JPH10289780A - 連鎖形ヒーターユニット及びその製造方法 - Google Patents

連鎖形ヒーターユニット及びその製造方法

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JPH10289780A
JPH10289780A JP9417397A JP9417397A JPH10289780A JP H10289780 A JPH10289780 A JP H10289780A JP 9417397 A JP9417397 A JP 9417397A JP 9417397 A JP9417397 A JP 9417397A JP H10289780 A JPH10289780 A JP H10289780A
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JP
Japan
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lead wire
electrode layer
layer
heater unit
chain
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JP9417397A
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English (en)
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Koichi Inanaga
浩一 稲永
Takashi Kaimoto
隆 貝本
Osamu Nakano
修 中野
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Nippon Tungsten Co Ltd
Original Assignee
Nippon Tungsten Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁性が確保でき、最も効率よく熱を伝導す
ることができ、はんだ付け作業の回数を半減でき、また
電極との接合に特別の構造の接続体を必要としない連鎖
形ヒーターユニット及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 複数個のPTCセラミックス5の各電極
層6をそれぞれリード線1で並列接続した連鎖形ヒータ
ーユニットにおいて、各リード線1として電極層6への
接合部のみを露出して他の部分を被覆した一本のリード
線を用い、そのリード線1の接合部3において各PTC
セラミックス5の電極層6とはんだ付けした連鎖形ヒー
ターユニット。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数個のPTCセ
ラミックスの各電極層をそれぞれリード線で並列接続し
た連鎖形ヒーターユニット及びその製造方法に関し、特
にPTCセラミックスの電極層とリード線とのはんだ付
け方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】PTCセラミックスは、温度の上昇とと
もに抵抗値が増大する特性を有しており、消費電力が増
えて自己の温度上昇が高まると抵抗が高くなり、電力消
費を抑制するという作用を有する。
【0003】従来のPTCセラミックスの充電部には、
バネ材により圧力をかけた状態でケースに入れたもの
や、導電性接着剤により、リード線と接着したもの、図
9のようにPTCセラミックス2の表裏の電極層7とリ
ード線1をはんだ付けを用いて接合し、はんだ付け部3
を樹脂等でコーティングする方法がとられている。この
はんだ付けの方法としては、はんだ槽に浸す方法や、は
んだ供給後、リフロー炉に流す方法がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バネ材
により圧力をかけた状態でケースに入れたものである
と、そのバネ、またケースにより熱損失を受け、出力の
ロスを引き起こす。また導電性接着剤を用いる場合には
加熱して固化させる必要があり、被覆されたリード線を
