JPS63211701A

JPS63211701A - Ｐｔｃ素子

Info

Publication number: JPS63211701A
Application number: JP4478287A
Authority: JP
Inventors: 荒井　光男; 新吾吉田
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1988-09-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電気素子に関し、より詳細には、温度上昇に
伴って比較的狭い温度領域で電気抵抗が急増する性質［
ＰＴＣ特性（Ｐｏｓｌｔｉｖｃ　ｔｃａ＋ｐｅｒａｔ−
ｕｒｏ　ｃｏｃｌ’Ｎｃｉｃｎｔ　）　）を有する電気
素子、すナワち、ＰＴＣ素子に関する。

〔従来の技術〕

ＰＴＣ特性を何する物質（ＰＴＣ組成物）は、一定の温
度に上昇すると発熱が止まるヒータ、正特性サーミスタ
（ＰＴＣＴＩＩＥＲＭＩＳＴＥＲ）　、感熱センサ、電
池などを含む回路が短絡したとき過電流を所定の電流値
以下に制限し他方その短絡が取除かれたとき回路を復帰
する回路保護素子などに利用することができる。ＰＴＣ
特性を有する物質として現在種々の物質が開発され、従
来から、例えば、Ｂ　ａ　Ｔ　Ｌ　Ｏａに１価または３
価の金属酸化物を添加したもの、また、ポリエチレン、
エチレン−アクリル酸共重合体などの重合体にカーボン
ブラックなどの導電性粒子が均一に分散されたものがあ
る。

このＰＴＣ特性を有する物質の製造法は、一般的に、重
合体として用いる１種またはそれ以上の樹脂に必要量の
カーボンブラックを添加して混練することからなる。更
に、ＰＴＣ特性を有する物質を利用する、例えば、この
物質を金属電極板で挟持する従来のＰＴＣ素子は、第５
図（ａ）および（ｂ）に示すように、主にＰＴＣ特性を
有する物質２と、これを挟持する電極板３ａおよび３ｂ
と、その電極板の夫々に接続されたリード４ａおよび４
ｂとからなり、このＰＴＣ特性を有する物質は、重合体
中に導電性粒子を分散してなる組成物である。そのＰＴ
Ｃ素子の製造法において、少なくとも１種の重合体と導
電性粒子とをその重合体の融点以上の温度で混練してＰ
ＴＣ特性を有する物質を調製し、このＰＴＣ特性を有す
る物質をフィルム状に成形する。このＰＴＣ特性を有す
る物質と電極板との接合は、ＰＴＣ特性を有する物質を
その融点付近の温度で電極金属と熱圧着して行われてい
る。接合して得られた積層体を所定の寸法に切断し、こ
の積層体の電極表面にリードを半田付け、スポット溶接
などで電気的に接続させてＰＴＣ素子を製造している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のＰＴＣ素子の構造では、電極板に
リード板ないしリード線が溶接などで電気的機械的に接
合され、その形状では、リード端子がＰＴＣ素子本体か
ら突出している。したがって、ＰＴＣ素子の厚みを増そ
うとしても、リードの突起した厚み部分だけ制限され、
また、自動化ラインで回路基板に半導体などのチップと
共にＰＴＣ素子を実装することが困難である。

この発明は上述の背景に基づいてなされたものであり、
その目的とするところは、所望の特性に応じて制限な（
ＰＴＣ素子の大きさを変えることができ、自動化ライン
で回路基板に半導体などのチップと共にＰＴＣ素子を実
装することができるＰＴＣ索子を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によればこの課題は、少なくとも２の電極と、該
電極間に配設されかつ該電極と電気的に接続したＰＴＣ
特性を有する物質とからなるＰＴＣ素子であって、該Ｐ
ＴＣ素子が全体として実質的に板状を成し、該電極の各
々が該板状ＰＴＣ素子の端部の一部もしくは全部を形成
し、対となる正負の該電極間隔がＰＴＣ特性ををする物
質からなる板状成形体の厚みより長いことを特徴とする
ＰＴＣ素子によって達成される。

この発明の好ましい態様として、該電極の各々で該板状
ＰＴＣ素子の側端面の一部もしくは全部を形成させるこ
とができる。

この発明の好ましい別の態様として、該電極の各々で該
板状ＰＴＣ素子の同一面の端部の一部もしくは全部を形
成させることができ、この態様で、更に、該電極が設け
られた該板状ＰＴＣ素子面と反対側の面に、導電性層を
形成させることができる。

この発明の好ましい他の態様として、該ＰＴＣ特性を有
する物質を、少なくとも１の重合体と、該重合体中に分
散された導電性粒子と、該重合体中に分散された熱伝導
性充填材とを含むものとすることができる。

