JP7082539B2 - Ｐｔｃサーミスタ - Google Patents

Description

本発明は、ＰＴＣサーミスタに関する。

従来から、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）特性を有するＰＴＣサーミスタは、結露防止用のヒーターとして使用されている（例えば、特許文献１参照）。

図５に、コピー機において結露防止用のヒーターとして使用されるＰＴＣサーミスタ１Ｃを示し、図６に、ＰＴＣサーミスタ１Ｃの内部構造を示す。

ＰＴＣサーミスタ１Ｃは、ＰＴＣ素子２と、第１電極板３と、第２電極板４と、絶縁板５と、第１リード線１１と、第２リード線１２と、樹脂フィルム２３と、を備える。

樹脂フィルム２３は、ポリイミドフィルムの内側に接着剤としてシリコン樹脂を塗布したものを二重巻以上にして２００℃以上で熱処理して作製したポリイミド多重巻フィルムである。ＰＴＣサーミスタ１Ｃでは、この樹脂フィルム２３によってＰＴＣ素子２と、第１電極板３と、第２電極板４と、絶縁板５と、第１リード線１１の一端側と、第２リード線１２の一端側とを封止している。

樹脂フィルム２３の一端側には、封止のためのポリイミド粘着テープ２４が貼られている。樹脂フィルム２３の他端側には、熱圧着された熱圧着封止部２３．１が形成されている。

実公平７－４３９８９号公報

ＰＴＣサーミスタ１Ｃを結露防止用のヒーターとして使用する場合、通電によりＰＴＣ素子２を発熱させるが、ＰＴＣ素子２の温度が１６０℃を超えると、ＰＴＣサーミスタ１Ｃからアウトガスが発生してしまう。このアウトガスは、コピー機等の光学機器のガラス面を曇らせてしまうという問題がある。なお、アウトガスの発生源は、ポリイミド粘着テープ２４と樹脂フィルム２３の接着剤（シリコン樹脂等の粘着層）であると考えられる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、アウトガスの影響を低減することが可能なＰＴＣサーミスタを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るＰＴＣサーミスタは、
対向する第１主表面および第２主表面を有するＰＴＣ素子と、
前記第１主表面に接続された第１電極板と、
前記第２主表面に接続された第２電極板と、
前記第１電極板と前記第２電極板との間において前記ＰＴＣ素子に隣接して配置された絶縁板と、
一端が前記第１電極板の前記絶縁板側に接続された第１リード線と、
一端が前記第２電極板の前記絶縁板側に接続された第２リード線と、
前記第１リード線および前記第２リード線が一端側から突出するように、前記ＰＴＣ素子、前記第１電極板、前記第２電極板、前記絶縁板、前記第１リード線の前記一端側および前記第２リード線の前記一端側を封止する樹脂フィルムと、
を備え、
前記樹脂フィルムは、前記一端側の前記第１リード線と前記第２リード線との間に熱圧着された第１熱圧着封止部を有し、他端側に熱圧着された第２熱圧着封止部を有することを特徴とする。

この構成では、樹脂フィルムが第１熱圧着封止部を有するので、アウトガスの発生源であるポリイミド粘着テープを不要とすることができ、さらに樹脂フィルムの接着剤から発生するアウトガスを樹脂フィルム内に閉じ込めておくことができる。したがって、この構成によれば、アウトガスの影響を低減することができる。

上記ＰＴＣサーミスタにおいて、
前記第１リード線の前記一端および前記第２リード線の前記一端は、前記第１熱圧着封止部よりも前記樹脂フィルムで封止された空間の内部に位置し、
前記絶縁板は、前記第１熱圧着封止部よりも前記樹脂フィルムで封止された空間の内部において、少なくとも一部が突出して前記第１リード線と前記第２リード線との間に位置するよう構成できる。

上記ＰＴＣサーミスタにおいて、
前記第１リード線の前記一端側外周に設けられた第１管部と、
前記第２リード線の前記一端側外周に設けられた第２管部と、を備え、
前記第１管部および前記第２管部は、高耐熱性樹脂からなるよう構成できる。

