JPH03500471A - 電気加熱デバイス - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 電気加熱デバイス （技術分野） 本発明は、電気加熱デバイスに関し、特に絶縁面上に支持された導電性材料のパ ターンを含むデバイスに関する。

（背景技術） 米国特許第４．４８５．２９７号は、半導体パターンが絶縁基板上に印刷された 電気加熱デバイスを開示している。このパターンは、１対の並列の長い形状の条 片と、これら条片間に斜めに延長する複数のバーとを含む。この加熱デバイスは 、加熱された領域上に均一な電力密度（ｗａｔｔ　ｄｅｎｓｉｔｙ）を生じるよ うに設計されており、本米国特許は、バーと条片間の傾き角度を変化させること により電力密度を変更し得ることを教示している。

米国特許第４．６３３．０６８号は、１対の縦方向に延長する条片間に延びる複 数のバーを含む半導体パターンを同様に含む赤外線像形成ターゲットとしての使 用に特に適する加熱デバイスを開示している。同特許に開示される本デバイスの 別の領域は異なる電力密度を持ち、この異なる領域間の電力密度の変動は、選択 されたバーの幅を長手方向に沿って変更することにより達成される。

米国特許第４．５４２．２８５号は、前掲の特許ならびに用途におけるものの如 きデバイスの半導体パターンに接続するため有効な導体を開示している。この導 体は、１対の横方向に間隔をおいて長手方向に延びる条片部分と、かつ条片部分 間に、複数の長手方向に間隔をおいた開口を含む中央部分とを有する導電性金属 片を含んでいる。開示のとおり、この導体片部の１つは半導体パターンの条片に 重なり、重なった絶縁層は、前記中央部分の開口を介して導体の内側縁部および 外側縁部に沿って前記半導体パターンを支持する層に対して封止される。

上記の米国特許は、参考のため本文に引用される。

この従来技術はまた、例えば、ニッケルあるいは銀の如き導電性金属の薄膜を絶 縁基板、例えば紙あるいは有機性樹脂上に蒸着させることにより作られる多数の 異なる形式の電気デバイスを含む。このような層の抵抗率（Ω／平方）は、無論 、金属の体積抵抗率（Ω−ｃｍ）および前記層の厚さに依存する。真空蒸着法を 用いて、できるだけ薄い、おそらくは３５乃至４０人（オングストローム）の如 き金属層を蒸着することが可能である。このような厚さのニッケル層は、約２０ Ω／平方の抵抗率を有する。

（発明の要約） 本発明は、薄い略々均一な導体材料層（例えば、均一な厚さで印刷された半導体 インクあるいは真空蒸着された導電性金属膜）を用いて、充分に異なる抵抗率（ Ω／平方）を有する種々の大きさおよび形状の領域を生じることを可能にし、か つこれにより、例えば、同じ大きさまたは形状を有する加熱領域が異なる電力密 度を有する加熱デバイス、あるいは同じ電力密度が、非常に異なる大きさまたは 形状の異なる加熱領域に生成される加熱デバイスを作ることを可能にする導電性 パターンを提供する。本発明はまた、断裂および破裂に対する抵抗力が大きなヒ ーターを作ること、また帯電防止デバイスを作ることを可能にする。

本発明によれば、例えば導電性パターンが絶縁面上に支持され、１対の間隔をお いて設けた電極が導電性パターンと電気的に接続される形式の加熱デバイスは、 デバイスの少なくとも１つの加熱領域における導電性パターンが導電性材料の連 続する「メツシュ」内の導電性材料のない領域（「空隙」）の２次元アレイを画 成することを特徴とする。

導電性材料が前掲の米国特許に論議される形式の半導体インクである加熱デバイ スにおいては、デバイスの別の加熱領域が第１の領域と直列に接続され、第１の 領域におけると同じ厚さで同じインクにより印刷された領域を含み、（ｉ）その 略々全てが半導体材料で覆われるか、あるいは（ｉｉ）第１の領域におけるもの とは異なるメツシュ空隙パターンを含む。半導体パターンがメツシュ空隙パター ンで配列される加熱領域においては、空隙は加熱領域の約９０％以下を覆い、規 則的な典型的には矩形状のアレイで配列されることが望ましい（例えば、隣接す る空隙中心が、三角形、正方形、四角形あるいは菱形をなす）。各空隙は、直径 が約１２．７ｍｍ（１７２インチ）の円よりも大きくなく、隣接する空隙間の最 小距離（即ち、半導体材料のメツシュの最小幅）は約０．３８１乃至０．５０８ ｍｍ　（０，０１５乃至０．０２０インチ）である。最も望ましい実施例におい ては、隣接する空隙中心は正三角形の隅部にあり、各空隙は約６．３Ｆｏｎｍ　 （１／４インチ）より大きくない内接円の直径を持つ六角形であり、絶縁カバー ・シートは空隙を介して基板に接着される。

