JP2001057302A - Organic ptc thermistor and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、きわめて安定な動
作が可能になる有機質PTC(positive temperaturecoeffi
cient)サーミスタおよびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic PTC (Positive Temperature
cient) thermistors and methods for their manufacture.
【0002】[0002]
【従来の技術】有機質PTCサーミスタは、結晶性高分子
重合体にカーボンブラックや金属等の導電性粒子を分散
させた構成のサーミスタ素体表面に電極を設けたもので
あり、従来のセラミックス系PTCサーミスタに比べ、室
温での比抵抗(非動作時の比抵抗)が低いため、大電流
を流す用途に好適であり、また、小型化でき、さらに、
抵抗変化率(最大抵抗値/室温抵抗値)が大きいという
優れた特性を有することが知られている。有機PTCサー
ミスタは、例えば自己制御型ヒーターや温度検出器、過
電流保護素子などに利用することができる。2. Description of the Related Art An organic PTC thermistor has a structure in which conductive particles such as carbon black and metal are dispersed in a crystalline polymer, and electrodes are provided on the surface of the thermistor body. Since the specific resistance at room temperature (non-operating specific resistance) is lower than that of the thermistor, it is suitable for applications in which a large current flows, and can be downsized.
It is known that it has an excellent characteristic that a resistance change rate (maximum resistance value / room temperature resistance value) is large. The organic PTC thermistor can be used for, for example, a self-control type heater, a temperature detector, an overcurrent protection element, and the like.
【0003】カーボンブラックを導電性フィラーとする
有機質PTCサーミスタは、既に実用化され、過電流保護
素子として大量に使用されている。しかしながら、カー
ボンブラックの特性から素体の抵抗値を低減するには限
界がある。現在、実際に使用されている面積約1cm
2で、厚み1mmでは0.1Ω以下にすることは困難であ
る。一方、異形金属粒子(例えばスパイク状の突起を有
するもの)をフィラーに用いた有機質PTCサーミスタは
1mΩ以下にすることが可能である(特開平5-47503号
等)。この異形金属粒子をフィラーとした有機質PTCサ
ーミスタはきわめて小さな抵抗値を有し、動作温度80℃
において6桁以上の大きな抵抗変化率を示し、電池など
小電流で安全性を重視する用途に適している。このよう
な、異形金属粒子をフィラーとした有機質PTCサーミス
タは一般に抵抗値の安定性に課題が残る。[0003] Organic PTC thermistors using carbon black as a conductive filler have already been put to practical use and are used in large quantities as overcurrent protection elements. However, there is a limit in reducing the resistance value of the element body due to the characteristics of carbon black. Currently, the area actually used is about 1cm
2 , it is difficult to reduce the resistance to 0.1 Ω or less at a thickness of 1 mm. On the other hand, an organic PTC thermistor using deformed metal particles (for example, those having spike-shaped projections) as a filler can be reduced to 1 mΩ or less (Japanese Patent Laid-Open No. 5-47503, etc.). The organic PTC thermistor using the deformed metal particles as a filler has an extremely small resistance value and an operating temperature of 80 ° C.
It shows a large resistance change rate of 6 digits or more, and is suitable for applications where safety is important at low currents such as batteries. Such an organic PTC thermistor using deformed metal particles as a filler generally has a problem in stability of resistance value.
【0004】このため、前記の異形金属粒子をフィラー
に用いたものでは、80℃前後で溶融するワックス成分を
加え、かつマトリクス高分子を架橋することで動作安定
性および保存安定性を確保している。この有機質PTCサ
ーミスタはきわめて低抵抗となっている。しかしなが
ら、大電流が流れた場合や高電圧がかかった場合には容
易に抵抗値が増大してしまう問題があった。[0004] Therefore, in the case of using the deformed metal particles as a filler, a wax component that melts at about 80 ° C is added, and the matrix polymer is crosslinked to secure the operation stability and the storage stability. I have. This organic PTC thermistor has extremely low resistance. However, there is a problem that the resistance value easily increases when a large current flows or a high voltage is applied.
【0005】また、カーボンブラックをフィラーとし、
架橋ポリエチレンをマトリクスとする有機質PTCサーミ
スタは十分な耐電圧が得られているが、抵抗値を低くす
ることができない。きわめて低い抵抗値を維持しなが
ら、一定以上の電流や電圧に対する安定性を確保した例
は知られていない。また、このような問題の提示および
解決の示唆もない。Further, carbon black is used as a filler,
An organic PTC thermistor using a crosslinked polyethylene as a matrix has a sufficient withstand voltage, but cannot reduce the resistance value. There is no known example in which stability against a current or voltage above a certain level is secured while maintaining an extremely low resistance value. Moreover, there is no suggestion of such a problem or suggestion of a solution.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、室温
における非動作時の抵抗値がきわめて低く、かつ大きな
過電流あるいは高電圧に対する安定性の高い、信頼性の
高い有機質PTCサーミスタおよびその製造方法を提供す
ることである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a highly reliable organic PTC thermistor having a very low resistance value at non-operation at room temperature, a high stability against a large overcurrent or a high voltage, and a manufacturing method thereof. Is to provide a way.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
の本発明によって達成される。 (1) 高分子重合体中に導電性粒子が分散された構成
のサーミスタ素体と、このサーミスタ素体表面に設けら
れた電極とを有する有機質PTCサーミスタであって、室
温における抵抗値が少なくとも50倍異なる2種類のサー
ミスタ素体を並列に接続したことを特徴とする有機質PT
Cサーミスタ。 (2) 少なくとも低抵抗側サーミスタ素体が、高分子
重合体中に導電性の異形金属粒子が分散された構成であ
る上記(1)に記載の有機質PTCサーミスタ。 (3) 室温における抵抗値が少なくとも50倍異なる2
種類のサーミスタ素体が、一対の電極箔によって並列に
張り合わされている上記(1)または(2)に記載の有
機質PTCサーミスタ。 (4) 室温における抵抗値が少なくとも50倍異なる2
種類のサーミスタ素体を並列に接続するに際し、高抵抗
側サーミスタ素体が低抵抗側サーミスタ素体に比較し
て、動作温度が高い上記(1)〜(3)のいずれかに記
載の有機質PTCサーミスタ。 (5) 室温における抵抗値が少なくとも50倍異なる2
種類のサーミスタ素体を並列に接続するに際し、高抵抗
側サーミスタ素体の温度−抵抗曲線の傾きが低抵抗側サ
ーミスタ素体の温度−抵抗曲線の傾きより小さい上記
(1)〜(4)のいずれかに記載の有機質PTCサーミス
タ。 (6) 室温における抵抗値が少なくとも50倍異なる2
種類のサーミスタ素体を並列に接続するに際し、室温か
ら最大で120℃までの範囲の同一温度における両者の抵
抗値が少なくとも50倍異なる上記(1)〜(5)のいず
れかに記載の有機質PTCサーミスタ。 (7) 室温における抵抗値が少なくとも50倍異なる2
種類のサーミスタ素体を並列に接続した有機質サーミス
タの製造方法であって、2種類のサーミスタ素体を所定
幅に切断し、交互に複数個並べ、両片を一対の電極箔で
挟んで加熱圧着した後、2種類の素体を含むように切断
して有機質PTCサーミスタを得ることを特徴とする有機
質PTCサーミスタの製造方法。This and other objects are achieved by the present invention described below. (1) An organic PTC thermistor having a thermistor element having a structure in which conductive particles are dispersed in a polymer and an electrode provided on the surface of the thermistor element, and having a resistance value of at least 50 at room temperature. Organic PT characterized by connecting two kinds of thermistor bodies twice different in parallel
C thermistor. (2) The organic PTC thermistor according to the above (1), wherein at least the low-resistance-side thermistor element has a configuration in which conductive deformed metal particles are dispersed in a high-molecular polymer. (3) The resistance at room temperature differs at least 50 times2
The organic PTC thermistor according to the above (1) or (2), wherein different kinds of thermistor bodies are bonded in parallel by a pair of electrode foils. (4) Resistance values at room temperature differ at least 50 times2
The organic PTC according to any one of the above (1) to (3), wherein, when connecting the kinds of thermistor elements in parallel, the operating temperature of the high-resistance thermistor element is higher than that of the low-resistance thermistor element. Thermistor. (5) The resistance at room temperature differs at least 50 times2
When the types of thermistor bodies are connected in parallel, the slope of the temperature-resistance curve of the high-resistance thermistor body is smaller than the slope of the temperature-resistance curve of the low-resistance thermistor body. The organic PTC thermistor according to any one of the above. (6) Resistance values at room temperature differ at least 50 times2
The organic PTC according to any one of the above (1) to (5), wherein when the kinds of thermistor bodies are connected in parallel, the resistance values of the two at at the same temperature ranging from room temperature to 120 ° C. are different by at least 50 times. Thermistor. (7) The resistance at room temperature differs at least 50 times2
A method of manufacturing an organic thermistor in which two types of thermistor bodies are connected in parallel, in which two types of thermistor bodies are cut into a predetermined width, a plurality of thermistor bodies are alternately arranged, and both pieces are sandwiched between a pair of electrode foils and heated and pressed. And then cutting to include two types of element bodies to obtain an organic PTC thermistor.
