JPH11150003A - 電気的デバイスの作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＴＣ素子に電子ビーム照射による架橋を行
なうと、ガス発生によりＰＴＣ素子に形成されていた電
極が剥離する。 【解決手段】 架橋導電性重合体からなるＰＴＣ素子(1
0)と、ＰＴＣ素子に電気的に接続され、該ＰＴＣ素子を
通して電流を生じさせるために電源に接続可能とした２
つの電極(2,3)とを含む電気的デバイス(1)の作製方法で
あって、本方法はＰＴＣ素子に対して電子ビームの使用
により放射線架橋を行い、次の条件、 (ａ)平均照射速度は速くて３.０Ｍrad／分であり； (ｂ)ＰＴＣ素子の各々の電流−供給部分で吸収される照
射量は少なくとも５０Ｍradであり、そして、架橋反応
において、電極に接触しているＰＴＣ素子のいずれの部
分も(Ｔm-６０)℃より高温に達しない(Ｔmは重合体要素
において最低融点を持つ重合体の示す差動走査熱量計に
よる吸熱曲線のピークで測定された温度)；の内の一つ
を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気的デバイスに
関し、特にＰＴＣ導電性重合体構成を含む回路保護デバ
イスの作製方法に関する。

【０００２】

【発明への序論】ＰＴＣ(正温度係数)の特性を呈する導
電性重合体構成及びこれらを含む電気的デバイスは、広
く知られている。これに関する明細書が作成されてお
り、例えば、米国では、特許番号、3,243,753;3,351,882;
3,861,029;4,177,376;4,237,441;4,238,812;4,255,698;
4,286,376;4,315,237;4,317,027;4,329,726;4,330,703;
4,352,083;4,413,301;4,426,633;4,450,496;4,475,138;
4,481,498;4,534,889;4,543,474;4,562,313;4,647,894;
4,647,896;4,685,025;4,654,511;4,689,475;4,724,417;
4,761,541;及び4,774,024；フランス特許明細書第76237
07(Ｍoyer)；欧州特許明細書第158,410及び、欧州特許
第38,713として提出されたシリアル番号141,989(ＭＰ07
15,Ｅvans)；欧州特許第63,440として提出された656,04
6(ＭＰ0762,Ｊacobsその他)；欧州特許第231,068として
提出された818,846及び75,929(ＭＰ1100,Ｂarma);83,09
3(ＭＰ1090,Ｋleiner);102,989(ＭＰ1220,Ｆangその
他);103,077(ＭＰ1222,Ｆangその他);115,089(ＭＰ090
6,Ｆangその他);124,696(ＭＰ0906,Ｆangその他),150,0
05(ＭＰ0906,Ｆaheyその他);及び219,416(ＭＰ1266,Ｈo
rsmaその他)がある。

【０００３】特に、ＰＴＣ導電性重合体を含む有用なデ
バイスは、回路保護デバイスである。このようなデバイ
スは、通常の動作状態においては比較的に低い抵抗値を
有するが、故障状態、例えば過度の電流あるいは温度が
生じたとき、前記デバイスは、“トリップ”される、つ
まり、高抵抗状態に移行される。デバイスが過大電流に
よりトリップされたとき、ＰＴＣ素子を通過する電流が
ＰＴＣ素子を自己加熱させ、高抵抗状態となる温度に上
昇させる。回路保護デバイスが"トリップ"されたとき、
熱的勾配が作り出される。電流が流れたときと同一方向
における熱的勾配が流れる箇所にて、熱的勾配のピーク
温度を確かめるための測定を行うことができる。つま
り、“ホットライン”や“ホットゾーン”が電極の近く
で形成されないためである。このような予防的な測定
は、米国特許第４,３１７,０２７及び４,３５２,０８３
に開示されており、これらの開示を参照してここで述べ
る。

【０００４】米国特許第４,４６７,３１０(Jacab)を参
考としてここで述べるが、この特許は、厚膜抵抗及び円
盤形状のＰＴＣ抵抗を含む、電池により給電される抵抗
を述べている。厚膜抵抗及びＰＴＣ抵抗は、電気的に直
列に接続され、そして、両抵抗間で密着した熱的結合を
達成させる目的のために、厚膜抵抗を担うセラミック基
板の一方の面上に、互いに対向するようにして装着され
るか、あるいは別の絶縁層の各々の側に装着される。こ
の構成の目的は、厚膜抵抗に印加される電力ラインの電
圧に故障が発生し、厚膜抵抗が過熱されることにより、
この厚膜抵抗が火災の危険にさらされるのを防止するた
めである。もしこのような故障が生じると、厚膜抵抗の
初期温度の上昇がＰＴＣ抵抗を加熱し、これにより、厚
膜抵抗が過熱される前に、急速に抵抗を増大させ、電流
を安全レベルに減じる。その結果、ＰＴＣ抵抗は、電流
を微弱な電流に減じることにより、(厚膜抵抗及び回路
の他の部品の双方に対して)保護を与える。Jacabによる
すべてのデバイスにおいて、ＰＴＣ抵抗は、セラミック
材料で構成され、そして、このセラミック材料と厚膜抵
抗とにおいて可能な限りに密着した熱的結合が与えられ
るように装着される。

【０００５】優れた物理的な特性及び優れた電気的な性
能を有する回路保護デバイスは、デバイスを含む導電性
重合体の組織が架橋結合されたときに得られる。このよ
うな架橋結合は、化学的な架橋剤あるいはガンマ線ある
いは電子照射あるいはこれらの複合使用により達成され
得る。電子ビームで発生されたイオン照射が架橋させる
のに最も迅速でコスト効果のある手段であるということ
がしばしば真実である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】適した回路保護性能を
得るために、ＰＴＣ素子に電子ビーム照射による架橋を
行なおうとすれば、ガス発生により、ＰＴＣ素子に形成
されていた電極が剥離する。

【０００７】

【発明の概要】過大電流(及びこのような電流を生じさ
せる電圧)に対する優れた回路保護が、ＰＴＣデバイス
(“ＰＴＣデバイス”及び“ＰＴＣ抵抗”の語は同義的
に用いられる)と、保護が必要とされる少なくともある
故障状況下において、故障状態に対するＰＴＣデバイス
の応答を所望の程度に加減する第２の電気的要素とを含
む複合保護デバイスの使用によって得られるということ
を発見した。例えば、第２の要素は、故障状態で熱を発
生させる抵抗であってもよく、この熱がＰＴＣデバイス
に印加され、その結果、デバイスの“トリップ時間”、
つまり、回路電流が安全なレベルに低減されるように、
ＰＴＣデバイスが高抵抗状態,高温度状態に変換される
のに要する時間を減じる。第２の要素は、トリップ時間
のみを実質的に減じるために機能させてもよいが、好ま
しくは、回路保護システムの一部となる。ＰＴＣデバイ
スによる電流の低減が、第２の要素を保護するため、お
よび／又は、回路の他の要素を保護するために役立てて
もよい。

