(57)【要約】優れたＰＴＣ特性と低い室温比抵抗を満足させるポリマＰＴＣ材料を提供する。ポリマと、カーボンブラックとを有するポリマＰＴＣ材料において、ポリマＰＴＣ材料中のカーボンブラックのＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量との比を、１．０より大きく１．１以下となるように構成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマと、カーボンブラックとを有するポリマＰＴＣ材料であって、前記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量との比が１．０より大きく１．１以下となるように構成されたポリマＰＴＣ材料。
【請求項２】
請求項１に記載の前記ポリマＰＴＣ材料からなるポリマＰＴＣ層と、前記ポリマＰＴＣ層の上面と下面とに電極を有する回路保護部品。
【請求項３】
請求項１に記載の前記ポリマＰＴＣ材料からなる複数のポリマＰＴＣ層と、最上層のポリマＰＴＣ層の上面、最下層のポリマＰＴＣ層の下面およびポリマＰＴＣ層間にそれぞれ設けられた複数の電極とを備え、前記複数の電極の中の任意の電極は、この任意の電極に隣り合う電極とは直接的な電気的接続をせず、かつ前記隣り合う電極にさらに隣り合う電極とは直接的な電気的接続をするようにした回路保護部品。
【請求項４】
ポリマと、カーボンブラックとを有するポリマＰＴＣ材料の製造方法であって、前記カーボンブラックを前記ポリマ中に分散させる工程は、前記ポリマＰＴＣ中の前記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量との比が１．０より大きく１．１以下となるようにするポリマＰＴＣ材料の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のポリマＰＴＣ材料の製造方法であって、前記カーボンブラックを前記ポリマ中に分散させる工程は、前記ポリマＰＴＣ材料中の前記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量との比が１．０より大きく１．１以下であることを判定する工程を備え、前記範囲から逸脱している時はさらに分散を継続するポリマＰＴＣ材料の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載のポリマＰＴＣ材料の製造方法で得られたポリマＰＴＣ材料をシート状のポリマＰＴＣ層に加工するシート形成工程と、前記ポリマＰＴＣ層の上面と下面にそれぞれ電極を形成する電極形成工程とを有する回路保護部品の製造方法。
【請求項７】
請求項４に記載のポリマＰＴＣ材料の製造方法で得られたポリマＰＴＣ材料をシート状のポリマＰＴＣ層に加工するシート形成工程と、最外層に電極が配置されるように複数の前記ポリマＰＴＣ層と複数の電極とを交互に積層して一体化する工程と、前記複数の電極の中の任意の電極は、この任意の電極に隣り合う電極とは直接的な電気的接続をせず、かつ前記隣り合う電極にさらに隣り合う電極とは直接的な電気的接続をさせる電極接続工程とを備えた回路保護部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、ポリマと、カーボンブラックを有するＰＴＣ材料およびその製造方法並びにこのＰＴＣ材料を用いた回路保護部品およびその製造方法に関する。
【背景技術】  導電性ポリマの中には、主として有機ポリマ中にカーボンブラック、金属等の導電性粒子を分散させたものがある。さらに、この導電性ポリマの中に、正の温度係数（以後ＰＴＣという）特性を示すものが知られている。このＰＴＣ特性とは、特定の温度範囲（スイッチング温度と呼ばれる）で、温度上昇に伴い急激な抵抗値の増大を示す特性である。そして、このＰＴＣ特性を有する導電性ポリマはポリマＰＴＣ材料（以後ＰＴＣ材料という）と呼ばれている。ＰＴＣ材料の用途としては、自己温度制御ヒーター、回路保護部品（過熱防止および過電流保護）等がある。
以下、ＰＴＣ材料を用いた回路保護部品について述べる。回路保護部品を用いた電気回路に過電流が流れると、ＰＴＣ材料が自己発熱する。そして、このＰＴＣ材料が熱膨張して急激に抵抗値が増大する。その結果、電流を安全な微小領域まで減衰させる。そして、ユーザが電源をＯＦＦにするまで微小電流の状態を保持し続ける。この場合、回路保護部品としては、通常時には消費電力を小さくするために抵抗値はできるだけ低い方が望ましい。さらに、異常時に過電流を完全に遮断するため、破壊電圧はできるだけ高い方が望ましい。そのため、ＰＴＣ材料の特性としては、室温比抵抗はできるだけ低く、スイッチング温度以上での比抵抗はできるだけ高いことが望ましい。
ＰＴＣ材料の導電性粒子としては、カーボンブラックが広く用いられる。ＰＴＣ材料の電気的特性は、カーボンブラックの性状によって影響を受ける。カーボンブラックの性状の指標として、粒子径、比表面積、ストラクチャー、表面ｐＨ、揮発分等がある。粒子径は電子顕微鏡による算術平均で測定される。比表面積はＪＩＳ  Ｋ６２１７に従って窒素吸着量により測定される。ストラクチャーはＪＩＳ  Ｋ６２１７に従ってジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収によって測定される。ＤＢＰ吸収量が多いほど、カーボンブラックのストラクチャーが発達していることを意味している。ＰＴＣ材料用のカーボンブラックとして、粒子径Ｄが２０〜１５０ｎｍで、かつ比表面積Ｓ（ｍ２／ｇ）とＤの比Ｓ／Ｄが１０を超えないようなカーボンブラックが特開昭５５−７８４０６号公報に開示されている。さらに、平均粒子径Ｄが８０〜１１０ｎｍで、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１４０ｍｌ／１００ｇであり、かつ比表面積が２１〜２３ｍ２／ｇであるカーボンブラックが特開平５−３４５８６０号公報に開示されている。これらのカーボンブラックを用いれば、低い室温比抵抗および優れたＰＴＣ特性を有するＰＴＣ材料が得られると記載されている。
しかしながら、ＰＴＣ材料においては、カーボンブラックやポリマ等の原材料の選択だけでなく、ポリマ中でのカーボンブラックの分散度がＰＴＣ特性に大きく影響する。この分散度が不十分であるＰＴＣ材料では、十分なＰＴＣ特性を得ることができない。
また、分散度を向上させるために、カーボンブラックとポリマの混合物に過剰に剪断力を加えると、室温比抵抗が非常に高くなる。従来例では、原料の望ましい特性を規定しているのが大部分である。また、分散する混合物に加えるべき剪断エネルギー総量が記載されている。しかし、実際には選択する原材料によって、最適な分散度に必要な剪断エネルギー総量は変わってくる。