【0008】なお、実開昭60-38038号には、周囲温度の
条件にかかわらず迅速に回路を定常状態とし得る、ラッ
シュ電流保護装置として、電気的に並列に接続されてお
り、かつ相互に熱的に結合された正特性サーミスタおよ
び負特性サーミスタを備え、低温側で正特性サーミスタ
の初期抵抗値が負特性サーミスタの初期抵抗値よりも小
さいものが示されている。しかし、この装置は、本発明
の、室温における抵抗値が少なくとも50倍異なる2種類
のサーミスタ素体を並列に接続した有機質PTCサーミス
タとは、その構成が全く異なるものである。In Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 60-38038, a rush current protection device capable of rapidly bringing a circuit into a steady state regardless of the ambient temperature conditions is electrically connected in parallel and mutually connected. It shows a thermally coupled positive temperature coefficient thermistor and negative temperature coefficient thermistor, wherein the initial resistance value of the positive temperature coefficient thermistor is lower than the initial resistance value of the negative temperature coefficient thermistor on the low temperature side. However, this device is completely different from the organic PTC thermistor of the present invention in which two kinds of thermistors having resistance values at room temperature differing by at least 50 times are connected in parallel.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の有機質PTCサーミスタは、室温における
非動作時の素子抵抗値が少なくとも50倍異なる2種類の
サーミスタ素体を並列に接続してなるサーミスタ素子で
ある。これによって、室温における非動作時のサーミス
タ素子自体の抵抗値がきわめて低く、かつ大電流あるい
は高電圧による異常時事態に対しても安定であるサーミ
スタ素子が得られる。これに対し、素子抵抗値が50倍未
満となると、異常時事態においても低抵抗側素体に大電
流が流れ、素子劣化を引き起こしてしまう。また、いず
れか一方の素子抵抗値を有する素体のみでは、室温にお
ける非動作時の低抵抗値と異常時事態の発生による素子
劣化防止との両立を図ることはできない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. The organic PTC thermistor of the present invention is a thermistor element formed by connecting two types of thermistor element bodies having different element resistance values at non-operation at room temperature at least 50 times in parallel. As a result, a thermistor element having an extremely low resistance value at the time of non-operation at room temperature and stable against an abnormal situation caused by a large current or a high voltage can be obtained. On the other hand, if the element resistance value is less than 50 times, a large current flows through the low-resistance element even in an abnormal situation, causing element deterioration. Further, the element having only one of the element resistance values cannot achieve both a low resistance value at the time of non-operation at room temperature and prevention of element deterioration due to occurrence of an abnormal situation.
【0010】本発明の有機質PTCサーミスタの構成例
を、図1に示す。同図に示す有機質PTCサーミスタ1は、
高分子重合体、好ましくは結晶性高分子重合体(以下、
単に重合体ということがある)中に導電性粒子が分散さ
れた構成のサーミスタ素体(第一の素体)2と、この素
体2よりも室温で少なくとも50倍の抵抗値を有するサー
ミスタ素体(第二の素体)3と、これらの素体2および3
を並列に並べ、これら2種類の素体を挟んで設けられた
一対の電極4,5とを有する。FIG. 1 shows a structural example of the organic PTC thermistor of the present invention. The organic PTC thermistor 1 shown in FIG.
High molecular polymer, preferably crystalline high molecular polymer (hereinafter, referred to as
A thermistor element (first element) 2 in which conductive particles are dispersed in a polymer) and a thermistor element having a resistance value at least 50 times higher than that of the element 2 at room temperature. Body (second prime field) 3 and these prime fields 2 and 3
Are arranged in parallel, and a pair of electrodes 4 and 5 are provided so as to sandwich the two types of element bodies.
【0011】第一の素体2の室温での抵抗値をR1、第二
の素体3の室温での抵抗値をR2としたとき、R2/R1は
50以上であり、その上限には特に制限はないが、その値
は通常70〜300程度である。Assuming that the resistance of the first body 2 at room temperature is R 1 and the resistance of the second body 3 at room temperature is R 2 , R 2 / R 1 is
It is 50 or more, and its upper limit is not particularly limited, but its value is usually about 70 to 300.
【0012】また、室温から低抵抗側の第一の素体2の
動作温度に至る直前の温度(通常、最大温度120℃程
度)までの範囲の同一温度においてR2/R1≧50の関係
を維持することが好ましい。Further, the relationship of R 2 / R 1 ≧ 50 at the same temperature ranging from room temperature to the temperature immediately before the operating temperature of the first element 2 on the low resistance side (normally, about 120 ° C.). Is preferably maintained.
【0013】なお、室温とは10〜30℃程度の温度をい
う。The room temperature refers to a temperature of about 10 to 30 ° C.
【0014】また、異常時事態に、室温で高抵抗側の第
二の素体に主に電流が流れるようにし、室温で低抵抗側
の第一の素体に流れる電流を最小限にし、素子劣化を防
止する上では、低抵抗側の第一の素体2に比べ高抵抗側
の第二の素体3の動作温度は高い方が好ましく、その温
度差は他の要因もあって一義的には決められないが、通
常40〜150℃程度である。また、室温で高抵抗側の第二
の素体3の温度−抵抗曲線の傾きa2は室温で低抵抗側の
第一の素体2の温度−抵抗曲線の傾きa1より小さいこと
が好ましく、例えばa1/a2は1.5〜3.5程度の値を示
す。Further, in the event of an abnormal situation, the current mainly flows through the second element on the high resistance side at room temperature, and the current flowing through the first element on the low resistance side at room temperature is minimized. In order to prevent deterioration, it is preferable that the operating temperature of the second element body 3 on the high resistance side is higher than that of the first element body 2 on the low resistance side, and the temperature difference is unique due to other factors. Although it cannot be determined, it is usually about 40 to 150 ° C. The temperature of the second element 3 having a high-resistance at room temperature - preferably smaller than the slope a 1 of the resistance curve - a first temperature of the element body 2 of the gradient a 2 of the low-resistance at room temperature of the resistance curve , for example, a 1 / a 2 indicates a value of about 1.5 to 3.5.
【0015】第一の室温で低抵抗側の素体2および第二
の室温で高抵抗側の素体3のそれぞれの動作曲線は、例
えば図2のようになる。すなわち、第一の素体の動作温
度80℃付近の温度まではR2/R1≧50の関係を維持し、
第一の素体の抵抗値R1と第二の素体の抵抗値R2とが同
じになる80℃を境にして今度は第二の素体の抵抗値R2
の方が高くなる。そして、第二の素体の抵抗値はその動
作温度120℃付近を境にして上昇をみせ、やがて、再び
R1≧R2となり平衡に達する。The operation curves of the element body 2 on the low resistance side at the first room temperature and the element body 3 on the high resistance side at the second room temperature are, for example, as shown in FIG. That is, the relationship of R 2 / R 1 ≧ 50 is maintained up to a temperature around the operating temperature of the first element body of 80 ° C.,
At the boundary of 80 ° C. where the resistance value R 1 of the first element and the resistance value R 2 of the second element become the same, this time the resistance value R 2 of the second element
Is higher. Then, the resistance value of the second element body rises around its operating temperature of around 120 ° C., and eventually R 1 ≧ R 2 , and reaches an equilibrium again.
【0016】室温からR1=R2となる80℃付近の温度ま
ではR1<R2となり、第一の素体に主に電流が流れる
が、R1=R2となる80℃付近の温度から平衡に達するま
ではR 1>R2となり、第二の素体に主に電流が流れる
(図示太線参照)。From room temperature to R1= RTwoUp to a temperature around 80 ° C
Then R1<RTwoAnd the current mainly flows through the first element
Is R1= RTwoFrom 80 ° C until equilibrium is reached.