【０００８】この発明によれば、ＰＴＣ抵抗及び、この
ＰＴＣ抵抗と直列に接続され、オープン回路状態になる
ことのない、第２の抵抗を備える回路保護構成では、二
つの重要な保護機構が存在するということも発見した。
第１の機構は、比較的に低い電圧が保護構成に加わり、
そしてＰＣＴ抵抗が抵抗値を増大させて電流を安全レベ
ルに減じることにより保護が与えられるというものであ
る。第２の機構は、比較的高い電圧が保護機構に与えら
れ、そして第２の抵抗がオープン回路とならないことに
より、保護が与えられるというものである。この発明に
よれば、ＰＴＣ抵抗と第２の抵抗との間の熱的結合の程
度が、これらの保護機構を特定の電圧によって機能させ
ることに深い影響を持つということを更に発見した。抵
抗の間での熱的結合がより良好であればある程、第１の
機構に優先して第２の機構を生じさせるためにより高い
電圧が必要とされる。

【０００９】ＰＴＣ抵抗は、いずれのタイプであっても
よく、例えば、セラミックあるいは導電性重合体で構成
され得る。しかしながら、この発明は、ＰＴＣ材料、特
に導電性重合体に対して特定の値を持ち、これにより、
もしこれらが過度の電気的な負担(つまり、通常の予想
される故障状態に含まれるものよりも大きい負担)を被
ったとき、危険性な状況を低減できる。このような危険
的な状況は、本発明によれば、ＰＴＣ抵抗を第２の抵抗
と結びつけることにより、避けることができる。即ち、
同様な過度のストレス(または、ＰＴＣ抵抗に電気的な
ストレスにある特定の方法で関係する電気的なストレ
ス)を被ったとき、ＰＴＣ材料が危険的な劣化を被るこ
とのない十分に短い時間内に、(オープン回路状態に)な
らないようにする。そのような構成とすることにより、
過度の電気的ストレスの影響下において、ＰＴＣ抵抗お
よび第２の抵抗を含む保護的構成で先に作用したルール
の逆が起きる。即ち、第２の抵抗がＰＴＣ抵抗を保護す
るよりも(前に)ＰＴＣ抵抗が第２の抵抗を保護する。

【００１０】第２の抵抗は、いずれの種類であってもよ
いが、好ましくは、ＺＴＣ抵抗であり、そして、オープ
ン回路状態をなくせる能力は、いずれかの方法により達
成される。この発明は、セラミック基板により支援され
る厚膜あるいは他の抵抗に対する特定の値に関する。こ
のような厚膜抵抗は、過度の電気的ストレス下におい
て、抵抗及び基板、及び／又は基板の異なった部分、及
び／又は抵抗の分離に導く、抵抗の異なった部分、及び
／又は、基板上に位置する抵抗への一つあるいは多数の
接続体の膨張の差異の結果として、オープン回路状態を
なくす。その結果、このようなオープン回路状態をなく
せる状態は、基板の寸法及び構成に大きく依存し、例え
ば、使用時に存在する熱的勾配を受けることによって割
れを生じる弱い面(例えばレーザーあるいはダイヤモン
ドで描かれた、くびれの部分あるいは溝)に形成でき
る。このような熱的勾配は、例えば、電気的リード線の
手段により、および／又は電流が流れない(基板から延
在する)金属の面あるいは帯の手段により、及び／又は
例えばくさび形状のような不規則な形状の抵抗の使用に
より、基板に浸透する熱の差異に影響され得る。

【００１１】このＰＴＣ抵抗及び第２の抵抗は、好まし
くは、一つの複合デバイスの一部である。ＰＴＣ抵抗は
多数存在し、このようなＰＴＣ抵抗は、同一あるいは異
なるもので、互いに直列あるいは並列に接続され、及び
／又、第２の抵抗は多数存在し、このような抵抗は、同
一あるいは異なるもので、直列あるいは並列に接続され
る。

【００１２】従って、その第１の態様において、この発
明は、ＰＴＣ抵抗及びこのＰＴＣ抵抗と直列に接続さ
れ、かつＰＴＣ抵抗と熱的に接触している第２の抵抗を
備える回路保護システムを提供し、このシステムは、
(後述するごとく測定された)遮断電流Ｉ_B、及び(後述す
ごとく測定された)保持電流Ｉ_H、及び多くて２０、好ま
しくは多くて１５、特に好ましくは多くて１０のＩ_B／
Ｉ_H比を有する。

【００１３】ＰＴＣ抵抗が抵抗でない第２の要素に接続
される複合デバイスも又、この発明により提供される。
従って、第２の態様においては、この発明は、電気的装
置を提供し、この装置は、 (１)少なくとも１枚の薄板状の基板と； (２)少なくとも一つの第１の電気的要素であって、(i)
少なくとも上記の基板の一つに物理的に接近し、(ii)抵
抗Ｒ₁を有し、そして(iii)(ａ)スイッチング温度ＴsでＰ
ＴＣ特性を呈する導電性重合体で構成された薄板状のＰ
ＴＣ素子、及び(ｂ)ＰＴＣ素子を通して電極間で電流が
流れるように、電源に接続された少なくとも２枚の薄板
状の電極を有する第１の電気的要素と； (３)(ａ)少なくとも上記基板の一つに物理的に接近し、
(ｂ)少なくとも第１の要素の一つに良好な熱的接触状態
にあり、(ｃ)少なくとも第１の要素に電気的に接続さ
れ、(ｄ)電圧の関数として変化する抵抗Ｒ₂を有する、
少なくとも一つの第２の電気的要素と； (４)少なくとも第１の要素の一つと電気的に接続され、
少なくとも一つの第２の要素と熱的に接触している電気
的コネクターと；を含む。

【００１４】複合デバイスにおいて薄板状のＰＴＣデバ
イスの使用は、ＰＴＣデバイスと第２の要素との間で十
分な接触と、迅速な熱伝達を達成するのに有利であり、
そして、特に複合デバイスがプリント回路基板上の使用
のために設計されたとき、利用可能な空間の最適利用を
提供する。ほとんどの応用に対しては、ＰＴＣデバイス
が照射されるのが望ましく、そして、印加される電圧が
交流６０Ｖあいるはこれ以上の多くの応用に対しては、
例えば５０Ｍradより大きい、高い照射が役に立つ。電子
ビーム照射における一つの困難は、これらに対する高照
射の結果、導電性重合体における急速な温度上昇があ
る。付加的な問題は、これらの状況下において、架橋処
理の間に、消費されるより以上により急速にガスが発生
することである。その結果、ガス発生による金属箔電極
の層分離を避けるために、高電圧状態下の使用のために
設計されたデバイスは、薄板状導電性重合体素子の表面
に取り付けられた、要素薄板状の金属箔あるいは網の電
極で形成されるよりもむしろ、導電性重合体のマトリッ
クスに拡散された並列の柱状電極で形成される。例え
ば、欧州特許出願第６３,４４０として提出された、米
国番号第６５６,０４６は、薄板状電極が装置を形成す
るために取り付けられる前に、薄板状導電性重合体素子
に照射することが必要である。拡散された柱状電極を含
むデバイスに対しては、照射の間の急速な加熱及びガス
発生が、重合体／電極の境界で空間を形成する結果とな
り、接触抵抗を生じ、そして、高電圧での動作の間にお
ける電気的故障に対して位置を占める。

