TW201315277A

TW201315277A - 面狀發熱體及其製造方法

Info

Publication number: TW201315277A
Application number: TW101118177A
Authority: TW
Inventors: Masaru Sato; Kazuyuki Hirano; Yusuke Ochiai
Original assignee: Tokyo Cosmos Electric
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2013-04-01
Also published as: WO2013046782A1; JP2013073807A; CN103563480A; KR20140065380A

Abstract

於安裝於鏡片的背面之自身溫度控制型的面狀發熱體中，實現良好的除霧性能，且獲得長期之良好的發熱性能。具備基底薄膜(21)、於基底薄膜(21)上鋁箔被圖案化所形成的電極(22、23)、形成於電極(22、23)表面的導電性皮膜(24)、以隔著導電性皮膜(24)來覆蓋電極(22、23)之方式形成的PTC發熱體膜(25)。導電性皮膜(24)係設為於酚樹脂或環氧樹脂揉合導電性材料的構造。

Description

面狀發熱體及其製造方法

本發明係關於例如安裝於汽車的側鏡等之鏡片的背面，使用於鏡片的除霜、除霧之自身溫度控制型的面狀發熱體及其製造方法。

於汽車的側鏡，為了去除妨礙視界的霜及露，廣泛採用於鏡片的背面安裝面狀發熱體，藉由加熱來去除霜及露的方法。於此面狀發熱體，通常使用不需要高價之溫度控制裝置的具有正溫度特性(PTC特性)之自身溫度控制型的面狀發熱體。

自身溫度控制型的面狀發熱體，係一般來說，於由聚酯薄膜等所成之基底薄膜上藉由網版印刷等來印刷以銀粉為主體的導電性膠，形成由主電極與梳狀電極所成的電極圖案之後，進行加熱硬化來形成電極，接著，以覆蓋電極之方式形成具有自身溫度控制特性的發熱體膜(以下稱為PTC發熱體膜)所製造者。PTC發熱體膜係例如揉合聚乙烯等的結晶性樹脂與碳黑等者，具有在樹脂的軟化溫度或熔點附近，阻抗值上升的PTC特性。

圖3係揭示如此製造之面狀發熱體的一構造例者，圖3中，11表示基底薄膜，12、13表示一對電極。電極12、13係分別由主電極12a、13a與梳狀電極12b、13b所成，兩電極12、13的梳狀電極12b、13b係如圖3所示，以交互侵入梳狀之間，相互咬合之方式配置。以覆蓋兩電極12、13之方式形成的PTC發熱體膜係位於兩電極12、13之間構成電流流路的部份會發熱。圖3中，點狀區域表示PTC發熱體膜之身為位於兩電極12、13之間的部分區域之發熱區域14。

於面狀發熱體，更安裝有與外部電性連接用的端子，貼附有對鏡片的安裝所需之雙面膠帶。圖3中，15表示端子的鉚止所使用之扣眼。端子在圖3中被隱藏看不見，但是，位於此扣眼15所位在之面相反面。

然而，在此種面狀發熱體中，充分確保夠大之電極的電流載流量很重要。萬一，在電流載流量不足時，有電極異常發熱，造成發煙、起火的可能性。

電極的電流載流量係以電極材料的比電阻、膜厚、寬度來決定。銀膠電極係以樹脂材料作為黏結劑，混合分散銀粉者，故可藉由混合更多銀粉來降低比電阻，但是，銀粉過多的話，作為膠狀物的流動性變小，難以進行印刷。又，有膜變脆弱，產生裂痕等的問題。所以，比電阻的限界為0.5×10^-4Ω．cm程度，現狀其本身的比電阻不及Al、Cu、Ni、Ag等的一般金屬。

另一方面，膜厚的增加會導致材料成本的增加，故通常，不變更電極材料、膜厚，進行利用電極圖案的寬度來確保電流載流量。此時，在汽車的側鏡中，通常施加13.5V的電壓，流通3A~7A程度的電流，故銀膠電極的主電極之寬度係為10mm~20mm，需要非常寬的寬度。因為寬度較寬廣的主電極與發熱體膜重疊之區域的合成比電阻較小，在該區域中發熱量較少，去除附著於鏡片之霜及露時，於此寬度寬廣的主電極區域，會殘留霜及露而妨礙視界，無法獲得良好的除霧性能(於鏡片中在x分後去除鏡片面積的y百分比的霜或露的性能)。