用いる場合、被覆が熱で破損する恐れがある。さらには
んだ付けにおいても、従来のように表裏にはんだ付けを
行ったPTCセラミックスを発熱体として使用した場
合、効率よく熱を伝達させることができない。また、は
んだ付け方法も、被覆されたリード線にはんだ付けを行
う場合には、上記のようなはんだ付け方法では、被覆が
熱で破損し、絶縁性が確保されないという問題が生じ
る。さらに被接合物が発熱体の場合には、熱サイクルに
より極めて短い時間で脱落することがあった。
【0005】また、複数個のPTCセラミックスの各電
極層をそれぞれリード線で並列接続した連鎖形ヒーター
ユニットにおいては、図10に示すように、PTCセラ
ミックス5のオーミック電極層6にAg電極層7を形成
し、そこに端部皮むきリード線10の端部をはんだ付け
してはんだ付け部3を両側に形成していた。
【0006】しかしながら、その場合、はんだ付け部3
の距離が近いと、他方をはんだ付けしている時に既には
んだ付けしている部分3が溶融して脱落したり、クラッ
クが生じることがあった。さらに、一つの電極層7につ
いて2回のはんだ付け作業が必要となり、作業時間と手
間がかかるという問題があった。
【0007】本発明者らは先に、一本の金属帯板のはん
だ付け接合部分をT字状に分岐させた接続体を用いて複
数のPTCセラミックスの電極を並列接続したPTC発
熱装置を開示した(特開平7−153552号公報)
が、接続体として特殊な構造のものが必要であるし、絶
縁被覆を施すことが困難な構造であるという問題があっ
た。また、防水性を考慮した場合、ケース部だけを樹脂
で一次防水を施しており、信頼性及び安全性が充分とは
いえなかった。
【0008】本発明が解決しようとする課題は、絶縁性
が確保でき、最も効率よく熱を伝導することができ、ケ
ース内でまた防水をするという二次防水が簡単に行え
て、はんだ付け作業の回数を半減でき、また電極との接
合に特別の構造の接続体を必要としない連鎖形ヒーター
ユニット及びその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の連鎖形ヒーターユニットは、複数個のPT
Cセラミックスの各電極層をそれぞれリード線で並列接
続した連鎖形ヒーターユニットにおいて、前記各リード
線として電極層への接合部のみを露出して他の部分を被
覆した一本のリード線を用い、そのリード線の接合部に
おいて前記各PTCセラミックスの電極層とはんだ付け
したものである。
【0010】また、本発明の連鎖形ヒーターユニットの
製造方法は、複数個のPTCセラミックスの各電極層を
それぞれリード線で並列接続した連鎖形ヒーターユニッ
トの製造方法において、前記各リード線として電極層へ
の接合部のみを露出して他の部分を被覆した一本のリー
ド線を用い、そのリード線の接合部において前記各PT
Cセラミックスの電極層とはんだ付けするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態として、次の
方法が挙げられる。
【0012】(1) PTCセラミックスの下部を予備
加熱し、PTCセラミックスの電極層にはんだチップを
乗せ、そのはんだチップ上にリード線の露出部を位置さ
せ、その露出部の上部より局部加熱ツールを押圧して加
熱することにより前記はんだチップを溶融させ、はんだ
付けをする。
【0013】(2) 局部加熱ツールは、Mo,Tiな
どの高抵抗材料に電流を流し、ジュール熱により加熱す
るパルスヒート方式のツールである。
【0014】(3) PTCセラミックスは、第1層を
オーミック電極層、第2層はAgを主成分とする層より
なる二層の電極層であり、少なくとも一面において一対
の電極形状が2つ以上に分割された電極を形成したキュ
リー点100℃以下のPTCセラミックスであり、はん
だチップは融点250〜300℃の高温はんだであり、
かつリード線径はφ0.3mm〜1.0mmである。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0016】<実施例1>図1に示すような、PTCセ
ラミックス5にオーミック電極層6を形成し、その上に
