JP2000331802A - 保護素子及びその製造方法 - Google Patents
保護素子及びその製造方法Info
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- JP2000331802A JP2000331802A JP14509199A JP14509199A JP2000331802A JP 2000331802 A JP2000331802 A JP 2000331802A JP 14509199 A JP14509199 A JP 14509199A JP 14509199 A JP14509199 A JP 14509199A JP 2000331802 A JP2000331802 A JP 2000331802A
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- metal powder
- powder
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高分子系保護素子において安価でかつ樹脂部
との剥離がおきにくい電極を形成し、かつ低抵抗である
保護素子とその製造方法とを提供すること。 【解決手段】 保護素子を製造するには、結晶性樹脂に
分散的に混入された導電性粉末からなる正の抵抗温度特
性を有する素子本体に、粒径が０．３〜１０μｍの金属
粉末を埋め込むように付着させて素子本体と一体化し、
酸で洗浄することによって、前記金属粉末の少なくとも
一部を溶解した後、その表面に金属電極層を形成する。
との剥離がおきにくい電極を形成し、かつ低抵抗である
保護素子とその製造方法とを提供すること。 【解決手段】 保護素子を製造するには、結晶性樹脂に
分散的に混入された導電性粉末からなる正の抵抗温度特
性を有する素子本体に、粒径が０．３〜１０μｍの金属
粉末を埋め込むように付着させて素子本体と一体化し、
酸で洗浄することによって、前記金属粉末の少なくとも
一部を溶解した後、その表面に金属電極層を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ある特定の温度
（スイッチング温度とする）領域に達したときに急激に
抵抗が上昇する正温度特性、いわゆるＰＴＣ（Positive
Temperature Coefficient）特性を有する組成物（以
下、ＰＴＣ組成物と呼ぶ）を利用した保護素子とその製
造方法とに関する。
（スイッチング温度とする）領域に達したときに急激に
抵抗が上昇する正温度特性、いわゆるＰＴＣ（Positive
Temperature Coefficient）特性を有する組成物（以
下、ＰＴＣ組成物と呼ぶ）を利用した保護素子とその製
造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】結晶性高分子に導電性粉末を混練し得ら
れるＰＴＣ組成物は、ある特定の温度で急激な抵抗上昇
を示す。この特性を利用してＩ2 Ｒの自己発熱から、Ｐ
ＴＣ組成物は過電流保護素子に利用されており、電子機
器やリチウム２次電池等に使用されている。さて、この
ようなポリマーＰＴＣ保護素子における電極を形成する
には、ニッケル等の金属箔をポリマー表面に融着させる
方式が知られている。またポリマーと金属箔との密着性
を高めるために金属箔を化学的処理によって粗面化した
ものも用いられている。
れるＰＴＣ組成物は、ある特定の温度で急激な抵抗上昇
を示す。この特性を利用してＩ2 Ｒの自己発熱から、Ｐ
ＴＣ組成物は過電流保護素子に利用されており、電子機
器やリチウム２次電池等に使用されている。さて、この
ようなポリマーＰＴＣ保護素子における電極を形成する
には、ニッケル等の金属箔をポリマー表面に融着させる
方式が知られている。またポリマーと金属箔との密着性
を高めるために金属箔を化学的処理によって粗面化した
ものも用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述した金属箔をＰＴ
Ｃ組成物のポリマー表面上に融着させるという方法で
は、ポリマーと電極との間の密着性が非常に弱いため、
金属箔の剥離が起こりやすく、金属箔の粗面化等などの
なんらかの処理が不可欠である。しかしながら、密着性
を高めるために金属箔を粗面化し、電極として形成した
保護素子は製造コストが高くつき、安価に大量生産する
には不適当である。
Ｃ組成物のポリマー表面上に融着させるという方法で
は、ポリマーと電極との間の密着性が非常に弱いため、
金属箔の剥離が起こりやすく、金属箔の粗面化等などの
なんらかの処理が不可欠である。しかしながら、密着性
を高めるために金属箔を粗面化し、電極として形成した
保護素子は製造コストが高くつき、安価に大量生産する
には不適当である。
【０００４】また、ＰＴＣ組成物のポリマー表面上に直
