WO2010005024A1

WO2010005024A1 - Ｐｔｃデバイスおよびそれを有する電気装置

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Publication number: WO2010005024A1
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Inventors: 洋幸小山
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Abstract

　ＰＴＣ素子の信頼性の低下を可及的に抑制したＰＴＣデバイスを提供する。　そのようなＰＴＣデバイスは、　層状ＰＴＣ要素およびその両側に配置された金属電極を有して成るＰＴＣ素子（１４）、ならびに　絶縁層（１６）およびその一方の主表面に配置された金属層（１８）を有して成る保持金属層保持絶縁層（１２）であって、金属層上にＰＴＣ素子の一方の金属電極が配置されてこれらが電気的に接続されている、保持金属層保持絶縁層を有して成る。

Description

ＰＴＣデバイスおよびそれを有する電気装置

　本発明は、ＰＴＣ素子を有して成るＰＴＣデバイス、特に回路保護素子として使用されるポリマーＰＴＣ素子を有して成るＰＴＣデバイスおよびそのようなデバイスを有して成る電気または電子装置に関する。

　種々の電気または電子装置において、電源回路等に過剰に大きい電流が流れた場合に、装置を構成する重要な要素が故障するのを未然に防ぐためにポリマーＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子が回路保護素子として広く使用されている。このような素子自体は周知であり、通常、ポリマー中で導電性フィラーが分散しているポリマー組成物でできた、通常は層状の形態のＰＴＣ要素、およびその対向する主表面に配置された金属電極、例えば金属箔電極を有して成る。

　例えば、電気装置としての充電可能な電池パックにおいてＰＴＣ素子が使用されている。電池パックは、その一方の端部に陰極端子を有し、その陰極端子にリードを介してＰＴＣ素子が電気的に接続されている。そのような電池パックの端部を側方から見た様子を模式的に図７に示す。尚、図７では、ＰＴＣ素子およびそれと組み合わせる種々の要素の状態が分かるようにこれらを模式的断面図にて示す。

　図示した電池パック１００において、その端部に配置された封口体１０２上に位置する、電池パックの陰極端子１０４にＰＴＣ素子１０６が電気的に接続されている。このＰＴＣ素子１０６は、層状ＰＴＣ要素およびその各側の主表面に設けた金属電極（図面では、簡単のため、ＰＴＣ要素および金属電極を一体物として図示）を有して成り、そのＰＴＣ素子１０６は、金属電極に電気的に接続され、ＰＴＣ要素の側方を越えて外向きに突出する下側リード１０８および上側リード１１０を有する。詳細には、下側リード１０８は、陰極端子１０４に電気的に接続され、上側リード１１０は、他の所定の電気要素または電気回路、例えば図示するように充電時および／または放電時において過剰電流等から電池パックを保護する制御機能を有する配線基板（例えばＰＣＭ、printed circuit module）１１２に電気的に接続されている。このようにＰＴＣ素子１０６が配置されてリードが接続されることによって、ＰＴＣ素子は回路保護素子として機能する。

　上述のようにＰＴＣ素子１０６を電池パック１００に配置して接続する場合、例えば図示するように、下側リード１０８を陰極端子１０４に溶接によって直接接続し、他方、上側リード１１０を配線基板１１２に折り曲げ可能リード１１４を介して電気的に接続する。このように接続する場合、例えば抵抗溶接によって実施する。この抵抗溶接に際しては、溶接すべき箇所を一体に押圧して実施する。尚、図面では、溶接箇所を黒丸印で示している。例えばＰＴＣ素子１０６の金属電極上に配置した下側リード１０８を陰極端子１０４に対して押圧しながら、あるいは配線基板１１２の接続端子１１６に予め接続した折り曲げ可能リード１１４を上側リード１１０に対して押圧しながら、これらを一体に接続する。尚、図示した態様では、折り曲げ可能リード１１４に上側リード１１０を接続した後、断面Ｌ字形状となるようにリード１１４を約９０°折り曲げることによって、ＰＴＣ素子１０６のほぼ側方に位置していた配線基板１１２を、ＰＴＣ素子１０６の上方に配線基板１１２が位置するようにリード１１４を折り曲げた状態で示している。

