JP2003100502A - 面状電気的機能素子板及びその製造方法 - Google Patents
面状電気的機能素子板及びその製造方法Info
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- JP2003100502A JP2003100502A JP2001288219A JP2001288219A JP2003100502A JP 2003100502 A JP2003100502 A JP 2003100502A JP 2001288219 A JP2001288219 A JP 2001288219A JP 2001288219 A JP2001288219 A JP 2001288219A JP 2003100502 A JP2003100502 A JP 2003100502A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】薄板状で可撓性の面状電気的機能素子板を焼結
することなしに提供する。 【解決手段】対向して平行に配置した電極薄板間に電気
的機能粒子層を挟装させ、これを真空パック用袋内に挿
入した後、同パック内を減圧して、大気圧による加圧力
で、パック内の電極薄板と電気的機能粒子との間及び同
粒子相互間の電気的接続を確保し、その後パック内の電
極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相互間の空隙
に液状の樹脂プレポリマーを注入し、注入後、同樹脂プ
レポリマーを硬化させることにより前記粒子相互間及び
同粒子と電極薄板間の電気的接続が確保された面状電気
的機能素子板を製造する
することなしに提供する。 【解決手段】対向して平行に配置した電極薄板間に電気
的機能粒子層を挟装させ、これを真空パック用袋内に挿
入した後、同パック内を減圧して、大気圧による加圧力
で、パック内の電極薄板と電気的機能粒子との間及び同
粒子相互間の電気的接続を確保し、その後パック内の電
極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相互間の空隙
に液状の樹脂プレポリマーを注入し、注入後、同樹脂プ
レポリマーを硬化させることにより前記粒子相互間及び
同粒子と電極薄板間の電気的接続が確保された面状電気
的機能素子板を製造する
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、面状電気的機能素
子板及びその製造方法に係るもので、特に薄板状で可撓
性の面状電気的機能素子板及びその製造方法に係るもの
である。
子板及びその製造方法に係るもので、特に薄板状で可撓
性の面状電気的機能素子板及びその製造方法に係るもの
である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
電気的機能素子としての非線形型抵抗素子は、正の温度
抵抗特性を有するＰＴＣ型と負の温度抵抗特性を有する
ＮＴＣ型が開発されており、ＰＴＣ型のものはファンヒ
ーター、ヘアードライヤー、蚊取り器、鏡の曇り止め装
置など家電領域から、打ち込みコンクリートや水道管の
凍結防止機器などの産業分野まで広く使用されており、
また他方ＮＴＣ型のものは、昨今のモバイル機器の多様
化により搭載電池の充電状況監視用として必要不可欠と
なっている。いずれの素子も、その特性から派生するそ
の自己制御により制御用電子回路が不用、高い安全性、
低コストなど多くの長所を持ち多用されている。しかし
ながら、これら素子はセラミックの焼結材であり、形状
がブロック状に限定され薄型にならないため、利用分野
がいまひとつ拡がらない問題がある。今後電子機器の超
小型化、高密度化は一層進んでいくと考えられるが、こ
れに伴い上記ＰＴＣやＮＴＣを始めとした電子セラミッ
ク自身の軽薄短小化や可撓性化が必要不可欠となり、高
密度化に適したあるいは利便性に優れた面状素子の開発
が望まれている。
電気的機能素子としての非線形型抵抗素子は、正の温度
抵抗特性を有するＰＴＣ型と負の温度抵抗特性を有する
ＮＴＣ型が開発されており、ＰＴＣ型のものはファンヒ
ーター、ヘアードライヤー、蚊取り器、鏡の曇り止め装
置など家電領域から、打ち込みコンクリートや水道管の
凍結防止機器などの産業分野まで広く使用されており、
また他方ＮＴＣ型のものは、昨今のモバイル機器の多様
化により搭載電池の充電状況監視用として必要不可欠と
なっている。いずれの素子も、その特性から派生するそ
の自己制御により制御用電子回路が不用、高い安全性、
低コストなど多くの長所を持ち多用されている。しかし
ながら、これら素子はセラミックの焼結材であり、形状
がブロック状に限定され薄型にならないため、利用分野
がいまひとつ拡がらない問題がある。今後電子機器の超
小型化、高密度化は一層進んでいくと考えられるが、こ
れに伴い上記ＰＴＣやＮＴＣを始めとした電子セラミッ
ク自身の軽薄短小化や可撓性化が必要不可欠となり、高
密度化に適したあるいは利便性に優れた面状素子の開発
が望まれている。
【０００３】本発明は、焼結したブロック状でしか使え
なかった電子セラミックスを可撓性を備えた薄型で使え