接メッキ処理などの金属コーティングをして電極を形成
する方法では、電極とフィラーとの接触が小さいため素
子の抵抗が大きくなってしまうという問題がある。
接メッキ処理などの金属コーティングをして電極を形成
する方法では、電極とフィラーとの接触が小さいため素
子の抵抗が大きくなってしまうという問題がある。
【０００５】そこで，本発明の技術的課題は、ポリマー
を用いた高分子系保護素子において、安価でかつ樹脂部
との剥離が発生しにくい電極を形成し、かつ低抵抗であ
る保護素子とその製造方法とを提供することにある。
を用いた高分子系保護素子において、安価でかつ樹脂部
との剥離が発生しにくい電極を形成し、かつ低抵抗であ
る保護素子とその製造方法とを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、結晶性
樹脂に分散的に混入された導電性粉末からなる正の抵抗
温度特性を有する素子本体と、前記素子本体表面に形成
された金属電極層を備え、前記素子本体表面は、粒径が
０．３〜１０μｍの金属粉末を埋め込むように付着させ
て前記素子本体と一体化し、酸で洗浄することによっ
て、前記金属粉末の少なくとも一部を溶解することによ
って多数の凹部を形成したものであることを特徴とする
保護素子が得られる。
樹脂に分散的に混入された導電性粉末からなる正の抵抗
温度特性を有する素子本体と、前記素子本体表面に形成
された金属電極層を備え、前記素子本体表面は、粒径が
０．３〜１０μｍの金属粉末を埋め込むように付着させ
て前記素子本体と一体化し、酸で洗浄することによっ
て、前記金属粉末の少なくとも一部を溶解することによ
って多数の凹部を形成したものであることを特徴とする
保護素子が得られる。
【０００７】また，本発明によれば、結晶性樹脂に分散
的に混入された導電性粉末からなる正の抵抗温度特性を
有する素子本体に、粒径が０．３〜１０μｍの金属粉末
を埋め込むように付着させて素子本体と一体化し、酸で
洗浄することによって、前記金属粉末の少なくとも一部
を溶解した後、その表面に金属電極層を形成することを
特徴とする保護素子の製造方法が得られる。
的に混入された導電性粉末からなる正の抵抗温度特性を
有する素子本体に、粒径が０．３〜１０μｍの金属粉末
を埋め込むように付着させて素子本体と一体化し、酸で
洗浄することによって、前記金属粉末の少なくとも一部
を溶解した後、その表面に金属電極層を形成することを
特徴とする保護素子の製造方法が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【０００９】図１は本発明の実施の形態による保護素子
の温度一抵抗特性を示す図である。図１に示す特性を有
する保護素子は、ＰＴＣ組成物からなる素子本体に、電
極形成前に、素子本体に付着、溶解させる金属粉末とし
て、平均粒径１．１μｍのアルミニウムを用いている。
図１から明らかなように、保護素子を１３０℃まで昇温
したときの抵抗率の比（１３０℃時抵抗／２５℃時抵
抗）は、１０9 倍以上であり、保護素子として充分使用
可能な比抵抗を備えている。
の温度一抵抗特性を示す図である。図１に示す特性を有
する保護素子は、ＰＴＣ組成物からなる素子本体に、電
極形成前に、素子本体に付着、溶解させる金属粉末とし
て、平均粒径１．１μｍのアルミニウムを用いている。
図１から明らかなように、保護素子を１３０℃まで昇温
したときの抵抗率の比（１３０℃時抵抗／２５℃時抵
抗）は、１０9 倍以上であり、保護素子として充分使用
可能な比抵抗を備えている。
【００１０】ここで、本発明の実施の形態による保護素
子について更に詳細に説明する。
子について更に詳細に説明する。
【００１１】本発明における保護素子は、素子本体とそ
の表面に形成された金属電極層とを備えている。素子本
体は、結晶性ポリマーと導電性フィラーとの組成物から
なる。
の表面に形成された金属電極層とを備えている。素子本
体は、結晶性ポリマーと導電性フィラーとの組成物から
なる。
【００１２】この素子本体に、金属粉末を付着させ熱プ
レスすることにより金属粉末が素子本体中に埋め込まれ
る。それを酸で洗浄すると、埋め込まれた金属粉末は溶
解除去され、素子本体には金属粉末埋め込み時にできた
多数の凹部が残ることになる。
レスすることにより金属粉末が素子本体中に埋め込まれ
る。それを酸で洗浄すると、埋め込まれた金属粉末は溶
解除去され、素子本体には金属粉末埋め込み時にできた
多数の凹部が残ることになる。
【００１３】この凹部が形成された表面上に金属コーテ
ィングを行えば、金属コーティングが凹部を埋めるよう
に入り込み、金属コーティングして形成した金属電極部
と素子本体との密着性が増し、アンカー効果により接着
強度も増す。
ィングを行えば、金属コーティングが凹部を埋めるよう
に入り込み、金属コーティングして形成した金属電極部
