WO2001006521A1 - Dispositif a coefficient de temperature positif et son procede de fabrication - Google Patents

Dispositif a coefficient de temperature positif et son procede de fabrication Download PDF

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composition
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conductor
ptc element
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PCT/JP2000/004777
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Okikuni Takahata
Mitsuhiro Kataoka
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Kabushiki Kaisha Tokin
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    • H05B3/146—Conductive polymers, e.g. polyethylene, thermoplastics

Definitions

  • the present invention relates to a conductive composition (hereinafter, referred to as a PTC (Positive Temperature Co efficient) characteristic which exhibits a positive temperature characteristic in which a resistance value rapidly increases when a predetermined temperature (hereinafter, referred to as a switching temperature) region is reached.
  • PTC composition Positive Temperature Co efficient
  • PTC elements have been used as electric circuit protection elements and the like to prevent overcurrent flowing when abnormalities occur in these devices, such as secondary batteries, and electric and electronic devices.
  • a PTC device is composed of a PTC composition obtained by kneading a conductive powder into a crystalline polymer, and an electrode formed on the PTC composition, and exhibits a sharp increase in resistance when the switching temperature is reached. That is, the PTC composition generates heat by generating Joule heat (I 2 R heat) due to the resistance value R inherent to the material and the current value I passed through the element via the above-described electrode. As described above, when a relatively large current flows through the PTC composition, heat is generated, and the resistance value increases.
  • a PTC element is used as a sheet heating element utilizing generation of the above-described Joule heat or an overcurrent protection element utilizing an increase in resistance value.
  • PTC elements for example, the following three elements are known, particularly from the viewpoint of the method of forming the electrodes.
  • the surface of a metal plate such as stainless steel or nickel is joined to the surface of a PTC composition, and the metal plate is used as an electrode.
  • the surface of the metal plate is further physically or chemically roughened, and the roughened surface is joined to the surface of the PTC composition. It is known that the electrodes are used as electrodes.
  • the contact resistance between the PTC composition and the electrode was high, and a good ohmic contact was obtained. Absent.
  • the PTC element according to the first conventional example has a high resistance value at room temperature, and is difficult to use as an overcurrent protection element or the like.
  • the resistance value increases significantly when the PTC element is repeatedly operated (conducted).
  • the PTC composition is compared with the first conventional example described above.
  • the contact resistance between the electrodes is reduced, and the adhesion between the two is better, but it does not lead to a good uniform contact.
  • this second conventional example in order to reduce the resistance value of the PTC element at room temperature and to improve the stability against repeated operation,
  • the adhesion between the PTC composition and the plating film is not sufficient, and the contact resistance between the two increases. would. Also, it is unavoidable that the resistance value is greatly increased by the repetitive operation.
  • the PTC composition is a composite material of an organic substance and an inorganic substance, the effect of environmental humidity during storage and use is large, and there is also a problem that the change of the pile becomes large with time during repeated switching operations. is there.
  • the device in order to obtain a device with good conductivity from a PTC composition using a metal-based conductive filler, it is necessary to increase the filling of the conductive filler.
  • the device is more susceptible to the effects of environmental humidity during storage and use as described above, and as described above, the element body is more likely to peel off from the electrodes over time during repeated switching operations.
  • sufficient reliability for long-term use (repeated use) could not be obtained.
  • a first object of the present invention is to provide a PTC element having an electrode that has excellent stability against repetitive operations, has sufficient adhesion to a PTC composition, and has a low contact resistance value, and a method for manufacturing the same. To provide.
  • a second object of the present invention is to provide a PTC element and a method for manufacturing the PTC element which achieve the first object, in which the PTC element body can be effectively prevented from being peeled off from the electrode due to the influence of environmental humidity.
  • An object of the present invention is to provide a highly reliable PTC element having good stability and reproducibility, and a method for manufacturing the same. Disclosure of the invention
  • the binding-crystalline polymeric component, T i C, WC, W 2 C, Z r C, VC, NbC, TaC, ⁇ Beauty A conductive powder filler composed of at least one of Mo 2 C is kneaded at 35 to 60 vo 1% to form a molded composition, and the conductive material is so exposed that part of the composition is exposed from the surface of the molded composition. After crimping and embedding the electrode on the surface of the molded product was formed.
  • a composition molded body obtained by kneading 35 to 60 Vo 1% of a conductive powder filler into a crystalline polymer component, and a part thereof from the surface of the composition molded body A conductive body buried under pressure so as to be exposed, and an electrode formed by plating on the surface of the molded product of the composition; and as the conductive powder filler, TiC, WC, W 2 C, Z r C, VC , NbC, TaC, and of Mo 2 C, PTC element characterized by using at least one is obtained.
  • the conductor includes Ni powder, Al powder, Cu powder, Fe powder, Ag powder, or graphite powder.
  • the composition is formed by kneading 45 to 60 V o 1% of the conductive powder filler with the crystalline polymer component.
  • the crystalline polymer component T i C, WC, W 2 C, Z r C, VC, NbC, TaC, and of Mo 2 C, at least one conductive powder A process of kneading 35 to 60 vo 1% as a powder filler to obtain a molded article of a composition, and applying a conductor paste containing a conductor powder to the molded article of the composition, and then performing a pressure treatment of the conductor powder.
  • Ni powder, A1 powder, Cu powder, Fe powder, Ag powder, or graphite powder is used as the conductive powder.
  • the composition is formed by kneading 45 to 60 V o 1% of the conductive powder filler with the crystalline polymer component.
  • the binding-crystalline polymeric component, T i C, WC, W 2 C, Z r C, VC, NbC, TaC, ⁇ Beauty 35-60 vo 1% of conductive powder filler consisting of at least one of Mo and C W
  • a kneaded product is formed by kneading, a conductor is pressed and buried so that a part thereof is exposed from the surface of the formed product, and an electrode is formed on the surface of the formed product by plating. After the formation, a water vapor barrier layer was formed on a portion of the PTC element other than the plating electrode.
  • T ics the crystalline polymer component, wc, w 2 C, Z r C, VC, N b C, at least one of TaC :, and M o 2 C
  • a PTC element comprising: an electrode formed by plating on the surface of the molded article; and a water vapor barrier layer formed in a portion other than the plating electrode.
  • the crystalline polymer component is a polymer alloy mixed with at least one thermoplastic polymer.
  • the crystalline polymer component T i C, WC, W 2 C, Z r C, VC, NbC, among Ta C, and Mo 2 C guide at least one A step of kneading 35 to 60 V o 1% as an electrically conductive powder filler to obtain a molded body of a composition; and applying a conductor paste containing the conductor powder to the molded body of the composition.
  • a method for manufacturing a PTC element comprising: a step of forming; and a step of subjecting a portion other than the plating electrode to a water vapor barrier treatment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a PTC device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the PTC device according to the first embodiment of the present invention.
