导电性部件及其制造方法、和电气元件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种导电性部件，电气元件（１）是有机质正特性热敏电阻，在构成电极对（２）的二个板状电极（２ａ）、（２ｂ）之间、以与两板状电极（２ａ）、（２ｂ）紧密贴合的状态配置导电性部件（４１）。导电性部件（４１）是在表面上形成导电体层的树脂粒子进行多个聚集而得到的，该导电体层是由从利用例如电弧放电法生成的含有富勒烯类的碳黑中除去该富勒烯类的至少一部分后的剩余材料（富勒烯残渣）所形成。通过这种导电体层的接合而构成导电路径，在稳定状态下能够确保电气元件（１）的导通。在流入突发电流时，温度升高，树脂粒子即使稍微膨胀，其导电路径也会容易被切断。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及导电性部件及其制造方法、和具有该导电性部件的电气元件及其制造方法。
技术介绍
作为具有随温度升高电阻值增大的特性(PTC特性)的元件或装置，已知的是有机质正特性热敏电阻。这种有机质正特性热敏电阻广泛应用于过电流保护电路用的元件、自控型发热体元件、温度检测用的传感器元件等。一般地讲，有机质正特性热敏电阻所具有的结构是，例如用平板状电极对夹持住使导电体分散在树脂中而成形的导电性聚合物。作为这种导电性聚合物来说，可以例示如美国专利第4237441号说明书中记载那样的在作为基质树脂的结晶性聚合物中配合特定量作为导电体的碳黑微粒子而成的导电性聚合物。在连接有使用了这种导电性聚合物的有机质正特性热敏电阻的负荷装置或电路中，在适宜的温度条件下且在稳定状态下运行时，热敏电阻中流动着稳定电流。这是因为作为树脂中所含的导电体的大量微粒子进行接合，由此确保了导通。与其相对，当产生过负荷等非稳定状态下的运行或设备的短路状态这样的异常现象时，热敏电阻中会流动过电流。这时，导电性聚合物会因过电流而被加热，如果聚合物是热塑性树脂的话，则树脂会产生软化、熔融、或溶解，树脂体积发生膨胀，伴随于此，各导电体粒子的接合被解除，导电路径会慢慢被切断。这样，就显现上述的PTC特性。作为聚合物，使用热固性树脂时，因过电流而被加热，当温度达到树脂变形温度或玻璃化转变温度时，由多个导电体粒子形成的导电路径同样会被切断。然而，对于有机质正特性热敏电阻来说，要求其非动作时的室温电阻值足够低、室温电阻值与动作时的电阻值的变化足够大、以及反复动作引起的电阻值的变化小、稳定性高。使用配合了碳黑微粒子的导电性聚合物的现有的热敏电阻，可以说这样的各种要求特性，都达到了实用水平的程度。但是，在上述各种用途中，特别是作为过电流保护元件而使用的热敏电阻，除了要求上述各种特性之外，进一步要求元件具有下述这样的特性相对于目的的使用环境温度的变化，其动作电流为一定。为此，希望是电阻值随着温度升高而急剧增大，换句话说，就是希望在极狭窄的动作温度范围(域)内产生极大的电阻值变化。上述现有的使用了碳黑微粒子的热敏电阻，对于这样的要求，很难说充分满足了所要求的性能。在要使电阻值在如此狭窄的温度范围内产生急剧变化时，存在着反复使用导致制品过早劣化的隐患，同时，也存在着制品之间易产生动作电流值(范围)偏差的危险。这样一来，不仅降低了制品的可靠性，而且也产生耐用时间缩短和成品率降低的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术就是鉴于上述情况而成的，其目的在于提供一种在狭窄动作温度范围内产生急剧的电阻值变化的动作特性优异的导电性部件、以及通过具有该导电性部件可进一步提高可靠性的热敏电阻等电气元件和它们的制造方法。为了解决上述课题，本专利技术者们进行了深入的研究，结果发现，通过使用特定的碳质材料作为构成热敏电阻等电气元件所用的导电性部件的导电体，即可达到上述目的，至此完成了本专利技术。即，本专利技术的导电性部件是用包含导电体的树脂构成的，该导电体是主要含有以下(a)～(c)成分中的至少任一成分而成的。