JP2959629B2 - 正特性サーミスタ発熱体及び正特性サーミスタ発熱体の製造方法 - Google Patents

正特性サーミスタ発熱体及び正特性サーミスタ発熱体の製造方法

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JP2959629B2
JP2959629B2 JP21423097A JP21423097A JP2959629B2 JP 2959629 B2 JP2959629 B2 JP 2959629B2 JP 21423097 A JP21423097 A JP 21423097A JP 21423097 A JP21423097 A JP 21423097A JP 2959629 B2 JP2959629 B2 JP 2959629B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、正特性サーミスタ
発熱体及び正特性サーミスタ発熱体の製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来の正特性サーミスタ発熱体として、
例えば特開昭57−63790号公報がある。この正特
性サーミスタ発熱体では、正特性サーミスタ素子の表面
に溶射法によって、表面が凹凸形状を有するアルミニウ
ム電極を形成している。
【0003】そして、このアルミニウム電極の凸部を利
用して、正特性サーミスタ素子と金属放熱体との電気的
導通を保持するとともに、アルミニウム電極の凹部に設
けられた絶縁性接着剤により、正特性サーミスタ素子と
金属放熱体との接着固定を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来のものにおい
ては、正特性サーミスタ素子と金属放熱体との電気的導
通をアルミニウム電極の凸部により行っている。しかし
ながら、このアルミニウム電極表面の凹凸は、溶射を行
う際、大きさを制御することなく形成された凹凸であ
り、その大きさに、ばらつきを有する。
【0005】そのため、特にアルミニウム電極の凸部の
ばらつきに伴い、アルミニウム電極の凸部と金属放熱体
との接触抵抗のばらつきも大きくなってしまい、安定し
た接触抵抗を得ることができない。そして、このよう
に、アルミニウム電極の凸部と金属放熱体との接触抵抗
を安定的に得ることができないため、両端の金属放熱体
に電圧を印加した際、接触抵抗の小なる箇所に電圧が集
中することによる局部加熱が発生し、そのため、正特性
サーミスタ発熱体の温度制御が困難になってしまうとい
う問題を有する。
【0006】そこで、本発明では、正特性サーミスタ素
子と金属放熱体との接触抵抗が安定的に得られる正特性
サーミスタ発熱体を提供とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明においては、平板状の正特性サーミスタ素子
と、該正特性サーミスタ素子の少なくとも一主面に設け
られ、導電体粒子により凹凸形状が形成された金属電極
と、前記金属電極の凸部と電気的に導通されているとと
もに、前記金属電極の凹部内に設けられる接着剤により
前記金属電極と接合される金属放熱体と、からなる正特
性サーミスタ発熱体を提供する。
【0008】また、平板状の正特性サーミスタ素子の表
面と電気的に導通すべく、前記正特性サーミスタ素子の
表面に導電体粒子を含む電極ペーストを塗布し、前記電
極ペーストを焼付け、金属放熱体又は前記正特性サーミ
スタ素子の表面に形成され、焼付けされた電極ペースト
の表面の少なくとも一方面に接着剤を塗布し、前記導電
体粒子を介して電気的に導通されるように、前記正特性
サーミスタ素子と前記金属放熱体とを接着固定するとい
う正特性サーミスタ発熱体の製造方法を提供するもので
ある。
【0009】上記構成とした本発明においては、正特性
サーミスタ素子と金属放熱体との電気的導通を、導電体
粒子によって形成された凸部によって行うことができ
る。そのため、凸部の高さを導電体粒子の大きさによっ
て容易に制御することができるので、正特性サーミスタ
素子と金属放熱体との間の接触抵抗を安定的に保つこと
ができる。
【0010】また、上記構成においては、金属電極自体
が導電体粒子によって凹凸形状をなすようにしたので、
金属電極と導電体粒子との接触抵抗を非常に低くするこ
とができる。そのため、正特性サーミスタ素子と金属放
熱体との接触抵抗による余分な発熱を抑えることがで
き、正特性サーミスタ素子の特性に依存した発熱による
所望の温度制御を容易に行うことができる。
【0011】さらにまた、上記製造方法とした本発明に
おいては、容易な製法にて、正特性サーミスタ素子と金
属放熱体との電気的導通を、導電体粒子によって形成さ
れた凸部により行うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いた説明する。図1は本発明の第1実施例を示す断面図
である。この図1において、1および3は電極板であ
り、各々給電端子5,7を有している。電極板1と金属
板9の間には放熱フィン11がろう付けまたは半田付け
により接合されており、金属放熱体を形成している。同
様に、電極板3と金属板13との間には放熱フィン15
がろう付けまたは半田付けにより接合され、金属放熱体
を形成している。正特性サーミスタ17は、接着剤19
および21によって金属板9と13の間に接着固定され
ている。図1の要部拡大断面図を図2に示す。正特性サ
ーミスタ素子17の主表面には、金属電極として厚さが
