專利名稱：Ptc熱敏電阻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用具有正溫度系數(shù)(Positive Temperature Coefficient)(下文稱為“PTC”)特性的導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻。
背景技術(shù)：
下面，對(duì)以往的PTC熱敏電阻加以說(shuō)明。
在特開(kāi)昭61-10203號(hào)公報(bào)中揭示了一種已有技術(shù)的PTC熱敏電阻，它將多塊由具有PTC特性的聚合物構(gòu)成的導(dǎo)電片與由金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極、外層電極交替層疊，并在相對(duì)側(cè)面上具有作為引出部的側(cè)面電極層。
圖7是以往PTC熱敏電阻的剖面圖。
圖7中，1是在交聯(lián)的聚乙烯等高分子材料中混有炭黑等導(dǎo)電粒子的導(dǎo)電片。2是銅或鎳等的金屬箔，它在導(dǎo)電片1的始端及末端具有開(kāi)口部3，并交替插入且設(shè)置在導(dǎo)電片1的上、下面上；由該金屬箔2構(gòu)成的內(nèi)層電極2a、外層電極2b與導(dǎo)電片1交替層疊構(gòu)成層疊體。5是設(shè)置在層疊體4的相對(duì)側(cè)面上，使內(nèi)層電極2a與外層電極2b的一端電氣連接的側(cè)面電極層。
下面，對(duì)上述構(gòu)成的以往的PTC熱敏電阻，說(shuō)明其制造方法。
首先，使銅或鎳的金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極2a及外層電極2b一端與導(dǎo)電片1的一端交替對(duì)齊，另一端形成開(kāi)口部3，在這種方式層疊形成層疊體4，該金屬箔在聚乙烯中混合炭黑等導(dǎo)電粒子、制成矩形的導(dǎo)電片1的縱向或橫向的至少一個(gè)尺寸，比導(dǎo)電片1短約0.5～3.0mm。這時(shí)，層疊體4的最上面和最下面，層疊金屬箔構(gòu)成的外層電極2b。
然后，一邊把層疊體4加熱至100～200℃溫度，一邊從上、下加壓，使導(dǎo)電片1軟化，從而層疊體4的導(dǎo)電片1與金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極2a與外層電極2b粘合緊固。
最后，在上一工序中緊固的層疊體4的相對(duì)側(cè)面上涂敷導(dǎo)電膏從而形成側(cè)面電極層5，使之與金屬箔2構(gòu)成的內(nèi)層電極2a及外層電極2b的一端電氣連接。此后，通過(guò)固化處理，制成PTC熱敏電阻。
但是，在上述以往的PTC熱敏電阻構(gòu)成中，存在下述缺陷為了降低初始電阻值，導(dǎo)電片1與金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極2a與外層電極2b交替層疊并熱壓接，由于是不同的材料，一旦受到熱沖擊，因兩者熱膨脹系數(shù)的差異大，導(dǎo)電片1與金屬箔2構(gòu)成的內(nèi)層電極2a及外層電極2b之間產(chǎn)生剝離，從而電阻值增大。
本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電片與金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極與外層電極的密合性優(yōu)良、不會(huì)因熱沖擊而導(dǎo)致電阻值增大的PTC熱敏電阻。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的PTC熱敏電阻，通過(guò)在兩個(gè)面上形成第1鍍層，使表面粗糙面化的金屬箔構(gòu)成內(nèi)層電極；通過(guò)在與導(dǎo)電片相對(duì)的面上形成第2鍍層，使表面粗糙面化的金屬箔構(gòu)成外層電極。
圖面概述

