JPH07254480A - Ptc面状ヒータ及びその抵抗値調整方法 - Google Patents

Ptc面状ヒータ及びその抵抗値調整方法

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JPH07254480A
JPH07254480A JP15615694A JP15615694A JPH07254480A JP H07254480 A JPH07254480 A JP H07254480A JP 15615694 A JP15615694 A JP 15615694A JP 15615694 A JP15615694 A JP 15615694A JP H07254480 A JPH07254480 A JP H07254480A
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JP
Japan
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ptc
resistance value
electrodes
heater
adjusting
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JP15615694A
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Takashi Kaimoto
隆 貝本
Osamu Nakano
修 中野
Masanori Nishifuji
雅則 西藤
Koichi Inanaga
浩一 稲永
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Nippon Tungsten Co Ltd
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Nippon Tungsten Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 抵抗値のバラツキを低減し、また薄板形状で
あっても反りが生じにくい構造のPTC面状ヒータを提
供する。 【構成】 薄板状の絶縁体に、表面に対をなす電極を形
成した1個又は複数個の薄板状PTCセラミック1を接
着したPTC面状ヒータ。PTCセラミックが複数の場
合は、リード線6によって同極の電極を接続する。前記
電極形成面に絶縁弾性体層4を形成する。前記PTC面
状ヒータの各PTCセラミックにおける電極間の抵抗を
調整するに際し、電極のパターンの導電路を途中で切断
することにより各PTCセラミック間の抵抗を調整す
る。 【効果】 放熱面積の広い発熱体を自由に製造できる。
PTC素子は抵抗値のバラツキが大きいが、異なった抵
抗値を組み合わせることにより、歩留りよく特性の揃っ
たヒータを製造できる。電極のパターンの導電路を途中
で切断することにより、抵抗値を調整し、突入電流の揃
ったヒータをすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機、宇宙産業、自
動車産業、船舶産業関連等、重量制限があり、高出力が
要求される用途に使用されるPTC面状ヒータ及びその
抵抗値調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、一般的にPTC素子は図14
に示すように、直方体の板状に焼成加工したPTC素子
の両面に電極を形成し、電圧を印加する方法がとられて
いる。この方法によれば、PTC素子の放熱面積が限ら
れ、あまり大きな電力を取り出せないことから、図15
のように熱伝導率の高い放熱板に接着し、出力増大を図
っていた。しかしながら、この方法の場合、耐電圧の関
係から、素子の厚みをある一定量以上とらなければなら
ず、放熱板も大きくしなければならないことから、コス
ト高になったり、重量制限のある用途等においては、問
題が生じていた。さらに、放熱係数を高めようとして
も、無風状態においては限界が生じ、出力の上限が限ら
れていた。
【0003】このような問題点に鑑みて、実開昭55−
105904号公報においては、PTC素子を薄板状に
し、片面に一対の電極を形成して、表面で発熱させるこ
とにより、単位面積当たりの出力を高めることに成功し
ている。また、従来から、特開昭51−109461号
公報に記載されているように、抵抗値を調整する方法と
して、補助電極をPTCサーミスタ基板の裏面に形成す
る方法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
実開昭55−105904号公報に記載された方法で
は、PTCセラミックスは焼成時の雰囲気に影響されや
すく、量産時、抵抗値のバラツキが多いという問題があ
り、コスト高を招きやすいという問題があった。また、
薄板形状で片面に電極を形成するため、印刷、焼成後、
反りが生じることがあった。
【0005】さらに、前記特開昭51−109461号