るものとし、その使用分野の更なる拡大、例えば住宅用
床暖房発熱体、各種恒温槽用発熱体、電気回路結露防止
発熱体や感熱型電流制御素子等への使用を可能とするも
のである。
なかった電子セラミックスを可撓性を備えた薄型で使え
るものとし、その使用分野の更なる拡大、例えば住宅用
床暖房発熱体、各種恒温槽用発熱体、電気回路結露防止
発熱体や感熱型電流制御素子等への使用を可能とするも
のである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するもので、下記構成の面状電気的機能素子
板及びその製造方法である。 （１）対向して平行に配置した電極薄板間に電気的機能
粒子層を挟装させ、これを真空パック用袋内に挿入した
後、同パック内を減圧して、大気圧による加圧力で、パ
ック内の電極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相
互間の電気的接続を確保し、その後パック内の電極薄板
と電気的機能粒子間の間隙に液状の樹脂プレポリマーを
注入し、注入後、同樹脂プレポリマーを硬化させること
により前記粒子相互間及び同粒子と電極薄板間の電気的
接続が確保された面状電気的機能素子板を製造すること
を特徴とする面状電気的機能素子板の製造方法。 （２）対向して平行に配置した電極薄板間に電気的機能
粒子層を挟装させ、これを真空パック用袋内に挿入した
後、同パック内を減圧して、大気圧による加圧力で、パ
ック内の電極薄板と粒子との間及び粒子相互間の電気的
接続を確保し、その後パック内の電極薄板と電気的機能
粒子との間及び同粒子相互間に液状の熱硬化性樹脂プレ
ポリマーを押圧・注入し、その後、加熱して同樹脂プレ
ポリマーを硬化させることにより挟装粒子相互間及び挟
装粒子と電極薄板との間の電気的接続が確保された面状
電気的機能素子板を製造することを特徴とする面状電気
的機能素子板の製造方法。
課題を解決するもので、下記構成の面状電気的機能素子
板及びその製造方法である。 （１）対向して平行に配置した電極薄板間に電気的機能
粒子層を挟装させ、これを真空パック用袋内に挿入した
後、同パック内を減圧して、大気圧による加圧力で、パ
ック内の電極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相
互間の電気的接続を確保し、その後パック内の電極薄板
と電気的機能粒子間の間隙に液状の樹脂プレポリマーを
注入し、注入後、同樹脂プレポリマーを硬化させること
により前記粒子相互間及び同粒子と電極薄板間の電気的
接続が確保された面状電気的機能素子板を製造すること
を特徴とする面状電気的機能素子板の製造方法。 （２）対向して平行に配置した電極薄板間に電気的機能
粒子層を挟装させ、これを真空パック用袋内に挿入した
後、同パック内を減圧して、大気圧による加圧力で、パ
ック内の電極薄板と粒子との間及び粒子相互間の電気的
接続を確保し、その後パック内の電極薄板と電気的機能
粒子との間及び同粒子相互間に液状の熱硬化性樹脂プレ
ポリマーを押圧・注入し、その後、加熱して同樹脂プレ
ポリマーを硬化させることにより挟装粒子相互間及び挟
装粒子と電極薄板との間の電気的接続が確保された面状
電気的機能素子板を製造することを特徴とする面状電気
的機能素子板の製造方法。
【０００５】（３）対向して平行に配置した電極間の電
気的機能粒子層に真空パック用外装袋の外部から空気圧
又は静水圧あるいは空気圧と静水圧の複合圧で加圧し
て、同パック内の電極薄板と粒子との間及び粒子相互間
の電気的接続を確保することを特徴とする前項１又は２
に記載の面状電気的機能素子板の製造方法。 （４）対向して平行に配置した電極間への電気的機能粒
子の配置が、電極間に挟装した絶縁性の枠体内に電気的
機能粒子を充填して行うことを特徴とする前項１〜３の
いずれか１項に記載の面状電気的機能素子板の製造方
法。 （５）電極薄板間に挟装された電気的機能粒子層と、そ
れらを被包する真空パック用袋と、同パック用袋内の電
極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相互間に密充
填された可塑性樹脂とからなる面状電気的機能素子板に
おいて、電極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相
互間が電気的接続が確保された接合状態をなしてなるこ
とを特徴とする面状電気的機能素子板。 （６）電極薄板間に挟装された電気的機能粒子層と、そ
れらを被包する真空パック用袋と、同パック用袋内の電
極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相互間に密充
填された熱硬化性樹脂とからなる面状電気的機能素子板
において、二つの電極薄板と電気的機能粒子との間及び
同粒子相互間が電気的に接続が確保された接合状態をな
してなることを特徴とする面状電気的機能素子板。
気的機能粒子層に真空パック用外装袋の外部から空気圧
又は静水圧あるいは空気圧と静水圧の複合圧で加圧し
て、同パック内の電極薄板と粒子との間及び粒子相互間
の電気的接続を確保することを特徴とする前項１又は２
に記載の面状電気的機能素子板の製造方法。 （４）対向して平行に配置した電極間への電気的機能粒