另一方面，也有作為電極材料，使用鋁箔來代替此種銀膠電極之狀況(例如參照專利文獻1)。鋁箔的比電阻為0.03×10^-4Ω．cm程度，為銀膠電極的10分之一以下。在此，使用銀膠電極時，例如即使為了極力降低阻抗而將銀膠電極的膜厚設為增厚20μm~30μm程度，也因為使用鋁箔來代替銀膠，僅利用將其厚度設為一般容易取得的10μm程度，可將電極寬度縮小成銀膠電極的3分之一至5分之一程度，相較於銀膠電極，可大幅縮小主電極寬度。因此，可消除霜及露殘留而妨礙視界的問題。但是，於專利文獻1中所示之端子區域之主電極的寬度相較於梳狀電極的寬度，明顯較大，並未揭示縮小寬度的技術。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2007-18989號公報

如此，比電阻較小的鋁箔雖然也具有優良的熱傳導性，具有適合作為面狀發熱體的電極之一面，鋁箔的表面容易氧化，因氧化而與PTC發熱體膜的界面電阻逐漸增大，有與PTC發熱體膜的界面之導電性降低的問題。

電極與PTC發熱體膜的導電性降低的或，會無法獲得所希望之發熱量，導致加熱器性能的降低。又例如，部分性導電性降低的話，會成為發熱分布異常，有導致發煙、燒損的危險性。

作為此種問題的對策，可藉由於鋁鉑表面施加銀或鎳等的電鍍來防止導電性的降低，但是，因為會成為非常高價，欠缺實用性。

另一方面，也進行有利用對鋁箔的表面作機械性或化學性的研磨，增加與PTC發熱體膜的接觸面積來提升導電性，但是，有無法獲得於長期間的使用中滿足導電性者之狀況。

本發明的目的係有鑒於此種狀況，提供利用於電極鋁箔來獲得良好除霧性能，進而可抑制氧化所致之鋁箔與PTC發熱體膜的界面電阻之增加，並抑制導電性的降低，可長期間獲得良好之發熱性能的面狀發熱體及其製造方法。

依據本發明，安裝於鏡片的背面之自身溫度控制型的面狀發熱體，係具備：基底薄膜；電極，係於基底薄膜上鋁箔被圖案化所形成者；導電性皮膜，係形成於電極表面；及PTC發熱體膜，係以隔著導電性皮膜來覆蓋電極之方式形成；導電性皮膜，係設為於酚樹脂或環氧樹脂揉合導電性材料的構造。

依據本發明，安裝於鏡片的背面之自身溫度控制型的面狀發熱體的製造方法，係包含：將於單面塗布熱熔接著劑的鋁箔，熱接著於基底薄膜的工程；將被熱接著之鋁箔予以圖案化，形成電極圖案的工程；於電極圖案上，除了端子部，進行印刷．加熱硬化來形成導電性皮膜的工程；及以隔著導電性皮膜來覆蓋電極圖案之方式形成PTC發熱體膜的工程；於導電性皮膜的形成，使用於酚樹脂或環氧樹脂揉合導電性材料的材料。

依據本發明的另一觀點，安裝於鏡片的背面之自身溫度控制型的面狀發熱體的製造方法，係包含：將於單面塗布熱熔接著劑的鋁箔，熱接著於基底薄膜的工程；於被熱接著之鋁箔表面，除了端子部，印刷形成導電性皮膜的工程；使導電性皮膜預備硬化之後，總括模切導電性皮膜及鋁箔來形成電極圖案的工程；及以使導電性皮膜正式硬化之後，覆蓋電極圖案之方式形成PTC發熱體膜的工程；於導電性皮膜的形成，使用於酚樹脂或環氧樹脂揉合導電性材料的材料。

