JPH052961A - ポリマースイツチ及びその製造方法 - Google Patents
ポリマースイツチ及びその製造方法Info
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- JPH052961A JPH052961A JP17482791A JP17482791A JPH052961A JP H052961 A JPH052961 A JP H052961A JP 17482791 A JP17482791 A JP 17482791A JP 17482791 A JP17482791 A JP 17482791A JP H052961 A JPH052961 A JP H052961A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造が簡単で、安価なスイッチング性能のよ
い、かつ適用領域の広いスイッチング素子、及びその製
造方法を提供する。 【構成】 所定量の導電性フィラーを充てんした融点の
異なる複数の樹脂材料からなる導電性複合フィルムと、
該導電性複合フィルムの両面に電極を形成したポリマー
スイッチ。導電性樹脂複合物を得る工程、該導電性樹脂
複合物から導電性複合フィルムを得る工程、該導電性複
合フィルムから所定形状のフィルムを切り出し、その両
面に電極を形成してスイッチング素子を得る工程からな
るポリマースイッチの製造方法。 【効果】 電子機器の回路を過電流、過熱から容易に保
護することができる。
い、かつ適用領域の広いスイッチング素子、及びその製
造方法を提供する。 【構成】 所定量の導電性フィラーを充てんした融点の
異なる複数の樹脂材料からなる導電性複合フィルムと、
該導電性複合フィルムの両面に電極を形成したポリマー
スイッチ。導電性樹脂複合物を得る工程、該導電性樹脂
複合物から導電性複合フィルムを得る工程、該導電性複
合フィルムから所定形状のフィルムを切り出し、その両
面に電極を形成してスイッチング素子を得る工程からな
るポリマースイッチの製造方法。 【効果】 電子機器の回路を過電流、過熱から容易に保
護することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子機器に対する過電
流・加熱保護素子に係り、特にスイッチング性能に優
れ、かつ安価なポリマースイッチ及びその製造方法に関
する。
流・加熱保護素子に係り、特にスイッチング性能に優
れ、かつ安価なポリマースイッチ及びその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の電気回路保護のためのス
イッチング機能を有する素子としては、ＢａＴｉＯ3 系
セラミックスを用いたものが知られている。ＢａＴｉＯ
3 系セラミックスは、ＰＴＣ特性（温度の上昇と共に抵
抗値が増加する特性）を有する材料の代表例であり、こ
れを用いて構成した素子は、温度上昇によりＢａＴｉＯ
3 のキュリー点を越えると抵抗値が急激に変化するた
め、過電流・加熱保護素子として有効である。また、有
機材料を用いたこの種のスイッチング素子としては、カ
ーボンブラックを充てんしたポリエチレン架橋物が知ら
れている。この素子は、温度上昇に伴うポリマーの融解
による数十％にも及ぶ体積変化がカーボンブラックの導
電性パスを次々と切断することによる抵抗値の上昇を利
用している。
イッチング機能を有する素子としては、ＢａＴｉＯ3 系
セラミックスを用いたものが知られている。ＢａＴｉＯ
3 系セラミックスは、ＰＴＣ特性（温度の上昇と共に抵
抗値が増加する特性）を有する材料の代表例であり、こ
れを用いて構成した素子は、温度上昇によりＢａＴｉＯ
3 のキュリー点を越えると抵抗値が急激に変化するた
め、過電流・加熱保護素子として有効である。また、有
機材料を用いたこの種のスイッチング素子としては、カ
ーボンブラックを充てんしたポリエチレン架橋物が知ら
れている。この素子は、温度上昇に伴うポリマーの融解
による数十％にも及ぶ体積変化がカーボンブラックの導
電性パスを次々と切断することによる抵抗値の上昇を利
用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のＢａＴｉＯ3 系
セラミックスを用いたＰＴＣ素子では、そのセラミック
ス本来の性質によって、定常時の固有抵抗値に下限があ
ること、高電圧、大電流に対する耐久性に限界があるこ
と等の欠点があり、その用途にも限界が生じていた。ま
た、カーボンブラックを充てんしたポリエチレン架橋物