  • (A) is a molded article of the composition
  • (b) is a part of the composition molded article exposed from the surface.
  • FIG. 3 (c) is a cross-sectional view showing a state in which the conductor is crimped and buried so that the electrode is formed
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a PTC device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the PTC device according to the first embodiment of the present invention.
  • (A) is a molded article of the composition
  • (b) is a part of the composition molded article exposed from the surface.
  • FIG. 3 (c) is a cross-sectional view showing a state in which the conductor is crimped and buried so that
  • FIG. 3 is a graph showing temperature-resistivity characteristics of the PTC element according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the resistivity characteristics after repeatedly applying a current of 1 OA (50 V) in the PTC device of one example of the present invention and the PTC device of the comparative example
  • FIG. FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a PTC element according to a second embodiment
  • FIG. 6 is a view for explaining a method of manufacturing the PTC element according to the second embodiment of the present invention.
  • (b) is a cross-sectional view of a state in which a conductor is pressed and embedded so that a part of the molded article is exposed from the surface
  • (c) is a cross-sectional view of the molded composition.
  • FIG. 3D is a cross-sectional view showing a state in which an electrode is formed by performing a plating process.
  • FIG. 4D is a diagram showing the concept of a water vapor barrier process.
  • the PTC element 10 comprises a crystalline polymer component and a conductive powder filler (not shown) kneaded by 35 to 60 vol%.
  • Molded body 1 2 conductor 13 pressed and embedded so that a part thereof is exposed from surface 12 A of composition molded body 12, and surface 1 of molded body 12 2A has electrodes 148 and 14B formed by plating.
  • the conductor 13 preferably contains Ni powder, A1 powder, Cu powder, Fe powder, Ag powder, or graphite powder.
  • the crystalline polymer component, T i C, WC, W 2 C, Z r C, VC ;, Nb C, T a C, and of Mo 2 C obtaining a 3 5 ⁇ 6 0 V o 1% kneaded to composition shaped body 1 2 at least one as a conductive powder filler, the composition shaped bodies 1
  • the conductor powder 13 is subjected to a crimping process, as shown in FIG. 2 (b).
  • a crystalline high-density polyethylene having a softening point of approximately 130 and a conductive powder filler having a particle size of 1 to 5 / zm are electrically conductive on a heating roll at a temperature of approximately 140 to 200.
  • the kneaded product was obtained by kneading the conductive powder so as to have a volume of 35 to 60 vo 1%.
  • the conductive powder for example, T i C, WC, W 2 C, Z r C, VC, of the Nb C, T a C, and Mo 2 C
  • the conductive powder for example, T i C, WC, W 2 C, Z r C, VC, of the Nb C, T a C, and Mo 2 C
  • a conductive paste composed of Ni powder, polyvinyl butyral and a solvent was applied to both surfaces of the polymer kneaded material sheet, and dried at room temperature for 5 hours or more to obtain a dried sheet.
  • Example As the dried sheet was hot-pressed at a temperature of about 140 to 20 Ot: for about 5 to 15 minutes to perform pressure bonding of the Ni powder. As a result, a PTC composition sheet was obtained in which most of the Ni powder was embedded in the sheet, and a portion of the Ni powder was exposed on the sheet surface [see FIG. 2 (b)]. Subsequently, the PTC composition sheet subjected to the compression treatment as described above was degreased, and then subjected to Ni electroless plating and Ni electroplating to form an electrode [see FIG. 2 (c)]. A test piece having an area of 1 cm 2 was punched out from the Ni methoxy sample obtained as described above and used as an evaluation sample (hereinafter, this evaluation sample is referred to as “Example”). In addition, as the conductive powder to be embedded in the sheet by performing the compression treatment, A1 powder, Cu powder, Fe powder, Ag powder, or graphite powder may be used in addition to Ni powder.
  • comparative sample 1 was prepared as follows (hereinafter, this comparative sample is referred to as “comparative example 1”).
  • Comparative Example 1 the same processing as in the above-described example was performed until the polymer kneaded material was formed into a sheet. Thereafter, a metal plate was joined to both surfaces of the kneaded material sheet at a temperature of approximately 140 to 200 by heat pressing to form electrodes. Then, a test piece having an area of 1 cm 2 was punched from the sheet to obtain a PTC element (Comparative Example 1).
  • Comparative Sample 2 was prepared as follows (hereinafter, this Comparative Sample is referred to as “Comparative Example 2”).
  • Comparative Example 2 the same processing as in the above-described example was performed until the polymer kneaded material was formed into a sheet. Thereafter, at a temperature of about 140 to 200, a metal plate having a surface (one surface) in contact with the kneaded material sheet roughened with an electrolyte is bonded to both surfaces of the kneaded material sheet by hot pressing. An electrode was formed. Then, a test piece having an area of 1 cm 2 was punched from the sheet to obtain a PTC element (Comparative Example 2).
  • Comparative Sample 3 was produced as follows (hereinafter, this Comparative Sample is referred to as “Comparative Example 3”).
  • Comparative Example 3 the same processing as in the above-described example was performed until the polymer kneaded material was formed into a sheet. Thereafter, the kneaded material sheet was degreased, and then subjected to Ni electroless + Ni electrolytic plating to form electrodes. Then, a test piece having an area of 1 cm 2 was punched from the sheet to obtain a PTC element (Comparative Example 3).
  • Comparative Sample 4 was prepared as follows (hereinafter, this Comparative Sample is referred to as “Comparative Example 4”).
  • a polymer component a crystalline high-density polyethylene having a softening point of about 130 and a conductive powder having a particle size of 1 to 5 are mixed with a conductive powder at a temperature of about 140 to 200 on a heating roller.
  • the mixture was kneaded so as to have a Vo of 1% to obtain a kneaded polymer.
  • the conductive powder includes TiC, WC, W., C, ZrC, VC, NbC, TaC, And Mo 2 C were used.
  • a test piece having an area of lcm 2 was punched out of the sheet by performing the same processing as in the above-described example to obtain a PTC element (Comparative Example 4).
  • the bonding strength of the electrode is sufficiently reliable holding may 500 gf ZCM 2 or more as an electrode, resistance at room temperature is 2 Omega ⁇ cm or less, the resistance value rapidly increases with temperature
  • the ratio between the resistance after switching (after switching) and the resistance at room temperature (RZ after switching, room temperature R) is sufficient for the operation of the overcurrent protection element and can be used sufficiently as a sheet heating element. 4 or more.
  • the target value of the resistance value at room temperature when the PTC element was repeatedly switched was set to be 2 ⁇ ⁇ cm or less even after 500 times of switching.
  • lead wires were connected to the surfaces of the electrodes of the PTC devices (Examples and Comparative Examples 1 to 3) obtained as described above by soldering, and the surroundings were covered with epoxy resin to join the electrodes.