子の配置が、電極間に挟装した絶縁性の枠体内に電気的
機能粒子を充填して行うことを特徴とする前項１〜３の
いずれか１項に記載の面状電気的機能素子板の製造方
法。 （５）電極薄板間に挟装された電気的機能粒子層と、そ
れらを被包する真空パック用袋と、同パック用袋内の電
極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相互間に密充
填された可塑性樹脂とからなる面状電気的機能素子板に
おいて、電極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相
互間が電気的接続が確保された接合状態をなしてなるこ
とを特徴とする面状電気的機能素子板。 （６）電極薄板間に挟装された電気的機能粒子層と、そ
れらを被包する真空パック用袋と、同パック用袋内の電
極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相互間に密充
填された熱硬化性樹脂とからなる面状電気的機能素子板
において、二つの電極薄板と電気的機能粒子との間及び
同粒子相互間が電気的に接続が確保された接合状態をな
してなることを特徴とする面状電気的機能素子板。
【０００６】（７）電気的機能粒子が非線形かつ正の温
度抵抗特性を示すＰＴＣセラミック粒子であることを特
徴とする前項５又は６に記載の面状電気的機能素子板。 （８）電気的機能粒子が非線形かつ負の温度抵抗特性を
示すＮＴＣセラミック粒子であることを特徴とする前項
５又は６に記載の面状電気的機能素子板。 （９）電気的機能粒子層の各粒子が金属又は合金からな
る子粒子で非連続的に分散被覆されてなる複合化粒子で
あり、電気的機能粒子層の粒子相互間の接触抵抗が低減
されてなることを特徴とする前項５〜８のいずれか１項
に記載の面状電気的機能素子板。 （１０）真空パック用外装袋が、ガス透過率の低いラミ
ネート樹脂シートあるいは金属箔蒸着ラミネート樹脂シ
ートで、かつ当該外装材内に注入する樹脂又は当該樹脂
が硬化する際に生ずる生成物により劣化しなものである
ことを特徴とする前項５〜９のいずれか１項に記載の面
状電気的機能素子板。 （１１）電極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相
互間に密充填された樹脂の熱膨張係数が、電気的機能粒
子の熱膨張係数と同等かそれ以下で、少なくともはんだ
合金の熱膨張係数より小さい２９×１０-6／℃より小さ
い線熱膨張係数のものであることを特徴とする前項５〜
１０のいずれか１項に記載の面状電気的機能素子板。 （１２）金属又は合金からなる子粒子が、正の温度抵抗
特性を有する電気的機能粒子とオーミック接合し（低仕
事関数）、高変形能を持つものであることを特徴とする
前項５、６あるいは８〜１１のいずれか１項に記載の面
状電気的機能素子板。 （１３）金属又は合金からなる子粒子が、負の温度抵抗
特性を有する電気的機能粒子とオーミック接合し（低仕
事関数）、高変形能を持つものであることを特徴とする
前項５〜７，あるいは９〜１１のいずれか１項に記載の
面状電気的機能素子板。
度抵抗特性を示すＰＴＣセラミック粒子であることを特
徴とする前項５又は６に記載の面状電気的機能素子板。 （８）電気的機能粒子が非線形かつ負の温度抵抗特性を
示すＮＴＣセラミック粒子であることを特徴とする前項
５又は６に記載の面状電気的機能素子板。 （９）電気的機能粒子層の各粒子が金属又は合金からな
る子粒子で非連続的に分散被覆されてなる複合化粒子で
あり、電気的機能粒子層の粒子相互間の接触抵抗が低減
されてなることを特徴とする前項５〜８のいずれか１項
に記載の面状電気的機能素子板。 （１０）真空パック用外装袋が、ガス透過率の低いラミ
ネート樹脂シートあるいは金属箔蒸着ラミネート樹脂シ
ートで、かつ当該外装材内に注入する樹脂又は当該樹脂
が硬化する際に生ずる生成物により劣化しなものである
ことを特徴とする前項５〜９のいずれか１項に記載の面
状電気的機能素子板。 （１１）電極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相
互間に密充填された樹脂の熱膨張係数が、電気的機能粒
子の熱膨張係数と同等かそれ以下で、少なくともはんだ
合金の熱膨張係数より小さい２９×１０-6／℃より小さ
い線熱膨張係数のものであることを特徴とする前項５〜
１０のいずれか１項に記載の面状電気的機能素子板。 （１２）金属又は合金からなる子粒子が、正の温度抵抗
特性を有する電気的機能粒子とオーミック接合し（低仕
事関数）、高変形能を持つものであることを特徴とする
前項５、６あるいは８〜１１のいずれか１項に記載の面
状電気的機能素子板。 （１３）金属又は合金からなる子粒子が、負の温度抵抗
特性を有する電気的機能粒子とオーミック接合し（低仕
事関数）、高変形能を持つものであることを特徴とする
前項５〜７，あるいは９〜１１のいずれか１項に記載の
面状電気的機能素子板。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
に基づいて説明する。本発明は上記発明構成の面状電気
的機能素子板及びその製造方法であるが、本発明に係る