そのため、安定したＰＴＣ特性を得るための分散度評価には、新たな尺度が必要である。本発明は上記従来の課題を解決するもので、優れたＰＴＣ特性と低い室温比抵抗を満足させるＰＴＣ材料およびその製造方法並びにこのＰＴＣ材料を用いた回路保護部品およびその製造方法を提供することを目的とする。
【発明の開示】
ポリマと、カーボンブラックを含むポリマＰＴＣ材料において、前記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量との比が１．０より大きく１．１以下であるＰＴＣ材料を提供する。
【図面の簡単な説明】  図１Ａは本発明の実施の形態１におけるカーボンブラックのアグリゲートストラクチャーを示す図である。
図１Ｂは本発明の実施の形態１におけるカーボンブラックのアグロメートストラクチャーを示す図である。
図２は混練時間と、スイッチング温度（１３０℃）における抵抗値と、室温比抵抗との関係を説明する図である。
図３Ａは本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の斜視図である。
図３Ｂは図３ＡにおけるＡ−Ａ線断面図である。
図４Ａ〜図４Ｃは本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の製造方法を説明する図である。
図５Ａ〜図５Ｃは本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の製造方法を示す図である。
図６Ａ、図６Ｂは本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の製造方法を示す図である。
図７は比較例と、本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品との抵抗温度特性を比較する図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
なお、図面は模式図であり、各位置を寸法的に正しく示したものではない。
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるＰＴＣ材料およびそれを用いた回路保護部品について説明する。
本実施の形態におけるＰＴＣ材料は、ポリマと、カーボンブラックとを有している。導電性粒子として用いられるカーボンブラックは、粒子径が４０〜１３０ｎｍ、比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量が５０〜１５０ｍｌ／１００ｇの範囲のものを用いる。この範囲のものを用いることにより、ＰＴＣ材料の低い室温比抵抗と優れたＰＴＣ特性を両立させることができる。
また、ポリマとして熱可塑性樹脂を用いる。この熱可塑性樹脂は、所望のスイッチング温度によって選択される。例えば、スイッチング温度が１００℃以上の場合ポリエチレンが用いられ、より好ましくは高密度ポリエチレンやエチレン−酢酸ビニルの共重合体などが用いられる。この場合、ポリマの熱酸化を防止するために、酸化防止剤を０．０１〜１．０ｗｔ％配合しても良い。
以上の成分、すなわち、ポリマと、カーボンブラックからなるＰＴＣ材料組成物を混練する設備としては以下の設備が用いられる。バッチ式では２本あるいは３本熱ロール、バンバリミキサー、ニーダ等があり、連続式では単軸混練押出機、２軸混練押出機等がある。また、混練後のＰＴＣ材料を微粉砕することによって、材料の均一性をさらに向上させることができる。
ここで重要なことは、カーボンブラックをポリマ中に均一に分散させることである。  図１Ａ、図１Ｂに示すように、カーボンブラックのストラクチャーには２種類ある。図１Ａはアグリゲートストラクチャーを示している。これは一次粒子が融合した構造となった一次凝集体で、簡単には破壊されない。図１Ｂはアグロメートストラクチャーを示している。これは上記アグリゲートストラクチャーが集合した構造であり、二次凝集体という。そして、剪断力を受けるとアグリゲート単位に移行する。つまり、カーボンブラックの分散とは、ポリマ中でカーボンブラックに剪断力を加えることことにより、アグロメートストラクチャーをアグリゲートストラクチャーに移行させることである。ＤＢＰ吸収量はアグリゲートストラクチャーとアグロメートストラクチャーの合算を表す指標である。アグリゲートストラクチャーだけを表す適切な指標としては、Ｃ−ＤＢＰ吸収量がある。Ｃ−ＤＢＰ吸収量は、ＡＳＴＭ  Ｄ３４９３で次のように規定されている。
２５ｇのカーボンブラックをシリンダーに入れ、１６５ＭＰａの力で４回圧縮した後のＤＢＰ吸収量である。このように定義されたＣ−ＤＢＰ吸収量を用いて、ポリマ中のカーボンブラックの分散度を評価することができる。
すなわち、ポリマ中に分散されたカーボンブラックのＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量との比（以後吸収量比という）を算出することによって、その分散度を評価することが可能となる。
ここで、ＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量との比とは、ＤＢＰ吸収量をＣ−ＤＢＰ吸収量で除した値を意味している。
例えば、吸収量比が１．１より大きく２．０以下の関係に有ることが判定されれば、さらに混練あるいはＰＴＣ材料の粉砕を行う。このようにして、吸収量比を、１．０より大きく１．１以下にすると、カーボンブラックはポリマ中に十分分散されたことになる。このようにすれば、一般的なカーボンブラック原料を用いても、優れたＰＴＣ特性を有するＰＴＣ材料を得ることができることになる。また吸収量比は、上記の範囲に入っておれば、それ以上の混練あるいはＰＴＣ材料の粉砕をするのは、望ましくない。なぜなら、ＰＴＣ材料の室温比抵抗の上昇を招くとともに、エネルギーの浪費となる。なお、ＰＴＣ材料中のカーボンブラックのＤＢＰ吸収量、Ｃ−ＤＢＰ吸収量の測定は次のように行う。まず、ＰＴＣ材料を窒素雰囲気下で、５２０℃以上で加熱することにより、ポリマを分解させる。次に、カーボンブラックのみを取り出してそれぞれの吸収量を測定する。
次に、回路保護部品の製造方法について説明する。
まず、ＰＴＣ材料の構成は以下の通りである。カーボンブラックとして、三菱化学製の＃３０３０Ｂ（粒子径：５５ｎｍ、比表面積：３２ｍ２／ｇ、ＤＢＰ：１３０ｍｌ／１００ｇ）を５２〜５６ｗｔ％使用する。次に、高密度ポリエチレンとして、三井化学製のＨＺ５２０２Ｂ（密度：０．９６４ｇ／ｃｃ、融点：１３５℃、ＭＦＲ：０．３３ｇ／１０ｍｉｎ）を４３．９〜４７．９ｗｔ％、酸化防止剤として、吉富ファインケミカル製のトミノックスＴＴ（登録商標）を０．１ｗｔ％それぞれ用いる。