薄膜金属層を絶縁基板上に有する電気抵抗デバイスにおいては、デバイスの抵抗 率は、蒸着された金属の間隔のある部分を除去することにより層目体の抵抗率よ りかなり大きく増加される。残りの金属は、金属メツシュ内に、金属を含まない 空隙の規則的なアレイ（六角形で、３つの隣接する空隙の組においてそれぞれの 空隙の中心が正三角形の隅部にあり、かつ隣接する空隙の縁部が相互に平行であ ることが望ましい）を画成する。

（図面の簡単な説明） 第１図は、デバイスの最上部の絶縁層および金属導体が説明を明瞭にするために 除去された本発明により構成される電気加熱デバイスの平面図、 第２図は、デバ・イスの最上部の絶縁層および金属導体が所定位置にある第１図 の線２−２に関する断面図、第３図は、第１図のデバイスの半導体パターンの一 部の拡大図、 第４図は、第１図に示した半導体パターンの特質を示す図、 第５図乃至第７図は、本発明を実施した別の電気加熱デバイスの他の半導体メツ シュ空隙を示す平面図、第８図は本発明を実施した別のヒーターの概略平面図、 第９図は、本発明を実施した電気抵抗デバイスの平面図、第１Ｏ図は、第９図の 線１［）−１０に関する断面図、および第１１図は、メツシュ空隙パターンを更 に明瞭に示す第９図のデバイスの一部の拡大平面図である。

（好適な実施例の詳細な説明） まず、第１図乃至第４図においては、全体的に１０で示される電気シート・ヒー ターが示され、コロイド状グラファイトの半導体パターン１４が印刷された電気 的に絶縁性の樹脂基板１２を含む。図示した実施例においては、ヒーターは赤外 線像形成ターゲットとして使用されることを意図され、この半導体パターンは人 間により生じる邊ものと類似する熱イメージを生じるように設計されている。

図に示されるように、基板１２は厚さが約０．１０２＋ｏｍ　（０，００４イン チ）のポリエステル（Ｍｙｌａｒ）であり、基板１２および半導体パターン１４ の相対的な大きさは、半導体パターン１４の外Ｒ部と基板の縁部との間に覆われ ない側方の境界領域８を形成する程度のものである。領域８は、ターゲット側面 ９に沿って約１２．７ｍ＋ｏ　（１／２インチ）、およびターゲット底部１１に 沿って約３１．７５＋ｏａｉ　（１／４インチ）の最小幅を育する。

半導体パターンは、ヒーターが１１０ボルトの電源に接続される時、その表面に 約１２乃至１５ワツト／平方フイートの電力密度を生じる。

ある電源にターゲットを接続するために、半導体パターン１４は、ターゲット底 部を略々横切って延びる各々が約３．９６９ｍｍ（５／３２インチ）幅である１ 対の接続部分１６を有する。図に示すように、この接続部は、その隣接する端部 間に約６．３５＋ｎｉ＋（１１４インチ）幅の空間１８（即ち、半導体材料が存 在しない絶縁領域）を有して相互に配列されている。各々が約６．３５ｍｍ＋（ ｌ／４インチ）の高さで約３．１７５ｍｍ　（１／８インチ）の幅の一連の小さ な矩形状！２０が、各接続部１６の長さ方向に沿って隔てられて形成され、各矩 形状部２０の下縁部が接続部の底縁部から約３．９６９ｍｍ　（５／３２インチ ）となっている。隣接する矩形状部２０間の距離は約６．３５ｍｍ　（１／４イ ンチ）である。

各々がすずメッキした約２５．４＋＋ｏｎ　（１インチ）幅で約０．０７６１１ ａ＋（０，００３インチ）厚さの銅片からなる１対の電極２２が、ターゲットの 底部を横切って延びている。各電極２２は部分的に重なり合い、接続部１６の各 々と電気的に係合している。