　上述のように用いられるＰＴＣ素子が具備すべき要件の１つとして、平常時のＰＴＣ素子自体の抵抗が小さいということがある。しかしながら、ＰＴＣ素子自体の抵抗が低い場合であっても、上述のように、電池パックのような電気装置に配置した場合に、ＰＴＣ素子の信頼性が不十分となる場合がある（例えばトリップ温度が高くなる）ことに、発明者は気付いた。このような信頼性の低下は、所定回路に配置したＰＴＣ素子が想定している条件下でトリップせず（例えば所定温度より高い温度でトリップして）、所定のように回路保護素子として機能しない場合が生じ得ることになるため、望ましいものではない。このような信頼性の低下は、ＰＴＣ素子を回路保護素子として用いる場合、電池パックにおいて使用する態様に限らず、基本的には、いずれの他の電気装置において用いる場合も同様に、望ましいものではない。

特開２００３―３４６９１７号公報

　上述のように、ＰＴＣ素子を回路保護素子として用いるに際して、ＰＴＣ素子の信頼性が低下することは望ましいものではない。従って、そのように信頼性が低下する理由を探求して、それに基づいて信頼性の低下を可及的に抑制したＰＴＣデバイスを提供することが望まれる。例えば、電池パックのような電気装置においてＰＴＣ素子を回路保護素子として用いる場合には、ＰＴＣ素子の抵抗の増加を抑制することが特に望まれている。

　上述の課題に鑑み、発明者は、ＰＴＣ素子の信頼性が低下する理由について鋭意検討を重ねた。その結果、信頼性の低下をもたらす要因の１つとして可能性が大きいものが、ＰＴＣ素子を例えば陰極端子のような電気要素に配置して電気的に接続することによって電気装置を製造する際にＰＴＣ素子に作用する力、接続した後に引き続いて作用する力、および／または接続した後に新たに作用する力であるとの考えに到った。但し、この考えは、１つの可能性であり、この考えによって本発明の範囲が拘束されるものではない。

　そのような力が作用する方向は、ＰＴＣ素子、特にそれを構成するＰＴＣ要素に対して種々の方向であり、その結果、ＰＴＣ素子を変形させる（例えば捻ったり、反らせたり、圧縮したり、および／または延伸したりする）。実際には、ＰＴＣ素子の剛性のためにそのような変形が生じない（潜在的な変形）こともあり、その場合でも、そのような変形が生じようとする方向で力が作用している。

　そして、そのような変形または潜在的な変形の結果、ＰＴＣ要素におけるポリマー材料とその中で分散している導電性フィラーとの間の位置的関係が微妙に影響を受け、所定のトリップ温度でのＰＴＣ素子の抵抗値が低抵抗値化し、ＰＴＣ素子の信頼性に影響を与えることが考えられる。

　上述の考えに基づいて検討を更に重ねた結果、信頼性の低下を抑制したＰＴＣ素子を有して成るデバイスとして、本発明は、
　層状ＰＴＣ要素およびその両側に配置された金属電極を有して成るＰＴＣ素子、ならびに
　絶縁層およびその一方の主表面に配置された金属層を有して成る金属層保持絶縁層であって、金属層上にＰＴＣ素子の一方の金属電極が配置されてこれらが電気的に接続されている、金属層保持絶縁層
を有して成るＰＴＣデバイスを提供する。

　本発明の１つの好ましい態様では、ＰＴＣデバイスは、金属層保持絶縁層の金属層上に配置されたリードを更に有して成る。このリードを介して、ＰＴＣ素子を所定の電気要素（例えば電池パックの陰極端子）、配線基板（例えば回路保護基板、特にその接続端子）等に電気的に接続できる。この場合のＰＴＣデバイスにおいて、金属層保持絶縁層の金属層上に配置されるリードは、第１リードとして機能し、ＰＴＣデバイスは、ＰＴＣ素子の他方の金属電極に電気的に接続された第２リードを更に有して成るのが好ましい。この第２リードは、ＰＴＣ素子を、他の所定の電気要素、例えば（上述の所定の電気要素が陰極端子の場合には）配線基板、（上述の所定の電気要素が回路保護基板、特にその接続端子の場合には）陰極端子等に電気的に接続するように機能する。

　本発明は、本発明のＰＴＣデバイスを有して成る電気装置をも提供する。特に、ＰＴＣデバイスのＰＴＣ素子は電気装置において回路保護素子として機能できる。

　図７に示す電池パックにおいて、ＰＴＣ素子１０６を封口体１０２と配線基板１１２との間に配置する場合、例えば上述のようにＰＴＣ素子の下側リード１０８を陰極端子１０４に接続した後、上側リード１１０を、折り曲げ可能リード１１４を予め接続した配線基板１１２のリード１１４に接続し、その後、リード１１４を折り曲げる。このようにしてＰＴＣ素子１０６を配置する場合、ＰＴＣ素子１０６は何らかの要素に支持されることなく、独立した状態（具体的には浮いた状態）のままで、陰極端子１０４およびリード１１４に溶接される。