【００１５】薄板状デバイスを効率的にかつ安価に作製
するため、薄板状金属箔電極が照射の前に取り付けら
れ、そして、柱状電極を有する上記デバイスが、重合体
／電極の境界で急速なガス放出の結果として空間の形成
を被らないようにすることが望ましい。又、薄板状電極
を積層化することなく、薄板状装置が比較的に高い電圧
及び電流に耐えることができことが望ましい。もし、導
電性重合体素子が照射の間に低温度に保たれるならば、
優れた性能を有する電気的デバイスを製造できるという
ことを発見した。

【００１６】従って、第３の態様では、この発明は、
(１)ＰＴＣ特性を呈し、かつ重合体要素を含み、そして
重合体要素内に分散された導電性充填剤の粒子を含む架
橋導電性重合体からなるＰＴＣ素子と；そして、(２)Ｐ
ＴＣ素子に電気的に接続され、該ＰＴＣ素子を通して電
流を生じさせるために電源に接続可能とした２つの電極
とを含む、電気的デバイスの作製方法を提供し、本方法
は、ＰＴＣ素子に放射線架橋を行い、その架橋は電子ビ
ームの使用により行われ、そして、次の条件、 (ａ)平均照射速度は速くて３.０Ｍrad／分であり； (ｂ)ＰＴＣ素子の各々の電流−供給部分で吸収される照
射量は少なくとも５０Ｍradであり、そして、架橋反応
において、電極に接触しているＰＴＣ素子のいずれの部
分も(Ｔm-６０)℃より高温に達せず、ここでＴmは、重
合体要素において最低融点を持つ重合体の示す差動走査
熱量計による吸熱曲線のピークで測定された温度であ
る；の内の一つを満たす。

【００１７】この発明は、電源,負荷及び回路保護装置
あるいは上述したデバイスを備える電気的回路を更に含
む。このような回路では、第１及び第２の電気的要素
は、回路の通常の動作状態及び故障状態下(例えば第２
の要素が電話機の回路におけるサージ抵抗のとき)で
は、双方が直列に接続され、あるいは、第２の要素は、
通常の動作状態ではこれに電流が流れないが、故障状態
(例えば第２の要素が電話機回路におけるクランプ手段
を与えるために大地に接続されるＶＤＲであるとき)で
は第１の要素と直列に位置する。

【００１８】 〔発明の詳細な説明〕この発明の回路保護デバイスは、
ＰＴＣ特性を呈する。この“ＰＴＣ”という語は、この
明細書では、少なくとも２.５のＲ₁₄値あるいは少なく
とも１０のＲ₁₀₀値を有し、そして好ましくは双方の値
を有し、そして特に好ましくは、少なくとも６のＲ₃₀値
を有する、デバイス(例えばＰＴＣ抵抗)あるいは構成を
意味するために用いられ、ここで、Ｒ₁₄とは、１４℃の
範囲における終わりと始めとの抵抗率の比であり、Ｒ₃₀
とは、３０℃の範囲における終わりと始めとの抵抗率の
比であり、Ｒ₁₀₀とは、１００℃の範囲における終わり
と始めとの抵抗率の比である。“ＺＴＣ特性”は、ヒー
ターの動作範囲内のいずれかの３０℃の温度範囲で抵抗
率が６倍、好ましくは２倍以上に増大するデバイスある
いは構成を意味するために用いられる。

【００１９】ここで述べられた発明は、導電性重合体素
子を含む電気的デバイス、及びこのようなデバイスを作
製するための製法に関する。この導電性重合体素子は、
重合性要素と、この重合性要素に分散された、粒子状の
導電性充填剤とで構成される。この重合性要素は、好ま
しくは、結晶性組織の重合体あるいは、少なくとも一つ
の結晶性組織の重合体を含む混合物であり、このような
語は、シロキサンを包含して用いられる。重合体要素
は、差動走査熱量計により発生された吸熱曲線でのピー
ク温度として定義される融点を有する。もし、重合体要
素が重合体の混合物であるならば、その融点は、最低の
融点の重合性要素の融点として定義される。導電性充填
剤は、グラファイト、カーボンブラック、金属、金属酸
化物、それ自身が有機重合体及び粒子状の導電性充填剤
を含む、粒子状の導電性重合体あるいはこれらの物の複
合であってもよい。この導電性重合体素子は、又、非酸
化物,不活性の充填剤,プロラッド(prorads),安定化剤,
分散用作用剤,あるいは他の要素であってもよい。導電
性充填剤及び他の要素の分散は、乾式混合,溶融処理ある
いは拡散により行われてもよい。導電性重合体の抵抗率
は、２３℃(つまり室温)で測定される。

【００２０】導電性重合体素子は、スイッチング温度Ｔ
sでＰＴＣ特性を呈し、この温度は、抵抗率対温度の対
数曲線における比較的にフラットな部分に対する接線
と、曲線の急峻な部分との交点として定義される。適し
た構成及び、構成を含むＰＴＣデバイスは、米国特許番
号4,237,411;4,238,812;4,255,698;4,315,237;4,317,02
7;4,329,726;4,452,083;4,413,301;4,450,496;4,475,13
8;4,481,498;4,534,889;4,562,313;4,647,894;4,647,89
6;4,685,025;4,724,417;4,774,024;及び米国特許出願番
号141,989(ＭＰ0715)に開示されており、これらの開示
を参考としてここで述べる。もし、ＰＴＣ素子が、一つ
以上の層を含み、そして、ＰＴＣ特性を示さない層の一
つあるいはより多くが重合性構成から作製されるなら
ば、複合層の素子は、ＰＴＣ特性を呈するに違いない。
導電性重合体は、Ｔsから(Ｔs＋２０)℃、好ましくはＴ
sから(Ｔs＋４０)℃、特に好ましくはＴsから(Ｔs＋７
５)℃の範囲で減少しない抵抗率を有すべきである。

【００２１】ＰＴＣ素子に取り付けられた二つの電極
は、このＰＴＣ素子内に電流を生じさせるために、電源
に接続できるようになっている。この電極は、導電性重
合体内な埋め込まれた平行の柱状電極であってもよく、
あるいは、ＰＴＣ素子の表面に取り付けられた、硬質あ
るいは穴をあけた金属あるいは金属網を含む薄板状電極
であってもよい。特に好ましいのは、電着による微視的
な表面粗さを有するニッケルあるいは銅の金属箔による
電極である。

【００２２】電気的デバイスは、化学的架橋剤あるい
は、コバルト源または電子ビームのようなイオン化放射
源の使用によって架橋結合されてもよい。電子ビーム
は、照射の効率,速度及びコストに対して特に好まし
い。このデバイスは、いかなるレベルで照射されてもよ
いが、高電圧印加の使用を目的としたデバイスに対して
は、５０ないし１００Ｍradあるいはこれ以上(例えば１
５０Ｍrad)の照射が好ましい。この照射は、１段階ある
いはより多い段階で行われてもよく、各々の照射は、Ｐ
ＴＣ素子が重合体要素の融点を上回る温度に加熱され、
そして重合体要素を結晶化させるために冷却される、熱
処理段階によって分けられてもよい。架橋結合処理は、
ＰＴＣ素子に取り付けられた電極を用いて、あるいは用
いずに行われる。放射線の照射は、ＰＴＣ素子の各々の
電流を伝える部分によって吸収される放射線照射の最小
量として定義される。電流が薄板状電極に面に対する法
線の向きに(つまりＰＴＣ素子の厚さ方向に)電流が流れ
る薄板状電極の場合、ＰＴＣ素子全体が最小の照射量に
照射されなければならない。円柱状電極が埋設されたデ
バイスに対しては、電極の間でかつ電極に対して平行に
なっているＰＴＣ素子の中央部が、最小の照射量に照射
されるべきである。