Then R 1> RTwoAnd the current mainly flows through the second element
(See the thick line in the figure).
【0017】さらに、図3に従って説明すると、本発明
によるサーミスタ素子の動作機構は次のようである。少
なくとも50倍異なる抵抗値の素体(室温で低抵抗側の第
一の素体2と室温で高抵抗側の第二の素体3)が並列に接
続されていることから、通常の電流は抵抗値比率の50:
1以上の比率で圧倒的に低抵抗側の第一の素体2へ流れる
(図3(A)参照)。Referring to FIG. 3, the operation mechanism of the thermistor element according to the present invention is as follows. Since the element bodies with different resistance values at least 50 times (the first element body 2 on the low resistance side at room temperature and the second element body 3 on the high resistance side at room temperature) are connected in parallel, the normal current is Resistance value ratio of 50:
It flows overwhelmingly to the first body 2 on the low resistance side at a ratio of 1 or more (see FIG. 3A).
【0018】図3(B)のように、異常電流が流れると、
当所、通常時と同様に低抵抗側の第一の素体に主として
電流が流れるが、やがてこの素体2は急激に抵抗値が増
大する。立ち上がり速度はきわめて速く、50倍以上の抵
抗値に達するには0.1秒以下である。この時間以降は高
抵抗側の第二の素体3の方が抵抗値は低くなり、電流は
こちら側が主に切り替わる。その後、動作温度に達して
抵抗値が増大する。このときの抵抗値は例えば104Ωを
超える値にも増加する(図3(B)の(1)〜(4)参照)。As shown in FIG. 3B, when an abnormal current flows,
At this time, the current mainly flows through the first element on the low resistance side as in the normal state, but the resistance of the element 2 rapidly increases. The rise rate is extremely fast, in less than 0.1 seconds to reach a resistance value of more than 50 times. After this time, the resistance of the second element body 3 on the high resistance side becomes lower, and the current mainly switches on this side. Thereafter, the operating temperature is reached and the resistance value increases. The resistance value at this time also increases, for example, to a value exceeding 10 4 Ω (see (1) to (4) in FIG. 3B).
【0019】このように、異常電流を振り分けることで
低抵抗側の第一の素体2に過大な負荷が加わることを避
けることができる。特に、高抵抗側の第二の素体3の抵
抗−温度曲線の傾きが小さいか、動作温度が高ければ、
平衡に達するまでのかなりの時間、高抵抗側の第二の素
体3の動作中温度における抵抗値は小さくなり、電流の
ほとんどを高抵抗側の素体3が引き受けることとなり、
低抵抗側の第一の素体2への負担が軽くなる。このこと
によって、本発明のサーミスタ素子は、室温での抵抗値
がきわめて低いにもかかわらず、大電流が流れても劣化
することが少ない。すなわち、通常の電流範囲と過電流
の動作とを異なる素体を並列に接続することで機能を分
離した結果である。このように、本発明は、どちらかと
いえば、0.1秒以下の短時間に大電流が流れるいわゆる
突入電流よりも、先触れ的な小ピークを伴った異常電流
や次第に大きくなる異常電流から回路を保護するのにき
わめて有効になる。As described above, by distributing the abnormal current, it is possible to prevent an excessive load from being applied to the first body 2 on the low resistance side. In particular, if the slope of the resistance-temperature curve of the second element 3 on the high resistance side is small or the operating temperature is high,
For a considerable time until the equilibrium is reached, the resistance value at the operating temperature of the second element 3 on the high resistance side becomes small, and most of the current is taken over by the element 3 on the high resistance side,
The burden on the first body 2 on the low resistance side is reduced. As a result, the thermistor element of the present invention hardly deteriorates even when a large current flows, despite its extremely low resistance at room temperature. In other words, this is a result of separating functions by connecting different elements in parallel between the normal current range and the overcurrent operation. As described above, the present invention protects a circuit from an abnormal current with a small peak and an abnormal current that gradually increases, rather than a so-called rush current in which a large current flows in a short time of 0.1 second or less. It will be very effective to do.
【0020】本発明で用いる重合体は特に限定されず、
導電性粒子を分散して素体としたときにPTC特性を発現
できるものであれば制限なく使用できる。The polymer used in the present invention is not particularly limited.
Any material can be used without limitation as long as it can exhibit PTC characteristics when the conductive particles are dispersed into a body.
【0021】本発明で使用できる重合体としては、例え
ば、ポリエチレン、ポリエチレンオキシド、t-4-ポリブ
タジエン、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、フッ素系樹脂などが挙げられ、これらの少なく
とも1種を用いればよい。具体的には、電極の形成法
や、要求されるPTCサーミスタ特性などに応じて適宜選
択すればよい。The polymers usable in the present invention include, for example, polyethylene, polyethylene oxide, t-4-polybutadiene, polyethylene acrylate, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, polyester, polyamide, poly Ether, polycaprolactam, fluorinated ethylene-propylene copolymer, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated ethylene,
Ethylene-vinyl acetate copolymer, polypropylene, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, polyvinyl chloride, polycarbonate, polyacetal, polyalkylene oxide, polyphenylene oxide, polysulfone, fluorine-based resin and the like, and at least one of these. It may be used. Specifically, it may be appropriately selected according to the method of forming the electrodes, the required PTC thermistor characteristics, and the like.
【0022】重合体の好ましい具体例としては、ポリエ
チレン、ナイロン12またはポリエチレンオキシド(PE
O)が挙げられる。このうち、60〜70℃程度の比較的低
温での動作が対象となるときにはポリエチレンオキシ
ド、または高密度ポリエチレンおよび低密度ポリエチレ
ンにワックスを混合したものが好ましく、特に、動作温
度を下げられるという目的では混合ポリエチレンにワッ
クスを混合したもの、あるいはポリエチレンオキシドが
好ましい。Preferred examples of the polymer include polyethylene, nylon 12 and polyethylene oxide (PE).
O). Of these, polyethylene oxide, or a mixture of high-density polyethylene and low-density polyethylene with wax is preferred when operation at a relatively low temperature of about 60 to 70 ° C. is targeted, and in particular, for the purpose of lowering the operating temperature. Preferred are waxes mixed with mixed polyethylene or polyethylene oxide.
【0023】ポリエチレンオキシドは、重量平均分子量
Mwが好ましくは200万以上、より好ましくは300万〜600
万である。Mwが小さすぎると、溶融時の粘度が低くなり
すぎて導電性粒子の分散性が悪化してしまい、室温での
抵抗を下げることが困難になる。Mw200万以上のポリエ
チレンオキシドは、融点が65〜70℃程度で、密度が1.15
〜1.22g/cm3程度である。Polyethylene oxide has a weight average molecular weight
Mw is preferably 2 million or more, more preferably 3 million to 600
It is ten thousand. If the Mw is too small, the viscosity at the time of melting becomes too low, and the dispersibility of the conductive particles deteriorates, making it difficult to lower the resistance at room temperature. Polyethylene oxide with Mw of 2 million or more has a melting point of about 65 to 70 ° C and a density of 1.15
It is about 1.22 g / cm 3 .
【0024】ポリエチレンは低密度ポリエチレン、中密
度ポリエチレン、高密度ポリエチレンのいずれであって
もよい。The polyethylene may be any of low density polyethylene, medium density polyethylene and high density polyethylene.
【0025】低密度ポリエチレンとは、密度が0.91
0〜0.929g/cm3のものである。密度が0.93
0〜0.941g/cm3のものは中密度ポリエチレンと
いい、0.942g/cm3以上のものは高密度ポリエチ
レンという。低密度ポリエチレンは、高圧法、すなわち
1000気圧以上の高圧ラジカル重合法で製造され、エ
チレン基等の短鎖分岐の他、長鎖分岐を含む。高密度ポ
リエチレンは、数十気圧以下の中・低圧下、遷移金属触
媒を用いて配位アニオン重合で製造され、直鎖状であ
る。ところが、中・低圧法でも、α−オレフィンを共重
合すれば、短鎖分子が導入され、中・低密度のポリエチ
レンとなる。このうち、低密度のものを直鎖状低密度ポ
リエチレンという。The low density polyethylene has a density of 0.91
0 to 0.929 g / cm 3 . 0.93 density
Those having 0 to 0.941 g / cm 3 are called medium density polyethylene, and those having 0.942 g / cm 3 or more are called high density polyethylene. The low-density polyethylene is produced by a high-pressure method, that is, a high-pressure radical polymerization method of 1000 atm or more, and contains a long-chain branch in addition to a short-chain branch such as an ethylene group. High-density polyethylene is produced by coordination anion polymerization using a transition metal catalyst under medium or low pressure of several tens of atmospheres or less, and is linear. However, even when the α-olefin is copolymerized in the medium / low pressure method, short-chain molecules are introduced and the medium / low density polyethylene is obtained. Of these, those with low density are referred to as linear low density polyethylene.