　また、そのような溶接の後、ＰＴＣ素子１０６が独立した状態のままでリード１１４が折り曲げられる。この場合、下側リード１０８が陰極端子１０４に固定された状態で、上側リード１１０を介して曲げ力がＰＴＣ要素１０６に作用することになる。

　尚、図７に示すように、ＰＴＣ素子１０６を陰極端子１０４に接続した後に、またはその前に、ＰＴＣ素子１０６の下側で封口体１０２上に絶縁層１１８が配置されている場合がある。この樹脂層１１８はＰＴＣ素子１０６に大きな力が作用した場合に素子の変形および／または変位を制限するように作用する。このような絶縁層１１８とＰＴＣ素子とは離間し、それらの間にはギャップがある。

　このギャップは、ＰＴＣ素子１０６をリード１０８および１１０を介して所定のように電気的に接続した後で、必要に応じてこれらの周囲に供給される封止樹脂１２０によって満たされている。図７では、ＰＴＣ素子１０６が封口体１０２に対して平行に配置されているように図示しているが、上述のようにＰＴＣ素子１０６を配置する場合、実質的にそのように平行に配置される場合は少なく、ＰＴＣ素子１０６を封口体１０２に対して予備的に位置決めすることは全く意図されていない。図示した態様では、樹脂層１１８は、その下に配置された両面接着テープ１２２によって封口体１０２に対して固定されている。

　このような溶接および折り曲げの過程においては、上側リード１１０および下側リード１０８に種々の方向で力が作用し、その力は、ＰＴＣ素子１０６に、従って、ＰＴＣ要素に作用する。このようにＰＴＣ要素に作用する力は、ＰＴＣ素子の信頼性を低下させる要因となる。

　これに対し、本発明のＰＴＣデバイスにおいては、このようにＰＴＣ要素に作用する力の影響を可及的に抑制すべく、ＰＴＣ素子を金属層保持絶縁層上に予め配置してＰＴＣ素子を金属層保持絶縁層に実質的に固定して一体とし、それによって、上述のようにＰＴＣ素子（またはＰＴＣ要素）に作用し得る種々の力を金属層保持絶縁層によって緩衝することができ、その結果、そのような力の影響を可及的に抑制できる。

　ＰＴＣ素子を構成するＰＴＣ要素が特に薄い場合、例えば約０．５ｍｍ以下の場合、上述のように種々の方向に作用する力がＰＴＣ要素に与える影響は非常に大きく、従って、本発明の効果が特に有用となる。更に、本発明のＰＴＣデバイスは、金属層保持絶縁層を介して電気要素上に直接配置できるので、上述のように浮いた状態でＰＴＣ素子が電気要素に接続されている場合より、電気要素の温度がＰＴＣ素子に伝わり易く、その結果、ＰＴＣ素子の感度が向上する。

本発明のＰＴＣデバイスの１つの態様の側方を模式的断面図にて示す。本発明のＰＴＣデバイスの別の態様の側方を模式的断面図にて示す。本発明のＰＴＣデバイスの更に別の態様の側方を模式的断面図にて示す。図１に示す本発明のＰＴＣデバイスを組み込んだ電気装置の側方を模式的断面図にて示す。図２に示す本発明のＰＴＣデバイスを組み込んだ電気装置の側方を模式的断面図にて示す。図３に示す本発明のＰＴＣデバイスを組み込んだ電気装置の側方を模式的断面図にて示す。従来のＰＴＣデバイスを組み込んだ電池パックの側方を模式的断面図にて示す。

１０…ＰＴＣデバイス、１２…金属層保持絶縁樹脂層、１４…ＰＴＣ素子、
１６…絶縁樹脂層、１８…金属層、２０…第１リード、２２…第２リード、
２４…両面接着テープ、２６…封止樹脂、３０…金属層、１００…電池パック、
１０２…封口体、１０４…陰極端子、１０６…ＰＴＣ素子、１０８…下側リード、
１１０…上側リード、１１２…配線基板、１１４…リード、１１６…接続端子、
１１８…絶縁樹脂層、１２０…封止樹脂、１２２両面接着テープ、
１２４…絶縁樹脂。

　以下に、図面を参照して、本発明をより詳細に、また、より具体的に説明する。尚、図面を通じて、同じ参照番号によって示す要素は、実質的に同じ機能を有する要素を意味することを意図している。

