(57)【要約】      （修正有）【課題】化学的架橋ポリマーを用いて過電流保護素子の耐圧を高める。【解決手段】過電流保護素子は化学的架橋正温度係数（ＰＴＣ）層１６及び、化学的架橋ポリマーＰＴＣ層１６を通って電流が流れることを可能にするために電源に接続することができる、２枚の電極ホイル１８を有する。化学的架橋ポリマーＰＴＣ層１６は少なくとも２つの相異なるＰＴＣポリマー層を含み、それぞれのポリマー層はポリマー及び導電性フィラーを有し、１０−１Ω-ｃｍと１０３Ω-ｃｍの間の体積比抵抗を有する。各ポリマー層は相異なる官能基を有し、層間で化学的架橋がおこるように、交互に積層され、ホットプレスされて、化学的架橋ポリマーＰＴＣ層１６が形成される。化学的架橋ポリマーＰＴＣ層１６の厚さ０.１ｍｍ毎の電位差は３０Ｖより低い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電流保護素子において、
直列関係で交互に積層され、ホットプレスされてそれらの間に化学的架橋を生じる、複数の正温度係数（ＰＴＣ）層を有する積層型化学的架橋ポリマーＰＴＣ層、及び
前記積層型化学的架橋ポリマーＰＴＣ層を通って電流が流れることが可能になるように電源に接続するための、前記積層型化学的架橋ポリマーＰＴＣ層の上面及び下面にそれぞれ物理的に接触している２枚の電極ホイル、
を有し、
前記積層型化学的架橋ポリマーＰＴＣ層の厚さの０.１ｍｍ毎の電位差が３０Ｖより低いことを特徴とする過電流保護素子。
【請求項２】
前記複数のＰＴＣポリマー層が第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含み、前記第１のポリマー層が第１の官能基を有し、前記第２のポリマー層が第２の官能基を有し、前記第１のポリマー層と前記第２のポリマー層が交互に積層されて、ホットプレスされる間に、前記第１の官能基と前記第２の官能基が反応して化学的架橋を形成することを特徴とする請求項１に記載の過電流保護素子。
【請求項３】
前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層がポリマー及び導電性フィラーを含有し、１０−１Ω-ｃｍと１０３Ω-ｃｍの間の体積比抵抗を有することを特徴とする請求項２に記載の過電流保護素子。
【請求項４】
前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層が熱可塑性ポリマーの層であることを特徴とする請求項２に記載の過電流保護素子。
【請求項５】
前記積層型化学的架橋ポリマーＰＴＣ層が熱硬化性ポリマーの層であることを特徴とする請求項１に記載の過電流保護素子。
【請求項６】
前記第１の官能基が、アミン、アルデヒド、アルコール、エポキシ及びハロゲンからなる群から選ばれることを特徴とする請求項２に記載の過電流保護素子。
【請求項７】
前記第２の官能基が酸、無水物及びフェノールからなる群から選ばれることを特徴とする請求項２に記載の過電流保護素子。
【請求項８】
前記第１のポリマー層がグラフト共重合化エポキシ官能基または共重合化エポキシ官能基を有することを特徴とする請求項２に記載の過電流保護素子。
【請求項９】
前記第２のポリマー層が、ポリエチレングラフト共重合化無水マレイン酸またはポリエチレン共重合化無水マレイン酸、あるいはポリプロピレングラフト共重合化無水マレイン酸またはポリプロピレン共重合化無水マレイン酸を有することを特徴とする請求項２に記載の過電流保護素子。
【請求項１０】
前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層のそれぞれが０.１ｍｍと１ｍｍの間の厚さを有することを特徴とする請求項２に記載の過電流保護素子。
【請求項１１】
前記積層型化学的架橋ポリマーＰＴＣ層が０.５ｍｍと５ｍｍの間の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の過電流保護素子。