【００２３】照射段階の間では、電極と接した状態にあ
るＰＴＣ素子のいずれの部分においても温度が(Ｔm-６
０)℃、好ましくは(Ｔm-８０)℃より高温にならないこ
とが好ましい。およそ１３０℃のＴmを有する、高濃度
のポリエチレンで構成されたデバイスの場合、温度は６
０℃以下、好ましくは５０℃以下、特に好ましくは４０
℃以下に留めることが肝要である。電子ビームの場合、
ファンあるいはガスを使用して、あるいは熱−吸収容量
の大きい対象物に隣接させてデバイスを設置してデバイ
スを冷却することにより、照射が行われる。これとは別
に、平均照射速度が速くても３.０Ｍrad／分とした低電
子ビーム電流の使用により低温度に維持して行われても
よい。この値は、電子ビームの強度及びビーム経路をデ
バイスが通過する速度に基づき、ビーム経路におけるデ
バイスの位置の関数としてプロットされた瞬時の照射速
度のベル曲線における半分の高さの値をとることによ
り、計算される。もしデバイスが照射過程で冷たく保た
れるならば、ガス(つまり、架橋結合段階からの水素)の
発生速度は、デバイスからのガスの拡散速度と平衡し、
たとえガス発生があっても、ＰＴＣ素子と電極との間の
境界でほとんど気泡は観察されない。その結果、薄板状
デバイスの場合では、薄板状電極は、層分離に至らず、
そして、円柱状の電極が埋設されている場合、重合体／
電極の境界で気泡及び空隙の個数が制限される。このこ
とは、電流が印加される間の電気的性能が改善されたこ
とになる。

【００２４】この発明の薄板状の電気的デバイスは、３
層あるいはより多くの層の導電性重合体を含むＰＴＣ素
子を含んでもよい。この層は、同一あるいは異なった重
合性要素、あるいは同一あるいは異なった導電性充填剤
を有してもよい。特に第１,第２及び第３の層を備え、
電極間のすべての電流経路が連続的に第１,第２及び第
３の層を通る構成のデバイスが好ましい。第１と第３の
層で挟まれる第２の層は、デバイスが電流に曝されたと
きに形成されるホットラインの所に位置するのが望まし
い。この構成は、室温の抵抗率が第１及び第３の双方の
ものよりもより大きい第２の層の使用により達成され
る。動作の間、Ｉ²Ｒの加熱を通して、最大の抵抗率の
箇所で熱が発生し、この作用は、デバイスの(第１ある
いは第３の層)の上部あるいは底部に対して、(第２の
層)の中央領域の限定された熱発散により強められる。
もし、ホットラインがデバイスの中央で制御されるなら
ば、ホットラインは電極で形成されず、薄板状デバイス
に共通する、失敗の一つの機構を排除させる。

【００２５】３層の抵抗率は、幾つかの方法により変化
させることができる。層の重合性要素は、同一である
が、導電性充填剤の充填量が第２の層に対して異なる。
ほとんどの場合、第１の層の充填剤よりもより低い導電
率である導電性充填剤の充填量をより少なくするか、あ
るいは同量とすることにより、より高い抵抗率が達成さ
れる。ある場合には、同一量の導電性充填剤であるがよ
り少ない非導電性充填剤の使用により、より高い抵抗率
が達成され得る。導電性充填剤がカーボンブラックであ
るとき、重合性要素が層に対して同じであるが、第２の
層へのカーボンブラックの充填量は、第１及び第３の層
に対する量よりも少なく、少なくとも２、好ましくは少
なくとも３、特に好ましくは少なくとも４％体積である
時、有用な構成が達成されるということが見いだされ
た。第２の層の抵抗率は、第１及び第３の抵抗率より
も、好ましくは少なくとも２０％、特に少なくとも２
倍、特に好ましくは少なくとも５倍高い。３層で形成さ
れたＰＴＣ素子は、５０オーム・ｃｍ以下の抵抗率、あ
るいは１００オーム以下の抵抗を有する第２の層を備え
てもよい。別の実施例では、第１の層及び第３の層の抵
抗率は、第２の層の抵抗率の０.１倍である。

【００２６】積層されたデバイスは、抵抗率が少なくと
も一桁違うＰＴＣ及びＺＴＣ材料の形成に対する箇所で
述べられている。もし、各々の層のスイッチング温度Ｔ
sが第２の層のスイッチング温度の１５℃内ならば、３
層すべてがＰＴＣ性質を呈するときに有効な薄板状デバ
イスを形成できるということが見いだされている。上記
Ｔsをすべての３層に対して同一にすることが好まし
く、このことは、各々の層に対して導電性重合体構成に
おいて同一の重合性要素の使用により達成され得る。

【００２７】第２の層が、第１,第２及び第３の層のト
ータルの厚さの１/４以下、特に１/５以下の厚さである
とき、ホットラインが制御される、有用な積層された薄
板状デバイスも又、形成される。好ましいデバイスは、
少なくとも０.０６０インチ、特に少なくとも０.１００
インチのトータルの厚さを有する。それらは１００オー
ム以下の抵抗を有する。このようなデバイスは、印加電
圧が１２０Ｖあるいはこれ以上で特に、５０Ｍrad以上
のレベルの照射に曝されるとき、回路保護の適用に対し
て有利である。特にこのような適用に対しては、少なく
とも第２の層、好ましくは第１及び第３の層が同様に無
機のフィルターを含む構成を含むデバイスが好ましい。
特に好ましいのは、これらの無機のフィルターが、アー
ク制御手段として役立ち、そして空気の存在しない状態
で加熱されたとき、分解して水,炭酸ガスあるいは窒素
を与えるのが好ましい。アルミナ三酸化物及びマグネシ
ウム水酸化物を含む適した材料は、米国特許番号第４,
７７４,０２４号及び出願番号第１４１,９８９号に開示
されており、こられの開示を参考としてここで述べる。

【００２８】この発明の電気的装置の態様は、しばしば
薄板状のＰＴＣ抵抗である少なくとも一つの第１の要
素、少なくとも一つの第２の要素、薄板状の基板、及び
電気的リード線を含む。第２の要素は、通常、抵抗であ
り、その抵抗値は、比較的に電圧と無関係であるが、こ
の発明の一つの態様では、第２の要素は、電圧の関数と
して変化する抵抗値を有するのが好ましい。このような
要素は、バリスタ,トランジスタあるいは他の電気的要
素のような電圧−依存抵抗(ＶＤＲ)を含む。これとは別
に、第２の要素は、例えば、厚膜抵抗、薄膜抵抗、金属
フィルム抵抗カーボン抵抗、金属ワイヤーあるいは、例
えば溶解成型(溶解押出,移動成型及び射出成型を含
む)、溶解成型(印刷法及び鋳造法を含む)、シンタリン
グあるいは他のいずれかの適した技術により形成された
導電性重合体抵抗であってもよい。これらのある技術に
より形成された抵抗の抵抗値は、レーザートリミングの
技術により変化可能である。２３℃での抵抗の抵抗値
は、２３℃でのＰＴＣ素子の抵抗と比較して、好ましく
は、少なくとも２倍、特に好ましくは少なくとも５倍、
特別には少なくとも１０倍あるいは更に高く、例えば少
なくとも２０倍である。抵抗の抵抗値は、好ましくは温
度により実質的に増加しない。例えばおよそ２００Ｖ以
上の高電圧印加のためには、抵抗の抵抗値は、２３℃で
のＰＴＣ素子の抵抗と比較して、一般に少なくとも２０
倍、好ましくは少なくとも４０倍、特に好ましくは少な
くとも６０倍、あるいは更に高く、例えば少なくとも１
００倍である。２３℃での第１及び第２の要素を合わせ
た合計の好ましい抵抗は、使用目的に依存し、例えば、
３ないし２０００オーム、例えば５ないし１５００オー
ムであってもよいが、一般には、５ないし２００オーム
であり、ＰＴＣ素子の抵抗値は例えば１ないし１００オ
ームであり、一般には１ないし５オームである。

