(57)【要約】【課題】第１に、ＰＴＣ素子の組み立て精度を向上させることができ、ＰＴＣ素子の製造コストを削減でき、ＰＴＣ素子の組み立て不良を防止することができるＰＴＣ素子を提供すること。第２に、過剰電流から電池を保護することができる電池保護システムを提供すること。【解決手段】本発明に係るＰＴＣ素子２は、所定の温度領域において温度上昇に伴い抵抗値が増加する素子本体４と、素子本体４の表裏面に接合された一対の第１および第２電極板とを有する。第２電極板は、二種類以上の材質の板材が積層されたクラッド板１８である。クラッド板１８において素子本体４と接合されるクラッド板側接合面１１に凹凸１３が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の温度領域において温度上昇に伴い抵抗値が増加する素子本体と、
前記素子本体の表裏面に接合された一対の第１および第２電極板とを有するＰＴＣ素子であって、
前記第２電極板が、二種類以上の材質の板材が積層してあるクラッド板であり、
該クラッド板において前記素子本体と接合されるクラッド板側接合面に凹凸が形成されていることを特徴とするＰＴＣ素子。
【請求項２】
前記クラッド板が、前記クラッド板側接合面から外方に飛び出しているクラッド板突出部を有することを特徴とする請求項１に記載のＰＴＣ素子。
【請求項３】
前記素子本体が、正の温度係数を持つ導電性ポリマーである請求項１または２に記載のＰＴＣ素子。
【請求項４】
前記素子本体が、前記第１電極板との電極板接合面から外方に飛び出している素子本体突出部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＰＴＣ素子。
【請求項５】
前記第１および第２電極板で覆われていない前記素子本体の露出面には、保護膜が形成してある請求項１〜４のいずれかに記載のＰＴＣ素子。
【請求項６】
前記クラッド板側接合面に形成された前記凹凸が、前記クラッド板突出部の表面にまで延長して形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＰＴＣ素子。
【請求項７】
前記クラッド板が、該クラッド板における前記素子本体の接合位置を固定するための位置決め部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のＰＴＣ素子。
【請求項８】
前記位置決め部で区画された範囲内の前記クラッド板表面に前記凹凸が形成してあることを特徴とする請求項７に記載のＰＴＣ素子。
【請求項９】
前記凹凸が、前記クラッド板の表面に形成された節瘤であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のＰＴＣ素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のＰＴＣ素子と、
前記ＰＴＣ素子の第１電極板に電気的に接続される保護回路と、
前記ＰＴＣ素子の第２電極板に電気的に接続される電池とを有する電池保護システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池や電子回路を過電流から保護すること等を目的として使用されるＰＴＣ素子と、そのＰＴＣ素子を有する電池保護システムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＴＣ（positive temperature coefficient）素子は、所定の温度領域において、素子の温度が上昇すると、素子の抵抗値が増加する特性を有する。特に、ＰＴＣ素子の温度が素子本体を構成するポリマーの融解温度に達すると、ＰＴＣ素子の抵抗が急激に増加する。このような性質はＰＴＣ特性と呼ばれる。
【０００３】
ＰＴＣ素子は、電子機器等の電気回路に組み込まれる。電子機器の使用中に、何らかの理由によって回路に過剰電流が流れた場合、電子機器の温度が上昇し、それに伴いＰＴＣ素子自体の温度も上昇する。そして、ＰＴＣ素子の温度が素子本体を構成するポリマーの融解温度に達すると、ＰＴＣ素子の抵抗値が急激に増加する。その結果、電気回路において、ＰＴＣ素子が過剰電流を遮断する。よって、電気機器が過剰電流によって故障することを未然に防止できる。
【０００４】
このように、ＰＴＣ素子は、過熱、過剰電流に対する安全保護装置として使用される。具体的には、ＰＴＣ素子は、携帯電話の電源である２次電池を過電流から保護するための回路（保護回路）に組み込まれたりする。２次電池の充電中または放電中に過剰電流が流れた場合、ＰＴＣ素子は電流を遮断して２次電池を保護する。
【０００５】
このようなＰＴＣ素子の一例としては、ポリマー材料（結晶性重合体）に導電性粒子を分散させた素子本体（重合体正温度係数抵抗体）を、電極板（あるいは金属箔）で挟んだ構造を有するポリマーＰＴＣ素子が知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
ポリマーＰＴＣ素子は、従来、以下のような方法によって製造される。まず、金属粒子、カーボンブラック等の導電性フィラーを含む高分子（高密度ポリエチレン等）を押出成形し、素子本体を形成する。次に、素子本体の表裏面に、電極板を熱圧着することによって、ポリマーＰＴＣ素子が完成する。
【０００７】
このポリマーＰＴＣ素子を所定の保護回路に組み込む際は、各電極板を、保護回路と電気的に接続された端子板、または２次電池等に接続されたクラッド板等へ接合する。あるいは、電極板を介して、端子板、クラッド板等の部品を素子本体へと接合したものをＰＴＣ素子とし、これを保護回路、２次電池等へ接合する。この接合は、従来、ハンダ付け、溶接等により実施される。
【０００８】
従来のポリマーＰＴＣ素子の製造においては、上述のように、複数の部品を互いに接合しあうことによって素子が形成される。素子を構成する部品数が多いほど、素子の組み立て精度（各部品の接合位置の精度）が低くなる恐れがある。また、組み立てに多くの工数を要するため、素子の製造コストがかかる。さらには、素子の組み立て不良が発生し易いことが問題となる。
