JPH09190873A

JPH09190873A - 面状発熱体の製造法

Info

Publication number: JPH09190873A
Application number: JP8000183A
Authority: JP
Inventors: Kenji Higashiyama; 健二東山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-01-05
Filing date: 1996-01-05
Publication date: 1997-07-22

Abstract

(57)【要約】【課題】炭素粉末を導電粒子に用いた面状発熱体の改
良に関するものであり、さらに詳細に述べると、従来の
前記発熱体の抵抗−温度特性が、ＮＴＣ特性であったも
のを安全性に優れたＰＴＣ特性の発熱体の製造法を提供
するものである。【解決手段】金属薄膜がコーティングされた炭素粉末
と、絶縁性あるいは半導体性粉末と金属薄膜がコーティ
ングされて無いグラファイト粉末と、シリコン樹脂ワニ
スと、有機ビヒクルとを混合し、該混合物を耐熱性絶縁
性基板面に塗布乾燥後、２５０℃〜４５０℃の範囲で焼
結した発熱体被膜を有する面状発熱体を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は抵抗−温度特性が零
或は正の特性を有する面状発熱体の製造法に関すするも
のである。さらに詳細に述べると、炭素粉末を主体とし
た導電粒子を用いる面状発熱体の製造法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】現在、面状発熱体は電気カーペット、セ
ラミックスファンヒータ等民生用機器や配管、タンクの
保温等の産業用の熱源として広く使用されており、その
うち民生用としての将来は、その薄さの特徴を生かした
壁や床暖房等としての応用が検討されている。その構造
は発熱部、温度制御部および過熱したときの電源を断つ
安全装置部より構成されている。面状発熱体を大別する
と、１）導電性粒子を熱可塑性樹脂中にブレンドしたも
のをシート状に成形したもの、２）導電性粒子をシリコ
ン樹脂やフリットガラスと混合し、有機ビヒクルを混ぜ
耐熱性絶縁性基材上に塗布し焼成したもの、３）チタン
酸バリウムやチタン酸鉛酸バリウム等の成形体を焼成し
たそのもの自体が正の抵抗−温度特性（ＰＴＣ特性）を
示す発熱体や、４）耐熱性絶縁性基材上にエッチング法
等でパターンニングした金属薄膜を張り付けたもの等が
ある。

【０００３】すなわち、１）のものは、特公昭５４−１
３６２５などに開示されているように、ポリエチレンや
ポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂にカーボンブラッ
クをブレンド・混練し、シート状あるいは線状等に成形
したもので、樹脂中にカーボン粒子が物理的に配合され
物理的接触のみで導通が得られているようである。導電
粒子であるカーボンと熱可塑性樹脂との熱膨張係数は樹
脂のほうが極端に大きく、かつ、樹脂はガラス転移点以
上でさらに大きい熱膨張係数を示すため、ブレンドされ
たカーボン粒子の間隔が温度の上昇と共に広がり、ガラ
ス転移点より上ではその広がりが加速されるため抵抗値
が大きくなり顕著なＰＴＣ特性を示し、その温度前後で
発熱体に電流が流れなくなり、自己温度制御特性をもっ
ているため、それらのものは電気毛布、ホットカーペッ
ト等の商品として広く実用化されている。

【０００４】また、２）のものは、例えば特公昭５８−
１５９１３に開示されているものがあり、その詳細はシ
リコン樹脂ワニスにグラファイト粉末、有機溶剤、流動
性調整材等を混合し、耐熱性絶縁性基材上に塗布し、２
５０℃〜４５０℃で３時間焼成し製造する方法が記述さ
れている。記述内容では表面温度が２００℃〜３６０℃
までの面状発熱体が作成出来ると示されており、各種基
材に強固に接合されており、抵抗値の安定性も良いと明
記されている。また、特公昭３８−１７８２７には、ホ
ーロー被覆軟鋼板の絶縁性基板等上に黒鉛または金属チ
タン或はその混合物とフリットガラスを混合、ペースト
化し、前記絶縁性基板上に塗布、焼成、その上に絶縁保
護の目的で透明性のホーローを施した構造のものが開示
されている。また、公知のものとしては９９％〜９４％
アルミナ基板上に、銀・パラジウム粉末或は酸化ルテニ
ウム粉末とガラスフリット及び有機溶剤を混合し、ペー
スト化したものをスクリーン印刷法で印刷し焼成して発
熱体を形成し、その上に絶縁保護のため前記フリットガ
ラスより低軟化点のガラスを印刷・焼成する構造の厚膜
法が一般的に知られており、特殊な面状加熱装置として
使用されているようである。しかし、熱転写印刷方式プ
リンターのインクシートからインクを紙に転写するため
のヒーター、即ちサーマルヘッドには前記厚膜方式の面
状発熱体が使用され、大量に生産され各種熱転写プリン
ターのキーデバイスとなっている。