【００２９】二つあるいはそれ以上の第２の電気的要素
を設けることができ、各要素は同一あるいは別のもので
あってもよい。第２の電気的要素の一方が厚膜抵抗を含
み、他方の第２の電気的要素が電圧制限用デバイスを含
むといった、２重の混成された保護として作用するのが
好ましい。もし、二つあるいはより多くの第２の電気的
要素を設けたとき、１個のＰＴＣ素子と直列に接続され
る第２の電気的要素の合成された抵抗値は、抵抗(ある
いは他の第２の要素)の抵抗値対ＰＴＣ素子の抵抗値と
の所望の比率を決定するときに用いられる抵抗である。
もし、電気的装置が、複数のＰＴＣ素子及び複数の第２
の要素を備えるとき、装置の抵抗値は、各々個々のＰＴ
Ｃ素子の抵抗値及び結合された第２の要素の抵抗(つま
り、ＰＴＣ素子と直列に接続されているこれらの第２の
要素)として決定される。このような装置のために、Ｐ
ＴＣ素子及び第２の要素を備える、各々の"ユニット"の
抵抗は、好ましくは同一である。複数の第１及び／又は
第２の要素及び基板を備える電気的装置は、小形の装置
を提供できる点で有利である。このような装置は、回路
基板上により少ないスペースを要求し、より小さいカプ
セル化あるいは絶縁容器を要求し、そして、要素間のよ
り良好な熱的接触に基づき、電気的故障状態により迅速
に応答する。これとは別に、複数の要素の使用は、複数
の機能に対して電圧を与える。

【００３０】要素間の電気的な接続は、ワイヤー、イン
クによるコネクターパッド、クリップあるいは他の適し
た手段によって行われる。要素が基板の反対面に位置す
るときは、基板を通して穴あけされた箇所を金属化する
ことにより接続手段としてもよい。

【００３１】好ましい基板は、電気的に絶縁するもので
あるが、例えばアルミナあるいはベリリア(berylia)の
ごとく、いくらかの熱導電率を有する。このような基板
は、ワイヤー,スクリーン印刷のインキ,スパッタートレ
ースあるいは他の適した材料の手段により、プリント印
刷基板に容易に装着可能である。回路基板上の装置のサ
イズを最小にするために、アルミナ(あるいは他の)基板
が厚さ０.１００インチ、幅１.５インチ、そして高さ
０.４００インチの最大寸法を有するのが好ましい。こ
のように構成すれば、装置は、一般に多くの回路基板で
の最大の拘束高さである１２mm(０.４７インチ)を下回
ることを可能にする。

【００３２】要素の相対的な位置は、装置の電気的応答
を決定するのに重要となる。ある具体例では、第１及び
第２の電気的要素は、好ましくは、ＰＴＣ素子に生じる
熱勾配がＰＴＣ素子内の電流の方向と直角になるように
構成される。このことは重要であり、その理由は、熱の
流れは、そうしなければ、電極の一つに接近した、望ま
しくないホットゾーンの形成を強めるからである。薄板
状ＰＴＣデバイスが用いられたとき、薄板状基盤に対し
てより良い熱的接触を与え、他の比較し得る抵抗による
構成のＰＴＣ素子よりもより小さくできる。このような
薄板状ＰＴＣデバイスは又、柔軟性を示す。このＰＴＣ
デバイスは、薄板状素子あるいは第２の要素の表面に直
接に設けられてもよく、あるいは基板の反対側に装着さ
れてもよい。回路保護のシステムに対しては、保持電流
(システムを流れる電流が、ＰＴＣデバイスが高抵抗の"
トリップ"状態に生じさせない最大の電流)及び遮断電流
(つまりシステムを開回路に至らしめる最小電流)の双方
は、ＰＴＣデバイスの内外への熱放散の速度に影響され
る。熱移動は、ＰＴＣデバイス及び第２の要素間の距離
に影響される。ある適用に対しては、ＰＴＣデバイス
は、第２の要素のオフセットである位置を有することが
好ましい。このことは、第２の要素が、もし熱勾配が余
りにも過酷ならば、割れを呈する厚膜抵抗を含むとき、
特に重要である。これにより、多くのシステムに対し
て、システムを第２の要素の面と直角に眺めたとき、少
なくともＰＴＣ装置の一部が、第２の要素に重ならない
ことが望ましい。ＰＴＣ素子及び厚膜抵抗が実質的に互
いに平行にあったとき、(厚膜抵抗の面と直角に眺めた
とき、)厚膜抵抗に重なるＰＴＣ素子の部分は、好まし
くは多くて５０％、特に多くて２５％、特別には０％で
ある。

【００３３】ある場合には、この発明の装置は、厚膜抵
抗あるいは他の第２の電気的要素を、高温に曝されるこ
とにより生じる劣化から保護するために使用されてもよ
い。これらの状況下では、抵抗に劣化を生じさせる以下
の温度で高抵抗状態に変化されるように、ＰＴＣデバイ
スが選択される。

【００３４】保持電流Ｉ_H及び遮断電流Ｉ_Bは、ＰＴＣデ
バイス及び第２の要素を含む電気的装置を二つの試験回
路で試験して決定され得る。第１図に示された、第１の
回路において、複合デバイスＲ₁は、可変抵抗Ｒ₂、直流
電源Ｖ_DC、及び電流計Ａと直列に接続される。Ｒ₂の値
(試験中は固定される)は、電圧が０Ｖから７０Ｖに変化
されたとき、電流計で測定される電流が０から１００ｍ
Ａに変化するように選択される。複合デバイスは、空気
の流れ及び温度が制御され、かつ、２３℃に安定化され
たチャンバー内に設置される。その後、電圧が増大さ
れ、回路における電流がモニターされる。電流が０に降
下したとき(あるいは測定された最大電流の１０％にほ
ぼ等しくなったとき)の電圧がＶ_Hとして記録される。保
持電流は次式から計算される。 Ｉ_H＝Ｖ_H／(Ｒ₁＋Ｒ_２）

