DE4009677C2 - Organischer Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen organischen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten sowie auf Verfahren zu seiner Herstellung.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen organi­ schen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC), der eine verbesserte Elektroden­ struktur besitzt, wobei sich die Elektroden auf einer Schicht be­ finden, die eine positive Temperaturcharakteristik des Wi­ derstands aufweist. Ein derartiger Thermistor läßt sich als flächenartige Heizeinrichtung verwenden.

Beispielsweise läßt sich ein Material mit positiver Tempe­ raturcharakteristik des Widerstands dadurch erhalten, daß eine gründliche Mischung aus einem Polyolefin, beispiels­ weise aus Polyethylen, und leitfähigen Partikeln herge­ stellt wird, wobei die leitfähigen Partikel z. B. Ruß, Me­ tallpulver oder Graphitkohlenstoff sein können. Ein organischer Thermistor mit positivem Tempera­ turkoeffizienten, der eine Schicht aus diesem Material be­ sitzt, wird als flexible, flächenartige Heiz­ einrichtung verwendet.

Ein Beispiel eines oben beschriebenen organischen Thermi­ stors mit positivem Temperaturkoeffizienten findet sich in Fig. 1. Der organische Thermistor 1 mit positivem Tempera­ turkoeffizienten weist kammartig ausgebildete Elektroden 3 und 4 auf, die sich auf einer Oberfläche einer Schicht 2 befinden, die durch Verteilung leitfähiger Partikel in ei­ nem organischen Polymermaterial erhalten worden ist, bei­ spielsweise durch Verteilung der leitfähigen Partikel in einem Polyolefin. Die kammartig ausgebildeten Elektroden 3 und 4 weisen jeweils Stromzufuhrelektroden 3a und 4a auf, die sich entlang der Seitenkanten der Schicht 2 erstrecken und eine Mehrzahl von leitfähigen Bereichen 3b und 4b, die aus gehend von jeweils einer Stromzufuhrelektrode 3a und 4a in Richtung auf die jeweils andere Stromzufuhrelektrode 4a und 3a verlaufen. Die leitfähigen Bereiche 3b und 4b sind insgesamt so angeordnet, daß sie abwechselnd nebeneinander liegen bzw. mit den Stromzufuhrelektroden Kämme bilden, die mit ihren Zinken ineinandergreifen.

Beim organischen Thermistor 1 mit positivem Temperaturkoef­ fizienten gemäß Fig. 1 wird in demjenigen Bereich, in dem sich die ineinandergreifenden, leitfähigen Bereiche 3b und 4b befinden, bis zu einem gewissen Umfang gleichmäßig Wärme erzeugt. Dagegen läßt sich in einem Bereich, in welchem sich die Stromzufuhrelektroden 3a und 4a befinden, die ent­ lang der Seitenkanten der Schicht 2 verlaufen, nur schwer Wärme erzeugen. Die gesamte Schicht 2 weist daher keine einheitliche Wärmeverteilung auf, so daß es unmöglich ist, einen befriedigenden thermischen Wirkungsgrad zu erhalten.

Ferner ist ein einen positiven Temperaturkoeffizienten auf­ weisender organischer Thermistor mit einer Struktur be­ kannt, bei der jeweils eine Elektrode auf beiden Oberflächen der in Fig. 1 gezeigten Schicht 2 gebildet ist. Bei diesem nicht dargestellten organischen Thermistor mit positivem Tempera­ turkoeffizienten wird in der gesamten Schicht 2 gleichmäßig Wärme erzeugt, so daß sein thermi­ scher Wirkungsgrad besser ist als derjenige des in Fig. 1 gezeigten Thermistors. Besteht jedoch die Gesamtoberflä­ chenelektrode aus z. B. einer Metallfolie, so treten Diffe­ renzen bezüglich des thermischen Expansionskoeffizienten sowie bezüglich der Flexibilität zwischen der Schicht und der Metallfolie auf. Die Flexibilität, die als Vorteil bei einem organischen Thermistor mit positivem Temperaturkoef­ fizienten angesehen werden kann, geht daher verloren.

Wird die Gesamtoberflächenelektrode aus einer leitfähigen Paste hergestellt, z. B. aus einer Ag-Paste, so kann zwar die Flexibilität des Thermistors gewahrt werden, jedoch wird er dann relativ teuer.