電気的機能粒子としては、例えばＢａＴｉＯ3 系セラミ
ックＰＴＣ粒子やＢａＴｉＯ3 系セラミックＮＴＣ粒子
あるいは特許第２６９４８９５号特許公報記載の方法に
より作製された電気的機能を有する複合化粒子が適用さ
れる。そして、これら粒子を電極薄板間に挟持して真空
パックすることで生ずる大気圧差を圧力作用とし、粒子
と電極間及び粒子相互間の電気的接続を充分確保した
後、好ましくは硬化物が低熱膨張係数のもので、かつ未
硬化物が低粘性の樹脂プレポリマー、例えばポリイミ
ド、エポキシ、シリコン等をベースとする樹脂プレポリ
マーを真空パックの電極薄板で挟装された電気的機能粒
子間内に注入し、樹脂プレポリマーを硬化することで、
電極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相互間が電
気的に接続が確保された面状電気的機能素子板が得られ
る。これにより、例えば従来のＰＴＣセラミック焼結体
とヒーターの長所に加えて、形状の軽薄短小化が可能
で、可撓性、利便性に優れた発熱体としての面状電気的
機能素子板が提供される。
に基づいて説明する。本発明は上記発明構成の面状電気
的機能素子板及びその製造方法であるが、本発明に係る
電気的機能粒子としては、例えばＢａＴｉＯ3 系セラミ
ックＰＴＣ粒子やＢａＴｉＯ3 系セラミックＮＴＣ粒子
あるいは特許第２６９４８９５号特許公報記載の方法に
より作製された電気的機能を有する複合化粒子が適用さ
れる。そして、これら粒子を電極薄板間に挟持して真空
パックすることで生ずる大気圧差を圧力作用とし、粒子
と電極間及び粒子相互間の電気的接続を充分確保した
後、好ましくは硬化物が低熱膨張係数のもので、かつ未
硬化物が低粘性の樹脂プレポリマー、例えばポリイミ
ド、エポキシ、シリコン等をベースとする樹脂プレポリ
マーを真空パックの電極薄板で挟装された電気的機能粒
子間内に注入し、樹脂プレポリマーを硬化することで、
電極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相互間が電
気的に接続が確保された面状電気的機能素子板が得られ
る。これにより、例えば従来のＰＴＣセラミック焼結体
とヒーターの長所に加えて、形状の軽薄短小化が可能
で、可撓性、利便性に優れた発熱体としての面状電気的
機能素子板が提供される。
【０００８】また、加えて従来は焼結体だけであったＮ
ＴＣセラミック素子を薄い面状に仕上げることが可能と
なった。真空パック用外装袋の樹脂シートとしては、ガ
ス透過性の無のあるいは非常に低い樹脂シートが採用さ
れるが、好ましくはガス非透過性の樹脂を張り合わせた
ラミネート樹脂シートや金属箔蒸着ラミネート樹脂シー
トが採用され、かつ当該樹脂プレポリマー又は当該樹脂
プレポリマーの硬化剤あるいは硬化する際に生ずる生成
物等によって劣化しないものが採用される。真空パック
は簡単な装置で極めて容易に行えるという長所を持ち、
またレトルト製品、品質の変わりやすい品物の保存用例
で明らかなように、長時間その効果が維持されることも
既に証明済みである。
ＴＣセラミック素子を薄い面状に仕上げることが可能と
なった。真空パック用外装袋の樹脂シートとしては、ガ
ス透過性の無のあるいは非常に低い樹脂シートが採用さ
れるが、好ましくはガス非透過性の樹脂を張り合わせた
ラミネート樹脂シートや金属箔蒸着ラミネート樹脂シー
トが採用され、かつ当該樹脂プレポリマー又は当該樹脂
プレポリマーの硬化剤あるいは硬化する際に生ずる生成
物等によって劣化しないものが採用される。真空パック
は簡単な装置で極めて容易に行えるという長所を持ち、
またレトルト製品、品質の変わりやすい品物の保存用例
で明らかなように、長時間その効果が維持されることも
既に証明済みである。
【０００９】本発明者らは平成１２年１０月２１日に
「セラミック面状発熱体とその製造方法」（出願番号：
特許出願２０００−３１２４３１号）を提出してある
が、同出願では樹脂プレポリマーを注入しないで真空パ
ックしたものであり、破れてしまうと使えなくなる、強
度が十分でないなどの欠点があった。本発明は前記欠点
を改善し発展させたものである。また従来、最低１組か
らなる櫛形電極間に塗布・充填し形成した面状発熱体が
あるが、これは接触抵抗の大きい電子セラミックには応
用できなかった。本発明では、粒子、好ましくは球状粒
子を用いるので、形状に大きな制限はなく、多様な形、
例えばきわめて薄い面状、シート状のものも作ることが
てきる。また、電極と粒子間及び粒子相互間の電気的結
合を堅固にするために可撓性をそなえた樹脂が充填され
てあるため、充分な変形追従性及び強度をもっている。
「セラミック面状発熱体とその製造方法」（出願番号：
特許出願２０００−３１２４３１号）を提出してある
が、同出願では樹脂プレポリマーを注入しないで真空パ
ックしたものであり、破れてしまうと使えなくなる、強
度が十分でないなどの欠点があった。本発明は前記欠点
を改善し発展させたものである。また従来、最低１組か
らなる櫛形電極間に塗布・充填し形成した面状発熱体が
あるが、これは接触抵抗の大きい電子セラミックには応
用できなかった。本発明では、粒子、好ましくは球状粒
子を用いるので、形状に大きな制限はなく、多様な形、