以下、この発明を、より詳細に説明する。

ＰＴＣ特性を有する物質この発明におけるＰＴＣ素子は、少なくとも２の電極と
、その電極と電気的に接続されたＰＴＣ特性を有する物
質とを備える。このＰＴＣ特性を有する物質は、例えば
、ＢａＴｉＯ３に１価または３価の金属酸化物を添加し
たもの、重合体に、導電性粒子、および必要に応じて熱
伝導性充填材が添加されたものなどがある。

この発明に於いて用いる重合体として、ポリエチレン、
ポリエチレンオキシド、ｔ−４−ポリブタジェン、ポリ
エチレンアクリレート、エチレン−エチルアクリレート
共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリエステ
ル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリカプロラクタム、
フッ素化エチレン−プロピレン共重合体、塩素化ポリエ
チレン、クロロスルホン化エチレン、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、スチレ
ン−アクリロニトリル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ
カーボネート、ポリアセタール、ポリアルキレンオキシ
ド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、フッ素樹
脂、およびこれ等のうちから選ばれた少なくとも２種の
ブレンドポリマー等がある。この発明のおいて、重合体
の種類、組成比などは、所望の性能、用途などに応じて
適宜選択することができる。

重合体に分散される導電性粒子は、電気伝導性を持つ物
質からなり、その様なものとして、カーボンブラック、
銀粉、金粉、カーボン粉、グラファイト、銅粉、カーボ
ン繊維、ニッケル粉、銀めっき微粒子などの導電性物質
の粒子を用いることができる。この導電性粒子の粒径、
比表面積などは、ＰＴＣ特性を有する物質の用途、所望
の特性に応じて種々のものを適宜選択することが望まし
い。

この発明の好ましい態様において、重合体に分散するこ
とのできる熱伝導性粒子は、熱伝導性を持つ無機または
有機性の物質からなり、その様なものとして、例えば、
シリコン、窒化ケイ素、炭化ケイ素、Ｂｅｄ、アルミナ
から選ばれた少なくとも一種の物質、これらの混合物な
どがある。この熱伝導性粒子の粒径、比表面積などは、
ＰＴＣ特性を有する物質の用途、所望の特性に応じて種
々のものを適宜選択することができる。

ＰＴＣ組成物の調製に際して、上記の重合体、導電性粒
子、熱伝導性粒子以外に、必要に応じて種々の添加剤を
混合することができる。そのような添加剤として、例え
ば、アンチモン化合物、リン化合物、塩素化化合物、臭
素化化合物などの難燃剤、酸化防止剤、安定剤などがあ
る。

この発明においてＰＴＣ組成物は、その原材料、重合体
、導電性粒子、熱伝導性粒子その他添加剤を所定の割合
いで配合・混練して調製される。この発明において、重
合体に導電性粒子次いで熱伝導性粒子、若しくは熱伝導
性粒子次いで導電性粒子、または同時に両者を配合・混
練して調製してもよい。更に、２種以上の重合体を用い
る場合、重合体と導電性粒子および熱伝導性粒子との混
練を、各重合体毎に、その重合体と導電性粒子および熱
伝導性粒子と予備混練し、次いで各予備混練物を所定の
割合いで本混練することもできる。この混練は、その重
合体と導電性粒子および熱伝導性粒子とを混練して行わ
れる。重合体と粒子との配合割合は、目的組成物の粒子
含量、重合体の種類、ミキサー、ニーグーの種類などに
応じて適宜選択することができる。この発明において、
混練前に粉砕、加熱、混合などの前処理をしてもよい。

混純に際する温度は、混練する重合体の融点からその融
点より６０℃、好ましくは、５０℃高い温度の温度範囲
である。これは、その範囲で、混練する重合体がゲル化
して導電性粒子を均一に分散させることができるからで
ある。

添加剤をＰＴＣ組成物に混入させる場合、この添加剤を
予備混合の前後°、混線の前後のいずれか　−に、また
は、予備混合若しくは混練と同時に添加してもよい。

ＰＴＣ素子この発明のＰＴＣ素子は、上述のＰＴＣ特性を°有する
物質、それと接触する２以上の電極とからなる。ここで
用いることのできる電極材料の種類としては、通常の電
極として用いることのできる金属であり、その様なもの
として、例えば、ニッケル、コバルト、アルミニウム、
クロム、スズ、銅、銀、鉄（ステンレス鋼などの鉄合金
を含む）、亜鉛、金、鉛、白金などがある。電極の形状
、寸法などはＰＴＣ素子の用途などに応じて適宜選択す
ることが望ましい。この発明において電極材料として、
圧延金属箔の他、焼鈍処理した金属でもい。ここで焼鈍
は、金属を所定の温度に加熱後、徐冷して行われる。加
熱速度、加熱温度、加熱時間、加熱雰囲気、冷却速度、
冷却雰囲気などの焼鈍条件は、熱処理対象物である金属
の材質などによって適宜選択する。この焼鈍によって応
力、歪みなどが除去される。さらに、電極は、機械的、
電気化学的にその表面が粗面化されているものであって
もよく、特に表面に粒状突起を有するニッケルなどの金
属箔が好ましい。