Ein organischer Thermistor mit positivem Temperaturkoeffi­ zienten, der eine Gesamtoberflächenelektrode aufweist, be­ sitzt andererseits einen Widerstandswert, der kleiner ist als derjenige des organischen Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten, bei dem die kammartig ausgebilde­ ten Elektroden 3 und 4 vorhanden sind. Demzufolge muß beim zuerstgenannten der spezifische Widerstand der Schicht etwa mehrere 10- bis 100-mal größer sein als beim organischen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten, der die kammartig ausgebildeten Elektroden aufweist. Wird der spe­ zifische Widerstand des organischen Thermistors mit positi­ vem Temperaturkoeffizienten auf diese Weise vergrößert, so geht jedoch die Stabilität des spezifischen Widerstands verloren. Es treten also größere Variationen bzw. Schwan­ kungen im spezifischen Widerstand auf. Das bedeutet, daß sich auch die Eigenschaften derartiger organischer Thermi­ storen mit positivem Temperaturkoeffizienten von Produkt zu Produkt in großem Umfang ändern können.

Ein bekannter organischer Thermistor mit positiven Temperaturkoeffizienten (EP 0 158 410 A1) umfaßt eine Schicht aus organischem Polymermaterial, in dem leitfähige Partikel verteilt sind, und das eine positive Temperaturcharak­ teristik des Widerstandes aufweist, eine Mehrzahl auf der Schicht liegender leitfähiger Bereiche, die sich parallel zu einander zwischen einander gegen­ überliegenden ersten und zweiten Seitenkanten der Schicht erstrecken, sowie erste und zweite Stromzufuhrelektroden, die jeweils entlang der ersten und zweiten Seitenkante angeordnet sind und die mit den leitfähigen Bereichen kammförmige Elektroden bilden, wobei die leitfähigen Bereiche abwechselnd den beiden Elektroden zugeordnet sind.

Die leitfähigen Bereiche der einen kammartigen Elektrode, die jeweils zwi­ schen den leitfähigen Bereichen der anderen kammartigen Elektrode liegen, enden dabei mit Abstand zur Stromzufuhrelektrode der anderen kammartigen Elektrode.

Bei einem bekannten Halbleiter-Heizelement (DE 26 19 312 A1) sind auf ei­ ner Schicht aus einem Material mit positiven Temperaturkoeffizienten Elek­ troden angeordnet, die kammartig ineinander greifen, wobei die ineinander greifenden Abschnitte der Elektroden jeweils mit Abstand zu der anderen Elektrode enden. Die Elektroden können dabei aus Metallfilmen gebildet sein.

Ein bekanntes PTC-Bauelement (DE 37 07 493 A1) wird hergestellt, indem ein PTC-Material sandwichartig zwischen zwei metallischen Elektroden an­ geordnet wird, wobei die Verbindung zwischen den Elektroden und dem PTC-Ma­ terial durch Warmpressen gebildet wird.

Ferner sind aus dem Aufsatz "Füllstoffhaltige elektrische leitfähige Kunst­ stoffe" K.-H. Möbius, in: Kunststoffe 78 (1988) 1, Seite 53 bis 58, organische Polymermaterialien bekannt, in denen leitfähige Partikel verteilt sind, und die eine positive Temperaturcharakteristik des Widerstands aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen organischen Thermistor mit positiven Temperaturkoeffizienten zu schaffen, der bei gleichförmig verteilter Wärmeerzeugung einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad aufweist, dessen Eigenschaften sich von Produkt zu Produkt nicht wesentlich ändern und der eine gute Flexibilität besitzt.

Diese Aufgabe wird durch den Thermistor nach Anspruch 1 und die Verfahren nach Anspruch 6 oder 11 gelöst.

Ein organischer Thermistor mit positivem Temperaturkoeffi­ zienten gemäß der Erfindung enthält eine Mehrzahl von leit­ fähigen Bereichen bzw. Teilen, die im wesentlichen parallel nebeneinanderliegend auf einer Oberfläche einer Schicht an­ geordnet sind, die aus einem Material besteht, das eine po­ sitive Temperaturcharakteristik des Widerstands aufweist, und das durch Verteilen bzw. Dispergieren leitfähiger Par­ tikel in einem organischen Polymermaterial erhalten wird. Die leitfähigen Teile bzw. Bereiche erstrecken sich zwi­ schen einander gegenüberliegenden Seitenkanten der Schicht, wobei sie bis zu diesen Seitenkanten reichen oder aber vor Erreichen der Seitenkanten enden. Die leitfähigen Bereiche bzw. Teile sind z. B. als Geraden ausgebildet und können nach einer besonderen Ausgestaltung senkrecht zu den Sei­ tenkanten verlaufen. Sie können aber auch unter einem Win­ kel relativ zu den Seitenkanten verlaufen, der ungleich 90° ist.

