JPH0831470A - 導電体の接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、冷熱サイクル等苛酷な条件
下においても、導電体間の正常な電気的接続状態及び機
械的接続状態を何ら損なうことのない導電体の接続構造
を提供することにある。 【構成】 導電体間を有機導電性接着剤によって固着し
てなる導電体の接続構造であって、少なくとも一方が卑
金属で構成された導電体間を、導電因子としてカーボン
粒子を分散させてなるシリコーン系導電性接着剤によっ
て固着してなる導電体の接続構造において、前記シリコ
ーン系導電性接着剤と、前記卑金属導電体との間には、
導電因子として貴金属粉末を分散させてなる有機導電性
接着剤が介在していることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電体間を有機導電性
接着剤により固着してなる導電体の接続構造に関する。
更に詳しくは、断続的に熱ストレスを受けるような条件
下においても、導電体間の正常な電気的接続状態及び機
械的接続状態が長期間にわたって良好に維持できるよう
に、その接続構造を改良したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種の電気機器においては、
半田付けやロー付けが不可能な導電体間の接続には、導
電因子としてカーボン粒子を分散させてなるシリコーン
系導電性接着剤が多用されている。前記の接着剤は銅板
とアルミニウム板、銅板とステンレス板などに代表され
るように、各種純金属と合金との接続及び金属とメタル
グレーズ層との接続においては、その容易さと経済性に
絶大なものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような接続構造においては、導電体の内の少なくとも一
方が卑金属で構成されていて、かつ断続的に熱ストレス
を受けるようなことがあると、導電因子としてカーボン
粒子を分散させてなるシリコーン系導電性接着剤の抵抗
が増大し正常な電気的接続状態が損なわれるという欠点
があった。この問題は特に、熱ストレスの影響が大きい
発熱体の電極部分の接続構造において顕著であった。

【０００４】以下、発熱体として、正特性サーミスタ
（以下、「ＰＴＣ」という）発熱体を例示して、上記問
題について更に詳しく説明する。ＰＴＣ発熱体は、例え
ば図２に示すような構成になっている。まず、チタン酸
バリウム系セラミック素子からなるＰＴＣ発熱素子１１
があり、その上下両面には、銀ペーストからなる電極層
１１ａが設けられている。電極層１１ａには、導電因子
としてカーボン粒子が分散されてなるシリコーン系導電
性接着剤１２によって、銅板、スズメッキ真鍮板、ニッ
ケル板、ステンレス板等の卑金属板や、銀メッキ真鍮板
等の貴金属板で構成された電極板１４が固着されてい
る。

【０００５】ここで、上記構成のＰＴＣ発熱体の電極板
１４間の抵抗値を冷熱サイクル（ＡＣ１２Ｖの電圧を３
０分間印加、３０分間休止）を加えた状態で測定してみ
た。ＰＴＣ発熱素子１１としては、キュリー温度１２０
℃、常温抵抗１７Ωのものを使用し、電極板１４として
は、スズメッキ真鍮板（卑金属板）を使用した。その結
果、１００サイクル経過時に２１Ω程度であったもの
が、５００サイクル経過時には３０Ω程度となり、サイ
クル数の増加に伴って抵抗値が著しく増大した。しか
し、ＰＴＣ発熱素子１１の常温抵抗は５００サイクル経
過時においても１６．８Ωであり、初期値とほとんど変
化していなかった。また、電極板１４と電極層１１ａ間
において微弱電流から中電流域までの電圧−電流特性を
測定したところ、オーミック性であり電気的ポテンシャ
ルの生成を示すものは無かった。尚、このとき、電極板
１４と電極層１１ａとの間の接着強度についても測定し
てみたが、冷熱サイクルを加える前と後でほとんど変化
していなかった。一方、電極板として、銀メッキ真鍮板
（貴金属板）を使用したＰＴＣ発熱体についても上記と
同様に電極板間の抵抗値を測定してみたが、抵抗値の増
大は認められなかった。

【０００６】従ってこれらの結果より、上記ＰＴＣ発熱
体における抵抗値の増大は、上記シリコーン系導電性接
着剤１２自身であり、その原因は、接着強度の差異によ
るものではなく、電極板の種類によって抵抗増大の様子
がかなり異なることから、ＰＴＣ発熱体の銀ペースト電
極層１１ａの問題でもなく、シリコーン系導電性接着剤
１２と卑金属板で構成された電極板１４との接触によっ
て、前記シリコーン系導電性接着剤１２が部分的に何ら
かの化学的変成を受け、熱ストレスに対して弱くなった
ものと考えられる。