以上の各成分を、１７０℃に加熱した２本熱ロールにより５〜３０分間混練し、そしてこの混練物を２本熱ロールからシート状で取り出す。その後、このシートを金型プレスで所定の外形に切断することによって、厚みが約０．１６ｍｍのシート状のＰＴＣ層を作製する。
次に、上記ＰＴＣ層を同じ外形の２枚の電解銅箔（厚さ：約３５μｍ）に挟み、そして温度１５０℃、真空度約４ｋＰａ、面圧力約８０ｋｇ／ｃｍ２の条件で、約１分間の真空熱プレスを行う。このように、加熱加圧成形により一体化して固着する。ここで用いた電解銅箔は電極を構成するもので、ＰＴＣ層と接着する側の銅箔表面はエッチングによって粗面化されている。
このような箔状の電極を用いることによって、ＰＴＣ層と電極との接着強度が増し、接着面の剥がれが起こりにくくなる。
次に、一体的に固着したサンドイッチ状の積層体を熱処理（１１０℃〜１２０℃で１時間）する。さらに、電子線照射装置内で電子線を約４０Ｍｒａｄ照射し、高密度ポリエチレンを架橋させる。次に、上記サンドイッチ状の積層体から５ｍｍ×５ｍｍの４角片を切り取る。そしてリード導線を各電極に取り付けることによって、回路保護部品が完成する。
表１は混練時間によるＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量の変化を示す。また、図２は混練時間と、スイッチング温度（１３０℃）における抵抗値と、室温比抵抗との関係を示したものである。
なお、図２中の数値（５２ｗｔ％−５６ｗｔ％）はカーボンブラックの配合比率を示す。
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表１と図２から明らかなように、混練時間が長いほど、同じ比抵抗の製品ではスイッチング温度（１３０℃）における抵抗値が大きくなっている。その結果、ＰＴＣ特性は向上する。しかし、吸収量比が１．１以下となる混練時間１５分以上では、ＰＴＣ特性の向上はほとんど見られない。
次に、混練方法によって、ＰＴＣ特性がどのような影響を受けるかを説明する。上記した本発明の実施の形態１における各材料成分を混合し、以下の方法で混練する。カーボンブラックの配合比は、製品比抵抗が約０．４Ωｃｍとなるように調整する。
（１）１９０℃に加熱した単軸押出機で混練（滞留時間約５分）する。
（２）１９０℃に加熱した単軸押出機で混練した後、平均粒子径１５０μｍで冷凍粉砕する。
（３）１７０℃に加熱した２本熱ロールで２０分間混練する。
（４）（１）の条件で得られた混練物を、１５０℃に加熱した単軸押出機で４回繰り返し混練（１回あたりの滞留時間約５分）する。
上記４種の混練方法で得られた混練物を、１７０℃に加熱した２本熱ロールで溶かしてからシート状で取り出す。その後、これらのシートを金型プレスで所定の外形に切断することによって、厚みが約０．１６ｍｍのシート状のＰＴＣ層を作製する。
次に、上記した製造方法と同様に、回路保護部品を作製する。
表２は、上記４種の混練方法におけるＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量の変化、およびスイッチング温度（１３０℃）における抵抗値を示したものである。
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表２から明らかなように、混練方法が異なっても吸収量比が１．１以下では、同等のＰＴＣ特性を示すことがわかる。
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の構造について、図面を参照しながら説明する。
図３Ａ、図３Ｂにおいて、ＰＴＣ層１は、高密度ポリエチレンとカーボンブラックとを有するＰＴＣ材料を用いて構成され、直方体形状である。ＰＴＣ層１中に含まれるカーボンブラックの吸収量比は１．０より大きく１．１以下の範囲にある。第１の主電極２Ａは、ＰＴＣ層１の第１面に位置している。第１の副電極２Ｂは、第１の主電極２Ａと同じ面に位置し、かつ第１の主電極２Ａから独立している。第２の主電極２Ｃは、ＰＴＣ層１の第１面と対向する第２面に位置している。第２の副電極２Ｄは、第２の主電極２Ｃと同じ面に位置し、かつ第２の主電極２Ｃから独立している。これら第２の副電極２Ｄ、第１の主電極２Ａ、第１の副電極２Ｂ、第２の主電極２Ｃは、それぞれ電解銅箔等により構成されている。
ニッケルめっき層からなる第１の側面電極３Ａは、ＰＴＣ層１における一方の側面の全面および第１の主電極２Ａの端縁部と第２の副電極２Ｄとに回り込むように設けられる。そして、第１の主電極２Ａと第２の副電極２Ｄとを電気的に接続する。第２の側面電極３ＢはＰＴＣ層１における第１の側面電極３Ａと対向する他方の側面の全面および前記第１の副電極２Ｂと前記第２の主電極２Ｃの端縁部とに回り込むように設けられる。そして、ニッケルめっき層からなる第２の側面電極３Ｂは、第１の副電極２Ｂと第２の主電極２Ｃとを電気的に接続する。第１の保護層４Ａおよび第２の保護層４Ｂは、エポキシ変性アクリル樹脂から構成される。そして、ＰＴＣ層１における第１面と第２面の最外層にそれぞれ設けられる。なお、エポキシ変性アクリル樹脂の他に、エポキシ樹脂とアクリル樹脂との混合物であってもよい。第１の内層主電極５Ａは、ＰＴＣ層１の内部に位置して第１の主電極２Ａおよび第２の主電極２Ｃと平行に設けられる。そして、前記第２の側面電極３Ｂと電気的に接続される。第１の内層副電極５Ｂは、第１の内層主電極５Ａと同じ面に位置し、かつ第１の内層主電極５Ａと独立して設けられる。そして、前記第１の側面電極３Ａと電気的に接続されている。第２の内層主電極５Ｃは、ＰＴＣ層１の内部に位置して第１の主電極２Ａおよび第２の主電極２Ｃと平行に設けられ、かつ第１の側面電極３Ａと電気的に接続される。
第２の内層副電極５Ｄは第２の内層主電極５Ｃと同じ面に位置し、かつ第２の内層主電極５Ｃと独立して設けられ、第２の側面電極３Ｂと電気的に接続されている。
上記した本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品は、ＰＴＣ材料からなる複数のＰＴＣ層１と、最上層のＰＴＣ層１の上面、最下層のＰＴＣ層１の下面およびＰＴＣ層１間にそれぞれ設けられた複数の電極２Ａ〜２Ｄ、５Ａ〜５Ｄとを備え、前記複数の電極２Ａ〜２Ｄ、５Ａ〜５Ｄの中の任意の電極は、この任意の電極に隣り合う電極とは直接的な電気的接続をせず、かつ前記隣り合う電極にさらに隣り合う電極とは直接的な電気的接続をするように第１の側面電極３Ａおよび第２の側面電極３Ｂを設けているため、回路異常時の破壊電圧を高くすることができる。
