JPH0227801B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の背景と目的］ 本発明はPTC素子の放熱構造に関するもので
ある。

PTC素子は正の温度係数を有する抵抗体で、
自己制御性を有する発熱体である。通常チタン酸
バリウムを主体とするセラミツク系のものと、プ
ラスチツクに導電性付与剤を添加したプラスチツ
ク系のものがある。特にセラミツク系のものは信
頼性に優れていることから広範に使用されてい
る。PTC素子は発熱体であるため放熱体と組み
合わせて使用されることが多い。この場合、
PTC素子と放熱体とを一体化させるための接着
剤として、熱伝導性に優れたエポキシ樹脂が使用
されてきた。しかし、PTC素子および金属が主
体である放熱体とエポキシ樹脂の熱膨張係数が異
なるため、冷熱サイクルや熱衝撃の条件において
エポキシ樹脂が破損してしまう欠点があつた。

本発明は上記した従来技術の欠点を解消するも
のであり、急激な温度変化を伴なう条件において
もPTC素子と放熱体とを一体化する接着層の破
損を防止できるPTC素子放熱構造の提供を目的
とするものである。

［発明の概要］ 本発明は、PTC素子と放熱体との間を、付加
重合型シリコーンゴムと無機充填剤とを含有する
熱伝導性組成物からなる接着層を介して一体化し
たことを特徴とするものである。

PTC素子としては、例えばチタン酸バリウム
に酸化サマリウムのような添加物を微量に加えて
焼結したものに電極を埋め込んだものがあげられ
る。このような正の温度係数を有する素子であれ
ば特に組成を限定するものではない。本発明はセ
ラミツクPTC素子に対して特に有効であるが、
放熱を必要とするプラスチツク系PTC素子に対
しても適用できる。ただ、プラスチツクPTC素
子の場合には、ポリオレフインと導電性付与剤を
主体としたもののように接着が困難なものもある
ので、シランカツプリング剤等でプライマ処理を
行なつてから接着させることが好ましい。

放熱体は、通常は銅、銅合金、アルミニウム、
鉄等の金属が実用されるが、腐食をきらう用途で
は黒鉛、炭化ケイ素等の高熱伝導性セラミツクが
使用される。

本発明において重要なのは、上記PTC素子と
放熱体を一体化させるための接着層を付加重合型
シリコーンゴムと無機充填剤とを含有する熱伝導
性組成物でもつて形成した点にある。

この組成物は金属およびセラミツクの双方に対
して接着力が強く、しかも硬化後も弾性を有する
ため急激な温度変化に伴なう膨張、収縮に追従で
きるものである。

また、無機充填剤は付加重合型シリコーンゴム
の熱伝導性を更に向上させるために添加するもの
であるが、無機充填剤はシリコーンゴムに比して
熱膨張係数が小さいため、非充填の場合よりも接
着層の熱膨張係数を金属およびセラミツクのそれ
に近付けることが可能になり、熱衝撃に対する追
従性を更に大きくしている。

本発明における付加重合型シリコーンゴムとし
ては、 (イ) １分子中に少なくとも２個のケイ素原子結合
アルケニル基を有するジオルガノポリシロキサ
ン、 (ロ) １分子中に少なくとも２個のケイ素原子結合
水素原子を有する液状オルガノポリシロキサ
ン、 (ハ) 付加反応触媒、 よりなるものよりなるものがあげられ、成分(ハ)の
触媒作用のもとに架橋されてゴム弾性体を形成す
るものである。かかる付加重合型シリコーンゴム
は、架橋前は液状で、架橋後は優れた粘弾性を有
するものであり、熱伝導性を高める無機充填剤を
充填しても優れた弾力性を長期間にわたり維持で
きることになる。

無機充填剤としては、アルミナ、石英、酸化亜
鉛、マグネシア、窒化ホウ素、窒化アルミニウ
ム、炭化ケイ素、黒鉛、金属等の粉末があげら
れ、これらは単独または２種以上併用して30〜70
容量％の範囲で添加するこつができる。

本発明においては、上記成分以外に必要に応じ
て粘度を調節するための反応性希釈剤、シリコー
ン油、有機溶剤、ポツトライフを延長するための
ベンゾトリアゾールやハイドロパーオキサイドと
いつた硬化抑制剤、煙霧質シリカのような補強性
充填剤、着色剤、難燃剤等を適宜添加してもよ
い。また、シランカツプリング剤、チタネートカ
ツプリング剤、エポキシ樹脂等を添加することに
より自己接着性を向上できる。