【０００５】また、３）の焼結体自体が発熱体であり、
かつ、ＰＴＣ温度特性を持つチタン酸バリウム系素子
は、該素子のキューリー点以上の温度で抵抗値が極端に
上昇する特異な温度抵抗値特性を有しており、かつ、そ
のキューリー点がチタン酸バリウム中のバリウムをスト
ロンチウム、カルシウム或は鉛等で部分的に置換するこ
とにより常温付近から３００℃位まで変化制御できるた
め、洗濯機の乾燥機、布団乾燥機、温風ヒーター等の各
種熱源に広く用いられている。４）のものはステンレス
薄膜やアルミニウム薄膜をエッチング法や、機械的プレ
ス法で細い線幅のパターン状に成形し、それを絶縁処理
を施したアルミニウム板やホーロー基板等にシリコン樹
脂や無機接着材で張り付けたものが開発されており、一
部掘こたつの補助ヒーターとして商品に応用されたもの
が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の種々の
構成の面状発熱体は多くの課題を抱えている。すなわち
前記１）記載の熱可塑性樹脂にカーボンブラックをブレ
ンドし成形したものは、熱可塑性樹脂とカーボンブラッ
クとの熱膨張係数の差が大きく、かつ、樹脂のガラス転
移点以上の温度では急激に膨張が大きくなるため、発熱
体の温度上昇とともに樹脂中のカーボンブラック粒子同
士の接触が離れてゆき、抵抗値が大きくなる。即ち、Ｐ
ＴＣ特性を有するという優れた特徴をもち、安全性の大
きい発熱体といえる。しかし、本構成の発熱体は熱可塑
性樹脂を媒体に用いているため、発熱温度に制限があ
り、実用的には８０〜１００℃が限界であるといわれて
おり、より高温を必要とする暖房用、乾燥用等には能力
不足であり利用範囲が大幅に制限される。また、２）で
記述した特公昭５８−１５９１３、グラファイト粉末を
シリコン樹脂に混合、焼成したもの、および特公昭３８
−１７８２７、グラファイト粉末とフリットガラスを混
合し焼成したものは、導電粒子であるカーボン自身の抵
抗温度係数が負（結晶黒鉛ａ軸：９０×１０^-4／℃、ｃ
軸：−４００×１０^-4／℃、多結晶黒鉛：−１０×１０
^-4／℃）であるため、負の温度−抵抗値特性（ＮＴＣ特
性）を有するものである。

【０００７】ＮＴＣ特性を示す発熱体に電源を供給する
と、温度上昇とともに発熱体の抵抗値が低下してゆき、
その結果電流が温度上昇とともに増大し、発熱体はさら
に温度上昇をするという悪循環を繰り返し、温度制御し
ているセンサーが故障した場合には発熱体が暴走し発熱
体が焼き切れる。これは安全性という面からみると火災
の原因となり、商品を提供する側からは最も重大な欠点
であり、一般的な発熱体として難点がある。また、サー
マルヘッドに使われている銀・パラジウム或は酸化ルテ
ニウム系発熱体を用いたものは、９６％アルミナ基板に
適合できる熱膨張係数の発熱体であるため、より熱衝撃
に強い基板（熱膨張係数が小さい基板、例えば結晶化ガ
ラス基板：１３×１０^-7／℃）に前記ペーストを適用す
ると、前記ペースト中の銀、パラジウムとの熱膨張係数
の差が大きくなるため、発熱抵抗体膜にマイクロクラッ
クが発生し、使用中に抵抗値が徐々に増加し初期の温度
を示さなくなる。９６％アルミナ基板は基板内の温度分
布の最大部と最小部間の温度差が約１００℃以上になる
と基板が割れることがあり、特に表面温度２５０℃以上
の面状発熱体の基板としては安全面で課題がある。