【請求項１２】
前記導電性フィラーがカーボンブラックであることを特徴とする請求項３に記載の過電流保護素子。
【請求項１３】
過電流保護素子の製造方法において、
少なくとも２つのＰＴＣポリマー層であって、前記ＰＴＣポリマー層のそれぞれはポリマー及び導電性フィラーを有し、体積比抵抗が１０−１Ω-ｃｍと１０３Ω-ｃｍの間であり、前記２つのＰＴＣポリマー層が相異なる官能基を有する、前記少なくとも２つのＰＴＣポリマー層を直列関係で交互に積層する工程、
前記積層されたＰＴＣポリマー層の上面及び下面に２枚の電極ホイルを接続する工程、及び
隣接するＰＴＣポリマー層の前記相異なる官能基間に化学反応をおこさせて、前記２枚の電極ホイルと物理的に接触している化学的架橋ポリマーＰＴＣ層を形成するために、前記２枚の電極ホイル及び前記積層されたＰＴＣポリマー層をホットプレスする工程、
を有してなり、
前記化学的架橋ポリマーＰＴＣ層の厚さの０.１ｍｍ毎の電位差が３０Ｖより低いことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記官能基が、アミン、アルデヒド、アルコール、エポキシ、ハロゲン、酸、無水物及びフェノールからなる群から選ばれることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＰＴＣポリマー層が押出によって製造されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ホットプレスする工程が，１００℃と２５０℃の間の温度及び５,０００ｐｓｉ（３.４５×１０７Ｐａ）より低い圧力で０.１〜２４時間行われることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
２７０℃より低い温度の下での１〜４８時間の熱処理をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は過電流保護素子及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、正温度係数（ＰＴＣ）を有し、高電圧に耐え得る、過電流保護素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
正温度係数（ＰＴＣ）導電材料の抵抗値は温度変化に敏感であって、回路が正常に動作できるように、通常動作中は極めて低い値に保つことができる。しかし、過電流事象または過温度事象がおこれば、抵抗値は直ちに増大して（１０４オームより高い）高抵抗状態になる。したがって、過電流が抑えられ、回路素子を保護する目的が達成されるであろう。したがって、ＰＴＣ素子は、過電流によって生じる損傷を防止するため、様々な回路に広く組み込まれてきた。
【０００３】
ＰＴＣ素子は通常、温度及び電圧への耐性を高めるために架橋処理を受ける。架橋処理は２００ボルトより高い電圧に耐えなければならないＰＴＣ素子に重要である。特許文献１から１０は、物理特性及び電気特性を高めるためにポリマーが高線量でまたは数回照射され、よってＰＴＣ素子が高電圧に耐えることが可能になった、ＰＴＣ素子を開示している。
【０００４】
しかし、照射されたポリマーは容易に劣化し、その照射されたポリマーは小さな分子に分解し、したがって物理特性及び電気特性が元の特性から変わり得る。さらに、照射にγ線すなわちコバルト６０が用いられる場合、そのエネルギーが低いことからかなりの時間がかかり、よってスループットが低下する。電子ビームで照射すれば処理時間をかなり短縮することができるが、分子結合間の急激な架橋により発生する高熱が内部応力やガスを発生させるであろう。さらに、架橋密度が一様でなければ、ＰＴＣ素子の内部応力も発生し得る。したがって、素子の耐高電圧性が不十分になり、時には局所的高熱によって気泡またはガスが発生し、この結果、素子抵抗値が急速に上昇するかまたは高電圧試験の下で素子が焼損することもある。製造プロセスは制御が困難であり、小さな変動が素子品質にかなりの影響を与え得るから、素子の製造コストは比較的高い。