そして、積層構造をとっているため、有効対向電極面積が増大することになる。これにより、製品抵抗値を低くすることができるという効果が得られる。
次に、上記のように構成された積層型回路保護部品の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図４Ａ〜図４Ｃ、図５Ａ〜図５Ｃおよび図６Ａ，図６Ｂは本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の製造方法を示す製造工程図である。
まず、図４Ａに示すように、カーボンブラック（三菱化学製  ＃３０３０Ｂ）５４ｗｔ％と、高密度ポリエチレン（三井化学製  ＨＺ５２０２Ｂ）４５．９ｗｔ％および酸化防止剤｛吉富ファインケミカル製  トミノックスＴＴ（登録商標）｝０．１ｗｔ％を混合し、これらを１７０℃に加熱した２本熱ロールにより２０分間混練する。そして、この混練物を２本熱ロールからシート状で取り出す。次に、金型プレスによってこのシートを所定の外形に切断して、厚みが約０．１６ｍｍのＰＴＣ層１１を作製する。なお、ＰＴＣ層１１中のカーボンブラックの吸収量比は１．０５である。
次に、図４Ｂに示すように、図４ＡのＰＴＣ層１１と同じ外形の電解銅箔（厚み約８０μｍ）に金型プレスにより複数の素子をパターン形成し、箔状の電極１２を作製する。なお、この図４Ｂにおいて、溝１３Ａは後工程で個片状に分割したときに第１、第２の主電極２Ａ，２Ｃと、第１および第２の副電極２Ｂ，２Ｄおよび第１、第２の内層主電極５Ａ，５Ｃと第１、第２の内層副電極５Ｂ，５Ｄを独立させるために形成するギャップとなる。また溝１３Ｂは、個片状に分割するときに、電解銅箔を切断する部分を減らして分割時の電解銅箔のダレやバリをなくするとともに、電解銅箔を切断することにより電解銅箔の断面が側面へ露出するのを防ぐために設ける。こうして、電解銅箔が酸化したり、実装時にはんだによるショートが起こるのを防ぐことができる。
次に、図４Ｃに示すように、ＰＴＣ層１１と箔状の電極１２とを電極１２が最外層となるように交互に重ね、温度１５０℃、真空度約４ｋＰａ、面圧力８０ｋｇ／ｃｍ２で約１分間の真空熱プレスにより加熱加圧成形する。このようにして、図５Ａに示す一体的に固着された積層体１４を得る。その後、一体的に固着された積層体１４を熱処理（１１０℃〜１２０℃で１時間）する。さらに、電子線照射装置内で電子線を約４０Ｍｒａｄ照射することにより、高密度ポリエチレンの架橋を行う。
次に、図５Ｂに示すように、積層体１４に、打抜きプレスまたはダイシングなどにより、細長い一定間隔の開口部１５を形成する。その際、所望の積層型電子部品の長手方向幅を残す。
次に、図５Ｃに示すように、開口部１５を形成した積層体１４の上下面に、開口部１５の周辺を除いて、ＵＶ硬化と熱硬化が併用できる樹脂組成物をスクリーン印刷する。次に、ＵＶ硬化炉で片面ずつ仮硬化し、その後、熱硬化炉で両面同時に本硬化を行って保護層１６を形成する。上記樹脂組成物としては、エポキシ変性アクリル樹脂など公知の材料が使用できる。
次に、図６Ａに示すように、積層体１４の保護層１６が形成されていない部分と開口部１５の内壁に、側面電極１７を形成する。
側面電極１７は、例えばスルファミン酸ニッケル浴中にて約６０分間、電流密度約４Ａ／ｄｍ２の条件下で形成される、約３０μｍ厚のニッケルめっき層である。
最後に、図６Ａに示す積層体１４をダイシングで個片に分割する。このようにして、図６Ｂに示す本発明の実施の形態２の積層型回路保護部品１８が完成する。
以下に、本発明の実施の形態２におけるＰＴＣ層１１中に含まれるカーボンブラックの吸収量比を１．０より大きく１．１以下としたことによる効果を説明する。まず、比較例として、ＰＴＣ層中に含まれるカーボンブラックの吸収量比が１．２１のＰＴＣ層を用いる。次に、このＰＴＣ層を用いて、本発明の実施の形態２と同様にして積層型回路保護部品を作製する。そして、この比較例と実施の形態２における積層型回路保護部品１８との抵抗温度特性との比較を図７に示す。図７からも明らかなように、室温抵抗値は両者ともほとんど同じである。一方、スイッチング温度以上の抵抗値は、本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品１８の方が、比較例の積層型回路保護部品に比べて約０．５桁大きくなっていることがわかる。
なお、上記実施の形態２では、３枚のＰＴＣ層１１と４枚の箔状の電極１２を用いて積層体１４を形成している。しかし、積層数はこれに限定されるものではなく、より多く、あるいは少なく積層してもよい。以上のように本発明のＰＴＣ材料は、ポリマと、カーボンブラックを有し、ＰＴＣ材料中のカーボンブラックの吸収量比を、１．０より大きく１．１以下となるようにしている。
この結果、ポリマ中のカーボンブラックが適度な均一さで分散されることになり、これにより、優れたＰＴＣ特性と低い室温比抵抗を両立させることができるという優れた効果を奏する。
産業上の利用分野
本発明のＰＴＣ材料は、優れたＰＴＣ特性と低い室温比抵抗を両立させることができるので、自己温度制御ヒーター、回路保護部品として有用である。
図面の参照符号の一覧表
１  ポリマＰＴＣ層
２Ａ  第１の主電極
２Ｂ  第１の副電極
２Ｃ  第２の主電極
２Ｄ  第２の副電極
３Ａ  第１の側面電極
３Ｂ  第２の側面電極
４Ａ  第１の保護層
４Ｂ  第２の保護層
５Ａ  第１の内層主電極
５Ｂ  第１の内層副電極
５Ｃ  第２の内層主電極
５Ｄ  第２の内層副電極
１１  ポリマＰＴＣ層
１２  電極
１４  積層体
１６  保護層
１７  側面電極
１８  積層型回路保護部品
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【図２】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年3月2日(2005.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマと、カーボンブラックとを有するポリマＰＴＣ材料であって、前記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量との比が１．０より大きく１．１以下となるように構成されたポリマＰＴＣ材料。
【請求項２】
請求項１に記載の前記ポリマＰＴＣ材料からなるポリマＰＴＣ層と、前記ポリマＰＴＣ層の上面と下面とに電極を有する回路保護部品。
【請求項３】
請求項１に記載の前記ポリマＰＴＣ材料からなる複数のポリマＰＴＣ層と、最上層のポリマＰＴＣ層の上面、最下層のポリマＰＴＣ層の下面およびポリマＰＴＣ層間にそれぞれ設けられた複数の電極とを備え、前記複数の電極の中の任意の電極は、この任意の電極に隣り合う電極とは直接的な電気的接続をせず、かつ前記隣り合う電極にさらに隣り合う電極とは直接的な電気的接続をするようにした回路保護部品。