この構成では、高耐熱性樹脂からなる第１管部および第２管部により、樹脂フィルムの気密性が向上するので、より一層アウトガスの影響を低減することができる。

上記ＰＴＣサーミスタにおいて、
前記第１管部の一端および前記第２管部の一端は、前記第１熱圧着封止部よりも前記樹脂フィルムで封止された空間の内部に位置し、
前記第１管部の他端および前記第２管部の他端は、前記樹脂フィルムで封止された空間の外部に位置するよう構成できる。

本発明によれば、アウトガスの影響を低減することが可能なＰＴＣサーミスタを提供することができる。

第１実施形態に係るＰＴＣサーミスタの平面図である。 第１実施形態に係るＰＴＣサーミスタの内部構造を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 第２実施形態に係るＰＴＣサーミスタの平面図である。 第２実施形態に係るＰＴＣサーミスタの内部構造を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 従来のＰＴＣサーミスタの平面図である。 従来のＰＴＣサーミスタの内部構造を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るＰＴＣサーミスタの実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１および図２に、本発明の第１実施形態に係るＰＴＣサーミスタ１Ａを示す。ＰＴＣサーミスタ１Ａは、ＰＴＣ素子２と、第１電極板３と、第２電極板４と、絶縁板５と、第１リード線１１と、第２リード線１２と、樹脂フィルム１３と、を備える。

ＰＴＣ素子２は、主成分（例えば、チタン酸バリウム）にイットリウムなどの希土類元素を添加して半導体化させたもので、常温では抵抗が低く半導体的性質を示すが、キュリー点を越えると急激に抵抗が増大するという性質を有する。ＰＴＣ素子２は、対向する第１主表面および第２主表面を有する直方体形状に形成されている。

第１電極板３は、ＰＴＣ素子２の第１主表面に接続された平面視矩形状の電極部と、絶縁板５の第１表面に接する電極引き出し部と、を有する。電極引き出し部は、電極部の中央から延びて一方側（第１リード線１１側）に折り曲がった形状をしている。

第２電極板４は、ＰＴＣ素子２の第２主表面に接続された平面視矩形状の電極部と、絶縁板５の第２表面に接する電極引き出し部と、を有する。電極引き出し部は、電極部の中央から延びて他方側（第１電極板３の電極引き出し部の逆側、すなわち第２リード線１２側）に折り曲がった形状をしている。

絶縁板５は、第１電極板３と第２電極板４との間においてＰＴＣ素子１に隣接して配置される。絶縁板５は、平面視凸形状に形成され、凸形状部が第１リード線１１と第２リード線１２との間まで延び、全体の厚み（第１表面－第２表面間の厚み）がＰＴＣ素子２の第１主表面－第２主表面間の厚みとほぼ同等になる。絶縁板５は、第１電極板３と第２電極板４とを電気的に絶縁する役割を果たす。また、絶縁板５は、全体の厚みをＰＴＣ素子２の厚みに第１電極板３と第２電極板４の厚みを加えた厚みとし、電極引き出し部と接する表面に電極引き出し部の形状に合わせた凹部を設けて第１電極板３と第２電極板４の位置決めにも利用できる。

第１リード線１１は、例えばガラス編組シリコン被覆電線であり、一端が第１電極板３の電極引き出し部に接続される。第２リード線１２は、例えばガラス編組シリコン被覆電線であり、一端が第２電極板４の電極引き出し部に接続される。第１リード線１１と第２リード線１２は、互いに平行に延びている。第１リード線１１と第１電極板３との接続、および第２リード線１２と第２電極板４との接続は、例えば、溶接により行われる。

樹脂フィルム１３は、例えば、ポリイミドフィルムの内側に接着剤としてシリコン樹脂を塗布したものを二重巻以上にして２００℃以上で熱処理して作製したポリイミド多重巻フィルムである。樹脂フィルム１３は、一端側および他端側が開口したチューブ形状になっている。