【0026】ナイロン12は、12−アミノドデカン酸のラ
クタムのポリマーであり、融点177℃、密度1.03g/cm3で
あり、Mw2万〜5万のものが好ましい。Nylon 12 is a lactam polymer of 12-aminododecanoic acid, having a melting point of 177 ° C., a density of 1.03 g / cm 3 and a Mw of 20,000 to 50,000.
【0027】また、フッ素系樹脂としては、ポリフッ化
ビニリデンが好ましい。ポリフッ化ビニリデンは、自消
性を示す。自消性とは、着火しても、炎を遠ざけると自
然に消火する性質のことである。このため、ポリフッ化
ビニリデンは着火の可能性のある用途に好適である。As the fluororesin, polyvinylidene fluoride is preferred. Polyvinylidene fluoride exhibits self-extinguishing properties. The self-extinguishing property is a property that, even after ignition, the fire extinguishes naturally when the flame is kept away. For this reason, polyvinylidene fluoride is suitable for applications in which ignition is possible.
【0028】低抵抗側の第一の素体、高抵抗側の第二の
素体ともに、上記の重合体から適宜選択して用いればよ
い。高抵抗側の第二の素体に用いられる重合体として
は、動作温度が高くなる重合体を用いればよく、これに
より室温から例えば120℃の範囲に渡って抵抗値を50倍
以上に保つことができる。高抵抗であり、高温側で動作
する第二の素体の重合体としては、上記ポリマーから選
択すればよく、上記のポリフッ化ビニリデンなどのフッ
素系樹脂が挙げられる。Both the first element on the low resistance side and the second element on the high resistance side may be appropriately selected from the above polymers. As the polymer used for the second element on the high resistance side, a polymer having a high operating temperature may be used, so that the resistance value is maintained at least 50 times from room temperature to, for example, 120 ° C. Can be. The polymer of the second element which has high resistance and operates on the high-temperature side may be selected from the above-mentioned polymers, and includes the above-mentioned fluorine-based resins such as polyvinylidene fluoride.
【0029】本発明で用いる導電性粒子は金属、カーボ
ンブラックなど特に限定されず、必要な導電性とともに
少なくとも50倍の抵抗値の違いが得られるものであれば
制限なく用いることができる。The conductive particles used in the present invention are not particularly limited, such as metal and carbon black. Any conductive particles can be used without limitation as long as they can provide the required conductivity and at least a 50-fold difference in resistance value.
【0030】本発明で使用できる導電性粒子としては、 金属粒子:Ni、Ti、Cu、Ag、Pd、Au、Pt等; 金属コーティング粒子:カーボンブラック、A1203、Ti0
2等の粒子にAgめっき層を形成したもの、BaTi03等の粒
子にPdめっき層を形成したもの 金属繊維:長さ1mm以下(通常0.001mm以上)でアスペク
ト比10以上(通常100以下)のNi、Ti、Cu、Ag、Pd、A
u、Pt等 導電性セラミクス:タングステンカーバイド等 カーボンブラック:アセチレンブラック、ファーネスブ
ラック等 などが挙げられる。これらの導電性粒子あるいは繊維か
ら少なくとも1種を選択すればよい。具体的には、少な
くとも50倍の抵抗値の違いが得られればよく、適宜選択
すればよいが、室温における低抵抗値をできるだけ低く
することから、一方の素体には金属粒子を用いることが
好ましい。従って、低抵抗側の第一の素体に金属粒子を
用い、高抵抗側の第二の素体にカーボンブラックを用い
ることが好ましく、カーボンブラックを用いることで、
同一の重合体を用いても少なくとも50倍の抵抗値を容易
に得ることができる。Examples of the conductive particles can be used in the present invention, metal particles: Ni, Ti, Cu, Ag , Pd, Au, Pt or the like; metal-coated particles: carbon black, A1 2 0 3, Ti0
Those forming the Ag plated layer on the particles of 2 or the like, BaTi0 3, such as metal fibers as to form a Pd plating layer into particles of: length less than 1mm aspect ratio of 10 or more (usually more than 0.001 mm) (generally 100 or less) Ni, Ti, Cu, Ag, Pd, A
u, Pt, etc. Conductive ceramics: tungsten carbide, etc. Carbon black: acetylene black, furnace black, etc. At least one of these conductive particles or fibers may be selected. Specifically, it is sufficient that a difference in resistance value of at least 50 times is obtained, and it may be appropriately selected.However, in order to make the low resistance value at room temperature as low as possible, it is preferable to use metal particles for one element. preferable. Therefore, it is preferable to use metal particles for the first element on the low resistance side, and to use carbon black for the second element on the high resistance side, and to use carbon black.
Even if the same polymer is used, at least a 50-fold resistance value can be easily obtained.
【0031】導電性金属粒子の形状は特に限定されず、
フレーク状、球状、不定形等のいずれであってもよい
が、好ましくは、例えば特開平5-47503号公報や特願平8
-332979号に記載されているようなスパイク状の突起を
有する異形金属粒子を用いる。The shape of the conductive metal particles is not particularly limited.
Flaky, spherical, amorphous, etc. may be any, preferably, for example, JP-A-5-47503 and Japanese Patent Application No.
A deformed metal particle having spike-shaped protrusions as described in US Pat.
【0032】導電性金属粒子の好ましい平均粒径は、そ
の種類や形状、径の測定方法などによっても異なるが、
通常、0.8〜10μm 程度、好ましくは1〜5μm 程度であ
る。The preferred average particle size of the conductive metal particles varies depending on the type, shape, method of measuring the diameter, and the like.
Usually, it is about 0.8 to 10 μm, preferably about 1 to 5 μm.
【0033】スパイク状の突起を有する導電性金属粒子
は、1個、1個が鋭利な突起をもつ一次粒子から形成さ
れており、粒径の1/3〜1/50の高さの円錘状のス
パイク状の突起が1個の粒子に複数(通常10〜500
個)存在するものである。その材質は、特にNi等が好
ましい。The conductive metal particles having spike-shaped projections are formed from primary particles each having one sharp projection, and have a height of 1/3 to 1/50 of the particle diameter. Spike-like projections are formed on a single particle (usually 10 to 500
) Exist. The material is particularly preferably Ni or the like.
【0034】このような導電性金属粒子は、1個、1個
が個別に存在する粉体であってもよいが、一次粒子が1
0〜1000個程度鎖状に連なり二次粒子を形成してい
ることが好ましい。鎖状のものには、一部一次粒子が存
在してもよい。前者の例としては、スパイク状の突起を
もつ球状のニッケルパウダがあり、商品名INCOTy
pe 123ニッケルパウダ(インコ社製)として市販
されており、その平均粒径は3〜7μm 程度、見かけの
密度は1.8〜2.7g/cm3程度、比表面積は0.3
4〜0.44m2/g程度である。[0034] Such conductive metal particles may be a powder in which one particle is present individually, but the primary particles may be one particle.
It is preferred that about 0 to 1000 chains are continuous to form secondary particles. Some primary particles may be present in the chain. An example of the former is a spherical nickel powder having spike-like projections, and the product name is INCOTy.
It is commercially available as pe 123 nickel powder (manufactured by Inco Corporation), has an average particle size of about 3 to 7 μm, an apparent density of about 1.8 to 2.7 g / cm 3 , and a specific surface area of about 0.3 to 0.3 g / cm 3.
It is about 4 to 0.44 m 2 / g.
【0035】また、好ましく用いられる後者の例として
は、フィラメント状ニッケルパウダがあり、商品名IN
CO Type 210、255、270、287ニッ
ケルパウダ(インコ社製)として市販されており、この
うちINCO Type 255、287が好ましい。
そして、その一次粒子の平均粒径は、特に0.5〜4μ
m 程度が好ましい。また、見かけの密度は0.3〜1.
0g/cm3程度、比表面積は0.4〜2.5m2/g程度
である。An example of the latter, which is preferably used, is filamentous nickel powder, trade name IN
It is commercially available as CO Type 210, 255, 270, 287 nickel powder (manufactured by INCO), of which INCO Type 255, 287 is preferable.