【００３５】遮断電流は、第２図に示した回路を用いて
決定される。抵抗Ｒ_１を有する複合デバイスは、可変抵
抗Ｒ₃及び交流電源Ｖ_ACと直列に接続される。２３℃で
のデバイスの抵抗が測定されてＲ₀が得られ、そして、
可変抵抗Ｒ₃が１０００オームに調節される。１１０Ｖ
の交流電源が１秒間印加される。そのデバイスは、その
後、１時間の間、２３℃に冷却され、そして抵抗が測定
される。もし、複合デバイスが試験の間に十分に高抵抗
状態にトリップしたならば、抵抗は、０.５Ｒ₀ないし
１.５Ｒ₀に等しくなる。これらの状況下で、Ｒ₃を減少
して試験が繰り返される。この試験は、冷却状態で抵抗
が高くなるように、つまりデバイスが開状態となるよう
に、この試験は、Ｒ₃が十分に小さくなるまで繰り返さ
れる。この遮断電流は、次式から計算される。 Ｉ_B＝Ｖ／(Ｒ₁f＋Ｒ₃f)

【００３６】ここで、Ｒ₁fは、最後の“遮断”サイクルの
前に測定されたデバイスの抵抗であり、Ｒ₃fは、最後の
“遮断”サイクルでの可変抵抗の抵抗である。これらの
二つの状況の下で試験されたとき、ＰＴＣ抵抗、及びこ
のＰＴＣ抵抗と直列に接続され、かつ、ＰＴＣ抵抗と熱
的に接触した、第２の抵抗を含むこの発明のデバイス
は、遮断電流Ｉ_B及び保持電流Ｉ_Hを有し、そのＩ_B／Ｉ_H
比は多くて２０、好ましくは多くて１５、特に好ましく
は多くて１０である。Ｉ_B／Ｉ_H比は又、少なくとも３、
好ましくは少なくとも５、特に好ましくは少なくとも７
であることが好ましい。

【００３７】第３図は、ＰＴＣ素子１０に装着された２
枚の薄板状金属電極２,３を有する回路保護デバイス(つ
まりＰＴＣデバイス)１を示している。このＰＴＣ素子
は第１の導電性重合体層１１及び、第２の導電性重合体
層１３を挟む第３の重合体層１２より構成される。

【００３８】第４図ないし第１２図は、回路保護デバイ
ス１が硬質の薄板状絶縁基板に接近している、この発明
の変形である。各々の変形例では、ＰＴＣデバイス１と
第２の電気的要素との間に接続を作るのに適したパター
ン内に、スクリーン印刷あるいは他の手段により、銀あ
るいは他の導電ペーストが設けられる。

【００３９】第４図は、ＰＴＣデバイス１及び第２の電
気的要素、厚膜抵抗６が基板５の同じ面側に配された装
置を示している。第４図のＡ−Ａラインにおける断面図
である第５図に示されたように、ＰＴＣ素子１は、薄板
状であり、そして、第３図で示されたようなＰＴＣ素子
を含む。この装置を回路に接続するためのリード線２
１,２２は、厚膜抵抗下の銀の導電性パッド９の一つの
端部と、ＰＴＣデバイスの頂部電極２とに設けられる。

【００４０】第６図及び第７図(第４図のＢ−Ｂライン
における断面図)は、この発明の別の変形を示してお
り、厚膜抵抗６及びＰＴＣデバイス１が、アルミナ基板
５の相対する面にそれぞれ配されている。リード線２
１,２２は、示されたように、プリント基板３０に挿通
するのに適している。

【００４１】第８図は、第６図に示された型のデバイス
を２個含む装置の断面図であり、回路基板上に要求され
る空間を最小するためにパッケージ化されたものであ
る。

【００４２】第９図及び第１０図は、３つの電極要素を
含むこの発明の変形例に使用されたアルミナ基板５のそ
れぞれの面を示している。二つの厚膜抵抗６,６'は、基
板の一方の側に互いに接近するようにしてスクリーン印
刷される。基板の他方の側には、二つのＰＴＣデバイス
１,１'が電圧制限用デバイス３０に接近して設けられ
る。ＰＴＣデバイス１と厚膜抵抗６との間、及びＰＴＣ
デバイス１'と厚膜抵抗６'との間の電気的接続は、半田
ペーストあるいは半田リード線４,４'の手段により独立
して行われる。ＰＴＣデバイス１と電圧制限用デバイス
３０との接続は、リード線４１の手段により行われる。
同様に、ＰＴＣ素子１'への接続はリード線４１'の手段
により行われる。リード線２１,２２及び２３,２４は、
デバイスを回路に接続するために用いられる。接地リー
ド線２５は、電圧制限用デバイス３０に取り付けられ
る。

【００４３】第１１図は、離れているアルミナ基板５,
５'上にそれぞれ印刷された、二つのルテニウム酸化物
６,６'の間にＰＴＣ１が積層された装置を示す。このＰ
ＴＣデバイスは、電極形成された箔電極２,３と抵抗６,
６'の間の半田層４０の手段により、基板に取り付けら
れる。ワイヤーリード線２１,２２は、導体パッド９１,
９１'に装着され、第１の抵抗６、ＰＴＣデバイス１及
び第２の抵抗６'を通してリード線から電流が流れるの
を可能にする。

【００４４】第１２図は、複数の要素を含む装置を示し
ている。二つのＰＴＣデバイス１,１'は、層４０の手段
により、薄板状基板５"のそれぞれの面に印刷された抵
抗６１,６１'の上に半田つけされる。２枚の付加的な基
板５,５'がＰＴＣ要素の残りの面に取り付けられる。ワ
イヤーリード線２１,２２,２１',２２'は、個々に対し
て電力が印加される二つの分離したユニットを与えるた
めに、導体パッド９１,９１'に取り付けられる。

【００４５】第１３図ないし第１８図は、ＰＴＣ抵抗を
含む複合デバイスに対する可能な設計を示し、このＰＴ
Ｃ抵抗は、第２の抵抗、および／又は、Ｉ_B及びＩ_H間の
関係に影響を与える手段から隔てられ、その手段として
は、例えば、付加的なリード線(第１５図)、熱−収縮性
チップ(第１４図)、不定形(例えば次第に狭くなる)抵抗
(第１６図)、カットあるいは切り出し基板(個々に第１
７図及び第１８図)の使用がある。

【００４６】例１ 表１に掲げられた導電性化合物Ａ及びＢはバンブリイ
(Ｂanbury)ミキサーを用いて、微細化され、そしてシー
トに押し出されることにより準備された。各々が厚さ
０.０２５インチ(０.０６４cm)の２枚の化合物のＡのシ
ートを、０.０２０インチ(０.０５１cm)厚の化合物のＢ
シートの各々の面上に積層することにより、厚さ０.１
２０インチ(０.３０４cm)の薄板状化された板が作製さ
れた。フクダ社市販の厚さ０.００１４インチ(０.００
３６cm)の電着されたニッケル箔の電極は、前記の板の
各々の面に装着された。ＰＴＣデバイスは、板から０.
３×０.３インチ(０.７６×０.７６cm)のチップに切断
されることにより、準備された。これらのチップは、１
５０℃で１時間加熱され、５mＡで１.５ＭeＶの電子ビ
ームを用いて２５Ｍradの照射値にて照射され、２時間
加熱され、５mＡで１.５ＭeＶの電子ビームを用いて５
０Ｍradの照射値にて照射され、そして３時間加熱され
ることにより、処理された。デバイスの電気的性能は、
二つの回路で試験することにより決定された。リード線
は、半田により電極に取り付けられた。デバイスの電気
的性能は、二つの回路で試験することにより行われた。
最初の試験では、デバイスに交流２６０Ｖ、１０Ａの電
力が５秒間印加され、第２の試験では、デバイスに交流
６００Ｖ、１Ａの電力が５秒間印加された。火炎、スパ
ーク、あるいは電極の層剥離なく、試験に耐えたデバイ
スの個数が各々のサイクル後に決定された。