【０００９】
また、上述のハンダ付け、溶接等の際に、素子本体が劣化することも問題となる。ハンダ付け、溶接等を行う場合、電極板、端子板、およびクラッド板の少なくとも一部分を高温に加熱する必要がある。ポリマーＰＴＣ素子の電極板（あるいは金属箔）は非常に薄いため、ハンダ付け、溶接の際に電極板へ加わる熱が、直ちに素子本体に伝導する。その結果、素子本体が高温となり、熱劣化（軟化または溶融）することがある。素子本体が軟化または溶融すると、ポリマー中の導電性粒子の分散性が不均一となる。このような熱履歴を経たポリマーＰＴＣ素子においては、室温での抵抗値（室温抵抗値）がこの熱履歴前に比べて大きく増大してしまう。
【００１０】
さらには、素子本体が大気に直接曝されると、素子本体が大気中の酸素によって酸化されることも問題となる。素子本体が酸化されると、室温におけるポリマーＰＴＣ素子の室温抵抗値が、素子本体の酸化前に比べて大きく増大してしまう。また、上述のハンダ付け、溶接等に伴う素子本体の熱劣化は、素子本体の酸化によって促進されてしまう。
【００１１】
また、素子本体が熱劣化あるいは酸化したポリマーＰＴＣ素子に対して、温度の上昇、下降を繰り返すと、ポリマーＰＴＣ素子の室温抵抗値がますます高くなってしまう。このように室温抵抗値の高くなったポリマーＰＴＣ素子においては、消費電力が増加してしまう。
【００１２】
このように、ポリマーＰＴＣ素子の室温抵抗値の増大は、携帯電話などの小型機器に搭載する場合に、電力の浪費、あるいは電池の短寿命化などの問題につながる。
【特許文献１】国際公開  ＷＯ２００４／０２３４９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その第１の目的は、ＰＴＣ素子の組み立て精度を向上させることができ、ＰＴＣ素子の製造コストを削減できるとともに、ＰＴＣ素子の組み立て不良を防止することができるＰＴＣ素子を提供することである。また、本願発明の第２の目的は、過剰な電流が流れた場合に、電池を有効に保護することができる電池保護システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明に係るＰＴＣ素子は、
所定の温度領域において温度上昇に伴い抵抗値が増加する素子本体と、
前記素子本体の表裏面に接合された一対の第１および第２電極板とを有するＰＴＣ素子であって、
前記第２電極板が、二種類以上の材質の板材が積層してあるクラッド板であり、
該クラッド板において前記素子本体と接合されるクラッド板側接合面に凹凸が形成されている。
【００１５】
好ましくは、前記素子本体が、正の温度係数を持つ導電性ポリマーである。
【００１６】
本発明に係るＰＴＣ素子では、第２電極板としてクラッド板を用い、クラッド板を素子本体へ直接接合する。すなわち、従来技術のように、素子本体と、クラッド板との間に、クラッド板とは別の電極板を介在させる必要が無い。その結果、ＰＴＣ素子の組み立て精度（素子本体に対するクラッド板の接合位置の精度）を向上させることができ、かつ、ＰＴＣ素子の組み立て不良率を低下させることができる。また、本願発明においては、クラッド板とは別の電極板が不要であり、該電極板を素子本体へ接合する工程も不要となるため、ＰＴＣ素子の製造に要する部品数、およびＰＴＣ素子の製造工程数が削減される。その結果、ＰＴＣ素子の製造コストを削減することができる。
【００１７】
また、本願発明では、素子本体と、クラッド板とを接合させると、素子本体の表面に、クラッド板側接合面上の凹凸が喰い込んで噛み合う。その結果、素子本体と、クラッド板との接合強度を向上させることができる。よって、ＰＴＣ素子の組み立て不良率を低下させることができる。
【００１８】
さらには、本願発明では、クラッド板において素子本体との接合に適した材質を有する側面と、素子本体とを接合することによって、素子本体とクラッド板との接合が容易となる。また、クラッド板において電池の電極と同じ材質を有する側面と、電池の電極とを接合することによって、クラッド板と、電池の電極との接合が容易になる。
【００１９】
好ましくは、前記クラッド板が、前記クラッド板側接合面から外方に飛び出しているクラッド板突出部を有する。さらに好ましくは、クラッド板突出部は、クラッド板側接合面と同一平面方向において、クラッド板側接合面の側から外方に飛び出す。
【００２０】
本願発明では、クラッド板が、クラッド板側接合面から外方に飛び出しているクラッド板突出部を有するため、クラッド板突出部を介して、ＰＴＣ素子を電子回路へ接続（スポット溶接）することができる。
【００２１】
好ましくは、前記第１および第２電極板で覆われていない前記素子本体の露出面には、保護膜が形成してある。
【００２２】
素子本体の露出面に保護膜を形成することによって、素子本体が大気中の酸素によって酸化されることを防止できる。また、素子本体の酸化を防止することにより、ポリマーＰＴＣ素子の室温抵抗値の上昇を防止することができる。また、保護膜によって、素子本体を外部からの衝撃から保護することができる。すなわち、保護膜によって素子本体の機械的強度を向上させることができる。
【００２３】
好ましくは、前記素子本体が、前記第１電極板との電極板接合面から外方に飛び出している素子本体突出部を有する。なお、電極板接合面とは、素子本体の表裏面のうち、第１電極板が密着、接合される面領域を意味する。
【００２４】
素子本体の露出面に保護膜形成用樹脂を塗布する際に、樹脂は素子本体の露出面から第１電極板側へ回り込む恐れがある。そこで、素子本体が、素子本体突出部を有することによって、樹脂は、第１電極板の表面と素子本体突出部の表面との段差を乗り越えることができなくなる。その結果、樹脂は、第１電極板の表面上へは回り込めず、素子本体突出部の表面にのみ保持される。すなわち、第１電極板の表面（端子板が接合される側）に樹脂が塗布されること（保護膜が形成されること）を防止できる。その結果、第１電極板と端子板とを、保護膜に介在されることなく良好に密着、接合させることができる。
【００２５】