例えばきわめて薄い面状、シート状のものも作ることが
てきる。また、電極と粒子間及び粒子相互間の電気的結
合を堅固にするために可撓性をそなえた樹脂が充填され
てあるため、充分な変形追従性及び強度をもっている。
【００１０】他方、面状発熱体として従来より広く用い
られている導電性物質練り込み型発熱体は非常に薄型で
優れたものであるが、ＰＴＣ機能発現が樹脂と導電性物
質との熱膨張の相違により派生しているので長時間使用
すると、導電性物質が移動凝集し、性能が劣化しやすい
問題があった。ところが、本発明では、例えば発熱材料
としての電気的機能粒子そのものがセラミックであり、
しかも粒子単独でＰＴＣ機能を発現するため、同粒子が
移動しても、その電気的特性を劣化することにつながら
ない。また電極薄板が、対向して平行に配置した対向型
であるため、定尺で供給し現場で必要に応じた寸法に切
り出して用いることができるという特長が新たに派生し
ている。本発明により、焼結処理を行わないで素子化で
き、かつ可撓性をも損なわないＮＴＣ面状電気的機能素
子板を初めて提供することに成功した。このことにより
ラミネートパック型等の充電池内に充電状況監視機能の
組み込みが可能となった。すなわちＮＴＣ面状電気的機
能素子板を充電池の両極に並列挿入し、充電池の電池温
度を直接モニターし、当該温度により当該素子板の抵抗
を減少させ充電電流バイパス機能を発現させる。放電時
には当該素子の抵抗が著しく高いためモバイル機器の稼
働時間を短縮することはない。これらにより今後一層増
えるであろう各種モバイル機器の安全性を高めることに
寄与できよう。なおＰＴＣ型でも上記保護機能をもたせ
ることは可能であるが、この場合は、当該素子板を電池
の片極側に直列に挿入する。このため当該素子板も充電
電流により発熱してしまうためモニタ精度が劣るばかり
でなく、放電時にも電力消費が避けられず、モバイル機
器の動作時間をも短縮してしまう。
られている導電性物質練り込み型発熱体は非常に薄型で
優れたものであるが、ＰＴＣ機能発現が樹脂と導電性物
質との熱膨張の相違により派生しているので長時間使用
すると、導電性物質が移動凝集し、性能が劣化しやすい
問題があった。ところが、本発明では、例えば発熱材料
としての電気的機能粒子そのものがセラミックであり、
しかも粒子単独でＰＴＣ機能を発現するため、同粒子が
移動しても、その電気的特性を劣化することにつながら
ない。また電極薄板が、対向して平行に配置した対向型
であるため、定尺で供給し現場で必要に応じた寸法に切
り出して用いることができるという特長が新たに派生し
ている。本発明により、焼結処理を行わないで素子化で
き、かつ可撓性をも損なわないＮＴＣ面状電気的機能素
子板を初めて提供することに成功した。このことにより
ラミネートパック型等の充電池内に充電状況監視機能の
組み込みが可能となった。すなわちＮＴＣ面状電気的機
能素子板を充電池の両極に並列挿入し、充電池の電池温
度を直接モニターし、当該温度により当該素子板の抵抗
を減少させ充電電流バイパス機能を発現させる。放電時
には当該素子の抵抗が著しく高いためモバイル機器の稼
働時間を短縮することはない。これらにより今後一層増
えるであろう各種モバイル機器の安全性を高めることに
寄与できよう。なおＰＴＣ型でも上記保護機能をもたせ
ることは可能であるが、この場合は、当該素子板を電池
の片極側に直列に挿入する。このため当該素子板も充電
電流により発熱してしまうためモニタ精度が劣るばかり
でなく、放電時にも電力消費が避けられず、モバイル機
器の動作時間をも短縮してしまう。
【００１１】
【実施例】 図２に示すブロック図の機構を備えた面状
電気的機能素子板試作装置を作製し、当該装置を用いて
当該素子板を作製した。まず試作装置の基本構成につい
て記述する。当該試作装置には、熱硬化性樹脂プレポリ
マー３を面状電気的機能素子板２５内に送り込むことと
加圧用バック１４を膨らませるための加圧ポンプ８、真
空パック用外装袋４内を減圧する真空ポンプ１７、静水
圧を作り出す加圧用バック１４、液状熱硬化性樹脂プレ
ポリマーサーバー９及びシール用ヒーター１３が装備さ
れていることを基本としている。図１に示すごとく、上
下に対向して平行に配置した厚さ２０μmの二枚の銅板
電極２、２’間に、厚さ０．８ｍｍの枠状シリコンスペ
ーサ枠体７を挟み込み、その枠内に、粒径８００μｍの
ＢａＴｉＯ3 の硬粒子の表面に粒径２０μｍのＰｂ−Ｓ
ｎ−Ｙ合金の軟金属粒子を非連続的に被着した複合化電
気的機能粒子１（前出特願２０００−３１２４３１号記
載方法により製造）を充填・積層し、それを真空パック
用外装袋４内に挿入した。次いで、前記で得られたパッ
ク用外装袋４を図２を示すブロック図中の加圧用バック
１４と台１５との間にセットし、パック用外装袋４の熱
硬化性樹脂挿入口５を耐圧ホースを介してバルブ２０
に、またパック用外装袋４の減圧口６を耐圧ホースを介
して液状熱硬化性樹脂プレポリマー回収トラップ１６に
接続した。そこで、バルブ２３を開き真空ポンプ１７を
作動させて真空パック用外装袋４内を減圧しつつ、バル
ブ１８を開き加圧ポンプ８からの圧搾空気を加圧用バッ
ク１４に導入して面状電気的機能素子２５を加圧し、同
