JPH0329162B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、昇温時、特定の温度領域で急激に正
の抵抗温度係数が増大する特性（以下PTC特性
という）を有する導電性ポリマー組成物からなる
抵抗素子に関する。

［発明の技術的背景］ 従来からPTC特性を有する抵抗素子（以下
PTC素子という）として、チタン酸バリウム系
の金属酸化物からなる平板状の素子本体の両面に
金属箔電極を被着してなるものが一般に用いられ
ている。

しかしながらこのような従来のPTC素子は、
固有抵抗が高く、かつ熱容量が大きいため限られ
た用途にしか使用されていないのが実情である。

これに対して、結晶性ポリマーに導電性粒子を
均一に分散させた導電性ポリマー組成物からなる
PTC素子は、固有抵抗も低く熱容量も小さいこ
とから近時チタン酸バリウム系のPTC素子を使
用することができない分野への適用について検討
がすすらている。

このような導電性ポリマー組成物のPTC特性
は、ベースとなる結晶性ポリマーが、その融点に
おいて結晶質から非結晶質に変化する際に示す急
激な体積膨脹のために、その中に分散せた導電性
粒子間隔が広げられることにより発現される。

そしてこのPTC素子は、導電性ポリマー組成
物が急激に電気抵抗を増大する温度（以下スイツ
チング温度と称す）以下では固有抵抗も低く導電
体となつているが、過電流状態では自己発熱によ
つて急激にその温度が上昇してスイツチング温度
となり、電流を制限して機器を過電流による破壊
から保護する作用をし、また発熱体として使用す
る場合には加熱による自己損傷を防止する作用を
するのである。

第１図および第２図は、導電性ポリマーからな
る円板状の素子本体１の両面に金属箔電極２，２
を貼着し、この金属箔電極２，２にリード線３，
３を半田４により接続させたPTC素子の一例を
示している。

しかして上記素子本体１は、ポリエチレンのよ
うな結晶性ポリマーに、接着性ポリマーと導電性
カーボン等の導電性粒子を配合した導電性組成物
を板状に成形した後、その両面に金属箔電極を加
熱圧着して成形されるが、さらに金属箔電極上か
ら電子線照射を行なうことにより導電性組成物を
架橋させて素子全体に耐熱性が付与されている。

［背景技術の問題点］ このような従来の導電性ポリマー組成物を用い
たPTC素子においては、第３図に示すように素
子本体１の熱膨張が、100℃付近において金属電
極のほぼ40倍にも達するため、ヒートサイクルに
伴ない両者の接着界面にせん断力が作用して金属
箔電極の剥離を促進する要因の一つとなつてい
た。

すなわちこの抵抗素子は、第４図ａに示すよう
な断面を有する場合、第４図ｂに示すような通電
方向における熱膨脹分布を示し、その結果、第４
図ｃに示すように両者の界面に強いせん断力が作
用し、これが電極剥離を引き起こす要因となつて
いたのである。

また、ニツケル箔の冷間加工時には、第５図に
示すように、ニツケル箔の硬度が加工率の上昇に
伴い急速に増大して柔軟性が失われるとともに、
冷間加工時に生じた残留応力が使用時の加熱によ
り開放されて電極にゆがみが生じ、このゆがみも
電極に対して応力として作用し、電極剥離を助長
する要因の一つとなつていた。

［発明の目的］ 本発明はかかる従来の難点を解消すべくなされ
たもので、電極と素子本体との接着境界面に作用
するせん断力および電極のゆがみによる応力を緩
和して、両者の密着性を向上させた抵抗素子を提
供することを目的とする。

［発明の概要］ すなわち本発明の抵抗素子は、導電性ポリマー
組成物からなる素子本体と、前記素子本体をはさ
んでその表面に密接被着された電極とを備えてな
る抵抗素子において、前記電極が焼鈍により伸び
が30％以上とされたニツケル箔からなることを特
徴としている。