また、素子本体突出部によって、第１電極板の表面（端子板が接合される側）に保護膜が形成されることが防止されるため、第１電極板と端子板との接合位置（端子接合部の位置）の寸法精度を向上させることができる。また、ＰＴＣ素子全体の幅や厚みの寸法不良を防止することができる。
【００２６】
さらには、本来、素子本体の露出面に塗布されるべき樹脂が、第１電極板の表面（本来、樹脂が塗布されてはならない面）に塗布されることを防止することにより、素子本体の露出面における樹脂の被覆厚さを充分なものとすることができる。その結果、素子本体の酸化を有効に防止することができる。
【００２７】
また、素子本体が素子本体突出部を有することによって、素子本体と第１電極板とを接合する際に、両者間の位置決めが容易となる。すなわち、位置決めの際に、素子本体突出部の寸法以下程度の位置ズレが生じたとしても、第１電極板における素子接合面側（素子本体側）の表面を外部に露出させることなく、素子本体と第１電極板とを良好に接合することができる。
【００２８】
上述のように、本発明に係るＰＴＣ素子においては、素子本体の酸化を防止することができる。その結果、本発明に係るＰＴＣ素子では、通常使用時においては、消費電力の低減を図ることができると共に、必要な場合には、電流を遮断して電子機器を保護すると言う本来の機能を有効に発揮することができる。
【００２９】
好ましくは、前記クラッド板側接合面に形成された前記凹凸が、前記クラッド板突出部の表面にまで延長して形成されている。換言すれば、クラッド板側接合面に形成された凹凸と、クラッド板突出部の表面に形成された凹凸とが連続している。なお、クラッド板突出部の表面において電池の電極端子とスポット溶接される部分には、凹凸が形成されていないことが好ましい。
【００３０】
凹凸を、クラッド板側接合面のみならず、クラッド板突出部の表面にまで延長して形成することによって、素子本体の露出面に塗布した保護膜形成用樹脂を、クラッド板突出部の表面に形成された凹凸に食い込ませ、保持することができる。その結果、保護膜と、クラッド板との接合強度を向上させることができる。また、クラッド板突出部表面において保護膜が形成されてはならない領域（スポット溶接部等）にまで、保護膜が形成されることを防止できる。
【００３１】
また、クラッド板突出部表面に凹凸を形成することによって、クラッド板突出部の実質的な表面積が、凹凸のない場合に比べて大きくなる。従って、凹凸の形成により、クラッド板突出部と、電池の電極端子との溶接時に発生する熱を、クラッド板突出部表面から放熱させる効果を向上させることができる。その結果、溶接部位からの熱伝導による素子本体の熱劣化を防止することができる。
【００３２】
さらには、クラッド板側接合面の凹凸と、クラッド板突出部の表面の凹凸とを同様の工程（めっき等）で同時に形成することによって、凹凸の形成に係る製造コストを低減させることができる。
【００３３】
好ましくは、前記クラッド板が、該クラッド板における前記素子本体の接合位置を固定するための位置決め部を有する。なお、位置決め部とは、クラッド板上において素子本体の位置を固定させるための凹部、凸部等を意味する。
【００３４】
位置決め部で区画された範囲内（クラッド板側接合部）に、素子本体を設置することによって、素子本体とクラッド板との接合の際の位置ズレを防止することができる。
【００３５】
好ましくは、前記位置決め部で区画された範囲内の前記クラッド板表面に前記凹凸が形成してある。すなわち、前記位置決め部で区画された範囲内にあるクラッド板側接合面に凹凸が形成してあることが好ましい。
【００３６】
その結果、素子本体とクラッド板との接合強度を向上させることができる。
【００３７】
好ましくは、前記凹凸が、前記クラッド板の表面に形成された節瘤である。
【００３８】
節瘤とは、凹凸差が０．５〜１５μｍ程度で、頭部に対して中間部または基部がくびれている凸部を意味する。この節瘤状の凹凸をクラッド板側接合面に形成することによって、素子本体表面と、クラッド板側接合面とが良好に接合し、両者間の接合強度を向上させることができる。
【００３９】
本発明に係る電池保護システムは、
上記のいずれかに記載のＰＴＣ素子と、
前記ＰＴＣ素子の第１電極板に電気的に接続される保護回路と、
前記ＰＴＣ素子の第２電極板に電気的に接続される電池とを有する。
【００４０】
本発明に係る電池保護システムでは、過剰な電流が流れたとしても、電池を有効に保護することができる。また、電池保護システムが、室温抵抗値の小さいＰＴＣ素子を有することによって、電池保護システム、および電池保護システムを有する電子機器全体の消費電力を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子の使用状態（電池保護システム）を示す要部断面図、
図２Ａは、本発明の第１実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子が有するクラッド板におけるクラッド板側接合面に形成された凹凸（節瘤）を、クラッド板表面に対して垂直上方から観察した電子顕微鏡写真、
図２Ｂは、本発明の第１実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子が有するクラッド板におけるクラッド板側接合面に形成された凹凸（節瘤）を、クラッド板表面に対して水平方向から観察した電子顕微鏡写真、
図３は、本発明の第２実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子の断面図、
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、本発明の第３実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子の断面図であって、クラッド板における位置決め部を示す概略図である。
【００４２】
（第１実施形態）
ポリマーＰＴＣ素子の全体構成
まず、本発明に係るＰＴＣ素子の一実施形態として、携帯電話の電源として用いられる２次電池セルを保護するためのポリマーＰＴＣ素子について説明する。
【００４３】