【０００５】
照射の代りに、過酸化物がＰＴＣ基材に混合され、高温の下で分解されて架橋のためのフリーラジカルを発生する、化学的架橋を用いることができる。架橋はＰＴＣ材料の製造中にはおこらず、代わりにＰＴＣ材料の硬化プロセスでおこることが好ましい。しかし、ＰＴＣ材料の製造には通常１５０℃より高い温度が必要であり、そのような温度では過酸化物が反応し始める。この結果、ＰＴＣ材料は必要な時間をおかずに硬化され、したがって形成され得ず、よって化学的架橋はＰＴＣポリマーの量産での実施が困難である。
【特許文献１】米国特許第５２２７９４６号明細書
【特許文献２】米国特許第５１９５０１３号明細書
【特許文献３】米国特許第５１４０２９７号明細書
【特許文献４】米国特許第４９５１３８２号明細書
【特許文献５】米国特許第４９５５２６７号明細書
【特許文献６】米国特許第４９５１３８４号明細書
【特許文献７】米国特許第４９２４０７４号明細書
【特許文献８】米国特許第４９０７３４０号明細書
【特許文献９】米国特許第４８５７８８０号明細書
【特許文献１０】米国特許第４８４５８３８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、化学的架橋ポリマーを用いて耐圧を高めた、過電流保護素子及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来の化学的架橋とは異なり、本発明は化学官能基が層間で反応して化学結合を生じる層間化学的架橋を有する多層積層構造を開示する。ホットプレスを行うまでは、ポリマー層の官能基は別の層の官能基と接触せず、よって層材料は安定で未反応の熱可塑性ポリマーのままである。したがって、ＰＴＣ材料の製造及び保管は従来の熱可塑性ポリマーの製造及び保管と同様の態様を維持することができ、これにより、化学的架橋プロセスにおける必要な時間をおかずに硬化がおこるという問題を回避することができ、プロセス変動による歩留り損失を低減することができる。したがって、本発明にしたがって製造される過電流保護素子は、高耐圧とすることができる。
【０００８】
また、本発明にしたがう過電流保護素子の製造方法は照射を用いる従来の方法とは異なる。本発明は以下の利点を有する。（１）化学的架橋がホットプレスによって達成されるため、照射により生じるようなポリマーの結合切断または分解がおこらない。代りに、ＰＴＣ材料層は化学的架橋によりさらに剛性が高くなる。（２）ホットプレスによる化学的架橋に要する時間は高線量、例えば５０Ｍラッドによる従来の照射のための時間よりかなり短く、よって製造速度がかなり高められる。（３）照射は別の物体によって遮られ、したがって不等照射にかかわる問題が発生し得るが、これは本発明によって完全に回避することができる。（４）電子ビーム（Ｅ-ビーム）照射は局所的高熱を発生させて材料を焼損させるから、照射中のプロセス温度範囲は極めて狭い（＜８５℃）。本発明に用いられる材料はプロセス温度に制限されず、したがってプロセス温度の影響を受ける材料品質の変動を著しく小さくすることができる。（５）本発明にしたがう架橋の一様性は照射によって行われたときの一様性より高いから、本発明にしたがって製造された素子は高電圧下でより一様な電流密度を有し、したがって高電圧に対するより高い耐性を有する。
【０００９】
本発明で開示される積層型過電流保護素子は、積層された化学的架橋ＰＴＣ材料層及び２枚の電極ホイルを有する。積層型化学的架橋ＰＴＣ材料層はポリマー層Ａ（第１のポリマー層）とポリマー層Ｂ（第２のポリマー層）のホットプレスによって形成され、ポリマー層Ａ及びポリマー層Ｂは交互に縦積みされる。ポリマー層Ａは官能基Ｘ（第１の官能基）を有し、ポリマー層Ｂは官能基Ｙ（第２の官能基）を有する。官能基Ｘ及び官能基Ｙは層間架橋をおこすことができる。ホットプレスプロセス中に、ポリマー層Ｂの官能基Ｙとポリマー層Ａの官能基Ｘは分子の相互侵入または層間結合によって反応して、架橋を引きおこす。
