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JPS60250582A - Heater - Google Patents

Heater

Info

Publication number
JPS60250582A
JPS60250582A JP10786784A JP10786784A JPS60250582A JP S60250582 A JPS60250582 A JP S60250582A JP 10786784 A JP10786784 A JP 10786784A JP 10786784 A JP10786784 A JP 10786784A JP S60250582 A JPS60250582 A JP S60250582A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chip
heating element
resin layer
plate
positive characteristic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10786784A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
山河 清志郎
進 梶田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP10786784A priority Critical patent/JPS60250582A/en
Publication of JPS60250582A publication Critical patent/JPS60250582A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、煙のでない加熱装置等として広(使用され
る、正特性サーミスタ利用の発熱体に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] This invention relates to a heating element using a positive temperature coefficient thermistor, which is widely used as a smokeless heating device.

〔背景技術〕[Background technology]

正特性サーミスタとは、一般に使用されているサーミ′
スタとは逆に、温度が上がると抵抗値がふえる、すなわ
ち正の温度係数を持つものをいう。
A positive temperature coefficient thermistor is a commonly used thermistor.
In contrast to a star, the resistance value increases as the temperature rises, that is, it has a positive temperature coefficient.

この正特性サーミスタを利用した発熱体(ヒータ)には
チタン酸バリウム(以下、チタバリと略す)に代表され
るPTCセラミックスヒータと、□カーボンなどの導電
性材料と有機樹脂の複合したものである有機PTCヒー
タとがある。
Heating elements (heaters) using this positive temperature coefficient thermistor include PTC ceramic heaters, such as barium titanate (hereinafter abbreviated as titabari), and organic heaters, which are composites of conductive materials such as carbon and organic resins. There is a PTC heater.

PTCセラミックスヒータは、■原材料の配合割合で任
意に決定される設定温度(キューリ一温度、以下Tcと
略す)での抵抗の変化幅が大きい、■使用による特性の
経時変化−おもに常温での比抵゛抗変化−が小さいので
、電気的信頼性が高く、特に一般家庭向き電器商品とし
て有用な発熱体となっており、また、■約350℃とい
う高温度の発熱が可能であると言う長所を持つ。一方、
欠点としては、■一般のセラミック同様、衝撃に弱い、
■大面積のものを寸法精度よく作れない、■強度子足に
より、焼結時の変形が原因で薄いものが作れない、■も
ろいので、製品への機械による自動組み込みが難しく、
これによるコストアップが問題である、等がある。
PTC ceramic heaters are characterized by: ■ A large range of change in resistance at a set temperature (Curie temperature, hereinafter abbreviated as Tc) arbitrarily determined by the blending ratio of raw materials; ■ Changes in characteristics over time due to use - mainly compared to room temperature. Since the resistance change is small, it has high electrical reliability, making it a useful heating element especially for general household electrical appliances.It also has the advantage of being able to generate heat at a high temperature of approximately 350℃. have. on the other hand,
Disadvantages: Like general ceramics, it is weak against impacts;
■It is not possible to make large-area items with high dimensional accuracy, ■It is not possible to make thin items due to deformation during sintering due to the strength droplets, and ■It is difficult to automatically incorporate machines into products because they are brittle.
The problem is that this increases costs.