  • a sample for measuring the strength was prepared.
  • the lead wire of each measurement sample corresponding to each of Examples and Comparative Examples 1 to 3 was pulled to measure the bonding strength of the electrodes.
  • the measurement results are shown in Table 1 below.
  • Example and Comparative Examples 1 to 3 the resistance at room temperature after switching 500 times was measured.
  • the measurement results are shown in Table 2 below.
  • the room temperature resistivity was measured using a direct current four-needle digital multimeter.
  • Comparative Example 1 using an unroughened metal plate as an electrode in Comparative Example 3 in which an electrode was formed only by plating, the room temperature resistivity was high and the target value was 2 ⁇ ⁇ cm. It turned out that the following values could not be obtained at all. This is probably because the contact resistance between the electrode and the kneaded material sheet is high.
  • Comparative Example 2 in which a roughened metal plate was used as an electrode it was found that the room temperature resistivity was higher than that of the example, although the target value was 2 ⁇ ⁇ cm or less. It is understood that this is because a better ohmic contact was not obtained between the electrode and the kneaded material sheet as in the example.
  • Figure 3 shows the measurement results. The measurement was carried out in an oil bath using the 4-short-needle method, and the resistance ratio was measured using a digital multimeter.
  • the resistivity at room temperature is 2 ⁇ ⁇ cm or less, which is the target value
  • the temperature-resistivity curve shows the high density
  • the over-current protection device is sufficient as an operation, and and greatly exceeds the target value called 1 0 4 is sufficiently usable as the planar heating element.
  • the initial room temperature resistivity is equal to or less than the target value of 2 ⁇ ⁇ cm, and continues to be equal to or less than the target value of 2 ⁇ ⁇ cm even after repeated energization.
  • the increase in the room temperature resistivity was substantially saturated after several times of energization.
  • the powder When the metal powder is used as the conductive powder, the powder itself agglomerates to partially form a conductive path, thereby deteriorating the withstand voltage characteristics.
  • the conductive powder is a carbon-based powder such as carbon black or graphite, the electrical conductivity of the powder body is higher than that of the metal carbide powder, so that the room temperature resistivity exceeds the target value of 2 ⁇ cm. I will.
  • the stability against repeated energization decreases, and the room temperature resistivity is a target value depending on the number of operations. ⁇ ⁇ cm.
  • the filling amount of the conductive powder exceeds 60 v o 1%, the workability of device fabrication is reduced, and device fabrication becomes substantially difficult.
  • 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 the repeated energization is reduced, and the room temperature resistance depends on the number of operations. The rate exceeds the target value of 2 ⁇ ⁇ cm.
  • the filling amount of the conductive powder was 45 V o 1% or more, the stability against repeated energization was further improved.
  • a part thereof is exposed on the surface of the composition molded body obtained by kneading the crystalline polymer component with 35 to 60 Vo 1% of the conductive powder filler.
  • the conductor is pressed and buried so that the electrode is formed on the surface of the composition molded body where a part of the conductor is exposed, and a conductive powder filler such as TiC, WC, W 2 C, Z r C, VC, N b C, T a C, and M o, out and C, at least Since one kind is used, the adhesion between the PTC composition and the electrode is improved, and the contact resistance value between the two can be reduced. Further, a PTC element having excellent stability against repeated energization can be obtained.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating a PTC element according to a second embodiment of the present invention.
  • the PTC element 10 ′ of the present embodiment was press-bonded and buried so that a part thereof was exposed from the surface 12 A of the composition molded body 12 and the composition molded body 12. It has a conductor 13 and electrodes 14A and 14B formed on the surface 12A of the composition molded body 12 by plating, and a (molded) composition molded body other than the electrodes 148 and 14B. The exposed portion is covered with a water vapor barrier layer 16.
  • the composition molded body 12 is completely the same as that in the first embodiment, and includes T i C, WC, W 2 C, Zr C, VC, NbC, TaC, and Mo in the crystalline polymer component. of 2 C and it is formed by 3 5 to 60 vo 1% kneading conductive powder filler using at least one.
  • the crystalline polymer component in the composition molded body 12 is composed of, for example, a polymer alloy obtained by mixing one or more thermoplastic polymers such as a modified polyethylene-modified polypropylene.
  • Nickel (Ni) foil is used for the plating electrodes 148 and 14B, respectively.
  • the water vapor barrier layer 16 is formed, for example, by performing a water vapor barrier treatment such as coating a PVCD latex, as described later.
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining a method of manufacturing the PTC element of the present example, wherein FIG. 6A is a diagram showing a composition molded body, and FIG. The conductor is crimped and buried, (c) is a state in which an electrode is formed by plating the composition, (d) is a steam barrier treatment, and (e) is a PTC element that has been subjected to a steam barrier treatment.
  • FIG. 6A is a diagram showing a composition molded body
  • FIG. The conductor is crimped and buried
  • (c) is a state in which an electrode is formed by plating the composition
  • (d) is a steam barrier treatment
  • e is a PTC element that has been subjected to a steam barrier treatment.
  • a portion other than the plating electrodes (nickel foil) 14 A and 14 B in the composition molded body 12, that is, a portion 12 C where the surface of the composition molded body 12 is exposed is shown in FIG.
  • a water vapor barrier layer 16 was formed by coating the PVCD latex 16a, and the PTC (resistance) element 10 of this example shown in FIG. 6 (e) was manufactured. .
  • the PTC element of the present embodiment in which a portion other than the plating electrodes (nickel foil) 14 A and 14 B is coated with the PVCD latex to form a water vapor barrier layer, for example, a 85 ° C.
  • a portion other than the plating electrodes (nickel foil) 14 A and 14 B is coated with the PVCD latex to form a water vapor barrier layer, for example, a 85 ° C.
  • the resistivity after switching is stable, the reliability is more than 8 times higher than the device without a water vapor barrier layer, and more stable repeated current interruption I was able to see what could be achieved. Therefore, a stable resistance can be obtained even if the switching operation is repeatedly performed in a state of high environmental humidity during storage and use.
  • a high-density polyethylene resin was used as a main component of the molded composition, but the present invention is not particularly limited to this.
  • a main component of the composition molded body besides a high-density polyethylene resin, a polypropylene type or a low-density polyethylene type can be used.
  • the water vapor barrier layer was formed by coating PVCD latex.
  • a processing method is conceivable. Industrial applicability
  • the crystalline polymer component is electrically conductive.
  • a conductive material is press-bonded and embedded on the surface of a molded product obtained by kneading 35 to 60 V o 1% of a conductive powder filler so that a part of the material is exposed, and a composition in which a part of the conductive material is exposed and forming an electrode by plated treatment on the surface of the shaped body, as a conductive powder filler, T i C, WC, W 2 C, Z r C, VC, NbC, TaC, and of Mo 2 C, at least one Since the PTC composition is used, the adhesion between the PTC composition and the electrode is improved, and the contact resistance between the two can be reduced.