素子内の複合化電気的機能粒子１、相互間と同粒子１と
電極２、２’間の電気的接続を確保した。なお、２１、
２４は圧力調整器である。
電気的機能素子板試作装置を作製し、当該装置を用いて
当該素子板を作製した。まず試作装置の基本構成につい
て記述する。当該試作装置には、熱硬化性樹脂プレポリ
マー３を面状電気的機能素子板２５内に送り込むことと
加圧用バック１４を膨らませるための加圧ポンプ８、真
空パック用外装袋４内を減圧する真空ポンプ１７、静水
圧を作り出す加圧用バック１４、液状熱硬化性樹脂プレ
ポリマーサーバー９及びシール用ヒーター１３が装備さ
れていることを基本としている。図１に示すごとく、上
下に対向して平行に配置した厚さ２０μmの二枚の銅板
電極２、２’間に、厚さ０．８ｍｍの枠状シリコンスペ
ーサ枠体７を挟み込み、その枠内に、粒径８００μｍの
ＢａＴｉＯ3 の硬粒子の表面に粒径２０μｍのＰｂ−Ｓ
ｎ−Ｙ合金の軟金属粒子を非連続的に被着した複合化電
気的機能粒子１（前出特願２０００−３１２４３１号記
載方法により製造）を充填・積層し、それを真空パック
用外装袋４内に挿入した。次いで、前記で得られたパッ
ク用外装袋４を図２を示すブロック図中の加圧用バック
１４と台１５との間にセットし、パック用外装袋４の熱
硬化性樹脂挿入口５を耐圧ホースを介してバルブ２０
に、またパック用外装袋４の減圧口６を耐圧ホースを介
して液状熱硬化性樹脂プレポリマー回収トラップ１６に
接続した。そこで、バルブ２３を開き真空ポンプ１７を
作動させて真空パック用外装袋４内を減圧しつつ、バル
ブ１８を開き加圧ポンプ８からの圧搾空気を加圧用バッ
ク１４に導入して面状電気的機能素子２５を加圧し、同
素子内の複合化電気的機能粒子１、相互間と同粒子１と
電極２、２’間の電気的接続を確保した。なお、２１、
２４は圧力調整器である。
【００１２】同時に液状熱硬化性樹脂プレポリマーサー
バー９内にセットした同樹脂プレポリマー（あらかじめ
触媒と液状熱硬化性樹脂プレポリマーを所定の比率で混
合してある）３を加圧ポンプ８の空気圧でバルブ１９を
介して二枚の銅板電極２、２’間に注入する。注入した
液状熱硬化性樹脂プレポリマー３の硬化及び硬化時間
は、ヒーター１１の温度制御（温度調節器１０及び温度
センサ１２により制御）により調整した。同樹脂プレポ
リマーが硬化後、パック用外装袋４の両口端をシール用
ヒーター１３を用いて熱溶着し閉じ、面状電気的機能素
子を完成した。
バー９内にセットした同樹脂プレポリマー（あらかじめ
触媒と液状熱硬化性樹脂プレポリマーを所定の比率で混
合してある）３を加圧ポンプ８の空気圧でバルブ１９を
介して二枚の銅板電極２、２’間に注入する。注入した
液状熱硬化性樹脂プレポリマー３の硬化及び硬化時間
は、ヒーター１１の温度制御（温度調節器１０及び温度
センサ１２により制御）により調整した。同樹脂プレポ
リマーが硬化後、パック用外装袋４の両口端をシール用
ヒーター１３を用いて熱溶着し閉じ、面状電気的機能素
子を完成した。
【００１３】なお、圧力調整器２２は液状の熱硬化性樹
脂プレポリマー３の注入速度の調整をするものであり、
バルブ２０は減圧時に真空パック用外装袋４内に挿入し
た複合化電気的機能粒子相互１、１・・間と同粒子１と
電極２、２’間の電気的接続を確保するまで液状の熱硬
化性樹脂プレポリマー３の流入を防止するためのもので
ある。図３は面状電気的機能素子板の製造に用いる枠体
７の斜視図であるが、例示してあるものは大面積の当該
素子板を想定し、枠体内を小さく区切っているが、小面
積型では必ずしも設ける必要はない。ここで枠体７が備
えるべき機能を記すと、まず静水圧等を受けて容易に押
しつぶされること、減圧効果が発揮できるよう多孔質で
あり注入樹脂の液粘度でも容易に通過できることが必要
事項である。また枠体７が多孔質でない場合は、枠体７
の一部に切れ込みがあり、注入樹脂が容易に入り込むこ
とができ、減圧中に充填粒子が排出されないことが配慮
されていることが必要である。
脂プレポリマー３の注入速度の調整をするものであり、
バルブ２０は減圧時に真空パック用外装袋４内に挿入し
た複合化電気的機能粒子相互１、１・・間と同粒子１と
電極２、２’間の電気的接続を確保するまで液状の熱硬
化性樹脂プレポリマー３の流入を防止するためのもので
ある。図３は面状電気的機能素子板の製造に用いる枠体
７の斜視図であるが、例示してあるものは大面積の当該
素子板を想定し、枠体内を小さく区切っているが、小面
積型では必ずしも設ける必要はない。ここで枠体７が備
えるべき機能を記すと、まず静水圧等を受けて容易に押
しつぶされること、減圧効果が発揮できるよう多孔質で
あり注入樹脂の液粘度でも容易に通過できることが必要
事項である。また枠体７が多孔質でない場合は、枠体７
の一部に切れ込みがあり、注入樹脂が容易に入り込むこ
とができ、減圧中に充填粒子が排出されないことが配慮
されていることが必要である。
【００１４】また、作製した面状電気的機能粒子の電気
的結合評価は、以下のようにして行った。まず、図１に
示すごとく、充填・積層面積２５ｍｍ角中に複合化電気
的機能粒子を１、１を２層詰め挟み込んだ銅板電極２、
２’をもつ面状電気的機能素子板を評価対象とした。同
素子板を、．熱硬化性樹脂プレポリマー注入前と、