圖1(a)是本發(fā)明第1實(shí)施例的PTC熱敏電阻的立體圖。圖1(b)是上圖的PTC熱敏電阻的A-A剖面圖。圖2、圖3是表示上述的PTC熱敏電阻制造方法的工序圖。圖4是表示上述PTC熱敏電阻中所使用的金屬箔的斷裂特性的曲線圖。圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例的PTC熱敏電阻的剖面圖。圖6是本發(fā)明又一實(shí)施例的PTC熱敏電阻的剖面圖。圖7是以往PTC熱敏電阻的剖面圖。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方式本發(fā)明權(quán)利要求1所述的PTC熱敏電阻，包括層疊體，該層疊體含至少2層由具有PTC特性聚合物構(gòu)成的導(dǎo)電片及至少1層兩面都具有第1鍍層并由金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極，所述內(nèi)層電極在側(cè)端部有空缺部，上述多層導(dǎo)電片及內(nèi)層電極交替層疊，使最外層為所述導(dǎo)電片，從而構(gòu)成層疊體；外層電極，該外層電極設(shè)置在與位于所述層疊體最外層的所述導(dǎo)電片的所述內(nèi)層電極相對(duì)的面上，其一部分具有空缺部，而且在與所述導(dǎo)電片相對(duì)的面上有第2鍍層；
設(shè)置在所述層疊體的相對(duì)側(cè)面上、電氣連接所述內(nèi)層電極與外層電極的側(cè)面電極層。
權(quán)利要求2所述的發(fā)明，在權(quán)利要求1所述的PTC熱敏電阻中，所述導(dǎo)電片為3層以上，所述內(nèi)層電極為2層以上，且在側(cè)端部具有的空缺部互相錯(cuò)開(kāi)。
權(quán)利要求3所述的發(fā)明，在權(quán)利要求1所述的PTC熱敏電阻中，所述內(nèi)層電極與外層電極是鍍鎳銅箔。
權(quán)利要求4所述的發(fā)明，在權(quán)利要求1所述的PTC熱敏電阻中，所述側(cè)面電極層是以與所述內(nèi)層電極與外層電極相同材料的金屬構(gòu)成的。
權(quán)利要求5所述的發(fā)明，在權(quán)利要求1所述的PTC熱敏電阻中，所述層疊體，在其相對(duì)側(cè)面上具有凹部，在所述凹部?jī)H設(shè)置側(cè)面電極層。
實(shí)施例下文，參照附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的PTC熱敏電阻加以說(shuō)明。
圖1(a)是本發(fā)明實(shí)施例1的PTC熱敏電阻的立體圖，圖1(b)是圖1(a)的A-A剖面圖。
圖1中，11是由在其上、下面上有鎳等構(gòu)成的第1鍍層12的電解銅箔等金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極。
13是層疊體，它由下述方式構(gòu)成內(nèi)層電極11與由高密度聚乙烯等構(gòu)成的結(jié)晶性聚合物及炭黑等構(gòu)成的導(dǎo)電粒子混合而成的導(dǎo)電片14交替層疊，并使最外層為導(dǎo)電片14；該層疊體在金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極11的側(cè)端部具有空缺部15。
18是電解銅箔等金屬箔構(gòu)成的外層電極，該外層電極設(shè)置在與位于層疊體13最外層的導(dǎo)電片14的由金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極11相對(duì)的面上，其一部分有空缺部17，而且敷設(shè)第2鍍層16。第2鍍層16以與導(dǎo)電片14相對(duì)的方式層疊。19是設(shè)置在層疊體13相對(duì)側(cè)面上的凹部。20是設(shè)置在層疊體13的相對(duì)側(cè)面的凹部19上使內(nèi)層電極11與外層電極18電氣連接的、由與內(nèi)層電極11相同的金屬材料構(gòu)成的側(cè)面電極層。
對(duì)上述構(gòu)成的本發(fā)明第1實(shí)施例的PTC熱敏電阻，下文參照附圖，說(shuō)明其制造方法。
圖2、圖3是本發(fā)明第1實(shí)施例的PTC熱敏電阻制造方法的工序圖。
首先，如圖2(a)所示，通過(guò)非電解鍍層法等在電解銅箔等金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極21的上、下面的整個(gè)表面上，用鎳等金屬形成第1鍍層22以后，對(duì)上、下兩面進(jìn)行2μm以上的粗糙面化。這時(shí)，可以用模沖壓機(jī)或蝕刻法等，在金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極21上形成分割槽23，也可以采用由預(yù)先具有分割槽23的金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極21，以便后續(xù)工序中能一個(gè)個(gè)加以截?cái)唷?br> 然而，如圖2(b)所示，在內(nèi)層電極21的上、下面上層疊導(dǎo)電片24，形成層疊體25。導(dǎo)電片24是由結(jié)晶度約70～90％的高密度聚乙烯等構(gòu)成的結(jié)晶性聚合物約56％(重量)與由平均粒徑約58nm、比面積(表面系數(shù))約38m2/g的炭黑等構(gòu)成的導(dǎo)電粒子約44％(重量)的混合物構(gòu)成的。內(nèi)層電極21是由其上、下面用第1鍍層22進(jìn)行2μm以上粗糙面化的金屬箔構(gòu)成的。