  • a PTC element having excellent stability against repeated energization and a method for manufacturing the same can be obtained.
  • the PTC element of the first embodiment and the method of manufacturing the same further, it is possible to effectively prevent the PTC element body from being peeled off from the electrode due to the influence of environmental humidity. It is possible to provide a highly reliable PTC element having good stability and reproducibility against repeated use, and a method for manufacturing the same.

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Description

明 細 書
PTC素子及びその製造方法 技術分野
本発明は、 所定の温度 （以下、 スイッチング温度という） 領域に達した際、 急激 に抵抗値が上昇する正温度特性、 所謂 PTC (P o s i t i v e Temp e r a t u r e Co e f f i c i e n t) 特性を示す導電性組成物 （以下、 「P TC組 成物」 という） を用いて成る PTC素子及びその製造方法に関する。 背景技術
従来、 二次電池を始め電気機器 ·電子機器に用いられ、 これらの機器における異 常発生時に流れる過電流を防止するための電気回路保護素子等として PTC素子 が用いられている。
一般に、 PTC素子は、 結晶性ポリマーに導電性粉末を混練して得られる PTC 組成物と、 該 PTC組成物に形成した電極から成り、 スイッチング温度に達すると 急激な抵抗値の上昇を示す。 即ち、 PTC組成物は、 材料固有の抵抗値 Rと上記し た電極を介して素子に流された電流値 Iとによってジュール熱 （ I2 R熱） が発生 することにより発熱する。 このように、 PTC組成物に比較的大きな電流が流れる と発熱が起こって、 その抵抗値が上昇する。 一般には、 PTC素子は、 上述したジ ユール熱の発生を利用した面状発熱体や抵抗値の上昇を利用した過電流保護素子 等として用いられている。
従来の PTC素子としては、 特に、 その電極の形成方法の観点から、 例えば、 以 下の 3つのものが知られている。
第 1に、ステンレス又はニッケル等の金属板の表面を PTC組成物の表面に接合 して、 その金属板を電極としたものが知られている。 第 2に、 かかる電極と PTC組成物との密着性を向上させるため、 更に、 金属 板の表面を物理的又は化学的に粗面化し、この粗面化した面を PTC組成物の表面 に接合して電極としたものが知られている。
第 3に、 PTC組成物に直接、 金属メツキを施して、 これを電極としたものも知 られている。
しかしながら、金属板の表面を PTC組成物の表面に接合して電極とした第 1の 従来例では、 PTC組成物と電極間の接触抵抗値が高くなり、 良好なォ一ミック接 触が得られない。 その結果、 この第 1の従来例に係る PTC素子では、 室温での抵 抗値が高くなつてしまい、 過電流保護素子等として利用しにくくなる。 加えて、 P TC組成物と電極間の密着性が不十分であるため、 PTC素子を繰り返し動作（通 電） させた場合、 大幅に抵抗値が増加してしまう。
また、物理的又は化学的に粗面化した金属板の表面を PTC組成物の表面に接合 して電極とした第 2の従来例では、 上記の第 1の従来例に比べ、 PTC組成物と電 極間の接触抵抗値は低くなり、 両者間の密着性もより良好となるが、 良好なォ一ミ ック接触を得るまでには至らない。 この第 2の従来例に関連して、 PTC素子の室 温での抵抗値を低下させると共に繰り返し動作に対する安定性を向上させるため、
PTC組成物に分散する導電性粉末量を 45 V o 1 %以上程度まで増加させるこ とも提案されている。 しかしながら、 この場合でも、 室温での抵抗値をある一定値 以下とするのは困難であるばかりでなく、 繰り返し動作させた時に、 動作ごとに抵 抗値が上昇してしまうのを完全に抑制することはできない。
更に、 PTC組成物に直接金属メツキを施して電極とした第 3の従来例では、 P TC組成物とメツキ被膜との間の密着性が十分ではなく、両者間の接触抵抗値が高 くなつてしまう。 また、 繰り返し動作により大幅に抵抗値が増加してしまうのも避 けられない。
以上の第 1〜第 3の従来例に共通する問題点として、 PTC素子を繰り返し動作 (通電） させた場合、 PTC組成物自体が劣化することにより、 室温での抵抗値が 高くなつてしまうという問題もある。 この原因としては、 繰り返し動作させた時に、 動作ごとのヒートショックによつて結晶性ポリマ一成分が劣化するためであると 推定されている。
一方、 PTC組成物は、 有機物と無機物の複合材であるため、 保存及び使用にお ける環境湿度の影響が大きく、 スイッチング動作を繰り返し行ううち、 経時的に抵 杭の変化が大きくなるという問題もある。特に、 金属系導電性フィラーを用いた P T C組成物で良好な導電性を有する素子を得るためには、導電性フイラ一の高充填 化が必要であるが、 無機物である導電性フィラーの高充填化を行った場合には、 上 述した保存及び使用における環境湿度の影響をより受け易くなり、上記したように、 スィツチング動作を繰り返し行ううちに、経時的に素子本体が電極から剥がれ易く なるため、 長期使用 （繰り返し使用） に対する充分な信頼性を得ることができなか つた。
そこで、 本発明の第 1の目的は、 繰り返し動作に対する安定性に優れ、 且つ PT C組成物との間の、 密着性が十分で、 接触抵抗値は低い電極を有する PTC素子及 びその製造方法を提供することにある。
また、 本発明の第 2の目的は、 上記第 1の目的を達成する PTC素子及びその製 造方法において、環境湿度の影響により P T C素子本体が電極から剥がれることを 有効に防止でき、 繰り返し使用に対する安定性と再現性が良好な、 信頼性の高い P T C素子及びその製造方法を提供することにある。 発明の開示
上記第 1の目的を達成するため、 本発明の PTC素子及びその製造方法では、 結 晶性ポリマー成分に、 T i C、 WC、 W2 C、 Z r C、 VC、 NbC、 TaC、 及 び Mo2 Cのうち少なくとも一種から成る導電性粉末充填材を 35〜60 v o 1 % 混練して組成物成形体を形成し、該組成物成形体の表面からその一部が露出するよ うに導電体を圧着 ·埋設した上、 組成物成形体の前記表面にメツキ処理により電極 を形成するようにした。
