JP2712726B2 - 正特性サーミスタ発熱体およびその製造方法 - Google Patents

正特性サーミスタ発熱体およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、正特性サーミスタ発熱体およびその製造方
法に関する。
〔従来の技術〕
従来の正特性サーミスタ発熱体として、例えば特開昭
57−63790号公報がある。
この正特性サーミスタ発熱体では、正特性サーミスタ
素子の表面に溶射法によって、表面が凹凸形状を有する
アルミニウム電極を形成している。
そして、このアルミニウム電極の凸部を利用して、正
特性サーミスタ素子と金属放熱体との電気的導通を保持
するとともに、アルミニウム電極の凹部に設けられた絶
縁性接着剤により、正特性サーミスタ素子と金属放熱体
との接着固定を行っている。
〔発明が解決しようとする課題〕
この従来のものにおいては、正特性サーミスタ素子と
金属放熱体との電気的導通をアルミニウム電極の凸部に
より行っている。
しかしながら、このアルミニウム電極表面の凹凸は、
溶射を行う際、大きさを制御することなく形成された凹
凸であり、その大きさに、ばらつきを有する。
そのため、特にアルミニウム電極の凸部のばらつきに
伴い、アルミニウム電極の凸部と金属放熱体との接触抵
抗のばらつきも大きくなってしまい、安定した接触抵抗
を得ることができない。
そして、このように、アルミニウム電極の凸部と金属
放熱体との接触抵抗を安定的に得ることができないた
め、両端の金属放熱体に電圧を印加した際、接触抵抗の
小なる箇所に電圧が集中することによる局部加熱が発生
し、そのため、正特性サーミスタ発熱体の温度制御が困
難になってしまうという問題を有する。
そこで、本発明では、正特性サーミスタ素子と金属放
熱体との接触抵抗が安定的に得られる正特性サーミスタ
発熱体を提供とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を解決するために、本発明においては、平板
状の正特性サーミスタ素子と、該正特性サーミスタ素子
の両主面に設けられた金属電極と、該金属電極の表面に
設けられた導電体粒子と、該導電体粒子と電気的に導通
されているとともに、導電体粒子間に設けられる接着剤
によって、前記金属電極と接合される金属放熱体と、か
らなる正特性サーミスタ発熱体を提供するものである。
また、本発明においては、上記正特性サーミスタ発熱
体の第1の製造方法として、平板状の正特性サーミスタ
素子の表面に導電性の金属電極を形成し、該金属電極の
表面に導電体粒子を溶射によって設け、金属放熱体と前
記金属電極との対向面の少なくとも一方面に接着剤を塗
布し、前記金属電極と前記金属放熱体とを前記導電体粒
子を介して電気的に導通されるように接着固定する正特
性サーミスタ素子の製造方法を提供する。
また、第2の製造方法として、平板状の正特性サーミ
スタ素子の表面に導電性の金属電極を設け、該金属電極
の表面に導電体粒子を散布し、前記金属電極と前記導電
体粒子とを一体に焼付け、金属放熱体と前記金属電極と
の対向面の少なくとも一方面に接着剤を塗布し、前記金
属電極と前記金属放熱体とを前記導電体粒子を介して電
気的に導通されるように接着固定する正特性サーミスタ
素子の製造方法を提供する。
〔作用〕
上記構成とした本発明においては、正特性サーミスタ
素子と金属放熱体との電気的導通を、導電体粒子によっ
て形成された凸部により行っている。
そのため、凸部の高さを導電体粒子の大きさによって
容易に制御することができるので、正特性サーミスタ素
子と金属放熱体との間の接触抵抗を安定的に保つことが
できる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。第1
図は本発明の第1実施例を示す断面図である。この第1
図において、1および3は電極板であり、各々給電端子
5,7を有している。電極板1と金属板9の間には放熱フ
ィン11がろう付けまたは半田付けにより接合されてお
り、金属放熱体を形成している。同様に、電極板3と金
属板13との間には放熱フィン15がろう付けまたは半田付
けにより接合され、金属放熱体を形成している。正特性
サーミスタ17は、接着剤19および21によって金属板9と
13の間に接着固定されている。第1図の要部拡大断面図
を第2図に示す。正特性サーミスタ素子17の主表面に
は、金属電極として厚さが2μmから20μmの銀電極23
が印刷、焼付されている。銀電極23の表面には導電体粒
子として10μmから100μmの粒子径をもつ銅の粒子25
を、溶射法によって均一に固着させている。これによ
り、第3図に模式的に示されるように、正特性サーミス
タ素子17上に均一に分布された銀電極23の表面に、凸部
の大きさが導電体粒子25によって制御された凸部26を形
成させることができる。金属板9と銀電極23上に設けら
れた導電体粒子25とは、耐熱性、および熱伝導性に優れ
た接着剤としてシリコン系の接着剤19により強固に接合
されている。
第2図は金属放熱体のうち金属板9の方の要部のみを
示したが、金属板13側も同じ構成となっている。
次に、本実施例を製造順に従って説明する。まず、金
属放熱体を用意する。そのため、長方形の形状をした電