と素子本体との密着性が増し、アンカー効果により接着
強度も増す。
【００１４】したがって、本発明の実施の形態による保
護素子では、未処理の金属箔を融着させて形成した保護
素子やポリマー上に直接金属コーティングした素子と比
較してポリマーと電極との間の接着強度が高く、素子抵
抗が小さい保護素子が得られる。
護素子では、未処理の金属箔を融着させて形成した保護
素子やポリマー上に直接金属コーティングした素子と比
較してポリマーと電極との間の接着強度が高く、素子抵
抗が小さい保護素子が得られる。
【００１５】このとき本発明において用いる金属粉末の
粒径は、０．３〜１０μｍがよく、それ以下ではアンカ
ー効果により素子本体と金属電極部との接着強度を高め
るのに十分な凹部が形成されない。一方、１０μｍ以上
の粗粉末を用いた場合には素子本体にできる凹部が大き
すぎるため、その上に形成する電極層の厚さを厚くし無
ければ、凹部を埋めることができず、十分な接着強度を
得られない。
粒径は、０．３〜１０μｍがよく、それ以下ではアンカ
ー効果により素子本体と金属電極部との接着強度を高め
るのに十分な凹部が形成されない。一方、１０μｍ以上
の粗粉末を用いた場合には素子本体にできる凹部が大き
すぎるため、その上に形成する電極層の厚さを厚くし無
ければ、凹部を埋めることができず、十分な接着強度を
得られない。
【００１６】また、金属電極表面に凹凸が残りやすいた
め、金属電極部の接触抵抗が上がり結果として素子抵抗
の上昇を招くくことになる。また、その構成から金属箔
を粗面化処理を行って電極形成する保護素子よりも安価
に製造可能である。
め、金属電極部の接触抵抗が上がり結果として素子抵抗
の上昇を招くくことになる。また、その構成から金属箔
を粗面化処理を行って電極形成する保護素子よりも安価
に製造可能である。
【００１７】次に、本発明の実施の形態による保護素子
の具体的な製造例について説明する。
の具体的な製造例について説明する。
【００１８】ポリマー成分として軟化点１２８℃の結晶
性高密度ポリエチレンと粒径１〜５μｍのＴｉＣ粉末を
１７０℃の加熱ロール上で混練し、高分子組成体の混練
物を得た。
性高密度ポリエチレンと粒径１〜５μｍのＴｉＣ粉末を
１７０℃の加熱ロール上で混練し、高分子組成体の混練
物を得た。
【００１９】次に、得られた混練物に、有機過酸化物架
橋剤を１．５ｗｔ％、１４０℃の温度で１０分間混練し
た。得られた組成体を２００℃、５分のプレス成型を
し、シート化した。
橋剤を１．５ｗｔ％、１４０℃の温度で１０分間混練し
た。得られた組成体を２００℃、５分のプレス成型を
し、シート化した。
【００２０】得られたシートの両面上に、下記表１に示
す金属粉末を溶剤中に分散させたものをスピンコート法
により塗布しこれを乾燥させて金属粉末をシート上に付
着させた。
す金属粉末を溶剤中に分散させたものをスピンコート法
により塗布しこれを乾燥させて金属粉末をシート上に付
着させた。
【００２１】次に、乾燥処理を行ったシートに、２００
℃、５分の熱プレスを施すことにより金属粉末をポリマ
ー層に埋め込み一体化した。さらに、このシートを希塩
酸もしくは濃硫酸中で洗浄してシートに埋め込んだ金属
粉末を除去した。
℃、５分の熱プレスを施すことにより金属粉末をポリマ
ー層に埋め込み一体化した。さらに、このシートを希塩
酸もしくは濃硫酸中で洗浄してシートに埋め込んだ金属
粉末を除去した。
【００２２】次に、金属粉末を除去したシートの両面に
ニッケルの無電解メッキをした後、その上に電解メッキ
をして、２０μｍ程度の厚みの電極を形成した。その
後、１ｃｍ四方の角片を切り出し、本発明の実施の形態
による保護素子（本発明例）を得た。
ニッケルの無電解メッキをした後、その上に電解メッキ
をして、２０μｍ程度の厚みの電極を形成した。その
後、１ｃｍ四方の角片を切り出し、本発明の実施の形態
による保護素子（本発明例）を得た。
【００２３】
【表１】
【００２４】一方、比較例として、ポリマー成分として
軟化点１２８℃の結晶性高密度ポリエチレンと粒径１〜
５μｍのＴｉＣ粉末を１７０℃の加熱ロール上で混練
し、高分子組成体の混練物を得た。次に、得られた混練
物に有機過酸化物架橋剤を１．５ｗｔ％、１４０℃の温
度で１０分間混練した。
軟化点１２８℃の結晶性高密度ポリエチレンと粒径１〜
５μｍのＴｉＣ粉末を１７０℃の加熱ロール上で混練
し、高分子組成体の混練物を得た。次に、得られた混練
物に有機過酸化物架橋剤を１．５ｗｔ％、１４０℃の温
度で１０分間混練した。
【００２５】得られた組成体を２００℃、５分のプレス
成型をしシート化した。得られたシートの両面にニッケ
ルの無電解メッキをした後、その上に電解メッキをして
２０μｍ程度の厚みの電極を形成した。その後１ｃｍ四
方の角片を切り出し、比較例に係る保護素子を得た。
成型をしシート化した。得られたシートの両面にニッケ
