專利名稱：芯片型ptc熱敏電阻的制作方法
技術領域：
本發明涉及使用具有正溫度系數(下面簡稱PTCPositive TemperatureCoefficient)特性的導電性聚合物的芯片型PTC熱敏電阻。特別涉及疊層型的芯片型PTC熱敏電阻。
背景技術：
使用導電性聚合物的PTC熱敏電阻，用作過電流保護元件。過電流保護元件當過電流一流過電路，具有PTC特性的導電性聚合物就產生自發熱，導電性聚合物熱膨脹并變成高阻抗，使電路的電流衰減到安全的微小區域。
下面，對以往的芯片型PTC熱敏電阻(下面簡稱PTC熱敏電阻)進行說明。
作為以往的PTC熱敏電阻，如日本特開平9—69416號公報所示，公開了將由導電性聚合物和導體組成的內部電極交替重疊，使得介在內部電極間的導電性聚合物層的層數在2層以上，構成PTC熱敏電阻單體，并在這種PTC熱敏電阻單體的側面上設置與相對的內部電極連接的外部電極的芯片型PTC熱敏電阻。
圖20表示以往的PTC熱敏電阻的剖視圖。在圖20中，導電性聚合物1是對將碳黑等導電粒子混合在聚乙烯等的高分子材料中的薄片進行架橋而成的導電性聚合物。由導體構成的內部電極2a、2b、2c、2d與薄片狀的導電性聚合物1進行疊層，構成PTC熱敏電阻單體3。在PTC熱敏電阻的側面上有分別與內部電極2a、2b、2c、2d連接的外部電極4a、4b。
前述以往的PTC熱敏電阻在謀求小型化和大電流的場合，存在以下的問題。
為了在PTC熱敏電阻中謀求小型化和大電流，需要使PTC熱敏電阻的直流電阻變為低阻。為了降低導電性聚合物1的阻抗比，增加導電性聚合物中的導電粒子的填充量是有效的。但是，在PTC熱敏電阻的場合雖然直流電阻能低阻化，但同時作為重要的PTC特性的電阻值上升率會降低，故有難以截斷異常時的電流的問題。
此外，雖然可通過減小內部電極2a、2b、2c、2d間的導電性聚合物1的厚度實現低阻化，但是這種場合也與前述相同，有電阻值上升率降低、耐電壓降低的問題。
此外，雖然可通過增加內部電極2a、2b、2c、2d互為相對的面積實現低阻化，而且作為疊層結構，以增加其疊層數來增加面積。但是，在增加疊層數的場合，疊層體的總厚度會增加，同時，由于導電性聚合物1的膨脹產生的應力，使內部電極2a、2b、2c、2d與外部電極4a，4b的連接部分的可靠性劣化，因此，疊層數的增加也有限制。
因此，為了實現低阻化，需要縮短內部電極2a、2b、2c、2d與外部電極4a，4b間的距離，并增加每1層的相對面積。但是，外部電極4a，4b附近的導電性聚合物1是與內部電極2a、2b、2c、2d連接形成難以膨脹的結構。因此，在由于過電流使導電性聚合物1膨脹時，外部電極4a，4b附近的導電性聚合物1的膨脹減小，其附近的電阻比比其它部分小。因此，在內部電極2a、2b、2c、2d與外部電極4a，4b間的距離減小的場合，作為PTC熱敏電阻的電阻值上升率降低。因此，在PTC熱敏電阻中，在疊層結構場合，要通過相對面積的增加來謀求低阻化時，有可能會使低電阻值上升率降低的問題。
本發明的目的在于解決前述，提供一種小型化、能用于大電流的，而且能得到足夠的電阻值上升率的芯片型PTC熱敏電阻小型。
發明概述本發明的PTC熱敏電阻，包括具有PTC特性的導電性聚合物，與前述導電性聚合物接觸設置的第1外層電極，通過前述導電性聚合物與前述第1外層電極相對設置的第2外層電極，與前述第1外層電極和前述第2外層電極相對，同時位于它們之間而且夾在前述導電性聚合物間的1個以上的內層電極，與前述第1外層電極直接電氣連接的第1電極，與前述第1電極在電氣上獨立設置的第2電極，以設置在前述1個以上的內層電極中最接近于前述第1外層電極的位置上的內層電極作為第1號，順次計數，以位于第n號上的內層電極作為第n號的內層電極時，奇數號內層電極直接連接在前述第2電極上，偶數號內層電極直接連接在前述第1電極上，前述內層電極全部為奇數個時，前述第2外層電極與前述第1電極直接電氣連接。在前述內層電極全部為偶數個時，前述第2外層電極與前述第2電極直接電氣連接。
將從前述奇數號內層電極至前述第1電極的間隔，或者從前述偶數號內層電極至前述第2電極的間隔作為a，前述內層電極中相鄰的內層電極的間隔，或者與前述第1外層電極或前述第2外層電極相鄰的內層電極至前述第1外層電極或前述第2外層電極的間隔作為t時，具有a/t為3—6的特點。
