm or less, which is the target value, and the target value, 2 Ω · cm or less, was maintained even after repeated energization. In addition, it was found that after several repeated energizations, the increase in room temperature resistivity was substantially saturated.
이에 비해, 면이 거칠지 않은 금속판을 전극으로 사용한 비교예 1이나 도금 처리만 행하여 전극을 형성한 비교예 3에서는, 초기 실온 저항률이 목표값인 2Ω·cm를 크게 상회하고, 또한 반복 통전에 대략 비례하여 실온 저항률이 크게 상승하는 것을 알 수 있다. 한편, 면이 거친 금속판을 전극으로 사용한 비교예 2에서는, 초기 실온 저항률이 목표값인 2Ω·cm 이하이기는 하나, 반복 통전에 의해 실온 저항률이 목표값인 2Ω·cm를 상회하여, 실온 저항률의 증가에 포화는 보이지 않는다.On the other hand, in Comparative Example 1 using only a metal plate having a rough surface as an electrode or Comparative Example 3 in which an electrode was formed only by plating treatment, the initial room temperature resistivity significantly exceeded the target value of 2Ω · cm and was approximately proportional to repeated energization. It can be seen that the room temperature resistivity greatly increases. On the other hand, in Comparative Example 2 using a rough metal plate as an electrode, although the initial room temperature resistivity was 2 Ω · cm or less, which is a target value, the room temperature resistivity exceeded 2 Ω · cm, which is a target value, by repeated energization, thereby increasing the room temperature resistivity. No saturation is seen.
또, 도전성 분말을 34vol%로 한 비교예 4에서도, 초기 실온 저항률이 목표값인 2Ω·cm 이하이기는 하나, 반복 통전에 의해 실온 저항률이 목표값인 2Ω·cm를 상회하여, 반복 통전에 대한 안정성이 얻어지지 않는 것을 알았다.Also, in Comparative Example 4 in which the conductive powder was 34 vol%, although the initial room temperature resistivity was 2 Ω · cm or less, which is the target value, the room temperature resistivity exceeded 2 Ω · cm, which is the target value, by repeated energization, and thus stability against repeated energization was obtained. It was found that this was not obtained.
그런데, 금속 분말을 도전성 분말로 사용한 경우에는, 분말 자체의 응집이 발생하여 부분적으로 도전 경로가 형성되고, 이것에 의해 내전압 특성이 저하해 버린다. 또, 도전성 분말을 카본 블랙, 흑연 등의 카본계 분말로 한 경우에는, 분말체의 도전률이 금속 탄화물 분말보다 높으므로, 실온 저항률이 목표값인 2Ω·cm를 상회한다.By the way, when metal powder is used as an electroconductive powder, aggregation of the powder itself generate | occur | produces and a conductive path is formed in part, and with this, a withstand voltage characteristic falls. Moreover, when electroconductive powder is made into carbon type powders, such as carbon black and graphite, since the electrical conductivity of powder is higher than metal carbide powder, room temperature resistivity exceeds 2 ohm * cm which is a target value.
또한, 도전성 분말의 충전량이 35vol%를 밑도는 경우, 상술한 바와 같이 반복 통전에 대한 안정성이 저하하여, 동작 회수에 따라서는 실온 저항률이 목표값인 2Ω·cm를 상회한다. 한편, 도전성 분말의 충전량이 60vol%를 상회한 경우에는, 소자 제작의 작업성이 저하하여, 실질적으로 소자 제작이 곤란해진다.In addition, when the filling amount of the conductive powder is less than 35 vol%, as described above, the stability against repeated energization decreases, and depending on the number of operations, the room temperature resistivity exceeds the target value of 2Ω · cm. On the other hand, when the filling amount of electroconductive powder exceeds 60 vol%, the workability of element manufacture falls and it becomes difficult for element manufacture substantially.