The average particle size of the primary particles is particularly 0.5 to 4 μm.
m is preferred. Further, the apparent density is 0.3-1.
The specific surface area is about 0 g / cm 3 and about 0.4 to 2.5 m 2 / g.
【0036】なお、この場合の平均粒径はフィッシュー
・サブシーブ法で測定したものである。The average particle size in this case is measured by the fish-sub-sieve method.
【0037】一方、カーボンブラックとしては、平均粒
径20〜150nm、比表面積200〜2000m2/gのも
のが好ましい。具体的には公知の市販品を用いることが
できる。On the other hand, carbon black having an average particle size of 20 to 150 nm and a specific surface area of 200 to 2000 m 2 / g is preferred. Specifically, known commercial products can be used.
【0038】素体中の導電性粒子の比率(体積比)は、
要求されるPTCサーミスタ特性が得られ、かつ非動作時
に十分に抵抗値が低くなるように適宜決定すればよい。
導電性粒子の好ましい比率{導電性粒子/(重合体+導
電性粒子)}は、導電性粒子の種類やその形状等の各種
条件によっても異なるが、好ましくは15〜65体積%、よ
り好ましくは20〜50体積%である。導電性性粒子の比率
が低すぎると素体の抵抗値が高くなり、また抵抗値が不
安定となるので好ましくない。導電性粒子の比率が高す
ぎると導電性粒子を重合体と混練する際に均一な分散が
困難となるほか、耐電圧等の特性が劣化しやすくなる。
また、PTC特性が発現しなくなることもある。The ratio (volume ratio) of the conductive particles in the body is
What is necessary is just to determine appropriately so that the required PTC thermistor characteristics are obtained and the resistance value is sufficiently low during non-operation.
The preferred ratio of the conductive particles {conductive particles / (polymer + conductive particles)} varies depending on various conditions such as the type and shape of the conductive particles, but is preferably 15 to 65% by volume, more preferably 20 to 50% by volume. If the ratio of the conductive particles is too low, the resistance of the element increases, and the resistance becomes unstable, which is not preferable. If the ratio of the conductive particles is too high, uniform dispersion becomes difficult when kneading the conductive particles with the polymer, and characteristics such as withstand voltage tend to deteriorate.
In addition, PTC characteristics may not be exhibited.
【0039】サーミスタ素体は、通常、以下に示す手順
で製造する。まず、第一の結晶性高分子重合体に第一の
導電性粒子等を加えて、重合体の軟化点以上の温度に保
ち、導電性粒子が均一に分散されるまで十分に混練す
る。次いで、押し出し成型機やロール成型機などを用い
てシート状等に成形し、必要に応じ架橋処理を施して、
第一のサーミスタ素体を得る。同様に、第二の結晶性高
分子重合体に第二の導電性粒子等を加えて、上記と同様
にして第二のサーミスタ素体を得る。The thermistor body is usually manufactured by the following procedure. First, first conductive particles and the like are added to the first crystalline polymer, and the mixture is kept at a temperature equal to or higher than the softening point of the polymer and sufficiently kneaded until the conductive particles are uniformly dispersed. Next, it is formed into a sheet or the like using an extrusion molding machine or a roll molding machine, and subjected to a crosslinking treatment as necessary,
Obtain the first thermistor body. Similarly, a second thermistor body is obtained in the same manner as described above by adding second conductive particles and the like to the second crystalline polymer.
【0040】これらの素体から、例えば図4に示す工程
でサーミスタを得る。A thermistor is obtained from these element bodies, for example, in the process shown in FIG.
【0041】これら2種類の第一の板状素体20および第
二の板状素体30を必要な幅に切断して短冊状シート21お
よび31を作成する(図4(a))。次いで、2種類の短冊21
および31を交互に並べ(図4(b))、上下から一対の電極
箔40および50で挟み(図4(c))、加熱圧着する。この
ようにして得られた圧着体60から2種類のサーミスタを
含む位置にて切断して(図4(d))、図1のようなサーミ
スタ素子1とする(図4(e))。各短冊の幅は通常時の抵
抗値および電流値と異常時の電流値等からそれぞれのサ
ーミスタ素体へ振り分ける割合を考慮して決定すればよ
い。通常はサーミスタ素子内での最終的な面積比が1:1
になるようにすればよい。The strips 21 and 31 are formed by cutting the two types of the first plate-shaped element 20 and the second plate-shaped element 30 into necessary widths (FIG. 4 (a)). Then, two kinds of strips 21
And 31 are alternately arranged (FIG. 4 (b)), sandwiched between a pair of electrode foils 40 and 50 from above and below (FIG. 4 (c)), and heat-pressed. The crimped body 60 thus obtained is cut at a position including two types of thermistors (FIG. 4D) to obtain a thermistor element 1 as shown in FIG. 1 (FIG. 4E). The width of each strip may be determined in consideration of the ratio of distribution to the thermistor elements from the resistance value and the current value in the normal state, the current value in the abnormal state, and the like. Normally the final area ratio in the thermistor element is 1: 1
What should be done is.
【0042】特に、本発明のサーミスタは、上記のよう
に、2種類のサーミスタ素体が一対の電極箔によって並
列に張り合わされた構造であることが好ましい。In particular, as described above, the thermistor of the present invention preferably has a structure in which two types of thermistor bodies are bonded in parallel by a pair of electrode foils.
【0043】なお、本発明においては、サーミスタ素体
製造後、サーミスタ素体の表面から結晶性高分子重合体
を選択的に除去して導電性粒子をサーミスタ素体表面に
露出させる、選択除去工程を設けることが好ましい。In the present invention, after the thermistor body is manufactured, the crystalline polymer is selectively removed from the surface of the thermistor body to expose conductive particles to the thermistor body surface. Is preferably provided.
【0044】これにより、素体表面付近に存在する導電
性粒子を覆う重合体膜を除去することができ、電極と素
体との接触抵抗を小さくすることができる。Thus, the polymer film covering the conductive particles existing near the surface of the element can be removed, and the contact resistance between the electrode and the element can be reduced.
【0045】重合体の除去探さは、導電性粒子が十分に
露出するように、導電性粒子と重合体との組み合わせに
応じて適宜決定すればよいが、好ましくは0.1〜20μm
、より好ましくは0.5〜10μm である。選択除去する
深さが浅すぎると、選択除去による効果が不十分とな
る。一方、選択除去する深さが深すぎると、導電性粒子
が重合体から完全に浮いてしまうため、電極付着強度の
低下、電極抵抗の増大を招く。The search for removal of the polymer may be appropriately determined according to the combination of the conductive particles and the polymer so that the conductive particles are sufficiently exposed, but is preferably 0.1 to 20 μm.
And more preferably 0.5 to 10 μm. If the depth of the selective removal is too shallow, the effect of the selective removal becomes insufficient. On the other hand, if the depth for selective removal is too deep, the conductive particles completely float from the polymer, which causes a decrease in electrode adhesion strength and an increase in electrode resistance.
【0046】重合体の選択除去に用いる方法は、重合体
および導電性粒子からなるサーミスタ素体から重合体を
選択的に除去でき、かつサーミスタ素体にダメージを与
えないように、両者の組み合わせを考慮して適宜選択す
ればよく、特に限定されるものではないが、本発明で
は、例えば以下に説明する方法を用いることが好まし
い。The method used for selective removal of the polymer is such that the combination of the two can be selectively removed from the thermistor body composed of the polymer and the conductive particles so as not to damage the thermistor body. The method may be appropriately selected in consideration of the method, and is not particularly limited. However, in the present invention, for example, a method described below is preferably used.