在此，(a)成分表示从在富勒烯(Fullerene)的制造过程中生成的含有富勒烯类的合成碳质材料中除去该富勒烯类的至少一部分后的剩余材料，(b)成分表示含有至少一个五元环和至少一个六元环、且具有用带有开放端的碳原子簇构成的分子骨架的化合物，(c)成分表示在X射线衍射光谱中的2θ为30°以下的区域中、具有源自非晶质结构的非峰状分布的碳质化合物。含有该富勒烯类的合成碳材料，优选利用规定的电弧放电法、或规定的燃烧法来生成。具体地讲，该导电体优选含有0.5～30质量％的氧原子、且含有0.05～1质量％的氢原子。本专利技术中所说的“规定的电弧放电法”是指在封入氦、氩等惰性气体且保持为一定压力(优选为0.01～100kPa，更优选为1～40kPa)的腔室内、以一定间隔(优选为5～50mm，更优选为10～30mm)设置主要由碳制成的电极对(例如，石墨电极对)，在该电极对上施加一定的直流或交流电压(优选为10～200V，更优选为20～100V)、在电极间产生电弧放电、合成富勒烯类的方法。作为这样的方法来说，具体地可举出例如在“Nature Vol.347 P354 1990年发行”中记载的方法。本专利技术中所说的“规定的燃烧法”是指使分子中主要含有碳原子和氢原子的有机化合物(例如甲苯、苯、二甲苯、萘、己烷等)进行不完全燃烧从而合成富勒烯的方法。作为这样的方法来说，具体地可举出例如在“Nature Vol.352 P139 1991年发行”中记载的方法。另外，在(a)成分中，作为生成合成碳质材料的方法来说，除了规定的电弧放电法或规定的燃烧法以外，还可以使用激光烧蚀法、气相热分解法、化学气相堆积法、水热法等各种方法。作为(a)成分原料的合成碳质材料本身，也包含作为(a)成分的“残余材料”。这种合成碳质材料，在含有与所除去的富勒烯类相抵的量、或其以上的量的“残余材料”成分时，该材料也属于本专利技术的导电体。而且，本专利技术中所说的“富勒烯类”(Fullerene)表示属于下述(1)或(2)中的任一种。(1)是将球壳状或闭塞管状的碳原子簇作为骨架的分子，表示具有20个以上碳原子、各碳原子全都是三配位的“笼”型分子(其定义按照IUPAC的2002年推荐)，含有由20个以上的偶数个碳原子形成、且具有12个五角面和(n/2-10，其中n为碳原子数)个六角面的闭合多面体“笼”型分子(其定义按照IUPAC(APreliminary Survey，1997)的定义的)。(2)是具有20个以上碳原子分别与邻接的3个原子结合而成的闭合的近似球结构的分子，各环的元数没有特殊限定(其定义是按照CAS中的定义，含有所谓准(quasi-)富勒烯)。本专利技术中的“富勒烯类”包括完全氢化的饱和富勒烯(例如，C60H60)即富勒烷(Fullerane)、以及杂富勒烯、降富勒烯(norfullerane)、均富勒烯(homofullerane)、断富勒烯(secofullerane)这样的富勒烯衍生物(Fulleroid)。再有，上述(b)成分的化合物，与富勒烯相对应，换言之，是非富勒烯化合物，这种化合物可以是至少一个氢原子由其他原子置换的(置换体)或未置换的(未置换体)中的任一种。再有，所谓(c)成分中的“在2θ为30°以下的区域中源自非晶质结构的非峰状分布”，是不能判定为峰、例如2θ的范围大概为5°以上范围内存在的宽阔分布。该分布是表示有意比2θ超过30°的区域的背景(background)大的计数或计数率的分布。在2θ为30°以下的区域中也可以存在峰，这种情况下，X射线衍射光谱显示出非峰状分布与该峰重叠了的形状。如此构成的导电性部件中的导电体，与目前所使用的碳黑粉末等导电体完全不同，在有机溶剂中具有优异的溶解性或分散性这样的特性。由此，能够以溶液的状态将导电体供形成导电性部件之用。例如，可将导电体溶解附着在树脂固体的表面上，或者与液状树脂或其单体的液状体均匀混合。这在使用碳黑粉末等的现有技术中是极其困难的，尤其是后一种情况，可进一步提高导电体向导电性部件的基质树脂中的分散性。