【０００８】また、３）に示したチタン酸バリウム系焼
結体は、それ自体で自己温度制御でき、かつ、常温から
の昇温時はＮＴＣ特性を示すのが一般的なので、瞬時に
多大の電流が流れキューリー点の温度に達すると急峻な
ＰＴＣ特性を示し温度上昇をストップし、そのキューリ
ー点付近で自己温度制御するという優れた特性を有して
いるが、その焼結体のサイズが小さく、広い面積の面状
発熱体に適用するためには、多数個の素子を並べる必要
があり、非常に高価なものとなり民生用の面状発熱体に
は不向きである。また、１２０℃以上のキューリー点に
もってゆくためにはバリウムの一部を鉛で置換しなけれ
ばならず、２５０℃程度であれば３０モル％も置換しな
ければならず、環境汚染上難点がある。

【０００９】また、前記４）に示した金属箔を抵抗パタ
ーンに加工し、耐熱性絶縁性基板に張り付けた構造のも
のは、使われている金属箔がアルミニウムやステンレス
スチールがほとんどであり、金属の熱膨張係数が大きい
ため基板はホーロー鋼板がほとんどであり、ピンホール
の無いホーローコーティングが難しく量産化されていな
いのが現状と思われる。絶縁性セラミックス基板等は、
金属箔との熱膨張係数が違いすぎ張り付けが困難であ
る。また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の薄
板でアルミ箔パターンをサンドイッチした面状発熱体が
商品化されているが、最高温度５０〜６０℃が限界であ
り利用できる範囲が大きく制限されている。本発明は前
記した種々の問題があるなかで特に、炭素粉末を導電粒
子に用いる面状発熱体の改良に関し、温度−抵抗値特性
が正の発熱体の製法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような従来の問題点
を解決するため、本発明の面状発熱体の製造法は、金属
薄膜がコーティングされた炭素粉末とシリコン樹脂を、
有機溶剤と混合してなる混合物を、耐熱性絶縁性基体の
表面に塗布し、次いでこれを２５０℃〜４５０℃の温度
で焼成して、表面に発熱体被膜を有する零或は正の抵抗
−温度特性の発熱体を得るものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、金属薄膜がコーティングされた炭素粉末とシリコン
樹脂を、有機溶剤と混合してなる混合物を、耐熱性絶縁
性基体の表面に形成された少なくとも１対の電極にその
一部が重なるように塗布し、発熱体用被膜を形成し、次
いでこれを２５０℃〜４５０℃の温度で焼成することを
特徴とする零或は正の抵抗−温度特性を有する面状発熱
体の製造法であり、本質的に負の抵抗−温度特性を示す
炭素粉末の表面に正の抵抗−温度特性を示す金属を薄く
コーティングされた炭素粉末を導電性粒子に用いるた
め、コーティングした金属膜のほうが電気抵抗が低く電
流は大部分金属膜を流れるため、抵抗−温度特性は金属
膜の特性が主体的に現れコーティングした金属材料の温
度特性により数百〜数千ｐｐｍのＰＴＣ特性を示す発熱
体を提供することが可能となる。さらに、炭素粉末表面
にコーティングされた金属膜は薄いため、その粒子の熱
膨張係数は炭素粉末の値をほぼ示し、耐熱衝撃性の大き
い基板（例えばセラミックス）としての絶対条件は熱膨
張係数が小さいことであるため、熱膨張係数の小さい炭
素粉末を用いることは基板の熱膨張係数に近付けること
となり、熱衝撃による発熱体膜の剥離やマイクロクラッ
クを発生させない電気的に安定した面状発熱体を提供す
ることができる。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、金属薄膜
がコーティングされた炭素粉末とシリコン樹脂を、有機
溶剤と混合してなる混合物に、１種または２種以上の絶
縁性あるいは半導体性粉末を添加し、該混合物を耐熱性
絶縁性基体の表面に形成された少なくとも１対の電極に
その一部が重なるように塗布し、発熱体被膜を形成し、
次いでこれを２５０℃〜４５０℃の温度で焼成すること
を特徴とする零或は正の抵抗−温度特性を有する面状発
熱体の製造法であり、金属膜をコーティングした炭素粉
末とシリコン樹脂との混合比を変えるか、金属膜をコー
ティングした炭素粉末とシリコン樹脂との混合物に、さ
らに絶縁性の粉末を添加した混合物と有機溶剤でペース
ト化したものを耐熱性基板に塗布、焼成したものは、発
熱体の抵抗値を変えることができ、かつ、抵抗−温度特
性はＰＴＣ特性を保った状態で種々のワット数の発熱体
を提供することができる。

