(57)【要約】【課題】金属電極を形成する前に有機ＰＴＣシートと粗面化された金属箔とを引き剥がす作業において、シート割れを起こすことなく金属箔の引き剥がしを安定して行うことができ、有機ＰＴＣシートの粗面化状態を良好に維持される方法並びにそのための装置を提供する。【解決手段】有機ＰＴＣシートの表面上方及び裏面下方にそれぞれ配置され、シート端部から引き剥がされた金属箔を挟持する一対のローラと、金属箔の上から有機ＰＴＣシートを挟持する一対の熱板とを備え、熱版で有機ＰＴＣシートを押圧した状態で各一対のローラを回転させることにより、金属箔を連続して引き剥がすとともに有機ＰＴＣシートを送り出す電極形成用前処理装置。【選択図】      図１
2004303928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料が分散されＰＴＣ特性を発現する有機樹脂材料からなる有機ＰＴＣシートを一対の金属電極で挟持してなる有機ＰＴＣ素子の製造方法であって、
ａ）導電性材料が分散されＰＴＣ特性を発現する有機樹脂材料からなる有機ＰＴＣシートを成形する工程と、
ｂ）有機ＰＴＣシートの両面に、粗面化された金属箔を熱圧着する工程と、
ｃ）有機ＰＴＣシートの端部から金属箔の端部を引き剥がし、有機ＰＴＣシートの表面上方及び裏面下方にそれぞれ配置された一対のロールで引き剥がした金属箔を挟持し、金属箔の上から一対の熱板で挟持しつつ、各一対のロールを回転させることにより金属箔を連続して引き剥がすとともに、有機ＰＴＣシートを押出す工程と、
ｄ）前記金属箔を剥離した後の前記シートの両面に金属電極を形成する工程と、を有することを特徴とする有機ＰＴＣ素子の製造方法。
【請求項２】
導電性材料が分散されＰＴＣ特性を発現する有機樹脂材料からなる有機ＰＴＣシートを一対の金属電極で挟持してなる有機ＰＴＣ素子の製造において、金属電極を形成する前に有機ＰＴＣシートの両面に熱圧着された粗面化された金属箔を剥離するための装置であって、
有機ＰＴＣシートの表面上方及び裏面下方にそれぞれ配置され、シート端部から引き剥がされた金属箔を挟持する一対のローラと、金属箔の上から有機ＰＴＣシートを挟持する一対の熱板とを備え、熱板で有機ＰＴＣシートを押圧した状態で各一対のローラを回転させることにより、金属箔を連続して引き剥がすとともに有機ＰＴＣシートを送り出すことを特徴とする有機ＰＴＣ素子の電極形成用前処理装置。
【請求項３】
熱板の有機ＰＴＣシートの送り出し方向の端部が、テーパ状もしくは円弧状に加工されていることを特徴とする請求項２記載の有機ＰＴＣ素子の電極形成用前処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性材料が分散されＰＴＣ特性を発現する有機樹脂材料からなる有機ＰＴＣシートを一対の金属電極で挟持してなる有機ＰＴＣ素子の製造方法、並びに金属電極を形成する前に有機ＰＴＣシートの両面に熱圧着された粗面化された金属箔を剥離するための電極形成用前処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、有機ＰＴＣ素子は、有機樹脂材料中にカーボンブラック等の導電性材料の粉末を分散させた有機ＰＴＣシートを、一対の金属電極で挟持して構成されており、通電電流がある程度以上多くなると、自己発熱によって電気抵抗値が急激に上昇し、通電電流を制限する、所謂ＰＴＣ特性を有している。この有機ＰＴＣ素子は、従来から、ヒューズに代わるデバイス（例えば、過電流保護素子）等として用いられている。また、発熱量の上限が制限されることから、一定量の発熱を行わせたいヒータ素子としても用いられている。
【０００３】
しかし、有機ＰＴＣ素子では、繰り返し作動させると、有機樹脂材料と金属電極との間に応力が発生して有機ＰＴＣシートと金属電極との接合状態が悪化し、抵抗が高くなって所期の温度制御が出来なくなる。場合によっては、電極が剥離を起こして使用不能に陥ることもある。このような問題に対処する技術として、有機ＰＴＣシートの表面を粗面化することにより金属電極との密着性を向上させることが行われており、金属電極の形成に先立ち、有機ＰＴＣシートに、粗面化された金属箔を熱圧着し、次いでこの金属箔を引き剥がして有機ＰＴＣシートの表面を粗面化することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開２００２−２８０２０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の金属箔を引き剥がす方法では、従来、図３に示すように、有機ＰＴＣシート１０の端部において金属箔２０を引き剥がし、この引き剥がした金属箔２０を有機ＰＴＣシート１０の表面上方及び裏面下方にそれぞれ配置した一対の引き剥がしローラ４０で挟持するとともに、有機ＰＴＣシート１０の金属箔２０を引き剥がした部分を一対のシート搬送ローラ５０で挟持し、引き剥がしローラ２０及びシート搬送ローラ５０をそれぞれ図示される方向に回転させることにより、金属箔２０の引き剥がしを連続して行っている。