采用這種結構，則能將PTC熱敏電阻的電阻值抑制得很低，而且能得到足夠的電阻值上升率。因此，本發明的PTC熱敏電阻具有小型，能對應于大電流用途，并能充分地阻止過電流。此外，這里所述的電阻值上升率是指過電流流過時PTC熱敏電阻的電阻值除以通常電流流過時電阻值的值。本發明中a/t為3—6，因此能得到前述作用。
附圖簡要說明
圖1(a)表示本發明實施例1的PTC熱敏電阻的立體圖。
圖1(b)表示圖1(a)中的A—A線剖視圖。
圖2(a)—(c)表示本發明實施例1的PTC熱敏電阻制造方法的工序圖。
圖3(a)—(e)表示本發明實施例1的PTC熱敏電阻制造方法的工序圖。
圖4(a)表示實施例1的電阻和溫度特性的特性圖例子。
圖4(b)表示實施例1的125℃時的測量結果圖。
圖5表示實施例1的PTC熱敏電阻的剖視圖。
圖6(a)、(b)表示實施例1的其它PTC熱敏電阻的剖視圖。
圖7表示實施例1的又另外的PTC熱敏電阻的剖視圖。
圖8表示實施例2的PTC熱敏電阻的剖視圖。
圖9(a)—(c)表示實施例2的PTC熱敏電阻制造方法的工序圖。
圖10(a)—(c)表示實施例2的PTC熱敏電阻制造方法的工序圖。
圖11表示實施例2的PTC熱敏電阻的剖視圖。
圖12(a)、(b)表示實施例2的PTC熱敏電阻的剖視圖。
圖13表示實施例2的其它PTC熱敏電阻的剖視圖。
圖14表示實施例3的PTC熱敏電阻的剖視圖。
圖15(a)—(c)表示實施例3的PTC熱敏電阻制造方法的工序圖。
圖16(a)—(c)表示實施例3的PTC熱敏電阻制造方法的工序圖。
圖17表示實施例3的PTC熱敏電阻的剖視圖。
圖18(a)、(b)表示實施例3的PTC熱敏電阻的剖視圖。
圖19表示實施例3的其它PTC熱敏電阻的剖視圖。
圖20表示以往的PTC熱敏電阻的剖視圖。
實施發明的最佳形態實施例1下面，參照附圖對本發明實施例1的PTC熱敏電阻進行說明。
圖1(a)表示本發明實施例1的PTC熱敏電阻的立體圖，圖1(b)表示圖1(a)中的A—A線剖視圖。
在圖1(a)、(b)中，導電性聚合物11由作為結晶性聚合物之一的高密度聚乙烯和作為導電粒子的碳黑等的混合物組成，具有PTC特性。第1外層電極12a位于導電性聚合物11的第1面上，第2外層電極12b位于與導電性聚合物11的第1面相對的第2面上。第1、第2外層電極分別由銅或鎳等的金屬箔組成。將由鍍鎳層組成的第1電極13a包住導電性聚合物11的一個側面及第1外層電極12a與第2外層電極12b的端部，并且與第1外層電極12a和第2外層電極12b電氣連接。將由鍍鎳層組成的第2電極13b包住與電極13a相對的另一側面及前述導電性聚合物11的第1面和第2面。第1、第2保護涂層14a、14b設置在導電性聚合物11的第1面和第2面的最外層，由環氧變性丙烯樹脂組成。由銅或者鎳等金屬箔組成的內層電極15位于導電性聚合物11的內部，與外層電極12a和外層電極12b平行，而且與側面電極13b電氣連接。
下面，參照附圖對前述結構的實施例1的PTC熱敏電阻的制造方法進行說明。
圖2(a)—(c)和圖3(a)—(e)表示本發明實施例1的PTC熱敏電阻制造方法的工序圖。
首先，利用加熱到170℃的兩根熱輥，對結晶化度70-90％的高密度聚乙烯42份重量％和用爐(furnace)法制造的平均粒徑58nm、表面積比38m2/g的碳黑57份重量％以及抗氧化劑1份重量％進行大約20分鐘的攪拌，然后從兩根熱輥上提取呈薄片狀的前述混合物，制作圖2(a)所示的厚度約0.16mm的薄片狀的導電性聚合物21。
接著，利用模具壓力成型，在大約80μm的電解銅箔上形成圖案，作成圖2(b)所示的電極22。圖2(b)中的槽28在后工序中分割成片狀時，為使側面電極與外層電極或者內層電極具有規定間隔所用。槽29是在分割成片狀時，為減少切割電解銅箔的部分，以及消除分割時電解銅箔的下垂和毛刺而形成的。此外，槽29還能防止電解銅箔切割面向側面露出、造成電解銅箔氧化，以及安裝時焊錫引起的短路等問題。
此外，電極22在PTC熱敏電阻完成時，形成圖1的外層電極12a，外層電極12b和內層電極15。
接著，如圖2(c)所示，將2塊片狀的導電性聚合物21與3塊電極22交重疊，電極22在最外層，在溫度175℃、真空度20乇、面壓力約75kg/cm2條件下真空熱壓約1分鐘，制作圖3(a)所示的一體化的第1層23。