．同樹脂注入後、加熱温度７０℃で同樹脂を硬化させ
た後、室温まで冷却させた後の室温での当該素子板の電
極間の抵抗をそれぞれ測定した。その測定結果は、．
未注入時のものが３．５ＭΩ、．注入後硬化したもの
が３．６ＭΩであり、本発明に係る面状電気的機能素子
の電気的接続は十分に確保されていることが確認でき
た。
的結合評価は、以下のようにして行った。まず、図１に
示すごとく、充填・積層面積２５ｍｍ角中に複合化電気
的機能粒子を１、１を２層詰め挟み込んだ銅板電極２、
２’をもつ面状電気的機能素子板を評価対象とした。同
素子板を、．熱硬化性樹脂プレポリマー注入前と、
．同樹脂注入後、加熱温度７０℃で同樹脂を硬化させ
た後、室温まで冷却させた後の室温での当該素子板の電
極間の抵抗をそれぞれ測定した。その測定結果は、．
未注入時のものが３．５ＭΩ、．注入後硬化したもの
が３．６ＭΩであり、本発明に係る面状電気的機能素子
の電気的接続は十分に確保されていることが確認でき
た。
【００１５】
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明によれば
薄板状で可撓性の面状電気的機能素子板が提供できる。
また、同面状電気的機能素子板は内部の電極薄板と電気
的機能粒子との間及び同粒子相互間が電気的に接続が確
保された状態で樹脂マトリックスで包囲されているた
め、複数回の曲げに対しても劣化ないし損傷を受けるこ
とがない。
薄板状で可撓性の面状電気的機能素子板が提供できる。
また、同面状電気的機能素子板は内部の電極薄板と電気
的機能粒子との間及び同粒子相互間が電気的に接続が確
保された状態で樹脂マトリックスで包囲されているた
め、複数回の曲げに対しても劣化ないし損傷を受けるこ
とがない。
【図１】面状電気的機能素子板の製造方法の説明図、
【図２】面状電気的機能素子板の製造方法のブロック
図、
図、
【図３】面状電気的機能素子板の製造に用いる枠体の斜
視図、
視図、
１：電気的機能粒子
２、２’：電極薄板
３：液状熱硬化性樹脂プレポリマー
４：真空パック用外装袋
５：熱硬化性樹脂プレポリマー挿入口
６：減圧口
７：枠体
８：加圧ポンプ
９：液状熱硬化性樹脂プレポリマーサーバー
１０：温度調節器
１１：ヒーター
１２：温度センサ
１３：シール用ヒーター
１４：加圧用バック
１５：台
１６：液状熱硬化性樹脂プレポリマー回収トラップ
１７：真空ポンプ
１８、１９、２０、２３：バルブ
２１、２２、２４：圧力調整器
２５：面状電気的機能素子板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小林 幹彦
茨城県つくば市千現１丁目２番１号 独立
行政法人物質・材料研究機構内
(72)発明者 新谷 紀雄
茨城県つくば市千現１丁目２番１号 独立
行政法人物質・材料研究機構内
Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA06 AA07 AA08 AA11
AA16 BA08 BA13 BA17 BA19
BB08 BB13 BC05 BC17 BC27
CA02 CA18 CA29 CA32 JA01
JA10
3K092 PP05 QA05 QB02 QB17 QB18
QB21 QB22 QB30 QB32 QB65
QB70 QB79 QC02 QC21 QC27
QC37 QC55 RF02 RF13 RF27
VV25 VV31
5E033 AA13 BC01 BD01 BE01
5E034 AA08 AB01 AC17 BA09 BB01
BC09 DA04 DB03 DB15 DE05
Claims (13)
- 【請求項１】対向して平行に配置した電極薄板間に電気
的機能粒子層を挟装させ、これを真空パック用袋内に挿
入した後、同パック内を減圧して、大気圧による加圧力
で、パック内の電極薄板と電気的機能粒子との間及び同
粒子相互間の電気的接続を確保し、その後パック内の電
極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相互間の空隙
に液状の樹脂プレポリマーを注入し、注入後、同樹脂プ
レポリマーを硬化させることにより前記粒子相互間及び
同粒子と電極薄板間の電気的接続が確保された面状電気
的機能素子板を製造することを特徴とする面状電気的機
能素子板の製造方法。 - 【請求項２】対向して平行に配置した電極薄板間に電気
的機能粒子層を挟装させ、これを真空パック用袋内に挿
入した後、同パック内を減圧して、大気圧による加圧力
で、パック内の電極薄板と粒子との間及び粒子相互間の
電気的接続を確保し、その後パック内の空隙に液状の熱
硬化性樹脂プレポリマーを押圧・注入し、その後、加熱
して同樹脂プレポリマーを硬化させることにより挟装粒
子相互間及び挟装粒子と電極薄板との間の電気的接続が
確保された面状電気的機能素子板を製造することを特徴
とする面状電気的機能素子板の製造方法。 - 【請求項３】対向して平行に配置した電極間の電気的機
能粒子層に真空パック用外装袋の外部から空気圧又は静
水圧あるいは空気圧と静水圧の複合圧で加圧して、同パ
ック内の電極薄板と粒子との間及び粒子相互間の電気的
接続を確保することを特徴とする請求項１又は２に記載