有機PTCは、一般にはカーボンのような導電性材料を
、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデンのような結晶性
熱可塑性樹脂に混合したものからなる。このものは、温
度上昇による樹脂の結晶融解時の異常膨張により導電性
材料間の接合が切れて、抵抗の異常上昇が生じ、一定の
温度で昇温がストップされるようになっている。これを
用いた有機PTCヒータの長所は、■耐衝撃性がある、
■加工しやすい(柔軟性があり、薄い発熱体を作ること
が可能)、などであり、短所は、■温度に対する抵抗値
の変化幅が、樹脂によってはさほど大きくない、■ヒー
トサイクルにより、常温での比抵抗が経時変化しやすい
、などPTCセラミックヒータに比べて電気的信頼性が
劣り、また、0発熱がせいぜい150℃程度と低い、こ
とである〔発明の目的〕 この発明は、前記のような状況に鑑みてなされたもので
あり、電気的信頼性が高く、かつ耐衝撃性があり、加工
性にとんだ発熱体を提供することをその目的としている
Organic PTCs generally consist of a mixture of a conductive material such as carbon and a crystalline thermoplastic resin such as polyethylene or polyvinylidene fluoride. In this case, the bond between the conductive materials is broken due to abnormal expansion when the resin crystals melt due to temperature rise, resulting in an abnormal rise in resistance, and the temperature rise is stopped at a certain temperature. The advantages of organic PTC heaters using this are: ■ Impact resistance;
■It is easy to process (it is flexible and it is possible to make thin heating elements), etc.The disadvantages are: ■The range of change in resistance value with respect to temperature is not very large depending on the resin, ■The heat cycle allows it to be used at room temperature The electrical reliability is inferior to that of a PTC ceramic heater, such as the specific resistance of the heater easily changing over time, and the zero heat generation is as low as about 150°C at most. This was developed in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a heating element that has high electrical reliability, shock resistance, and excellent workability.

〔発明の開示〕[Disclosure of the invention]

上記の目的を達成するために、この発明は、多数の正特
性半導体磁器質チップが円柱形であり、かつ互いに適宜
の間隔をおいて平行して樹脂層を貫いそ板状体となって
おり、この板状体の両面にあられれた各チップの端部が
、前記板状体両面に設けられた電極層に電気的に接続さ
れているとともに、樹脂層には流体の流通孔が貫通して
いる発熱体をその要旨としている。
In order to achieve the above object, the present invention has a plurality of positive characteristic semiconductor porcelain chips each having a cylindrical shape and extending through a resin layer in parallel with each other at appropriate intervals to form a plate-like body. The ends of each chip formed on both sides of the plate-like body are electrically connected to electrode layers provided on both sides of the plate-like body, and the resin layer is penetrated by fluid circulation holes. The gist of the system is the heating element.

すなわち、この発明は、電気的信頼性が高い正特性半導
体磁器質チップ(以下、チップと略す)を円柱形にし、
かつ、流体流通孔を有する有機樹脂層内に平行に配列す
、′ることによって、可撓性を付与し、伝熱性が良くて
、しかも、加工性がよく、かつ、量産できる発熱体を提
イハするものである。以下にこれを、その実施例をあら
れす図面に基づいて、詳しく説明する。
That is, this invention makes a positive characteristic semiconductor ceramic chip (hereinafter abbreviated as a chip) with high electrical reliability into a cylindrical shape,
Moreover, by arranging them in parallel in an organic resin layer having fluid circulation holes, we can provide a heating element that is flexible, has good heat conductivity, is easy to process, and can be mass-produced. It's something that makes me happy. This will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第1図はこの発明にかかる発熱体の構造を示している。FIG. 1 shows the structure of a heating element according to the present invention.

この発熱体1は、チタバリ系半導体等よりなる円柱形の
チップ2・・・が、軸線方向を揃え、相互間に適宜の間
隔をおいて同−平明上で起立するように有機樹脂層3内
をA面がらB面へと。
This heating element 1 is constructed in an organic resin layer 3 such that cylindrical chips 2 made of a Chitabari semiconductor or the like are aligned in the axial direction and stand up on the same plane with an appropriate distance between them. from side A to side B.

貫通している。図では、チップ間の間隔は不規則となっ
ているが、規則的であって°もよい。このようにしてチ
ップ2・・・と有機樹脂層よりなる板状体のA面からB
面にかけて、適宜な間隔を設けて流通孔4・・・が貫通
しており、空気等の流路となっている。A面およびB面
には、チップ2・・・の端部が露出しており、これらに
接触する電極層5,5が設けられる。電極層5は、流通
孔4を塞がないようにして設けられている。
Penetrating. In the figure, the intervals between the chips are irregular, but they may be regular. In this way, from the A side to the B side of the plate-like body consisting of the chip 2... and the organic resin layer.
Flow holes 4 pass through the surface at appropriate intervals, and serve as flow paths for air, etc. The ends of the chips 2... are exposed on the A side and the B side, and electrode layers 5, 5 are provided in contact with these ends. The electrode layer 5 is provided so as not to block the communication hole 4.