然后，對一體化后的第1層23進行熱處理(在110℃-120℃下用1小時)后，用電子束照射裝置內進行約40Mrad的電子束照射，進行高密度聚乙烯架橋。
接著，如圖3(b)所示，利用刻模形成細長的一定間隔的穿通槽24，留下所要的PTC熱敏電阻的長軸方向的寬度。
接著，如圖3(c)所示，在形成穿通槽24后的第1層23的上下面上去除穿通槽24的周圍，絲網印刷環氧變性丙烯類UV固化與熱固化并用的固化型樹脂。接著，在UV固化爐中將上下面逐面進行臨時固化，然后在熱固化爐中對兩面同時進行固化，形成保護層25。在保護層25完成時，形成第1保護涂層14a和第2保護涂層14b。
接著，如圖3(d)所示，在沒有形成第1層23的保護層25的部分和穿通槽24的內壁上形成由約20μm的鍍鎳層組成的側面電極26。鍍鎳在氨基磺酸鎳溶液槽中在電流密度約4A/dm2條件下進行約40分鐘。
然后，利用刻模將圖3(d)所示的層23分割成片，制作圖3(e)所示的本發明的PTC熱敏電阻27。
接著，在本發明中為了得到PTC熱敏電阻的足夠的電阻值上升率，對規定圖1中的側面電極13a與內層電極15間的間隔a與外層電極12a或者外層電極12b與內層電極15間的導電性聚合物11的厚度t的比a/t的范圍的必要性進行說明。
如已經說明的那樣，在內層電極15與第1側面電極13a的間隔a較小時，因為PTC熱敏電阻的電阻值上升率小，所以有必要將內層電極15與第1側面電極13a的間隔作出規定以使電阻值上升率不降低。另一方面，為了減小PTC熱敏電阻常溫下的電阻值而做成疊層構造，所以為了增加外層電極12a或者外層電極12b與內層電極15互為相對的面積，不能使內層電極15與側面電極13a的間隔a超出所需長度。
在本實施例1記載的制造方法中，將外層電極12a或者外層電極12b與內層電極15之間的導電性聚合物11的厚度t固定在0.15mm，側面電極13a與內層電極15間的間隔a以0.15mm間隔變化在0.15mm—1.2mm范圍，形成電解銅箔的圖案，制作了各種樣品。
接著，為了確認側面電極13a與內層電極15間的間隔a變化時阻值上升率的不同情況，進行了以下試驗。
試驗是將間隔a以0.15mm間隔在0.15mm—1.2mm范圍內進行，將制作的5個樣品印刷電路板上，并放置在恒溫槽中。恒溫槽的溫度用2℃/分鐘從25℃上升到150℃，在各溫度下測量了樣品的電阻值。圖4(a)示出了間隔0.15mm和0.9mm時的阻抗/溫度特性的一例。此外，圖4(b)示出了125℃時的電阻值(R125)與間隔a和導電性聚合物11的厚度t的比a/t的關系。由圖4(a)、(b)可見，當a/t大于3時，特別在大于4時，電阻值上升率增大。當a/t大于6時，電阻值上升率不變，初始時(25℃)的電阻值增大。因為本發明的目的是提供適用于在大電流中使用的PTC熱敏電阻，所以初始電阻值增大是不理想的。因此，適用于本發明的a/t范圍以大于3小于6為佳。最好是a/t范圍為大于4小于6。
接著，為了做成使外層電極12a、12b位于導電性聚合物11的內部的結構，在用本實施例1記載的制造方法制作的層23的兩側，重迭片狀導電性聚合物21，加熱加壓成型，然后與本實施例1記載的制造方法相同，制作芯片型PTC熱敏電阻。圖5表示PTC熱敏電阻的剖視圖。在圖5中，將導電性聚合物11的厚度t固定在0.15mm，間隔a以0.15mm間隔變化在0.15mm—1.2mm范圍，形成電解銅箔的圖案，制作各種樣品，對于5個樣品，用與前述相同的方法，測量25℃到150℃的電阻值，求得電阻值上升率。其結果，與前述相同，a/t大于3，特別在大于4時，電阻值上升率增大。此外，當a/t大于6時，電阻值上升率不變，初始時(25℃)的電阻值也增大。
接著，如圖6(a)、6(b)所示，為了提高外層電極12a、12b與側面電極13的連接可靠性和內層電極15與側面電極13a的連接可靠性，在第1外層電極12a的延長線上設置與外層電極12a獨立并與側面電極13b連接的第1副電極16a。
在外層電極的延上線上設置與外層電極12b獨立，并與側電電極13b連接的第2副電極16b。同時，制作在內層電極15的延長線上設置與內層電極15獨立并與第1側面電極13a連接的內層副電極17的芯片型PTC熱敏電阻。這里，所謂的“獨立”是指沒有直接電氣連接的意思，而不是排除通過導電性聚合物電氣連接的意思。