또, 실시예와 같은 도전성 분말의 매입 및 금속 도금 이외의 방법으로 전극을 형성한 경우에는, 상술한 바와 같이 반복 통전에 대한 안정성이 저하하여, 동작 회수에 따라서는 실온 저항률이 목표값인 2Ω·cm를 상회해 버린다. 또한, 도전성 분말의 충전량을 45vol% 이상으로 하면, 반복 통전에 대한 안정성이 더욱 향상하는 것을 알 수 있었다.In addition, when the electrode is formed by a method other than the embedding of the conductive powder and the metal plating as in the embodiment, as described above, the stability to repetitive energization decreases, and depending on the number of operations, the room temperature resistivity is 2? I exceed cm. Moreover, when the filling amount of electroconductive powder was 45 vol% or more, it turned out that stability with respect to repeated energization further improves.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에서는, 결정성 폴리머 성분에 도전성 분말 충전재를 35 ∼ 60vol% 혼연한 조성물 성형체 표면에, 그 일부가 노출되도록 도전체를 압착하여 매설하고, 이 도전체의 일부가 노출된 조성물 성형체의 표면에 도금 처리에 의해 전극을 형성함과 동시에, 도전성 분말 충전재로서, TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중, 적어도 한 종을 사용했으므로, PTC 조성물과 전극 사이의 밀착성이 양호해져, 양자간의 접촉 저항값을 낮게 하는 것이 가능해진다. 또, 반복 통전에 대한 안정성이 뛰어난 PTC 소자를 얻을 수 있다.As described above, in the first embodiment of the present invention, the conductor is crimped and embedded so that a part thereof is exposed on the surface of the composition-molded body in which the conductive powder filler is mixed with the crystalline polymer component 35 to 60 vol%. At least one of TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C is formed as a conductive powder filler while the electrode is formed on the surface of the composition molded body in which part of the composition is exposed. Since a seed was used, the adhesiveness between a PTC composition and an electrode becomes favorable, and it becomes possible to make contact resistance value between both low. In addition, a PTC device having excellent stability against repeated energization can be obtained.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, 2nd Embodiment of this invention is described in detail with reference to drawings.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태의 PTC 소자를 나타낸 부분 단면도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 PTC 소자(10′)는 조성물 성형체(12)와, 조성물 성형체(12)의 표면(12A)으로부터 그 일부가 노출되도록 압착·매설된 도전체(13)와, 조성물 성형체(12)의 표면(12A)에 도금 처리에 의해 형성된 전극(14A 및 15A)을 갖고, (도금) 전극(14A 및 14B) 이외의 조성물 성형체(12)가 노출된 부분에는 수증기 배리어층(16)이 피복되어 있다.5 is a partial cross-sectional view showing a PTC element of a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the PTC element 10 'of this embodiment is the conductor 13 which was crimped | bonded and embedded so that a part may be exposed from the composition molding 12 and the surface 12A of the composition molding 12. As shown in FIG. And a portion formed on the surface 12A of the composition molded body 12 by electrodes 14A and 15A, and exposed to the composition molded body 12 other than the (plated) electrodes 14A and 14B. Layer 16 is covered.
조성물 성형체(12)는 상기 제 1 실시형태의 것과 완전히 동일하며, 결정성 폴리머 성분에, TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중 적어도 1종을 사용한 도전성 분말 충전재를 35 ∼ 60vol% 혼연하여 형성된 것이다. 조성물 성형체(12)중의 결정성 폴리머 성분은, 예를 들면 변성 폴리에틸렌이나 변성 폴리프로필렌과 같은 열가소성 폴리머를 1종류 또는 2종류 이상 혼합한 폴리머 합금로 이루어진다.The composition formed body (12) and completely identical with those of the first embodiment, the crystallinity in the polymer component, TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 conductive with at least one of C It is formed by mixing 35 to 60 vol% of powder filler. The crystalline polymer component in the composition molding 12 consists of a polymer alloy which mixed 1 type, or 2 or more types of thermoplastic polymers, such as a modified polyethylene and a modified polypropylene, for example.