然后，如圖2(c)所示，把在電解銅箔等金屬的單面上，用鎳等金屬形成第2鍍層26，使該單面粗糙面化而得到的外層電極27，層疊在已得到的層疊體25的最外層上，使粗糙面與導(dǎo)電片24相接。
然后，如圖2(d)所示，使層疊由上一工序得到的外層電極27的層疊體25，用比聚合物的融點(diǎn)高約40℃(約175℃)的熱板，以真空度約20Torr、表面壓力約50Kg/cm2的壓力，邊加熱1分鐘，邊加壓成形，形成層疊片28。這時(shí)，可以用模沖壓機(jī)或蝕刻法，在外層電極27上形成分割槽29，也可以采用預(yù)先具有分割槽29的金屬箔構(gòu)成的外層電極27，以便在后續(xù)工序中一個(gè)個(gè)加以截?cái)唷?br> 然后，如圖3(a)所示，用鉆床或模沖壓機(jī)等，在層疊片28的分割槽29上，形成通孔30。
然后，如圖3(b)所示，在通孔30的至少內(nèi)壁，用電解銅電鍍、非電解銅電鍍等方法，形成25-30μm厚度的銅鍍層，從而形成側(cè)面電極層31。這時(shí)，施加于通孔30內(nèi)壁的電鍍，也可覆蓋通孔30的周邊、層疊片28的上表面及下表面。
然后，如圖3(c)所示，在層疊片28的最外層，即外層電極27的上表面，通過(guò)網(wǎng)板印刷或照像法，形成保護(hù)層，由氯化鐵進(jìn)行化學(xué)蝕刻后，剝離保護(hù)層，設(shè)置空缺部32。
最后，如圖3(d)所示，用刻模銑床或模沖壓機(jī)沿分割槽29將層疊片28截?cái)喑蓡纹?3，制成PTC熱敏電阻。
現(xiàn)對(duì)導(dǎo)電片24、內(nèi)層電極21及外層電極27的密合性與加壓時(shí)的表面壓力的關(guān)系加以說(shuō)明。
為了提高導(dǎo)電片24與內(nèi)層電極21及外層電極27的密合性，邊加熱邊加壓時(shí)，必須施加表面壓力約50kg/cm2以上的壓力。若考慮與內(nèi)層電極21及外層電極27的厚度的關(guān)系，通過(guò)加壓，導(dǎo)電片24會(huì)熔融，并在表面方向延伸，另外，由于該導(dǎo)電片24與內(nèi)層電極21及外層電極27間的摩擦力，內(nèi)層電極21及外層電極27上產(chǎn)生表面方向的拉伸應(yīng)力，在作為內(nèi)層電極21及外層電極27的金屬箔薄時(shí)，往往發(fā)生斷裂。由施加于該表面方向的力(表面壓力)與金屬箔的厚度，來(lái)比較金屬箔有無(wú)斷裂的數(shù)據(jù)示于圖4。圖4是把本發(fā)明第1實(shí)施例的PTC熱敏電阻，用加熱至約175℃的熱板，從外層電極27的上下夾住，用壓力機(jī)加壓后，從壓力機(jī)上取下，然后從外層電極27的上表面，照射X射線，檢查內(nèi)部的內(nèi)層電極21的金屬箔是否斷裂。這里，由于外層電極27僅一面與導(dǎo)電片密合，與內(nèi)層電極21相比，因表面壓力引起的斷裂較少。
圖4中，在金屬箔厚度不足35μm時(shí)，表面壓力未達(dá)到50kg/cm2，金屬箔已斷裂，從而不能施加為了保持密合性所需的50kg/cm2壓力。因此，為了即使施加50kg/cm2壓力，金屬箔也不斷裂地壓接，顯然必須有35μm以上的厚度。
再者，為了提高導(dǎo)電片與金屬箔的密合性，如圖5所示，若在作為其上、下表面都有第1鍍層34的內(nèi)層電極35的金屬箔與側(cè)面電極層36的連接部附近，用電解銅電鍍等方法，形成約30μm的接合部37，則可增加與側(cè)面電極層36接合的接合部37的機(jī)械強(qiáng)度。因而，不僅能對(duì)熱沖擊提高與導(dǎo)電片38的密合性，而且能同時(shí)提高與側(cè)面電極36的密合性。
在上述第1實(shí)施例中，通過(guò)在側(cè)面具有凹部19，使因?qū)щ娖?4與金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極11的熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力分散，不局部集中于凹部19，從而可減輕對(duì)金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極11與側(cè)面電極層20間及外層電極18與側(cè)面電極層20間的接合部分?jǐn)嗔训挠绊懗潭取Ｒ部刹惶匾庠O(shè)置凹部19，而局部形成側(cè)面電極層20。