【００１３】さらに、請求項３に記載の発明は、金属薄
膜がコーティングされた炭素粉末とシリコン樹脂を、有
機溶剤と混合してなる混合物に、金属薄膜がコーティン
グされてない炭素粉末を添加、混合し、該混合物を耐熱
性絶縁性基体の表面に形成された少なくとも１対の電極
にその一部が重なるように塗布し、発熱体被膜を形成
し、次いで２５０℃〜４５０℃の温度で焼成することを
特徴とする零或は正の抵抗−温度特性を有する面状発熱
体の製造法であり、無コーティングの炭素粉末を添加し
たペーストより形成した発熱体は、添加する炭素粉末の
量を金属コーティングした炭素粉末に対して増やしてゆ
くに従って、炭素自体の持つ負の抵抗−温度特性が加味
され抵抗−温度特性値が小さくできる事が可能となり、
目的とする発熱体の特性に併せてＰＴＣ特性を調整する
ことができる。

【００１４】（実施の形態）以下本発明を詳細に説明す
る。シリコン樹脂と金属コーティングされたグラファイ
ト粉末とを混合し、これにビヒクル（有機溶剤、粘度調
整剤、分散剤、チクソ性剤等を混合したもの）を加え３
本ロール混練機で混合しペーストを調整する。前記シリ
コン樹脂としてはシリコン樹脂ワニス、例えば東芝シリ
コン（株）製「ＴＳＲ−１１６」があり、５０％がシリ
コン樹脂である。このシリコン樹脂製ワニスはトルエン
やキシレンで希釈することができる。ペーストの粘度調
節はトルエンやキシレンで行うより前記ビヒクルを用い
るほうがよい。なぜならば、トルエン等で粘度調節する
と基板に塗布するとき粘着性が無くなり、スクリーン印
刷などしたときには基板にペーストが転写されず、スク
リーンについたままとなり塗膜形成ができない。グラフ
ァイト粉末に金属コーティングする方法は種々あり、例
えば無電解メッキ法、スパッター法、金属溶射法などが
あり、コーティングする金属としては、グラファイトよ
り電気電導性がよく、空気中で安定なものがよく、具体
的には銀、金、白金、ニッケル、コバルト、クロムある
いはチタンなどがよい。本実施の形態では Novament Co
ated Graphite-60（商品名）を用いた。本材料はグラフ
ァイトの表面にニッケルをコーティングしたものであ
り、平均粒径は約１００μｍ、密度１.６ｇ／ｃｍ³
表面抵抗０.５Ω／square の材料である。