更具体地讲，本专利技术的导电性部件，优选是将具有由树脂形成的树脂粒子和在该树脂粒子表面上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电性部件，由包含导电体的树脂构成，其特征在于：所述导电体是主要含有下述（ａ）成分、（ｂ）成分和（ｃ）成分中至少任一种成分而成的，（ａ）成分：从在富勒烯的制造过程中生成的含有富勒烯类的合成碳质材料中除去该富勒烯类的至少一 部分后的剩余材料；（ｂ）成分：含有至少一个五元环和至少一个六元环且具有用带有开放端的碳原子簇构成的分子骨架的化合物；（ｃ）成分：在Ｘ射线衍射光谱中的２θ为３０°以下的区域中、具有源自非晶质结构的非峰状分布的碳质化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-1-17 010241/20031.一种导电性部件，由包含导电体的树脂构成，其特征在于所述导电体是主要含有下述(a)成分、(b)成分和(c)成分中至少任一种成分而成的，(a)成分从在富勒烯的制造过程中生成的含有富勒烯类的合成碳质材料中除去该富勒烯类的至少一部分后的剩余材料；(b)成分含有至少一个五元环和至少一个六元环且具有用带有开放端的碳原子簇构成的分子骨架的化合物；(c)成分在X射线衍射光谱中的2θ为30°以下的区域中、具有源自非晶质结构的非峰状分布的碳质化合物。2.根据权利要求1所述的导电性部件，其特征在于所述含有富勒烯类的合成碳质材料，由规定的电弧放电法或规定的燃烧法生成。3.根据权利要求1所述的导电性部件，其特征在于所述导电体含有0.5～30质量％氧原子、且含有0.05～1质量％氢原子。4.根据权利要求1所述的导电体性部件，其特征在于具有由所述树脂构成的树脂粒子和在该树脂粒子表面上形成且由所述导电体构成的导电体层的多个导电体粒子进行聚集而成。5.根据权利要求1所述的导电性部件，其特征在于将所述导电体分散在所述树脂中而成。6.一种导电性部件的制造方法，该导电性部件由包含导电体的树脂构成，其特征在于包括形成由所述树脂构成的树脂粒子的粒子形成工序；使所述树脂粒子接触于将主要含有下述(a)成分、(b)成分和(c)成分中至少任一种成分而成的导电体溶解或分散在溶剂中所得到的导电体溶液、在该树脂粒子表面的至少一部分上附着该导电体溶液的包覆工序，(a)成分从在富勒烯的制造过程中生成的含有富勒烯类的合成碳质材料中除去该富勒烯类的至少一部分后的剩余材料，(b)成分含有至少一个五元环和至少一个六元环且具有用带有开放端的碳原子簇构成的分子骨架的化合物，(c)成分在X射线衍射光谱中的2θ为30°以下的区域中、具有源自非晶质结构的非峰状分布的碳质化合物；从附着于所述树脂粒子上的所述导电体溶液中除去所述溶剂的工序。7.一种导电性部件的制造方法，该导电性部件由包含导电体的树脂构成，其特征在于包括将主要含有下述(a)成分、(b)成分和(c)成分中至少任一种成分而成的导电体溶解或分散在溶剂中所得到的导电体溶液、与含有构成所述树脂的单体的单体溶液或将该树脂溶解于溶剂中所得到的树脂溶液进行混合的混合工序，(a)成分从在富勒烯的制造过程中生成的含有富勒烯类的合成碳质材料中除去该富勒烯类的至少一部分后的剩余材料，(b)成分含有至少一个五元环和至少一个六元环且具有用带有开放端的碳原子簇构成的分子骨架的化合物，(c)成分在X射线衍射光谱中的2θ为30°以下的区域中、具有源自非晶质结构的非峰状分布的碳质化合物；使所述单体溶液中所含的所述单体进行聚合从而形成所述树脂、或、使所述树脂溶液中所含的树脂进行固化的聚合工序。8.根据权利要求6或7所述的导电性部件的制造方法，其特征在于作为所述含有富勒烯类的合成碳质材料，使用由规定的电弧放电法或规定的燃烧法生成的材料。9.根据权利要求6或7所述的导电性部件的制造方法，其特征在于作为所述导电体，使用含有0.5～30质量％氧原子、且含有0.05～1质...

【专利技术属性】
技术研发人员：森由纪江，小林信夫，南波宪良，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]