即ち、 本発明の一態様によれば、 結晶性ポリマー成分に導電性粉末充填材を 35 〜6 0 V o 1 %混練した組成物成形体と、 前記組成物成形体の表面からその一 部が露出するように圧着 ·埋設された導電体と、 前記組成物成形体の前記表面にメ ツキ処理により形成された電極とを有し、 前記導電性粉末充填材として、 T i C, WC、 W2 C、 Z r C、 VC、 NbC、 TaC、 及び Mo 2 Cのうち、 少なくとも 一種を用いたことを特徴とする P T C素子が得られる。
好適には、 前記導電体には、 N i粉末、 A 1粉末、 Cu粉末、 F e粉末、 Ag粉 末、 又は黒鉛粉末が含まれている。
また、 好適には、 結晶性ポリマー成分に前記導電性粉末充填材を 45〜60 V o 1 %混練して組成物成形体を形成する。
また、 本発明の他の態様によれば、 結晶性ポリマー成分に T i C、 WC、 W2 C、 Z r C、 VC、 NbC、 TaC、 及び Mo2 Cのうち、 少なくとも一種を導電性粉 末充填材として 35〜60 v o 1 %混練して組成物成形体を得る工程と、該組成物 成形体に導電体粉末を含む導電体ペーストを塗布した後、前記導電体粉末の圧着処 理を行って前記導電体粉末の一部が前記組成物成形体の表面から露出するように 前記導電体粉末を埋設させる工程と、前記組成物成形体の前記表面にメツキ処理を 行い電極を形成する工程とを有することを特徴とする PTC素子の製造方法が得 られる。
好適には、 前記導電体粉末として、 N i粉末、 A 1粉末、 Cu粉末、 F e粉末、 Ag粉末、 又は黒鉛粉末を用いる。
また、 好適には、 結晶性ポリマー成分に前記導電性粉末充填材を 45〜60 V o 1 %混練して組成物成形体を形成する。
上記第 2の目的を達成するため、 本発明の PTC素子及びその製造方法では、 結 晶性ポリマー成分に、 T i C、 WC、 W2 C、 Z r C、 VC、 NbC、 TaC、 及 び Mo, Cのうち少なくとも一種から成る導電性粉末充填材を 35〜60 v o 1 % W
5 混練して組成物成形体を形成し、該組成物成形体の表面からその一部が露出するよ うに導電体を圧着 ·埋設した上、 組成物成形体の前記表面にメツキ処理により電極 を形成した上で、 PTC素子の前記メツキ電極以外の部分に水蒸気バリア層を形成 するようにした。
即ち、 本発明の更に他の態様によれば、 結晶性ポリマー成分に T i c、 wc、 w 2 C、 Z r C、 VC、 N b C, TaC：、 及び M o 2 Cのうち少なくとも一種を用い た導電性粉末充填材を 35〜60 V o 1 %混練した組成物成形体と、前記組成物成 形体の表面からその一部が露出するように圧着 ·埋設された導電体と、 前記組成物 成形体の前記表面にメツキ処理により形成された電極と、前記メツキ電極以外の部 分に形成された水蒸気バリア層とを有することを特徴とする PTC素子が得られ る。
好適には、 前記結晶性ポリマー成分は、 少なくとも 1種類の熱可塑性ポリマ一を 混合したポリマーァロイである。
また、 本発明のまた別の態様によれば、 結晶性ポリマー成分に T i C、 WC、 W 2 C、 Z r C、 VC、 NbC、 Ta C, 及び Mo2 Cのうち、 少なくとも一種を導 電性粉末充填材として 3 5〜60 V o 1 %混練して組成物成形体を得る工程と、該 組成物成形体に導電体粉末を含む導電体ペーストを塗布した後、前記導電体粉末の 圧着処理を行って前記導電体粉末の一部が前記組成物成形体の表面から露出する ように前記導電体粉末を埋設させる工程と、前記組成物成形体の前記表面にメツキ 処理を行い電極を形成する工程と、前記メツキ電極以外の部分に水蒸気バリア処理 を施す工程とを有することを特徴とする PTC素子の製造方法が得られる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1の実施形態に係る PTC素子を示す断面図であり、 図 2は、本発明の第 1の実施形態に係る PTC素子の製造方法を説明するための 図であり、 （a) は組成物成形体、 （b) は組成物成形体の表面からその一部が露 出するように導電体を圧着 ·埋設した状態、 （c) は組成物成形体にメツキ処理を 行い電極を形成した状態、 をそれぞれ示す断面図であり、
図 3は、本発明の一実施例の PTC素子における温度—抵抗率特性を示すグラフ であり、
図 4は、本発明の一実施例の P T C素子及び比較例の P T C素子における電流 1 O A (5 0 V) を繰り返し印加した後における抵抗率特性を示すグラフであり、 図 5は、 本発明の第 2の実施形態に係る P T C素子を示す部分断面図であり、 図 6は、 本発明の第 2の実施形態に係る P TC素子の製造方法を説明するため の図であり、 それぞれ、 （a) は組成物成形体の断面図、 （b) は組成物成形体の 表面からその一部が露出するように導電体を圧着 ·埋設した状態の断面図、 （c) は組成物成形体にメツキ処理を行い電極を形成した状態の断面図、 （d) は水蒸気 バリア処理の概念を示す図、 （e) は水蒸気バリア処理を施した PTC素子の部分 断面図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、 添付の図面に従ってこれを説明する。 まず、 図 1〜図 4を参照して、 本発明の第 1の実施形態に係る PTC素子及びそ の製造方法について説明する。
図 1に示すように、 本発明の第 1の実施形態に係る P TC素子 1 0は、 結晶性ポ リマ一成分に導電性粉末充填材 （図示せず） を 3 5〜6 0 v o l %混練した組成物 成形体 1 2と、 組成物成形体 1 2の表面 1 2 Aからその一部が露出するように圧 着 ·埋設された導電体 1 3と、 組成物成形体 1 2の表面 1 2 Aにメツキ処理により 形成された電極 1 4八及び1 4 Bとを有する。導電性粉末充填材としては、 T i C、 WC、 W2 Z r C、 VC：、 Nb C、 T a C、 及び Mo 2 Cのうち、 一種又は二 種以上を用いることができる。 尚、 導電体 1 3には、 N i粉末、 A 1粉末、 C u粉 末、 F e粉末、 Ag粉末、 又は黒鉛粉末が含まれているのが好ましい。 本実施形態の PTC素子 1 0を製造するには、 少なくとも、 図 2 (a) に示すよ うに、 結晶性ポリマー成分に、 T i C、 WC、 W2 C、 Z r C、 VC；、 Nb C、 T a C、 及び Mo2 Cのうち、 少なくとも一種を導電性粉末充填材として 3 5〜6 0 V o 1 %混練して組成物成形体 1 2を得る工程と、 組成物成形体 1 2の表面 1 2 Aに導電体粉末 1 3を含む導電体ペーストを塗布した後、導電体粉末 1 3の圧着処 理を行って、 図 2 (b) に示すように、 導電体粉末 1 3の一部が組成物成形体 1 2 の表面 1 2 Aから露出するように導電体粉末 1 3を埋設させる工程と、 図 2 (c) に示すように、 組成物成形体 1 2の表面 1 2 Aにメツキ処理を行い （メツキ） 電極 1 4 A及び 1 4 Bを形成する工程とが必要である。