依據本發明，藉由作為電極使用鋁箔，可一邊充分確保電流載流量一邊縮小電極寬度。因此，可獲得良好的除霧性能。

又，藉由於鋁箔的表面設置導電性皮膜，可抑制鋁箔與PTC發熱體膜之界面的導電性之降低，藉此，可長期間獲得良好的發熱性能。

參照圖面來說明本發明的實施形態。

圖1係揭示本發明所致之面狀發熱體的平面構造者，圖2係揭示圖1所示之面狀發熱體的線XL之部分剖面者。

於由厚度為50μm~150μm程度的聚酯薄膜等所成的基底薄膜21上，形成一對電極22、23。電極22、23係分別由主電極22a、23a與梳狀電極22b、23b所成，藉由對厚度為5μm~20μm程度的鋁箔作圖案化來形成。兩電極22、23的梳狀電極22b、23b係如圖1所示，以交互侵入相互咬合之方式配置。相互咬合的梳狀電極22b、23b的節距為2mm~10mm程度。主電極22a、23a的理想寬度為1.5mm~10mm，梳狀電極22b、23b的理想寬度為0.5mm~5mm。藉由例用鋁箔來形成電極22、23，主電極22a、23a的寬度可如圖1所示般縮小。

於電極22、23的表面形成有導電性皮膜24，以隔著此導電性皮膜24來覆蓋電極22、23整體之方式形成PTC發熱體膜25。圖1及2中，點狀區域表示PTC發熱體膜25的發熱區域25a。導電性皮膜24係如圖2所示，形成於鋁箔22、23上之除了端子部(端子27安裝用的扣眼28 所位在的部分)以外之區域部分。

PTC發熱體膜25係例如對於聚乙烯等的結晶性樹脂揉合碳黑等所形成之PTC發熱體膠作印刷來形成。

導電性皮膜24係藉由對於酚樹脂或環氧樹脂揉合導電性皮膜的導電性膠作印刷來形成。藉由作為黏結劑樹脂而使用該等酚樹脂或環氧樹脂，可獲得與由鋁箔所成之電極22、23的良好之接著性．密接性。作為導電性材料，揉合碳黑與石墨粉末。再者，使用銀粉或鎳粉等的金屬粉來代替碳黑及石墨亦可。

導電性皮膜24之比電阻被選定在PTC發熱體膜25之比電阻的2.5分之一至2500分之一的範圍，又，導電性皮膜24的膜厚被選定在5μm~70μm的範圍。導電性皮膜24的膜厚比此範圍還厚時，導電性皮膜24本身會發熱，無法獲得所希望之加熱器特性。

作為於電極22、23的表面形成導電性皮膜24的方法，可使用網版印刷或滾筒塗裝。在網版印刷中適合獲得膜厚5~30μm，在滾筒塗裝中適合獲得膜厚30μm以上的導電性皮膜24。

作為導電性皮膜24的形成方法，有將於單面塗布熱熔接著劑的鋁箔熱接著於基底薄膜21上，利用模具來模切鋁箔，或藉由蝕刻進行圖案化而形成電極圖案之後，僅於電極圖案上網版印刷導電性皮膜24的方法，與於模切之前的鋁箔之全表面印刷導電性皮膜24，進行預備硬化(60℃~100℃，5分鐘~10分鐘)之後，利用模具與鋁箔一起模切的方法。

如前述般，於基底薄膜21上形成電極22、23、導電性皮膜24及PTC發熱體膜25之後，安裝端子27，進而安裝對鏡片之安裝用的雙面膠帶29。

端子27的安裝係使用扣眼28來進行。端子27係為L字狀的模具，其L字的一邊27a藉由扣眼28進行鉚止。於L字的一邊27a形成有兩個孔27b，扣眼28的兩個鉚接部28a插通電極22(23)、形成於基底薄膜21的孔，並插通端子27的孔27b而鉚接其前端。端子27安裝於基底薄膜21側，於與其相反側的PTC發熱體膜25上貼附雙面膠帶29。

以下，針對進行各種實施例及環境試驗的結果進行說明。

[實施例1]