【００１０】
ポリマー層Ａ及びポリマー層Ｂには、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオキシメチレン、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリイソブチレン、ポリ（ｅ-カプロラクタム）、ポリ（ヘキサメチレンアジポアミド）、ポリ（フッ化ビニル）、ポリ（フッ化ビニリデン）、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（塩化ビニリデン）、ポリスチレン、ポリ（アクリル酸）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリアクリレート、ポリ（メチルメタクリレート）、アイオノマー、または上記ポリマーのモノマーからなる共重合体を含めることができる。さらに詳しくは、ポリマー層Ａはグラフト共重合化または共重合化されたエポキシ官能基から選ぶことができ、ポリマー層Ｂは、ポリエチレンとグラフト共重合化または共重合化された無水マレイン酸、またはポリプロピレンとグラフト共重合化または共重合化された無水マレイン酸の群から選ぶことができる。
【００１１】
上述したポリマーに加えて、ポリマー層Ａ及びポリマー層Ｂはさらに、カーボンブラック、グラファイト、金属粉末、セラミック粉末及びファイバ導電材料のような導電性フィラーを含有する。混合後の材料は、１０−２Ω-ｃｍと１０５Ω-ｃｍの間、好ましくは１０−１Ω-ｃｍと１０３Ω-ｃｍの間の、体積比抵抗を有する。層間相互侵入のため、それぞれの層の厚さは０.０１ｍｍと５ｍｍの間、好ましくは０.１ｍｍと１ｍｍの間である。層が薄くなるほど相互侵入が大きくなる。ポリマー層Ａ及びポリマー層Ｂは、フィルム押出、粉末塗布または高真空スパッタリングによって個別に形成することができる。
【００１２】
層Ａの官能基Ｘは、以下の方法によって層Ａのポリマーと結合させることができる。（１）共重合化：ポリマーのモノマーと官能基Ｘを有するモノマーを共重合させて、官能基Ｘを有するポリマー主鎖を形成する。（２）グラフト共重合化：ポリマー主鎖を、官能基Ｘを有するモノマーと反応させて、官能基Ｘを主鎖にグラフト共重合させる。（３）物理的結合：結晶化のようなポリマーの様相によって、官能基Ｘを有する分子をポリマー結晶内に詰め込み、官能基Ｘの分子を放出させてから、ポリマー結晶を高温で溶融する。同様に、層Ｂの官能基Ｙを同じ方法によって層Ｂのポリマーと結合させることができる。
【００１３】
より良好な架橋を得るための、層をプレスしている間の温度及び層間圧力は、架橋の化学的特性及びそれぞれの層のポリマーの流動性、厚さ及び融点に依存する。一般に、ホットプレスは１００〜２５０℃の温度及び５,０００ｐｓｉ（３.４５×１０７Ｐａ）より低い圧力で０.１〜２４時間行われる。ホットプレス後の化学的架橋層の厚さは０.１ｍｍと１０ｍｍの間、好ましくは０.５ｍｍと５ｍｍの間である。
【００１４】
層Ａの官能基Ｘと層Ｂの官能基Ｙの間の化学反応は、縮合反応、フリーラジカル反応または酸塩基反応によって行わせることができる。例えば、層Ａのエポキシ基を縮合反応によって層Ｂの無水物と架橋させることができ、層Ａの不飽和結合をフリーラジカル反応によってアゾジイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）と架橋させることができ、層Ａのアミンを酸塩基反応によって層Ｂの無水物と架橋させることができる。官能基Ｘ及び官能基Ｙは、温度、圧力または電磁波のような外部励起によって変えられた後、すなわち熱分解後は、新しい官能基となることができよう。詳しくは、層Ａの官能基Ｘは、アミン、アルデヒド、アルコール、エポキシ、ハロゲン及び、アルケンまたはアルキンのような、不飽和基からなる群から選ばれ、層Ｂの官能基Ｙは、酸、無水物、過酸及びフェノールからなる群から選ばれる。
【００１５】