の面状電気的機能素子板の製造方法。 - 【請求項４】対向して平行に配置した電極間への電気的
機能粒子の配置が、電極間に挟装した絶縁性の枠体内に
電気的機能粒子を充填して行うことを特徴とする請求項
１〜３のいずれか１項に記載の面状電気的機能素子板の
製造方法。 - 【請求項５】電極薄板間に挟装された電気的機能粒子層
と、それらを被包する真空パック用袋と、同パック用袋
内の電極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相互間
に密充填された可塑性樹脂とからなる面状電気的機能素
子板において、電極薄板と電気的機能粒子との間及び同
粒子相互間が電気的接続が確保された接合状態をなして
なることを特徴とする面状電気的機能素子板。 - 【請求項６】電極薄板間に挟装された電気的機能粒子層
と、それらを被包する真空パック用袋と、同パック用袋
内の電極薄板と電気的機能粒子との間及び同粒子相互間
の空隙に密充填された熱硬化性樹脂とからなる面状電気
的機能素子板において、二つの電極薄板と電気的機能粒
子との間及び同粒子相互間が電気的に接続が確保された
接合状態をなしてなることを特徴とする面状電気的機能
素子板。 - 【請求項７】電気的機能粒子が非線形かつ正の温度抵抗
特性を示すＰＴＣセラミック粒子であることを特徴とす
る請求項５又は６に記載の面状電気的機能素子板。 - 【請求項８】電気的機能粒子が非線形かつ負の温度抵抗
特性を示すＮＴＣセラミック粒子であることを特徴とす
る請求項５又は６に記載の面状電気的機能素子板。 - 【請求項９】電気的機能粒子層の各粒子が金属又は合金
からなる子粒子で非連続的に分散被覆されてなる複合化
粒子であり、電気的機能粒子層の粒子相互間の接触抵抗
が低減されてなることを特徴とする請求項５〜８のいず
れか１項に記載の面状電気的機能素子板。 - 【請求項１０】真空パック用外装袋が、ガス透過率の低
いラミネート樹脂シート製あるいは金属箔蒸着ラミネー
ト樹脂シート製で、かつ当該外装材内に注入する樹脂又
は当該樹脂が硬化する際に生ずる生成物により劣化しな
ものであることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１
項に記載の面状電気的機能素子板。 - 【請求項１１】電極薄板と電気的機能粒子との間及び同
粒子相互間に密充填された樹脂の熱膨張係数が、電気的
機能粒子の熱膨張係数と同等かそれ以下で、少なくとも
２０×１０-6／℃より小さい線熱膨張係数のものである
ことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載
の面状電気的機能素子板。 - 【請求項１２】金属又は合金からなる子粒子が、正の温
度抵抗特性を有する電気的機能粒子とオーミック接合し
（低仕事関数）、高変形能を持つものであることを特徴
とする請求項５、６あるいは８〜１１のいずれか１項に
記載の面状電気的機能素子板。 - 【請求項１３】金属又は合金からなる子粒子が、負の温
度抵抗特性を有する電気的機能粒子とオーミック接合し
（低仕事関数）、高変形能を持つものであることを特徴
とする請求項５〜７，あるいは９〜１１のいずれか１項
に記載の面状電気的機能素子板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001288219A JP3613590B2 (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 面状電気的機能素子板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001288219A JP3613590B2 (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 面状電気的機能素子板及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003100502A true JP2003100502A (ja) | 2003-04-04 |
| JP3613590B2 JP3613590B2 (ja) | 2005-01-26 |
Family
ID=19110903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001288219A Expired - Lifetime JP3613590B2 (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 面状電気的機能素子板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3613590B2 (ja) |
-
2001
- 2001-09-21 JP JP2001288219A patent/JP3613590B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3613590B2 (ja) | 2005-01-26 |
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