如以下般製作面狀發熱體試料。將附熱熔接著劑層的鋁箔熱接著於由聚酯薄膜所成之基底薄膜21之後，利用模具來模切鋁箔，形成電極圖案(電極22、23)。主電極22a、23a的寬度設為3mm，梳狀電極22b、23b的寬度設為1mm。接下來，將於酚樹脂揉合碳黑及石墨粉末的導電性膠，網版印刷於電極22、23上，進行加熱硬化(150℃，5~10分鐘)來形成導電性皮膜24。導電性皮膜24的膜厚設為10μm。此時的導電性皮膜24之比電阻為0.2Ω．cm。接著，印刷PTC發熱體膠(比電阻50Ω．cm)來形成 PTC發熱體膜25，安裝通電用的端子27，貼附雙面膠帶29而完成面狀發熱體試料。測定一對端子27之間的電阻值，為19.9Ω。

將此面狀發熱體試料放置於60℃、90~95%RH的高溫高濕狀態，並測定72小時候的電阻值，為1.04倍之與初始狀態幾乎不變的電阻值。

又，對於相同規格的試料，實施重複-30℃與+80℃的溫度循環工程試驗。在5個循環工程後的電阻值成為初始狀態的0.98倍，幾乎無法觀察到有變化。

[實施例2]

如以下般製作兩個面狀發熱體試料。電極圖案及導電性皮膜24係兩個試料皆利用與實施例1相同順序來形成。兩個試料之導電性皮膜24的比電阻分別設為0.02Ω．cm與20Ω．cm，膜厚皆設為10μm。印刷PTC發熱體膠(比電阻50Ω．cm)，經由與實施例1相同的工程來完成兩個面狀發熱體試料。端子27之間的電阻值分別為15.8Ω，與31.0Ω。

將該等面狀發熱體試料放置於與實施例1相同的高溫高濕狀態，測定72小時候的電阻值。電阻值的測定結果分別為1.02倍與1.05倍，幾乎與初始狀態相同之值。

又，對於相同規格的兩個試料，實施與實施例1相同的溫度循環工程。測定5個循環工程之後的電阻值，分別為0.95倍與0.93倍，幾乎無法觀察到有變化。

[實施例3]

如以下般製作兩個面狀發熱體試料。電極圖案及導電性皮膜24係兩個試料皆利用與實施例1相同順序來形成。兩個試料的導電性皮膜24之膜厚分別設為5μm與70μm，比電阻皆設為0.2Ω．cm。印刷PTC發熱體膠(比電阻50Ω．cm)，經由與實施例1相同的工程來完成兩個面狀發熱體試料。端子27之間的電阻值分別為16.52Ω，與15.64Ω。

對於該等面狀發熱體試料，實施與實施例1相同的溫度循環工程試驗。測定5個循環工程之後的電阻值，分別為0.98倍與1.02倍，幾乎無法觀察到有變化。

[比較例]

與實施例1相同，形成鋁箔的電極圖案。不形成導電性皮膜，印刷PTC發熱體膠(比電阻50Ω．cm)，與實施例1相同，完成面狀發熱體試料。端子27之間的電阻值為45.5Ω。

將此面狀發熱體試料放置於與實施例1相同的高溫高濕狀態，測定72小時候的電阻值，變化成2.61倍。

又，對於相同規格的試料，實施與實施例1相同的溫度循環工程。5循環工程後的電阻值變化成1.36倍。

從前述之試驗結果，可知依據本發明所致之面狀發熱體，可抑制由鋁箔所成之電極的與PTC發熱體膜之界面的導電性之降低。

11‧‧‧基底薄膜

12，13‧‧‧電極

12a，13a‧‧‧主電極

12b，13b‧‧‧梳狀電極

14‧‧‧發熱區域

15‧‧‧扣眼

21‧‧‧基底薄膜

22，23‧‧‧電極

22a，23a‧‧‧主電極

22b，23b‧‧‧梳狀電極

24‧‧‧導電性皮膜

25‧‧‧PTC發熱體膜

25a‧‧‧發熱區域

27‧‧‧端子

27a‧‧‧L字的一邊

27b‧‧‧孔

28‧‧‧扣眼

28a‧‧‧鉚接部

29‧‧‧雙面膠帶

[圖1]揭示本發明所致之面狀發熱體的一實施形態之構造的俯視圖。

[圖2]用以說明本發明所致之面狀發熱體的構造概要的剖面圖。

[圖3]揭示面狀發熱體之先前構造例的俯視圖。