公報に記載された方法では、補助電極を形成するには基
板の面積を大きく変えなければならず、手法が煩雑にな
り、実用性に乏しいものであった。
【0006】本発明が解決すべき課題は、抵抗値のバラ
ツキを低減し、また薄板形状であっても反りが生じにく
い構造を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のPTC面状ヒータは、表面に対をなす電極
を形成した1個又は複数個の薄板状PTCセラミックを
絶縁体に接着したものである。薄板状PTCセラミック
が複数の場合は、同極の電極を電気的に並列に接続す
る。また、電極形成面に絶縁弾性体層を形成することに
より、反り及び漏電、短絡を防止する。薄板状PTCセ
ラミックの板厚を0.5mm以上とすることにより、印
刷、焼成後の反りを防止する。
【0008】また本発明の抵抗値調整方法は、前記のP
TC面状ヒータの各PTCセラミックにおける電極間の
抵抗を調整するに際し、電極のパターンの導電路を途中
で切断するか、又は予め所定個所が切断された導電路の
切断個所をハンダ付け等で接続していくことにより各P
TCセラミック間の抵抗を調整するものである。
【0009】
【作用】本発明では、表面に一対の電極を設けた薄板状
のヒータ素子を1個又は複数個、薄板状の絶縁体に貼り
付けた構造とすることによって、面状ヒータが得られ
る。また、複数のヒータ素子の同極の電極どうしを電気
的に並列接続することによって、放熱面積の広い発熱体
が得られる。また、PTC素子は抵抗値のバラツキが大
きいが、異なった抵抗値を組み合わせることにより、特
性の揃ったヒータが得られる。薄板状PTCセラミック
は電極層の収縮により反り易いが、0.5mm以上の板
厚とすることにより、反りがなくなる。さらに、電極の
パターンの導電路を途中で切断するか予め切断された導
電路を接続することにより、抵抗値が揃い、定常出力及
び突入電流の揃ったヒータとなる。
【0010】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例を参照しな
がら具体的に説明する。
【0011】〔実施例1〕図1に本発明実施例の斜視
図、図2にその一部断面図を示す。押出成形、プレス成
形等で得られたグリーン成形体を焼成し、キュリー点2
20℃、40mm×40mm×1mmのPTCセラミッ
ク素子1を2個得た。PTC素子1は、図3に示すよう
に表面に一対の電極2が形成されている。電極2のパタ
ーンは図3の櫛形の他、図4のような渦巻き形のように
も形成することができる。この薄板状のPTC素子1を
50mm×100mm×0.6mmのアルミナ基板3に
接合を行った。なお、アルミナ基板3はその他の熱伝導
性の高いセラミック材、例えばMgO、AlN、SiC
等を用いることができる。さらに、リード線6を電気的
に接合し、裏面に絶縁抵抗体を形成した。こうして得ら
れたヒータに100Vの交流を通電した結果、定常出力
は40Wであった。なお、総重量は31gであった。
【0012】前記のリード線6の接合は、導電性接着剤
を用いることにより簡便に確実に行うことができる。一
方、電極形成面は絶縁処理のため絶縁弾性体4を接着
し、加熱−冷却に伴う破損を防止する。一方、電極2
は、薄板状のPTC素子1の片面に電極を塗布して形成
するため、電極2が焼結する際に収縮を伴い、図6のよ
うに反ってしまうが、0.5mm以上の厚みにすること
により、図5のように変形なしで形成することができ
る。
【0013】図5に示す構成において、電極間間隔xを
3mm、電極幅yを2mmにして、電極形成し、厚みt
と反りの関係を調査した。その結果、表1に示すよう
に、板厚が0.5mm以上にすると、反りはほとんどな
くなることがわかる。
【0014】
【表1】
【0015】また、電極形成面は汚れ、破損等が生じや
すく、それに伴う漏電、短絡が生じやすいが、前記のよ
うに絶縁弾性体4を接着することにより、熱応力を緩和
できて破損防止したり、汚れを防ぐことができる。絶縁
弾性体4としては、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等の耐
熱性、絶縁性に優れた材料を使用する。シリコン樹脂を
使用したところ、絶縁弾性体4を接着しなかったものに
比較して耐電圧は2倍に向上した。
【0016】〔実施例2〕図4に示す形状のヒータを抵
抗測定したところ、1KΩであった。目標とする抵抗値
は1.5〜2.5KΩであったので、図7に示すように
中心部から20mmの個所5を切断したところ、1.6
KΩとなり、適正範囲に入れることができた。このヒー
タ1個に100Vの交流を通電した結果、突入電流は
0.23Aで範囲内であった。また、温度分布も±2℃
以内に収まり、ほとんど問題なかった。
【0017】〔実施例3〕Ba0.8 Pb0.2 TiO3
0.001Y2 3 +0.005SiO2 +0.000
5MnO2 の組成になるよう調整した粉末に、バインダ
ーとしてPVB(ポリビニルブチラール)及びエタノー