前掲の米国特許第４．５４２．２８５号に最も明瞭に示されるように、電極の内 外の縁部に沿って前記２列の孔間に設けられている。

第２図に示された、厚すカ約０．０５１＋ｍ＋　（０，００２イン＋）　（Ｄホ リエスｆｔＬｔ　（ｒｉｌｙｌａｒＪ　）　ト、厚さが約０．０７ｍｍ　（０， ００３イア　＋　）の接着剤、例えばポリエチレンの略々透明な複合ラミネーシ ョンからなる薄い電気的に絶縁性を有する樹脂カバー・シート３２が、基板１２ 、半導体パターン１４および導体２２に重なり合っている。導体２２は、それ自 体は下側の基板あるいは半導体材料と接着されていない。しかし、（基板１２全 体と同じ広がりを持つ）カバー・シート３２は、（２枚のシートが面同士で係合 した状態にある縁°部領域に沿って導体２２の孔２４を介して）基板１２の（半 導体材料で）覆われない領域８に対し、また導体片２６の内縁部に沿って隔てら れた覆われない矩形状領域４０に対して固く接着している。（以下本文に論述す るように〕導体材料がメツシュ空隙パターンで印刷された領域においては、カバ ー・シート３２が基板１２に空隙において接着ある。軍事標的用途においては、 カバー・シート３２は例えば戦車の色彩で塗装されよう。

所要の熱イメージを生じる半導体パターン１４の部分は、それぞれターゲットの 「頭部」を形成する５０．５１．５２で示した３つの略々Ｕ字形の「加熱」部分 と、ターゲットの「肩部」を形成する６０．６１で示した１対の略々台形状の「 加熱」部分と、胴部の残部を形成するそれぞれ７０．７１で示した１対の矩形状 「加熱」部分とを含んでいる。

３つの全ての領域において、半導体インクが略々同じ厚さ、例えば約０．０１２ ７ｍｍ　（０，０００５インチ）で印刷され、インクにより実際に覆われる領域 の抵抗率（Ω／平方）は全体として略々同じである。しかし、明らかなように、 より大きな割合（例えば、インクで覆われた領域と、肩部および胸部における「 空隙」のアレイの双方を含む割合）の前記３つの領域の抵抗率は異なる。図に示 すように、Ｕ字形の半導体を含まない絶縁領域８０が隣接する「頭部Ｊ５０．５ １．５２間に設けられ、別の半導体を含まない絶縁領域８１が、隣接する「胴部 」７ｏ１７１間、および隣接する肩６０．６１間に設けられる。頭部を形成する 加熱部分５０．５１．５２が、「肩部」６０．６１と電気的に直列に（相互に並 列に）接続され、「胴部」７０．７１は各々「肩部」６０．６１の各々と接続部 １６の各々との間に電気的に直列に接続されている。

「頭部」５０．５１．５２の各々では、半導体のコロイド状グラファイト材がこ の領域全体に印刷され、均一な厚さ、典型的には約０．００７６２ｎｎ　（０， ３乃至１．０ミル）の範囲内で範囲全体を覆っている。接続部１６においては、 半導体材料は、最上部のシート３２を基板１２に対して接着し、また導体２２を 所定位置に保持する矩形状開口４０を除いて、接続部の全領域を同様に覆ってい る。

「肩部」６０．６１および「胴部」７０．７１においては、所要の電力密度を生 じるため必要な抵抗率（Ω／平方）は、典型的に全領域にわたり「頭部」５０． ５１、および接続部１６上に印刷される同じ厚さで半導体のコロイド状グラファ イト材を印刷することによって得ることができない。部分６０．６１．７０．７ １ノ各々においては、半導体材料が、オーブンメツシュ・パターンで、即ち「空 隙」を包囲しかつ各部分の残部を覆う連続的な半導体の「メツシュ」内で半導体 材料がない小さな領域（「空隙」）の規則的なアレイで前記領域にわたって印刷 される。インク層自体の抵抗率は一定のままであるが、空隙を含む部分の抵抗率 （Ω／平方）およびその結果得る電力密度は、空隙の形状およびパターン（例え ば、空隙により覆われる全領域の配置および間隔、およびその比率）に依存して これに従って変化する。「空隙」が全領域の５０％を覆う領域は、典型的には、 「空隙」が領域の僅かに２５％を覆う領域よりも大きな抵抗率を有し、「空隙」 の比率がＯである領域、即ちその全てが半導体材料で覆われるか印刷される「頭 部」５０．５１．５２の如き領域においては、典型的には最も小さな抵抗率が見 出される。