化学的架橋ポリマーＰＴＣ層は相異なるポリマー層Ａ及びＢの交互積層に限定されず、相異なる層の相異なる官能基が架橋させられる、複数の相異なるポリマー層Ａ，Ｂ，Ｃ,...の積層及びプレスによって形成することができる。それぞれの層は、ホットプレス前は熱可塑性であり、よってポリマー層は従来の押出によって製造することができる。ホットプレス後、隣接ポリマー層間の界面で架橋がおこり、形成される架橋ＰＴＣ層は熱硬化性になる。
【００１６】
積層型過電流保護素子は化学的架橋ポリマーＰＴＣ層及び２枚の電極ホイルを有する。２枚の電極ホイルは、化学的架橋ポリマーＰＴＣ層を通って電流が流れることができるように、電源に接続することができる。特許文献１，２及び３では耐圧を測定するために走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）が用いられ、測定された耐圧は厚さ１０μｍ毎に３Ｖ未満である。本発明のＰＴＣ素子も高電圧に耐えることができ、耐圧は厚さ０.１ｍｍについて３０Ｖ未満である。言い換えれば、ＰＴＣ層の厚さが０.１ｍｍ増える毎に、耐圧は最大で３０Ｖずつ高くなることができる。化学的架橋ポリマーＰＴＣ層が厚くなればなるほど、それで形成された過電流保護素子が耐えることができる電圧が高くなる。
【００１７】
さらに、化学的架橋ポリマーＰＴＶ層の耐高電圧性を向上させるため、ポリマーが混合されている間に、（１）陰イオン性開始剤、例えば、ピペリジン、フェノール及び２-エチル-４-メチル-イミダゾール、及び陽イオン性開始剤、例えば、三フッ化ホウ素、ＢＦ３-アミン錯体、ＰＦ５及びスルホン酸トリフルオロメタンを含む、開始剤；（２）アンモニウム塩、例えば臭化エチルトリフェニルアンモニウム、ホスホニウム塩、例えば酢酸トリエチルメチルホスホニウム、金属アルコキシド、例えばアルミニウムイソプロポキシド、及び潜触媒、例えば結晶アミン、アミン核をもつ核−殻ポリマー、高分解温度過酸及びアゾ化合物を含む、触媒；（３）ポリエチレンワックス、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛及び低分子量アクリル酸コポリマーを含む、分散剤；（４）アミノシラン、エポキシシラン、メルカプトシランを含む、カップリング剤；（５）ハロゲンまたはリン難燃剤組成物、金属水酸化物、例えば、Ａｌ２（ＯＨ）３，Ｍｇ（ＯＨ）２，金属酸化物、例えばＺｎＯ及びＳｂ２Ｏ３を含む、難燃剤；（６）二塩基エステル、例えば、コハク酸ジメチル、フタル酸ジブチル、グルタル酸ジメチル及びアジピン酸ジメチルを含む、可塑剤；（７）フッ化物ポリマー粉末、タルク、カオリン及びＳｉＯ２を含む、有機または無機のフィラー；及び（８）酸化防止剤、例えばペンタエリトリチル-テトラキス[３-（３,５-ジ-ｔ-ブチル-４-ヒドロキシ-フェニル）-プロピオン酸]、などの化学的架橋反応制御剤及び調節剤が添加される。
【００１８】
ホットプレス後、さらに２７０℃未満の温度下で１〜４８時間の熱処理を化学的架橋ポリマーＰＴＣ層にかけることができよう。熱処理の温度は官能基Ｘ及びＹの反応温度に依存し、一般に、化学的架橋を強めるためにホットプレスの温度より高い。
【００１９】
さらに、非架橋ポリマー層はより良好な熱可塑性挙動を有するから、電極ホイルと化学的架橋ポリマーＰＴＣ層の間または相異なる化学官能基をもつポリマー層間の界面として非架橋ポリマー層を用いて、層の結合及び製造の容易性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明にしたがう化学的架橋ポリマーＰＴＣ層を有する積層型過電流保護素子を説明するため、官能基Ｘを有するポリマー層Ａと官能基Ｙを有するポリマー層ＢまたはＣの化学反応によって形成される化学的架橋ポリマーＰＴＣ層が以下のように例示される。