さて、 上記 PTC素子 1 0の製造方法の一実施例について、 より具体的に説明す る。
まず、ポリマー成分として軟化点が略 1 3 0での結晶性高密度ポリエチレンと粒 径 1〜5 /zmの導電性粉末充填材を、略 1 40〜2 0 0 の温度の加熱ロール上で 導電性粉末が 3 5〜6 0 v o 1 %となるように混練して高分子混練物を得た。尚、 導電性粉末としては、 例えば、 T i C、 WC、 W2 C、 Z r C、 VC, Nb C, T a C、 及び Mo2 Cのうち、 一種又は二種以上を用いることができる ί図 2 (a) 次に、 上記の高分子混練物を粉末化した後、 略 1 40〜2 0 0 の温度でプレス 成型してシート化し、 高分子混練物シートを得た。 そして、 この高分子混練物シ一 卜の両面に N i粉末とポリビニルプチラール及び溶剤から成る導電性ペーストを 塗布し、 室温で 5時間以上の乾燥処理を行い、 乾燥処理済シートとした。 この乾燥 処理済シートを略 140〜2 0 Ot:の温度で約 5〜 1 5分間熱プレスして、 N i粉 末の圧着処理を行った。 その結果、 N i粉末の大部分がシート中に埋設され、 その 一部がシート表面に露出した状態の PTC組成物シートを得た [図 2 (b) 参照]。 続いて、上述のように圧着処理を行った PTC組成物シートを脱脂処理した後 N i無電解 +N i電解メツキ処理を施して、 電極を形成した [図 2 (c) 参照]。 以上のようにして得られた N iメツキシ一卜から面積 1 cm2の試験片を打ち抜 き、 評価用試料とした （以下、 この評価用試料を 「実施例」 と呼ぶ） 。 尚、 圧着処 理を行ってシート中に埋設する導電体粉末としては、 N i粉末の他、 A 1粉末、 C u粉末、 F e粉末、 Ag粉末、 又は黒鉛粉末を用いても良い。
次に、 実施例との比較のために、 以下のようにして比較試料 1を作製した （以下、 この比較試料を 「比較例 1」 と呼ぶ） 。
この比較例 1では、 高分子混練物をシート化するまでは、 上述した実施例と同様 の処理を行った。その後、 略 140〜200での温度で混練物シートの両面に熱プ レスによって金属板を接合して電極を形成した。そして、 このシートから面積 1 c m2の試験片を打ち抜き、 PTC素子を得た （比較例 1) 。
更に、 以下のようにして比較試料 2を作製した （以下、 この比較試料を 「比較例 2」 と呼ぶ） 。 この比較例 2においても、 高分子混練物をシート化するまでは、 上 述した実施例と同様の処理を行った。 その後、 略 1 40〜2 0 0 の温度にお いて、 熱プレスによって混練物シートの両面に、 混練物シートに接する側の面 （片 面） を電解質により粗面化した金属板を接合して電極を形成した。 そして、 このシ 一卜から面積 1 cm2の試験片を打ち抜き、 PTC素子を得た （比較例 2) 。
また、 以下のようにして比較試料 3を作製した （以下、 この比較試料を 「比較例 3」 と呼ぶ） 。 この比較例 3においても、 高分子混練物をシート化するまでは、 上 述した実施例と同様の処理を行った。 その後、 混練物シートを脱脂処理した後、 N i無電解 + N i電解メツキ処理を施して、 電極を形成した。 そして、 このシートか ら面積 1 cm2の試験片を打ち抜き、 PTC素子を得た （比較例 3) 。
更にまた、 以下のようにして比較試料 4を作製した （以下、 この比較試料を 「比 較例 4」 と呼ぶ） 。 ポリマー成分として軟化点が略 1 30での結晶性高密度ポリエ チレンと、 粒径 1〜5 の導電性粉末とを、 略 140〜200での温度の加熱口 ール上で導電性粉末が 34 V o 1 %となるように混練して高分子混練物を得た。尚、 導電性粉末としては、 T i C、 WC、 W., C、 Z r C、 VC、 NbC、 TaC、 及 び Mo2 Cを用いた。 上述した実施例と同様の処理を行って、 シートから面積 l c m2 の試験片を打ち抜き、 PTC素子を得た （比較例 4) 。
以上のようにして得られた実施例及び比較例 1乃至 3について、特性試験を行つ た。 尚、 PTC素子の目標特性として、 電極の接合強度は、 電極として十分に信頼 性を保持し得る 500 g f Zcm2以上、 室温抵抗が 2 Ω · c m以下、 温度に対し て抵抗値が急激に上昇した後（スイッチング後） の抵抗値と室温での抵抗値との比 (スイッチング後 RZ室温 R) が過電流保護素子の動作として十分であり、 且つ面 状発熱体として十分使用可能である 1 04以上であることとした。 更に、 PTC素 子を繰り返しスィツチングさせた場合の室温における抵抗値の目標値として、 50 0回スィツチング後にも 2 Ω · cm以下であることとした。
まず、 以上のようにして得られた PTC素子 （実施例及び比較例 1乃至 3) の電 極の表面に半田付けによりリード線を接続し、 更に、 周囲をエポキシ樹脂で被覆し て電極の接合強度の測定用試料を作製した。 そして、 実施例及び比較例 1乃 至 3にそれぞれ対応する各測定用試料のリード線を引っ張って、電極の接合強度を 測定した。 測定結果を以下の表 1に示す。
Figure imgf000010_0001
表 1. 電極の接合強度 表 1から明らかなように、 実施例の電極の接合強度は、 粗面化していない金属板 を電極に用いた比較例 1ゃメツキ処理のみ行い電極を形成した比較例 3に比べて 大きく、 粗面化した金属板を電極に用いた比較例 2と略同等の値が得られた。 そし て、 実施例の電極の接合強度は、 電極として十分に信頼性を保持し得る 500 g f /cm2以上であることが確認された。
次に、 実施例及び比較例 1乃至 3について、 500回スイッチング後の室温にお ける抵抗値を測定した。 測定結果を以下の表 2に示す。 尚、 室温抵抗率の測定には、 直流 4短針ディジ夕ルマルチメータを用いた。
Figure imgf000011_0001
表 2. 室温抵抗率 表 2から明らかなように、 実施例では、 導電性粉末として、 T i C、 WC、 W2C、 Z r C、 VC、 Nb C、 TaC、 及び M o 2 Cのうちいずれを用いた場合でも、 室 温抵抗率が、 目標値である 2 Ω · c m以下であることが確認された。