第１図乃至第４図の実施例においては、空隙は六角形状であり、隣接する空隙中 心が正三角形を形成する規則的な矩形状アレイで配列されている。第３図は、六 角形状の空隙８０および半導体材料のメツシュ８２を示す「胴部」７０の一部の 拡大図であり、第４図は、第３図の空隙メツシュ・パターンの形状を更に示す図 である。第４図においては、隣接する六角形状空隙８０の中心間の距離はｒＤＪ で示され、空隙の中心から各隅部までの距離（従って、空隙の内側に接するよう 描かれる円の半径）はｒＲＪで示され、隣接する空隙間の半導体材料のメツシー 片８１の幅はｒＰＪで示される。

図から明らかなように、これら３つの距離の関係は、Ｐ　＝　Ｄ−２Ｒ ｒＰＪは約０゜３８１ｏｍ　（０，０１５インチ）より小さくではならず、約０ ．５０８ｍ■（０，０２０インチ）より小さくないことが望ましいこと、またＲ は約０．３９７ｍｌ１（１／６４インチ）より小さくてはならず、約０．７９４ ｗ＋ｍ　（１／３２インチ）より小さくないことが望ましいことが判った。全領 域にわたり均等な熱を与えためには、個々の空隙が大きすぎないこと、例えばＲ が典型的には約６．３５ｍｍ　（１／４インチ）を越えないことが望ましいこと が判った。

第４図の六角形状空隙パターンにおいては、隣接する６対の空隙８０間の半導体 のメツシュ片８１の幅が略々一定であり、全メツシュ・パターンが、各月の長さ が条片の幅と等しい正三角形部分８３により、（六角形状空隙の隅部に隣接する ）端部において接合する一連の一定幅の条片８１からなっている。

また、半導体材料により覆われる全加熱部分の比率は、空隙間の空間および隣接 する六角形状空隙間のメツシュ片の幅に依存すること、理論的には、０％（Ｐ＝ ０、各六角形が大きいため隣接する空隙が相互に当接する）から１００％ＣＰ＝ Ｄ、全領域が半導体材料により覆われ、各六角形が０の面積を有する）まで変化 し得る。空隙中心間の距離りが約９．５２５＋ｎｍ　（０，３７５インチ）であ る典型的な構成において、もしＰが約０．３８１ｍ１ｍ　（０，０１５インチ） であるならば、空隙は全領域の約９０％を覆い、半導体メツシュが残りの約１０ ％を覆う。空隙により覆われる比率は、Ｐを維持しあるいは（印刷が許すならば ）減少しながら空隙の中心間の空間を増加することによりやや増加することがで き、また空隙の被覆率が必要に応じて空隙の大きさくＲ）を減らすことにより、 あるいはｒＤＪを増加しながら空隙の大きさを維持することにより、減少するこ とができる。

第１図のヒーターにおいては、「肩部Ｊ　６０．６１および「胴部」７０．７１ における六角形状の空隙は、隣接する空隙間の距離が約９．５２５１１１ｍ　（ ０，３７５インチ）となるように配置される。「肩部」６０．６１においては、 メツシュ空隙パターンにおける空隙が肩部の領域の約２０％を覆うような大きさ くＲ＝０．１０インチ、２．５４ａｍ）である。胴部７０．７１においては、空 隙は更に大きくなり（Ｒ＝０．１４インチ、３．５６ｍ＋）、空隙が全領域の約 ４０％を国う。

メツシュ空隙パターンを含む領域の抵抗率（Ω／平方）は、同じ厚さで印刷され た同じ半導体材料により完全に覆われた領域のそれよりも大きい。空隙の形状お よび中心間距離が同じままであるメツシュ空隙パターンを用いれば、より大きな 空隙を用いることによりある領域の抵抗率が増え、また空隙をより小さくすれば 減少する。