도금 전극(14A 및 14B)에는 각각 니켈(Ni)박을 사용하고 있다. 수증기 배리어층(16)은, 예를 들면 후술하는 바와 같이 PVCD 라텍스를 피복하는 등의 수증기 배리어 처리를 실시함으로써 형성되어 있다.Nickel (Ni) foil is used for the plating electrodes 14A and 14B, respectively. The water vapor barrier layer 16 is formed by performing a water vapor barrier process, for example, coating PVCD latex as described later.
이하에, 상기 실시형태의 PTC 소자(10′)의 제조 방법의 일실시예를 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 6은 본 실시예의 PTC 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이며, (a)는 조성물 성형체, (b)는 조성물 성형체의 표면으로부터 그 일부가 노출되도록 도전체를 압착·매설한 상태, (c)는 조성물 성형체에 도금 처리를 행하여 전극을 형성한 상태, (d)는 수증기 배리어 처리, (e)는 수증기 배리어 처리를 실시한 PTC 소자를 각각 나타낸 도면이다.Hereinafter, an example of the manufacturing method of the PTC element 10 'of the said embodiment is demonstrated concretely with reference to FIG. FIG. 6 is a view for explaining a method for manufacturing a PTC device of the present embodiment, (a) is a composition molded body, (b) a state in which a conductor is crimped and embedded so that a part thereof is exposed from the surface of the composition molded body, (c Is a state which plated the composition molded object and formed the electrode, (d) is a water vapor barrier process, (e) is a figure which showed the PTC element which performed the water vapor barrier process, respectively.
도 6에서, (a), (b) 및 (c)의 각 공정은 도 2에 나타낸 제 1 실시형태에서의 (a), (b) 및 (c)의 각 공정과 완전히 동일하다.In FIG. 6, each process of (a), (b) and (c) is completely the same as each process of (a), (b) and (c) in 1st Embodiment shown in FIG.
본 실시예에서는, 조성물 성형체(12)에서의 도금 전극(니켈박)(14A 및 14B) 이외의 부분, 즉 조성물 성형체(12)의 표면이 노출되어 있는 부분(12C)에 도 6(d)에 나타낸 바와 같이, PVCD 라텍스(16a)를 피복함으로써 수증기 배리어층(16)을 형성하여, 도 6(e)에 나타낸 본 실시예의 PTC(저항) 소자(10′)를 제작했다.In the present embodiment, Fig. 6 (d) shows a portion other than the plating electrodes (nickel foil) 14A and 14B in the composition molded body 12, that is, the portion 12C on which the surface of the composition molded body 12 is exposed. As shown, the water vapor barrier layer 16 was formed by covering the PVCD latex 16a to produce a PTC (resistive) element 10 'of the present embodiment shown in Fig. 6E.
이렇게 도금 전극(니켈박)(14A 및 14B) 이외의 부분에 PVCD 라텍스를 피복하여 수증기 배리어층을 형성한 본 실시예의 PTC 소자에서는, 예를 들면 항온조 하 85℃×90%RH에서 500시간 경과시킨 후에도, 스위칭 후의 저항률이 안정적이고, 수증기 배리어층을 형성하고 있지 않은 소자에 비해, 8배 이상 신뢰성이 증가하여, 보다 안정적인 반복 전류 차단을 달성할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 보존 및 사용에서의 환경 습도가 높은 상태에서 스위칭 동작을 반복하여 행해도, 안정적인 저항이 얻어진다.Thus, in the PTC element of this Example which coat | covered PVCD latex to parts other than plating electrodes (nickel foil) 14A and 14B, and formed the water vapor barrier layer, for example, it passed 500 hours in 85 degreeCx90% RH under a thermostat. Afterwards, it can be confirmed that the resistivity after switching is stable, and the reliability is increased by at least 8 times compared to the device in which the water vapor barrier layer is not formed, and more stable repetitive current interruption can be achieved. Therefore, stable resistance is obtained even if the switching operation is repeatedly performed in a state where the environmental humidity in storage and use is high.