這里，將導電性聚合物11的厚度t固定在0.15mm，將副電極16a與外層電極12a的間隔、副電極16b與外層電極12b的間隔、以及內層副電極17與內層電極15間的間隔分別做成0.3mm以上，第1側面電極13a與內層電極15間的間隔a以0.15mm間隔變化在0.45mm—1.2mm范圍，形成電解銅箔的圖案，制作各種樣品。對于5個樣品，用與前述相同的方法，測量25℃和150℃時的電阻值，求得電阻值上升率。其結果，與前述的場合相同，能確認在a/t大于3，特別在大于4時，電阻值上升率增大。當a/t大于6時，電阻值上升率不變，能確認初始(25℃)的電阻值增大。
此外，在本實施例1中，雖然對分別形成側面電極13a和側面電極13b作為電氣連接外層電極12a與外層電極12b的第1電極、電氣連接第1外層電極與直接相對的內層電極第2電極進行了說明，但設置第1電極和第2電極的位置不限于導電性聚合物11的側面。如圖7所示，也可形成第1內部穿通電極18a和第2內部穿通電極18b作為第1電極和第2電極。
也就是說，在圖7中，導電性聚合物11、外層電極12a、外層電極12b、保護涂層14a、保護涂層14b、內層電極15可做成與前述本實施例1相同的結構。與前述實施例(圖1)不同的是，制作了使連接外層電極12a和外層電極12b電連接的第1內部穿通電極18a，以及使外層電極12a和直接相對的內層電極15電連接的第2內部穿通電極18b。在這樣構成的芯片型PTC熱敏電阻中，也能得到前述本發明的效果。
此外，在前述說明中，雖然對將側面電極13a和側面電極13b包住導電性聚合物11的整個側面和外層電極12a和外層電極12b的端部，或者是導電性聚合物11的第1面、第2面的情況進行了說明，但將側面電極13a和側面電極13b設置在導電性聚合物11的局部側面上，也能得到前述本發明的效果。
此外，在本實施例1中，雖然對用金屬箔形成外層電極12a、外層電極12b、內層電極15的情況進行了說明但也可以利用濺射、熔射、電鍍等方法使導電性材料，形成上述電極。此外，也可以在濺射或者熔射導電性材料后后進行電鍍，形成上述電極。或者，也可以用導電膜構成上述電極作為導電膜。可使用金屬粉、金屬氧化物、具有導電性的氮化物或碳化物、碳等其中的某一種，能得到同樣的效果。
實施例2下面，參照附圖對本發明實施例2的芯片型PTC熱敏電阻進行說明。
圖8表示本發明實施例2的芯片型PTC熱敏電阻的剖視圖。在圖8中，導電性聚合物31由高密度聚乙烯和碳黑等混合物組成，具有PTC特性。第1外層電極32a位于導電性聚合物31的第1面上，第2外層電極32b位于導電性聚合物31的第2面上。前述電極分別由銅或者鎳等的金屬箔組成。將由鎳涂層組成的第1側面電極33a包住導電性聚合物31的一個側面全面和前述外層電極32a的端部和前述導電性聚合物31的第2面，并且與第1外層電極32a電氣連接。將由鍍鎳層組成的第2側面電極33b包住與電極33a相對的前述導電性聚合物31的另一側面和前述導電性聚合物31的第1面和前述第2外層電極32b的端部，并且與第2外層電極32b電氣連接。第1、第2保護涂層34a、34b設置在導電性聚合物31的第1面和第2面的最外層，由環氧變性丙烯樹脂組成。第1、第2內層電極35a、35b位于導電性聚合物31的內部，與前述外層電極32a和前述外層電極32b平行。內層電極35a與前述側面電極33b電氣連接，而且，內層電極35b與前述側面電極33a電氣連接。并且，這些內層電極由銅或者鎳等的金屬箔組成。
下面，參照附圖對這種結構的本發明實施例2的芯片型PTC熱敏電阻的制造方法進行說明。
圖9(a)—(c)和圖10(a)—(b)表示本發明實施例2的芯片型PTC熱敏電阻制造方法的工序圖。與實施例1相同，制作圖9所示的片狀導電性聚合物41，接著，利用模壓成型，在大約80μm的電解銅箔上形成圖案，作成圖9(b)所示的電極42。接著，如圖9(c)所示，將電極42重疊在片狀的導電性聚合物41的兩側，進行加熱加壓成型，制作了圖10(a)所示的一體化的第1層43。接著，如圖10(b)所示，從第1層43的兩側，將2塊狀狀的導電性聚合物41與2塊電極42交替地重疊，電極42在最外層，進行加熱加壓成型，制作圖10(c)所示的一體化的第2層44。以下，與本發明實施例1相同的方法進行制造，制作了本實施例2的芯片型PTC熱敏電阻。