　本発明のＰＴＣデバイスにおいて使用するＰＴＣ素子は周知であり、それを構成する層状ＰＴＣ要素および金属電極等も周知である。ＰＴＣ素子なる用語は、一般的に使用されている用語の意味で使用し、ＰＴＣ素子は、いわゆるポリマーＰＴＣ組成物を層状に形成したＰＴＣ要素（即ち、ポリマーＰＴＣ要素）ならびにその各主表面に配置された第１金属電極（特に箔状電極）および第２金属電極（特に箔状電極）を有して成るのが特に好ましい。また、ポリマーＰＴＣ要素は、ポリマー材料（例えばポリエチレン、ポリビニリデンフルオライド等）中に導電性フィラー（例えばカーボンフィラー、金属フィラー（銅、ニッケル、ニッケル－コバルト合金等のフィラー）等）が分散している、いわゆる導電性ポリマー組成物から構成されているものである。通常、そのような組成物を押出成形することによってＰＴＣ要素を得ることができる。

　ＰＴＣ素子は、通常、層状のＰＴＣ要素の両側の主表面の全体に積層状態の金属電極（通常、金属箔電極）を有する全体としても層状またはディスク状の要素であり、ＰＴＣ要素は、例えば円板状であっても、薄い矩形状であってもよい。

　また、金属層保持絶縁層も周知であり、具体的には、絶縁層としてセラミック層（例えばセラミック基板）、即ち、絶縁セラミック層を有するもの、金属層保持セラミック層、あるいは絶縁層として樹脂層、即ち、絶縁樹脂層を有するもの、即ち、金属層保持絶縁樹脂層を金属層保持絶縁層として使用できる。本発明においては、絶縁樹脂層を有するものを使用するのが好ましいが、セラミック層を有するものであっても、程度の差があるとしても、上述の効果を得ることができる。

　セラミック層を有するものとしては、例えば、Ｍｏ／Ｍｎ（モリブデン／マンガン）、Ｗ（タングステン）のような金属層を、アルミナ層のようなセラミック層上に印刷、焼成し、その後Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）などをメッキすることによってセラミック層上に配置したものが市販されており、本発明においてもそのようなものを使用できる。

　金属層保持絶縁樹脂層としては、例えば、銅箔のような金属層を、エポキシ樹脂などをガラス布に含浸した絶縁樹脂層に対して加圧することによって、そのような絶縁樹脂層上に金属層を配置・接着したものを本発明において使用できる。このような金属層保持絶縁樹脂層は、金属張り絶縁樹脂層とも呼ばれ、種々のものが市販されている。

　より詳細には、金属層保持絶縁樹脂層は、絶縁樹脂層、およびその上に接着された金属層、例えば金属箔、金属シート（箔より厚い）等の形態のものを有して成り、種々のものが市販されている。絶縁樹脂層は、いずれの適当な絶縁樹脂で形成されていてもよく、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂のような樹脂から形成されていてよい。尚、絶縁樹脂層は、基材としての紙、ガラス布等に絶縁樹脂を含浸したもの（即ち、絶縁樹脂含浸基材）であってもよく、通常、そのような場合が好ましい。

　また、金属層は、いずれの適当な金属で形成されていてもよく、例えば銅、金、モリブデン/マンガン、タングステンのような金属から形成されていてよい。本発明の１つの態様では、配線基板を形成するために市販されている種々の金属層張り樹脂基板を、本発明のデバイスの金属層保持絶縁樹脂層として使用できる。例えば、銅張り紙基材フェノール樹脂層、銅張り紙・ガラス布基材エポキシ樹脂層等を本発明のＰＴＣデバイスの金属層張り絶縁樹脂層として使用できる。

　本発明のＰＴＣデバイスでは、金属層保持絶縁層の金属層の一部分の上にＰＴＣ素子、詳しくはその金属電極が配置され、これらが電気的に接続されている。金属層の残りの部分の少なくとも一部分上にはリードが配置され、これらが電気的に接続されている。

　図１～図３に、本発明のＰＴＣデバイスの種々の態様を模式的側方断面図にて示す。尚、上述のように、金属層保持絶縁樹脂層を金属層保持絶縁層として用いるのが好ましいので、以下のより具板的な説明においては、金属層保持絶縁樹脂層を用いる場合を例として参照するが、金属層保持セラミック層を用いる場合も同様である。

　ＰＴＣデバイス１０は、金属層保持絶縁樹脂層１２およびその上に配置されたＰＴＣ素子１４を有して成る。金属層保持絶縁樹脂層１２は、絶縁樹脂層１６およびその上に配置された金属層１８を有して成り、例えば、金蔵層保持絶縁樹脂層１２を形成するに際して、熱圧着によってこれらが一体に接着されている。尚、ＰＴＣ素子は、層状ＰＴＣ要素およびその両側の主表面に配置された金属電極を有して成るが、図示した態様では、これらを区別することなく、一体となったＰＴＣ素子１４として示している。

　ＰＴＣ素子１４と金属層保持絶縁樹脂層１２との接続はいずれの適当な方法で実施してもよく、例えば、ハンダ付けによって、例えばハンダペースト、ハンダボール、ハンダリボン等をこれらの間に配置してリフロー炉内で加熱することによって、実施してよい。従って、図示した態様では、ＰＴＣ素子１４の下側の金属電極が、金属層保持絶縁樹脂層の金属層１８に電気的に接続されている。

　本発明のＰＴＣデバイス１０は、図示するように、金属層保持絶縁樹脂層の金属層１８上に（詳しくは、上記「金属層の残りの部分の少なくとも一部分」に相当する部分の上に）配置されたリード２０を第１リードとして更に有して成るのが好ましい。リード２０は、金属層１８を介してＰＴＣ素子１４、特にその一方の金属電極（具体的には下側電極）を所定の電気要素（例えば配線基板１１２またはその接続端子１１６、封口体１０２またはその陰極端子１０４、他のリード１１４等）に電気的に接続するように作用する。第１リードはいずれの適当な形態であってもよく、例えば、図示するようにストリップ、シート、ワイヤー等の形態であってよい。また、第１リードはいずれの適当な材料でできていてもよい。第１リード２０と金属層１８との間の接続は、上述のＰＴＣ素子１４と金属層保持絶縁樹脂層１２との間の接続と同様に、いずれの適当な方法で実施してもよい。

　図示した態様では、ＰＴＣ素子１４の他方の金属電極（具体的には上側電極）を他の所定の電気要素に電気的に接続するように作用する別のリード２２を有して成る。本明細書では、この別のリード２２を第２リードとも呼び、上述の第１リードと区別している。この第２リードは、上述の第１リードと同様に、いずれの適当な形態であってもよく、例えば、図示するようにストリップ、シート、ワイヤー等の形態であってよい。第２リードもいずれの適当な材料でできていてもよい。第２リード２２とＰＴＣ素子の金属電極との間の接続は、上述のＰＴＣ素子１４と金属層保持絶縁樹脂層１２との間の接続と同様に、いずれの適当な方法で実施してもよい。尚、図２に示すように、本発明のＰＴＣデバイスでは、第２リード２２とＰＴＣ素子１４の金属電極との間に金属層３０のような別の要素が介在してよく、この金属層３０は、金属層保持絶縁層１２の金属層１８とは電気的に接続されていない金属層２８に取り付けた折り曲げ可能リード１１４との間でワイヤーボンディングされている。

　尚、図１～図３に示すように、本発明のＰＴＣデバイスおいて、金属層保持絶縁樹脂層１２下側には両面接着テープ２４が貼り付けられているのが好ましい。例えば、図７の電池パックに本発明のＰＴＣデバイスを用いる場合、両面接着テープの一方の面は封口体１０２の外側表面に接着され、他方の面は金属層保持絶縁樹脂層に接着される。この態様では、本発明のＰＴＣデバイスを両面接着テープ２４によって適当な基材（例えば、封口体のようなＰＴＣデバイスを位置させる電気要素）に取り付けることができる。

　適当な基材としての例えば封口体に取り付ける場合、両面接着テープ２４の下側から第２リード２２（図１の場合）または第１リード２０（図２または図３の場合）の下側までの距離（「ｔ」で図示する）を、封口体の表面から陰極端子が突出している高さ（図４にて「ｔ’」で示す）に実質的に等しくし、封口体上に図１または図２もしくは図３のＰＴＣデバイスを配置すると、第２リードまたは第１リードの下面がちょうど陰極端子の上に位置する状態（即ち、第２リードまたは第１リードの下面のレベルと、陰極端子の頂部のレベルとが実質的に一致する状態）となり、そのような状態でリードと陰極端子とを例えば溶接して電気的に接続すると、この接続によってＰＴＣ素子に作用する不必要な力が最小限となる。