図１に示すポリマーＰＴＣ素子２は、携帯電話の電源である２次電池セル３２と、その二次電池セル３２を過電流から保護するための保護回路３０との間に組み込まれる。ポリマーＰＴＣ素子２は、過充電によるセル温度の異常上昇やセルの外部短絡による過電流が流れた場合、保護回路３０と二次電池セル３２との間の電流を遮断して２次電池セル３２を保護する。
【００４４】
以下では、まず、ポリマーＰＴＣ素子２の全体構成について説明する。
【００４５】
図１に示すポリマーＰＴＣ素子２は、正の抵抗温度特性（ＰＴＣ特性）を有する導電性ポリマーで構成してある素子本体４を備えている。この素子本体４は、表裏面（互いに対向する第１面６および第２面８）を有し、表裏面には第１電極板６、および第２電極板としてのクラッド板１８が接合されている。このように、素子本体４は、第１電極板１０と、クラッド板１８との間に挟まれるように配置される。
【００４６】
素子本体４の形状は、特に限定されず、直方体型、円柱型等が例示される。素子本体４の形状が直方体の場合、素子本体４の寸法は、縦３〜５ｍｍ×横２〜５ｍｍ×厚さ０．５〜１．０ｍｍ程度である。
【００４７】
素子本体４の第１面６には、上述のように、第１電極板１０の素子接合面１７が接合されている。なお、以下では、素子本体４の第１面６において、第１電極板１０（素子接合面１７）の全域と重なっている面領域を、電極板接合面と記す。本実施形態においては、第１電極板１０の素子接合面１７の全域と、素子本体４の第１面６の全域とが重なっている。よって、本実施形態においては、素子本体４の第１面６全体が、電極板接合面となる。
【００４８】
第１電極板１０は、端子板１６と第１電極板１０とが重複する部分に位置する端子接合部（図示省略）において、端子板１６に対してスポット溶接される。端子板１６は、保護回路３０に対して電気的に接続される。第１電極板１０は、ニッケルまたはニッケル合金で構成してある。端子板１６も、ニッケル端子板（ニッケルを主として含む板）で構成してあることが好ましい。ニッケルを主成分とする端子板１６を用いることによって、ニッケルを主成分とする第１電極板１０との接合（スポット溶接）の強度を向上させることができる。
【００４９】
第１電極板１０の厚みは、特に限定されないが、通常１００〜３００μｍ程度である。端子板１６の厚みも、特に限定されないが、通常１００〜３００μｍ程度である。
【００５０】
素子本体４の第２面８には、上述のように、クラッド板１８のクラッド板側接合面１１が直接接合されている。クラッド板１８は、ニッケル層２０とアルミニウム層２２との２種類の板材が積層してある積層板で構成してある。クラッド板１８におけるニッケル層２０は、その表面にクラッド板側接合面１１を有する。このクラッド板側接合面１１が、素子本体４へと熱圧着される。また、クラッド板１８におけるアルミニウム層２２は、２次電池セル３２の電極端子３４と接触してスポット溶接などで接合される。
【００５１】
２次電池セル３２の電極端子３４は、一般的には、アルミニウム材で構成してある。よって、電極端子３４は、クラッド板１８におけるアルミニウム層２２に対して接合されやすい。
【００５２】
本実施形態においては、従来技術のように、素子本体４と、クラッド板１８との間に、クラッド板１８とは別の電極板を介在させる必要が無い。その結果、ＰＴＣ素子２の組み立て精度（素子本体４に対するクラッド板１８の接合位置の精度）を向上させることができ、かつ、ＰＴＣ素子２の組み立て不良率を低下させることができる。また、クラッド板１８とは別の電極板が不要であり、該電極板を素子本体４へ接合する工程も不要となるため、ＰＴＣ素子２の製造に要する部品数、およびＰＴＣ素子２の製造工程数が削減される。その結果、ＰＴＣ素子２の製造コストを削減することができる。
【００５３】
本実施形態においては、クラッド板側接合面１１に凹凸１３が形成されている。好ましくは、凹凸が、クラッド板の表面に形成された節瘤である。
【００５４】
素子本体４と、クラッド板側接合面１１とを接合させると、素子本体４の表面（第２面８）に、クラッド板側接合面上の凹凸１３が喰い込んで噛み合う。その結果、素子本体４と、クラッド板側接合面１１との熱圧着の際に、両者間の接合強度を向上させることができる。
【００５５】
また、図２Ａ，図２Ｂに占めすように、好ましくは、凹凸１３として、凹凸差が５〜１５μｍ程度で、頭部に対して中間部または基部がくびれている節瘤をクラッド板側接合面１１に形成する。その結果、素子本体４の表面と、クラッド板側接合面１１との接合強度を向上させることができる。
【００５６】
また、好ましくは、第１電極板１０の素子接合面１７の表面にも、凹凸１３が形成されている。その結果、素子本体表面と、第１電極板の素子接合面１７とが良好に接合し、熱圧着における両者間の接合強度を向上させることができる。
【００５７】
本実施形態においては、クラッド板１８が、クラッド板側接合面１１から外方に飛び出しているクラッド板突出部１５を有する。好ましくは、クラッド板突出部１５は、クラッド板側接合面１１と同一平面方向において、クラッド板側接合面１１の側から外方に飛び出す。
【００５８】
このクラッド板突出部１５を介して、ポリマーＰＴＣ素子２を２次電池セル３２の電極端子３４へ接続（スポット溶接）する。
【００５９】
クラッド板１８の厚さは、特に限定されないが、通常、１００〜３００μｍ程度である。クラッド板１８の長さは、特に限定されず、用途に応じて自由に設計される。
【００６０】
本実施形態においては、図１に示すように、第１電極板１０およびクラッド板１８（第２電極板）で覆われていない素子本体４の露出面には、保護膜３が形成されている。保護膜３を形成することで、大気中の酸素による素子本体４の酸化を防止し、素子本体４の劣化を防止することができる。また、素子本体４の酸化を防止することにより、ポリマーＰＴＣ素子２の室温抵抗値の上昇を防止することができる。また、保護膜３によって、素子本体４の機械的強度を向上させることができる。
【００６１】
保護膜３の種類としては、酸素を遮蔽する機能を有するものであれば特に限定されないが、エポキシ樹脂、ＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合体）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等が例示される。