次いで、この発明においてＰＣＴ特性を有する物質と電
極とを接合する方法の例として、得られたＰＴＣ特性を
有する物質を、例えばフィルム状に成形し、ＰＴＣ特性
を有する物質をその融点近傍まで加熱し、金属電極をフ
ィルムの上下に熱圧着して積層体を形成する方法、ＰＴ
Ｃ特性を有する物質の融点近傍まで金属電極を加熱し、
その電極をフィルムへ」−下に熱圧着して積層体を形成
する方法、また、導電性接着剤を用いて電極板とＰＴＣ
特性を有する物質とを接合して積層体を形成する方法が
ある。この積層体は、所定の寸法に切断して、実質的に
板状のＰＴＣ素子を製造することができる。

この発明における特徴は、ＰＴＣ素子が実質的に板状を
成し、電極の各々がこの板状ＰＴＣ素子の端部の一部も
しくは全部を形成し、対として正負の電極間隔αがＰＴ
Ｃ特性ををする物質の成形体の厚みβより長いことであ
る。

この発明のＰＴＣ索子の態様を、添附図面を参照して説
明する。

第１図にこの発明によるＰＴＣ素子の一態様を示す。こ
の態様のＰＴＣ素子１では、全体が矩形板状を成し、正
負の一対の電極３ａおよび３ｂと、ＰＴＣ特性を有する
物質からなる板状成形体２とからなる。この電極３ａお
よび３ｂがＰＴＣ素子の両側の端面を形成している。こ
の電極間隔αはＰＴＣ成形体の厚みβより長い。

第２図にこの発明によるＰＴＣ索子の一態様を示す。こ
の態様のＰＴＣ素子１では、全体が矩形板状を成し、正
負の一対の電極３ａおよび３ｂと、ＰＴＣ特性を有する
物質からなる板状成形体２とからなる。この電極３ａお
よび３ｂがＰＴＣ素子の同一面の端部を形成している。

この電極間隔αはＰＴＣ成形体の′厚みβより長い。

第３図にこの発明によるＰＴＣ素子の一態様を示す。こ
の態様のＰＴＣ素子１では、全体が矩形板状を成し、正
負の一対の電極３ａおよび３ｂと、ＰＴＣ特性を有する
物質からなる板状成形体２と、電極側と反対面に設けら
れた金属板５とからなる。

この電極３ａおよび３ｂがＰＴＣ索子の同一面の端部を
形成している。この電極間隔αはＰＴＣ成形体の厚みβ
より長く、電極板の厚みはＰＴＣ成形体の厚みβより短
い。

第４図にこの発明によるＰＴＣ素子の一態様を示す。こ
の態様のＰＴＣ素子１では、全体が平面正方形の角形板
状を成し、正負の一対の電極３ａおよび３ｂと、ＰＴＣ
特性を有する物質からなる板状成形体２とからなる。こ
の電極３ａおよび３ｂがＰＴＣ素子の同一面の端部を形
成している。

樹脂被覆この発明においてＰＴＣ素子の表面に必要に応じて樹脂
膜を形成することができる。その様な樹脂の種類として
、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、
ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂
、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂
、ポリアセタール樹脂、ポリアルキレノキシド、飽和ポ
リエステル樹脂、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホ
ン、ポリ−ｐ−キシレン、ポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエステルイミド、ポリベンゾイミダシル、ポリ
フェニレンスルフィド、ケイ素樹脂、尿素樹脂、メラミ
ン樹脂、フラン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリウレタン樹脂、
これらのブレンドポリマー、化学試薬との反応、放射線
架橋、共重合などによる改質された上記樹脂などがある
。

これらの樹脂のなかで好ましい樹脂はエポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂である。これら樹脂には、種々の添加剤を
、例えば、可塑剤、硬化剤、架橋剤、酸化防止剤、充填
剤、帯電防止剤、難燃剤、などを添加してもよい。この
発明において用いる樹脂は少なくとも絶縁性を有してお
り、ＰＴＣ素子表面に対して密着性を有している。樹脂
の彼覆法は、特に限定されず、例えば、噴霧、塗付け、
浸漬などで行うことができる。さらに、樹脂塗布後の硬
化は、化学処理、加熱、放射線照射など樹脂の種類に応
じて行うことができる。