表１は、コロンビア・ケミカル・カンパニー（Columbia Chemical Company）のＲＡＶＥＮ ４３０ ＵＬＴＲＡと指定されるカーボンブラックが導電性フィラーとしてはたらき、ポリマー基材が、（１）フォーモサ・プラスチック・カンパニー（Formosa Plastic Company）のＰＥ８０１０を用いる、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、（２）アトフィナ（ATOFINA）のＬｏｔａｄｅｒ ＡＸ８８４０を用いる、エポキシ基を有する８重量％のグリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）のポリエチレングラフト共重合化ポリマー、（３）ダウ・ケミカル（Dow Chemical）のＰｒｉｍａｃｏ ３３４０を用いる、６.５重量％のアクリル酸（ＡＡ）とエチレンのコポリマー、及び（４）デュポン（Dupont）のＭＢ１００Ｄを用いる、０.９重量％の無水マレイン酸（ＭＡ）のエチレングラフト共重合化ポリマーを含有する、ポリマー層の成分を示す。
【表１】
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【００２１】
層ＡはＨＡＫＫＥによって製造された２軸スクリューブレンダー内で表１にしたがう材料をブレンドすることにより製造される。材料は１.５分間予備混合されて、１５０℃で１５分間ブレンドされる。ブレンド後、層Ａの導電性ポリマーは、ホットプレス機により温度１８０℃及び圧力１５０ｋｇ/ｃｍ２（１.４７×１０７Ｐａ）で厚さがほぼ０.１２ｍｍの薄板にプレスされ、次いで、この薄板はそれぞれが２０ｃｍ×２０ｃｍの正方片に切り分けられる。
【００２２】
層Ｂは層Ａと同様の態様で製造される。表１に示される材料がＨＡＫＫＥ２軸スクリューブレンダーに投入され、さらに５００ｐｐｍの臭化エチルトリフェニルホスホニウムが添加される。これらの材料が１.５分間予備混合されて、１５０℃で１５分間ブレンドされる。ブレンド後、層Ｂの導電性ポリマーは、ホットプレス機により温度１６０℃及び圧力１５０ｋｇ/ｃｍ２（１.４７×１０７Ｐａ）で厚さがほぼ０.１２ｍｍの薄板にプレスされ、次いで、この薄板はそれぞれが２０ｃｍ×２０ｃｍの正方片に切り分けられる。
【００２３】
層Ｃは層Ａと同様の態様で製造される。表１に示される材料がＨＡＫＫＥ２軸スクリューブレンダーに投入され、１.５分間予備混合されて、１５０℃で１０分間ブレンドされる。ブレンド後、層Ｃの導電性ポリマーは、ホットプレス機により温度１６０℃及び圧力１５０ｋｇ/ｃｍ２（１.４７×１０７Ｐａ）で厚さがほぼ０.１２ｍｍの薄板にプレスされる。次いで、この薄板はそれぞれが２０ｃｍ×２０ｃｍの正方片に切り分けられる。
【００２４】
実施例１：図１に示されるように、層１２（層Ａ）及び層１４（層Ｂ）を交互に積層して、配列Ａ-Ｂ-Ａ-Ｂ-...にしたがう多板構造にし、２枚の電極ホイル１８、例えばニッケルホイルを、多板構造の上面及び下面にホットプレス機により２００℃及び１５０ｋｇ/ｃｍ２（１.４７×１０７Ｐａ）で密着させる。層１２及び１４を３０分間のホットプレスで化学的に架橋させて化学的架橋ポリマーＰＴＣ層１６を形成し、次いで化学的架橋ポリマーＰＴＣ層１６を室温まで冷却する。化学的架橋ポリマーＰＴＣ層１６の厚さは３.６ｍｍであり、ダイアモンドナイフで切り分けて図２に示されるようなＰＴＣ素子１０にする。ＰＴＣ素子１０の面積は７.９ｍｍ×１２.４ｍｍであり、ＰＴＣ素子１０は導電性ポリマーでつくられた化学的架橋ポリマーＰＴＣ層１６並びに上部及び下部の電極ホイル１８（ニッケルホイル）を有する。次いで、架橋度を高めるために、化学的架橋ＰＴＣ素子１０を１５０℃で１０時間の熱処理にかける。熱処理後、化学的架橋ＰＴＣ素子１０は６００Ｖ/１Ａ/１秒の下で耐高電圧試験に合格することができる。
【００２５】