Ag電極層7を形成したものを複数個、中間皮むきリー
ド線4により並列接続した連鎖形ヒーターユニットを製
造する方法について説明する。
【0017】図2に拡大して示すPTCセラミックス5
はキュリー点100℃以下であり、寸法15×25×
2.5t(mm)である。このPTCセラミックス5は
スクリーン印刷により第1層のオーミック電極層6(こ
こではAg45%以上、Zn35%以上)を15〜30
μm、塗布し、乾燥後、図2に示すように第2層のAg
電極層7(ここではAg80%以上)を15〜30μm
塗布し、乾燥後、大気中にて550〜600℃にて同時
焼成し、電極層7を形成している。ここで第2層のAg
電極層についてはCu,Au,Ptでもよいが、コス
ト、耐食性等の点からAg電極が望ましい。
【0018】このようにして作成したPTCセラミック
ス5に、中間皮むきしたリード線4をパルスヒート方式
(Ti,Moなどの高抵抗材料に電流を流し、そのジュ
ール熱により加熱する方式)を用いて、以下の要領で、
やに入り高温はんだ(ここではPb80%以上、Ag2
%、残部Snのはんだ組成:融点250〜300℃)を
5〜50mgはんだ付けし、はんだ付け部3を形成し
た。なお、リード線の材質は、銅線を用いるが、Snメ
ッキ銅線、またはんだメッキ銅線でもよい。
【0019】はんだ付け方法としては、まず180〜3
00℃に加熱したホットプレート上にPTCセラミック
ス5を置き、予備加熱を10〜150秒行う。その後、
5〜50mgのやに入り高温はんだのチップ8を置き、
その上部の中心部に、中間皮むきしたリード線4を図3
のように置く。そして図4のようなパルスヒートのツー
ル9が、中間皮むきしたリード線4の中心に来るように
設置し、そのツール9の先端で1〜3Kgの荷重をかけ
る。ツール先端の温度は250〜500℃が好ましい。
500℃以上であるとワークの破損などの影響があり、
250℃以下であると熱容量が不足し、はんだ付けされ
ないためである。
【0020】このようにはんだ付けすると、図5のよう
に良好なはんだ付け部3を再現性よく得ることが可能で
ある。
【0021】以上のような方法を用いて、φ1.2mm
とφ0.5mmのリード線を、組成がSn:Pb:Ag
=62:36:2のはんだを25mg、10mgのチッ
プ8としてそれぞれはんだ付けした。その試料を各々3
0個用意し、240Vにて通電し、5分ON−10分O
FFの熱サイクルを−10℃以下で負荷した。その結
果、φ1.2mmのリード線は1000サイクル後に8
0%の試料がはんだ付け部にクラックが入り、40%の
リード線が脱落した。一方、φ0.5mmの試料は、1
0000サイクル後に30%のリード線にクラックが見
られた。
【0022】<実施例2>実施例1と同様の試験をS
n:Pb:Ag=8:90:2の高温はんだ10mg、
リード線径φ0.5mmにて同じく試料数30個にて行
った。その結果、実施例1と同じ熱サイクルを負荷した
結果、10000サイクル後においても全くクラックは
入っていなかった。
【0023】<比較例1>図10に、端部皮むきリード
線10をはんだ付けした試料を示す。このはんだ付け
も、実施例1と同じパルスヒート方式により行い、30
個の試料を作成した。その結果、80%以上の試料が、
はんだ付けを行う際に、既にはんだ付けしたはんだ付け
部が再び溶融し、脱落をするという弊害が生じ、量産
性、信頼性の面では不充分である。
【0024】図6及び図7は、ヒーターユニットの構成
を示す平面図及び断面図である。図中11は樹脂ケー
ス、12は樹脂、13は放熱板を示している。これらの
図に示すように、PTCセラミックス5の裏面を放熱板
13に接着し、リード線4のはんだ付け部3を樹脂12
でモールドし、また樹脂ケース11にリード線4を樹脂
12でモールドすることにより、ヒーターユニットが完
成する。
【0025】図8はヒーターユニットの他の実施例を示
すものであり、この例では、各PTCセラミックス5を
封止ケース14内に封入して絶縁を図って、より信頼性
を高めた構造となっている。
【0026】なお、PTCセラミックスのキュリー点を
100℃以下にしたのは、これ以上だと高温はんだの劣
化に伴う脱落が著しくなる。また、リード線径をφ0.