得られたこの発明のＰＴＣ素子は、チップ部品として、
基板に部品のリード線を通す穴を設けずに、基板の表面
のみを利用して、部品を実装する工法、いわゆる、表面
実装に用いることができる。

〔作用および発明の効果〕

この発明が上記のように構成されているので、下記の作
用効果を有する。

この発明のＰＴＣ素子は、全体として板状を成し、電極
が板状ＰＴＣ素子の端部を形成し、リード板もしくは線
がないので、チップ部品であるＰＴＣ素子の自動供給、
自動組立てが容易となる。

さらに、リードの厚みが不要であり、その減少分により
ＰＴＣ素子の寸法設計に余硲ができ、例えば、リードレ
ス部品規格にあわせたものとすることができ、また、よ
り優れたＰＴＣ特性を有する素子を製造することができ
る。

この発明のＰＴＣ素子では、対となる正負の電極間隔が
板状ＰＴＣ成形体の厚みより長く、横長矩形のＰＴＣ素
子では、好ましくは、ＰＴＣ素子の短辺が電極間隔より
短く、板状ＰＴＣ成形体の厚みと等しいか長い。この寸
法により正負の電極から流れる電流はＰＴＣ組成組成上
り均一に流れる。すなわち、組成中で電流の集中する場
所がなくなり、素子が安定してＰＣＴ特性を示すことが
できる。また、抵抗値の設計も確実に行なえるようにな
る。

〔実施例〕

この発明を、例によって具体的に説明する。

実施例１下記組成のＰＴＣ組成物を調製した。

重量％重合体・・・高密度ポリエチレン　　　　・・・・・・
６０（東洋曹達製、ニポロンハード５１００）導電粒子
・・・カーボンブラック　　　　・・・・・・３８（キ
ャボット社製、スターリングＶ）フェノール系酸化防止剤　　　　　　・・・・・・　１
（チバガイギー製、イルガノックス１０１０）これらの
原料を二本ロールで混練してＰＴＣ特性を有する物質を
調製し、更に、押出し成形機またはロール成形機で厚さ
３００μｍのフィルムを成形した。粗面化したニッケル
電極をフィルムの両端の熱圧着して、第１図に示すよう
なＰＴＣ素子を製造した。このＰＴＣ素子は自動化実装
に用いることのできるものであった。

なお、ＰＴＣ特性を有する物質の成形体表面に樹脂膜を
形成しておくこともできる。

実施例２第３図に示す構造にしたこと以外、実施例１と同様にＰ
ＴＣ素子を製造した。得られたＰＴＣ素子は、電極と反
対側に金属板が設けられていないＰＴＣ素子に比べて、
より低い室温抵抗を示した。

【図面の簡単な説明】

第に４図は本発明によるＰＴＣ素子例の斜視図、第５図
は従来のＰＴＣ素子例の外観図である。１・・・ＰＴＣ素子、２・・・ＰＴＣ特性を有する物質
、３・・・電極、４・・・リード、５・・・金属板出願
人代理人　　佐　　藤　　−雄２・・・ＰＴＣ特性を有する物質第１図第２図第４図＜　ａ　）　　　　　　　＜　ｂ　）第５図

Claims

【特許請求の範囲】１、少なくとも２の電極と、該電極間に配設されかつ該
電極と電気的に接続したＰＴＣ特性を有する物質とから
なるＰＴＣ素子であつて、該ＰＴＣ素子が全体として実
質的に板状を成し、該電極の各々が該板状ＰＴＣ素子の
端部の一部もしくは全部を形成し、対となる正負の該電
極間隔がＰＴＣ特性を有する物質からなる板状成形体の
厚みより長いことを特徴とするＰＴＣ素子。２、該電極の各々が該板状ＰＴＣ素子の側端面の一部も
しくは全部を形成する、特許請求の範囲第１項記載のＰ
ＴＣ素子。３、該電極の各々が該板状ＰＴＣ素子の同一面の端部の
一部もしくは全部を形成する、特許請求の範囲第１項記
載のＰＴＣ素子。４、該電極が設けられた該板状ＰＴＣ素子面と反対側の
面に、導電性層が形成されている、特許請求の範囲第３
項記載のＰＴＣ素子。５、該ＰＴＣ特性を有する物質が、少なくとも１の重合
体と、該重合体中に分散された導電性粒子と、該重合体
中に分散された熱伝導性充填材とを含む、特許請求の範
囲第１項乃至第４項のいずれかに記載のＰＴＣ素子。