これに対して、粗面化していない金属板を電極に用いた比較例 1ゃメツキ処理の み行い電極を形成した比較例 3では、 室温抵抗率が高く、 目標値である 2 Ω . cm 以下の値は到底得られないことが分かった。 これは、 電極と混練物シート間の接触 抵抗が高いためと解される。 一方、 粗面化した金属板を電極に用いた比較例 2にお いては、 目標値である 2 Ω · c m以下ではあるが、 実施例に比べ室温抵抗率が高い ことが分かった。 これは、 電極と混練物シート間に実施例ほど良好なォ一ミック接 触は得られていないためと解される。
次に、 実施例に関して、 温度と抵抗率との関係を測定した。 測定結果を図 3に示 す。 尚、 測定にあたっては、 オイルバス中において 4短針法を用いて行い、 抵 抗率の測定には、 ディジタルマルチメータを用いた。
図 3から明らかなように、 実施例では、 室温での抵抗率が目標値である 2 Ω · c m以下であり、 且つ温度一抵抗率曲線は、 本実施例で用いた樹脂である結晶性高密 度ポリエチレンの軟化点 （約 1 3 0 V ) に略対応した温度で立ち上がつている。 ま た、 温度に対して抵抗値が急激に上昇した後 （スイッチング後） の抵抗値と室温で の抵抗値との比 （スイッチング後 室温 R ) は、 1 0 8より大きく、 過電流保護 素子の動作として十分であり、 且つ面状発熱体として十分使用可能である 1 0 4と いう目標値を大きく上回っている。
更に、 前述のように得られた P T C素子 （実施例及び比較例 1乃至 4 ) に、 それ ぞれ 1 O A ( 5 0 V ) の電流を繰り返し通電して、 動作後の抵抗率の変化を測定し た。 測定結果を図 4に示す。
図 4から明らかなように、 実施例では、 初期室温抵抗率が目標値である 2 Ω · c m以下であり、 且つ繰り返し通電後も、 目標値である 2 Ω · c m以下の値を維持し 続けた。 また、 数回繰り返し通電した後には、 室温抵抗率の増加は略飽和している ことが分かった。
これに対して、粗面化していない金属板を電極に用いた比較例 1ゃメツキ処理の み行い電極を形成した比較例 3では、 初期室温抵抗率が目標値である 2 Ω · c mを 大きく上回ってしまい、 更に、 繰り返し通電に略比例して室温抵抗率が大きく上昇 することが分かる。 一方、 粗面化した金属板を電極に用いた比較例 2においては、 初期室温抵抗率が目標値である 2 Ω · c m以下ではあるが、 繰り返し通電により室 温抵抗率が目標値である 2 Ω · c mを上回ってしまい、 室温抵抗率の増加に飽和は 見られない。
また、 導電性粉末を 3 4 V o 1 %とした比較例 4でも、 初期室温抵抗率が目標値 である 2 Ω · c m以下ではあるが、 繰り返し通電により室温抵抗率が目標値である 2 Ω · c mを上回ってしまい、 繰り返し通電に対する安定性が得られないことが分 かった。
ところで、 金属粉末を導電性粉末に用いた場合には、 粉末自体の凝集が生じて部 分的に導電経路が形成され、 これにより耐電圧特性が低下してしまう。 また、 導電 性粉末をカーボンブラック、 黒鉛等のカーボン系粉末とした場合は、 粉末体の導電 率が金属炭化物粉末より高いため、 室温抵抗率が目標値である 2 Ω · c mを上回つ てしまう。
更に、 導電性粉末の充填量が 3 5 V o 1 %を下回った場合、 上述したように、 繰 り返し通電に対する安定性が低下し、 動作回数によっては、 室温抵抗率が目標値で ある 2 Ω · c mを上回ってしまう。 一方、 導電性粉末の充填量が 6 0 v o 1 %を上 回った場合には、 素子製作の作業性が低下し、 実質上、 素子製作が困難となる。 加えて、実施例のような導電性粉末の埋め込み及び金属メツキ以外の方法で電極 を形成した場合には、 前述したように、 繰り返し通電に対する安定性が低下し、 動 作回数によっては、 室温抵抗率が目標値である 2 Ω · c mを上回ってしまう。 尚、 導電性粉末の充填量を 4 5 V o 1 %以上とすると、繰り返し通電に対する安定性が 更に向上することが分かった。
以上説明したように、 本発明の第 1の実施形態では、 結晶性ポリマー成分に導電 性粉末充填材を 3 5〜 6 0 V o 1 %混練した組成物成形体表面に、その一部が露出 するように導電体を圧着して埋設し、この導電体の一部が露出した組成物成形体の 表面にメツキ処理により電極を形成すると共に、 導電性粉末充填材として、 T i C、 W C、 W2 C、 Z r C、 V C、 N b C、 T a C、 及び M o , Cのうち、 少なくとも 一種を用いたので、 PTC組成物と電極との間の密着性が良好となり、 両者間の接 触抵抗値を低くすることが可能となる。 また、 繰り返し通電に対する安定性が優れ た PTC素子を得ることができる。
次に、 本発明の第 2の実施形態について、 図面を参照して詳細に説明する。 図 5は、 本発明の第 2の実施形態に係る PTC素子を示す部分断面図である。 図 5に示すように、 本実施形態の PTC素子 1 0 'は、 組成物成形体 12と、 組成 物成形体 1 2の表面 1 2 Aからその一部が露出するように圧着 '埋設された導電体 1 3と、組成物成形体 1 2の表面 1 2 Aにメツキ処理により形成された電極 14A 及び 14 Bとを有し、 （メツキ） 電極 14八及び1 4 B以外の組成物成形体 1 2力 露出した部分には、 水蒸気バリア層 1 6が被覆されている。
組成物成形体 1 2は、 上記第 1の実施形態におけるものと全く同様であり、 結晶 性ポリマー成分に、 T i C、 WC、 W2C, Z r C、 VC、 NbC、 TaC、 及び Mo 2 Cのうち少なくとも一種を用いた導電性粉末充填材を 3 5〜60 v o 1 % 混練して形成されたものである。 組成物成形体 1 2中の結晶性ポリマー成分は、 例 えば、変性ポリェチレンゃ変性ポリプロピレンのような熱可塑性ポリマーを 1種類 もしくは 2種類以上混合したポリマーァロイから成る。
メツキ電極 14八及び14Bには、 それぞれニッケル （N i ) 箔を使用している。 水蒸気バリア層 1 6は、 例えば、 後述するように、 P VCDラテックスを被覆する 等の水蒸気バリァ処理を施すことにより形成されている。
以下に、 上記実施形態の PTC素子 1 0 の製造方法の一実施例を、 図 6を参照 して具体的に説明する。 図 6は、 本実施例の PTC素子の製造方法を説明するため の図であり、 （a) は組成物成形体、 （b) は組成物成形体の表面からその一部が 露出するように導電体を圧着 ·埋設した状態、 （c) は組成物成形体にメツキ処理 を行い電極を形成した状態、 （d) は水蒸気バリア処理、 （e) は水蒸気バリア処 理を施した P TC素子、 をそれぞれ示す図である。