Mehrere Isolationsschichten sind so angeordnet, daß durch sie abwechselnd jeweils ein Ende der mehreren leitfähigen Bereiche, gesehen in Anordnungsrichtung der leitfähigen Be­ reiche, abgedeckt wird. Die Isolationsschichten liegen an den einander gegenüberliegenden Seitenkanten, die als erste und zweite Seitenkanten bezeichnet werden, oder in der Nähe bzw. Nachbarschaft dieser Seitenkanten. Entlang jeweils einer Seitenkante wird als das Ende jedes zweiten leitfähi­ gen Bereichs durch eine Isolationsschicht abgedeckt, wobei die Isolationsschichten, bezogen auf die unterschiedlichen Seitenkanten, auf Lücke angeordnet sind.

Ferner sind erste und zweite Stromzufuhrelektroden vorhan­ den, von denen sich eine entlang der ersten Seitenkante und die andere entlang der zweiten Seitenkante erstreckt. Die jeweiligen Stromzufuhrelektroden liegen auf den Isolations­ schichten und ferner auf den leitfähigen Bereichen, die sich zwischen den jeweiligen Isolationsschichten befinden, um die jeweiligen Enden der leitfähigen Bereiche elektrisch miteinander zu verbinden, die zwischen den Isolations­ schichten angeordnet sind, welche sich in der Nachbarschaft sowohl der ersten als auch der zweiten Seitenkante oder di­ rekt an der ersten oder zweiten Seitenkante befinden.

Die mehreren leitfähigen Teile bzw. Bereiche, die sich zwischen der ersten und der zweiten Seitenkante oder zwi­ schen benachbarten Bereichen der ersten und zweiten Seiten­ kante auf der genannten Schichtoberfläche erstrecken, tra­ gen zur Wärmeerzeugung bei. Es ist daher möglich, im gesam­ ten oder praktisch im gesamten Bereich zwischen den ersten und zweiten Seitenkanten Wärme gleichmäßig zu erzeugen. Demzufolge weist ein organischer Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten (Thermistor aus organischem Mate­ rial) einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad auf.

Es ist nicht erforderlich, eine Elektrode auf der gesamten Oberfläche vorzusehen. Selbst wenn also die wärmeerzeugen­ den leitfähigen Bereiche durch Metallfolien gebildet wer­ den, bleibt die Flexibilität, die als Vorteil bei einem or­ ganischen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten betrachtet wird, voll erhalten. Dieser organische Thermi­ stor läßt sich auch dann relativ kostengünstig herstellen, wenn die mehreren leitfähigen Teile durch eine teure leit­ fähige Paste gebildet werden, da bei ihm, im Gegensatz zum herkömmlichen organischen Thermistor, bei dem eine Elektro­ de auf der gesamten Oberfläche angeordnet ist, die Oberflä­ che nur bereichsweise mit den leitfähigen Bereichen bzw. Teilen bedeckt ist.

Nach der Erfindung wird also eine relativ kostengünstige, flächenartige Heizeinrichtung erhalten, die einen verbes­ serten thermischen Wirkungsgrad sowie eine hohe Flexibili­ tät aufweist und deren Eigenschaften sich nicht wesentlich von Produkt zu Produkt ändern. Diese Heizeinrichtung wird durch den organischen Thermistor mit positivem Temperatur­ koeffizienten realisiert, der aus einem Thermistormaterial gebildet ist, das eine positive Temperaturcharakteristik bezüglich des elektrischen Widerstands aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen konventionellen organi­ schen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizi­ enten,

Fig. 2A eine Draufsicht auf einen organischen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2B einen Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 2A,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine organische Thermistor­ schicht mit positivem Temperaturkoeffizienten, auf deren oberer Fläche sich mehrere leitende Teile befinden,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den konventionellen organi­ schen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizi­ enten nach Fig. 1 zur Erläuterung des wärmeerzeu­ genden Bereichs,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen organischen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten nach einem dritten Ausführungsbeispiel in einem Verfahrenszu­ stand, bei dem Stromzufuhrelektroden auf einem Isolationsfilm gebildet sind,

Fig. 6 eine Draufsicht auf diesen organischen Thermistor nach Bildung von Isolationsschichten,

Fig. 7 eine Draufsicht auf diesen organischen Thermistor nach Bildung leitfähiger Teile,

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen organischen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten in Überein­ stimmung mit dem dritten Ausführungsbeispiel und

Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 8.

Die Fig. 2A zeigt eine Draufsicht auf einen organischen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten in Über­ einstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, während die Fig. 2B einen Querschnitt entlang der Li­ nie B-B in Fig. 2A zeigt.