を用いたＰＴＣ素子は、定常状態で低抵抗を確保でき、
かつ大量流容量のものから高電圧用まで種々な回路の保
護素子の製造が可能なため、上記セラミックス系ではカ
バーできなかった領域での過電流、加熱保護に有効であ
るが、ポリエチレンの架橋を行うのに、特殊な放射線
（電子線）架橋技術を用いており、その架橋の度合いが
素子のスイッチング機能を左右するため、放射線架橋の
条件を設定することが難しく、更に放射線架橋が可能な
材料はかなり限定されるため汎用性に欠けるなどの問題
点があった。本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解決するものであって、製造が簡単で、安価なス
イッチング性能のよい、かつ適用領域の広いスイッチン
グ素子及びその製造方法を提供することにある。
セラミックスを用いたＰＴＣ素子では、そのセラミック
ス本来の性質によって、定常時の固有抵抗値に下限があ
ること、高電圧、大電流に対する耐久性に限界があるこ
と等の欠点があり、その用途にも限界が生じていた。ま
た、カーボンブラックを充てんしたポリエチレン架橋物
を用いたＰＴＣ素子は、定常状態で低抵抗を確保でき、
かつ大量流容量のものから高電圧用まで種々な回路の保
護素子の製造が可能なため、上記セラミックス系ではカ
バーできなかった領域での過電流、加熱保護に有効であ
るが、ポリエチレンの架橋を行うのに、特殊な放射線
（電子線）架橋技術を用いており、その架橋の度合いが
素子のスイッチング機能を左右するため、放射線架橋の
条件を設定することが難しく、更に放射線架橋が可能な
材料はかなり限定されるため汎用性に欠けるなどの問題
点があった。本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解決するものであって、製造が簡単で、安価なス
イッチング性能のよい、かつ適用領域の広いスイッチン
グ素子及びその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明の第１の発明はポリマースイッチに関する発明であ
って、所定量の導電性フィラーを充てんした融点の異な
る複数の樹脂材料からなる導電性複合フィルムと、該導
電性複合フィルムの両面に電極を形成したことを特徴と
する。そして、本発明の第２の発明はポリマースイッチ
の製造方法に関する発明であって、所定量の導電性フィ
ラーを充てんした融点の異なる複数の樹脂材料からなる
導電性樹脂複合物を得る工程、該導電性樹脂複合物を溶
融押出し法により所定厚さにフィルム化して導電性複合
フィルムを得る工程、該導電性複合フィルムから所定形
状のフィルムを切り出し、その両面に電極を形成してス
イッチング素子を得る工程からなることを特徴とする。
発明の第１の発明はポリマースイッチに関する発明であ
って、所定量の導電性フィラーを充てんした融点の異な
る複数の樹脂材料からなる導電性複合フィルムと、該導
電性複合フィルムの両面に電極を形成したことを特徴と
する。そして、本発明の第２の発明はポリマースイッチ
の製造方法に関する発明であって、所定量の導電性フィ
ラーを充てんした融点の異なる複数の樹脂材料からなる
導電性樹脂複合物を得る工程、該導電性樹脂複合物を溶
融押出し法により所定厚さにフィルム化して導電性複合
フィルムを得る工程、該導電性複合フィルムから所定形
状のフィルムを切り出し、その両面に電極を形成してス
イッチング素子を得る工程からなることを特徴とする。
【０００５】前記本発明の目的を達成するため、例えば
以下に示すような手段を講じ、電気回路保護のためのス
イッチング機能を有するポリマースイッチを実現した。
以下に示すような手段を講じ、電気回路保護のためのス
イッチング機能を有するポリマースイッチを実現した。
【０００６】 融点の異なる複数の樹脂材料中に、所
定量の導電性フィラーを充てんして構成した導電性複合
フィルムと、該導電性複合フィルムの両面に電極を形成
することによりポリマースイッチを構成する。ここで、
導電性フィラーとしては、銅、銀、ニッケル、アルミニ
ウム等の金属系フィラーあるいは炭素繊維、黒鉛（グラ
ファイト）、カーボンブラック等の炭素系フィラー等が
有効である。また、融点の異なる樹脂材料としては、電
子機器の補償すべき温度範囲の上限近傍に融点を持つ低
融点樹脂材料と、該低融点樹脂材料が完全に融解して大
きな体積変化を生じた場合でも融点に達しないような高
い融点を持ち、かつ押出し成形によるフィルム成形性の
よい高融点樹脂材料を採用することが好ましい。通常、
電子機器の補償温度範囲の上限としては８０℃近傍であ