ＰＴＣサーミスタ１Ａでは、この樹脂フィルム１３によってＰＴＣ素子２と、第１電極板３と、第２電極板４と、絶縁板５と、第１リード線１１の一端側と、第２リード線１２の一端側とを封止している。

樹脂フィルム１３は、一端側の第１リード線１１と第２リード線１２との間に熱圧着された第１熱圧着封止部１３．１を有し、他端側に同様に熱圧着された第２熱圧着封止部１３．２を有する。

第１熱圧着封止部１３．１は、第１リード線１１と第２リード線１２との間において、第１電極板３側の樹脂フィルム１３と第２電極板４側の樹脂フィルム１３とを幅方向全体にわたって熱圧着したものである。第１熱圧着封止部１３．１の幅方向一端は第１リード線１１に接しており、第１熱圧着封止部１３．１の幅方向他端は第２リード線１２に接している。

本実施形態における樹脂フィルム１３と従来のＰＴＣサーミスタ１Ｃにおける樹脂フィルム２３を比較すると（図２（Ａ）と図６（Ａ）を比較すると）、樹脂フィルム１３の方が、第１熱圧着封止部１３．１の分だけ長くなっている。本実施形態では、第１リード線１１の一端および第２リード線１２の一端は、第１熱圧着封止部１３．１よりも樹脂フィルム１３の内部に位置し、絶縁板５も、第１熱圧着封止部１３．１よりも樹脂フィルム１３で封止された空間の内部に位置する。

本実施形態に係るＰＴＣサーミスタ１Ａは、上記のとおり、樹脂フィルム１３が第１熱圧着封止部１３．１を有するので、アウトガスの発生源であるポリイミド粘着テープを不要とすることができ、さらに樹脂フィルム１３の接着剤（本実施形態では、シリコン樹脂）から発生するアウトガスを樹脂フィルム１３で封止された空間内に閉じ込めておくことができる。したがって、本実施形態によれば、アウトガスの影響を低減することができる。

［第２実施形態］
図３および図４に、本発明の第２実施形態に係るＰＴＣサーミスタ１Ｂを示す。本実施形態に係るＰＴＣサーミスタ１Ｂは、第１実施形態に係るＰＴＣサーミスタ１Ａに第１管部１４および第２管部１５を追加したものである。

第１管部１４は、融点が２００℃以上の高耐熱性樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）からなり、第１リード線１１の一端側外周に設けられている。第２管部１５は、第１管部１４と同様の高耐熱性樹脂からなり、第２リード線１２の一端側外周に設けられている。高耐熱性樹脂としては、熱収縮チューブを含んでもよい。

図４（Ａ）に示すように、第１管部１４の一端および第２管部１５の一端は、第１熱圧着封止部１３．１よりも樹脂フィルム１３で封止された空間の内部に位置し、第１管部１４の他端および第２管部１５の他端は、樹脂フィルム１３で封止された空間の外部に位置する。

第１リード線１１の一端は第１管部１４の一端からわずかに突出しているので、第１管部１４は第１リード線１１と第１電極板３との接続（溶接）にほとんど影響を及ぼさない。同様に、第２リード線１２の一端は第２管部１５の一端からわずかに突出しているので、第２管部１５は第２リード線１２と第２電極板４との接続（溶接）にほとんど影響を及ぼさない。

本実施形態では、第１管部１４および第２管部１５により、第１リード線１１および第２リード線１２と樹脂フィルム１３との密着性が向上し、樹脂フィルム１３の気密性が向上するので、第１実施形態よりもさらにアウトガスの影響を低減することができる。

［比較実験］
比較実験では、第１実施形態に係るＰＴＣサーミスタ１Ａと、第２実施形態に係るＰＴＣサーミスタ１Ｂと、従来例のＰＴＣサーミスタ１Ｃとを、それぞれガラス製シャーレに入れて蓋をし、電圧（ＡＣ１００Ｖ）を印加して放置した。

比較実験の結果を下記の表１に示す。

表１に示すとおり、従来例のＰＴＣサーミスタ１Ｃの場合、電圧を印加してから２４時間後に濃い曇りが発生した。具体的には、シャーレの蓋全体が真っ白になり、ＰＴＣサーミスタ１Ｃの視認が不可能であった。