【請求項４】
ポリマと、カーボンブラックとを有するポリマＰＴＣ材料の製造方法であって、前記カーボンブラックを前記ポリマ中に分散させる工程は、前記ポリマＰＴＣ中の前記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量との比が１．０より大きく１．１以下となるようにするポリマＰＴＣ材料の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のポリマＰＴＣ材料の製造方法であって、前記カーボンブラックを前記ポリマ中に分散させる工程は、前記ポリマＰＴＣ材料中の前記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量との比が１．０より大きく１．１以下であることを判定する工程を備え、前記範囲から逸脱している時はさらに分散を継続するポリマＰＴＣ材料の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載のポリマＰＴＣ材料の製造方法で得られたポリマＰＴＣ材料をシート状のポリマＰＴＣ層に加工するシート形成工程と、前記ポリマＰＴＣ層の上面と下面にそれぞれ電極を形成する電極形成工程とを有する回路保護部品の製造方法。
【請求項７】
請求項４に記載のポリマＰＴＣ材料の製造方法で得られたポリマＰＴＣ材料をシート状のポリマＰＴＣ層に加工するシート形成工程と、最外層に電極が配置されるように複数の前記ポリマＰＴＣ層と複数の電極とを交互に積層して一体化する工程と、前記複数の電極の中の任意の電極は、この任意の電極に隣り合う電極とは直接的な電気的接続をせず、かつ前記隣り合う電極にさらに隣り合う電極とは直接的な電気的接続をさせる電極接続工程とを備えた回路保護部品の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマと、カーボンブラックを有するＰＴＣ材料およびその製造方法並びにこのＰＴＣ材料を用いた回路保護部品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性ポリマの中には、主として有機ポリマ中にカーボンブラック、金属等の導電性粒子を分散させたものがある。さらに、この導電性ポリマの中に、正の温度係数（以後ＰＴＣという）特性を示すものが知られている。このＰＴＣ特性とは、特定の温度範囲（スイッチング温度と呼ばれる）で、温度上昇に伴い急激な抵抗値の増大を示す特性である。そして、このＰＴＣ特性を有する導電性ポリマはポリマＰＴＣ材料（以後ＰＴＣ材料という）と呼ばれている。ＰＴＣ材料の用途としては、自己温度制御ヒーター、回路保護部品（過熱防止および過電流保護）等がある。
【０００３】
以下、ＰＴＣ材料を用いた回路保護部品について述べる。回路保護部品を用いた電気回路に過電流が流れると、ＰＴＣ材料が自己発熱する。そして、このＰＴＣ材料が熱膨張して急激に抵抗値が増大する。その結果、電流を安全な微小領域まで減衰させる。そして、ユーザが電源をＯＦＦにするまで微小電流の状態を保持し続ける。この場合、回路保護部品としては、通常時には消費電力を小さくするために抵抗値はできるだけ低い方が望ましい。さらに、異常時に過電流を完全に遮断するため、破壊電圧はできるだけ高い方が望ましい。そのため、ＰＴＣ材料の特性としては、室温比抵抗はできるだけ低く、スイッチング温度以上での比抵抗はできるだけ高いことが望ましい。
【０００４】
ＰＴＣ材料の導電性粒子としては、カーボンブラックが広く用いられる。ＰＴＣ材料の電気的特性は、カーボンブラックの性状によって影響を受ける。カーボンブラックの性状の指標として、粒子径、比表面積、ストラクチャー、表面ｐＨ、揮発分等がある。粒子径は電子顕微鏡による算術平均で測定される。比表面積はＪＩＳ  Ｋ６２１７に従って窒素吸着量により測定される。ストラクチャーはＪＩＳ  Ｋ６２１７に従ってジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収によって測定される。ＤＢＰ吸収量が多いほど、カーボンブラックのストラクチャーが発達していることを意味している。ＰＴＣ材料用のカーボンブラックとして、粒子径Ｄが２０〜１５０ｎｍで、かつ比表面積Ｓ（ｍ2／ｇ）とＤの比Ｓ／Ｄが１０を超えないようなカーボンブラックが特開昭５５−７８４０６号公報に開示されている。さらに、平均粒子径Ｄが８０〜１１０ｎｍで、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１４０ｍｌ／１００ｇであり、かつ比表面積が２１〜２３ｍ2／ｇであるカーボンブラックが特開平５−３４５８６０号公報に開示されている。これらのカーボンブラックを用いれば、低い室温比抵抗および優れたＰＴＣ特性を有するＰＴＣ材料が得られると記載されている。
【０００５】
しかしながら、ＰＴＣ材料においては、カーボンブラックやポリマ等の原材料の選択だけでなく、ポリマ中でのカーボンブラックの分散度がＰＴＣ特性に大きく影響する。この分散度が不十分であるＰＴＣ材料では、十分なＰＴＣ特性を得ることができない。
【０００６】
また、分散度を向上させるために、カーボンブラックとポリマの混合物に過剰に剪断力を加えると、室温比抵抗が非常に高くなる。従来例では、原料の望ましい特性を規定しているのが大部分である。また、分散する混合物に加えるべき剪断エネルギー総量が記載されている。しかし、実際には選択する原材料によって、最適な分散度に必要な剪断エネルギー総量は変わってくる。
【０００７】
そのため、安定したＰＴＣ特性を得るための分散度評価には、新たな尺度が必要である。本発明は上記従来の課題を解決するもので、優れたＰＴＣ特性と低い室温比抵抗を満足させるＰＴＣ材料およびその製造方法並びにこのＰＴＣ材料を用いた回路保護部品およびその製造方法を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【０００８】
ポリマと、カーボンブラックを含むポリマＰＴＣ材料において、前記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量との比が１．０より大きく１．１以下であるＰＴＣ材料を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のＰＴＣ材料は、優れたＰＴＣ特性と低い室温比抵抗を両立させることができるので、自己温度制御ヒーター、回路保護部品として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１１】