ルの無電解メッキをした後、その上に電解メッキをして
２０μｍ程度の厚みの電極を形成した。その後１ｃｍ四
方の角片を切り出し、比較例に係る保護素子を得た。
【００２６】上述のようにして得られた本発明例及び比
較例に係る素子の抵抗は、デジタルボルトメーターによ
り４端子法で測定し、抵抗率２．０Ω・ｃｍ以上を
「○」、２．０Ω・ｃｍ未満を「×」によって示した。
較例に係る素子の抵抗は、デジタルボルトメーターによ
り４端子法で測定し、抵抗率２．０Ω・ｃｍ以上を
「○」、２．０Ω・ｃｍ未満を「×」によって示した。
【００２７】また、電極の接着強度はセロテープによや
引き剥がしテストを行い、１００％剥がれないものを
「○」、それ以外を「×」により示し評価した。
引き剥がしテストを行い、１００％剥がれないものを
「○」、それ以外を「×」により示し評価した。
【００２８】本発明例と比較例に係る保護素子の素子抵
抗率と引き剥がしテストの結果を下記表２に示す。
抗率と引き剥がしテストの結果を下記表２に示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】上記表２に示すように、本発明の実施の形
態による保護素子は、室温での素子抵抗率が２．０Ω・
ｃｍ以下と充分低く、また、引き剥がしのテストにおい
ても全く剥がれは無かった。
態による保護素子は、室温での素子抵抗率が２．０Ω・
ｃｍ以下と充分低く、また、引き剥がしのテストにおい
ても全く剥がれは無かった。
【００３１】これに対して、比較例による素子では、素
子抵抗率が３２０Ω・ｃｍであり、引き剥がしテストの
結果も不合格であった。
子抵抗率が３２０Ω・ｃｍであり、引き剥がしテストの
結果も不合格であった。
【００３２】
【発明の効果】上述から、明らかな如く、本発明によれ
は素子本体と電極の接着強度が高く、素子抵抗率の低い
保護素子が得られる。しかも、粗面化金属箔を用いて電
極を形成するよりも製造コストが低く、工業的利用価値
は大である。
は素子本体と電極の接着強度が高く、素子抵抗率の低い
保護素子が得られる。しかも、粗面化金属箔を用いて電
極を形成するよりも製造コストが低く、工業的利用価値
は大である。
【図１】本発明の実施の形態による保護素子の温度−抵
抗特性を示す図である。
抗特性を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 結晶性樹脂に分散的に混入された導電性
粉末からなる正の抵抗温度特性を有する素子本体と、前
記素子本体表面に形成された金属電極層を備え、前記素
子本体表面は、粒径が０．３〜１０μｍの金属粉末を埋
め込むように付着させて前記素子本体と一体化し、酸で
洗浄することによって、前記金属粉末の少なくとも一部
を溶解することによって多数の凹部を形成したものであ
ることを特徴とする保護素子。 - 【請求項２】 結晶性樹脂に分散的に混入された導電性
粉末からなる正の抵抗温度特性を有する素子本体に、粒
径が０．３〜１０μｍの金属粉末を埋め込むように付着
させて素子本体と一体化し、酸で洗浄することによっ
て、前記金属粉末の少なくとも一部を溶解した後、その
表面に金属電極層を形成することを特徴とする保護素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14509199A JP2000331802A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 保護素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14509199A JP2000331802A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 保護素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000331802A true JP2000331802A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15377182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14509199A Withdrawn JP2000331802A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 保護素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000331802A (ja) |
-
1999
- 1999-05-25 JP JP14509199A patent/JP2000331802A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |