DE2905905A1

DE2905905A1 - Wabenfoermiges heizelement

Info

Publication number: DE2905905A1
Application number: DE19792905905
Authority: DE
Inventors: Ryoichi Shioi; Tamotu Yamauchi
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1978-02-22
Filing date: 1979-02-16
Publication date: 1979-08-23
Also published as: GB2015250A; US4232214A; DE2905905C2; GB2015250B

Description

Wabenform!ges Heizelement

Die Erfindung betrifft ein Heizelement aus einem wabenform! gen Halbleiterkeramikkö'rper, bei dem das Halbleitermaterial einen positiven Te:rperaturkoeffizienten des Widerstands oberhalb des Curiepunktes aufweist und das aus Bariumtitanat zusammengesetzt ist und bei dem zwei untere elektrisch leitende Schichten, die hauptsächlich aus Silber bestehen, an den Stirnflächen angeordnet sind, die an eine Stromquelle anschließbar sind.

Derartige Heizelemente, deren Halbleitermaterial nachfolgend als PTC Thermistor bezeichnet wird, weisen eine Reihe von Vorteilen auf, insbesondere den Vorteil» daß die gewünschte Erwärmungstemperatur erhalten werden kann durch Einstellen des Curiepunktes des PTC-Thermistors. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß keine Gefahr besteht, daß der PTC-Thermistor überhitzt wird. Dieser Umstand ist darin zu sehen, daß der Widerstand des PTC-Thermistors bei einer Temperatur oberhalb des

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Curiepunktes plötzlich ansteigt. Derartige PTC-T^liernistoren sind besonders günstig bei automatischen Temperaturkontrollen und werden daher bei verschiedenen Heizelementen verwendet.

Die Heizelemente haben üblicherweise die Form von wabenförmigen Haib1eiterkeramikkorpern, welche Durchgangsbohrungen aufweisen, djrch welche mittels eines Ventilators Luft strömt. Sie werden als Lufterhitzer, Haartrockner und für andere Arten von Trockner verwendet. Da der Widerstand des PTC-Thermistors oberhalb einer vom Curiepunkt bestimmten Temperatur plötzlich ansteigt, beispielsweise oberhalb von 170 bis 19O⁰C, wird die Stromleitfähigkeit des HaibleiterkeramikKörpers vermindert.

Nachfolgend werden die Vorteile eines Heizelements, das einen PTC-Thermistör umfaßt, in Vergleich gesetzt zu einem Heizelement, welches aus einer Eisen-Chrom-Legierung besteht. Bei einem PTC-Thermistör kann ein Temperaturkontroll-oder Steuermechanismus, wie beispielsweise eine Sicherung oder ein Thermostat, entfallen. Es besteht nicht die Gefahr einer überhitzung und einer Leitungsunterbrechung in Bezug auf den PTC-Thermistorkörper und deshalb weist ein derartiges Heizelement eine längere Lebensdauer auf. Es ist sehr einfach, den PTC-Thermistorkorper im Heizelement zu installieren. Die Wärmemenge, welche pro Flächeneinheit des PTC-Thermistorkörpers erzeugt wird, ist größer als bei einem Heizelement aus einer E\sen-Chrom-Legierung. Eei einem PTC-Thermistör kann die Aufheizgeschwindigkeit zj Beginn des Bet'"^;ebs und die vom Heizelement erzeugte Wärmemenge eingestellt werden durch Einstellen der Menge der durchströmenden Luft. Letztlich ist es möglich, an den Thermistorkörper eine große Leistung

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anzulegen und die erzeugte Wärmemenge zu kontrollieren, ob.vohl der PTC-Thermi s torkörper klein ist.

Aus der US-PS 40 32 752 ist es bekannt, daß der PTC-Thermi storkörper eine wabenförmige Struktur mit einer Anzahl von Durchgangs 1öchern aufweist. Es ist weiterhin bekannt, an beiden Enden des wabenförmigen PTC-Thermistorkörpers je eine Ohm'sche Elektrode vorzusehen. Wenn solche Ohm'schen Elektroden beim Heizelement verwendet werden, ist es jedoch schwierig, die Abfuhr der erzeugten Hitze zu erhöhen. Um die Hitzeabfuhr vom wabenform!- gen Heizelement zu erhöhen, müssen die Wandungen des wabenförmigen Heizelements bezüglich ihrer Dicke vermindert werden. Eine Verminderung der Dicke der Wabenwandungen führt zu einer Erhöhung der Wärmediffusior, jedoch wird gleichzeitig die Breite der Ohm'schen Elektroden an den Stirnseiten dieser Wandungen unvermeidbar vermindert. Dies führt dazu, daß der Stromwert relativ zu den Abmessungen der Elektroden ansteigt. Wegen der Eigenschaften des PTC-Thermistors, d.h. wegen des negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstands unterhalb des Curiepunktes fließt ein beträchtlich hoher Strom durch den PTC-Thermistorkörper und die Ohm'schen Elektroden, wenn der Temperaturpegel des PTC-Thernistorkörpers den Curiepunkt erreicht. Dieser Umstand kann dazu führen, daß die Ohm'schen Elektroden teilweise abschmoren infolge einer Funkenbildung zwischen den Ohm¹ sehen Elektroden und dem PTC-Thermistorkörper. Um die Verminderung der Lebensdauer beispielsweise infolge von Funken zu verhindern, ist es notwendig, die Dicke der Ohm'schen Elektroden beträchtlich zu erhöhen, welche an beiden Enden des Thermistorkörpers vorgesehen sind. Infolge der Erhöhung der Dicke der Elektroden wird folglich das Heizelement te^er.

Zusätzlich zu dem Obenstehenden werden dem Elektroden-

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material verschiedene Additive zugegeben, um den Ohm' sehen Kontakt zwischen den Elektroden und dem PTC-Thermistor zu verbessern. Auch dies führt dazu, daß die Dicke der Elektroden erhöht werden muß. Der Grund ist hierfür darin zu sehen, daß die elektrische Leitfähigkeit der Elektroden, die hauptsächlich aus Silber bestehen, durch den Zusatz von Additiven vermindert wird. Es ist daher unabdingbar, infolge des Einschlusses von Additiven Elektroden vorzusehen, welche relativ dick sind.

Infolge des fließenden elektrischen Stroms findet eine E1ektromigration zwischen den konventionellen Silberelektroden und dem PTC-Thermistcrkörper statt. Bei fortschreitendem Wandern des Silbers längs des PTC-Thermistorkörpers kann der PTC-Thermistör kurzgeschlossen werden.

Von der US-PS 39 27 300 ist es bekannt, die Ohm'schen Elektroden eines PTC-Thermistorkörpers in Wabenform durch heißes Aufsprühen von Aluminium und durch Siebdruck einer Ohm'schen Paste, die hauptsächlich aus Silber besteht, herzustellen. Hierbei entsteht eine Schicht, welche anschließend gebacken wird. Diese Silber-Aluminiumelektroden haben jedoch Nachteile in Bezug auf den Widerstand gegen atmosphärische Bedingungen und sind daher nicht zuverlässig. Die Aluminium-Silberelektroden nach der US-PS 39 27 300 korrodieren nämlich unter dem Einfluß der Luft, welche salzhaltige Dämpfe und agressive Gase enthält, wie beispielsweise Schwefeldioxyd und Wasserstoff sulfide .

Es besteht daher die Aufgabe, die elektrischen und chemischen Eigenschaften der Elektroden bei einem wabenförmigen PTC-Thermistorkörper eines Heizelements zu verbessern.

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Weiterhin besteht die Aufgabe, ein günstiges Verfahren zum Herstellen eines solchen Heizelements vorzuschlagen.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, daß eine obere elektrisch leitende Schicht aus mindestens einem Metall der Nickel, Zink und Chrom umfassenden Gruppe auf der jeweils unteren Schicht angebracht ist.

Bei einem Heizelement der vorerwähnten Art mit jeweils einer unteren elektrisch leitenden Schicht an jeder Stirnseite, die hauptsächl ich aus Silber besteht, wird weiterhin vorgeschlagen, daß diese Schichten aus drei Lagen bestehen, wobei die mittlere Schicht jeweils aus mindestens einem Metall der Silber, Gold und Kupfer aufweisenden Gruppe besteht und die obere Lage aus mindestens einem Metall der Nickel, Zink und Chrom aufweisenden Gruppe besteht.

Das Verfahren der zweischichten Elektroden besteht darin, daß mittels Siebdruck Hie untere elektrische Schicht aufqebracht wird und sodann auf Hie untere Schicht, die obere Schicht plattiert wird.

Die dreischichtigen Elektroden werden hergestellt, indem die untere Schicht mittels Siebdruck aufgebracht wird, hierauf mittels Siebdruck nder durch elektrolvti^cchen niederschlag die Zwischenschicht aufaebracht wird und letztlich auf diese Zwischenschicht die obere Schicht aufplattiert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines wabenförmigen Körpers eines Heizelements;

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Fig. 2 einen Querschnitt durch den wabenfcrmigen Körper eines bekannten Heizelements;

Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht auf den wabenförmigen Körper gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Widerstands-Temperaturkurve eines PTC-Thermi stors;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des wabenförmigen Körpers nach Fig. 1 in Verbindung mit Leitern zum Anschluß an eine StromquelIe;

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Heizelement mit zweischichtigen Elektroden und

Fig. 7 einen Querschnitt durch ein Heizelement mit dreischichtigen Elektroden.

Der wabenförmige l'TC-Thermi storkcrper 1 gemäß den Fig. 6 und 7 kann zusammengesetzt sein aus irgendeinem bekannten PTC-Thermistormaterial, bevorzugt handelt es sich jedoch um ein PTC-Thermi stormate-" i al, wie es in der US-Anmeldung 882 922 beschrieben ist.

Der PTC-Thermistorkörper ist zylindrisch ausgebildet. Durch ihn hindurch gehen runde, rechteckige, quadratische oder sechseckige Kanäle, welche im säulenförmigen Körper parallel zueinander verlaufen. Die festen Teile des PTC-Thermi storkörpers , d.h. die Wandungen haben im wesentlichen gleichförmige Dicke und diese Wandungen bilden die Kanäle. An gegenüberliegenden Enden der Wandungen ,

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d.h. an den beiden Stirnseiten des Körpers sind Elektroden angeschlossen. Diese werden beispielsweise mittels einer Siebdrucktechnik aufgebracht. Ein Ventilator oder ein sonstiges, einen Luftstrom erzeugendes Mittel ist im festen Abstand in axialer Richtung von dem säulenförmigen PTC-Thermistorkörper angeordnet.

In Fig. 6 sind die beiden Schichten der Elektroden mit 3 und 11 bezeichnet. Bei diesen zweischichtigen Elektroden besteht die untere Schicht aus einer Silberpastenschicht 3, die adhäsive Oxyde enthält und einer oberen Metallschicht 11, welche von diesen adhäsiven Oxyden frei ist und welche ein Verschmoren dieser Schichten verhindert. Die Einzel- und Gesamtschichtdicken dieser Schichten 3 und 11 ist beträchtlich gering. Allgemein gesprochen wird die Dicke der Elektroden sehr dünn, wenn die Dicke d der Wandungen erhöht wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Dicke d der Wandungen in Vergleich zum Stand der Technik zu vermindern, wodurch die erzeugte Wärmemenge erhöht werden kann, obwohl die Elektrodendi.cken sehr gering sind. Die Dicke d der Wandungen 4 ist vortei 1 -.af terwei se gering und liegt in der Größenordnung von 0,15 bis 3 mm. Die Gesamtschichtdicke der oberen und unteren Elektroden liegt jeweils in der Größenordnung von 10 bis 35 microi. Hierbei beträgt die Dicke der unteren Schicht 3 vorzugsweise 5 bis 10 micron und die Schichtdicke der darauf angeordneten oberen Schicht vorzugsweise 5 bis 20 micron.

In Fig. 7 sind die obere, mittlere und untere Schicht der dreischichtigen Elektroden mit 3, 13 und 14 bezeichnet. Die Zwischenschicht 13 besteht aus einem Metall oder aus Metallen wie Silber, Gold und Kupfer, wobei diese Schicht eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Die Zwischenschicht 13 ist vorzugsweise zwi-

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sehen 5 bis 20 micro'· dick. Die obere Schicht 14 besteht aus einem Metall oder aus Metallen wie Nickel, Zink und Chrom und weist einen guten Widerstand gegen atmosphärische Korrosion auf. Werden Elektroden aus drei Schichten J, U und 14 verwendet, dann ist die Dicke d der Wandungen des wabenf ö'rmi gen PTC-Thermi storkörpers 1 vorteilhafterweise klein, ohne daß die Gefahr besteht, daß die untere Schicht 3 abschmort und ohne daß die Dicke der unteren Schicht erhöht werden müßte. Die Dicke d der Wandungen 4 liegt bevorzugt im Bereich zwischen 0,15 und 3 mm und die Gesamtschichtdicke der Elektroden liegt jeweils bevorzugt zwischen 15 und 40 micron.

Bei einem PTC-Thermistorkörper 1 gemäß den Fig. 6 und / läßt sich die Dicke der Elektroden auf 30 micron reduzieren, gleichzeitig ist es möglich, die Dicke der Wandungen 4 beträchtlich zu vermindern, was dazu führt, daß die Wärmeabgabe des Heizelements gesteigert werden kann.

Durch die Verwendung von zwei- oder dreischichtigen Elektroden läßt sich weiterhin ein Abschmoren der Elektroden infolge Funkenbildung zwischen den Elektroden und dem PTC-Thermistorkörper verhindern. Wären die Schichten O, 11, 13 und 14 dünn, dann wird der PTC-Thermistorkörper 1 ebenfalls dünn und weist eine Dicke zwischen ό,5 und 6 mm, vorzugsweise näherungsweise 3,5 mm auf, wobei die Wärmeerzeugung des PTC-Thermistorkörpers groß ist.

Das Nickel, Zink oder Chrom der Oberschicht des Heizelements mit zwei- oder dreischichtigen Elektroden verbessert die Korrosionsfestigkeit der bekannten Silberelektroden der wabenförmigen Heizelemente. CMe obere

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Schicht aus Nickel, Zink oder Chrom verhindert die El ek tromi grat i o'n des Silbers der unteren Schicht.

Bei der Herstellung der wabenförmigen Halbleiterkeramikkörper wird bevorzugt wie folgt vorgegangen. Das pulverförmige Halbleitermaterial wird mit einem Druck zwischen 0,2 bis 1,0 Tonnen pro cm zu einem Grünling verpreßt. Dieser Grünling wird sodann vorgesintert bei einer Temperatur zwischen J.050 bis 1200⁰C. Der vorgesinterte Körper wird sodann pulverisiert auf eine Partikelgröße zwischen 1,5 bis 2,5 micron und anschließend mit einem organischen Binder vermischt, bei welchem es sich beispielsweise um Polyvinylalkohol handeln kann. Diese Pulvermischung kann leicht in jede Form gebracht werden. Das Gewichtsverhältnis des Keramikmaterials zum organischen Binder sollte zwischen 8 bis 12 liegen. Das dispergierte Keramikmaterial wird sodann durch ein Gitter extrudiert in die gewünschte Form eines wabenförmigen PTC-Thermistorkörpers und anschließend bei einer Temperatur von näherungsweise 200 C getrocknet. Der Keramikmaterial körper wird letztlich 0,5 bis 2 Stunden lang bei einer Temperatur zwischen 1250 und 13JO⁰C gesintert.

An dem so erhaltenen PTC-Thermistorkörper werden dann zwei- oder dreischichtige Elektroden angebracht.

Bei den zweischichtigen Elektroden gemäß Fig. 6 wird die jeweils untere Schicht 3 an beiden Stirnseiten des Körpers 1 durch Siebdruck aufgebracht. Diese untere Schicht 3 besteht aus Silber mit einem adhäsiven Oxyd oder adhäsiven Oxyden. Die Elektrodenpaste besteht hauptsächlich aus Silberpulver mit Zusatz von mindestens einem adhäsiven Oxyd wie beispielsweise Bleiborsi1ikatglas (Frittej welche an beiden Enden des Körpers 1 aufgebracht wird und die sodann bei einer Temperatur von 500 bis 700⁰C gebacken wird. Auf dem Markt sind zahl-

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reiche solcher Silberelektrodenpasten erhältlich. Solche Pasten bestehen beispielsweise aus Silber, einem Metall zur Herstellung eines guten Ohm'schen Kontaktes zwischen der Elektrode und dem PTC-Thermistör, wie beispielsweise In, Ga, Zn, Cd, Bi und Sn, einem adhäsiven Glasoxyd mit einer niederen Schmelztemperatur, einem organischen Binder und "Lösungsmittel . Das adhäsive Glasoxyd schmilzt oder erweicht wahrend des Backens und verbessert die Verbindung zwischen der Paste und dem PTC-Thermi storkörper. Nach de.ii Bilden der unteren Schicht wird die obere Schicht 11 aufplattiert oder aufgebracht mittels eines Plattierverfahrens, beispielsweise durch elektrolytisches Plattieren oder ein Verchromungsverfahren. Diese obere Schicht 11 wird auf die untere Schicht 3 aufgebracht. Die bevorzugten Bedingungen für den Auftrag sind folgende:

Nickel: Die Plattierlösung enthält 250 bis 350 g/l Nickelsulfat (NiSO.),
1 bis 5 Ampere pro dm

Nickelsulfat (NiSO.), die Stromdichte beträgt zwischen

Zink: Die Plattierlösung enthält 30 bis 100 g/l Zinksulfat (ZnSO₄J , die Stromdichte der ersten Schicht

2 liegt zwischen 1 bis 5 Ampere pro dm .

Chrom: Die Verchromungslösung enthält zwischen 3 und 10 g/l Kaliumchromat (K

Um das Plattierverfahren einfach ausführen zu können, wird vorzugsweise nur ein Metall, d.h. Nickel oder Chrom oder Zink aufplattiert. Es ist jedoch auch möglich, eine Kombination von zwei oder drei dieser Metalle aufzubringen. Die beim Plattierverfahren verwendete Anode ist eine Platte aus Zink oder Nickel. Ein Gleichstrom fließt zwischen dieser Anode und dem PTC-

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Thermistor, welcher in die elektrolytisehe Nickel -oder Zinkplattierlosung eintaucht, wobei dann eine Schicht aus Nickel oder Zink gleichförmig elektrolytisch sich au^f der unteren Schicht 3 niederschlägt.

Bei der Herstellung der dreischichtigen Elektroden wira die untere Schicht 3 gemäß Fig. 7 auf die gleiche Weise hergestellt wie die untere Schicht 3 gemäß Fig. 6. Die Zwischenschicht 13 gemäß Fig. 7 wird elektrolytisch nie dergeschlagen oder mittels Siebdruck auf die untere Schicht 3 aufgebracht. Die bevorzugten Bedingungen fur diesen elektrolytischen Niederschlag sind folgende:

Gold: Eine Plattierlösung enthält 5 bis 10 g/l Goldcitrat und die Stromdichte der unteren Schicht beträgt

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0,5 bis 1,0 Ampere pro dm .

Kupfer: Die Plattierlösung enthält 70 bis 130 g/l Kupferpyrophosphat und die Stromdichte der unteren Schicht liegt zwischen 1 und 5 Ampere pro dm .

Die beim Plattierverfahren verwendete Anode besteht aus einer Kupfer- oder Goldplatte. Zwischen dieser Anode und dem PTC- Thermistor fließt ein Strom, wobei der PTC-Thermistor in die Elektrolytlösung eintaucht. Bevorzugt wird nur Kupfer oder Gold aufgebracht, jedoch ist es auch möglich, eine Kupfer-Silberlegierung niederzuschlagen.

Die Metallzwischenschicht 13, welche beyorzugt aus Silber besteht, kann auf die untere Metallschicht 3 auch mittels eines Druckverfahrens aufgebracht werden. Beim Druckverfahren wird eine das Metall, wie beispielsweise Silber in Pulverform und einen organischen Binder enthaltende Paste aufgebracht, welche anschließend bei einer Temperatur zwischen 500 und 700⁰C gebacken wird.

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Hierbei ist es nicht notwendig, daß ein adhäsives Glasoxyd ein Bestandteil der Paste ist. Ist in der Zwischenschicht 13 kein Glas enthalten, können die bei einer Glaszugabe auftretenden Nachteile bei einer dreischichtigen Elektrode vermieden werden.

Das Verfahren zum Aufbringen der oberen Schicht 14 nach Fig. 7 kann das gleiche sein wie das Verfahren zum Erzeugen der oberen Schicht 11 nach Fig. 6.

Kontrollbeispiel 1

Die Hauptbestandteile eines PTC-Thermistors wurden in Pulverform hergestellt, so daß die Zusammensetzung aus 52 Gew.-% BaO, 13 Gew.-% PbO und 35 Gew.-% TiO₂ bestand. Ein Halbleiter bildendes Element, wie beispielsweise Y_?0, wurde in einem Anteil von 0,15 Gew.-% neben Mangan mit einem Anteil von 0,001 Gew.-% zugegeben und sodann wurde ein wabenförmiger Körper gemäß den Fig. 1 und 3 geformt und gesintert. Hierbei wurden die Bestandteile zuerst in einer Kugelmühle gemischt, komprimiert, vorgesintert bei einer Temperatur von 113O⁰C, pulverisiert auf eine Korngröße von 1,5 bis 2,0 micron und gemischt mit einem organischen Binder aus Polyvinylalkohol mit einem Anteil von 10 Gew.-%. Die Mischung des vorgesinterten Keramikmaterials und des organischen Binders wurde zu einem wabenformigen Körper extrudiert, welcher anschließend bei einer Temperatur von 1250 bis 1300⁰C gesintert wurde. Der Widerstand des PTC-Thermistors bei 20^cJ betrug 20 0hm. Der Durchmesser und die Dicke des wabenförmigen Körpers 1 waren 40 mm bzw. 10 mm. Die Durchgangskanäle 2 hatten eine Breite von 1 mm und die Dicke der Wandungen 4 betrug 0,2 mm. Der Widerstand des wabenförmigen PTC-Thermistors änderte sich in Abhängigkeit mit der Temperatur wie in Fig. 4 dargestellt, wobei

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der Curiepunkt t ISS⁰C betrug. An beiden Enden des Körpers 1 wurde eine Paste aufgebracht, welche näherungsweise aus 90 % Silber, näherungsweise 4 % Bleiborsilikatglas mit einem Rest aus Indium und Gailiuiri bestand. Diese Paste wurde mittels eines Siebdruckverfahrens aufgebracht und sodann gebacken bei einer Temperatur von 600 C, wobei sich Ohm'sche Elektroden 3 ergaben, welche 20 micron dick waren. Der wabenförmige Heizkörper 10a wurde sodann verbunden mit zwei Anschlüssen 5, wie in Fig. 5 gezeigt.

Über die Anschlüsse 5 wurde sodann der wabenförmige Heizkörper 10a an Wechselstrom von 100 Volt angeschlossen. Hierbei wurde der Heizkörper 10a für 20 Zyklen lang 1 Minute bestromt und 1 Minute nicht bestromt. Danach wurde festgestellt, daß verschiedene Teile der Elektroden 3 abgebrannt waren.

Kontrollbeispiel 2

Der gleiche wabenförmige Heizkörper wie im Kontrollbeispiel 1 wurde wie zuvor beschrieben bestromt, jedoch betrug die Elektrodendicke diesmal 30 micron. Hierbei wurde kein Abtrennen von Elektrodenbereichen festgestellt.

Beispiel 1

Ein wabenförmiger Heizkörper 10a wurde entsprechend dem Kontrollbeispiel 1 hergestellt und mit Silberelektroden von 10 micron Dicke versehen. Mittels einer Elektrolytplattierlösung wurde auf diese untere Schicht 3 elektrolytisch eine Nickel schicht von 5 micron Dicke niedergeschlagen. Es wurde hierbei eine elektrolytische Plattierlösung verwendet, welche 250 g/l NiSO₄, 50 g/l

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NiCl-, und 40 g/I Borsäure enthielt, deren pH-Wert 5 und deren Temperatur 40 C betrug. Durch die Lösung wurde 20 Minuten lang ein Strom mit einer Dichte von 5 Ampere pro dm geleitet. Das wabenförmige Heizelement wurde sodann gemäß Kontrol1 bei spiel 1 bestromt.Es war kein Abbrand bei den Elektroden feststellbar.

Beispiel 2

Ein wabenform!ger Heizkörper 10a wurde gemäß Kontrollbeispiel 1 hergestellt und mit Silberelektroden von 10 micron Dicke versehen.

Auf diese untere Silberschicht 3 wurde eire Zinkschichi aufgebracht, welche eine Dicke von 5 micron aufwies. Hierbei wurde eine Elektrolytlösung verwendet, welche 70 g/l ZnSO. enthielt, deren pH-Wert 1 und deren Temperatur 25 C betrugt. Durch die Lösung wurde 20 Minuten

lang ein Strom mit einer Dichte von 5 Ampere pro dm geleitet.

Danach wurde das wabenförmige Heizelement bestromt wie in Zusammenhang mit dem Kontrol1 bei spiel 1 beschrieben. Nach diesem Test war kein Abbrand feststellbar.

Beispiel 3

Es wurde ein wabenförmiger Heizkörper 10a entsprechend dem Kontrollbeispiel 1 hergestellt mit Silberelektroden von 10 micron Dicke.

Auf diese Silberschicht wurde eine Zinkschicht elektrolytisch niedergeschlagen mit einer Dicke von 5 micron. Hierbei wurde eine Elektrolytlösung verwendet, welche 70 g/l ZnSO, enthielt, deren pH-Wert 1 betrug und bei der die Temperatur 25⁰C war.

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Das wabenförmige Heizelement wurde sodann bestromt, wie beim Kontrol1 bei spiel 1 beschrieben. Nach dem Test war keinerlei Abbrand feststellbar.

Auf die Zinkschicht wurde eine Chromschicht von 100 Angström Dicke aufgebracht, wobei der Chromumwandlungsprozeß ausgeführt wurde unter Verwendung einer Kaiiumchromatlösung mit 5 g pro Liter.

Beispiel 4

Entsprechend dem Kontrollbeispiel 1 wurde ein wabe ηformiger Heizkörper 10a hergestellt, dessen Si 1be^elektroden 3 eine Dicke von 10 micron hatten. Der Ohm'sche Kontakt zwischen jeder der Silberelektroden 3 (Fig. 7) und den aus einem PTC-Thermistör bestehenden wabenfÖrmigen Heizkörper 10a war somit hergestellt.

Eine Silberschicht 13 von 5 micron Dicke wurde mittels Siebdruck auf den Silberelektroden aufgebracht. Die hierbei verwendete Silberpaste bestand hauptsächlich aus Silberpulver und einem organischen Binder, wobei das Backen der Paste Dei 600⁰C erfolgte.

Auf jede der Silberzwischenschichten 13 wurde sodann eine Nickel schicht von 5 micron Dicke elektrolytisch aufgebracht. Die Elektrolytlösung enthielt 300 g/l NiSO₄, 50 g/l NiCIp und 40 g/l Borsäure, wobei der pH-Wert 5 und die Temperatur 4O⁰C betrug. Die Stromdichte der

Lösung während 20 Minuten betrug 5 Ampere pro dm .

Das so erzeugte wabenförmige Heizelement wurde bestromt entsprechend dem Kontrollbeispiel 1. Ein Abbrand bei den Elektroden war nicht feststellbar.

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Das wabenform! ge Heizelement wurde sodann einem Korrosionstest unterworfen entsprechend dem ASTM Standard D ^247. Anschließend wurde ein Salzwassertest entsprechend dem ASTM Standard B 287 ausgeführt. Es waren danach keine Anormalitäten feststellbar.

Bei spiel.5

Das Verfahren gemäß Beispiel 4 wurde wiederholt. Die Silberzwischenschicht 13 gemäß Beispiel 4 wurde jedoch ersetzt durch eine elektrolytisch aufgebrachte Goldzwischenschicht 13. Hierzu wurde das wabenförmige Heizelement 10a in eine Elektrolytlösung getaucht, welche 10 g/l Goldzitrat enthielt und deren pH-Wert 4,0 und deren Temperatur 25⁰C betrug. Die Stromdichte über Minuten betrug im Bad 0,7 Ampere pro dm . Die Testergebnisse waren die gleichen wie in Beispiel 4.

Beispiel 6

Das Verfahren gemäß Beispiel 4 wurde wiederholt. Anstelle einer oberen Nickel schicht 14 gemäß Beispiel 4 wurde jedoch eine Zinkschicht entsprechend dem Beispiel 2 elektrolytisch aufgebracht. Die Testergebnisse waren die gleichen wie bei Beispiel 4.

Beispiel 7

Das Verfahren gemäß Beispiel 4 wurde wiederholt. Anstelle einer oberen Nickel schicht 14 gemäß Beispiel 4 wurden jedoch Zink- und Chromschichten aufgebracht, wie in Zusammenhang mit Beispiel 3 beschrieben. Die Testergebnisse waren die gleichen wie in Beispiel 4.

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Sei sprieT 8

Das Verfahren gemäß den vorerwähnten Beispielen wurde wiederholt bei einem PTC-Tftermistorkörper 1, dessen Dicke auf 3,5 mm verändert wurde. Die Testergebnisse waren die gleichen wie bei den vorerwähnten Beispielen

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Claims

Patentanwalt RehimgetT.tr.ilk S Postfach 2h<j D--'lid \u-jshtiri! 3! Telex vV,r> Anm.: TDK Electronics Co., Ltd 7i-C/14/Ch/Gr Augsburg, 15. Februar 1979 Patentansprüche

1. Heizelement aus einem wabenförmigen Halbleiterkeramikkörper, bei dem das Halbleitermaterial einen positiver. Temperaturkoeffizienten des Widerstands oberhalb des Curiepunkts aufweist und das aus Bariumtitanat zusamnengesetzt ist, und bei dem zwei untere elektrisch leitende Schichten, die haupt Sich!ich aus Silber bestehen, an den Stirnflächen angeordnet sind, die an eine Stromquelle anschließbar sind, dadurch g e k e η η ζ e "i c h η e t , daß auf jede der unteren Schichten eine Schicht aus mindestens einem Metal 1 der Nickel, Zink und Chrom enthaltenden Gruppe aufgebracht ist.

2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der oberen ui.j der unteren Schicht eine Zwischenschicht vorgesehen ist, die aus mindestens einem Metall der Silber, Gold und Kupfer enthaltenden Gruppe besteht.

3. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

ζ e i c h η e t , daß die Gesamtdicke der oberen und unteren Schichten im Bereich zwischen 10 und 35 micron 1iegt.

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4. Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da:3 die Dicke der unteren Schichten i ;n Bereich zwischen 5 und 10 λ i c r ο η und die Z i -: -< e der oberen Schichte·"· in Bereich z.·.'sehen 5 und 20 η i c r ο η liegt.

5. Heizelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da3 die Gesamtdicke der oberen, mittleren und unteren Schichten im Bereich zwischen 15 und 40 micron liegt.

6. Heizelement nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η -

ζ e i c h η e t , da:3 die Dicke der unteren Schichten im Eereich zwischen δ und 10 micron, die Dicke der mittleren Schicht im Bereich zwischen 5 und 20 micror und die Dicke der oberen Schicht im Bereich von 3 bis 7 micron liegt.

7. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis δ, dadurch gekennze i chnet , daß die Dicke der Wandungen des wäbenförmigen Halbleiterkeramikkörpers zwischen 3,5 und 6 mm liegt.

8. Verfahren zur Herstellung eines Heizelements nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, wobei mittels eines Siebdruck Verfahrens zuerst auf den wabenförmigen Halbleiterkörper stirnseitig je eine untere elektrisch leitende Schicht aufgebracht wird, dadurch g e kennzeichnet, daß auf diese untere elektrisch leitende Schicht eine obere leitende Schicht aufplattiert wird, die aus mindestens einen Metall der Nickel, Zink und Chrom enthaltenden Gruppe besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, da3 nach dem Aufdrucken der unteren

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Schicht urd vor de~i Plattieren der oberen Schicht eine Zwischenschicht auf die untere Schicht aj¹-plattiert oder mittels Siebdruck aufgebracnt «ir(J₄ wobei diese Zwischenschicht aus 'mindestens einem Metall der Silber, Gold und Kupfer enthaltenden Gruppe besteht.

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