【0047】気体放電プラズマを利用する選択除去性 この方法では、サーミスタ素体を置いた真空槽内に放電
用ガスを導入して気体プラズマを発生させ、プラズマの
イオン衝撃やプラズマ中で生成される活性酸化性ガスに
より、重合体を選択的に除去する。放電用ガスとして
は、Ar等の不活性ガス、酸素などの酸化性ガスまたはこ
れらの混合ガスを用いればよいが、好ましくは少なくと
も酸化性ガスを含むものを用いる。具体的には、プラズ
マ処理法、反応性イオンエッチング法、逆スパック法な
どを用いればよい。反応性イオンエッチング法では酸素
等の酸化性ガスを放電用ガスとして用い、また、逆スパ
ック法ではAr等の不活性ガスを放電用ガスとして用い
る。そして、両方法では、エッチング対象物を電極とし
て用いる。一方、プラズマ処理法は、反応性イオンエッ
チング法や逆スパック法とは異なり、エッチング対象物
を電極として用いず、単にプラズマ雰囲気に曝す方法で
ある。In this method, a discharge gas is introduced into a vacuum chamber in which a thermistor element is placed to generate a gas plasma, which is generated by ion bombardment of the plasma or generated in the plasma. The polymer is selectively removed by the active oxidizing gas. As the discharge gas, an inert gas such as Ar, an oxidizing gas such as oxygen, or a mixed gas thereof may be used, but a gas containing at least an oxidizing gas is preferably used. Specifically, a plasma treatment method, a reactive ion etching method, a reverse spak method, or the like may be used. An oxidizing gas such as oxygen is used as a discharge gas in the reactive ion etching method, and an inert gas such as Ar is used as a discharge gas in the reverse spacking method. In both methods, an object to be etched is used as an electrode. On the other hand, the plasma processing method is different from the reactive ion etching method and the reverse spak method in that the object to be etched is not used as an electrode but is simply exposed to a plasma atmosphere.
【0048】プラズマ処理法に用いる処理装置は特に限
定されないが、通常、バレル型プラズマ処理装置を用い
ることが好ましい。バレル型プラズマ処理装置では、反
応性イオンエッチング装置や逆スパッタ法に用いるスパ
ッタエッチング装置と異なり、被エッチング試料は電極
上には配置されず、周囲から電気的に絶縁された状態で
プラズマに曝される。具体的には、例えば石英製チャン
バー中に対向電極を配置した構成とされる。この装置で
は、まず、チャンバー内に被エッチング試料を挿入した
後、チャンバー内部を例えば10Pa以下まで排気する。次
に、チャンバー内に酸素などの酸化性ガスを含んだ放電
用ガスを導入し、真空ポンプの排気速度を調整してチャ
ンバー内の圧力を100Pa程度に保つ。この状態で電極に
高周波電力を投入してプラズマを発生させる。エッチン
グ中に試料を100℃程度に加熱することで、エッチング
時間を1/3以下に短縮することも可能である。プラズマ
励起に用いる高周波電力は、通常使われる周波数13.56M
Hzのものに限らず、例えば100kHz程度の比較的低周波か
ら2.45GHz程度のマイクロ波まで、プラズマ発生が可能
な周波数のものであれば同等のエッチング効果が得られ
る。The processing apparatus used for the plasma processing method is not particularly limited, but it is usually preferable to use a barrel-type plasma processing apparatus. In a barrel-type plasma processing apparatus, unlike a reactive ion etching apparatus or a sputter etching apparatus used for a reverse sputtering method, a sample to be etched is not disposed on an electrode, but is exposed to plasma while being electrically insulated from the surroundings. You. Specifically, for example, the counter electrode is arranged in a quartz chamber. In this apparatus, first, after inserting a sample to be etched into the chamber, the inside of the chamber is evacuated to, for example, 10 Pa or less. Next, a discharge gas containing an oxidizing gas such as oxygen is introduced into the chamber, and the pressure inside the chamber is maintained at about 100 Pa by adjusting the evacuation speed of the vacuum pump. In this state, plasma is generated by applying high frequency power to the electrodes. By heating the sample to about 100 ° C. during the etching, the etching time can be reduced to 1 or less. The high frequency power used for plasma excitation is 13.56 M
The same etching effect can be obtained as long as the frequency is such that the plasma can be generated from a relatively low frequency of about 100 kHz to a microwave of about 2.45 GHz.
【0049】気体放電プラズマを利用する方法では、重
合体の組成にもよるが、素体表面の重合体を数十秒間か
ら数十分間で最大20μm 程度の深さまで選択的に除去す
ることが可能である。In the method utilizing gas discharge plasma, it is possible to selectively remove the polymer on the surface of the elementary body from tens of seconds to tens of minutes to a depth of about 20 μm at maximum depending on the composition of the polymer. It is possible.
【0050】紫外線照射およびオゾン含有雰囲気への曝
露の少なくとも一方を利用する選択除去法 サーミスタ素体に紫外線を照射することにより、重合体
中の原子間の結合を切断することができる。紫外線照射
を酸化性雰囲気中で行えば、分解物を周囲の酸化性ガス
により酸化除去することができる。一方、紫外線照射を
不活性ガス中で行った後、水洗やエッチングすることな
どによっても、重合体を除去することができる。なお、
この湯合のエッチングは有機溶媒などを用いて行えばよ
い。Selective removal method using at least one of ultraviolet irradiation and exposure to an ozone-containing atmosphere By irradiating the thermistor element with ultraviolet light, bonds between atoms in the polymer can be broken. If the ultraviolet irradiation is performed in an oxidizing atmosphere, the decomposed product can be oxidized and removed by a surrounding oxidizing gas. On the other hand, the polymer can also be removed by performing ultraviolet irradiation in an inert gas, followed by washing with water or etching. In addition,
The etching of the molten metal may be performed using an organic solvent or the like.
【0051】また、強力な酸化力をもつオゾンを含む雰
囲気にサーミスタ素体を曝露して、オゾンを重合体と直
接反応させることにより重合体を選択除去することもで
きる。Further, the polymer can be selectively removed by exposing the thermistor body to an atmosphere containing ozone having a strong oxidizing power to directly react the ozone with the polymer.
【0052】また、紫外線照射とオゾン含有雰囲気への
曝露とを併用することもできる。併用する方法では、紫
外線照射により重合体中の原子間の結合を切断し、これ
をオゾンにより強力に酸化して除去する。It is also possible to use both ultraviolet irradiation and exposure to an ozone-containing atmosphere. In the combined method, bonds between atoms in the polymer are cut by irradiation with ultraviolet rays, and the bonds are strongly oxidized and removed by ozone.
【0053】なお、紫外線照射法に用いる酸化性雰囲気
は特に限定されず、例えば空気であってもよい。また、
上記各方法で用いるオゾン含有雰囲気中のオゾン濃度は
特に限定されず、必要な除去速度が得られるように適宜
決定すればよい。The oxidizing atmosphere used in the ultraviolet irradiation method is not particularly limited, and may be, for example, air. Also,
The ozone concentration in the ozone-containing atmosphere used in each of the above methods is not particularly limited, and may be appropriately determined so as to obtain a necessary removal rate.
【0054】紫外線照射を利用する方法およびオゾン含
有雰囲気に曝露する方法では、気体放電プラズマを用い
た方法と比較してエッチング速度は遅くなるが、真空装
置を用いないため低コスト化が図られ、大面積のエッチ
ング処理が可能である点でも優れている。また、紫外線
照射とオゾン含有雰囲気への曝露とを併用する方法で
は、気体プラズマを利用する方法に匹敵するエッチング
速度が得られる。具体的には、例えば、市販のUVオゾン
クリーナーを用いれば、10分間程度で最大20μm程度の
探さまで選択除去が可能である。なお、UVオゾンクリー
ナーとは、紫外線ランプによる試料への紫外線照射と同
時に空気中の酸素を紫外線でオゾン化し、発生したオゾ
ンを試料と反応させる装置である。In the method using ultraviolet irradiation and the method of exposing to an ozone-containing atmosphere, the etching rate is slower than the method using gas discharge plasma, but the cost is reduced because no vacuum device is used. It is also excellent in that a large area etching process can be performed. In addition, in the method using both the ultraviolet irradiation and the exposure to the ozone-containing atmosphere, an etching rate comparable to the method using gas plasma can be obtained. Specifically, for example, if a commercially available UV ozone cleaner is used, it is possible to selectively remove up to a search of about 20 μm in about 10 minutes. The UV ozone cleaner is a device that oxidizes oxygen in the air with ultraviolet rays at the same time as irradiating a sample with ultraviolet rays by an ultraviolet lamp, and reacts the generated ozone with the sample.