【０００７】本発明はこのような点に基づいてなされた
もので、その目的とするところは、冷熱サイクル等苛酷
な条件下においても、導電体間の正常な電気的接続状態
及び機械的接続状態を何ら損なうことのない導電体の接
続構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するべ
く本発明による導電体の接続構造は、導電体間を有機導
電性接着剤によって固着してなる導電体の接続構造であ
って、少なくとも一方が卑金属で構成された導電体間
を、導電因子としてカーボン粒子を分散させてなるシリ
コーン系導電性接着剤によって固着してなる導電体の接
続構造において、前記シリコーン系導電性接着剤と、前
記卑金属導電体との間には、導電因子として貴金属粉末
を分散させてなる有機導電性接着剤が介在していること
を特徴とするものである。

【０００９】本発明において、導電因子としてカーボン
粒子を分散させてなるシリコーン系導電性接着剤と卑金
属導電体との間に介在させる有機導電性接着剤とは、シ
リコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミ
ド樹脂等の有機高分子中に、導電因子として、金、銀、
銀−パラジウム等の貴金属の粉末が分散されたものであ
り、これらは各種市販されている。樹脂と貴金属の組み
合わせは特に限定されないが、好ましくはシリコーン樹
脂に銀粉末を分散させたものを使用する。

【００１０】上記の有機導電性接着剤を、シリコーン系
導電性接着剤と卑金属電極との間に介在させる手段とし
ては、スクリーン印刷法が挙げられる。その際、接着剤
の厚さは５μｍ〜１５μｍ程度とすることが好ましい。
厚さが５μｍに満たない場合は、所望の効果を得ること
が困難となり、一方、１５μｍを越えるとコストの上昇
となる他、接着剤層が剥離してしまう恐れがある。

【００１１】本発明による導電体の接続構造は、例え
ば、ＰＴＣ発熱体等の発熱体における金属電極間の接続
構造に好適に適用することができる。具体的には、チタ
ン酸バリウム系セラミック素子からなるＰＴＣ発熱素子
の両面に形成される金属電極層に、電圧印加用の金属電
極板を有機導電性接着剤によって固着するような接続構
造の場合である。

【００１２】ＰＴＣ発熱体は、通常、発熱素子の両面に
形成される電極層が銀ペースト（貴金属）で構成される
とともに、電圧印加用の電極板は、低コストであるスズ
メッキ真鍮板等の卑金属板で構成されている。また、有
機導電性接着剤としては、耐熱性に優れたシリコーン系
導電性接着剤、中でもシリコーン樹脂中に導電因子とし
てカーボン粒子が分散されたものが、十分な接着強度を
有することから好ましく使用されている。したがって、
このＰＴＣ発熱体に本発明を適用する場合は、カーボン
粒子が分散されたシリコーン系導電性接着剤と、卑金属
で構成された電極板との間に、金、銀、銀−パラジウム
等の貴金属の粉末を有機高分子中に分散させてなる導電
性接着剤を介在させれば良い。勿論、ＰＴＣ発熱素子の
両面に形成される電極層が、銀ペースト（貴金属）以外
の卑金属で構成されている場合は、この電極層と、カー
ボン粒子が分散されたシリコーン系導電性接着剤との間
にも、貴金属の粉末を有機高分子中に分散させてなる有
機導電性接着剤を介在させることになる。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、一方が卑金属、他方が貴金
属または両方が卑金属で構成されているような導電体間
を、導電因子としてカーボン粒子が分散されてなるシリ
コーン系導電性接着剤によって固着接続する際、該シリ
コーン系導電性接着剤と卑金属で構成された導電体との
間に、更に、導電因子として貴金属の粉末が分散されて
なる有機導電性接着剤を介在させるようにしたので、例
えば、冷熱サイクル等の影響によって導電体間の電気抵
抗値が増大したり、また導電体間が剥離してしまうよう
なことがなくなる。そのため、正常な電気的接続状態及
び機械的接続状態を維持することが可能になる。従っ
て、例えば本接続構造をＰＴＣ発熱体等の発熱体におけ
る電極間の接続に適用した場合には、所望の発熱量を確
実に得ることの可能な信頼性の高い発熱体を安価に提供
することができる。

【００１４】

【実施例】以下、図１を参照して本発明の一実施例を説
明する。尚、この実施例は、本発明の接続構造をＰＴＣ
発熱体における電極層と電極板の接続に適用した例を示
すものである。

【００１５】図１において、両面に銀ペーストによる電
極層１ａを有するＰＴＣ発熱素子１があり、このＰＴＣ
発熱素子１は縦１３ｍｍ、横２１ｍｍ及び厚さ２ｍｍの
板状に形成されたチタン酸バリウム系セラミック素子
（キュリー温度１２０℃、常温抵抗１７．７Ω）からな
っている。ＰＴＣ発熱素子１の両電極層１ａ上には、第
一の有機導電性接着層２及び第二の有機導電性接着層３
を介して、縦１１ｍｍ、横２７ｍｍ及び厚さ０．５ｍｍ
の薄板形状に形成されたスズメッキ真鍮板からなる電極
板４が固着されている。