ルを添加し、スラリーを得た。こうして得られたスラリ
ーをドクターブレード法により0.6mm厚のグリーン
シートを得た。さらに、大気中1350℃×1hrの条
件で焼成し、図4に示す形状の電極を印刷、乾燥後、6
50℃×20minの条件で焼付けを行った。得られた
素子100枚について両端の抵抗値を測定したところ、
300〜1500Ω/枚の範囲であった。
【0018】〔実施例4〕実施例3と同様の操作を行
い、得られた焼結体について、図8に示すように所要個
所に切断部8を有するパターンを形成し、両端の抵抗値
を測定したところ、1000〜3000Ω/枚の範囲で
あった。そこで図9に示すように、1〜3個所を抵抗値
に応じて導電性接着剤による接合部9により切断部8を
電気的に接続したところ、抵抗値の範囲は1000〜1
300Ω/枚の範囲になった。
【0019】〔実施例5〕Ba0.8 Pb0.2 TiO3
0.001Y2 3 +0.005SiO2 +0.000
5MnO2 の組成になるよう調整した粉末に、バインダ
ーとしてPVA(ポリビニルアルコール)を添加し、ス
ラリーを得た後、スプレードライヤにより造粒を行い、
粉末を得た。こうして得られた粉末を図10に示すよう
な直方体の形状に成形した後、大気中1350℃×1h
rの条件で焼成して焼結体を得た。さらに図10,図1
1に示す形状の電極2,2’を印刷、乾燥後、650℃
×20minの条件により焼付けを行った。得られた素
子100個について両端の抵抗値を測定したところ、5
00〜1500Ω/枚の範囲であった。そこで図12
(a),(b)に示すように、抵抗値に応じて切断部
8、切り込み部10を選択し、加工したところ、120
0〜1500Ω/枚の範囲に収めることができた。
【0020】また、上記においては、図11のように全
面電極を形成した後、図12(a),(b)のように切
断部8、切り込み部10を形成する例を示したが、図1
2(a)のように電極2を予め切断しておき、図10,
図12(b)に示すように接合部9を増やす方法をとる
こともできる。さらに、切断方法については、やすり等
の他にレーザによる焼失等も考えられ、コスト、作業性
等から適当な方法を選択する。一方、接合部について
は、導電性接着剤のほか、ハンダ付け、ロー付け、溶
射、溶接、スパッタリング等、リード付けの作業方法、
コスト、素子のキュリー点等を考慮して適宜選択するこ
とができる。
【0021】〔実施例6〕実施例5と同じようにして得
られたPTC素子の電極間距離d(図10参照)を変化
させ、その関係を調査したところ、図13のような結果
になった。図13は横軸に両面全面に電極形成したとき
(図14の形状)の抵抗値、縦軸に片面に一対の電極
(図10の形状)を形成した時の抵抗値を対数目盛で表
している。この図13からもわかるように、距離の整数
倍に比例はしないが、その関係は一定の放物線を描ける
ことがわかる。よって、その電極間を調整することによ
り、抵抗調整が可能であることがわかる。
【0022】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、放熱
面積の広い発熱体を自由に製造することが可能となる。
また、PTC素子は抵抗値のバラツキが大きいが、異な
った抵抗値を組み合わせることにより、歩留りよく特性
の揃ったヒータを製造することができる。薄板状PTC
セラミックの板厚を0.5mm以上とすることにより、
印刷、焼成後の反りを有効に防止することができる。さ
らに、電極のパターンの導電路を途中で切断するか、あ
るいは予め切断された導電路の所要個所を接続すること
により、抵抗値を調整し、突入電流の揃ったヒータにす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るPTC面状ヒータの実施例を示
す斜視図である。
【図2】 図1の一部の断面図である。
【図3】 本実施例に係るPTCセラミックの電極のパ
ターンを示す斜視図である。
【図4】 電極のパターンの他の例を示す斜視図であ
る。
【図5】 本発明のPTCセラミック素子の断面図であ
る。
【図6】 PTCセラミック素子の反りを説明するため
の断面図である。
【図7】 抵抗値の調整方法の例を示す斜視図である。
【図8】 本発明のPTCセラミックス素子の他の実施
例の斜視図である。
【図9】 図8の実施例において切断部を接合した例を
示す斜視図である。
【図10】 本発明のPTCセラミックス素子のまた別
の実施例の斜視図である。
【図11】 図10の実施例の背面から見た斜視図であ
る。
【図12】 本発明の実施例における抵抗値調整方法を
示す異なった例を示す斜視図である。
【図13】 両面に電極を形成したときの抵抗値と片面
に一対の電極を形成したときの抵抗値の関係を示すグラ
フである。
【図14】 従来のPTC素子の斜視図である。
【図15】 従来のPTC発熱装置の断面図である。
【符号の説明】
1 PTCセラミック素子、2,2’ 電極、3 アル
ミナ板、4 絶縁弾性体、5 切断個所、6 リード