【００１５】さらに発熱体の抵抗値を調節するために、
１種或は２種以上の絶縁性あるいは半導体性の粉末を加
えた。このような粉末としては酸化珪素、酸化チタン、
酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化銅あるいは導電性
を有する金属の窒化物（ＴｉＮ、ＺｒＮ etc）、炭化
物（ＴｉＣ、ＺｒＣ etc）、珪化物（ＭｏＳｉ、ＴｉＳ
ｉ etc）が有用である。また、抵抗−温度特性調整用
にはグラファイト粉末を加えた。本実施の形態では日本
黒鉛（株）製グラファイトＨＡＧ−１５を用いた。前記
した材料を混合し調整したペーストは、耐熱性絶縁性基
材、例えば、石英ガラス、低熱膨張係数結晶化ガラス、
パイレックスガラス、セラミックス基板（アルミナ、ム
ライト、ステアタイト等）などの表面に塗布される。塗
布方法としては、刷毛塗り、スプレー吹き付け、浸せき
あるいは印刷法等があるが、本実施の形態では板厚２０
０μｍの金属マスクを用いたスクリーン印刷機で印刷し
製造した。ペーストを印刷した基板は１２０〜１５０℃
の乾燥機で１０分乾燥し、電気炉で２５０℃〜４５０℃
の範囲で焼成した。このようにして製造された発熱体膜
は基材と強固に接着されており、温度サイクルにおいて
も剥離やマイクロクラックは生じなかった。また、抵抗
−温度特性はＰＴＣ特性を示し、数百〜数千ｐｐｍの範
囲で調整できた。また、金属コーティングされた炭素粉
末の粒径は、５〜１５０μｍ程度が発熱体用抵抗材とし
て最適であった。５μｍ以下だと炭素に対して金属の比
率が大きくなり、主に金属の物理的特性を示し不適当で
あった。また、１５０μｍ以上だとペースト化が困難
で、かつ、印刷しづらくなる。以下、本発明を実施例に
従って詳細に説明する。

【００１６】（実施例１）金属ニッケルがコーティング
されたグラファイト粉末（Novament Nickel Coated Gra
phite-60）、シリコン樹脂ワニス（東芝シリコン（株）
商品名ＴＳＲ-１１６）及び有機ビヒクルを（表１）の
試料Ｎｏ.１に示した組成比で混合した。比較のため無
コーティンググラファイト粉末（日本黒鉛（株）HAG-1
5）と前記シリコン樹脂ワニス、ビヒクルを（表１）の
試料Ｎｏ.５に示した組成で混合し、それぞれをパイレ
ックスガラス基板に、膜厚が２００μｍのメタルマスク
を用いたスクリーン印刷機で印刷し、１５０℃、１０分
乾燥した。

【００１７】

【表１】

【００１８】これを２００℃−１時間３５０℃−２時
間の２段プロファイルで焼成した。昇温速度は１００℃
／３０分で行った。抵抗体のサイズは、２０×２０ｍ
ｍ、厚み約３００μｍであった。このようにして作成し
た発熱体の抵抗値−温度特性の結果を（表２）の試料Ｎ
ｏ.１、５にそれぞれ示した。

【００１９】

【表２】

【００２０】表中抵抗温度係数はＪＩＳ規格Ｃ−５６０
２に規定されている下記式にて算出した。

【００２１】抵抗温度係数ｐｐｍ／℃＝Ｒ−Ｒ₀／Ｒ₀×１／ｔ−ｔ₀×１０₆ Ｒ：ｔ℃における抵抗実測値 Ω Ｒ₀ ：ｔ₀℃における抵抗実測値 Ω ｔ：試験温度の実測値 ℃ ｔ₀ ：基準温度の実測値 ℃ （表１）の試料Ｎｏ.１の発熱体の抵抗温度係数は、
（表２）のＮｏ.１に示したごとく、正の温度特性を示
し、６６００ｐｐｍ／℃と非常に大きなＰＴＣ特性が得
られた。比較のために（表１）の試料Ｎｏ.５のグラフ
ァイトのみについてのそれは、（表２）のＮｏ.５に示
したごとく−４００ｐｐｍ／℃とＮＴＣ特性を示し予想
通りであった。本抵抗膜はパイレックスガラスに強く接
合しており、発熱体として作成し、最大表面温度３００
℃で断続通電試験をしたが、発熱体膜の剥離やマイクロ
クラックは生じてなかった。本抵抗体は非常に抵抗温度
係数が大きいので電源投入時に大きな電流が流れ温度が
上昇すると抵抗値が大きくなり、完ぺきではないが温度
制御を行うことを確認した。これは従来のグラファイト
のみで形成した発熱体膜と正反対の特性であり、安全性
の高い発熱体を提供できることが実証できた。