［発明の実施例］ 以下本発明の詳細を図面に示す一実施例につい
て説明する。

第６図は本発明の抵抗素子の一実施例を示す一
部切欠斜視図であり、第１図と共通する部分には
同一符号を付してある。

第６図においてこの実施例の抵抗素子は、架橋
可能な結晶性ポリマーに、導電性カーボン等の導
電性粒子と、必要に応じて接着性ポリマーを配合
してなるPTC特性を有する導電性ポリマー組成
物からなる円板状の素子本体１と、その両面に被
着した電極２，２およびその中央に半田３により
電気的に接続したリード線４，４から構成されて
いる。

この実施例の導電性ポリマー組成物に用いられ
る結晶性ポリマーとしては、例えば高密度、中密
度、低密度のポリエチレンやポリプロピレン等の
ポリオレフインがあり、また必要に応じて配合さ
れる接着性ポリマーとしては、例えばエチレン・
エチルアクリレート共重合体、エチレン・酢酸ビ
ニル共重合体等のエチレン系共重合体がある。

また、この実施例の抵抗素子においては、電極
２，２としてニツケル板を圧延加工により厚さ20
〜40μmの箔状とし、これを焼鈍して伸びを30％
以上とした後、複数の円形の打抜孔５，５，５，
………を穿設したニツケル箔が使用されている。

第７図はこのニツケル箔の焼鈍効果を示すグラ
フである。第７図からも明らかなように、ほぼ
600℃以上の焼鈍温度において最高の柔軟性30％
以上の伸びが得られる。

このような焼鈍により伸びが30％以上とされた
ニツケル箔を用いた本発明の抵抗素子において
は、その柔軟性により金属箔２，２と素子本体１
との熱膨脹の差からくるせん断力や残留応力の解
放により引き起こされる応力が緩和され電極剥離
を防止することができる。

なお厚さ20〜40μmのニツケル箔であれば830
℃、３〜６分間の加熱処理により伸びが30％以上
となるまで焼鈍することができる。

本発明において焼鈍されたニツケル箔の伸びを
30％以上としたのは、伸びが30％未満では高温と
なつたときの素子本体１と電極２との線膨張係数
の差によるせん断力を緩和する効果が不十分とな
るためである。またニツケル箔の厚さは20〜
40μmの範囲が好ましく、これより厚いと電極の
熱容量が増大して、抵抗素子に要求される迅速な
応答性や冷却特性が低下するとともに柔軟性も低
下し、また逆にこれより薄いと熱収縮により皺を
生じるようになる。また、素子本体とニツケル箔
の厚み比は、11／20程度が好ましい。

なお実施例に示したように、電極２，２に複数
の打抜孔５を形成することにより接着性をさらに
改善することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の抵抗素子において
は、電極として焼鈍により伸びが30％以上とされ
たニツケル箔を用いたので電極と素子本体との熱
膨脹の差によるせん断力が緩和され、かつ加工時
の残留応力が緩和されて、電極剥離を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はPTC素子を示す斜視図、第２図はそ
の部分断面図、第３図は素子本体および電極の熱
膨脹を示すグラフ、第４図は抵抗素子の通電方向
の熱膨脹分布および熱応力分布を示す図、第５図
はニツケル箔の加工率と硬度との関係を示すグラ
フ、第６図は本発明の抵抗素子の一実施例を示す
一部切欠斜視図、第７図はニツケル箔の焼鈍温度
と硬度および伸びの関係を示すグラフである。 １……素子本体、２……電極、３……半田、４
……リード線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性ポリマー組成物からなる素子本体と、
   前記素子本体をはさんでその表面に密接被着され
   た電極とを備えてなる抵抗素子において、前記電
   極が焼鈍により伸びが30％以上とされたニツケル
   箔からなることを特徴とする抵抗素子。 ２ 焼鈍されたニツケル箔の厚さが20〜40μmで
   ある特許請求の範囲第１項記載の抵抗素子。