【００６２】
保護膜３の厚さは、特に限定されないが、５０〜１５０μｍ程度である。厚さが薄過ぎると、保護膜３が、素子本体４の酸化を充分に防止できない。また、厚さが厚過ぎると、保護膜３を形成するたの樹脂が、第１電極板１０の表面（端子板１６が接合される側）に塗布される恐れがある。そこで、厚さを上記範囲内とすることによって、これらの不具合を防止できる。
【００６３】
ポリマーＰＴＣ素子２の製造方法
次に、図１に示すポリマーＰＴＣ素子２の製造方法について説明する。
【００６４】
（素子本体４）
素子本体４は、通常、主成分である重合体（熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の高分子化合物）および導電性粒子を含む樹脂組成物（導電性ポリマー）から構成される。なお、素子本体４は、重合体として、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との両方を含んでもよい。
【００６５】
まず、高分子化合物（熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等）、導電性粒子（金属粉、カーボンブラック等）、低分子有機化合物および、高分子化合物同士を架橋反応させるための反応開始剤等を秤量、混練し、ＰＴＣ組成物を調整する。混練の方法としては、特に限定されないが、ニーダ、押出機、ミル等が例示される。また、ＰＴＣ組成物に含有させる導電性粒子としては、ふるい機等によって所定の粒径をもつ導電性粒子のみを分級し、これを用いる。次に、このＰＴＣ組成物を成形し、素子本体４（図１）を得る。なお、ＰＴＣ組成物は、反応開始剤を含有していなくても良い。
【００６６】
熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン樹脂及びフェノール樹脂等が挙げられる。好ましくは、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる。エポキシ樹脂を用いることによって、ポリマーＰＴＣ素子が、十分な抵抗変化量及び耐熱性を有することができる。熱硬化性樹脂の分子量は、通常、重量平均分子量Ｍｗが３００〜１００００程度である。上記の熱硬化性樹脂は単独で用いてもよく、また複数種の樹脂を用いてもよい。また、異なる種類の熱硬化性樹脂同士が架橋された構造を有する化合物を用いてもよい。
【００６７】
熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、好ましくは、結晶性ポリマーをを用いる。熱可塑性樹脂の融点は、特に限定されないが、好ましくは、７０〜２００℃程度である。融点がこの範囲にある樹脂を用いることによって、ポリマーＰＴＣ素子動作時における熱可塑性樹脂の融解、流動、素子本体４の変形を防止することができる。
【００６８】
熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、ポリエチレン等のポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニルコポリマ−等のコポリマ−、ポリビニルクロライド、ポリビニルフルオライド、ポリビニリデンフルオライド等のハロゲン化ビニルおよびビニリデンポリマ−、１２−ナイロン等のポリアミド、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、熱可塑性エラストマ−、ポリエチレンオキサイド、ポリアセタ−ル、熱可塑性変性セルロ−ス、ポリスルホン類、ポリメチル（メタ）アクリレ−ト等が挙げられる。
【００６９】
熱可塑性樹脂の重量平均分子量Ｍｗは、特に限定されないが、好ましくは、１００００〜５００００００である。これらの熱可塑性樹脂は単独で用いてもよく、また複数種の樹脂を用いてもよい。また、異なる種類の熱可塑性樹脂同士が架橋された構造を有する化合物を用いてもよい。
【００７０】
素子本体４に含まれる導電性粒子としては、特に限定されないが、金属粉、カーボンブラック等が例示される。好ましくは、導電性粒子として金属粉を用いる。この金属粉としては、好ましくは、ニッケルを主成分とするものを用いる。金属粉の平均粒径は、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．５〜４．０μｍ程度である。
【００７１】
素子本体４において、樹脂組成物中の導電性粒子の含有量は、樹脂組成物全体に対して、好ましくは、２０〜８０質量％である。導電性粒子の含有量をこの範囲内とすることによって、非動作時の室温抵抗値を十分に低くすることができ、また、大きな抵抗変化量を得ることができる。さらには、素子抵抗のバラツキを十分に減少させることができる。
【００７２】
素子本体４を構成する樹脂組成物は、上記の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、および導電性粒子以外に、例えば、ワックス、油脂、脂肪酸、高級アルコ−ル等の低分子有機化合物を更に含んでもよい。その結果、素子本体４の温度上昇に伴う抵抗変化量を増大させることができる。
【００７３】
素子本体４は、内部に空隙を有し、この空隙に上記樹脂組成物を充填することが可能な基材を含んでもよい。このような基材としては、上記の役割を果たすことが可能なものであれば特に制限されず、織布、不織布、連続多孔質体等が例示される。
【００７４】
素子本体４には、必要に応じて、電子線照射を行う。この電子線照射によって、反応開始剤が機能し、高分子同士の架橋反応が促進される。架橋反応のエネルギー源としては、電子線に限定されず、ガンマ線、紫外線、熱等も用いられる。照射する電子線の加速電圧及び電子線照射量は、素子本体４に含まれる高分子化合物の種類、あるいは素子本体の寸法等に応じて、適宜調整すればよい。なお、電子線照射は、電極板１０および１２の接合後であっても良い。また、素子本体４に対する電子線照射は、必ずしも行わなくても良い。