極板1と金属板9との間に放熱フィン11をろう付けまた
は半田付けにより接合する。同様に、電極板3と金属板
13との間に放熱フィン15をろう付けまたは半田付けによ
り接合して金属放熱体を形成する。この際、電極板1、
3、金属板9、13、放熱フィン11、15には銅を使用して
あり、金属板9および13の厚さは2μmから20μmであ
る。
次に、平板状の正特性サーミスタ素子17の両主面に、
厚みが2μmから20μmの銀電極23を印刷または焼付に
より形成する。
次に、この銀電極23の表面に、溶射法によって銅の導
電体粒子25を均一に分布させ、銀電極23と同時に焼付さ
れ、凸部26を形成する。ここで、銅の導電体粒子25の粒
径は、10μmから100μmであり、この理由は後述す
る。
次に、先程用意した金属放熱体のうち金属板9および
13の表面に、耐熱性、熱伝導性に優れたシリコン性の接
着剤19および21を一面にむらなく塗布する。そして、こ
の接着剤19と21を介して第1図に示すように金属放熱体
の間に導電体粒子よりなる凸部を形成したサーミスタ素
子17を数個並列に挟み、電極板1と3の上から1.0乃至
5.0kg/cm2の圧力を加え、接着固定する。
接着剤19および21を使用する際に上記方法とすること
によって、接着剤19および21を正特性サーミスタ素子17
側に塗布する場合に比べて作業性が向上する。すなわ
ち、金属板9と13の表面に接着剤を塗布する際に、電極
板1,3や放熱フィン11,15等を保持して塗布できるため、
正特性サーミスタ素子17側に塗布するのに比べて塗布し
易い。また、正特性サーミスタ素子17側に接着剤を塗布
すると、正特性サーミスタ素子17の1個ずつに塗布しな
ければならないが、上記の如く金属放熱体側の金属板9
及び13の表面に接着剤19および21を塗布することによっ
て、接着剤の塗布は1度で済む。
上記構成とした本実施例においては、外部電源30から
給電端子5および7に電源供給を受けると、電極板1お
よび3、放熱フィン11および15、金属板9および13、導
電体粒子25より成る凸部26、銀電極23を介して正特性サ
ーミスタ素子17に電流が供給され、正特性サーミスタ素
子17は発熱する。この正特性サーミスタ素子17において
発生した熱は、接着剤19および21を介して金属放熱体、
即ち、金属板9および13、放熱フィン11および15、電極
板1および3に伝達され、この金属放熱体から熱を放熱
する。ここで、接着剤19および21の厚さは、予め銀電極
23の表面上に形成された導電体粒子25の粒径を選定して
おくことにより決定され、接着強度、ヒータ出力、導通
良品率の優れたものとなっている。
次に、本実施例において導電体粒子25の粒径を変化さ
せた場合の発熱体出力割合と導通良品率の関係を表すグ
ラフを第4図に示す。このグラフから分かるように、導
電体粒子の粒径が20μm以下の場合には破線で示すよう
に良品率が低い。この理由として、導電体粒子25の凸部
26が低く、谷部27が浅いために、金属放熱体に圧力をか
けて接着する際に、接着剤19が金属板9と銀電極23の間
からほとんど押し出されてしまい、この結果、金属板9
と銀電極23との間の接着が弱くなり、不良になると考え
られる。金属板13と銀電極23との関係も同様である。ま
た、第4図において、導電体粒子の粒径が120μm以上
になると、発熱体出力割合が低下するのは、導電体粒子
25の凸部26と谷部27との距離の差が大きいため、即ち金
属板9と銀電極23との距離が大きく、接着剤の層が厚く
なるために正特性サーミスタ素子17において発生した熱
が金属板9を含む金属放熱体に伝達しにくくなるためで
ある。
本実施例では、金属電極として銀を使用したが、凸部
26を正特性サーミスタ素子17に直接形成した際の接触抵
抗を所定値とすると、この所定値よりも小さい接触抵抗
値を有する導電性金属であれば他のものでもよく、例え
ば黄銅としてもよい。
次に、本実施例の効果と従来のものの効果とを比較し
たグラフを第5図に示す。正特性サーミスタ発熱体にお
いては、正特性サーミスタ発熱体を通過する風量によっ
て発熱体出力は変化する。第5図に示すように、従来の
ものよりも本実施例のもののほうが、同一風量に対して
発熱体出力が向上しており、圧損も低減される。これは
接着剤層の厚さを導電体粒子の粒径により制御すること
によって、正特性サーミスタ素子と金属放熱体との間の
接触抵抗を安定的にすることができたとともに、均一で
薄い接着剤層を形成したためであり、正特性サーミスタ
素子の発熱が効率よく金属放熱体に伝わった結果であ
る。また、特公平1−28468号公報に示される従来のも
のが本実施例よりも圧力損失は高くなっていたのは、平
行波型のパターン等に沿って接着剤を押し退けるための
所定の押圧力が必要であり、放熱フィンがその押圧力に
耐えうるために板圧を厚くしてあったからである。しか
しながら、本実施例においては、接着剤に対して導電体
粒子の凸部26がつきささる恰好となり、この山部26によ
って押し退けられた接着剤はすぐ横の谷部27に移動する
だけでよく、従来のものに比べて押圧力を低減すること
ができ、ひいては放熱フィンの厚さも薄くすることがで
きる。このため、本実施例のものは従来例よりも圧損が
低減できるのである。