　また、図１～図３に示すように、本発明のＰＴＣデバイスおいて、ＰＴＣ素子１４を樹脂２６によって封止するのが好ましい。この樹脂は、ＰＴＣ要素に含まれる導電性フィラーが酸化されるのを防止する機能を有し、例えばエポキシ樹脂を使用できる。従って、ＰＴＣ素子１４を構成するＰＴＣ要素の少なくとも露出部、好ましくはＰＴＣ素子の露出部全体を覆うように供給されているのが好ましい。このように樹脂によって封止することにより、ＰＴＣ要素に含まれる導電性フィラーが酸化されるのを抑制でき、その結果、ＰＴＣ素子の抵抗の増加を可及的に抑制することができる。

　図１に示した本発明のＰＴＣデバイスを組み込んだ電気装置としての電池パック１００を図４に、図１と同様に模式的側方断面図にて示す。図４において、本発明のＰＴＣデバイス１０は、その第２リード２２が電池パック１００の陰極端子１０４に溶接されている。金属層保持絶縁樹脂層１２の金属層１８上には第１リード２０が配置され、第１リード２０は、それに接続された他のリードとしてのリード１１４を介して配線基板１１２に接続されている。図示した態様では、第１リード２０と他のリード１１４とが溶接され、また、他のリード１１４と配線基板１１２（詳しくはその接続端子１１６）とが溶接されている。尚、溶接箇所を黒丸印で示している。他のリード１１４は、折り曲げ可能なリードであり、配線基板１１２の接続端子１１６と接続した後、図示するように折り曲げて、その結果、配線基板１１２がＰＴＣ素子１４の上方に位置するようにできる。

　図４に示す態様では、本発明のＰＴＣデバイスは、第２リード２２が封口体１０２から上方に突出する陰極端子１０４上にちょうど位置する状態で、両面接着テープ２４によって封口体１０２（即ち、電池パックの上端部）に固定されている。この場合、ＰＴＣ素子１４に実質的に不必要な力が作用することなく、ＰＴＣデバイス１０を封口体１０２上に位置決めできる。また、このようにしっかり位置決めされたＰＴＣデバイスの第１リード２０に他のリード１１４を接続する場合、その接続に際してもＰＴＣ素子１４に不必要な力が作用することを抑制できる。

　尚、両面接着テープを用いることに代えて、その厚さに相当する厚さを余分に有する絶縁樹脂層１６を有するＰＴＣデバイスを用いることもできる。この場合、ＰＴＣデバイス１０を封口体１０２に固定することはできないが、金属層保持絶縁樹脂層１２とＰＴＣ素子１４の厚さの和が陰極端子１０４の突出高さに実質的に等しいので、封口体１０２上でＰＴＣデバイスが実質的に陰極端子の突出方向に対して位置決めされる。この場合も、ＰＴＣ素子に作用し得る不必要な力を可及的に減らすことができる。

　図２に示した本発明のＰＴＣデバイス１０を組み込んだ電気装置としての電池パック１００を図５に、図１と同様に模式的側方断面図にて示す。図５において、本発明のＰＴＣデバイス１０は、その第１リード２０が電池パックの陰極端子１０４に溶接されている。金属層保持絶縁樹脂層１２の金属層１８上には第１リード２０が配置され、第２リード２２は、ワイヤ（例えばＡｌワイヤ）の形態であり、一端は、ＰＴＣ素子の電極上に必要に応じて設けた金属層３０上にワイヤーボンディングされ、他端は、金属層保持絶縁樹脂層の別の金属層２８（即ち、金属層１８とは電気的に接続されていない金属層）上に設けた折り曲げ可能リード１１４（図５では折り曲げた状態）に接続され、このリード１１４が配線基板１１２の接続端子１１６に例えば溶接によって接続されている。尚、図４と同様に溶接箇所を黒丸印で示している。

　図示した態様では、図４に示す態様と同様に、金属層保持絶縁樹脂層１２と両面接着テープ２４の厚さの和が陰極端子１０４の突出高さに等しくなるように構成されており、図４の場合と同様に、この態様でもＰＴＣ素子が実質的に位置決めされる。

　図３に示した本発明のＰＴＣデバイスを組み込んだ電気装置としての電池パックを図６に、図１と同様に模式的側方断面図にて示す。図６の態様では、図５の態様と同様に、本発明のＰＴＣデバイス１０は、その第１リード２０が電池パックの陰極端子１０４に溶接されている。ＰＴＣ素子の上側には第２リード２２が設けられ、これに折り曲げ可能リード１１４（図６では折り曲げた状態）が例えば溶接によって接続され、このリード１１４が配線基板１１２の接続端子１１６に接続されている。尚、図４と同様に溶接箇所を黒丸印で示している。