【００７５】
（第１電極板１０およびクラッド板１８の形成）
第１金属板１０は、所定厚みのニッケル金属板あるいはニッケル合金板を打ち抜き成型して形成される。クラッド板１８は、ニッケル層２０とアルミ層２２とを圧延して成型された積層板を打ち抜き成型して形成される。
【００７６】
（凹凸１３の形成）
次に、クラッド板１８のクラッド板側接合面１１の表面に凹凸１３を形成する。凹凸１３の方法としては、特に限定されないが、めっき法、酸による表面処理、切削、ブラスト、あるいはエッチング等が挙げられる。好ましくは、クラッド板側接合面１１の表面に、凹凸１３として節瘤を形成する。好ましくは、めっき法によってクラッド板側接合面１１の表面に節瘤を形成する。例えば、電解めっき法を用いる場合、以下のような手順で節瘤を形成する。
【００７７】
まず、クラッド板１８において、クラッド板側接合面１１以下の部位（節瘤を形成してはならないスポット溶接部位等）にマスキングを施す。次に、マスキングを施したクラッド板１８を、電解めっき液に浸漬し、クラッド板側接合面１１の表面にめっき処理を施す。次に、電解メッキ液からクラッド板１８を取り出し、マスキングを除去する。
【００７８】
このようにして、クラッド板１８のクラッド板側接合面１１の表面に、図２Ａ，２Ｂに示すような節瘤を多数有するメッキ膜が形成される。
【００７９】
節瘤（めっき液の成分）の組成としては、特に限定されないが、クラッド板１８のニッケル層２０と同組成であるニッケルであることが好ましい。節瘤の組成をニッケルとすることによって、ニッケル層２０の表面に節瘤を形成し易くなる。
【００８０】
第１電極板１０の素子接合面１７に凹凸（節瘤）を形成する際も、クラッド板１８の場合の同様の方法を用いればよい。
【００８１】
次に、素子本体４における第１面６および第２面８に対して、それぞれ第１電極板１０、クラッド板１８を、熱プレス機等により、熱圧着する。熱圧着時の加熱温度は、素子本体４の材質にもよるが、好ましくは、１３０〜１８０°Ｃ程度である。また、熱圧着時の圧力は、好ましくは１×１０６〜２０×１０６Ｐａ程度である。
【００８２】
なお、熱圧着時には、圧力により素子本体４が厚み方向に多少潰れて、第１電極板１０およびクラッド板１８の側方に多少はみ出すこともあるが、不要部分は、容易に除去することができる。
【００８３】
（保護膜３の形成）
次に、第１電極板１０およびクラッド板１８で覆われていない素子本体４の露出面に、保護膜３を形成する。保護膜３の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、前述した樹脂を塗布して乾燥させる方法が例示される。
【００８４】
このようにして、図１に示すように、本実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子２が完成する。
【００８５】
ポリマーＰＴＣ素子２の組み付け方法
ポリマーＰＴＣ素子２は、図１に示すように、２次電池セル３２と、保護回路３０との間に組み込まれる。
【００８６】
ポリマーＰＴＣ素子２を、図１に示すように接続するために、たとえば、まず、クラッド板１８におけるアルミニウム層２２を、２次電池セル３２の電極端子３４と接触してスポット溶接する。素子２と２次電池セル３２との間に隙間が形成される場合には、スペーサ３６などを、素子２と２次電池セル３２との間に配置させる。
【００８７】
次に、あるいは、その前後に、第１金属板１０に対して、保護回路３０に接続してある端子板１６を、端子接合部（図示省略）において、スポット溶接し、接合する。
【００８８】
このようにして、図１に示すように、ポリマーＰＴＣ素子２と、保護回路３０と、２次電池セル３２とを有する電池保護システム１が完成する。
【００８９】
本実施形態においては、第２電極板として、クラッド板１８を素子本体４へ直接接合する。すなわち、従来技術のように、素子本体４と、クラッド板１８との間に、クラッド板１８とは別の電極板を介在させる必要が無い。その結果、ポリマーＰＴＣ素子２の組み立て精度（素子本体４に対するクラッド板１８の接合位置の精度）を向上させることができる。また、ポリマーＰＴＣ素子２の組み立て不良率を低下させることができる。さらには、本実施形態では、クラッド板１８とは別の電極板が不要となり、該電極板を素子本体４へ接合する工程も不要となる。よって、ポリマーＰＴＣ素子２の製造に要する部品数、およびポリマーＰＴＣ素子２の製造工程数が削減される。その結果、ポリマーＰＴＣ素子２の製造コストを削減することができる。
【００９０】
また、クラッド板１８において素子本体４との接合に適した材質を有する側面と、素子本体４とを接合することによって、素子本体４とクラッド板１８との接合が容易となる。また、クラッド板１８において２次電池セル３２の電極端子３４と同じ材質を有する側面と、電極端子３４とを接合することによって、クラッド板１８と、電極端子３４との接続が容易になる。
【００９１】
また、素子本体４と、クラッド板１８とを接合させると、素子本体４の表面に、クラッド板側接合面１１に形成された凹凸１３が喰い込んで噛み合う。その結果、素子本体４と、クラッド板１８との熱圧着時において、両者間の接合強度を向上させることができる。
【００９２】
さらに、クラッド板１８が、クラッド板側接合面１１から外方に飛び出しているクラッド板突出部１５を有するため、クラッド板突出部１５を介して、ポリマーＰＴＣ素子２を、２次電池セルの電極端子３４へ接続（スポット溶接）することができる。
【００９３】
また、素子本体４の露出面に保護膜３を形成することによって、素子本体４が大気中の酸素によって酸化されることを防止できる。また、素子本体４の酸化を防止することにより、ポリマーＰＴＣ素子２の室温抵抗値の上昇を防止することができる。また、保護膜３によって、素子本体４の機械的強度を向上させることができる。
【００９４】