図 6において、 （a) 、 (b) 及び （c) の各工程は、 図 2に示した第 1の実施 形態における （a) 、 (b) 及び （c) の各工程と全く同様である。
本実施例では、 組成物成形体 1 2におけるメツキ電極 （ニッケル箔） 14 A及び 14 B以外の部分、 即ち、 組成物成形体 1 2の表面が露出している部分 1 2 Cに、 図 6 (d) に示すように、 PV CDラテックス 16 aを被覆することで水蒸気バリ ァ層 1 6を形成し、 図 6 (e) に示す本実施例の PTC (抵抗） 素子 1 0 —を製作 した。
このように、 メツキ電極 （ニッケル箔） 14 A及び 14 B以外の部分に P VCD ラテックスを被覆して水蒸気バリァ層を形成した本実施例の P TC素子では、 例えば、 恒温槽下 85°CX 90 %RHで 500時問経過させた後でも、 スィッチン グ後の抵抗率が安定し、 水蒸気バリア層を形成していない素子に比べ、 8倍以上信 頼性が増し、より安定した繰り返し電流遮断を達成し得ることを確認することがで きた。従って、 保存及び使用における環境湿度が高い状態でスイッチング動作を繰 り返し行っても、 安定した抵抗が得られる。
以上、 本発明を特定の実施形態について述べたが、 本発明はこれらに限られるも のではなく、 特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、 他の実施形態について も適用される。
例えば、 上述した第 1及び第 2の実施形態では， 組成物成形体の主成分としては 高密度ポリエチレン樹脂を使用したが、 特にこれに限定されるものではない。 組成 物成形体の主成分としては、 高密度ポリエチレン樹脂の他、 ポリプロピレンタイプ や低密度ポリエチレンタイプ等のものを用いることができる。
更に、 上述した第 2の実施形態では、 PVCDラテックスを被覆することにより 水蒸気バリア層を形成したが、 これ以外にも、 例えば、 ポリ塩化ビニリデン等の水 蒸気透過率の低い物質を用いた水蒸気バリァ処理の方法が考えられる。 産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明の第 1の実施形態では、 結晶性ポリマー成分に導電 性粉末充填材を 3 5〜60 V o 1 %混練した組成物成形体表面に、その一部が露出 するように導電体を圧着して埋設し、この導電体の一部が露出した組成物成形体の 表面にメツキ処理により電極を形成すると共に、 導電性粉末充填材として、 T i C、 WC、 W2 C、 Z r C、 VC、 NbC、 TaC、 及び Mo2 Cのうち、 少なくとも 一種を用いたので、 PTC組成物と電極との間の密着性が良好となり、 両者問の接 触抵抗値を低くすることが可能となる。 また、 繰り返し通電に対する安定性が優れ た P T C素子及びその製造方法を得ることができる。
また、 本発明の第 2の実施形態によれば、 上記第 1の実施形態の PTC素子及び その製造方法において、 更に、 環境湿度の影響により P TC素子本体が電極か ら剥がれることを有効に防止でき、繰り返し使用に対する安定性と再現性が良好な、 信頼性の高い P T C素子及びその製造方法を提供することができる。

Claims

請求の範囲
1. 結晶性ポリマー成分に導電性粉末充填材を 35〜 60 V o 1 %混練した組成 物成形体と、 前記組成物成形体の表面からその一部が露出するように圧着 ·埋設さ れた導電体と、前記組成物成形体の前記表面にメツキ処理により形成された電極と を有し、 前記導電性粉末充填材として、 Τ ί C、 WC、 W2C、 Z r C、 VC、 N bC、 Ta C、 及び Mo 2Cのうち、 少なくとも一種を用いたことを特徴とする P TC素子。
2. 請求項 1に記載の P TC素子において、 前記導電体には、 N i粉末、 A 1粉 末、 Cu粉末、 F e粉末、 Ag粉末、 又は黒鉛粉末が含まれていることを特徴とす る PTC素子。
3. 請求項 1に記載の PTC素子において、 前記結晶性ポリマー成分に前記導電 性粉末充填材を 45〜6 0 v o 1 %混練して前記組成物成形体を形成したことを 特徴とする PTC素子。
4. 結晶性ポリマー成分に T i C、 WC、 W2C、 Z r C、 VC, NbC：、 T a C、 及び Mo 2Cのうち、 少なくとも一種を導電性粉末充填材として 35〜60 v o 1 %混練して組成物成形体を得る工程と、該組成物成形体に導電体粉末を含む導 電体ペース卜を塗布した後、前記導電体粉末の圧着処理を行って前記導電体粉末の 一部が前記組成物成形体の表面から露出するように前記導電体粉末を埋設させる 工程と、前記組成物成形体の前記表面にメツキ処理を行い電極を形成する工程とを 有することを特徴とする P T C素子の製造方法。
5. 請求項 4に記載の PTC素子の製造方法において、 前記導電体粉末として、 N i粉末、 A l粉末、 Cu粉末、 F e粉末、 Ag粉末、 又は黒鉛粉末を用いること を特徴とする P T C素子の製造方法。
6. 請求項 4に記載の PTC素子の製造方法において、 前記結晶性ポリマー成分 に前記導電性粉末充填材を 45〜 60 V o 1 %混練して前記組成物成形体を形成 することを特徴とする P T C素子の製造方法。
7. 結晶性ポリマー成分に T i C：、 WC、 W2C、 Z r C、 VC、 NbC、 T a C、 及び Mo 2Cのうち少なくとも一種を用いた導電性粉末充填材を 3 5~6 0 V o 1 %混練した組成物成形体と、前記組成物成形体の表面からその一部が露出 するように圧着 '埋設された導電体と、 前記組成物成形体の前記表面にメツキ処理 により形成された電極と、前記メツキ電極以外の部分に形成された水蒸気バリア層 とを有することを特徴とする PTC素子。
8. 請求項 7に記載の PTC素子において、 前記結晶性ポリマー成分が少なくと も 1種類の熱可塑性ポリマーを混合したポリマーァロイであることを特徴とする P TC素子。
9. 結晶性ポリマー成分に T i C、 WC、 W2C、 Z r C、 VC、 NbC：、 T a 及び Mo 2Cのうち、 少なくとも一種を導電性粉末充填材として 35~60 v o 1 %混練して組成物成形体を得る工程と、該組成物成形体に導電体粉末を含む導 電体ペーストを塗布した後、前記導電体粉末の圧着処理を行って前記導電体粉末の 一部が前記組成物成形体の表面から露出するように前記導電体粉末を埋設させる 工程と、前記組成物成形体の前記表面にメツキ処理を行い電極を形成する工程と、 前記メツキ電極以外の部分に水蒸気バリァ処理を施す工程とを有することを特徴 とする PTC素子の製造方法。
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