【０００５】
しかし、このような引き剥がし方法では、有機ＰＴＣシート１０の上下面の金属箔２０を同時に引き剥がさないと、有機ＰＴＣシート１０が、引き剥がしが速い側に大きく湾曲してシート割れを起こすことがある。また、金属箔２０を引き剥がした後、有機ＰＴＣシートはシート搬送ローラ５０を通過するため、金属箔２０の引き剥がしにより粗面化された面がシート搬送ローラ５０で押圧されて粗面化の効果が大きく損なわれてしまう。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、金属電極を形成する前に有機ＰＴＣシートと粗面化された金属箔とを引き剥がす作業において、シート割れを起こすことなく金属箔の引き剥がしを安定して行うことができ、有機ＰＴＣシートの粗面化状態を良好に維持される方法並びにそのための装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、導電性材料が分散されＰＴＣ特性を発現する有機樹脂材料からなる有機ＰＴＣシートを一対の金属電極で挟持してなる有機ＰＴＣ素子の製造方法であって、
ａ）導電性材料が分散されＰＴＣ特性を発現する有機樹脂材料からなる有機ＰＴＣシートを成形する工程と、
ｂ）有機ＰＴＣシートの両面に、粗面化された金属箔を熱圧着する工程と、
ｃ）有機ＰＴＣシートの端部から金属箔の端部を引き剥がし、有機ＰＴＣシートの表面上方及び裏面下方にそれぞれ配置された一対のロールで引き剥がした金属箔を挟持し、金属箔の上から一対の熱板で挟持しつつ、各一対のロールを回転させることにより金属箔を連続して引き剥がすとともに、有機ＰＴＣシートを押出す工程と、
ｄ）前記金属箔を剥離した後の前記シートの両面に金属電極を形成する工程と、を有することを特徴とする有機ＰＴＣ素子の製造方法を提供する。
【０００８】
また、本発明は、導電性材料が分散されＰＴＣ特性を発現する有機樹脂材料からなる有機ＰＴＣシートを一対の金属電極で挟持してなる有機ＰＴＣ素子の製造において、金属電極を形成する前に有機ＰＴＣシートの両面に熱圧着された粗面化された金属箔を剥離するための装置であって、
有機ＰＴＣシートの表面上方及び裏面下方にそれぞれ配置され、シート端部から引き剥がされた金属箔を挟持する一対のローラと、金属箔の上から有機ＰＴＣシートを挟持する一対の熱板とを備え、熱板で有機ＰＴＣシートを押圧した状態で各一対のローラを回転させることにより、金属箔を連続して引き剥がすとともに有機ＰＴＣシートを送り出すことを特徴とする有機ＰＴＣ素子の電極形成用前処理装置を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１０】
本発明において有機ＰＴＣ素子を得るには、従来と同様にして有機ＰＴＣシートの両面に、粗面化された金属箔を形成する。即ち、先ず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン等の樹脂と、カーボンブラック、黒鉛、金属粉等の導電性材料とを混練して混練物を得、この混練物をロールで引き延ばしてシート状とし、有機ＰＴＣシートを得る。次いで、有機ＰＴＣシートの両面に、例えば表面粗さＲａ＝１．２〜１．３μｍ、Ｒｚ＝８〜９μｍ程度の電解銅箔を熱圧着する。この熱圧着は、例えば、有機ＰＴＣシートを電解銅箔で挟み、５×１０６〜３００×１０６Ｐａ、１５０〜１９０℃で１０秒〜１０分間程度行うことで、有機ＰＴＣシートに粗面化された電解銅箔を十分に密着させることができる。
【００１１】
その後、有機ＰＴＣシートから金属箔を引き剥がして有機ＰＴＣシートの粗面化を行うが、本発明においては、図１に示す装置を用いて金属箔の引き剥がしを行う。図示される装置は、従来と同様に有機ＰＴＣシート１０の上面上方及び下面下方にそれぞれ配置される一対の引き剥がしローラ４０と、金属箔２０の上から有機ＰＴＣシート１０を挟持する一対の熱板３０とを備えており、従来と異なり有機ＰＴＣシート１０の搬送ロール５０（図３参照）を備えていない。熱板３０は、有機ＰＴＣシート１０を構成する樹脂を軟化できる温度、例えば８０〜１２０℃程度に加熱される。また、有機ＰＴＣシート１０は図中右側から左側へと送り出されるが、熱板３０の有機ＰＴＣシート１０の送り出し方向の端部３０ａが、テーパ状もしくは円弧状に加工されていることが好ましい。
【００１２】