また、保護膜３によって素子本体４の酸化が防止される結果、本実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子２では、通常使用時においては、消費電力の低減を図ることができると共に、必要な場合には、電流を遮断して電子機器を保護すると言う本来の機能を有効に発揮することができる。
【００９５】
また、本実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子２と、保護回路３０と、２次電池セル３２とを有する電池保護システム１では、過剰な電流が流れた場合や、衝撃や圧力が作用したとしても、電池を有効に保護することができる。
【００９６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００９７】
（第２実施形態）
例えば、図３に示すように、素子本体４が、第１電極板１０との電極板接合面３１から外方に飛び出している素子本体突出部３３を有していてもよい。この場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、電極板接合面３１とは、素子本体４の表裏面のうち、第１電極板１０が密着、接合される面領域を意味する。以下では、第２実施形態と第１実施形態との相違点について述べ、両者の共通事項に関する説明は省略する。
【００９８】
素子本体４の露出面に保護膜形成用樹脂を塗布する際に、樹脂は素子本体４の露出面から第１電極板側へ回り込む恐れがある。そこで、素子本体４が、素子本体突出部３３を有することによって、樹脂は、第１電極板１０の表面と素子本体突出部３３の表面との段差を乗り越えることができなくなる。その結果、樹脂は、第１電極板２０の表面上へは回り込めず、素子本体突出部３３の表面にのみ保持される。すなわち、第１電極板１０の表面（端子板が接合される側）に樹脂が塗布されること（保護膜３が形成されること）を防止できる。その結果、第１電極板１０と端子板とを、保護膜３に介在されることなく良好に密着、接合させることができる。
【００９９】
また、素子本体突出部３３によって、第１電極板１０の表面（端子板が接合される側）に保護膜３が形成されることが防止されるため、第１電極板１０と端子板との接合位置（端子接合部の位置）の寸法精度を向上させることができる。また、ポリマーＰＴＣ素子２全体の幅や厚みの寸法不良を防止することができる。
【０１００】
さらには、本来、素子本体４の露出面に塗布されるべき樹脂が、第１電極板１０の表面（本来、樹脂が塗布されてはならない面）に塗布されることを防止することにより、素子本体４の露出面における樹脂（保護膜３）の被覆厚さを充分なものとすることができる。その結果、素子本体４の酸化を有効に防止することができる。
【０１０１】
また、素子本体４が素子本体突出部３３を有することによって、素子本体４と第１電極板１０とを接合する際に、両者間の位置決めが容易となる。好ましくは、素子本体４の第１面の面積が、第１電極板１０の素子接合面１７の面積より大きく、素子本体突出部３３が素子本体４の全周に位置する。その結果、素子本体４と第１電極板１０との位置決めの際に、素子本体突出部３３の寸法以下程度の位置ズレが生じたとしても、第１電極板１０の素子接合面側（素子本体側）の表面を外部に露出させることない。よって、第１電極板１０と素子本体４とを良好に接合することができる。
【０１０２】
なお、素子本体突出部３３は、素子本体４に第１電極板１０あるいはクラッド板１８を熱圧着する際に、圧力により素子本体４が厚み方向に多少潰れて、第１電極板１０およびクラッド板１８の側方に多少はみ出すことによって、形成される。つまり、上述の実施形態においては、素子本体において不要部分として除去する部分が、本実施形態では除去されずに、素子本体突出部３３として機能する。つまり、本実施形態では、素子本体から不要部分を除去する工程が省略される。その結果、ポリマーＰＴＣ素子２の製造工数および製造コストを削減することができる。
【０１０３】
また、図３に示すように、クラッド板側接合面１１に形成された凹凸１３が、クラッド板突出部１５の表面にまで延長して形成されていてもよい。換言すれば、クラッド板側接合面１１に形成された凹凸１３と、クラッド板突出部１５の表面に形成された凹凸１３ａとが連続している。なお、クラッド板突出部１５の表面において２次電池セルの電極端子とスポット溶接される部分には、凹凸１３ａが形成されていないことが好ましい。
【０１０４】
凹凸１３を、クラッド板側接合面１１のみならず、クラッド板突出部１５の表面にまで延長して形成することによって、素子本体４の露出面に塗布した保護膜形成用樹脂を、クラッド板突出部１５の表面に形成された凹凸１３ａに食い込ませ、保持することができる。その結果、保護膜３とクラッド板１８との接合強度を向上させることができる。また、クラッド板突出部表面において保護膜３が形成されてはならない領域（スポット溶接部等）にまで、保護膜３が形成されることを防止できる。
【０１０５】
また、クラッド板突出部１５の表面に凹凸１３ａを形成することによって、クラッド板突出部１５の実質的な表面積が、凹凸１３ａのない場合に比べて大きくなる。その結果、凹凸１３ａの形成により、クラッド板突出部１５と、２次電池セルの電極端子３４との溶接時に発生する熱を、クラッド板突出部１５の表面から放熱させる効果を向上させることができる。よって、溶接部位からの熱伝導による素子本体４の熱劣化を防止することができる。
【０１０６】
さらには、クラッド板側接合面１１の凹凸１３と、クラッド板突出部１５の表面の凹凸１３ａとを同様の工程（めっき等）で同時に形成することによって、凹凸の形成に係る製造コストを低減させることができる。
【０１０７】
（第３実施形態）
図４Ａ，図４Ｂ，図４Ｃに示すように、クラッド板１８が、クラッド板１８における素子本体４の接合位置を固定するための位置決め部を有してもよい。以下では、第４実施形態と第１実施形態との相違点について述べ、両者の共通事項に関する説明は省略する。
【０１０８】
図４Ａに示すポリマーＰＴＣ素子２においては、クラッド板１８のニッケル層２０の側に凹状の位置決め部４１ａが形成されている。この位置決め部４１ａの内部に素子本体４が設置、接合される。位置決め部４１ａで区画された凹部の内側（クラッド板側接合部１１）に、素子本体４を設置することによって、素子本体４とクラッド板１８との接合の際の位置ズレを防止することができる。