第１図乃至第４図のヒーターにおいては、（半導体材料で完全に覆われた）頭部 ５０．５１．５２における抵抗率（Ω／平方）が（メツシュ空隙パターンである ）半導体パターンのどの他の部分におけるよりも小さいことが判るであろう。同 様に、（空隙が全領域の約２０％を覆う）肩部６０．６１における抵抗率（Ω／ 平方）は、（空隙が領域の約４０％を覆う）胴部７０．７１におけるより小さい 。図に示した実施例においては、肩部６０．６１における抵抗率は頭部５０．５ １．５２におけるそれの約１３０％であり、胴部７０．７１におけるそれの約１ ８０％となる。しかし、色々な部分の全体的な大きさおよび形状は、（衣服を着 ける人間の各部を表わし、従って赤外線像形成装置にとっては、衣服を着けない 頭部より僅かに低温であるように見える）「胴部」および「肩部」の各々により 生じる電力密度が略々同じであり、頭部により生じる電力密度より僅かに小さく なる如くである。

肩部６０．６１および胴部７０．７１の各々においては、電流の方向が略々垂直 であることが判るであろう。メツシュ空隙パターンを含む領域においては、隣接 する空隙の中心を結ぶ線が電流の全方向と平行でないことが通常望ましい。この ため、肩部および胴部におけるメツシュ空隙パターンは、隣接する空隙を結ぶ正 三角形の辺が、略々垂直な電流方向に対して直角であるかあるいは３０°である ように指向される。同様に、もし空隙中心が正方形のパターンに配列されるなら はく正方形の各辺が電流の方向に対し４５°を形成するようにパターンを指向さ せることが通常望ましい。

空隙が円形である別のメツシュ空隙パターンが、第５図および第６図に示されて いる。

第５図のパターンにおいては、３つの隣接する空隙の中心が正三角形を形成する ように円形空隙１８０が配列されて、隣接する空隙中心間の距離はＤｏで示され 、各空隙の半径はＲ゛、隣接する空隙間の半導体材料のメツシュの幅はＰｏで示 される。各空隙１８０間の半導体メツシュ片１８１の最小幅は、空隙中心をつな ぐ線上に置かれ、Ｄ’−２Ｒ’に等しい。

第６図のパターンにおける円形の空隙２８０は、４つめ隣接する空隙の中心が正 方形の隅部にくるように配置されている。

２つの隣接する空隙の中心間の距離、即ち各正方形の各辺の長さはＤ”であり、 各空隙２８０の半径はＲ”、２つの隣接する空隙２８１（これも、空隙中心を結 ぶ線上に置かれる）間の半導体片２８１の最小幅はＤ”−２Ｒ”である。

第５図および第６図の円形の空隙パターンにおいては、隣接する対の空隙１８０ ．２８０間の半導体メッシニ片１８１．２８１は幅が変化する。それぞれにおい て、最小幅は隣接対の空隙の中心を含む線上にあり、各メッシニ片の端部の幅は かなり大きい。

このため、また第４図の六角形状の空隙パターンとは異なり、各メツシュ片Ｉ８ Ｌ　２８１の長さに沿ってかなりの抵抗の変動が存在する。また、空隙が全加熱 領域の大きな比率を覆うことが望ましい時は、円形の空隙パターンは用いるべき でないことも判るであろう。例えば、円形の空隙中心が正三角形の隅部に置かれ る第５図のパターンにおいては、空隙により覆われる全加熱部分の理論的な最大 比率（即ち、ＲがほとんどＰ／２程度の大きさであり、隣接する空隙が相互にほ とんど接する時覆われる比率）は約９０％であり、空隙中心が正方形の隅部に置 かれる第６図のパターンにおいては、空隙により覆われ得る理論的な最大比率は 約２０％である。実際問題としては、Ｐが約０．３８１ａｌｌｌ（０，０１５イ ンチ）より小さくない要件は、円形の空隙パターンを用いて得ることができる最 大空隙被覆度が理論的な最大値よりかなり小さい（例えば、正三角形の隅部パタ ーンでは約８０％、正方形隅部パターンを用いると約６０％）こと、また良好な 印刷および均等な加熱を保証するためには、空隙が加熱領域の約２７３以上を覆 うことが望ましい状況では円形空隙パターンが典型的に使用されないことを意味 する。

他の実施例においては、他の空隙形状およびパターンを使用することができる。

例えば、空隙は形状が円形あるいは六角形状である必要はなく、例えば、正方形 、楕円形、三角形あるいは不規則な形状を使用することもでき、ある場合には空 隙の隅部は規則的な矩形状アレイ状に配列されなくてもよく、またある場合には 全領域にわたり印刷して空隙を［打ち抜くＪことによりメツシュ空隙パターンを 形成することが望ましい。