Ein organischer Thermistor 11 mit positivem Temperaturkoef­ fizienten enthält eine Schicht 12, die eine positive Tempe­ raturcharakteristik des Widerstands aufweist und die durch Verteilung leitfähiger Partikel in einem organischen Poly­ mermaterial hergestellt worden ist.

Als organisches Polymermaterial kann beispielsweise ein Po­ lyolefin zum Einsatz kommen, etwa Polyethylen. Darüber hin­ aus kann aber auch ein beliebiges organisches Polymermate­ rial verwendet werden, vorausgesetzt, daß sich darin leit­ fähige Partikel verteilen bzw. dispergieren lassen. Leitfä­ hige Partikel können durch irgendein leitfähiges Material erzeugt werden, beispielsweise durch Ruß, Metallpulver oder Graphitkohlenstoff. Im allgemeinen werden die leitfähigen Partikel gründlich mit dem organischen Po­ lymermaterial gemischt, so daß anschließend ein Spritzguß­ verfahren zur Formbildung zur Anwendung gelangen kann, um die Schicht 12 zu erhalten.

Als Schicht 12 kann auch eine Schicht verwendet werden, die auf einem Isolationsfilm oder auf einer isolierenden Platte zu liegen kommt und die aus einem pastenartigen, organi­ schen Thermistormaterial mit positivem Temperaturkoeffizi­ enten besteht, das durch Verteilung leitfähiger Partikel in einem organischen Polymermaterial sowie durch anschließende gründliche Mischung und durch Zumischung eines Lösungsmit­ tels zum organischen Polymermaterial erhalten wird. Das Lö­ sungsmittel zur Bildung des pastenartigen organischen Ther­ mistormaterials mit positivem Temperaturkoeffizienten kann je nach organischem Polymermaterial gewählt werden.

Auf der Oberfläche der Schicht 12 befindet sich eine Mehr­ zahl leitfähiger Bereiche 13, die im wesentlichen par­ allel zueinanderliegend angeordnet sind. Die Fig. 3 zeigt einen Zustand, bei dem mehrere leitfähige Bereiche 13 auf der Schicht 12 liegen.

Wie die Fig. 3 erkennen läßt, erstreckt sich jeder der leitfähigen Bereiche 13 von einer ersten Seitenkante 12a zu einer zweiten Seitenkante 12b der Schicht 12, wobei beide Seitenkanten 12a und 12b einander gegenüberliegen. Die leitfähigen Bereiche 13 sollten dabei eine solche Länge aufweisen, daß sie die ersten und zweiten Seitenkanten 12a und 12b wenigstens annähernd erreichen, da sie zur Wärmeer­ zeugung beitragen.

Die leitfähigen Bereiche 13 lassen sich durch Auftragen und Trocknen von leitfähigen Pasten bilden, die im wesentlichen aus metallischen Materialien bestehen, beispielsweise aus Ag, Ni oder Cu, oder durch Befestigen von Metallfolien, beispielsweise von Aluminiumfolien, und zwar mit Hilfe ei­ nes Heißpreßverfahrens, um die Folien elektrisch mit der Schicht 12 zu verbinden. Da nicht die gesamte Oberfläche mit leitfähigen Bereichen 13 bedeckt ist, können zur Bil­ dung dieser Bereiche auch teure Materialien verwendet wer­ den, z. B. Ag-Pasten, usw. Die Herstellungskosten werden daher nicht übermäßig hoch sein. Werden die leitfähigen Be­ reiche 13 durch Metallfolien gebildet, so geht auch in die­ sem Fall die Flexibilität der Schicht 12 nicht verloren, da sich die Metallfolien nicht auf der gesamten Oberfläche be­ finden.

In Übereinstimmung mit Fig. 2A sind Isolationsschichten 14 so angeordnet, daß sie abwechselnd den Umgebungsbereich ei­ nes jeweiligen Endes der mehreren leitfähigen Bereiche 13 abdecken, und zwar in einer Richtung, unter der die leitfä­ higen Bereiche angeordnet sind, also in einer Richtung, in der sich die ersten und zweiten Seitenkanten 12a und 12b erstrecken. Genauer gesagt sind die Isolationsschichten 14 jeweils auf ein Ende eines jeden leitfähigen Bereichs 13 auflaminiert. Die Isolationsschichten 14 liegen dabei ab­ wechselnd an der Seite der ersten Seitenkante 12a und an der Seite der zweiten Seitenkante 12b. Die Isolations­ schichten 14 sind z. B. rechteckförmig ausgebildet.