【００２２】（実施例２）本発明の第二の実施例につい
て、次に詳細を述べる。金属ニッケルがコーテイングさ
れたグラファイト粉末とシリコン樹脂ワニス（実施例１
で記述のものと同じ）と酸化ニッケル粉末および有機ビ
ヒクルを（表１）の試料Ｎｏ.２、３に示した割合で混
合し、ペーストを作成した。試料Ｎｏ.２と３の違いは
シリコン樹脂ワニスの添加量を変えたものである。この
ようにして作成したペーストを、パイレックスガラス基
板上に厚さ２００μｍの金属マスクを用い、スクリーン
印刷機で印刷、抵抗体パターンを形成し、１５０℃、１
０分乾燥後、２００℃・１時間−３５０℃・２時間、昇
温速度１００℃／３０分で焼成し抵抗体膜を作成した。
抵抗体のサイズは２０×２０ｍｍである。試料Ｎｏ.
２、３の温度−抵抗値の関係は（表２）のＮｏ.２、３
に示した。

【００２３】（表２）に示したごとく、酸化ニッケルを
添加することにより抵抗値を増加することができ、ま
た、シリコン樹脂ワニスの添加量でも抵抗値の制御がで
きることが確認できた。実際の発熱体を製造するとき
は、ペーストの抵抗値を希望値に合わせることは重要で
あり、これが出来ないと物は作れない。また、肝心な抵
抗温度係数は３０００ｐｐｍ／℃程度のＰＴＣ特性を示
し、安全性のある発熱体被膜を形成できるペーストであ
ることが立証できた。また、実際の面状発熱体を作成し
て性能を調べたが何等問題なく使用できることがわかっ
た。また、抵抗値調整のための添加粉末については、種
々検討を重ねたが、次に示す材料であれば本実施例に示
したのとほぼ同じ効果が得られることがわかった。その
材料は、酸化珪素、酸化チタン、酸化ルテニウム、酸化
銅や金属の窒化物、炭化物あるいは金属のシリサイドな
どが有効であることが立証された。

【００２４】（実施例３）本発明の第三の実施例につい
て、次に詳細を述べる。

【００２５】金属ニッケルを被覆したグラファイト粉末
とシリコン樹脂ワニス（実施例１に記述したのと同じも
の）と酸化ニッケル粉末に、金属被覆してないグラファ
イト粉末（日本黒鉛（株）製：商品名ＨＡＧ−１５）お
よび有機ビヒクルを（表１）の試料Ｎｏ.４に示した組
成比で混合しペースト化したものを、パイレックスガラ
ス基板上に実施例１と同じ方法、条件で発熱体被膜を形
成し、その特性を調べた。その結果を（表２）のＮｏ.
４に示した。即ち金属被膜なしのグラファイトを加えて
ない実施例１、２の発熱体被膜の抵抗温度係数は３００
０ｐｐｍ／℃程度であったのが、本実施例の結果では８
００ｐｐｍ／℃と低くなっており、この結果は無コーテ
ィングのグラファイト粉末を、金属コーティングしたグ
ラファイト粉末に適量加えることにより、抵抗温度係数
を自由に調整できることを示している。極端にいえば、
抵抗温度係数が０〜６０００ｐｐｍ／℃の発熱体被膜を
製造できることを確認したことである。

【００２６】本実施例では全て金属ニッケル薄膜をコー
ティングしたグラファイト粉末について説明したが、空
気中常温〜３００℃程度の範囲である程度の保護コーテ
ィングを施せば抵抗値変化の無い、かつ、電気の良導体
で、その金属の融点が５、６００℃以上のものであれ
ば、なんら制限されるものではないことは言うまでもな
い。それに該当する代表的金属としては、金、銀、ニッ
ケル、白金、コバルト、アルミニウム、チタンなどがあ
る。また、本実施例では基板材料にパイレックスガラス
を用いたが、本材料の熱膨張係数は、３２×１０^-7／℃
であり、その耐温度差特性において、約１５０〜２００
℃の温度差が基板に加わると基板は破壊される。