るため、この辺りに融点を持つ低融点樹脂材料として
は、ポリペンテン−１（Ｔｍ：７５℃）、ポリイソプレ
ン（Ｔｍ：７４℃）、ポリプロピレンオキシド（Ｔｍ：
７５℃）、ポリクロロプレン（Ｔｍ：８０℃）等が好適
であるが、もちろんこれらに限定されるわけではなく、
８０℃近傍に融点を持つものであれば適用することがで
きる。また、高融点樹脂材料としては、上記低融点樹脂
材料よりも融点の高いことが必要である。しかしなが
ら、あまり融点が高いと低融点樹脂材料との溶融混練り
による複合化が困難となるので注意を要するが、低密度
から高密度にわたった各種ポリエチレン（Ｔｍ：１００
℃〜１３７℃）、ポリブテン−１（Ｔｍ：１２６℃）、
ポリプロピレン（Ｔｍ：１７６℃）、ポリオキシメチレ
ン（Ｔｍ：１８１℃）、ポリビニリデンクロライド（Ｔ
ｍ：１９８℃）、ポリビニルクロライド（Ｔｍ：２１２
℃）、ポリカーボネート（Ｔｍ：２２０℃）、ポリエチ
レンテレフタレート（Ｔｍ：２６７℃）等が好適であ
る。もちろん、これらについても特に限定されるわけで
はない。更に、樹脂複合系としては、一組の低融点樹脂
材料と高融点樹脂材料との組合せに限定されるものでは
なく、数種類の樹脂材料の組合せであってもよい。
定量の導電性フィラーを充てんして構成した導電性複合
フィルムと、該導電性複合フィルムの両面に電極を形成
することによりポリマースイッチを構成する。ここで、
導電性フィラーとしては、銅、銀、ニッケル、アルミニ
ウム等の金属系フィラーあるいは炭素繊維、黒鉛（グラ
ファイト）、カーボンブラック等の炭素系フィラー等が
有効である。また、融点の異なる樹脂材料としては、電
子機器の補償すべき温度範囲の上限近傍に融点を持つ低
融点樹脂材料と、該低融点樹脂材料が完全に融解して大
きな体積変化を生じた場合でも融点に達しないような高
い融点を持ち、かつ押出し成形によるフィルム成形性の
よい高融点樹脂材料を採用することが好ましい。通常、
電子機器の補償温度範囲の上限としては８０℃近傍であ
るため、この辺りに融点を持つ低融点樹脂材料として
は、ポリペンテン−１（Ｔｍ：７５℃）、ポリイソプレ
ン（Ｔｍ：７４℃）、ポリプロピレンオキシド（Ｔｍ：
７５℃）、ポリクロロプレン（Ｔｍ：８０℃）等が好適
であるが、もちろんこれらに限定されるわけではなく、
８０℃近傍に融点を持つものであれば適用することがで
きる。また、高融点樹脂材料としては、上記低融点樹脂
材料よりも融点の高いことが必要である。しかしなが
ら、あまり融点が高いと低融点樹脂材料との溶融混練り
による複合化が困難となるので注意を要するが、低密度
から高密度にわたった各種ポリエチレン（Ｔｍ：１００
℃〜１３７℃）、ポリブテン−１（Ｔｍ：１２６℃）、
ポリプロピレン（Ｔｍ：１７６℃）、ポリオキシメチレ
ン（Ｔｍ：１８１℃）、ポリビニリデンクロライド（Ｔ
ｍ：１９８℃）、ポリビニルクロライド（Ｔｍ：２１２
℃）、ポリカーボネート（Ｔｍ：２２０℃）、ポリエチ
レンテレフタレート（Ｔｍ：２６７℃）等が好適であ
る。もちろん、これらについても特に限定されるわけで
はない。更に、樹脂複合系としては、一組の低融点樹脂
材料と高融点樹脂材料との組合せに限定されるものでは
なく、数種類の樹脂材料の組合せであってもよい。
【０００７】 高融点樹脂材料と所定量の導電性フィ
ラーを充てんした低融点樹脂材料からなる導電性複合フ
ィルムと、該導電性複合フィルムの両面に電極を形成す
ることによりポリマースイッチを構成する。この場合
も、樹脂複合系としては、一組の低融点樹脂材料と高融
点樹脂材料との組合せに限定されるものではなく、数種
類の樹脂材料の組合せであってもよい。
ラーを充てんした低融点樹脂材料からなる導電性複合フ
ィルムと、該導電性複合フィルムの両面に電極を形成す
ることによりポリマースイッチを構成する。この場合
も、樹脂複合系としては、一組の低融点樹脂材料と高融
点樹脂材料との組合せに限定されるものではなく、数種
類の樹脂材料の組合せであってもよい。
【０００８】 導電性フィラーを高融点樹脂材料中に
所定量溶融混練り法により充てんして導電性高融点樹脂
複合物を作製し、同様にして導電性フィラーを低融点樹
脂材料中に所定量溶融混練り法により充てんして導電性
低融点樹脂複合物を作製し、次いで、このようにして作
製した導電性高融点樹脂複合物と導電性低融点樹脂複合
物とを溶融混練り法により所定の割合で複合化して導電
性樹脂複合物を作製し、更に、該導電性樹脂複合物を用
いて溶融押出し法により所定厚さの導電性複合フィルム
を作製し、該導電性複合フィルムから所定形状のフィル