【００１６】ここで、第一の有機導電性接着層２は、導
電因子としてカーボン粒子が分散されたシリコーン系導
電性接着剤からなり、ＰＴＣ発熱素子１の電極層１ａ表
面に１００μｍ程度の厚さに塗布されている。第二の有
機導電性接着層３は、導電因子として銀粉末が分散され
たシリコーン系導電性接着剤からなるもので、電極板４
の表面に１０μｍ程度の厚さになるように印刷により塗
布された後、所定の熱処理（８０℃で３０分間乾燥させ
た後、１８０℃で３０分間焼成）が施されている。尚、
電極層１ａと電極板４との接続は、電極板４をＰＴＣ発
熱素子１の上下両面の電極層１ａに当接した後、上下両
側より５ｋｇの力で押圧し、そのままの状態で１５０℃
で６０分間熱処理を施すことにより行ったものである。

【００１７】ここで、上記のＰＴＣ発熱体の電気特性を
調べるべく、常態時及び冷熱サイクルを加えた後の電極
板間の抵抗値を測定してみた。冷熱サイクルは、電極板
間にＡＣ１２Ｖの電圧を３０分間印加、３０分間休止を
１サイクルとし、これを５００サイクル繰り返した。抵
抗値の測定は、１００サイクル経過時、２５０サイクル
経過時及び５００サイクル経過時の常温（２５℃）にお
ける抵抗値を測定した。尚、試料数は５個とし、それら
の測定値の平均値と標準偏差をそれぞれ表１に示した。

【００１８】また、第二の有機導電性接着層（導電因子
として銀粉末が分散されたシリコーン系導電性接着剤）
を省略した他は本実施例と同様構造のＰＴＣ発熱体（従
来例）も用意し、上記と同様に電極板間の抵抗値を測定
した。結果は表１に併記した。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１の測定結果によれば、従来例はサイク
ル数の増加に伴って抵抗値が大きく変化し、バラツキも
大きくなっているのに対し、本実施例によるＰＴＣ発熱
体は、サイクル数の増加にかかわらず抵抗値の増大や、
そのバラツキが認められていない。

【００２１】本実施例では更に、上記の冷熱サイクル試
験を終了した試料の電極板と電極層間の接着強度も確認
してみた。接着強度は、試料を適当な手段を用いて固定
した後、電極板の一端を垂直方向に引っ張り、電極板が
電極層の表面から剥離する時の強度を測定した。結果
は、本実施例によるものが３．５ｋｇｆ、従来例が３．
６ｋｇｆで剥離し、ほとんど差が見られなかった。

【００２２】尚、本発明は前記実施例に示したような発
熱体における電極間の接続以外にも、同様に適用可能で
ある。要は、少なくとも一方が卑金属で構成された導電
体間を、導電因子としてカーボン粒子を分散させてなる
シリコーン系導電性接着剤によって固着接続するような
構造であれば、導電体の種類にかかわらず任意に適用で
きる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明による導電体
の接続構造によれば、少なくとも一方が卑金属で構成さ
れた導電体間を、導電因子としてカーボン粒子を分散さ
せてなるシリコーン系導電性接着剤によって固着接続す
る場合に、シリコーン系導電性接着剤と卑金属導電体と
の間に導電因子として貴金属粉末を分散させた有機導電
性接着剤を介在させることにより、冷熱サイクル等苛酷
な条件下においても、導電体間の電気的接続状態及び機
械的接続状態が何ら損なわれることのない確実で信頼性
の高い接続構造を得ることができる。この接続構造は、
例えば、ＰＴＣ発熱体に代表されるような、両面に金属
電極層を有する発熱素子に有機導電性接着剤を介して金
属電極板を固着してなる構成の発熱体における、金属電
極層と金属電極板の接続構造に好適に適用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図で、（ａ）はＰＴＣ
発熱体の斜視図、（ｂ）は（ａ）のI−I断面図である。

【図２】従来例を示す図で、ＰＴＣ発熱体の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ＰＴＣ発熱素子 １ａ 電極層（銀ペースト） ２ 第一の有機導電性接着層 ３ 第二の有機導電性接着層 ４ 電極板（スズメッキ真鍮板）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電体間を有機導電性接着剤によって固
   着してなる導電体の接続構造であって、少なくとも一方
   が卑金属で構成された導電体間を、導電因子としてカー
   ボン粒子を分散させてなるシリコーン系導電性接着剤に
   よって固着してなる導電体の接続構造において、前記シ
   リコーン系導電性接着剤と、前記卑金属導電体との間に
   は、導電因子として貴金属粉末を分散させてなる有機導
   電性接着剤が介在していることを特徴とする導電体の接
   続構造。