2μmから20μmの銀電極23が印刷焼付されてい
る。銀電極23の表面には導電体粒子として10μmか
ら100μmの粒子径をもつ銅の粒子25をペーストと
ともに、焼付けることによって均一に固着させている。
これにより、図3に模式的に示されるように、正特性サ
ーミスタ素子17上に均一に分布された銀電極23の表
面に、凸部の大きさが導電体粒子25によって制御され
た凸部26を有する電極を形成させることができる。金
属板9と銀電極23上に設けられた導電体粒子25と
は、耐熱性、および熱電導性に優れた接着剤としてシリ
コン系の接着剤19により強固に接合されている。
【0013】図2は金属放熱体のうち金属板9の方の要
部のみを示したが、金属板13も同じ構成となってい
る。次に、本実施例を製造順に従って説明する。まず、
金属放熱体を用意する。そのため、長方形の形状をした
電極板1と金属板9との間に放熱フィン11をろう付け
または半田付けにより接合する。同様に、電極板3と金
属板13との間に放熱フィン15をろう付けまたは半田
付けにより接合して金属放熱体を形成する。この際、電
極板1,3、金属板9,13、放熱フィン11,15に
は銅を使用してあり、金属板9及び13の厚さは2μm
から20μmとしてある。
【0014】次に、平板状の正特性サーミスタ素子17
の両主面に、厚みが2μmから20μmの銀電極23を
印刷または焼付により形成する。次に、予め、10μm
から100μmの粒径を有する銅などの導電体粒子25
を電極ペースト35に混入して十分攪拌した状態のもの
を用意しておく。ここで、銅の導電体粒子25の粒径
は、10μmから100μmであり、この理由は後述す
る。
【0015】そして、この導電体粒子25を含む電極ペ
ーストを、スクリーンを通して、銀電極23の上に印刷
し、焼付を行う。この焼付により、電極ペースト35に
含有される溶剤を飛散させることによって導電体粒子よ
りなる凸部26を形成する。その後、先程用意した金属
放熱体のうち金属板9及び13の表面に、耐熱性、熱伝
導性に優れたシリコン性の接着剤19及び21を一面に
むらなく塗布する。
【0016】そして、この接着剤19と21を介して第
2図に示すように金属放熱体の間に導電体粒子25より
なる凸部26を形成したサーミスタ素子17を数個並列
に挟み、電極板1と3の上から1.0乃至5.0kg/cm
2 の圧力を加え、接着固定する。接着剤19および21
を使用する際に上記方法とすることによって、接着剤1
9および21を性特性サーミスタ素子17に塗布する場
合に比べて作業性が向上する。すなわち、金属板9と1
3の表面に接着剤を塗布する際に、電極板1,3や放熱
フィン11,15等を保持して塗布できるため、性特性
サーミスタ素子17に塗布するのに比べて塗布し易い。
また、正特性サーミスタ素子17側に接着剤を塗布する
と、正特性サーミスタ素子17の1個ずつに塗布しなけ
ればならないが、上記の如く金属放熱体側の金属板9及
び13の表面に接着剤19および321を塗布すること
によって接着剤の塗布は1度で済む。
【0017】そのため、接着剤の塗布は、金属放熱体側
の金属板9及び13の表面に行うことが好ましい。上記
構成とした本実施例においては、外部電源30から給電
端子5および7に電源供給を受けると、電極板1および
3、放熱フィン11および15、金属板9および13、
導電体粒子25より成る凸部26、銀電極23を介して
正特性サーミスタ素子17に電流が供給され、正特性サ
ーミスタ素子17は発熱する。この正特性サーミスタ素
子17において発生した熱は、接着剤19および21を
介して金属放熱体、即ち、金属板9および13、放熱フ
ィン11および15、電極板1および3に伝達され、こ
の金属放熱体から熱を放熱する。ここで、接着剤19お
よび21の厚さは、予め銀電極23の表面上に形成され
た導電体素子25の粒径を選定しておくことにより決定
され、接着強度、ヒータ出力、導通良品率の優れたもの
となっている。
【0018】次に本実施例において導電体粒子25の粒
径を変化させた場合の発熱体出力割合と導通良品率の関
係を表すグラフを図4に示す。このグラフから分かるよ
うに、導電体粒子の粒径が20μm以下の場合には破線
で示すように良品率が低い。この理由として、導電体粒
子25の凸部26が低く、谷部27が浅いために、金属
放熱体に圧力をかけて接着する際に、接着剤19が金属
板9と銀電極23の間からほとんど押し出されてしま
い、この結果、金属板9と金属電極との間の接着が弱く
なり、不良になると考えられる。金属板13と銀電極2
3との関係も同様である。また、図4において、導電体
粒子の粒径が120μm以上になると、発熱体出力割合
が低下するのは、導電体粒子25の凸部26と凹部27
との距離の差が大きいため、即ち金属板9と銀電極23
との距離が大きく、接着剤の層が厚くなるために正特性
サーミスタ素子17において発生した熱が金属板9を含
む金属放熱体に伝達しにくくなるためである。
【0019】本実施例では、金属電極として銀を使用し
たが、凸部26を正特性サーミスタ素子17に直接形成
した際の接触抵抗を所定値とすると、この所定値よりも
小さい接触抵抗値を有する導電性金属であれば他のもの
でもよく、例えば黄銅としてもよい。次に、本実施例の
効果と従来のものの効果とを比較したグラフを図5に示
す。正特性サーミスタ発熱体においては、正特性サーミ
スタ発熱体を通過する風量によって発熱体出力は変化す
る。図5に示すように、従来のものよりも本実施例のも