　図示した態様においても、図５の態様と同様に、金属層保持絶縁樹脂層１２と両面接着テープ２４の厚さの和が陰極端子１１４の突出高さに等しくなるように構成されており、図５の場合と同様に、この態様でもＰＴＣ素子が実質的に位置決めされる。

　図４～図６の態様において、ＰＴＣ素子１４が実質的に安定した状態で金属層保持絶縁樹脂層１２に位置決めされているので、ＰＴＣ素子１４に作用し得る不必要な力を可及的に減らすことができ、その結果、ＰＴＣ素子の抵抗の増加を可及的に抑制できる。尚、図４～図７において、陰極端子１０４の周囲に供給された絶縁樹脂１２４も図示している。

　尚、図４～図６に示す態様を比較すると明らかなように、図５に示す態様のように金属層保持絶縁樹脂層１２の金属電極１８を、リード２０を介して陰極端子１０４に接続する態様では、図４および図６の態様のように金属層保持絶縁樹脂層１２に接続されていないＰＴＣ素子の金属電極をリード２２または２０を介して陰極端子１０４に接続する態様より、配線基板１１２の位置が相対的に低い。実際、配線基板１１２は、ＰＴＣ素子の厚さ分だけ低く位置することができる。このことは、図４および図６の態様を採用すると、配線基板を含めた電池パックの大きさが相対的にコンパクトになることを意味する。

　本発明のＰＴＣデバイス（例えば図１に示すデバイス）を用いると、次の工程（１）～（３）を含む製造方法によって、ＰＴＣデバイスを介して一方の電気要素（例えば保護回路を有する基板１１２）を他方の電気要素（例えば封口体１０２、詳しくはその陰極端子１０４）に接続した本発明の電気または電子装置（例えば図４に示すような電池パック１００）を製造できる：
　（１）最初に、ＰＴＣ素子１４および金属層保持絶縁層１２を有する上述の本発明のＰＴＣデバイス１０を準備する；次に、
　（２）金属層保持絶縁層の金属層１８とリード２０とを接続し、また、金属保持絶縁層が接続されていない側に位置する、ＰＴＣ素子の金属電極とリード２２とを接続する；その後、
　（３）リード２０と該一方の電気要素（例えば保護回路を有する基板１１２）とを接続し、リード２２と該他方の電気要素（例えば封口体１０２、詳しくはその陰極端子１０４）とを接続する。
　容易に理解できるように、上記電気装置の製造方法における工程（１）および（２）は、図１に示す本発明のＰＴＣデバイスの製造方法に相当する。

　本発明のＰＴＣデバイス（例えば図２に示すデバイス）を用いると、別の態様では、次の工程（Ａ）～（Ｃ）を含む製造方法によって、ＰＴＣデバイスを介して一方の電気要素（例えば保護回路を有する基板１１２）を他方の電気要素（例えば封口体１０２、詳しくはその陰極端子１０４）に接続した本発明の電気または電子装置（例えば図５に示すような電池パック１００）を製造できる：
　（Ａ）最初に、ＰＴＣ素子１４および金属層保持絶縁層１２を有する上述の本発明のＰＴＣデバイス１０を準備する；次に、
　（Ｂ）金属層保持絶縁層の金属層１８とリード２０とを接続し、また、金属層が接続されていない側に位置する、ＰＴＣ素子の金属電極と金属保持絶縁層の金属層から独立した、絶縁層上の別の金属層２８に設けたリード１１４とをリード２２によって接続する；その後、
　（Ｃ）リード１１４と該一方の電気要素（例えば保護回路を有する基板１１２）とを接続し、リード２０と該他方の電気要素（例えば封口体１０２、詳しくはその陰極端子１０４）とを接続する。
　容易に理解できるように、上記電気装置の製造方法における工程（Ａ）および（Ｂ）は、図２に示す本発明のＰＴＣデバイスの製造方法に相当する。