Beispielsweise können die Isolationsschichten 14 durch syn­ thetische Harze, z. B. durch Silikonharze, oder durch flüs­ sigkeitsfeste Lacke, wie z. B. Epoxy- oder Phenolharze, und ferner durch Anpressen druckempfindlicher, isolierender Klebebänder gebildet sein. Kurz gesagt können die isolie­ renden Schichten 14 aus irgendeinem Material hergestellt werden, vorausgesetzt, daß sie abwechselnd die jeweiligen Enden der leitfähigen Bereiche 13 isolieren und abdecken können, wie die Fig. 2A zeigt.

Ferner befinden sich eine erste Stromzufuhrelektrode 15 und eine zweite Stromzufuhrelektrode 16 jeweils entlang der er­ sten und der zweiten Seitenkante 12a und 12b. Die Strom­ zufuhrelektroden 15 und 16 liegen in der Nachbarschaft der Seitenkanten 12a und 12b, derart, daß sie auf den leitfähi­ gen Bereichen 13 zwischen den isolierenden Schichten 14 und auf den isolierenden Schichten 14 zu liegen kommen. Wie die Fig. 2B zeigt, sind an der Seite der Seitenkante 12b die jeweiligen Enden der leitfähigen Bereiche 13, die nicht mit den Isolationsschichten 14 bedeckt sind, elektrisch mitein­ ander verbunden, und zwar über die zweite Stromzufuhrelek­ trode 16. Dagegen sind auf der Seite der Seitenkante 12 die jeweiligen Enden der verbleibenden leitfähigen Bereiche 13 über die erste Stromzufuhrelektrode 15 miteinander ver­ bunden.

Es hat sich herausgestellt, daß die ersten und zweiten Stromzufuhrelektroden 15 und 16 und die leitfähigen Berei­ che 13, die mit den jeweiligen Stromzufuhrelektroden 15 und 16 verbunden sind, in ähnlicher Weise arbeiten, wie die kammartig ausgebildeten Elektroden 3 und 4 im konventionel­ len Beispiel nach Fig. 1. Genauer gesagt wird Wärme in ei­ nem Teil der organischen Thermistorschicht 12 mit positivem Temperaturkoeffizienten erzeugt, der zwischen den benach­ barten leitfähigen Bereichen 13 liegt, und zwar durch Anre­ gung bzw. Energiezufuhr über die Stromzufuhrelektroden 15 und 16. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die leit­ fähigen Bereiche 13 so ausgebildet, daß sie sich bis in die Nachbarschaft der ersten und zweiten Seitenkanten 12a und 12b hinein erstrecken. Das bedeutet, daß sich Wärme prak­ tisch in der gesamten Schicht 12 gleichmäßig erzeugen läßt. Genauer gesagt tragen auch die unteren Teile der Bereiche, in denen sich die Stromzufuhrelektroden 15 und 16 befinden, zur Wärmeerzeugen bei.

Weisen die leitfähigen Bereiche bzw. Teile 13 eine solche Länge auf, daß sie die ersten und zweiten Seitenkanten 12a und 12b erreichen, so läßt sich auf der gesamten Oberfläche der Schicht 12 Wärme in noch gleichmäßigerer Weise erzeu­ gen.

Es kann also eine flächenartige Wärmeeinrich­ tung zur Verfügung gestellt werden, die Wärme in noch gleichmäßigerer Weise bzw. gleichmäßigerer Verteilung er­ zeugt und die daher gegenüber dem konventionellen Beispiel nach Fig. 1 einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad be­ sitzt. Dabei ist keine Elektrode erforderlich, die die ge­ samte Oberfläche bedeckt.

Selbst wenn die leitfähigen Bereiche 13 aus Metallfolien hergestellt sind, geht die Flexibilität des Thermistors nicht verloren. Bei Verwendung leitfähiger Bereiche aus Ag- Pasten läßt sich die Flexibilität, die als Vorteil bei organischen Thermistoren mit positivem Temperaturkoeffizi­ enten anzusehen ist, allerdings noch besser ausnutzen. Beim Thermistor nach der Erfindung kann der spezifische Wider­ stand genau so groß sein wie im Falle des konventionellen Beispiels nach Fig. 1, da beim erfindungsgemäßen Thermistor bzw. Heizelement die Elektrode nicht auf der gesamten Ober­ fläche liegt. Demzufolge lassen sich auch Schwankungen hin­ sichtlich der Eigenschaften der Produkte wirksam unter­ drücken.

Um den organischen Thermistor 11 mit positivem Temperatur­ koeffizienten gegenüber der Umgebung zu schützen, kann die­ jenige Oberfläche, auf der wenigstens die leitfähigen Be­ reiche 13, die Isolationsschichten 14 und die Stromzufuhr­ elektroden 15 und 16 liegen, mit einem Isolationsfilm 17 abgedeckt werden. Dieser ist in Fig. 2B durch eine strich­ punktierte Linie dargestellt.