ののほうが、同一風量に対して発熱体出力が向上してお
り、圧損も低減される。これは接着剤層の厚さを導電体
の粒径により制御することによって、正特性サーミスタ
素子と金属放熱体との間の接触抵抗を安定的にすること
ができたとともに、均一で薄い接着剤層を形成したため
であり、正特性サーミスタ素子の発熱が効率よく金属放
熱体に伝わった結果である。また、特公平1−2846
8号公報に示される従来のものが本実施例より圧力損失
が高くなっていたのは、平行波型のパターン等に沿って
接着剤を押し退けるための所定の押圧力が必要であり、
放熱フィンがその押圧に耐えうるために板圧を厚くして
あったからである。しかしながら、本実施例において
は、接着剤に対して導電体粒子の凸部26がつきささる
恰好となり、この凸部26によって押し退けられた接着
剤はすぐ横の凹部27に移動するだけでよく、従来のも
のに比べて押圧力を低減することができ、ひいては放熱
フィンの厚さも薄くすることができる。このため、本実
施例のものは従来例よりも圧損が低減できるのである。
【0020】以上説明したように、本実施例によれば、
接着剤の厚さを導電体粒子の粒径によって制御すること
ができたので、正特性サーミスタ素子と金属放熱体との
間の接触抵抗を安定的にすることができたとともに、均
一で所望の厚さの接着剤層を形成でき、正特性サーミス
タの発熱が効率よく金属放熱体に伝達され、また正特性
サーミスタと金属放熱体との電気的な接触も良好に維持
される。また、導電体粒子よりなる凸部は線上や面上で
なく点上であるため、接着剤につきささって接着剤を押
し退けやすいため、金属放熱体と正特性サーミスタとの
押圧接着時における押圧力を低減でき、ひいては放熱フ
ィンの厚さを薄くすることができるという効果を奏す
る。さらには、金属放熱体または正特性サーミスタその
ものの形状を加工する必要がないという効果も奏する。
【0021】なお、以上説明した各実施例においては、
導電体粒子として銅を用いたが、耐熱性、熱伝導性に優
れ、接触抵抗の低いものなら他のものでもよく、例えば
黄銅でもよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、正
特性サーミスタ素子と金属放熱体との間に、導電体粒子
より成る凸部を設けたので、金属放熱体と正特性サーミ
スタ素子との間の接触抵抗を安定的に得ることができと
いう優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す要部断面図。
【図2】図1の要部拡大断面図。
【図3】本発明の導電体粒子よりなる凸部の概念を説明
するための斜視図。
【図4】上記第1実施例において導電体粒子の粒径を変
化させた場合の特性図。
【図5】上記第1実施例における正特性サーミスタ発熱
体と従来例とを比較する特性図。
【符号の説明】
1,3 電極板 9,13 金属板 11,15 放熱フィン 17 サーミスタ素子 19,21 接着剤 23 金属電極 26 凸部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−63790(JP,A) 特開 昭62−283586(JP,A) 特開 昭57−109282(JP,A) 実開 平1−134393(JP,U) 実開 昭63−61799(JP,U) 特公 平1−28498(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 3/14

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平板状の正特性サーミスタ素子と、 該正特性サーミスタ素子の少なくとも一主面に設けら
    れ、導電体粒子により凹凸形状が形成された金属電極
    と、 前記金属電極の凸部と電気的に導通されているととも
    に、前記金属電極の凹部内に設けられる接着剤により前
    記金属電極と接合される金属放熱体と、 からなることを特徴とする正特性サーミスタ発熱体。
  2. 【請求項2】 前記導電体粒子の粒径は、10〜100
    μmてあることを特徴とする請求項1記載の正特性サー
    ミスタ発熱体。
  3. 【請求項3】 平板状の正特性サーミスタ素子の表面と
    電気的に導通すべく、前記正特性サーミスタ素子の表面
    に導電体粒子を含む電極ペーストを塗布し、 前記電極ペーストを焼付け、 金属放熱体又は前記正特性サーミスタ素子の表面に形成
    され、焼付けされた電極ペーストの表面の少なくとも一
    方面に接着剤を塗布し、 前記導電体粒子を介して電気的に導通されるように、前
    記正特性サーミスタ素子と前記金属放熱体とを接着固定
    することを特徴とする正特性サーミスタ発熱体の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記正特性サーミスタ素子の表面に導電
    性の金属電極を形成した後に、前記導電体粒子を含む電
    極ペーストを前記金属電極上に形成することを特徴とす
    る請求項3記載の正特性サーミスタ発熱体の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記導電体粒子の粒径は、10〜100
    μmであることを特徴とする請求項3乃至4のいづれか
    1記載の正特性サーミスタ発熱体の製造方法。
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