　本発明のＰＴＣデバイス（例えば図３に示すデバイス）を用いると、更に別の態様では、次の工程（ａ）～（ｃ）を含む製造方法によって、ＰＴＣデバイスを介して一方の電気要素（例えば保護回路を有する基板１１２）を他方の電気要素（例えば封口体１０２、詳しくはその陰極端子１０４）に接続した本発明の電気または電子装置（例えば図６に示すような電池パック１００）を製造できる：
　（ａ）最初に、ＰＴＣ素子１４および金属層保持絶縁層１２を有する上述の本発明のＰＴＣデバイス１０を準備する；次に、
　（ｂ）金属層保持絶縁層の金属層１８とリード２０とを接続し、また、金属層が接続されていない側に位置する、ＰＴＣ素子の金属電極とリード２２とを接続する；その後、
　（ｃ）リード２２と該一方の電気要素（例えば保護回路を有する基板１１２）とを接続し、リード２０と該他方の電気要素（例えば封口体１０２、詳しくはその陰極端子１０４）とを接続する。
　容易に理解できるように、上記電気装置の製造方法における工程（ａ）および（ｂ）は、図３に示す本発明のＰＴＣデバイスの製造方法に相当する。

　尚、上述の工程（２）、（３）、（Ｂ）、（Ｃ）、（ｂ）および（ｃ）における接続は電気的に接続できるのであれば、いずれの適当な方法で実施してもよい。具体的には、接続すべき対象物を直接的に接続してよく（例えば溶接を用いる場合）、あるいは間接的に実施してよい（例えば接続すべき対象物の間に導電性要素（折り曲げ可能リード１１４のような他のリード、ハンダ材料のような導電性材料等）を介して接続する場合）。

　好ましい態様では、工程（２）および（ｂ）は、ハンダ材料を用いたリフローによる間接的接続によって実施し、工程（３）、（Ｃ）および（ｃ）は、溶接による直接的な接続、または必要に応じて種々の形態のリード１１４を介在させて溶接する間接的な接続によって実施する。

　尚、工程（Ｂ）については、金属層保持絶縁層の金属層１８とリード２０とを、例えばハンダ材料を用いてリフローによって、間接的に接続し、また、金属層１８が接続されていない側に位置する、ＰＴＣ素子の金属電極と、金属保持絶縁層の金属層から独立した、絶縁層上の別の金属層２８に設けたリード１１４とを、ＰＴＣ素子１４の金属電極上に配置した金属層３０に一端を接続したリード２２によって、例えばワイヤーボンディングによって、間接的に接続する。

　本発明のＰＴＣデバイスでは、金属層保持絶縁樹脂層上にＰＴＣ素子が配置されているので、ＰＴＣ素子に作用する不要な力を可及的に減らすことができ、ＰＴＣ素子の抵抗の増加を抑制することができる。

　尚、本出願は、日本国特許出願第２００８－１８０１５６号（出願日：２００８年７月１０日、発明の名称：ＰＴＣデバイスおよびそれを有する電気装置）に基づく優先権を主張し、該日本出願に記載されている事項は、ここで参照することによって、本願明細書に組み込まれ、その一部分を構成する。

Claims

　層状ＰＴＣ要素およびその両側に配置された金属電極を有して成るＰＴＣ素子、ならびに
　絶縁層およびその一方の主表面に配置された金属層を有して成る金属層保持絶縁層であって、金属層上にＰＴＣ素子の一方の金属電極が配置されてこれらが電気的に接続されている、金属層保持絶縁層
を有して成るＰＴＣデバイス。
　ＰＴＣ素子の他方の金属電極または金属層保持絶縁層の金属層上に配置されたリードを更に有して成る、請求項１に記載のＰＴＣデバイス。
　リードは、金属層保持絶縁層の金属層上に配置される第１リードとして機能し、
　ＰＴＣ素子の他方の金属電極は所定の基板に電気的に接続された第２リードを更に有して成る、請求項２に記載のＰＴＣデバイス。
　リードは、ＰＴＣ素子の他方の金属電極上に配置される第１リードとして機能し、
　金属層保持絶縁層の金属層に電気的に接続された第２リードを更に有して成る、請求項２に記載のＰＴＣデバイス。
　第１リードは所定の電気要素に電気的に接続されるように形成されている、請求項３または４に記載のＰＴＣデバイス。
　所定の電気要素は、電池パックの陰極端子である、請求項５に記載のＰＴＣデバイス。
　第２リードは他の電気要素に電気的に接続されるように形成されている、請求項６に記載のＰＴＣデバイス。
　他の電気要素は、所定の電気要素に対して回路保護デバイスとしてＰＴＣデバイスを機能させる配線基板である、請求項７に記載のＰＴＣデバイス。
　金属層保持絶縁層は、絶縁層として絶縁樹脂層を有して成る金属層張り絶縁樹脂層である請求項１～８のいずれかに記載のＰＴＣデバイス。
　請求項１～９のいずれかに記載のＰＴＣデバイスを有して成る電気装置。
　電池パックである請求項１０に記載の電気装置。