ムを切り出し、その両面に電極を形成して素子化するこ
とによりポリマースイッチを製造する。この場合、上記
導電性樹脂複合物中における導電性高融点樹脂複合物と
導電性低融点樹脂複合物との割合は、導電性高融点樹脂
複合物が連続層となり、導電性低融点樹脂複合物が不連
続層となるようにすることが望ましい。
所定量溶融混練り法により充てんして導電性高融点樹脂
複合物を作製し、同様にして導電性フィラーを低融点樹
脂材料中に所定量溶融混練り法により充てんして導電性
低融点樹脂複合物を作製し、次いで、このようにして作
製した導電性高融点樹脂複合物と導電性低融点樹脂複合
物とを溶融混練り法により所定の割合で複合化して導電
性樹脂複合物を作製し、更に、該導電性樹脂複合物を用
いて溶融押出し法により所定厚さの導電性複合フィルム
を作製し、該導電性複合フィルムから所定形状のフィル
ムを切り出し、その両面に電極を形成して素子化するこ
とによりポリマースイッチを製造する。この場合、上記
導電性樹脂複合物中における導電性高融点樹脂複合物と
導電性低融点樹脂複合物との割合は、導電性高融点樹脂
複合物が連続層となり、導電性低融点樹脂複合物が不連
続層となるようにすることが望ましい。
【０００９】 高融点樹脂材料と低融点樹脂材料とを
溶融混練り法により所定の割合で複合化して樹脂複合物
を作製し、該樹脂複合物中に所定量の導電性フィラーを
溶融混練り法により充てんして導電性樹脂複合物を作製
し、該導電性樹脂複合物を用いて溶融押出し法により所
定厚さの導電性複合フィルムを作製し、該導電性複合フ
ィルムから所定形状のフィルムを切り出し、その両面に
電極を形成して素子化することによりポリマースイッチ
を製造する。この場合、上記樹脂複合物中における高融
点樹脂材料と低融点樹脂材料との割合は、高融点樹脂材
料が連続層となり、低融点樹脂材料が不連続層となるよ
うにすることが望ましい。
溶融混練り法により所定の割合で複合化して樹脂複合物
を作製し、該樹脂複合物中に所定量の導電性フィラーを
溶融混練り法により充てんして導電性樹脂複合物を作製
し、該導電性樹脂複合物を用いて溶融押出し法により所
定厚さの導電性複合フィルムを作製し、該導電性複合フ
ィルムから所定形状のフィルムを切り出し、その両面に
電極を形成して素子化することによりポリマースイッチ
を製造する。この場合、上記樹脂複合物中における高融
点樹脂材料と低融点樹脂材料との割合は、高融点樹脂材
料が連続層となり、低融点樹脂材料が不連続層となるよ
うにすることが望ましい。
【００１０】 導電性フィラーを低融点樹脂材料中に
所定量溶融混練り法により充てんして導電性低融点樹脂
複合物を作製し、高融点樹脂材料と前記導電性低融点樹
脂複合物を所定の割合で溶融混練り法により複合化して
導電性樹脂複合物を作製し、該導電性樹脂複合物を溶融
押出し法により所定厚さにフィルム化して導電性複合フ
ィルムを作製し、該導電性複合フィルムから所定形状の
フィルムを切り出し、その両面に電極を形成して素子化
することによりポリマースイッチを製造する。この場
合、上記導電性樹脂複合物中における高融点樹脂材料と
導電性低融点樹脂複合物との割合は、高融点樹脂材料が
連続層となり、導電性低融点樹脂複合物が不連続層とな
るようにすることが望ましい。
所定量溶融混練り法により充てんして導電性低融点樹脂
複合物を作製し、高融点樹脂材料と前記導電性低融点樹
脂複合物を所定の割合で溶融混練り法により複合化して
導電性樹脂複合物を作製し、該導電性樹脂複合物を溶融
押出し法により所定厚さにフィルム化して導電性複合フ
ィルムを作製し、該導電性複合フィルムから所定形状の
フィルムを切り出し、その両面に電極を形成して素子化
することによりポリマースイッチを製造する。この場
合、上記導電性樹脂複合物中における高融点樹脂材料と
導電性低融点樹脂複合物との割合は、高融点樹脂材料が
連続層となり、導電性低融点樹脂複合物が不連続層とな
るようにすることが望ましい。
【００１１】
【作用】本発明により作製したポリマースイッチの動作
原理を、前記に記載したポリマースイッチを例示して
説明する。この種のポリマースイッチは、図１の（ａ）
に示すように、定常時には低融点樹脂材料及び高融点樹
脂材料中に分散された導電性フィラーが、複合物全体に
わたって無数の導電性パスを形成するため低い固有抵抗
値を有する適度な導電性を有するが、素子の温度が上昇
するにつれて、導電性フィラーより樹脂材料の熱膨張率
が大きいため、図１の（ｂ）に示すように、導電性フィ
ラーのパスが次第に切断されて、ゆるやかなＰＴＣ特性
を示すようになる。そして、温度が低融点樹脂材料の融
点に達するとまず低融点樹脂複合物が溶融する。このよ
うな低融点樹脂複合物の溶融は数十％にも及ぶ体積増加
を招くため、図１の（ｃ）に示すように、低融点樹脂複
合物中における導電性フィラーのパスは熱膨張の時より
も大きく切断され、抵抗値が急激に上昇する。このよう
なＰＴＣ特性は、樹脂材料の種類と複合の割合を変える
ことによって、無限の抵抗−温度特性を選択することが
できる。この場合、高融点樹脂複合物は融点に達しない
ため、高融点樹脂複合物は支持体となり、素子の形状は
保たれる。
原理を、前記に記載したポリマースイッチを例示して
説明する。この種のポリマースイッチは、図１の（ａ）
に示すように、定常時には低融点樹脂材料及び高融点樹
脂材料中に分散された導電性フィラーが、複合物全体に
わたって無数の導電性パスを形成するため低い固有抵抗
値を有する適度な導電性を有するが、素子の温度が上昇
するにつれて、導電性フィラーより樹脂材料の熱膨張率
が大きいため、図１の（ｂ）に示すように、導電性フィ
ラーのパスが次第に切断されて、ゆるやかなＰＴＣ特性
を示すようになる。そして、温度が低融点樹脂材料の融
点に達するとまず低融点樹脂複合物が溶融する。このよ
うな低融点樹脂複合物の溶融は数十％にも及ぶ体積増加
を招くため、図１の（ｃ）に示すように、低融点樹脂複
合物中における導電性フィラーのパスは熱膨張の時より
も大きく切断され、抵抗値が急激に上昇する。このよう
なＰＴＣ特性は、樹脂材料の種類と複合の割合を変える
ことによって、無限の抵抗−温度特性を選択することが
できる。この場合、高融点樹脂複合物は融点に達しない
ため、高融点樹脂複合物は支持体となり、素子の形状は
保たれる。
【００１２】このように、電子機器の温度が上昇して補
償温度範囲の上限に達すると、ポリマースイッチの導通
状態が絶たれるため、このポリマースイッチを電子機器
の回路に直列に組込んでおけば、過電流、過熱から電気
回路を保護することができる。
償温度範囲の上限に達すると、ポリマースイッチの導通
状態が絶たれるため、このポリマースイッチを電子機器
の回路に直列に組込んでおけば、過電流、過熱から電気
回路を保護することができる。
【００１３】また、本発明のポリマースイッチ用の樹脂
複合物としては種々の組合せの樹脂複合系を適用するこ
とができるため、従来のスイッチング素子と比較して汎
用性のある材料選択をすることができる。
複合物としては種々の組合せの樹脂複合系を適用するこ
とができるため、従来のスイッチング素子と比較して汎
用性のある材料選択をすることができる。
【００１４】また、製造方法にしても、公知の樹脂複合
化技術を用いることができるため、放射線架橋のような
危険で特殊な手法を用いる必要がなく、簡易な手法で安
価なスイッチング素子を得ることができる。
化技術を用いることができるため、放射線架橋のような
危険で特殊な手法を用いる必要がなく、簡易な手法で安
価なスイッチング素子を得ることができる。
【００１５】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面に基づい
て、更に詳細に説明する。本実施例においては、低融点
樹脂材料としてポリペンテン−１（Ｔｍ：７５℃）を、
高融点樹脂材料として高密度ポリエチレン（Ｔｍ：１３
１℃）を、導電性フィラーとしてカーボンブラックを用
いたポリマースイッチを例示して説明するが、もちろん
この系に限定されるものではない。下記実施例１〜実施
例３においては、樹脂材料の組合せとして低融点樹脂材
料と高融点樹脂材料の２元系について例示したが、融点
の異なる複数の樹脂材料を所定の割合で組合せることに
より、ＰＴＣ特性を自由に設計することが可能となる。
て、更に詳細に説明する。本実施例においては、低融点
樹脂材料としてポリペンテン−１（Ｔｍ：７５℃）を、
高融点樹脂材料として高密度ポリエチレン（Ｔｍ：１３
１℃）を、導電性フィラーとしてカーボンブラックを用
いたポリマースイッチを例示して説明するが、もちろん
この系に限定されるものではない。下記実施例１〜実施
例３においては、樹脂材料の組合せとして低融点樹脂材
料と高融点樹脂材料の２元系について例示したが、融点
の異なる複数の樹脂材料を所定の割合で組合せることに
より、ＰＴＣ特性を自由に設計することが可能となる。
【００１６】実施例１
ポリペンテン−１とポリエチレン中にカーボンブラック
粉末を各々４０重量％程溶融混練り法により充てんし
た。次いで、このようにして作製したカーボンブラック
充てん複合物同士を溶融混練り法により複合化してポリ
ペンテン−１／ポリエチレン系導電性樹脂複合物を作製
した。この場合、カーボンブラック充てんポリペンテン
−１とカーボンブラック充てんポリエチレンとの混合割
合は、重量比で４０対６０とした。更に、該導電性樹脂
複合物を用いて、溶融押出し法により厚さ３００μｍの
導電性フィルムを成形し、該導電性フィルムより１０mm
φの円板状試料を切り出し、その両面に無電解銅メッキ
により厚さ１０〜１５μｍの電極を形成してポリマース
イッチを構成した。
粉末を各々４０重量％程溶融混練り法により充てんし
た。次いで、このようにして作製したカーボンブラック
充てん複合物同士を溶融混練り法により複合化してポリ
ペンテン−１／ポリエチレン系導電性樹脂複合物を作製
した。この場合、カーボンブラック充てんポリペンテン
−１とカーボンブラック充てんポリエチレンとの混合割
合は、重量比で４０対６０とした。更に、該導電性樹脂
複合物を用いて、溶融押出し法により厚さ３００μｍの
導電性フィルムを成形し、該導電性フィルムより１０mm
φの円板状試料を切り出し、その両面に無電解銅メッキ
により厚さ１０〜１５μｍの電極を形成してポリマース
イッチを構成した。
【００１７】このようにして作製したポリマースイッチ
を恒温槽内に設置し、温度上昇に伴う電気抵抗のＰＴＣ
特性を測定した。図２は、このようにして測定した上記
ポリペンテン−１／ポリエチレン系ポリマースイッチの
ＰＴＣ特性を抵抗値（Ω、縦軸）と温度（℃、横軸）と
の関係で示した図である。同素子の抵抗値は、定常時に
は１０-1以下の抵抗を保ち、良好な導電性を示している
が、素子温度の上昇につれて抵抗値はゆるやかに上昇
し、８０℃近傍になると急激に増加し始め、１２５℃付
近で抵抗値は１０4 オーム以上にもなる。この後、素子
温度を定常温度に戻し、再度温度を上昇させてサイクル
試験を１０回程繰返したが、いずれの場合も図２と同様
のＰＴＣ特性が得られ、再現性のあることを確認した。
このような温度変化による１０5 オーム以上の抵抗変化
は作用の項で述べた動作原理によるものである。すなわ
ち、温度上昇初期のゆるやかな抵抗値の増加は、熱膨張
によるものであり、８０℃以上の急激な抵抗値の上昇は
低融点樹脂材料の融解によるものである。
を恒温槽内に設置し、温度上昇に伴う電気抵抗のＰＴＣ
特性を測定した。図２は、このようにして測定した上記
ポリペンテン−１／ポリエチレン系ポリマースイッチの
ＰＴＣ特性を抵抗値（Ω、縦軸）と温度（℃、横軸）と
の関係で示した図である。同素子の抵抗値は、定常時に
は１０-1以下の抵抗を保ち、良好な導電性を示している
が、素子温度の上昇につれて抵抗値はゆるやかに上昇
し、８０℃近傍になると急激に増加し始め、１２５℃付
近で抵抗値は１０4 オーム以上にもなる。この後、素子
温度を定常温度に戻し、再度温度を上昇させてサイクル
試験を１０回程繰返したが、いずれの場合も図２と同様
のＰＴＣ特性が得られ、再現性のあることを確認した。
このような温度変化による１０5 オーム以上の抵抗変化
は作用の項で述べた動作原理によるものである。すなわ
ち、温度上昇初期のゆるやかな抵抗値の増加は、熱膨張
によるものであり、８０℃以上の急激な抵抗値の上昇は
低融点樹脂材料の融解によるものである。
【００１８】実施例２
実施例１と同様の複合系により、製造方法を変えてポリ
マースイッチを作製した。まず、ポリペンテン−１とポ
リエチレンを重量比４０対６０の割合で溶融混練り法に
より複合化し、次いで、この樹脂複合物中にカーボンブ
ラック粉末を４０重量％程溶融混練り法により充てん
し、ポリペンテン−１／ポリエチレン系導電性樹脂複合
物を作製した。更に、該導電性樹脂複合物を用いて、実
施例１と同様の方法によりポリマースイッチを構成し
た。このようにして作製したポリマースイッチを恒温槽
内に設置し、温度上昇に伴う電気抵抗のＰＴＣ特性を測
定したところ、図２と同様のＰＴＣ特性を得た。
マースイッチを作製した。まず、ポリペンテン−１とポ
リエチレンを重量比４０対６０の割合で溶融混練り法に
より複合化し、次いで、この樹脂複合物中にカーボンブ
ラック粉末を４０重量％程溶融混練り法により充てん
し、ポリペンテン−１／ポリエチレン系導電性樹脂複合
物を作製した。更に、該導電性樹脂複合物を用いて、実
施例１と同様の方法によりポリマースイッチを構成し
た。このようにして作製したポリマースイッチを恒温槽
内に設置し、温度上昇に伴う電気抵抗のＰＴＣ特性を測
定したところ、図２と同様のＰＴＣ特性を得た。
【００１９】実施例３
実施例１と同様の複合系により、製造方法を変えてポリ
マースイッチを作製した。まず、ポリペンテン−１中に
カーボンブラック粉末を４０重量％程溶融混練り法によ
り充てんして導電性低融点樹脂複合物を作製し、次いで
該導電性低融点樹脂複合物とポリエチレンを重量比４０
対６０の割合で溶融混練り法により複合化してポリペン
テン−１／ポリエチレン系導電性樹脂複合物を作製し
た。更に、該導電性樹脂複合物を用いて、実施例１と同
様の方法によりポリマースイッチを構成した。このよう
にして作製したポリマースイッチを恒温槽内に設置し、
温度上昇に伴う電気抵抗のＰＴＣ特性を測定したとこ
ろ、図２と同様のＰＴＣ特性を得た。
マースイッチを作製した。まず、ポリペンテン−１中に
カーボンブラック粉末を４０重量％程溶融混練り法によ
り充てんして導電性低融点樹脂複合物を作製し、次いで
該導電性低融点樹脂複合物とポリエチレンを重量比４０
対６０の割合で溶融混練り法により複合化してポリペン
テン−１／ポリエチレン系導電性樹脂複合物を作製し
た。更に、該導電性樹脂複合物を用いて、実施例１と同
様の方法によりポリマースイッチを構成した。このよう
にして作製したポリマースイッチを恒温槽内に設置し、
温度上昇に伴う電気抵抗のＰＴＣ特性を測定したとこ
ろ、図２と同様のＰＴＣ特性を得た。
【００２０】図２において示した特性は、周囲環境温度
の変化によるポリマースイッチの温度変化によるもので
あり、電子機器自体の発熱、例えば電池の短絡による異
常発熱から回路を保護する時に役立てることができる。
一方、回路に異常電流が流れた場合にも、同様にしてポ
リマースイッチが発熱し、同様の動作原理により回路を
遮断することができる。
の変化によるポリマースイッチの温度変化によるもので
あり、電子機器自体の発熱、例えば電池の短絡による異
常発熱から回路を保護する時に役立てることができる。
一方、回路に異常電流が流れた場合にも、同様にしてポ
リマースイッチが発熱し、同様の動作原理により回路を
遮断することができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明により作製したポリマースイッチ
は、温度変化により１０5 オーム以上の抵抗変化を示す
ため、極めて優れたスイッチング機能を有しており、こ
のポリマースイッチを電子機器の回路に直列に組込むこ
とにより、電子機器の回路を過電流、過熱から容易に保
護することができる。また、本発明のポリマースイッチ
用の樹脂複合物としては種々の組合せの樹脂複合系を適
用することができるため、汎用性のあるポリマースイッ
チを構成することができる。更に、本発明のポリマース
イッチの製造法では、公知の樹脂複合化技術を用いるこ
とができるため、従来技術で示した放射線架橋のような
危険で特殊な手法を用いる必要がなく、簡易な手法で安
価なスイッチング素子を得ることができる。
は、温度変化により１０5 オーム以上の抵抗変化を示す
ため、極めて優れたスイッチング機能を有しており、こ
のポリマースイッチを電子機器の回路に直列に組込むこ
とにより、電子機器の回路を過電流、過熱から容易に保
護することができる。また、本発明のポリマースイッチ
用の樹脂複合物としては種々の組合せの樹脂複合系を適
用することができるため、汎用性のあるポリマースイッ
チを構成することができる。更に、本発明のポリマース
イッチの製造法では、公知の樹脂複合化技術を用いるこ
とができるため、従来技術で示した放射線架橋のような
危険で特殊な手法を用いる必要がなく、簡易な手法で安
価なスイッチング素子を得ることができる。
【図１】ポリマースイッチの動作原理を示す図である。
【図２】ポリマースイッチの抵抗値−温度特性を示す図
である。
である。
Claims (5)
- 【請求項１】 所定量の導電性フィラーを充てんした融
点の異なる複数の樹脂材料からなる導電性複合フィルム
と、該導電性複合フィルムの両面に電極を形成したこと
を特徴とするポリマースイッチ。 - 【請求項２】 所定量の導電性フィラーを充てんした融
点の異なる複数の樹脂材料からなる導電性樹脂複合物を
得る工程、該導電性樹脂複合物を溶融押出し法により所
定厚さにフィルム化して導電性複合フィルムを得る工
程、該導電性複合フィルムから所定形状のフィルムを切
り出し、その両面に電極を形成してスイッチング素子を
得る工程からなることを特徴とするポリマースイッチの
製造方法。 - 【請求項３】 導電性フィラーを高融点樹脂材料中に所
定量溶融混練り法により充てんして導電性高融点樹脂複
合物を得る工程、導電性フィラーを低融点樹脂材料中に
所定量溶融混練り法により充てんして導電性低融点樹脂
複合物を得る工程、前記導電性高融点樹脂複合物と導電
性低融点樹脂複合物とを所定の割合で溶融混練り法によ
り複合化し、導電性樹脂複合物を得る工程、該導電性樹
脂複合物を溶融押出し法により所定厚さにフィルム化し
て導電性複合フィルムを得る工程、該導電性複合フィル
ムから所定形状のフィルムを切り出し、その両面に電極
を形成してスイッチング素子を得る工程からなることを
特徴とするポリマースイッチの製造方法。 - 【請求項４】 高融点樹脂材料と低融点樹脂材料とを溶
融混練り法により所定の割合で複合化して樹脂複合物を
得る工程、該樹脂複合物中に所定量の導電性フィラーを
充てんして導電性樹脂複合物を得る工程、該導電性樹脂
複合物を溶融押出し法により所定厚さにフィルム化して
導電性複合フィルムを得る工程、該導電性複合フィルム
から所定形状のフィルムを切り出し、その両面に電極を
形成してスイッチング素子を得る工程からなることを特
徴とするポリマースイッチの製造方法。 - 【請求項５】 導電性フィラーを低融点樹脂材料中に所
定量溶融混練り法により充てんして導電性低融点樹脂複
合物を得る工程、高融点樹脂材料と前記導電性低融点樹
脂複合物とを所定の割合で溶融混練り法により複合化
し、導電性樹脂複合物を得る工程、該導電性樹脂複合物
を溶融押出し法により所定厚さにフィルム化して導電性
複合フィルムを得る工程、該導電性複合フィルムから所
定形状のフィルムを切り出し、その両面に電極を形成し
てスイッチング素子を得る工程からなることを特徴とす
るポリマースイッチの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17482791A JPH052961A (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | ポリマースイツチ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17482791A JPH052961A (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | ポリマースイツチ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH052961A true JPH052961A (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=15985355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17482791A Pending JPH052961A (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | ポリマースイツチ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH052961A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004186558A (ja) * | 2002-12-05 | 2004-07-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 電流遮断器付きＧａＮ系半導体装置 |
| JP2016173905A (ja) * | 2015-03-16 | 2016-09-29 | アルプス電気株式会社 | 温度ヒューズ用インク、これを用いた温度ヒューズおよびヒータ、ならびに温度ヒューズ用インクを用いた温度ヒューズの製造方法 |
-
1991
- 1991-06-20 JP JP17482791A patent/JPH052961A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004186558A (ja) * | 2002-12-05 | 2004-07-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 電流遮断器付きＧａＮ系半導体装置 |
| JP2016173905A (ja) * | 2015-03-16 | 2016-09-29 | アルプス電気株式会社 | 温度ヒューズ用インク、これを用いた温度ヒューズおよびヒータ、ならびに温度ヒューズ用インクを用いた温度ヒューズの製造方法 |
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