有機樹脂層を形成する!脂、材は、チップの動作温度に
応じた耐熱性があるものであれば特に限定しなりが、フ
ッ素系樹脂、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノ
ール樹脂、ポリサルフオン樹脂などが好ましい。また、
使用温度が100℃以下であれば、U■硬化性樹脂(た
とえば、スリーポンド社製TB3041のようなスピロ
アセクール系のもの)も柔軟性があり、硬化も早い。
Form an organic resin layer! The resin and material are not particularly limited as long as they have heat resistance according to the operating temperature of the chip, but fluororesins, silicone resins, epoxy resins, phenol resins, polysulfonate resins, and the like are preferable. Also,
If the operating temperature is 100° C. or lower, the U■ curable resin (for example, a spiroacecool type resin such as TB3041 manufactured by Three Pond) is also flexible and cures quickly.

チップを有機樹脂層内に配列させる方法は、使用される
有機樹脂の特性に鑑みて圧入、またはボッティング等を
適宜選択されてよい。同様に、電極材の有無、Q層を形
成する材料も、使用される有機樹脂との接着状況等を考
慮して、適宜採用されてよい。
The method for arranging the chips in the organic resin layer may be appropriately selected from press-fitting, botting, etc. in view of the characteristics of the organic resin used. Similarly, the presence or absence of an electrode material and the material forming the Q layer may be appropriately selected in consideration of the adhesion condition with the organic resin used, etc.

円柱形の正特性半導体磁器質チップは、次のようにして
作る。すなわち、原料としてB a T i 03、T
iOおよび半導体化元素(L a ”、P r 3j、
 Nd3t、 Ga3↑ Y’r、、Nb 5會、sb
s會、Ta5r、Bi5↑)を用い、粒界制御剤として
MnO2,5i02などを配合し、ボットミル中で湿式
粉砕して、約1100℃で仮焼する。つぎに、押出し成
形もしくは直圧によって成形し、135℃で焼結して得
る。Ba’l’i03のキュリ一点は、成分の部分置換
を行うことによって任意に選択される。たとえば、Ba
をpbに置換すればより高温に、BaをSrに、または
TiをZnかSnに置換すれば、より低温になる。
A cylindrical positive characteristic semiconductor porcelain chip is made as follows. That is, B a T i 03, T
iO and semiconductor elements (L a ”, P r 3j,
Nd3t, Ga3↑ Y'r,, Nb 5 meetings, sb
MnO2, 5i02, etc. are mixed as a grain boundary control agent, wet-pulverized in a bot mill, and calcined at about 1100°C. Next, it is formed by extrusion molding or direct pressure, and sintered at 135°C. The single Curie point of Ba'l'i03 is arbitrarily selected by performing partial substitution of components. For example, Ba
If PB is substituted for Pb, the temperature will be higher, and if Ba is replaced by Sr, or Ti is replaced by Zn or Sn, the temperature will be lower.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明にかかる発熱体は、多数の正特性半導体磁器質
チップすなわちPTCセラミックスチップが円柱であり
、かつ互いに適宜の間隔をおいて平行して流体流通孔を
有する樹脂層を貫ぬいて板状体となっており、この板状
体の両面にあられれた各チップの端部が、前記板状体両
面に設けられた電極層に電気的に接続されているため、
従来の発熱体に比較して、■あらゆる方向の曲げ等の応
力に対して柔軟性があり、より耐衝撃性がある、■電極
間の距離が均一であり、かつ均一に周囲の樹脂層に熱を
取られるので、主としてチップの表面円周部を電流が流
れ、電圧のかたより現象もおこらず、発熱量を増すこと
ができる等の点で、すくれている。
The heating element according to the present invention has a plurality of cylindrical positive characteristic semiconductor porcelain chips, that is, PTC ceramic chips, and is formed into a plate-like material by penetrating through a resin layer having fluid flow holes in parallel with each other at appropriate intervals. Since the ends of each chip formed on both sides of this plate-like body are electrically connected to the electrode layers provided on both sides of the plate-like body,
Compared to conventional heating elements, ■It is flexible against stress such as bending in all directions, and is more impact resistant. ■The distance between the electrodes is uniform, and the surrounding resin layer is evenly distributed. Since heat is removed, current flows mainly around the surface circumference of the chip, and the phenomenon of voltage imbalance does not occur, making it possible to increase the amount of heat generated.