これに対して、第１実施形態に係るＰＴＣサーミスタ１Ａの場合、電圧を印加してから７２時間後に薄い曇りが発生したものの、２４０時間経っても薄いままであった。具体的には、シャーレの蓋の少なくとも一部が白くなったが、ＰＴＣサーミスタ１Ａの視認は可能であった。

第２実施形態に係るＰＴＣサーミスタ１Ｂの場合、電圧を印加してから２４０時間経ってもシャーレの蓋に曇りは発生しなかった。

この比較実験の結果から、樹脂フィルム１３に第１熱圧着封止部１３．１を設けてアウトガスの発生源であるポリイミド粘着テープを不要とすることで、アウトガスの影響を低減できることが分かる。さらに第１管部１４および第２管部１５を設けることで、より一層アウトガスの影響を低減できることが分かる。

以上、本発明に係るＰＴＣサーミスタの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、本発明のＰＴＣサーミスタを構成する各要素（例えば、ＰＴＣ素子２）の大きさ、形状、組成等は、適宜変更できる。

本発明の樹脂フィルムは、一端側の第１リード線１１と第２リード線１２との間に熱圧着された第１熱圧着封止部１３．１を有し、他端側に熱圧着された第２熱圧着封止部１３．２を有するのであれば、適宜構成を変更できる。

１Ａ，１Ｂ ＰＴＣサーミスタ
２ ＰＴＣ素子
３ 第１電極板
４ 第２電極板
５ 絶縁板
１１ 第１リード線
１２ 第２リード線
１３ 樹脂フィルム
１３．１ 第１熱圧着封止部
１３．２ 第２熱圧着封止部
１４ 第１管部
１５ 第２管部

Claims (3)

1. 対向する第１主表面および第２主表面を有するＰＴＣ素子と、
   前記第１主表面に接続された第１電極板と、
   前記第２主表面に接続された第２電極板と、
   前記第１電極板と前記第２電極板との間において前記ＰＴＣ素子に隣接して配置された絶縁板と、
   一端が前記第１電極板の前記絶縁板側に接続された第１リード線と、
   一端が前記第２電極板の前記絶縁板側に接続された第２リード線と、
   前記第１リード線および前記第２リード線が一端側から突出するように、前記ＰＴＣ素子、前記第１電極板、前記第２電極板、前記絶縁板、前記第１リード線の前記一端側および前記第２リード線の前記一端側を封止する樹脂フィルムと、
   を備え、
   前記樹脂フィルムは、前記一端側の前記第１リード線と前記第２リード線との間に熱圧着された第１熱圧着封止部を有し、他端側に熱圧着された第２熱圧着封止部を有し、前記一端側および前記他端側が開口したチューブ形状の前記一端側の開口および前記他端側の開口を前記第１熱圧着封止部および前記第２熱圧着封止部によって塞いだ形状であり、
   前記第１リード線の前記一端および前記第２リード線の前記一端は、前記第１熱圧着封止部よりも前記樹脂フィルムで封止された空間の内部に位置し、
   前記絶縁板は、前記第１熱圧着封止部よりも前記樹脂フィルムで封止された空間の内部において、少なくとも一部が突出して前記第１リード線と前記第２リード線との間に位置することを特徴とするＰＴＣサーミスタ。
2. 前記第１リード線の前記一端側外周に設けられた第１管部と、
   前記第２リード線の前記一端側外周に設けられた第２管部と、を備え、
   前記第１管部および前記第２管部は、高耐熱性樹脂からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のＰＴＣサーミスタ。
3. 前記第１管部の一端および前記第２管部の一端は、前記第１熱圧着封止部よりも前記樹脂フィルムで封止された空間の内部に位置し、
   前記第１管部の他端および前記第２管部の他端は、前記樹脂フィルムで封止された空間の外部に位置する
   ことを特徴とする請求項２に記載のＰＴＣサーミスタ。

Images