【0055】レーザー光照射を利用する選択除去法 サーミスタ素体にレーザー光を照射すると、レーザー光
の強力な光化学的励起により重合体の分子間結合が切
れ、重合体が乖離、分解、飛散する。これを利用するこ
とにより、重合体を素体表面から選択的に除去すること
ができる。この方法は一般にレーザーアブレーション法
と呼ばれ、光分解除去加工の一種であり、分子間結合が
比較的弱いものである樹脂ではエッチングレートが高
く、金属等の無機材料ではエッチングレートが一般に低
くなるため、素体から重合体を選択的に除去する際の選
択性に優れる。また、加工の際の素体の温度上昇がほと
んどないため、高品位加工が可能である。また、短時間
で深いエッチングが可能である。また、レーザー光の走
査により大面積の加工も可能である。Selective Removal Method Using Laser Light Irradiation When a laser light is irradiated to the thermistor body, the intermolecular bonds of the polymer are broken by strong photochemical excitation of the laser light, and the polymer is separated, decomposed, and scattered. By utilizing this, the polymer can be selectively removed from the element body surface. This method is generally called a laser ablation method, and is a type of photolytic removal processing. The etching rate is high for resins having relatively weak intermolecular bonds, and generally low for inorganic materials such as metals. It is excellent in selectivity when the polymer is selectively removed from the element body. Further, since there is almost no rise in the temperature of the element body during processing, high-quality processing is possible. Further, deep etching can be performed in a short time. In addition, a large area can be processed by scanning with a laser beam.
【0056】この方法に用いるレーザー加工装置として
は、エキシマレーザー加工装置が好ましい。エキシマレ
ーザーとしては、KrF、ArF、NeF、XeF等のいずれであっ
てもよく、いずれも同等の効果が得られる。エキシマレ
ーザーのパワーは特に限定されず、重合体と導電性粒子
との組み合わせに応じて適宜決定すればよいが、通常、
エネルギー密度として0.1〜6J/cm2程度、好ましくは
0.5〜4J/cm2程度である。As a laser processing apparatus used in this method, an excimer laser processing apparatus is preferable. The excimer laser may be any of KrF, ArF, NeF, XeF, and the like, and all have the same effect. The power of the excimer laser is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the combination of the polymer and the conductive particles.
The energy density is about 0.1 to 6 J / cm 2 , preferably
It is about 0.5 to 4 J / cm 2 .
【0057】なお、エキシマレーザーとはエッチング原
理が異なり、エキシマレーザーを利用する場合に比べエ
ッチングの選択性に劣るが、炭酸ガスレーザーやYAGレ
ーザーなどでエッチングを行うこともできる。Note that the etching principle is different from that of the excimer laser, and the etching selectivity is inferior to the case of using the excimer laser. However, the etching can also be performed with a carbon dioxide gas laser or a YAG laser.
【0058】このほか、重合体を選択除去する際の選択
性に劣り、サーミスタ素体の物理的ダメージや不純物混
入などが生じやすくなるが、サーミスタ素体表面をサン
ドブラスト加工することにより、素体表面付近の重合体
を除去するサンドブラストを利用する選択除去法があ
る。In addition, the selectivity at the time of selective removal of the polymer is inferior, and physical damage of the thermistor body and contamination of impurities are apt to occur. There is a selective removal method that utilizes sandblasting to remove nearby polymers.
【0059】本発明に用いる電極は公知のいずれのもの
であってもよいが、Niなどの金属箔が好ましい。金属箔
の厚さは0.05〜0.15mm程度である。The electrode used in the present invention may be any known one, but a metal foil such as Ni is preferable. The thickness of the metal foil is about 0.05 to 0.15 mm.
【0060】電極の形成は、重合体を選択除去した後、
サーミスタ素体表面に対し行うが、公知の方法による。
好ましくは、電極は、粗面化したNiなどの金属箔を加熱
庄着して形成する。The electrodes are formed by selectively removing the polymer,
This is performed on the surface of the thermistor body, but by a known method.
Preferably, the electrode is formed by heating and joining a metal foil of roughened Ni or the like.
【0061】[0061]
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 実施例1 以下に示す手順で有機質PTCサーミスタ素子サンプルを
作製した。The present invention will be specifically described below with reference to examples. Example 1 An organic PTC thermistor element sample was manufactured according to the following procedure.
【0062】第一のサーミスタ素体の作製 重合体として高密度ポリエチレン(出光石油化学(株)
製、出光ポリエチレン520B)を用意し、導電性粒子とし
てフィラメント状ニッケルパウダー(インコ社製の商品
名INCO Type 255ニッケルパウダー)を用意した。な
お、フィラメント状パウダーは、スパイク状突起を有す
る粒子が連なって形成された粒子からなるものである。
このスパイク状突起を有する粒子は、平均粒径が2.2〜
2.8μm 、見かけの密度が0.5〜0.65g/cm3、比表面積が
0.68m2/gである。Preparation of First Thermistor Element High-density polyethylene (Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.)
Manufactured by Idemitsu Polyethylene 520B), and filamentous nickel powder (INCO Type 255 nickel powder, manufactured by Inco Corporation) as conductive particles. The filament-like powder is composed of particles formed by connecting particles having spike-like projections.
The particles having this spike-like projection have an average particle size of 2.2 to
2.8μm, apparent density 0.5 ~ 0.65g / cm 3 , specific surface area
0.68 m 2 / g.
【0063】次に、重合体に導電性粒子を加え、ミル中
で130℃に保持したまま5分間混練した。次いで、2,5-ジ
メチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)へキシン-3を架
橋剤として添加し、架橋組成物とした。得られた混練物
をプレス成型機により成形して、厚さ1mmのシート状の
第一のサーミスタ素体を得た。Next, conductive particles were added to the polymer, and the mixture was kneaded in a mill at 130 ° C. for 5 minutes. Next, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexine-3 was added as a crosslinking agent to obtain a crosslinked composition. The obtained kneaded material was molded by a press molding machine to obtain a sheet-shaped first thermistor body having a thickness of 1 mm.
【0064】このサーミスタ素体に対し、UVオゾンクリ
ーナー(オーク製作所製UVM-3073-13-00)を用いて、オ
ゾン含有雰囲気中での紫外線照射を行い、選択除去工程
を施した。このUVオゾンクリーナーは、40Wの低圧水銀
ランプを4本備えたものであり、有効照射面積は20cm×2
0cmである。5分間の紫外線照射およびオゾン含有雰囲気
への曝露により、サーミスタ素体表面から約10μm の深
さまでの重合体が選択的に除去された。The thermistor body was irradiated with ultraviolet rays in an ozone-containing atmosphere using a UV ozone cleaner (UVM-3073-13-00, manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.) to perform a selective removal step. This UV ozone cleaner is equipped with four 40 W low-pressure mercury lamps, and the effective irradiation area is 20 cm x 2
0 cm. UV irradiation for 5 minutes and exposure to an ozone-containing atmosphere selectively removed the polymer from the thermistor body surface to a depth of about 10 μm.
【0065】第二のサーミスタ素体の作製 導電性粒子を平均粒径43nmのカーボンブラック(三菱化
成工業(株)製ダイアブラック(登録商標)E)とし、
配合比を樹脂100重量部に対して75重量部としたほかは
第一のサーミスタ素体と同様にして、第二のサーミスタ
素体を作製した。Preparation of Second Thermistor Element The conductive particles were carbon black (Diablack (registered trademark) E, manufactured by Mitsubishi Kasei Kogyo Co., Ltd.) having an average particle size of 43 nm.
A second thermistor body was prepared in the same manner as the first thermistor body except that the compounding ratio was 75 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin.
【0066】上記各素体について、25℃においてそれぞ
れ抵抗値(初期抵抗値)を測定した。次に、上記2種類
の素体を並列に並べて上下から一対の粗面化したNi箔を
加熱圧着し、両者を等面積になるように切断してサーミ
スタ素子とした(図1参照)。Ni箔の厚さは0.1mmであ
った。これをサンプルNo.1とする。The resistance (initial resistance) of each of the above-mentioned element bodies was measured at 25 ° C. Next, the two types of element bodies were arranged in parallel, and a pair of roughened Ni foils were heat-pressed from above and below, and the two were cut into equal areas to obtain a thermistor element (see FIG. 1). The thickness of the Ni foil was 0.1 mm. This is designated as Sample No. 1.
【0067】比較例として、それぞれのサーミスタ素体
単独で一対のNi箔電極を加熱圧着したものを作製した。
第一の素体を用いたものをサンプルNo.2、第二の素体
を用いたものをサンプルNo.3とする。さらに、第二の
素体のカーボンブラック量を制御して、第一の素体の室
温抵抗値R1に対する第二の素体の室温抵抗値R2の比R
2/R1が30となるものを作製した。これをサンプルN
o.4とする。As a comparative example, a single thermistor element was prepared by heating and pressing a pair of Ni foil electrodes.