在本實施例2記載的制造方法中，將導電性聚合物31的厚度t固定在0.15mm，第1、第2內層電極35a、35b和第1側面電極33a或以第2側面電極33b間的間隔a以0.15mm間隔變化在0.15mm—1.2mm范圍，形成電解銅箔的圖案，制作各種樣品。
接著，為確認變化間隔a時，進行用于確認電阻值上升率的不同情況，進行了以下試驗。
試驗將間隔a以0.15mm間隔變化在0.15mm—1.2mm范圍形成的樣品，分別安裝在印刷電路板上，與實施例1相同，測量阻抗/溫度特性。其結果，與實施例1相同，當a/t大于3時，特別在大于4時，電阻值上升率增大。此外，當a/t大于6時，電阻值上升率不變，初始(25℃)的電阻值也增大。
接著，為使外層電極32a、32b位于導電性聚合物31的內部，將片狀的導電性聚合物41重疊在前述層44的兩側，加熱加壓成型，與本實施例2記載的制造方法相同，制作了芯片型PTC熱敏電阻。圖11表示制作的PTC熱敏電阻的剖視圖。在圖11中，將導電性聚合物31的厚度t固定在0.15mm，間隔a以0.15mm間隔變化在0.15mm—1.2mm范圍，形成電解銅箔的圖案，制作各種樣品，對于5個樣品，用與前述相同的方法，測量25℃到150℃的電阻值，求得電阻值上升率。其結果，與前述相同，在a/t大于3，特別在大于4時，電阻值上升率增大。此外，當a/t大于6時，電阻值上升率不變，初始時(25℃)的電阻值也增大。
接著，為了提高外層電極32a、內層電極35b與第1側面電極33a的連接可靠性和外層電極32b、內層電極35a與側面電極33b的連接可靠性，制作了下述結構的芯片型PTC熱敏電阻。即，如圖12(a)、(b)所示，在外層電極32a的延長線上設置與外層電極32a獨立并與側面電極33b連接的第1副電極36a。在外層電極32b的延長線上設置與外層電極32b獨立并與側面電極33a連接的第2副電極36b。此外，在前述內層電極35a的延長線上設置與內層電極35a獨立并與側面電極33a連接的第1內層副電極37a。此外，在前述內層電極35b的延長線上設置與內層電極35b獨立并與側面電極33b連接的第2內層副電極37b。
在前述結構中，將導電性聚合物31的厚度t固定在0.15mm，將副電極36a與外層電極32a的間隔、副電極36b與外層電極32b的間隔、以及內層副電極37a與內層電極35a間的間隔、內層副電極37b與內層電極35b間的間隔分別做成0.3mm以上。此外，內層電極35a、35b與側面電極33a或者側面電極33b間的間隔a以0.15mm間隔變化在0.45mm—1.2mm范圍，形成電解銅箔的圖案，制作各種樣品。對于5個樣品，用與前述相同的方法，測量25℃和150℃時的電阻值，求得電阻值上升率。其結果，與前述相同，在a/t大于3，特別在大于4的場合，電阻值上升率增大。當a/t大于6時，電阻值上升率不變，初始時(25℃)的電阻值也增大。
此外，在本實施例2中，雖然對形成側面電極33a和側面電極33b以作為第1電極、第2電極的情況進行了說明，但設置第1電極和第2電極的位置不限于導電性聚合物31的側面。也可以如圖13所示，形成第1內部穿通電極38a和第2內部穿通電極38b。
也就是說，在圖13中，導電性聚合物31、外層電極32a、外層電極32b、保護涂層34a、保護涂層34b、內層電極35a、內層電極35b，可與前述本實施例的結構相同，所不同的是，形成有與外層電極32a電氣連接的第1內部穿通電極38a、和與外層電極32b電氣連接的第2內部穿通電極38b。在這樣構成的芯片型PTC熱敏電阻中，也能得到與前述本發明相同的的效果。
此外，外層電極、側面電極、內層電極的形狀、材料等也可與前述實施例1所述的相同。
實施例3下面，參照附圖對本發明實施例3的芯片型PTC熱敏電阻進行說明。