【０１０９】
また、位置決め部４１ａで区画された範囲内のクラッド板表面（クラッド板側接合面１１）に凹凸１３が形成してある。その結果、素子本体４とクラッド板１８との熱圧着時において、素子本体４とクラッド板１８（クラッド板側接合面１１）との接合強度を向上させることができる。
【０１１０】
図４Ｂに示すポリマーＰＴＣ素子２においても、クラッド板１８のニッケル層２０の側に、凹状の位置決め部４１ｂが形成されている。凹状の位置決め部４１ｂの内部の寸法は、素子本体４（第２面８）の寸法よりも大きい。この位置決め部４１ｂの内部に素子本体４が設置、接合される。位置決め部４１ｂで区画された凹部の内側（クラッド板側接合部１１）に、素子本体４を設置することによって、素子本体４とクラッド板１８との接合の際の位置ズレを防止することができる。
【０１１１】
また、位置決め部４１ｂで区画された範囲内のクラッド板表面（クラッド板側接合部１１）には凹凸１３が形成してある。その結果、素子本体４とクラッド板１８との熱圧着時において、素子本体４とクラッド板１８（クラッド板側接合面１１）との接合強度を向上させることができる。さらには、位置決め部４１ｂの内部の寸法が、素子本体４の寸法よりも大きいため、保護膜形成用樹脂を、位置決め部４１ｂの底面に形成された凹凸１３に食い込ませ、樹脂を凹部内部に保持することができる。その結果、保護膜３とクラッド板１８との接合強度を向上させることができる。また、クラッド板表面において保護膜３が形成されてはならない領域（スポット溶接部等）にまで、保護膜３が形成されることを防止できる。
【０１１２】
図４ｃに示すポリマーＰＴＣ素子２においては、クラッド板１８のニッケル層２０の側に、一対の凸状の位置決め部４１ｃが形成されている。この一対の凸状の位置決め部４１ｃの内側に素子本体４が設置、接合される。位置決め部４１ｃで区画された内側（クラッド板側接合部１１）に、素子本体４を設置することによって、素子本体４とクラッド板１８との接合の際の位置ズレを防止することができる。
【０１１３】
また、位置決め部４１ｃで区画された範囲内のクラッド板表面（クラッド板側接合部１１）に凹凸１３が形成してある。その結果、素子本体４とクラッド板１８との熱圧着時において、素子本体４とクラッド板１８（クラッド板側接合面１１）との接合強度を向上させることができる。
【０１１４】
（その他の実施形態）
本発明に係るポリマーＰＴＣ素子２は、２次電池セル３２の過電流保護素子としてのみならず、自己制御型発熱体、温度センサー、限流素子、過電流保護素子等としても使用されることが可能である。
【０１１５】
また、本発明では、ポリマーＰＴＣ素子２の製造方法は、特に限定されない。
【０１１６】
また、第１〜３実施形態のポリマーＰＴＣ素子２におけるクラッド板１８が、クラッド板側接合面１１から外方に飛び出しているクラッド板突出部１５を有してなくともよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子の使用状態（電池保護システム）を示す要部断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の第１実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子が有するクラッド板におけるクラッド板側接合面に形成された凹凸（節瘤）を、クラッド板表面に対して垂直上方から観察した電子顕微鏡写真である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の第１実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子が有するクラッド板におけるクラッド板側接合面に形成された凹凸（節瘤）を、クラッド板表面に対して水平方向から観察した電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子の断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第３実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子の断面図であって、クラッド板における位置決め部を示す概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の第３実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子の断面図であって、クラッド板における位置決め部を示す概略図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の第３実施形態に係るポリマーＰＴＣ素子の断面図であって、クラッド板における位置決め部を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１…  電池保護システム
２…  ポリマーＰＴＣ素子
３…  保護膜
４…  素子本体
６…  素子本体の第１面
８…  素子本体の第２面
１０…  第１電極板
１１…  クラッド板側接合面
１３，１３ａ…  凹凸
１５…  クラッド板突出部
１６…  端子板
１８…  クラッド板（第２電極板）
３０…  保護回路
３２…  ２次電池セル
３４…  電極端子
【図１】
2008066347.tif 000003
【図２Ａ】
2008066347.tif 000004
【図２Ｂ】
2008066347.tif 000005
【図３】
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【図４Ａ】
2008066347.tif 000007
【図４Ｂ】
2008066347.tif 000008
【図４Ｃ】
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