The sample using the first elementary body is referred to as Sample No. 2, and the one using the second elementary body is referred to as Sample No. 3. Further, by controlling the amount of carbon black in the second body, the ratio R2 of the room temperature resistance R2 of the second body to the room temperature resistance R1 of the first body is obtained.
A product having a ratio of 2 / R 1 of 30 was prepared. This is sample N
o.4.
【0068】これらの素子へ6V、10A、20A、30A、40Aの
各電流を通電して200回動作させ、動作後の室温抵抗値
を測定した。結果を表1に示す。A current of 6 V, 10 A, 20 A, 30 A, and 40 A was applied to these elements to operate them 200 times, and the room temperature resistance after the operation was measured. Table 1 shows the results.
【0069】[0069]
【表1】 [Table 1]
【0070】表1から、本発明の効果が明らかである。
それぞれ25℃での初期抵抗値および電流試験後抵抗値を
比較すると、本発明によるサーミスタ素子は、室温にお
ける抵抗値がきわめて低く、大電流を流した後も十分低
い抵抗値を維持している。これに対して、低抵抗の第一
の素体による素子では、室温における抵抗値は十分に低
いが、大電流による動作後には抵抗値の増大が認められ
る。また、比較して高抵抗な第二の素体による素子で
は、大電流による動作後も抵抗値の変動が小さい。しか
しながら、室温における抵抗値そのものはかなり高抵抗
であり、十分な特性とは言えない。また、R2/R1が5
0未満では素子の劣化を十分に防止できない。Table 1 clearly shows the effect of the present invention.
Comparing the initial resistance value at 25 ° C. and the resistance value after the current test, the thermistor element according to the present invention has a very low resistance value at room temperature and maintains a sufficiently low resistance value even after a large current flows. On the other hand, in the element made of the first element having a low resistance, the resistance at room temperature is sufficiently low, but the resistance is increased after the operation by the large current. Further, in the element made of the second element having a relatively high resistance, a change in resistance value is small even after the operation by the large current. However, the resistance value itself at room temperature is quite high, and cannot be said to be sufficient characteristics. Also, R 2 / R 1 is 5
If it is less than 0, deterioration of the element cannot be sufficiently prevented.
【0071】[0071]
【発明の効果】本発明によれば、室温における非動作時
の抵抗値がきわめて低く、かつ異常時事態の発生による
素子劣化のない安定性および信頼性の高い有機質PTCサ
ーミスタが得られる。According to the present invention, it is possible to obtain an organic PTC thermistor having a very low resistance value at the time of non-operation at room temperature and having high stability and high reliability without element deterioration due to occurrence of an abnormal situation.
【図1】本発明のサーミスタの一構成例を示す斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a thermistor of the present invention.
【図2】本発明のサーミスタおよびこれを形成する素体
の温度−抵抗曲線を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a temperature-resistance curve of the thermistor of the present invention and a body forming the thermistor.
【図3】本発明のサーミスタの挙動を示す概念図であ
る。FIG. 3 is a conceptual diagram showing the behavior of the thermistor of the present invention.
【図4】本発明のサーミスタの製造方法を示す工程図で
ある。FIG. 4 is a process chart showing a method for manufacturing a thermistor of the present invention.
1 サーミスタ 2 第一の素体(室温で低抵抗側) 3 第二の素体(室温で高抵抗側) 4,5 電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermistor 2 1st element (low-resistance side at room temperature) 3 2nd element (high-resistance side at room temperature) 4,5 Electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉成 由紀江 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 Fターム(参考) 5E034 AA07 AA08 AA09 AB01 AC10 DA02 DC03 DC05 DD07 DE05 DE17 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yukie Yoshinari F-term (reference) in TDK Corporation, 1-13-1, Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo 5E034 AA07 AA08 AA09 AB01 AC10 DA02 DC03 DC05 DD07 DE05 DE17
Claims (7)
た構成のサーミスタ素体と、このサーミスタ素体表面に
設けられた電極とを有する有機質PTCサーミスタであっ
て、室温における抵抗値が少なくとも50倍異なる2種類
のサーミスタ素体を並列に接続したことを特徴とする有
機質PTCサーミスタ。An organic PTC thermistor having a thermistor element having a configuration in which conductive particles are dispersed in a polymer and an electrode provided on the surface of the thermistor element, and having a resistance value at room temperature. An organic PTC thermistor characterized by connecting two types of thermistors at least 50 times different in parallel.
高分子重合体中に導電性の異形金属粒子が分散された構
成である請求項1に記載の有機質PTCサーミスタ。2. The at least low-resistance thermistor body,
2. The organic PTC thermistor according to claim 1, wherein the conductive PTC thermistor has a structure in which conductive deformed metal particles are dispersed in a polymer.
なる2種類のサーミスタ素体が、一対の電極箔によって
並列に張り合わされている請求項1または2に記載の有
機質PTCサーミスタ。3. The organic PTC thermistor according to claim 1, wherein two types of thermistors having resistance values different at least 50 times at room temperature are bonded in parallel by a pair of electrode foils.
なる2種類のサーミスタ素体を並列に接続するに際し、
高抵抗側サーミスタ素体が低抵抗側サーミスタ素体に比
較して、動作温度が高い請求項1〜3のいずれかに記載
の有機質PTCサーミスタ。4. When two kinds of thermistor bodies having different resistance values at room temperature at least 50 times are connected in parallel,
The organic PTC thermistor according to any one of claims 1 to 3, wherein the high resistance side thermistor body has a higher operating temperature than the low resistance side thermistor body.
なる2種類のサーミスタ素体を並列に接続するに際し、
高抵抗側サーミスタ素体の温度−抵抗曲線の傾きが低抵
抗側サーミスタ素体の温度−抵抗曲線の傾きより小さい
請求項1〜4のいずれかに記載の有機質PTCサーミス
タ。5. When connecting two kinds of thermistor bodies having resistance values different at least 50 times at room temperature in parallel,
The organic PTC thermistor according to any one of claims 1 to 4, wherein the slope of the temperature-resistance curve of the high-resistance thermistor body is smaller than the slope of the temperature-resistance curve of the low-resistance thermistor body.
なる2種類のサーミスタ素体を並列に接続するに際し、
室温から最大で120℃までの範囲の同一温度における両
者の抵抗値が少なくとも50倍異なる請求項1〜5のいず
れかに記載の有機質PTCサーミスタ。6. A method for connecting two types of thermistor bodies having resistance values different from each other by at least 50 times at room temperature in parallel.
The organic PTC thermistor according to any one of claims 1 to 5, wherein the resistance values of the two at the same temperature in the range from room temperature to a maximum of 120 ° C differ by at least 50 times.
なる2種類のサーミスタ素体を並列に接続した有機質サ
ーミスタの製造方法であって、2種類のサーミスタ素体
を所定幅に切断し、交互に複数個並べ、両片を一対の電
極箔で挟んで加熱圧着した後、2種類の素体を含むよう
に切断して有機質PTCサーミスタを得ることを特徴とす
る有機質PTCサーミスタの製造方法。7. A method for producing an organic thermistor in which two types of thermistors having resistance values different from each other by at least 50 times at room temperature are connected in parallel, wherein the two types of thermistors are cut into a predetermined width and alternately cut in plural numbers. A method for producing an organic PTC thermistor, comprising: arranging two pieces, sandwiching both pieces with a pair of electrode foils, and pressing them under pressure to obtain an organic PTC thermistor by cutting to include two types of element bodies.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005515808A (en) * | 2002-01-22 | 2005-06-02 | シオゲン エルエルシー | Electrosurgical instruments and usage |
US7955331B2 (en) | 2004-03-12 | 2011-06-07 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Electrosurgical instrument and method of use |
US8075555B2 (en) | 2004-04-19 | 2011-12-13 | Surgrx, Inc. | Surgical sealing surfaces and methods of use |
US8075558B2 (en) | 2002-04-30 | 2011-12-13 | Surgrx, Inc. | Electrosurgical instrument and method |
CN104681224A (en) * | 2015-02-04 | 2015-06-03 | 上海长园维安电子线路保护有限公司 | Large-current over-current over-temperature protection element |
-
1999
- 1999-08-17 JP JP11230737A patent/JP2001057302A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9149326B2 (en) | 2001-10-22 | 2015-10-06 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Electrosurgical instrument and method |
JP2005515808A (en) * | 2002-01-22 | 2005-06-02 | シオゲン エルエルシー | Electrosurgical instruments and usage |
US8075558B2 (en) | 2002-04-30 | 2011-12-13 | Surgrx, Inc. | Electrosurgical instrument and method |
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