以上説明したように、本実施例によれば、接着剤の厚
さを導電体粒子の粒径によって制御することができたの
で、正特性サーミスタ素子と金属放熱体との間の接触抵
抗を安定的にすることができたとともに、均一で所望の
厚さの接着剤層を形成でき、正特性サーミスタの発熱が
効率よく金属放熱体に伝達され、また正特性サーミスタ
と金属放熱体との電気的な接触も良好に維持される。ま
た、導電体粒子よりなる凸部は線上や面上ではなく点上
であるため、接着剤につきささって接着剤を押し退けや
すいため、金属放熱体と正特性サーミスタとの押圧接着
時における押圧力を低減でき、ひいては放熱フィンの厚
さを薄くすることができるという効果を奏する。さらに
は、金属放熱体または正特性サーミスタそのものの形状
を加工する必要がないという効果も奏する。
次に、本発明の第2実施例を第6図に示す。本実施例
の最大の特徴は、前記第1実施例と製造方法が若干異な
る点である。即ち、前記第1実施例においては、銀電極
23を正特性サーミスタ素子13の表面に印刷して、焼付を
行った後、その上に導電体粒子を溶射法により形成した
が、本実施例においては、正特性サーミスタ17の表面に
銀電極23を印刷した後、未乾燥の状態において球上の導
電体粒子25を均一に散布し、その後で一体的に焼付を行
った点である。本実施例のような製造方法によっても、
前記第1実施例と同じ効果を奏することができる。
次に、本発明の第3実施例を第7図に示す。本実施例
においては、正特性サーミスタ17の表面に銀電極23を印
刷および焼付成形した後、10μmから100μmの粒径を
有する銅などの導電体粒子33を予め電極ペースト35に混
入して充分拡はんした状態で、スクリーンを通して銀電
極23の上に印刷し、焼付時に電極ペースト35の中の溶材
を飛散させることによって導電体粒子よりなる凸部を形
成するものである。
尚、以上説明した各実施例においては、導電体粒子と
して銅を用いたが、耐熱性、熱伝導性に優れ、接触抵抗
の低いものなら他のものでもよく、例えば黄銅でもよ
い。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、正特性サーミス
タ素子と金属放熱体との間に、導電体粒子より成る凸部
を設けたので、金属放熱体と正特性サーミスタ素子との
間の接触抵抗を安定的に得ることができるという優れた
効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す要部断面図、第2図
は第1図の要部拡大断面図、第3図は本発明の導電体粒
子よりなる凸部の概念を説明するための斜視図、第4図
は上記第1実施例において導電体粒子の粒径を変化させ
た場合の特性図、第5図は上記第1実施例における正特
性サーミスタ発熱体と従来例とを比較する特性図、第6
図は本発明の第2実施例を説明する要部断面図、第7図
は本発明の第3実施例を示す要部断面図である。 1,3……電極板,9,13……金属板,11,15……放熱フィン,1
7……サーミスタ素子,19,21……接着剤,23……金属電
極,26……凸部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−63790(JP,A) 特開 昭57−109283(JP,A) 特開 昭58−14483(JP,A)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平板状の正特性サーミスタ素子と、 該正特性サーミスタ素子の両主面に設けられた金属電極
    と、 該金属電極の表面に設けられた導電体粒子と、 該導電体粒子と電気的に導通されているとともに、導電
    体粒子間に設けられる接着剤によって、前記金属電極と
    接合される金属放熱体と、 からなることを特徴とする正特性サーミスタ発熱体。
  2. 【請求項2】前記導電体粒子の粒径は、10〜100μmで
    あることを特徴とする請求項1記載の正特性サーミスタ
    発熱体。
  3. 【請求項3】平板状の正特性サーミスタ素子の表面に導
    電性の金属電極を形成し、 該金属電極の表面に導電体粒子を溶射によって設け、 金属放熱体と前記金属電極との対向面の少なくとも一方
    面に接着剤を塗布し、 前記金属電極と前記金属放熱体とを前記導電体粒子を介
    して電気的に導通されるように接着固定することを特徴
    とする正特性サーミスタ素子の製造方法。
  4. 【請求項4】平板状の正特性サーミスタ素子の表面に導
    電性の金属電極を設け、 該金属電極の表面に導電体粒子を散布し、 前記金属電極と前記導電体粒子とを一体に焼付け、 金属放熱体と前記金属電極との対向面の少なくとも一方
    面に接着剤を塗布し、 前記金属電極と前記金属放熱体とを前記導電体粒子を介
    して電気的に導通されるように接着固定することを特徴
    とする正特性サーミスタ素子の製造方法。
  5. 【請求項5】前記導電体粒子の粒径は、10〜100μmで
    あることを特徴とする請求項3乃至請求項4のいづれか
    1記載の正特性サーミスタ発熱体の製造方法。
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