実施例２：図１に示されるように、層１２（層Ａ）及び層１４（層Ｃ）を交互に積層して、配列Ａ-Ｃ-Ａ-Ｃ-...にしたがう多板構造にし、２枚の電極ホイル１８、例えばニッケルホイルを、多板構造の上面及び下面にホットプレス機により２００℃及び１５０ｋｇ/ｃｍ２（１.４７×１０７Ｐａ）で密着させる。層１２及び１４を３０分間のホットプレスで化学的に架橋させて化学的架橋ポリマーＰＴＣ層１６を形成し、次いで化学的架橋ポリマーＰＴＣ層１６を室温まで冷却する。化学的架橋ポリマーＰＴＣ層１６の厚さは３.６ｍｍであり、ダイアモンドナイフで切り分けて図２に示されるようなＰＴＣ素子１０にする。ＰＴＣ素子１０の面積は７.９ｍｍ×１２.４ｍｍであり、ＰＴＣ素子１０は導電性ポリマーでつくられた化学的架橋ポリマーＰＴＣ層１６並びに上部及び下部の電極ホイル１８（ニッケルホイル）を有する。次いで、化学的架橋ＰＴＣ素子１０を１５０℃で１０時間の熱処理にかける。熱処理後、化学的架橋ＰＴＣ素子１０は６００Ｖ/１Ａ/１秒の耐高電圧試験に合格することができる。
【００２６】
比較例：表１に示される材料をＨＡＫＫＥ２軸スクリューブレンダーに投入し、１.５分間予備混合して、１５０℃で１５分間ブレンドする。ブレンド後、導電性ポリマーを温度１６０℃及び圧力１５０ｋｇ/ｃｍ２（１.４７×１０７Ｐａ）でホットプレスして、化学的架橋がなく、厚さがほぼ０.１２ｍｍの、プラックを形成する。次いでこのプラックを２０ｃｍ×２０ｃｍの正方片に切り分ける。２枚の電極ホイル１８、例えばニッケルホイルを、２００℃及び１５０ｋｇ/ｃｍ２（１.４７×１０７Ｐａ）で３０分間のホットプレス貼合せによりプラックの上面及び下面に密着させ、続いて室温まで冷却して、非架橋ＰＴＣ積層を形成する。ＰＴＣ積層の厚さは３.６ｍｍであり、ＰＴＣ積層をダイアモンドナイフで切り分けてＰＴＣ素子１０を製造する。ＰＴＣ素子１０の面積は７.９ｍｍ×１２.４ｍｍであり、ＰＴＣ素子１０は導電性ポリマーでつくられたＰＴＣ層並びに上部及び下部の電極ホイル（ニッケルホイル）を有する。次いで、ＰＴＣ素子１０を１５０℃で１０時間の熱処理にかける。熱処理後、非架橋ＰＴＣ素子は６００Ｖ/１Ａ/１秒の耐高電圧試験に合格することができない。
【００２７】
層Ａのポリマーの官能基には、アミン、アルデヒド、アルコール、エポキシ、ハロゲンあるいは、アルケンまたはアルキンのような、不飽和基があり、層Ｂのポリマーの官能基には、酸、無水物及びフェノールがあり、そのような材料は架橋が可能であり得る。
【００２８】
上述した実験から、化学的架橋ポリマーＰＴＣ層をもつ素子（実施例１及び２）では、化学的架橋のない素子と比較して、耐高電圧性を大きく向上させることができる。
【００２９】
要するに、ポリマー層Ａ（層１２）及びポリマー層Ｂ（層１４）が１５０℃と２００℃の間の温度でホットプレスされて化学的架橋をおこし、化学的架橋ポリマーＰＴＣ層１６を形成する。ＰＴＣ層１６は、上部及び下部の電極ホイル１８とともに、図２に示されるような過電流保護素子１０を形成することができる。
【００３０】
上述した化学的架橋ポリマーＰＴＣ層を有する過電流保護素子は高電圧に耐えることができる。過電流保護素子の電極ホイルを電源に接続した場合、化学的架橋ポリマーＰＴＣ層の厚さ０.１ｍｍ毎の電位差は３０Ｖより低い。言い換えれば、化学的架橋ポリマーＰＴＣ層は厚さ０.１ｍｍ毎にほぼ３０Ｖまでの電圧に耐えることができる。化学的架橋ポリマーＰＴＣ層が厚くなるほど、化学的架橋ポリマーＰＴＣ層が耐えることができる電圧が高くなる。
【００３１】
本発明の上述した実施形態は説明を目的にしているに過ぎない。添付される特許請求の範囲を逸脱することのない数多くの別の実施形態が当業者によって案出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明にしたがう過電流保護素子の製造方法を示す
【図２】本発明にしたがう過電流保護素子を示す
【符号の説明】
【００３３】
１０    過電流保護素子
１２，１４    導電性ポリマー層
１６    化学的架橋ポリマーＰＴＣ層
１８    電極ホイル
【図１】
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【図２】
2007081387.tif 000005