Nachfolgend werden experimentelle Resultate, bezogen auf das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel, beschrieben.

Ruß wird gründlich mit Polyethylen gemischt, um eine Schicht mit einer Dicke von 0,5 mm zu bilden. Die Schicht wird auf eine Größe von 40 × 100 mm zurechtge­ schnitten, so daß schließlich eine Schicht 12 erhalten wird. Auf der oberen Fläche der Schicht 12 werden mehrere leitfähige Bereiche 13 hergestellt, die 1 mm breit und 38 mm lang sind. Die Herstellung erfolgt durch Aufdrucken von Ag-Pasten. Als Druckverfahren kann beispielsweise ein Sieb­ druckverfahren zum Einsatz kommen. Ein Intervall zwischen den leitfähigen Bereichen 13 ist auf 5 mm eingestellt.

Sodann werden die isolierenden Schichten 14 gebildet, wozu Silikonharz im Bereich der jeweiligen Enden der leitfähigen Bereiche 13 aufgetragen und gehärtet wird. Die Silikonharz­ fläche pro isolierender Schicht 14 beträgt jeweils 7 × 9 mm. Die Längsrichtung einer Isolationsschicht 14 erstreckt sich senkrecht zur Längsrichtung der leitfähigen Bereiche 13, die in Form von Geraden vorliegen, während die Quer­ richtung bzw. kurze Seite der Isolationsschicht 14 jeweils parallel zu den leitfähigen Bereichen 13 verläuft. Zuletzt wird eine Ag-Paste mit einer Breite von 5 mm entlang der Seitenkanten 12a und 12b der Schicht 12 aufgetragen, so daß die Ag-Paste auf den leitfähigen Bereichen 13 zu liegen kommt, die sich zwischen den isolierenden Schichten 14 be­ finden, sowie auf den isolierenden Schichten 14, um Strom­ zufuhrelektroden 15 und 16 zu erhalten.

Zum Vergleich werden die kammartig ausgebildeten Elektroden 3 und 4 gemäß Fig. 1 auf einer Schicht gebildet, die die­ selben Eigenschaften aufweist wie diejenige Schicht, auf die im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel die Ag-Paste mit Hilfe des Siebdruckverfahrens aufgebracht worden ist.

Ein mit 12 V erzeugter Gleichstrom fließt zwischen den Stromzufuhrelektroden des organischen Thermistors mit posi­ tivem Temperaturkoeffizienten beim Ausführungsbeispiel so­ wie beim Vergleichsbeispiel, um die Verteilung der erzeug­ ten Wärme überprüfen zu können. Beim Vergleichsbeispiel er­ zeugt der organische Thermistor mit positivem Temperaturko­ effizienten Wärme nur im Bereich X, der in Fig. 4 schraf­ fiert dargestellt ist, also in einem Bereich, in welchem sich die leitfähigen Bereiche 3b und 4b einander in einer Richtung überlappen, in der sie angeordnet sind. Diese Richtung liegt senkrecht zur Ausdehnungsrichtung bzw. Längsrichtung der leitfähigen Bereiche 3b und 4b. Beim or­ ganischen Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten gemäß der Erfindung wird Wärme praktisch im gesamten Be­ reich der Schicht erzeugt. Der Leistungsverbrauch des orga­ nischen Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung ist etwa zweimal so groß wie beim Vergleichsbeispiel. Das bedeutet, daß auch ein vergrößerter thermischer Wir­ kungsgrad pro Fläche vorhanden ist.

Als zweites Ausführungsbeispiel wird nachfolgend ein Ther­ mistor beschrieben, bei dem als Schicht 12 eine Schicht verwendet wird, die durch Auftragen eines pastenartigen, organischen Thermistormaterials mit positivem Temperaturko­ effizienten auf einen Isolationsfilm hergestellt wird. Mit Ausnahme dieser Tatsache entspricht das zweite Ausführungs­ beispiel dem ersten Ausführungsbeispiel. Für gleiche Teile sind gleiche Bezugszeichen vorgesehen, so daß sich eine nochmalige Beschreibung erübrigt.

Pastenartiges organisches Thermistormaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten wird durch Mischung von Silikon­ kautschuk mit Ruß und To­ luol erhalten und in einem Bereich von 4 × 100 mm auf einem Isolationsfilm durch ein Siebdruckverfahren auf­ gebracht, getrocknet und gehärtet, um eine Schicht 12 zu bilden. Auf dieser Schicht 12 werden Elektroden in dersel­ ben Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel gebildet, so daß schließlich ein organischer Thermistor 11 mit positivem Temperaturkoeffizienten vorliegt.

Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel fließt ein durch 12 V erzeugter Gleichstrom zwischen den Zufuhrelektroden, um im gleichen Falle wie beim ersten Ausführungsbeispiel die Wärmeerzeugungsverteilung zu überprüfen. Das Ergebnis zeigt, daß praktisch über die gesamte Oberfläche der Schicht in gleichmäßiger Weise Wärme erzeugt wird.

Ein Beispiel, bei dem ein pastenartiges organisches Thermi­ stormaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten wie beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird, wird nachfol­ gend als drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. Das drit­ te Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten Aus­ führungsbeispiel durch das Herstellungsverfahren.

Entsprechend der Fig. 5 werden zur Bildung zweier Stromzu­ fuhrelektroden 25 und 26 zwei Ag-Pastenstreifen von 5 mm Breite und 98 mm Länge im Abstand von 30 mm voneinander auf einem Isolationsfilm 22 gebildet. Sodann werden auf den beiden Stromzufuhrelektroden 25 und 26 sowie auf Lücke zu­ einander versetzt Silikonharz-Isolationsschichten mit einer Größe von 7 × 9 mm erzeugt, die nach Trocknung die Isola­ tionsschichten 24a und 24b bilden (vgl. Fig. 6).

Sodann werden gemäß Fig. 7 1 mm breite und 38 mm lange Ag- Pastenstreifen erzeugt und getrocknet, die die leitfähigen Bereiche 23a und 23b bilden. Beispielsweise erstreckt sich der ganz rechte Pastenstreifen 23a in Fig. 7 von der Strom­ zufuhrelektrode 25 zur Isolationsschicht 24b, die auf der anderen Stromzufuhrelektrode 26 liegt, während sich der links daneben liegende Pastenstreifen von der anderen Stromzufuhrelektrode 26 zur Isolationsschicht 24a er­ streckt, die auf der einen Stromzufuhrelektrode 25 liegt. Die Struktur setzt sich dann in dieser Weise fort. Im An­ schluß daran wird pastenartiges, organisches Thermistorma­ terial 22c mit positivem Temperaturkoeffizienten, das iden­ tisch zu dem beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten Material ist, in einem Bereich von 50 × 100 m mittig auf den Isolationsfilm 22 aufgebracht, und zwar mit Hilfe eines geeigneten Siebdruckverfahrens, um anschließend getrocknet und gehärtet zu werden. Auf diese Weise wird ein organi­ scher Thermistor 21 mit positivem Temperaturkoeffizienten erhalten (vgl. Fig. 8 und 9).

Auch bei diesem dritten Ausführungsbeispiel fließt ein durch 12 V erzeugter Gleichstrom zwischen den Stromzufuhr­ elektroden, um in gleicher Weise wie beim ersten und zwei­ ten Ausführungsbeispiel der erzeugte Wärmeverteilung über­ prüfen zu können. Auch bei diesem dritten Ausführungsbei­ spiel wurde festgestellt, daß im gesamten Oberflächenbe­ reich der Schicht praktisch eine einheitliche bzw. gleich verteilte Wärme erzeugt wird. Es tritt also in der Schicht­ oberfläche kein Wärmegefälle auf.

Beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel wird ein pa­ stenartiges, organisches Thermistormaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten auf einen Isolationsfilm aufge­ bracht, obwohl die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Vielmehr kann anstelle des Isolationsfilms auch eine iso­ lierende Platte verwendet werden.

Claims (12)

1. Organischer Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten, mit:

• - einer Schicht (12; 22c) aus einem organischen Polymermaterial, in dem leitfähige Partikel verteilt sind, so daß es eine positive Temperaturcharakteristik des Widerstands aufweist,
• - einer Mehrzahl auf der Schicht (12; 22c) liegender leitfähiger Bereiche (13; 23a, 23b), die sich im wesentlichen parallel zuein­ ander zwischen einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seitenkanten (12a, 12b) der Schicht (12; 22c) erstrecken,
• - einer Mehrzahl von Isolationsschichten (14; 24a, 24b), die in ei­ ner Richtung, in der die leitfähigen Bereiche (13; 23a, 23b) ne­ beneinanderliegenden angeordnet sind, abwechselnd jeweils ein Ende der leitfähigen Bereiche (13; 23a, 23b) benachbart zur er­ sten und zweiten Seitenkante (12a, 12b) überlappend abdecken, und
• - ersten und zweiten Stromzufuhrelektroden (15, 16; 25, 26), die jeweils entlang der ersten und zweiten Seitenkante (12a, 12b) angeordnet sind und die auf den Isolationsschichten (14; 24a, 24b) sowie auf den leitfähigen Bereichen (13; 23a, 23b) zwi­ schen den Isolationsschichten (14; 24a, 24b) liegen, um die je­ weiligen Enden der leitfähigen Bereiche (13; 23a, 23b) elektrisch miteinander zu verbinden.