圖14表示本發明實施例3的芯片型PTC熱敏電阻的剖視圖。在圖14中，導電性聚合物51由高密度聚乙烯和碳黑等混合物組成，具有PTC特性。第1外層電極52a位于前述導電性聚合物51的第1面上，第2外層電極52b位于前述導電性聚合物31的第2面上。這些電極分別由銅或者鎳等的金屬箔組成。將由鎳涂層組成的第1側面電極53a包住導電性聚合物51的一側面和前述外層電極52a和52b的端部，并且與外層電極52a和外層電極52b電氣連接。將由鎳涂層組成的第2側面電極53b包住導電性聚合物51的另一側面和導電性聚合物51的第1面和第2面。第1、第2保護涂層54a、54b包住導電性聚合物51的第1面和第2面的最外層，并由環氧變性丙烯樹脂組成。第1、第2、第3內層電極55a、55b、55c位于前述導電性聚合物51的內部，與前述外層電極52a和前述外層電極52b平行。內層電極55a、55c與側面電極53b電氣連接，內層電極55b與側面電極53a電氣連接。并且，這些內層電極由銅或者鎳等的金屬箔組成。
下面，參照附圖對這種結構的芯片型PTC熱敏電阻的制造方法進行說明。
圖15(a)—(c)和圖16(a)—(b)表示本發明實施例3的芯片型PTC熱敏電阻制造方法的工序圖。與實施例1相同，制作圖15(a)所示的片狀導電性聚合物61，利用模具壓力成型，在大約80μm的電解銅箔上形成圖案，作成圖15(b)所示的電極62。這里，導電性聚合物61在完成時，形成導電性聚合物51，電極62在完成時，形成第1外層電極52a、第2外層電極52b、第1—第3內層電極55a—55c。接著，如圖15(c)所示，將2塊片狀的導電性聚合物61與3塊電極62交替重疊，電極62在最外層，進行加熱加壓成型，制作圖16(a)所示的一體化的層63。接著，如圖16(b)所示，從層63的兩側，將2塊片狀的導電性聚合物61與2塊電極62交替重疊，電極62電極在最外層進行加熱加壓成型，制作圖16(c)所示的一體化的第2層64。以下，與本發明實施例1相同地進行制造，制作本實施例3的芯片型PTC熱敏電阻。
在本發明實施例3中，為了得到PTC熱敏電阻的足夠的電阻值上升率，對規定第1、第2、第3內層電極55a、55b、55c與側面電極53a或者側面電極53b間的間隔a與導電性聚合物51的厚度t的比a/t的必要性進行說明。
在本實施例3記載的制造方法中，將導電性聚合物的厚度t固定在0.15mm，間隔a以0.15mm間隔變化在0.15mm—1.2mm范圍，形成電解銅箔的圖案，制作各種樣品。
為確認變化前述間隔a時電阻值上升率的不同情況，進行了以下的試驗。
試驗將間隔a以0.15mm間隔變化在0.15mm—1.2mm范圍制成的5個樣品，分別安裝在印刷電路板上，與本發明的實施例1相同，測量阻抗/溫度特性。其結果，與本發明的實施例1相同，能確認當a/t大于3時，特別在大于4時，電阻值上升率增大。當a/t大于6時，電阻值上升率不變，初始時(25℃)的電阻值也增大。
接著，為使外層電極52a、52b位于導電性聚合物51的內部，將片狀的導電性聚合物61重疊在層64的兩側，加熱加壓成型，然后與本實施例3記載的制造方法相同，制作芯片型PTC熱敏電阻。圖17表示PTC熱敏電阻的剖視圖。將導電性聚合物51的厚度t固定在0.15mm，間隔a以0.15mm間隔變化在0.15mm—1.2mm范圍，形成電解銅箔的圖案，制作各種樣品，對于5個樣品，用與前述相同的方法，測量25℃和150℃時的電阻值，求得電阻值上升率。其結果，與前述相同，在a/t大于3，特別在大于4的場合，電阻值上升率增大。當a/t大于6時，電阻值上升率不變，初始時(25℃)的電阻值也增大。
接著，為了提高第1外層電極52a、第2外層電極52b、第2內層電極55b和第1側面電極53a的連接可靠性和第1、第3內層電極55a、55c與第2側面電極53b的連接可靠性，制作如圖18(a)、18(b)所示結構的芯片型PTC熱敏電阻。也就是說，在外層電極52a的延長線上設置與外層電極52a獨立并與側面電極53b連接的第1副電極56a。在外層電極52b的延長線上設置與外層電極52b獨立并與第2側面電極53a連接的第2副電極56b。在前述內層電極55a的延長線上設置與內層電極55a獨立并與側面電極53a連接的第1內層副電極57a。在前述內層電極55b的延長線上設置與內層電極55b獨立并與側面電極53b連接的第2內層副電極57b。此外，在前述內層電極55a的延長線上設置與內層電極55c獨立并與側面電極53a連接的第3內層副電極57c。