また、電気的信頼性が高く、耐衝撃性にすぐれているの
で、大面積のものを寸法精度よく製造でき、薄いものも
同様に製造できる。そのため、電池等低電圧で作動させ
得る発熱体を得ることができる。可撓性があるため、量
産性を向上させることもできるのである。
In addition, since it has high electrical reliability and excellent impact resistance, large-area products can be manufactured with high dimensional accuracy, and thin products can be manufactured as well. Therefore, it is possible to obtain a heating element that can be operated at low voltage, such as a battery. Due to its flexibility, mass production can also be improved.

〔参考〕〔reference〕

第2図は、発熱体の他の例である。この例では、円柱形
のチップ2・・・は、有機樹脂3とともに、有機樹脂層
内に電極層5,5と平行するように挿入されている金属
板6をも貫通している。金属板6は、有機樹脂の熱伝導
率がセラミックスの熱伝導率より低いため、これを補う
目的で挿入されている。電極層5.5は、正特性磁器物
であるチップ2・・・とオーミックな接続をするもので
なければならない。そこで第2図のように、チップ2・
・・とオーミックな接続をする無電解ニッケルメッキ層
等の電極材7・・・を介して、電極層5,5が形成され
る場合がある。電極層としては、金属板やエポキシ系、
シリコン系の導電ペースト、また龜金属板を導電ペース
トで接合したもの等が使用される。二極M5,5は、チ
ップ同士接続は、第1図の□場合でも採用されてよい。
FIG. 2 shows another example of the heating element. In this example, the cylindrical chips 2 . . . penetrate not only the organic resin 3 but also the metal plate 6 inserted into the organic resin layer in parallel with the electrode layers 5 . The metal plate 6 is inserted to compensate for the fact that the thermal conductivity of organic resin is lower than that of ceramics. The electrode layer 5.5 must have an ohmic connection with the chip 2, which is a positive characteristic ceramic material. Therefore, as shown in Figure 2, chip 2.
The electrode layers 5, 5 may be formed via an electrode material 7 such as an electroless nickel plating layer that makes an ohmic connection with.... As the electrode layer, metal plate, epoxy type,
A silicon-based conductive paste, a metal plate bonded with a conductive paste, etc. are used. The two poles M5, 5 may be used for chip-to-chip connection even in the case of □ in FIG.

人幾□□ 適宜な間隔をあけて平行に有機樹脂層3を貫通し −て
おり、上、下面に電極層5,5が装着さ蓋て板状体の発
熱体1を形成してい、る。第3図のように無電解ニッケ
ルメッキが4可能な樹脂であれば、特別にオーミックな
接続をする電極材を介入させる必要はなく、チップ2・
、・・とオーミ・イクな接続をするニッケルメッキ層が
電極層を形成する。。図中8は銅板等のリード竺で、あ
り、導電性のある接着剤9によ−って、電極層に装着さ
れている。第1゛ 図の場合も、同様に構成されてよい
The number of electrodes penetrates the organic resin layer 3 in parallel at appropriate intervals, and electrode layers 5, 5 are attached to the upper and lower surfaces, and the plate-shaped heating element 1 is formed. . As shown in Figure 3, if the resin is capable of electroless nickel plating, there is no need to intervene with electrode material for ohmic connection, and the chip 2.
, . . . The nickel plating layer that makes an ohmic connection forms the electrode layer. . In the figure, 8 is a lead wire made of a copper plate or the like, and is attached to the electrode layer with a conductive adhesive 9. The case of FIG. 1 may also be configured in a similar manner.

オーミンクな電極はニッケルメッキの他、アルミニウム
の蒸着、溶射、In−Ga合金をこすりつける等によっ
て得ることができる。
In addition to nickel plating, the ohmic electrode can be obtained by vapor deposition of aluminum, thermal spraying, rubbing of In-Ga alloy, etc.