이상, 본 발명을 특정 실시형태에 대해 설명했으나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 발명의 범위 내에서, 다른 실시형태에 대해서도 적용된다.As mentioned above, although this invention was demonstrated about specific embodiment, this invention is not limited to these, It is applied also to other embodiment within the range of the invention described in a claim.
예를 들면, 상술한 제 1 및 제 2 실시형태에서는, 조성물 성형체의 주성분으로는 고밀도 폴리에틸렌 수지를 사용했으나, 특별히 이것에 한정되는 것은 아니다. 조성물 성형체의 주성분으로는, 고밀도 폴리에틸렌 수지 외에, 폴리프로필렌 타입이나 저밀도 폴리에틸렌 타입 등의 것을 사용할 수 있다.For example, in 1st and 2nd embodiment mentioned above, although the high density polyethylene resin was used as a main component of a composition molded object, it is not specifically limited to this. As a main component of a composition molded object, besides a high density polyethylene resin, things, such as a polypropylene type and a low density polyethylene type, can be used.
또한, 상술한 제 2 실시형태에서는, PVCD 라텍스를 피복함으로써 수증기 배리어층을 형성했으나, 이것 이외에도 예를 들면 폴리염화비닐리덴 등의 수증기 투과율이 낮은 물질을 사용한 수증기 배리어 처리 방법을 생각할 수 있다.In addition, in the above-mentioned 2nd Embodiment, although the vapor barrier layer was formed by coating PVCD latex, the steam barrier treatment method using the substance with low water vapor transmission rate, such as polyvinylidene chloride, for example can be considered.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에서는 결정성 폴리머 성분 에 도전성 분말 충전재를 35 ∼ 60vol% 혼연한 조성물 성형체 표면에, 그 일부가 노 출되도록 도전체를 압착하여 매설하고, 이 도전체의 일부가 노출된 조성물 성형체의 표면에 도금 처리에 의해 전극을 형성함과 동시에, 도전성 분말 충전재로서 TiC, WC, W2C, ZrC, VC, NbC, TaC, 및 Mo2C중, 적어도 한 종을 사용했으므로, PTC 조 성물과 전극 사이의 밀착성이 양호해져, 양자간의 접촉 저항값을 낮게 하는 것이 가 능해진다. 또, 반복 통전에 대한 안정성이 뛰어난 PTC 소자 및 그 제조 방법을 얻을 수 있다.As described above, in the first embodiment of the present invention, a conductor is crimped and embedded on the surface of the composition molded body in which the conductive powder filler is mixed with the crystalline polymer component so as to expose a part thereof. At least one of TiC, WC, W 2 C, ZrC, VC, NbC, TaC, and Mo 2 C as an electroconductive powder filler, while forming an electrode on the surface of the composition molded body exposed by Since the adhesion between the PTC composition and the electrode is improved, it is possible to lower the contact resistance between the two. Moreover, the PTC element which is excellent in stability to repetitive energization, and its manufacturing method can be obtained.
또, 본 발명의 제 2 실시형태에 의하면, 상기 제 1 실시형태의 PTC 소자 및 그 제조 방법에 있어서, 또한 환경 습도의 영향에 의해 PTC 소자 본체가 전극으로부터 벗겨지는 것을 유효하게 방지할 수 있고, 반복 사용에 대한 안정성과 재현성이 양호한 신뢰성이 높은 PTC 소자 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.Moreover, according to 2nd Embodiment of this invention, in the PTC element of the said 1st Embodiment and its manufacturing method, it can also effectively prevent that a PTC element main body peels from an electrode by the influence of environmental humidity, A reliable PTC device having good stability and reproducibility against repeated use and a method of manufacturing the same can be provided.
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