2. Organischer Thermistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Bereiche (13; 23a, 23b) aus leitfähiger Paste gebil­ det sind.

3. Organischer Thermistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Bereiche (13; 23a, 23b) von Metallfolien gebildet sind.

4. Organischer Thermistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Bereiche (13; 23a, 23b) eine solche Länge aufwei­ sen, daß ihre beiden Enden die ersten und zweiten Seitenkanten (12a, 12b) erreichen.

5. Organischer Thermistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Bereiche (13; 23a, 23b), die Isolationsschichten (14; 24a, 24b) und die ersten und zweiten Stromzufuhrelektroden (15, 16; 25, 26) auf der Schicht (12, 22c) mittels eines Isolationsfilms (17, 22) abgedeckt sind.

6. Verfahren zur Hersteilung eines organischen Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten, mit folgenden Schritten:

• - Herstellen einer Schicht (12) aus einem organischen Polymerma­ terial, in dem leitfähige Partikel verteilt sind, so daß es eine positive Temperaturcharakteristik des Widerstands aufweist,
• - Bilden einer Mehrzahl auf der Schicht (12) liegender leitfähiger Bereiche (13), die sich im wesentlichen parallel zueinander zwi­ schen einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten­ kanten (12a, 12b) der Schicht (12) erstrecken,
• - Bilden einer Mehrzahl von Isolationsschichten (14), die in einer Richtung, in der die leitfähigen Bereiche (13) nebeneinanderlie­ genden angeordnet sind, abwechselnd jeweils ein Ende der leit­ fähigen Bereiche (13) benachbart zur ersten und zweiten Seiten­ kante (12a, 12b) überlappend abdecken, und
• - Bilden erster und zweiter Stromzufuhrelektroden (15, 16), die jeweils entlang der ersten und zweiten Seitenkante (12a, 12b) angeordnet sind und die auf den Isolationsschichten (14) sowie auf den leitfähigen Bereichen (13) zwischen den Isolations­ schichten (14) liegen, um die jeweiligen Enden der leitfähigen Bereiche (13) elektrisch miteinander zu verbinden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitfä­ hige Paste auf eine Oberfläche der Schicht (12) aufgetragen wird, um die leitfähigen Bereiche (13) zu bilden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Metallfoli­ en auf einer Oberfläche der Schicht (12) fest angeordnet werden, um die leitfähigen Bereiche (13) zu bilden.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfä­ higen Bereiche (13), die Isolationsschichten (14) und die ersten und zweiten Stromzufuhrelektroden (15, 16) auf der Schicht (12) mit einem Isolationsfilms (17) überdeckt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Herstellen der Schicht (12) ein organisches Polymermaterial mit leitfähigen Partikeln gründlich gemischt wird, um ein pastenarti­ ges, organisches Thermistormaterial mit positivem Temperaturkoeffizi­ enten zu erhalten, und
daß das Thermistormaterial auf einen isolierenden Träger aufgedruckt und anschließend getrocknet wird.

11. Verfahren zur Herstellung eines organischen Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten, mit folgenden Schritten:

• - Herstellen eines Isolationsfilms (22),
• - Bilden zweier in einem vorbestimmten Abstand nebeneinander auf dem Isolationsfilm (22) liegender Stromzufuhrelektroden (25, 26),
• - Bilden einer Mehrzahl von Isolationsschichten (24a, 24b) auf den beiden Stromzufuhrelektroden (25, 26),
• - Bilden einer Mehrzahl leitfähiger Bereiche (23a, 23b), die im wesentlichen parallel nebeneinanderliegend angeordnet sind und die sich jeweils von einer der beiden Stromzufuhrelektroden (25 bzw. 26) zu einer Isolationsschicht (24b bzw. 24a) auf der ande­ ren Stromzufuhrelektrode (26 bzw. 25) erstrecken,
• - Auftragen eines pastenartigen, organischen Thermistormaterials mit positivem Temperaturkoeffizienten zum Abdecken der beiden Stromzufuhrelektroden (25, 26), der Isolationsschichten (24a, 24b) und der leitfähigen Bereiche (23a, 23b).

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Herstellen des pastenartigen, organischen Thermistorma­ terials leitfähige Partikel mit einem eine positive Temperaturcharakte­ ristik des Widerstands aufweisenden organischen Polymermaterial gründlich gemischt und getrocknet werden.