なお、図面は模式図であり、各位置を寸法的に正しく示したものではない。
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるＰＴＣ材料およびそれを用いた回路保護部品について説明する。
【００１３】
本実施の形態におけるＰＴＣ材料は、ポリマと、カーボンブラックとを有している。導電性粒子として用いられるカーボンブラックは、粒子径が４０〜１３０ｎｍ、比表面積が２０〜５０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が５０〜１５０ｍｌ／１００ｇの範囲のものを用いる。この範囲のものを用いることにより、ＰＴＣ材料の低い室温比抵抗と優れたＰＴＣ特性を両立させることができる。
【００１４】
また、ポリマとして熱可塑性樹脂を用いる。この熱可塑性樹脂は、所望のスイッチング温度によって選択される。例えば、スイッチング温度が１００℃以上の場合ポリエチレンが用いられ、より好ましくは高密度ポリエチレンやエチレン―酢酸ビニルの共重合体などが用いられる。この場合、ポリマの熱酸化を防止するために、酸化防止剤を０．０１〜１．０ｗｔ％配合しても良い。
【００１５】
以上の成分、すなわち、ポリマと、カーボンブラックからなるＰＴＣ材料組成物を混練する設備としては以下の設備が用いられる。バッチ式では２本あるいは３本熱ロール、バンバリミキサー、ニーダ等があり、連続式では単軸混練押出機、２軸混練押出機等がある。また、混練後のＰＴＣ材料を微粉砕することによって、材料の均一性をさらに向上させることができる。
【００１６】
ここで重要なことは、カーボンブラックをポリマ中に均一に分散させることである。
【００１７】
図１Ａ、図１Ｂに示すように、カーボンブラックのストラクチャーには２種類ある。図１Ａはアグリゲートストラクチャーを示している。これは一次粒子が融合した構造となった一次凝集体で、簡単には破壊されない。図１Ｂはアグロメートストラクチャーを示している。これは上記アグリゲートストラクチャーが集合した構造であり、二次凝集体という。そして、剪断力を受けるとアグリゲート単位に移行する。つまり、カーボンブラックの分散とは、ポリマ中でカーボンブラックに剪断力を加えることことにより、アグロメートストラクチャーをアグリゲートストラクチャーに移行させることである。ＤＢＰ吸収量はアグリゲートストラクチャーとアグロメートストラクチャーの合算を表す指標である。アグリゲートストラクチャーだけを表す適切な指標としては、Ｃ−ＤＢＰ吸収量がある。Ｃ−ＤＢＰ吸収量は、ＡＳＴＭ  Ｄ３４９３で次のように規定されている。
【００１８】
２５ｇのカーボンブラックをシリンダーに入れ、１６５ＭＰａの力で４回圧縮した後のＤＢＰ吸収量である。このように定義されたＣ−ＤＢＰ吸収量を用いて、ポリマ中のカーボンブラックの分散度を評価することができる。
【００１９】
すなわち、ポリマ中に分散されたカーボンブラックのＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量との比（以後吸収量比という）を算出することによって、その分散度を評価することが可能となる。
【００２０】
ここで、ＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量との比とは、ＤＢＰ吸収量をＣ−ＤＢＰ吸収量で除した値を意味している。
【００２１】
例えば、吸収量比が１．１より大きく２．０以下の関係に有ることが判定されれば、さらに混練あるいはＰＴＣ材料の粉砕を行う。このようにして、吸収量比を、１．０より大きく１．１以下にすると、カーボンブラックはポリマ中に十分分散されたことになる。このようにすれば、一般的なカーボンブラック原料を用いても、優れたＰＴＣ特性を有するＰＴＣ材料を得ることができることになる。
【００２２】
また吸収量比は、上記の範囲に入っておれば、それ以上の混練あるいはＰＴＣ材料の粉砕をするのは、望ましくない。なぜなら、ＰＴＣ材料の室温比抵抗の上昇を招くとともに、エネルギーの浪費となる。なお、ＰＴＣ材料中のカーボンブラックのＤＢＰ吸収量、Ｃ−ＤＢＰ吸収量の測定は次のように行う。まず、ＰＴＣ材料を窒素雰囲気下で、５２０℃以上で加熱することにより、ポリマを分解させる。次に、カーボンブラックのみを取り出してそれぞれの吸収量を測定する。
【００２３】
次に、回路保護部品の製造方法について説明する。
【００２４】
まず、ＰＴＣ材料の構成は以下の通りである。カーボンブラックとして、三菱化学製の＃３０３０Ｂ（粒子径：５５ｎｍ、比表面積：３２ｍ2／ｇ、ＤＢＰ：１３０ｍｌ／１００ｇ）を５２〜５６ｗｔ％使用する。次に、高密度ポリエチレンとして、三井化学製のＨＺ５２０２Ｂ（密度：０．９６４ｇ／ｃｃ、融点：１３５℃、ＭＦＲ：０．３３ｇ／１０ｍｉｎ）を４３．９〜４７．９ｗｔ％、酸化防止剤として、吉富ファインケミカル製のトミノックスＴＴ（登録商標）を０．１ｗｔ％それぞれ用いる。
【００２５】
以上の各成分を、１７０℃に加熱した２本熱ロールにより５〜３０分間混練し、そしてこの混練物を２本熱ロールからシート状で取り出す。その後、このシートを金型プレスで所定の外形に切断することによって、厚みが約０．１６ｍｍのシート状のＰＴＣ層を作製する。
【００２６】
次に、上記ＰＴＣ層を同じ外形の２枚の電解銅箔（厚さ：約３５μｍ）に挟み、そして温度１５０℃、真空度約４ｋＰａ、面圧力約８０ｋｇ／ｃｍ2 の条件で、約１分間の真空熱プレスを行う。このように、加熱加圧成形により一体化して固着する。ここで用いた電解銅箔は電極を構成するもので、ＰＴＣ層と接着する側の銅箔表面はエッチングによって粗面化されている。
【００２７】
このような箔状の電極を用いることによって、ＰＴＣ層と電極との接着強度が増し、接着面の剥がれが起こりにくくなる。
【００２８】
次に、一体的に固着したサンドイッチ状の積層体を熱処理（１１０℃〜１２０℃で１時間）する。さらに、電子線照射装置内で電子線を約４０Ｍｒａｄ照射し、高密度ポリエチレンを架橋させる。次に、上記サンドイッチ状の積層体から５ｍｍ×５ｍｍの４角片を切り取る。そしてリード導線を各電極に取り付けることによって、回路保護部品が完成する。
【００２９】
表１は混練時間によるＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量の変化を示す。また、図２は混練時間と、スイッチング温度（１３０℃）における抵抗値と、室温比抵抗との関係を示したものである。
【００３０】
なお、図２中の数値（５２ｗｔ％−５６ｗｔ％）はカーボンブラックの配合比率を示す。
【００３１】
【表１】
2004042745.tif 000012
【００３２】