上記成分よりなる熱伝導性組成物はPTC素子
と放熱体との間に挿入され、その後常温または加
熱により硬化され、両者を一体化する。

［発明の実施例］ 実施例 １ 第１図に示すような放熱構造を作用した。１は
チタン酸バリウムを主体とするPTC素子、２は
アルミニウムからなる放熱体、３は熱伝導性組成
物からなる接着層である。

接着層３を下記(1)〜(7)の成分よりなる組成物で
もつて形成した。

(1) 両端をジメチルビニルシリル基で封鎖された
ジメチルポリシロキサン 100重量部 (2) 両末端シラノール基封鎖のジメチルポリシロ
キサン（粘粘度調整剤） 20重量部 (3) 両末端がトリメチルシリル基封鎖メチル水素
ポリシロキサン 12重量部 (4) ビニルトリメトキシシラン ２重量部 (5) アルミナ 350重量部 (6) 塩化白金酸のイソプロピルアルコール１重量
％溶液 １重量部 (7) ベンゾトリアゾールのイソプロピルアルコー
ル30重量％溶液 0.2重量部 上記組成物をPTC素子１と放熱体２の間に挿
入し、150℃で15分間加熱することによつて硬化
させた。

得られた放熱構造を150℃で30分と−55℃で30
分のサイクル試験を100回繰り返した結果、全く
異常は認められなかつた。また、PTC素子作動
時の放熱特性も良好であつた。

実施例 ２ 第２図に示すような放熱構造を作成した。４は
プラスチツク系PTC発熱体、５は鉄製のパイプ
であり、これらの間に実施例１の組成物からベン
ゾトリアゾール溶液を除いた組成物を挿入し、
150℃で15分間加熱して硬化させることにより接
着層６を形成した。

なお、プラスチツク系PTC抵抗体４は次のよ
うにして製造した。

(イ) ポリエチレン（密度0.94、MI：0.3）
100重量部 (ロ) 導電性フアーネスカーボン（XC−72）
30重量部 (ハ) トリメチロールプロパントリメチルメタクリ
レート ２重量部 (ニ) ポリ−２，２，４−トリメチル−１，２−ジ
ヒドロキノリン １重量部 を均一に混合した組成物を２本のスズメツキ銅線
上に押し出した後、絶縁体を被覆し、20Mradの
電子線を照射して架橋させた。

得られた放熱構造を実施例１と同様のサイクル
試験を100回繰り返した結果全く異常は認められ
なかつた。また、PTC抵抗体４を作動させた場
合の放熱特性も良好であつた。

比較例 １ 実施例１の放熱構造において、接着層３を熱伝
導性ビスフエノール系エポキシ樹脂でもつて形成
した。

実施例１と同様のサイクル試験を行なつた結
果、20回以内で接着層に亀裂もしくは剥離を生じ
た。

比較例 ２ 実施例１の放熱構造において、アルミナを含ま
ない組成物でもつて接着層３を形成した。

実施例１と同様のサイクル試験を行なつた結
果、100繰り返した場合亀裂の発生はなかつたが、
若干の剥離が認められた。また、PTC素子４を
作動させた場合の放熱特性は悪かつた。

［発明の効果］ 以上説明してきた通り、本発明は付加重合型シ
リコーンゴムと無機充填剤とを含有する熱伝導性
組成物でもつてPTC素子と放熱体とを一体化し
たPTC素子の放熱構造を提供するものであり、
これによつて苛酷な熱衝撃に対して十分耐える放
熱構造を得ることができる。しかも本発明のおい
てはPTC素子から放熱体への熱伝導性は極めて
良好であり、PTC素子の寿命を長くすることが
可能となる。また、本発明の接着層は付加重合型
シリコーンゴムにより形成するため、腐食性物質
を生成しないので金属を腐食させることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１および比較例１、２の説明
図、第２図は実施例２の説明図である。 １：PTC素子、２：放熱体、３：接着層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ PTC素子と放熱体との間を、１分子中に少
   なくとも２個のケイ素原子結合アルケニル基を有
   するジオルガノポリシロキサンと、１分子中に少
   なくとも２個のケイ素原子結合水素原子を有する
   液状オルガノポリシロキサンと、付加反応触媒か
   らなる付加重合型シリコーンゴムに無機充填剤を
   混合した熱伝導性組成物からなる接着層を介して
   一体化したことを特徴とするPTC素子放熱構造。