【００２７】従って、より熱衝撃のきつい、かつ、より
高い発熱温度を必要とする面状発熱体の基材には使用で
きず、より熱膨張係数の小さい基材を使用しなければな
らない。それに合致する材料としては、石英硝子（熱膨
張係数：５×１０^-7）や低熱膨張性結晶化硝子（熱膨張
係数：１３×１０^-7）が適当であるが、それに適した発
熱体被膜としては、実施例で示した材料よりさらに低熱
膨張の被膜を形成する必要がある。それを満足するため
には、グラファイト粉末をガラス状カーボン粉末に変更
し、それに金属コーティングを施したものを用いてペー
ストを作る必要がある。ガラス状カーボンの熱膨張係数
は、２０〜３０×１０^-7であり、グラファイト材料の約
１／３の膨張係数値である。本ガラス状カーボン粉末に
金属銀あるいはニッケルをコーティングしたものを用い
て本実施例に比して発熱体被膜を形成し、その特性を調
べたが、表面にコーティングした金属被膜が、抵抗温度
係数にほぼ関与するため、本実施例に近似したＰＴＣ特
性を示した。また、日本電気硝子（株）製低熱膨張結晶
化ガラス基板にガラス状カーボンを用いたペーストを用
いて発熱体被膜を作成し、実働試験を施したが基板から
の発熱体被膜の剥離や抵抗値の変動等異常は起こさなか
った。

【００２８】

【発明の効果】以上のように金属薄膜をコーティングし
た炭素粉末を用いた発熱体被膜は、従来のグラファイト
だけのものが示したＮＴＣ特性をＰＴＣ特性に変換する
ことに成功し、火災や異常加熱の起こらない安全な発熱
体被膜用材料およびその製造法を提供することができる
ようになった。また、絶縁体や半導体粉末を加えること
によりＰＴＣ特性を大きく狂わす事なく発熱体被膜の抵
抗値を自由に調節することができた。さらに、金属コー
ティングの施してないグラファイト粉末を金属コーティ
ングを施した粉末に適量添加することにより、抵抗温度
係数を自由に調整することが可能となった。これまで随
分古くから特許公報上では多くのグラファイト系導電粒
子を用いたものが開示されてきたが、その割には商品が
出現してないのが現状であり、その大きな要因の一つに
発熱体被膜がＮＴＣ特性を示し、その改善がなされなか
ったためと思われる。本発明によれば、従来のグラファ
イトを用いた面状発熱体を形成する多くの蓄積されたノ
ウハウをそのまま適用し、安全で低価格の面状発熱体が
提供できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属薄膜がコーティングされた炭素粉末
とシリコン樹脂を、有機溶剤と混合してなる混合物を、
耐熱性絶縁性基体の表面に形成された少なくとも１対の
電極にその一部が重なるように塗布し、発熱体用被膜を
形成し、次いでこれを２５０℃〜４５０℃の温度で焼成
することを特徴とする零或は正の抵抗−温度特性を有す
る面状発熱体の製造法。
【請求項２】金属薄膜がコーティングされた炭素粉末
とシリコン樹脂を、有機溶剤と混合してなる混合物に、
１種または２種以上の絶縁性あるいは半導体性粉末を添
加し、該混合物を耐熱性絶縁性基体の表面に形成された
少なくとも１対の電極にその一部が重なるように塗布
し、発熱体被膜を形成し、次いでこれを２５０℃〜４５
０℃の温度で焼成することを特徴とする零或は正の抵抗
−温度特性を有する面状発熱体の製造法。
【請求項３】金属薄膜がコーティングされた炭素粉末
とシリコン樹脂を、有機溶剤と混合してなる混合物に、
金属薄膜がコーティングされてない炭素粉末を添加、混
合し、該混合物を耐熱性絶縁性基体の表面に形成された
少なくとも１対の電極にその一部が重なるように塗布
し、発熱体被膜を形成し、次いで２５０℃〜４５０℃の
温度で焼成することを特徴とする零或は正の抵抗−温度
特性を有する面状発熱体の製造法。