【００４７】例２ 体積比４０％の化合物Ｃと体積比６０％の化合物Ｄとが
混合され、その混合物が０.０１０インチ(０.０２５cm)
の厚さのシートに押し出されることによって化合物Ｅが
準備された。５枚の化合物Ｅのシートは、１層の化合物
Ｂのシートの両面に積層され、０.１３０インチ(０.３
３０cm)の厚さの面に形成された。ニッケル電極を取り
付けた後、デバイスは切断処理され、そして、例１で述
べたごとく試験された。その結果は表２に示されてい
る。３枚の層すべてに非有機フィルターを備えたデバイ
スは、中央の層にのみフィルターを有するものと比較し
てより良好に機能することがわかる。

【００４８】例３ 化合物Ｆ及びＧが準備され、個々に０.０１４インチ
(０.０３６cm)及び０.０２４インチ(０.０６１cm)の厚
さのシートに押し出された。２枚の化合物Ｆのシートを
化合物Ｇのシートの両面に積層されることにより、０.
０８２インチ(０.２０８cm)の厚さの板が作製され、そ
して電極が取り付けられた。デバイスは、切断され、そ
して例１のごとく、第１の段階で４.５ＭeＶ、１５ｍＡ
の電子ビームを用いて２５Ｍradに照射され、第２段階
で１.５ＭeＶ、５ｍＡの電子ビームを用いて５０Ｍrad
に照射された。これらのデバイスを、交流２６０Ｖ、１
０Ａ及び２６０Ｖ、１Ａで試験した結果は表２に示され
ている。

【００４９】例４ 化合物Ｈが準備され、０.０２０インチ(０.０５１cm)の
厚さに押し出された。２枚の化合物Ｆが１層の化合物Ｈ
の両面に積層されることにより、０.０８０インチ(０.
２０３cm)の厚さの板に形成され、そして、電極取り付け
の後、デバイスは切断処理され、例３の手順に従って試
験された。表２で示されたごとく、その結果は、中央に
非有機物のフィルターを有するデバイスが、フィルター
を有しない例３と同様なデバイスよりも良好に機能する
を示している。

【００５０】

【表１】 Ｍariex6003はフィリップ・ペトローレウム社市販の高
濃度ポリエチレン。Ｒaven600はコロンビア・ケミカル
社市販のカーボンブラック。Ｋisuma５Ａはミツイ社市
販のマグネシウム水酸化物。

【００５１】

【表２】

【００５２】例５ 表３で示したような導電性化合物Ｉ,Ｊ,Ｌ及びＭは、バ
ンブリイミキサーを用い、各々が微細化されることによ
り準備された。等量の化合物Ｉ及びＪが混合され、厚さ
０.０１０インチ(０.０２５cm)の厚さのシートに押し出
された化合物Ｋが作られた。等量の化合物Ｌ及びＭが混
合され、厚さ０.０２０インチ(０.０５０cm)の厚さのシ
ートに押し出された化合物Ｎが作られた。１層の化合物
Ｎの両面に５層の化合物Ｋを積層し、ニッケル箔電極を
取り付けることにより、板が作られた。ＰＴＣデバイス
は、板から切り出され、例１の手順に従って処理され、
即ち、第１段階で２.５ＭeＶの電子ビームを用いて２５
Ｍradに照射され、そして第２段階で１５０Ｍradに照射
され、その間にデバイスはは７０℃の表面温度に達す
る。これが終了すると、交流２５０Ｖ、２Ａの下で電力
が印加され、ニツケル箔は直ちに除去された。

【００５３】例６ デバイスは、第２段階の放射が２.５ＭeＶで電子ビーム
電流２mＡで行われ、デバイスがおよそ３５℃の表面温
度に達する以外は、例１の手順により準備された。これ
らのデバイスのすべては、交流２５０Ｖ,２Ａで６０回
に耐え、そして、交流６００Ｖ,１Ａでの６０回にそれ
らのデバイスの６０％が耐えた。

【００５４】例７ 例７に従って作られた電気的装置が第２図及び第３図に
示されている。厚膜の銀のインク(ＥＳＬ社市販)で作ら
れた導体パッド９が、１.０×０.３７５×０.０５０イ
ンチ(２.５４×０.９５×０.１３cm)のアルミニウム基
板５の端部にスクリーン印刷される。ルテニウム酸化物
による厚膜抵抗インク(ＥＳＬ３９００系の１０オーム
／単位面積及び１００オーム／単位面積が混合され、抵
抗２０オーム／単位面積としたもの)の層６がアルミニ
ウム基板の一つの端部に、０.６×０.３７５インチ(１.
５２×０.９３５cm)のパターンに印刷され、導体パッド
を橋絡させた。２.５オームの抵抗を有するＰＴＣデバ
イス１が半田により、他の端部にて導体パッドの頂部に
取り付けられた。厚膜抵抗とＰＴＣデバイスとはワイヤ
ー４の手段により接続された。リード線２１,２２は、
ＰＴＣデバイスの頂部の表面電極２と、厚膜抵抗の端部
とに取り付けられた。その結果、複合デバイスはおよそ
３７.５オームの抵抗を有する。

【００５５】

【表３】 Ｍariex HXM50100はフィリップ・ペトローレウム社製の
高濃度ポリエチレン。Ｓtatex Ｇはコロンビア・ケミカ
ル社市販のカーボンブラック。Ｋisuma５Ａはミツイ社
市販のマグネシウム水酸化物。非酸化物は、４−４'−
シィオビィス(thiobis)のオリゴマー(oli-gomer)であ
り、米国特許第3,986,981号に述べられたごとく平均の
重合程度は３−４。

【００５６】例８ 化合物Ｋの５枚のシートが、二つの電着されたニッケル
箔電極の間に積層された。ＰＴＣデバイスは板から切り
出され、例６の手順に従って処理された。この例に従っ
て準備された電気的装置は、第４図及び第５図に示され
ている。

【００５７】銀インクの導体パッド９は、０.８×０.４
×０.０５０インチ(２.０×１.０×０.１３cm)のアルミ
ニウム基板の両面にスクリーン印刷された。ルテニウム
酸化厚膜抵抗６は、基板の一方の面上の０.８×０.３イ
ンチ(２.０×０.７６ｃｍ)の長方形内にスクリーン印刷
された。ＰＴＣデバイスは他の面に半田により取り付け
られた。要素間の電気的な接続は、ＰＴＣデバイスの底
部の電極３から厚膜抵抗６の一方の端部へのスクリーン
印刷のリード線の手段によりに行われた。

【００５８】例９ 例６の手順に従って電気的装置が作られた。二つの個別
のユニットは、第８図に示されるように、同一面内のＰ
ＴＣデバイスと互いに接近して置かれる。この組み合わ
せは、二つのユニットを回路基板上の同じスペースに一
つのユニットとして適応させることを可能にする。