又，在對(duì)作為內(nèi)層電極11及外層電極18的金屬箔表面進(jìn)行粗糙化時(shí)，若采用鎳鍍層或含鎳的銅等金屬構(gòu)成的鍍層，則與其它金屬相比，鍍層表面的粗糙程度變大。為了提高導(dǎo)電片14與金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極11的密合性，需要達(dá)到2μm以上的表面粗糙度，這對(duì)為確保該表面粗糙度，能得到2μm粗糙度的鎳電鍍是有效的。
又，在上述第1實(shí)施例中的PTC熱敏電阻中，以導(dǎo)電片14是2層，金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極11是1層為例作了說(shuō)明，但也可以如圖6所示導(dǎo)電層39取3層，金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極40取2層，交替層疊，而且更多的層疊數(shù)也同樣可制造。增加層疊數(shù)，可制造能流過(guò)更大電流的PTC熱敏電阻。這時(shí)，內(nèi)層電極40必須排列成使其側(cè)端部的空缺部41相互錯(cuò)開(kāi)。
工業(yè)應(yīng)用性上述本發(fā)明，由于使用通過(guò)內(nèi)層電極和外層電極電鍍而使表面為粗糙面的金屬箔，可提供在受熱沖擊時(shí)也能使導(dǎo)電片與金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極與外層電極的密合性優(yōu)良，并具有較大電流阻斷特性的PTC熱敏電阻。
權(quán)利要求
1.一種PTC熱敏電阻，其特征在于包括層疊體，該層疊體含至少2層由具有PTC特性聚合物構(gòu)成的導(dǎo)電片及至少1層兩面都具有第1鍍層并由金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極，所述內(nèi)層電極在側(cè)端部有空缺部，上述多層導(dǎo)電片及內(nèi)層電極交替層疊，使最外層為所述導(dǎo)電片，從而構(gòu)成層疊體；外層電極，該外層電極設(shè)置在與位于所述層疊體最外層的所述導(dǎo)電片的所述內(nèi)層電極相對(duì)的面上，其一部分具有空缺部，而且在與所述導(dǎo)電片相對(duì)的面上有第2鍍層；設(shè)置在所述層疊體的相對(duì)側(cè)面上、電氣連接所述內(nèi)層電極與外層電極的側(cè)面電極層。
2.如權(quán)利要求1所述的PTC熱敏電阻，其特征在于，所述導(dǎo)電片為3層以上，所述內(nèi)層電極為2層以上，且在側(cè)端部具有的空缺部互相錯(cuò)開(kāi)。
3.如權(quán)利要求1所述的PTC熱敏電阻，其特征在于，所述內(nèi)層電極與外層電極是鍍鎳銅箔。
4.如權(quán)利要求1所述的PTC熱敏電阻，其特征在于，所述側(cè)面電極層是以與所述內(nèi)層電極與外層電極相同材料的金屬構(gòu)成的。
5.如權(quán)利要求1所述的PTC熱敏電阻，其特征在于，所述層疊體，在其相對(duì)側(cè)面上具有凹部，在所述凹部?jī)H設(shè)置側(cè)面電極層。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電片與由金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極和外層電極間的密合性優(yōu)良且具有較大電流阻斷特性的PTC熱敏電阻。該熱敏電阻含有導(dǎo)電片(14)與具有第1鍍層(12)的、由金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極(1)多層交替層疊,使最外層為導(dǎo)電片(14)而構(gòu)成的層疊體(13);設(shè)置在與位于該層疊體(13)最外層的導(dǎo)電片(14)的金屬箔構(gòu)成的內(nèi)層電極(11)相對(duì)的面上,具有第2鍍層(16)的外層電極(18);在所述層疊體(13)的相對(duì)側(cè)面上設(shè)置側(cè)面電極層(20),使之與內(nèi)層電極(11)與外層電極(18)電連接。
文檔編號(hào)H01C7/02GK1231056SQ97198096
公開(kāi)日1999年10月6日 申請(qǐng)日期1997年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月20日
發(fā)明者小島潤(rùn)二, 森本光一, 池田隆志, 三家本直弘 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社