3mm以上にしたのは、リード線自体の強度と電流容量
を確保するためで、φ1.0mm以下としたのは、これ
以上太くなりすぎるとはんだ付け部の応力が大きくなり
すぎ、劣化が進むからである。
【0027】一方、オーミック電極層6の位置について
は、図2に示すようにPTCセラミックス5の端部に合
わせるように形成するほか、中央部に寄せるように構成
しても構わない。また、図2、図3のように一面に一対
の電極を形成し、反対面に共通の電極を形成するのが望
ましいが、共通の電極を省いたり、図9のように厚み方
向に一対の電極を形成することも考えられる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、中間皮むきを施した被
覆付きリード線にはんだ付けすることにより、リード線
の端部を皮むきしたリード線に較べて1/2の接合回数
で接合を終了することができる。さらに一本のリード線
に複数の発熱体を接合することが容易にできるため、一
系統で大きな出力を得ることができる。
【0029】そしてパルスヒート方式を用いることによ
り、リード線の被覆を破損することなく、接合すること
ができ、また二層電極に接合するため従来のように表裏
に接合するのと比較し、同面にはんだ付けするため、よ
り再現性のある接合部を得ることができる。
【0030】しかも高温はんだを使用し、はんだ量を5
〜50mg、リード線径をφ0.3〜1.0mmと限定
することにより、耐熱サイクル性のある接合部を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る連鎖形ヒーターユニットの平面
図である。
【図2】 本発明に係る連鎖形ヒーターユニットの拡大
平面図である
【図3】 はんだ付け前の部材の断面図である。
【図4】 パルスヒート方式のツールの平面図である。
【図5】 はんだ付け後の部材の断面図である。
【図6】 はんだ付け部を樹脂でモールドした状態の部
材の平面図である。
【図7】 はんだ付け部を樹脂でモールドした状態の部
材の断面図である。
【図8】 はんだ付け部を樹脂でモールドした状態の他
の実施例の部材の平面図である。
【図9】 従来のPTCセラミックスの接合部の平面図
である。
【図10】 比較例に係るリード線の端部にはんだ付け
した時の平面構造図である。
【符号の説明】
1 リード線、2 PTCセラミックス、3 はんだ付
け部、4 中間皮むきリード線、5 一対の電極形状の
PTCセラミックス、6 オーミック電極層、7Ag電
極層、8 はんだチップ、9 パルスヒート用ツール、
10 端部皮むきリード線、11 連鎖形ユニットの樹
脂ケース、12 樹脂、13 放熱板、14 封止ケー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個のPTCセラミックスの各電極層
    をそれぞれリード線で並列接続した連鎖形ヒーターユニ
    ットにおいて、前記各リード線として電極層への接合部
    のみを露出して他の部分を被覆した一本のリード線を用
    い、そのリード線の接合部において前記各PTCセラミ
    ックスの電極層とはんだ付けしたことを特徴とする連鎖
    形ヒーターユニット。
  2. 【請求項2】 複数個のPTCセラミックスの各電極層
    をそれぞれリード線で並列接続した連鎖形ヒーターユニ
    ットの製造方法において、前記各リード線として電極層
    への接合部のみを露出して他の部分を被覆した一本のリ
    ード線を用い、そのリード線の接合部において前記各P
    TCセラミックスの電極層とはんだ付けすることを特徴
    とする連鎖形ヒーターユニットの製造方法。
  3. 【請求項3】 PTCセラミックスの下部を予備加熱
    し、PTCセラミックスの電極層にはんだチップを乗
    せ、そのはんだチップ上にリード線の露出部を位置さ
    せ、その露出部の上部より局部加熱ツールを押圧して加
    熱することにより前記はんだチップを溶融させ、はんだ
    付けをすることを特徴とする請求項2記載の連鎖形ヒー
    ターユニットの製造方法。
  4. 【請求項4】 局部加熱ツールは、Mo,Tiなどの高
    抵抗材料に電流を流し、ジュール熱により加熱するパル
    スヒート方式のツールである請求項3記載の連鎖形ヒー
    ターユニットの製造方法。
  5. 【請求項5】 PTCセラミックスは、第1層をオーミ
    ック電極層、第2層はAgを主成分とする層よりなる二
    層の電極層であり、少なくとも一面において一対の電極
    形状が2つ以上に分割された電極を形成したキュリー点
    100℃以下のPTCセラミックスであり、はんだチッ
    プは融点250〜300℃の高温はんだであり、かつリ
    ード線径はφ0.3mm〜1.0mmである、請求項3
    記載の連鎖形ヒーターユニットの製造方法。
JP9417397A 1997-04-11 1997-04-11 連鎖形ヒーターユニット及びその製造方法 Withdrawn JPH10289780A (ja)

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