【００５９】例１０ この例に従った電気的装置は、第９図及び第８図に示さ
れている。二つのＰＴＣデバイス１,１'は、アルミナ基
板の一方の面上に、電圧制限用デバイス３０に接近して
設置される。二つのルテニウム酸化物の厚膜抵抗６,６'
は、基板の反対側に互いに接近して設けられる。抵抗６
とＰＴＣデバイス１との間の電気的接続は、スクリーン
印刷のリード線４の手段により行われる。ＰＴＣデバイ
ス１と電圧制限用デバイス３０との間の電気的接続も
又、別のスクリーン印刷のリード線４１の手段により行
われる。第２の抵抗６'は、リード線４'により、第２の
ＰＴＣデバイス１'に接続される。この第２のＰＴＣデ
バイス１'は、第１のＰＴＣ素子と同様な手段４１'によ
り、電圧制限用デバイス１０に接続される。

【００６０】例１１ この例に従って作られた電気的装置が第１１図に示され
ている。ＰＴＣデバイスは、例１の手順に従って作製さ
れた。導体パッド９,９',９１,９１'及び厚膜抵抗６,
６'は、例７と同じように、２枚のアルミナ基板の一方
の面にスクリーン印刷される。抵抗２オームを有するＰ
ＴＣデバイス１は、各々の基板上の抵抗の間に位置し、
かつ、半田４０にて取り付けられる。リード線２１,２
２は、各々の基板上の導体パッド９１,９１'に取り付け
られ、このリード線が電源に接続されたとき、リード線
２１から抵抗６、ＰＴＣデバイス１及び抵抗６'を通っ
て電流が流れる。装置の合計抵抗は、１００オームであ
る。

【００６１】例１２ この例の電気的装置が第１２図に示されている。二つの
ＰＴＣデバイスは、例６の手順に従って作製された。２
枚の薄板状基板５,５'は、例１１で述べられたごとく準
備された。第３の薄板状基板５"は、双方の薄板状基板
の表面上に導体パッド及びルテニウム酸化物を印刷する
ことにより準備された。半田を用いて、ＰＴＣデバイス
は、１層コーティングの基板５と、２層コーティングの
基板５"との間と、この２層コーティングの基板５"と１
層コーティングの基板５'との間に設けられる。４本の
ワイヤー２１,２２,２１',２２'は、４個の導体パッド
９１,９１'に取り付けられた。

【００６２】例１３ １４８.５オームの抵抗を有する厚膜抵抗は、アルミナ
基板の一方の表面に設けられ、そして、１.５オームの
抵抗を有するＰＴＣデバイスは抵抗の反対側の表面中央
に設けられた。その結果による装置が試験され、２３℃
でほぼ１００mＡ(７０℃では６０mＡ)の電流が保持さ
れ、遮断電流は２Ａであった。

【００６３】例１４ 例１３の手順によって電気的装置が準備されたが、ＰＴ
Ｃデバイスのどの部分もが厚膜抵抗のいずれの部分の上
に位置しないように、ＰＴＣデバイスは基板上に位置さ
れた。装置は、例１３と同じ保持電流を有するが、遮断
電流は１Ａであった。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による作成
方法に従うと架橋時のガス発生が抑制され、よって電極
の剥離を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 Ｉ_H及びＩ_Bを決定するための回路図

【図２】 Ｉ_H及びＩ_Bを決定するための回路図

【図３】 この発明の電気的デバイスの平面図

【図４】 この発明の装置の平面図

【図５】 図４のＡ−Ａラインにおける断面図

【図６】 この発明の別の装置の平面図

【図７】 図６のＢ−Ｂラインにおける断面図

【図８】 この発明の更に別の装置の断面図

【図９】 この発明の付加的な装置を二つの異なった側
から見た平面図

【図１０】 この発明の付加的な装置を二つの異なった
側から見た平面図

【図１１】 この発明の選択的な装置の断面図

【図１２】 この発明の選択的な装置の断面図

【図１３】 この発明の複合デバイスに対する可能な設
計を示す図

【図１４】 この発明の複合デバイスに対する可能な設
計を示す図

【図１５】 この発明の複合デバイスに対する可能な設
計を示す図

【図１６】 この発明の複合デバイスに対する可能な設
計を示す図

【図１７】 この発明の複合デバイスに対する可能な設
計を示す図

【図１８】 この発明の複合デバイスに対する可能な設
計を示す図

【符号の説明】

１ 回路保護デバイス ２ 薄板状金属電極 ３ 薄板状金属電極 ５ 基板 ６ 厚膜抵抗 ９ 導電性パッド １０ ＰＴＣ素子 １１ 導電性重合体層 １２ 第３の重合体層 １３ 第２の重合体層 ２１ リード線 ２２ リード線

フロントページの続き (72)発明者 デイビッド・エー・ホルスマ アメリカ合衆国94301カリフォルニア、パ ロアルト、パーキンソン・アヴェニュ1141 番 (72)発明者 ジローム・ペロネット アメリカ合衆国94301カリフォルニア、パ ロアルト、クーパー・ストリート215番 (72)発明者 チャールズ・エイチ・キャンプハウス アメリカ合衆国94040カリフォルニア、マ ウンテンビュー、ナンバーフォー、ビクタ ー・ウェイ602番

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (１)ＰＴＣ特性を呈し、かつ重合体要素
   を含み、そして重合体要素内に分散された導電性充填剤
   の粒子を含む架橋導電性重合体からなるＰＴＣ素子と；
   そして、(２)ＰＴＣ素子に電気的に接続され、該ＰＴＣ
   素子を通して電流を生じさせるために電源に接続可能と
   した２つの電極とを含む、電気的デバイスの作製方法で
   あって、 本方法は、ＰＴＣ素子に対して電子ビームの使用により
   照射架橋を行い、そして、次の条件、 (ａ)平均照射速度は速くて３.０Ｍrad／分であり； (ｂ)ＰＴＣ素子の各々の電流−供給部分で吸収される照
   射量は少なくとも５０Ｍradであり、そして、架橋反応
   において、電極に接触しているＰＴＣ素子のいずれの部
   分も(Ｔm-６０)℃より高温に達せず、ここでＴmは、重
   合体要素において最低融点を持つ重合体の示す差動走査
   熱量計による吸熱曲線のピークで測定された温度であ
   る；の内の一つを満たすことを特徴とする電気的デバイ
   スの作製方法。
2. 【請求項２】 重合性要素は、結晶性組織の重合体であ
   る請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 粒子状の導電性充填剤はカーボンブラッ
   ク、グラファイト、金属または金属酸化物を含む請求項
   １記載の方法。
4. 【請求項４】 ２本の電極は金属箔を含む請求項１記載
   の方法。
5. 【請求項５】 照射架橋は１段階で行われる請求項１記
   載の方法。
6. 【請求項６】 照射架橋は２段階で行われる請求項１記
   載の方法。
7. 【請求項７】 電気的デバイスは薄板状であり、電流は
   ＰＴＣ素子の厚さ方向に流れる請求項１記載の方法。
8. 【請求項８】 ＰＴＣ素子は一つ以上の層を含む請求項
   ７記載の方法。
9. 【請求項９】 重合性要素が高濃度のポリエチレンを含
   み、どの部分も電極に接触しないＰＴＣ素子が架橋工程
   の間に６０℃よりも高い温度に達する請求項１記載の方
   法。