在前述結構中，將導電性聚合物51的厚度t固定在0.15mm，將副電極56a與外層電極52a的間隔、副電極56b與外層電極52b的間隔、以及內層副電極57a與內層電極55a間的間隔、內層副電極57b與內層電極55b和內層副電極57c與內層電極55c間的間隔分別做成0.3mm以上。第1、第2、第3內層電極55a、55b、55c與側面電極53a或者側面電極53b間的間隔a以0.15mm間隔變化在0.45mm—1.2mm范圍，形成電解銅箔的圖案，制作各種樣品。對于5個樣品，用與前述相同的方法，測量25℃和150℃時的電阻值，求得電阻值上升率。其結果，與前述相同，在a/t大于3，特別在大于4時，電阻值上升率增大。當a/t大于6時，電阻值上升率不變，初始時(25℃)的電阻值也增大。
此外，在本實施例3中，雖然對電氣連接外層電極52a和第2外層電極52b的第1電極、第2電極進行了說明，但設置第1電極和第2電極的位置不限于導電性聚合物51的側面。也可以如圖19所示，形成第1內部穿通電極58a和第2內部穿通電極58b作為第1電極和第2電極。
也就是說，在圖19中，導電性聚合物51、外層電極52a、外層電極52b、保護涂層54a、54b、內層電極55a、內層電極55b，內層電極55c，可與前述本實施例3的結構相同，與本實施例3(圖14)不同的是，形成有電氣連接外層電極52a、52b的第1內部穿通電極58a、電氣連接與外層電極52a直接相對的內層電極的第2內部穿通電極58b。在這樣構成的芯片型PTC熱敏電阻中，也能得到與前述實施例3相同的的效果。
此外，外層電極、側面電極、內層電極的形狀、材料等也可與前述實施例1所述的相同。
此外，在前述實施例的說明中，雖對作為結晶性聚合物的高密度聚乙烯進行了說明，但由前述的作用機制可見，本發明可為利用聚合乙烯、PBT樹脂、PET樹脂、聚酰胺樹脂、PPS樹脂等結晶性聚合物的各種PTC熱敏電阻作出對應。
工業上的實用性如前所述，本發明的PTC熱敏電阻使用具有PTC特性的導電性聚合物，第1電極或者第2電極與內部電極的間隔a與內層電極間或者第1、第2外層電極與內層電極間的間隔t的比a/t在3—6的范圍內。采用本發明的結構，能將PTC熱敏電阻的電阻值抑制得很低，并能對應于大電流用途，而且能得到足夠的電阻值上升率，所以本發明的PTC熱敏電阻能有效地使用在大電流電路的過電流保護上。
權利要求
1.一種芯片型PTC熱敏電阻，其特征在于，包括具有PTC特性的導電性聚合物，與所述導電性聚合物接觸設置的第1外層電極，通過所述導電性聚合物與所述第1外層電極相對設置的第2外層電極，與所述第1外層電極和所述第2外層電極相對，同時位于它們之間而且夾在所述導電性聚合物間的1個以上的內層電極，與所述第1外層電極直接電氣連接的第1電極，與所述第1電極在電氣上獨立設置的第2電極，當以設置在所述1個以上的內層電極中最接近于所述第1外層電極的位置上的內層電極作為第1號，順次計數，以位于第n號上的內層電極作為第n號的內層電極時，奇數號內層電極直接連接在所述第2電極上，偶數號內層電極直接連接在所述第1電極上，在所述內層電極全部為奇數個的場合，所述第2外層電極與所述第1電極直接電氣連接，在所述內層電極全部為偶數個的場合，所述第2外層電極與所述第2電極直接電氣連接，將從所述奇數號內層電極至所述第1電極的間隔，或者從所述偶數號內層電極至所述第2電極的間隔作為a，將從所述內層電極中相鄰的內層電極的間隔，或者與所述第1外層電極或所述第2外層電極相鄰的內層電極至所述第1外層電極或所述第2外層電極的間隔作為t時，a/t為3—6。
2.如權利要求1所述的芯片型PTC熱敏電阻，其特征在于，所述第1電極是設置在所述導電性聚合物的一側面上的第1側面電極，所述第2電極是設置在所述導電性聚合物的另一側面上的第2側面電極。
3.如權利要求1所述的芯片型PTC熱敏電阻，其特征在于，所述第1電極是設置在所述導電性聚合物的一方內部的第1內部貫穿電極，所述第2電極是設置在所述導電性聚合物內部的第2內部貫穿電極。
4.如權利要求1所述的芯片型PTC熱敏電阻，其特征在于，所述第1電極是設置在所述導電性聚合物的一側面上的第1外層電極和與所述偶數號內層電極直接電氣連接的第1側面電極，所述第2電極是設置在所述導電性聚合物的另一側面上與所述奇數號內層電極直接電氣連接的的第2側面電極，在所述內層電極全部為奇數個的場合，所述第2外層電極與所述第1電極直接電氣連接，在所述內層電極全部為偶數個的場合，所述第2外層電極與所述第2側面電極直接電氣連接。