表１と図２から明らかなように、混練時間が長いほど、同じ比抵抗の製品ではスイッチング温度（１３０℃）における抵抗値が大きくなっている。その結果、ＰＴＣ特性は向上する。しかし、吸収量比が１．１以下となる混練時間１５分以上では、ＰＴＣ特性の向上はほとんど見られない。
【００３３】
次に、混練方法によって、ＰＴＣ特性がどのような影響を受けるかを説明する。上記した本発明の実施の形態１における各材料成分を混合し、以下の方法で混練する。カーボンブラックの配合比は、製品比抵抗が約０．４Ωｃｍとなるように調整する。
（１）１９０℃に加熱した単軸押出機で混練（滞留時間約５分）する。
（２）１９０℃に加熱した単軸押出機で混練した後、平均粒子径１５０μｍで冷凍粉砕する。
（３）１７０℃に加熱した２本熱ロールで２０分間混練する。
（４）（１）の条件で得られた混練物を、１５０℃に加熱した単軸押出機で４回繰り返し混練（１回あたりの滞留時間約５分）する。
【００３４】
上記４種の混練方法で得られた混練物を、１７０℃に加熱した２本熱ロールで溶かしてからシート状で取り出す。その後、これらのシートを金型プレスで所定の外形に切断することによって、厚みが約０．１６ｍｍのシート状のＰＴＣ層を作製する。
【００３５】
次に、上記した製造方法と同様に、回路保護部品を作製する。
【００３６】
表２は、上記４種の混練方法におけるＤＢＰ吸収量とＣ−ＤＢＰ吸収量の変化、およびスイッチング温度（１３０℃）における抵抗値を示したものである。
【００３７】
【表２】
2004042745.tif 000013
【００３８】
表２から明らかなように、混練方法が異なっても吸収量比が１．１以下では、同等のＰＴＣ特性を示すことがわかる。
【００３９】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の構造について、図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図３Ａ、図３Ｂにおいて、ＰＴＣ層１は、高密度ポリエチレンとカーボンブラックとを有するＰＴＣ材料を用いて構成され、直方体形状である。ＰＴＣ層１中に含まれるカーボンブラックの吸収量比は１．０より大きく１．１以下の範囲にある。第１の主電極２Ａは、ＰＴＣ層１の第１面に位置している。第１の副電極２Ｂは、第１の主電極２Ａと同じ面に位置し、かつ第１の主電極２Ａから独立している。第２の主電極２Ｃは、ＰＴＣ層１の第１面と対向する第２面に位置している。第２の副電極２Ｄは、第２の主電極２Ｃと同じ面に位置し、かつ第２の主電極２Ｃから独立している。これら第２の副電極２Ｄ、第１の主電極２Ａ、第１の副電極２Ｂ、第２の主電極２Ｃは、それぞれ電解銅箔等により構成されている。
【００４１】
ニッケルめっき層からなる第１の側面電極３Ａは、ＰＴＣ層１における一方の側面の全面および第１の主電極２Ａの端縁部と第２の副電極２Ｄとに回り込むように設けられる。そして、第１の主電極２Ａと第２の副電極２Ｄとを電気的に接続する。第２の側面電極３ＢはＰＴＣ層１における第１の側面電極３Ａと対向する他方の側面の全面および前記第１の副電極２Ｂと前記第２の主電極２Ｃの端縁部とに回り込むように設けられる。そして、ニッケルめっき層からなる第２の側面電極３Ｂは、第１の副電極２Ｂと第２の主電極２Ｃとを電気的に接続する。第１の保護層４Ａおよび第２の保護層４Ｂは、エポキシ変性アクリル樹脂から構成される。そして、ＰＴＣ層１における第１面と第２面の最外層にそれぞれ設けられる。なお、エポキシ変性アクリル樹脂の他に、エポキシ樹脂とアクリル樹脂との混合物であってもよい。第１の内層主電極５Ａは、ＰＴＣ層１の内部に位置して第１の主電極２Ａおよび第２の主電極２Ｃと平行に設けられる。そして、前記第２の側面電極３Ｂと電気的に接続される。第１の内層副電極５Ｂは、第１の内層主電極５Ａと同じ面に位置し、かつ第１の内層主電極５Ａと独立して設けられる。そして、前記第１の側面電極３Ａと電気的に接続されている。第２の内層主電極５Ｃは、ＰＴＣ層１の内部に位置して第１の主電極２Ａおよび第２の主電極２Ｃと平行に設けられ、かつ第１の側面電極３Ａと電気的に接続される。
【００４２】
第２の内層副電極５Ｄは第２の内層主電極５Ｃと同じ面に位置し、かつ第２の内層主電極５Ｃと独立して設けられ、第２の側面電極３Ｂと電気的に接続されている。
【００４３】
上記した本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品は、ＰＴＣ材料からなる複数のＰＴＣ層１と、最上層のＰＴＣ層１の上面、最下層のＰＴＣ層１の下面およびＰＴＣ層１間にそれぞれ設けられた複数の電極２Ａ〜２Ｄ、５Ａ〜５Ｄとを備え、前記複数の電極２Ａ〜２Ｄ、５Ａ〜５Ｄの中の任意の電極は、この任意の電極に隣り合う電極とは直接的な電気的接続をせず、かつ前記隣り合う電極にさらに隣り合う電極とは直接的な電気的接続をするように第１の側面電極３Ａおよび第２の側面電極３Ｂを設けているため、回路異常時の破壊電圧を高くすることができる。
【００４４】
そして、積層構造をとっているため、有効対向電極面積が増大することになる。これにより、製品抵抗値を低くすることができるという効果が得られる。
【００４５】
次に、上記のように構成された積層型回路保護部品の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００４６】
図４Ａ〜図４Ｃ、図５Ａ〜図５Ｃおよび図６Ａ，図６Ｂは本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の製造方法を示す製造工程図である。
【００４７】
まず、図４Ａに示すように、カーボンブラック（三菱化学製  ＃３０３０Ｂ）５４ｗｔ％と、高密度ポリエチレン（三井化学製  ＨＺ５２０２Ｂ）４５．９ｗｔ％および酸化防止剤｛吉富ファインケミカル製  トミノックスＴＴ（登録商標）｝０．１ｗｔ％を混合し、これらを１７０℃に加熱した２本熱ロールにより２０分間混練する。そして、この混練物を２本熱ロールからシート状で取り出す。次に、金型プレスによってこのシートを所定の外形に切断して、厚みが約０．１６ｍｍのＰＴＣ層１１を作製する。なお、ＰＴＣ層１１中のカーボンブラックの吸収量比は１．０５である。
【００４８】
次に、図４Ｂに示すように、図４ＡのＰＴＣ層１１と同じ外形の電解銅箔（厚み約８０μｍ）に金型プレスにより複数の素子をパターン形成し、箔状の電極１２を作製する。なお、この図４Ｂにおいて、溝１３Ａは後工程で個片状に分割したときに第１、第２の主電極２Ａ，２Ｃと、第１および第２の副電極２Ｂ，２Ｄおよび第１、第２の内層主電極５Ａ，５Ｃと第１、第２の内層副電極５Ｂ，５Ｄを独立させるために形成するギャップとなる。また溝１３Ｂは、個片状に分割するときに、電解銅箔を切断する部分を減らして分割時の電解銅箔のダレやバリをなくするとともに、電解銅箔を切断することにより電解銅箔の断面が側面へ露出するのを防ぐために設ける。こうして、電解銅箔が酸化したり、実装時にはんだによるショートが起こるのを防ぐことができる。
