正温度系数热敏电阻及其制造方法技术

本发明专利技术涉及采用具有正的温度系统特性的导电性聚合物的ＰＴＣ热敏电阻及其制造方法，目的在于提供如下一种ＰＴＣ热敏电阻及其制造方法，其在ＰＴＣ热敏电阻动作时，即使因导电性聚合物片的热膨胀引起的反复热冲击而使侧面电极层产生机械应力，也不会发生裂纹引起的侧面电极层的断线，且耐电压性能良好、可靠性高。为了达到该目的，该热敏电阻具有导电性聚合物片与内层电极交替层叠而成的层叠体、设于所述层叠体上下表面的外层电极及设于所述层叠体的侧面中央并将所述内层电极与外层电极电连接的多层侧面电极层，所述层体的侧面由形成有所述侧面电极层的部分和未形成有侧面电极层的部分构成，其制造方法为，用金属箔夹着导电性聚合物片的上下表面进行加热加压成形使之成为一体而形成层叠体，再在所述层叠体的上下表面配置导电性聚合物片并用金属箔夹着该导电性聚合物片的上下表进行加热加压成形使之成为一体，并重复进行该工序进行层叠。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有正的温度系数(以下称“PTC”)特性的使用导电性聚合物的PTC热敏电阻及其制造方法。
技术介绍
PTC热敏电阻早已在自控制加热器方面有了广泛的用途，而近年来，作为电子设备等的过电流保护元件也得到了广泛应用。将PTC热敏电阻用作过电流保护元件的功能在于，一旦电路中有过电流流过即自己发热，导电性聚合物片发生热膨胀而变成高电阻值，使电流衰减至安全的小电流区域。此外，PTC热敏电阻为了使大电流通过，或为了减小电压降，要求实现低电阻化及小型化。以下对传统的PTC热敏电阻进行说明。关于传统的PTC热敏电阻，日本专利技术专利公开1986年第10203号公报公开了一种将多片导电性聚合物片与金属箔交替层叠且相对的侧面有作为引出部的侧面电极层的PTC热敏电阻。图10为传统PTC热敏电阻的剖视图。在该图10中，1为在交联聚乙烯等高分子材料中混有碳黑等导电性粒子的导电性聚合物片。2为金属箔等构成的内层电极，其在导电性聚合物片1的始端及终端有开口部3，交替相夹并设于导电性聚合物片1的上、下表面，该内层电极2与导电性聚合物片1交替层叠而成层叠体4。5为设于层叠体4的侧面并与内层电极2的一端电连接而构成引出部的侧面电极层。但是，如上所述传统的为降低电阻而将导电性聚合物片1与内层电极2交替层叠的PTC热敏电阻存在如下问题当流过过电流而动作时，导电性聚合物片1反复膨胀和收缩，则随之产生的应力就会积累起来，直至侧面电极层5因裂纹等而断线。鉴于上述传统技术存在的问题，本专利技术的目的在于，提供一种不会因裂纹引起侧面电极层的断线、且耐电压性能良好、可靠性高的PTC热敏电阻及其制造方法。专利技术的公开为了解决上述问题，本专利技术的PTC热敏电阻包括导电性聚合物片与内层电极交替层叠而成的层叠体、设于所述层叠体的上下表面的外层电极、设于所述层叠体的侧面中央并将所述内层电极与外层电极电连接的多层侧面电极层，所述层叠体的侧面由形成有所述侧面电极层的部分和未形成有侧面电极层的部分构成。此外，本专利技术的PTC热敏电阻的制造方法为，用金属箔夹着导电性聚合物片的上下表面进行加热加压成形使之成为一体而形成层叠体，在所述层叠体的上下表面配置导电性聚合物片，并用金属箔夹着该导电性聚合物片的上下表面进行加热加压成形使之成为一体，反复进行该工序，进行层叠。若采用上述PTC热敏电阻的构成，则PTC热敏电阻发生动作时，即使因导电性聚合物片反复热膨胀带来的热冲击而在侧面电极层产生机械应力，也因为设于层叠体侧面中央将内层电极与外层电极电连接的侧面电极层是由多层构成的，并且所述层叠体的侧面由形成有所述侧面电极层的部分和未形成有侧面电极层的部分构成，所以，对侧面电极层的机械应力在多层侧面电极层的界面得到缓解，并且，由于膨胀后的导电性聚合物片被挤出到未形成有侧面电极层的部分，故对侧面电极层的机械应力减小，因此能防止因机械应力集中导致的裂纹的发生，所以，不会发生裂纹导致的断线，此外，若采用PTC热敏电阻的制造方法，因为通过加热加压成形使层叠体与导电性聚合物片及金属箔成为一体，并重复进行该工序进行层叠，所以，能使各层中的导电性聚合物片的厚度均匀，因此，能获得耐电压性能良好且可靠性高的PTC热敏电阻。附图简介图1(a)为本专利技术第1实施例中的PTC热敏电阻的立体图，图1(b)为其主要部分的放大剖视图，图2为该PTC热敏电阻的内层用铜箔的表面部分放大剖视图，图3所示为本专利技术第1实施例的PTC热敏电阻制造方法的工序图，图4(a)所示为热冲击试验引起侧面电极层发生裂纹之一例的剖视图，图4(b)为图4(a)的主要部分放大剖视图，图5(a)所示为本专利技术第2实施例中PTC热敏电阻的立体图，图5(b)为其主要部分放大剖视图，图6所示为本专利技术第3实施例中的PTC热敏电阻制造方法的工序图，图7所示为不同厚度的导电性聚合物的温度-电阻值测定图，图8所示为相对于不同导电性聚合物厚度的耐电压性能图，图9所示为在上表面部全部形成有保护膜的片状PTC热敏电阻的立体图，图10所示为传统PTC热敏电阻的剖视图。实施本专利技术的最佳形态(实施例1)以下参照附图说明本专利技术实施例1中的PTC热敏电阻。图1(a)所示为本专利技术一实施例中的PTC热敏电阻的立体图，图1(b)为沿图1(a)中的A-A线剖切后的其主要部分放大剖视图。在该图1(a)、(b)中，11a、11b、11c为由晶体聚合物即高密度聚乙烯与作为导电性粒子的碳黑的混合物构成的导电性聚合物片。12a、12b为铜箔构成的内层电极，该内层电极12a、12b如图2所示，在两表面有自底部向上部分向外侧膨出形状的镍凸起22，并镀有保护所述镍凸起22的镀镍涂覆层23，并与所述导电性聚合物片11a、11b、11c交替层叠设置。13a、13b为铜箔构成的外层电极，该外层电极13a、13b位于层叠体的最外层，并且在与导电性聚合物片11a、11c接触的面上设有自底部向上部分向外侧膨出形状的镍凸起，并镀有保护所述镍凸起的镀镍涂覆层。14a、14b、14c为在导电性聚合物片11a、11b、11c与内层电极12a、12b及外层电极13a、13b层叠而成的层叠体的相对两端面的中央部分设置的第1、第2、第3侧面电极层。同时，所述内层电极12a、12b及外层电极13a、13b与相对的侧面电极层14交替电连接。15a、15b为位于形成有所述侧面电极层14的端面的所述侧面电极层14两侧的、未形成有侧面电极层14的部分。第1侧面电极层14a为第1镀镍层，第2侧面电极层14b为镀铜层，第3侧面电极层14c为第2镀镍层，依该次序形成层状的镀层。16a、16b为位于所述层叠体最外层的第1、第2环氧系绝缘树脂涂层。关于如上所述构成的PTC热敏电阻，参照图3所示工序图，对本专利技术一实施例的PTC热敏电阻的制造方法予以说明。首先，将35μm的铜箔31在镍瓦特浴中用通常电流密度的约4倍的电流密度(约20A/dm2)进行电镀处理，使电解析出高5-10μm的镍凸起，然后用通常的电流密度(约4A/dm2)形成约1μm的镀镍涂覆膜。将这样在表面有镍凸起和镀镍涂覆膜的铜箔31用金属模冲压形成图形。也可以使用照相法进行蚀刻形成图形。接着，准备晶化度为70-90％的高密度聚乙烯50重量百分比、高温炉法制造的平均粒径为58nm且比面积为38m2/g的碳黑50重量百分比及防氧化剂1重量百分比，用将它们加热至约150℃的2根热辊进行约20分钟的混合，从2根热辊以片状取出该混合物，制成厚度约为0.3mm的3片导电性聚合物片32。接着如图3(a)所示，将3片导电性聚合物片32、2片进行过所述图形形成后的铜箔31、以及仅在与导电性聚合物片32接触的面有镍凸起及保护所述镍凸起的镀镍涂覆层且在最外层的上下未进行图形形成的铜箔33相互交替且铜箔31的间隙部相互错开进行重叠。接着如图3(b)所示，重叠之后，在温度约175℃、真空度约20乇、面压力约50kg/cm2的条件下通过约1分钟的真空热压，加热加压而成形，获得一体化的层叠体34。接着如图3(c)所示，用钻孔机在层叠体34上形成通孔35。该通孔35也可以用金属模冲压形成。然后，在电子射线照射装置内照射约40Mrad的电子射线，使高密度聚乙烯交联。接着如图3(d)所示，在包括通孔35在内的层叠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＰＴＣ热敏电阻，其特征在于，具有导电性聚合物片与内层电极交替层叠而成的层叠体、设于所述层叠体上下表面的外层电极、设于所述层叠体的侧面中央并将所述内层电极与外层电极电连接的多层侧面电极层，所述层叠体的侧面由形成有所述侧面电极层的部分和未形成有侧面电极层的非形成部分构成。