有機ＰＴＣシート１０から金属箔２０を引き剥がすには、先ず、有機ＰＴＣシート１０の端部において金属箔２０を引き剥がし、この引き剥がした金属箔２０を引き剥がしローラ４０で挟持する。そして、熱板３０により有機ＰＴＣシート１０及び金属箔２０を８０〜１２０℃程度に加熱しながら、上下の引き剥がしローラ４０を図示方向に同期させて回転させる。これにより、金属箔２０が連続して引き剥がされるとともに、金属箔２０が引き剥がされた有機ＰＴＣシート１０が自然と図中左側へと送り出される。尚、熱板３０による加熱温度が高すぎると、有機ＰＴＣシート１０の波状の反りが大きくなる。
【００１３】
ここで、引き剥がしローラ４０による金属箔２０の引き剥がし速度は、０．２５ｍｍ／ｍｉｎ〜１．２５ｍｍ／ｍｉｎが好ましく、引き剥がし速度が０．２５ｍｍ／ｍｉｎ未満では引き剥がし中に金属箔２０に破れが発生しやすく、１．２５ｍｍ／ｍｉｎを超える場合は有機ＰＴＣシートに割れが発生しやすくなる。
【００１４】
尚、上下の引き剥がしローラ４０の回転は同期していることが望ましいが、有機ＰＴＣシート１０が熱板３０により軟化しているため、金属箔２０の剥離速度が厳密に一致していても、有機ＰＴＣシート１０がシート割れを起こすことがない。そのため、有機ＰＴＣ素子の作製の歩留まりが向上する。また、従来のように有機ＰＴＣシート１０の搬送ローラ５０により金属箔２０が剥離された有機ＰＴＣシート１０を送り出す必要もないことから、有機ＰＴＣシート１０の粗面化状態がそのまま維持される。
【００１５】
上記の粗面化後、従来と同様にして金属電極を形成して有機ＰＴＣ素子が得られる。電極材料としては、ニッケル、銅、金等の金属が一般的であり、メッキ法、あるいはスパッリング等の蒸着法により容易に金属電極を形成することができる。中でも、ニッケルメッキ膜は、ＰＴＣシートを形成する樹脂との密着性が高く、しかも低コストで得られることから好ましい。本発明によれば、有機ＰＴＣシートの金属箔２０を剥離した後の粗面化状態が維持されているため、有機ＰＴＣ素子と金属電極との密着性が従来に比べて大幅に向上する。
【００１６】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００１７】
ポリエチレン粒子４７質量％と、カーボンブラック（平均粒径０．０４μｍ）５０質量％とを混練して得た混練物をロールプレス機で延伸し、厚さ０．５ｍｍのシート状として有機ＰＴＣシートを得た。次に、幅９０ｍｍで長さ１５０ｍｍのシート片に切り出し、福田金属箔粉工業（株）製電解銅箔「ＣＦ−Ｔ９−１８μｍ」（表面粗さ：Ｒａ＝１．２μｍ、Ｒｚ＝８μｍ）で挟み込んで熱圧着して試験片とした。
【００１８】
試験片を図１に示す構成の装置にセットし、熱板３０の加熱温度、引き剥がしローラ２０による引き剥がし速度を変えて、電解銅箔の引き剥がしを行った。結果を図２に示すが、何れの温度においても、引き剥し速度が０．２５ｍｍ／ｍｉｎ未満では引き剥がし中に電解銅箔に破れが発生し、１．２５ｍｍ／ｍｉｎを超えると有機ＰＴＣシートに割れが発生する。また、熱板による加熱温度が高くなるほど有機ＰＴＣシートにおける波状の反りが大きくなることがわかる。
【００１９】
また、引き剥がし後の有機ＰＴＣシートの表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、熱板による加熱温度が低く、引き剥がし速度が遅いときに凹凸プロファイルの破壊が激しいことが判明した。
【００２０】
更に、引剥し速度が１．０ｍｍ／ｍｉｎ前後で反り量が最も少なく最適であるといえるが、一般的な電解銅箔のラミネート速度は凡そこの付近であり、電解銅箔のラミネート工程と引き剥がし工程とを連続化することが可能になる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、有機ＰＴＣシートのシート割れを起こすことなく金属箔の引き剥がしを安定して行うことができ、有機ＰＴＣシートの粗面化状態を良好に維持される方法並びにそのための装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属箔の引き剥がし方法及び装置を示す模式図である。
【図２】実施例で得られた、引き剥がし速度及び熱板温度と、有機ＰＴＣシートの反りとの関係を示すグラフである。
【図３】本発明の金属箔の引き剥がし方法及び装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  有機ＰＴＣシート
２０  金属箔
３０  熱板
４０  引き剥がしローラ
５０  有機ＰＴＣシート搬送ローラ
【図１】
2004303928.tif 000003
【図２】
2004303928.tif 000004
【図３】
2004303928.tif 000005