線、7 金属放熱板、8 切断部、9 接合部、10
切り込み部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲永 浩一 福岡県福岡市博多区美野島1丁目2番8号 日本タングステン株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に対をなす電極を形成した1個又は
    複数個の薄板状PTCセラミックを絶縁体に接着したこ
    とを特徴とするPTC面状ヒータ。
  2. 【請求項2】 複数の薄板状PTCセラミックの同極の
    電極を電気的に並列に接続した請求項1記載のPTC面
    状ヒータ。
  3. 【請求項3】 電極形成面に絶縁弾性体層を形成した請
    求項1記載のPTC面状ヒータ。
  4. 【請求項4】 薄板状PTCセラミックは板厚が0.5
    mm以上であることを特徴とする請求項1記載のPTC
    面状ヒータ。
  5. 【請求項5】 請求項1記載のPTC面状ヒータの各薄
    板状PTCセラミックにおける電極間の抵抗を調整する
    に際し、電極のパターンの導電路を途中で切断すること
    により各PTCセラミック間の抵抗を調整することを特
    徴とするPTC面状ヒータの抵抗値調整方法。
  6. 【請求項6】 予め複数個の切断個所を設けた電極を1
    対以上形成し、その後、切断個所を電気的に接続してい
    くことを特徴とするPTC面状ヒータの抵抗値調整方
    法。
  7. 【請求項7】 1面に一対以上の電極を形成し、その対
    の電極間距離を変化させることにより調整を行うことを
    特徴とするPTC面状ヒータの抵抗値調整方法。
  8. 【請求項8】 1面に一対以上の電極を形成した素子の
    裏面に共通電極を1つ以上形成し、切断部及び切り込み
    を形成すること、及び予め切断部及び切り込み部を形成
    しておき、電気的に接続することを特徴とするPTC面
    状ヒータの抵抗値調整方法。
  9. 【請求項9】 電気的接続部は、ハンダ付け、ロー付
    け、導電性接着剤、溶射、溶接のうちいずれか1種以上
    の方法により接続されている請求項6,7又は8に記載
    のPTC面状ヒータの抵抗値調整方法。
JP15615694A 1994-01-31 1994-07-07 Ptc面状ヒータ及びその抵抗値調整方法 Pending JPH07254480A (ja)

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CN95190068A CN1037038C (zh) 1994-01-31 1995-01-27 正温度系数热敏电阻平面型加热器
CA002159496A CA2159496C (en) 1994-01-31 1995-01-27 Ptc planar heater and method for adjusting the resistance of the same
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EP95906527A EP0692798A4 (en) 1994-01-31 1995-01-27 FLAT HEATING ELEMENT C.T.P. AND METHOD FOR REGULATING THE RESISTANCE VALUE OF THIS ELEMENT
AU14669/95A AU693152B2 (en) 1994-01-31 1995-01-27 Flat PTC heater and resistance value regulating method for the same
US08/522,366 US5804797A (en) 1994-01-31 1995-01-27 PTC planar heater and method for adjusting the resistance of the same
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CN97104555A CN1173799A (zh) 1994-01-31 1997-03-25 Ptc平面型加热器以及对其电阻的调节方法
CN97104554A CN1173798A (zh) 1994-01-31 1997-03-25 Ptc平面型加热器以及对其电阻的调节方法
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100450116B1 (ko) * 2002-05-30 2004-09-30 모딘코리아 유한회사 피티씨 히터
JP2010061833A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Rohm Co Ltd ヒータ

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