【００４９】
次に、図４Ｃに示すように、ＰＴＣ層１１と箔状の電極１２とを電極１２が最外層となるように交互に重ね、温度１５０℃、真空度約４ｋＰａ、面圧力８０ｋｇ／ｃｍ2で約１分間の真空熱プレスにより加熱加圧成形する。このようにして、図５Ａに示す一体的に固着された積層体１４を得る。その後、一体的に固着された積層体１４を熱処理（１１０℃〜１２０℃で１時間）する。さらに、電子線照射装置内で電子線を約４０Ｍｒａｄ照射することにより、高密度ポリエチレンの架橋を行う。
【００５０】
次に、図５Ｂに示すように、積層体１４に、打抜きプレスまたはダイシングなどにより、細長い一定間隔の開口部１５を形成する。その際、所望の積層型電子部品の長手方向幅を残す。
【００５１】
次に、図５Ｃに示すように、開口部１５を形成した積層体１４の上下面に、開口部１５の周辺を除いて、ＵＶ硬化と熱硬化が併用できる樹脂組成物をスクリーン印刷する。次に、ＵＶ硬化炉で片面ずつ仮硬化し、その後、熱硬化炉で両面同時に本硬化を行って保護層１６を形成する。上記樹脂組成物としては、エポキシ変性アクリル樹脂など公知の材料が使用できる。
【００５２】
次に、図６Ａに示すように、積層体１４の保護層１６が形成されていない部分と開口部１５の内壁に、側面電極１７を形成する。
【００５３】
側面電極１７は、例えばスルファミン酸ニッケル浴中にて約６０分間、電流密度約４Ａ／ｄｍ2の条件下で形成される、約３０μｍ厚のニッケルめっき層である。
【００５４】
最後に、図６Ａに示す積層体１４をダイシングで個片に分割する。このようにして、図６Ｂに示す本発明の実施の形態２の積層型回路保護部品１８が完成する。
【００５５】
以下に、本発明の実施の形態２におけるＰＴＣ層１１中に含まれるカーボンブラックの吸収量比を１．０より大きく１．１以下としたことによる効果を説明する。まず、比較例として、ＰＴＣ層中に含まれるカーボンブラックの吸収量比が１．２１のＰＴＣ層を用いる。次に、このＰＴＣ層を用いて、本発明の実施の形態２と同様にして積層型回路保護部品を作製する。そして、この比較例と実施の形態２における積層型回路保護部品１８との抵抗温度特性との比較を図７に示す。図７からも明らかなように、室温抵抗値は両者ともほとんど同じである。一方、スイッチング温度以上の抵抗値は、本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品１８の方が、比較例の積層型回路保護部品に比べて約０．５桁大きくなっていることがわかる。
【００５６】
なお、上記実施の形態２では、３枚のＰＴＣ層１１と４枚の箔状の電極１２を用いて積層体１４を形成している。しかし、積層数はこれに限定されるものではなく、より多く、あるいは少なく積層してもよい。以上のように本発明のＰＴＣ材料は、ポリマと、カーボンブラックを有し、ＰＴＣ材料中のカーボンブラックの吸収量比を、１．０より大きく１．１以下となるようにしている。
【００５７】
この結果、ポリマ中のカーボンブラックが適度な均一さで分散されることになり、これにより、優れたＰＴＣ特性と低い室温比抵抗を両立させることができるという優れた効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のＰＴＣ材料は、優れたＰＴＣ特性と低い室温比抵抗を両立させることができるので、自己温度制御ヒーター、回路保護部品として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１におけるカーボンブラックのアグリゲートストラクチャーを示す図
【図１Ｂ】本発明の実施の形態１におけるカーボンブラックのアグロメートストラクチャーを示す図
【図２】混練時間と、スイッチング温度（１３０℃）における抵抗値と、室温比抵抗との関係を説明する図
【図３Ａ】本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の斜視図
【図３Ｂ】図３ＡにおけるＡ−Ａ線断面図
【図４Ａ】本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の製造方法を説明する図
【図４Ｂ】本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の製造方法を説明する図
【図４Ｃ】本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の製造方法を説明する図
【図５Ａ】本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の製造方法を示す図
【図５Ｂ】本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の製造方法を示す図
【図５Ｃ】本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の製造方法を示す図
【図６Ａ】本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の製造方法を示す図
【図６Ｂ】本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品の製造方法を示す図
【図７】比較例と、本発明の実施の形態２における積層型回路保護部品との抵抗温度特性を比較する図
【符号の説明】
【００６０】
１  ポリマＰＴC層
２Ａ  第１の主電極
２Ｂ  第１の副電極
２Ｃ  第２の主電極
２Ｄ  第２の副電極
３Ａ  第１の側面電極
３Ｂ  第２の側面電極
４Ａ  第１の保護層
４Ｂ  第２の保護層
５Ａ  第１の内層主電極
５Ｂ  第１の内層副電極
５Ｃ  第２の内層主電極
５Ｄ  第２の内層副電極
１１  ポリマＰＴC層
１２  電極
１４  積層体
１６  保護層
１７  側面電極
１８  積層型回路保護部品
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
2004042745.tif 000022
【図５Ｂ】
2004042745.tif 000023
【図５Ｃ】
2004042745.tif 000024
【図６Ａ】
2004042745.tif 000025
【図６Ｂ】
2004042745.tif 000026
【図７】
2004042745.tif 000027
【国際調査報告】
2004042745.tif 000028
2004042745.tif 000029