第1図(alはこの発明にかかる発熱体の実施例の、゛
要部をあられす斜視図、同図(b)は電極層を設けたと
きの図(a) I −1線龜沿う断面図、同図(e)は
電極!を設けたときの図18)II−、n線に沿う断面
図、第2図(al、 (b)’は発熱体の他の例をあら
れす斜視図と断面図、第3図(al、 (blは発熱体
のもう1つ他の例をあられす斜視印と断面図である。
Fig. 1 (Al is a perspective view of the essential parts of the embodiment of the heating element according to the present invention, and Fig. 1 (b) is a cross section taken along the I-1 line (a) when an electrode layer is provided. Figure 18) is a sectional view taken along line II- and n when electrodes are provided, and Figure 2 (al) and Figure 2 (b)' are perspective views of another example of the heating element. Figure 3 (al, (bl) is a perspective mark and a cross-sectional view showing another example of a heating element.

1・・・発熱体 2二・・正特性半導体磁器質チップ3
・・・有機樹脂層 4・・・流通孔 5・・・電極層中
シ 代理人 弁理士 松 本 武 彦 第1図 す 第1図 第3図 用[1り堅争鱒11三書(自噴9 昭和59年S月3日 昭和59咽一犠藻107867号 発明の名称 1住 薪 嫡−慎駄習慎1048我 ・魂 称(583
)松下電工株式会社 −代表者 イ雲轍小林 郁 代理人 6、補正の対象 明細書および図面 7、補正の内容 (11明細書第6頁第13行ないし14行に[BaTi
03Jとあるを、rBacO3Jと訂正する。
1...Heating element 22...Positive characteristic semiconductor porcelain chip 3
...Organic resin layer 4...Flow hole 5...Electrode layer agent Takehiko Matsumoto Patent attorney 9 S/3, 1983 Name of the invention No. 107867, S. 1983
) Matsushita Electric Works Co., Ltd. - Representative Ikumo Kobayashi Agent 6, Specification subject to amendment and drawings 7, Contents of amendment (11 Specification, page 6, lines 13 to 14 [BaTi
03J is corrected to rBacO3J.

(2)明細書第6頁第14行にrTiOJとあるを、r
Tio2Jと訂正する。
(2) rTiOJ on page 6, line 14 of the specification, r
Corrected as Tio2J.

(3)明細書第6頁第19行に「135℃」とあるを、
r1350℃」と訂正する。
(3) The statement “135°C” on page 6, line 19 of the specification,
r1350℃”.

(4)添付図面中第3図を別紙の通り補正する。(4) Figure 3 of the attached drawings is amended as shown in the attached sheet.

第3図Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (11多数の正特性半導体磁器質チップが円柱形であり
、かつ互いに適宜の間隔をおいて平行して樹脂層を貫い
て板状体となっており、この板状体の両面にあられれた
各チップの端部が、前記板状体両面に設けられた電極層
に電気的に接続されているとともに、樹脂層には流体の
流通孔が貫通している発熱体。 (2)正特性半導体磁器質チップがこれとオーミックな
接続をする電−材を介して電極層に接続されている特許
請求の範囲第1項記載の発熱体。 (3) 正特性半導体磁器質チップがこれとオーミック
な接続をする電極層に直接的に接続されている特許請求
の範囲第1項記載の発熱体。
[Claims] (11) A large number of positive characteristic semiconductor porcelain chips are cylindrical and extend parallel to each other at appropriate intervals to form a plate-like body through a resin layer. The heating element has ends of each chip formed on both sides thereof being electrically connected to electrode layers provided on both sides of the plate-like body, and a fluid circulation hole passing through the resin layer. (2) The heating element according to claim 1, wherein the positive characteristic semiconductor porcelain chip is connected to the electrode layer through an electrical material that makes an ohmic connection thereto. (3) The positive characteristic semiconductor porcelain chip 2. The heating element according to claim 1, wherein the chip is directly connected to an electrode layer making an ohmic connection thereto.
JP10786784A 1984-05-25 1984-05-25 Heater Pending JPS60250582A (en)

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