【技术特征摘要】
JP 1996-12-26 347252/961.一种PTC热敏电阻，其特征在于，具有导电性聚合物片与内层电极交替层叠而成的层叠体、设于所述层叠体上下表面的外层电极、设于所述层叠体的侧面中央并将所述内层电极与外层电极电连接的多层侧面电极层，所述层叠体的侧面由形成有所述侧面电极层的部分和未形成有侧面电极层的非形成部分构成。2.根据权利要求1所述的PTC热敏电阻，其特征在于，所述侧面电极层依次具有第1镍侧面电极层、铜侧面电极层及第2镍侧面电极层。3.根据权利要求1所述的PTC热敏电阻，其特征在于，在内层电极铜箔的上下表面及外层电极铜箔的与导电性聚合物片接触的面上，设有从底部向上的上方部向外侧膨出状的镍凸起，并具有覆盖所述镍凸起的镀镍涂覆层。4.根据权利要求1或3所述的PTC热敏电阻，其特征在于，内层电极在侧面电极层附近被间隙部一分为二。5.根据权利要求4所述的PTC热敏电阻，其特征在于，位于与外层电极接触的层叠体边角部的侧面电极层的厚度比位于所述层叠体上下表面的所述边角部间的所述侧面电极层厚度要厚。6.一种PTC热敏电...

【专利技术属性】
技术研发人员：小岛润二，森本光一，池田隆志，三家本直弘，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]