5.如權利要求1所述的芯片型PTC熱敏電阻，其特征在于，所述a/t為4—6。
6.一種芯片型PTC熱敏電阻，其特征在于，包括具有PTC特性的導電性聚合物，與所述導電性聚合物接觸設置的第1外層電極，通過所述導電性聚合物與所述第1外層電極相對設置的第2外層電極，與所述第1外層電極和所述第2外層電極相對，同時位于它們之間而且夾在所述導電性聚合物間的1個以上的內層電極，與所述第1外層電極位于相同的面上，所述第1外層電極是指隔開規定的間隔，并與所述導電性聚合物接觸設置的第1外層副電極，與所述第2外層電極位于相同的面上，與所述第2外層電極隔開規定的間隔，并與所述導電性聚合物接觸設置的第2外層副電極，與所述內層電極位于相同的面上，所述內層電極是指隔開規定的間隔，并夾在所述導電性聚合物間的與所述內層電極層數相同的內層副電極，與所述第1外層電極直接電氣連接的第1電極，與所述第1電極電氣獨立設置并與所述第1外層副電極直接電氣連接的第2電極，當以設置在所述1個以上的內層電極中最接近于所述第1外層電極的位置上的內層電極作為第1號，順次計數，以位于第n號上的內層電極作為第n號的內層電極時，奇數號內層電極和偶數號內層副電極直接連接在所述第2電極上，偶數號內層電極和奇數號內層副電極直接連接在所述第1電極上，在所述內層電極全部為奇數個的場合，所述第2外層電極與所述第1電極直接電氣連接，而且所述第2外層副電極與第2電極直接電氣連接，在所述內層電極全部為偶數個的場合，所述第2外層電極與所述第2電極直接電氣連接，而且所述第2外層副電極與第1電極直接電氣連接，將從所述奇數號內層電極至所述第1電極的間隔，或者從所述偶數號內層電極至所述第2電極范圍的間隔作為a，將從所述內層電極中相鄰的內層電極的間隔，或者與所述第1外層電極或所述第2外層電極相鄰的內層電極至所述第1外層電極或所述第2外層電極的間隔作為t時，a/t為3—6。
7.如權利要求6所述的芯片型PTC熱敏電阻，其特征在于，所述第1電極是設置在所述導電性聚合物的一側面上的第1側面電極，所述第2電極是設置在所述導電性聚合物的另一側面上的第2側面電極。
8.如權利要求6所述的芯片型PTC熱敏電阻，其特征在于，所述第1電極是設置在所述導電性聚合物的一方內部的第1內部貫穿電極，所述第2電極是設置在所述導電性聚合物內部的第2內部貫穿電極。
9.如權利要求6所述的芯片型PTC熱敏電阻，其特征在于，所述第1電極是設置在所述導電性聚合物的一側面上的第1外層電極與所述偶數號內層電極和所述奇數號內層副電極直接電氣連接的第1側面電極，所述第2電極是設置在所述導電性聚合物的另一側面上，與所述第1外層副電極、所述奇數號內層電極和所述奇數號內層副電極直接電氣連接的的第2側面電極，在所述內層電極全部為奇數個的場合，所述第2外層電極與所述第1側面電極直接電氣連接，而且所述第2外層副電極與第2側面電極直接電氣連接，在所述內層電極全部為偶數個的場合，所述第2外層電極與所述第2側面電極直接電氣連接，而且所述第2外層副電極與第1側面電極直接電氣連接。
10.如權利要求6所述的芯片型PTC熱敏電阻，其特征在于，所述a/t為4—6。
全文摘要
本發明的芯片型PTC熱敏電阻,包括具有PTC特性的導電性聚合物,第1外層電極,第2外層電極,夾在導電性聚合物間的1個以上的內層電極,與第1外層電極直接電氣連接的第1電極,第2電極,在1個以上的內層電極中奇數號的內層電極直接連接在第2電極上,偶數號的內層電極直接連接在第1電極上,在全部內層電極全部為奇數個的場合,第2外層電極與第1電極直接電氣連接,在內層電極全部為偶數個的場合,第2外層電極與第2電極直接電氣連接,將從奇數號內層電極開始第1電極的間隔,或者從偶數號內層電極開始第2電極的間隔作為a,將從內層電極中相鄰的內層電極的間隔,或者與第1外層電極或第2外層電極相鄰的內層電極至第1外層電極或第2外層電極的間隔作為t時,a/t為3－6。根據本發明的結構,能得到能有效地使用在防止大電流電路的過電流中的PTC熱敏電阻。
文檔編號H01C7/02GK1331832SQ99814708
公開日2002年1月16日 申請日期1999年10月15日 優先權日1998年10月16日
發明者巖尾敏之, 森本光一, 池內揮好, 小島潤二, 池田隆志 申請人:松下電器產業株式會社