例えば、第７図は、「空隙」３８０が、各辺が約１０．１６ｍｍ（０，４インチ ）の長さである平行四辺形の隅部に菱形の中心が置かれるように配置された菱形 形状である本発明の拡大された空隙メツシュ半導体パターンを示している。空隙 間のメ’７シユ３８２は、幅が約０．５０８＋ａ＋ｏ　（０，０２０インチ）の 相互に結ばれた条片３８１を有する。

第８図は、さまざまな全幅のへび形状の半導体パターン４１４が紙の基板４１２ 上に印刷されている特殊目的のヒーター４１０を示している。このパターン４１ ４は、パターンの各端部にソリッドの導体コントラクト部分４１６と、その間に ４２０．４２２．４２４．４２６．４２８．４３０．４３２で示した多数の直列 に接続された加熱部分を含む。加熱部分４２０．４２４．４２８．４３２は、「 ソリッド」である（即ち、半導体材料が各々の全領域を覆う）。加熱部分４２２ ．４２６および４２８はメツシュ空隙パターンで印刷される。

部分４２２および４２８においては、メツシュ空隙パターンは、Ｄ＝約９．５２ ５＋ａｍ（０，３７５インチ）およびＲ＝約１．５８７５■■（０，０６２５イ ンチ）の正三角形部分に整合された六角形状空隙を含む。

部分４２６においては、メツシュ空隙パターンは、Ｄ＝約６．３５■ｍ　（０， ２５０インチ）である正三角形パターンで配列された同じ大きさの六角形状を含 む。円形のすずメッキを施した銅の導体４５０は、各々が例えば導電性を有する 接着剤により導体の接触領域４１６と面同士で電気的に接触状態に保持されてい る。

上記の実施態様においては、また前掲の米国特許に記載したものにおいては、半 導体パターンを形成する材料は、（約０．０１２７＋ｎｍ　（０，０００５イン チ）の厚さである領域上に均一に印刷されるならば）典型的には約８０Ω／平方 の抵抗率を有する。対照的に、同じ厚さを持つ金属（例えば、ニッケル）膜の抵 抗率は、遥かに小さくなろう。このような金属層の抵抗率は、膜を非常に薄くす ることによりやや増加し得るが、商業ベースでは、均一な金属膜を約３５人にッ ケル層の抵抗率は約２０Ω／平方となる）より著しく小さな厚さで蒸着すること は不可能ではなくとも非常に難しく、これまでは、均一な３５人の層の抵抗率よ り遥かに大きな抵抗率を持つ均一な金属層を作ることは可能でなかった。

第９図乃至第１１図は、全体的に１１０で示される電気抵抗デバイスを示し、有 機樹脂（例えば、ポリエステル）の基板１１４上に略々均一な厚さく例えば、約 ３５人）で蒸着された金属パターン１１２を含む。デバイス１１０の反対側の縁 部に沿って、金属パターン１１２は約１２．７ｍｍ　（半インチ）の幅の連続す る導体接触片１１６を含む。すずメッキを施した銅の導体１１８が重なり合い、 各導体接触片１４に接着剤（例えば、従来周知の導電性接着剤）で取付けられて いる。他の実施態様においては、この導体の接触片は、時に別の導体を設ける代 わりに、金属パターンの残りの部分より大きな厚さで蒸着されることもある。

デバイス１１０の加熱領域１１９（即ち、離間された導体１１８と導体の接触片 １１６間の部分）は、金属メツシュ・、＜ターン１２１において規則的な矩形状 の六角形状空隙アレイ１２Ｕ（即ち、金属あるいは他の導体材料を含まない六角 形状の領域）を含む。この空隙１２０は、約９．５２５ｍｍ　（０，３７５イン チ）の中心距離で配列され、３つの隣接する空隙の条片中心が正三角形の隅部に ある（各三角形の各辺は長さが約９．５２５ｍｍ　（０，３７５インチ））。こ の三角形は、それらの辺が電流の方向に対して直角をなし、あるいは３０°の角 度をなす、即ち線がデバイス１１０を横切って延びるように配列されている。隣 接する六角形状空隙の隣接する側縁部は相互に平行であり、空隙の大きさは、隣 接する空隙間の金属片１２２が約０．１２７ｍｍ（０，００５インチ）の幅とな る如きものである（即ち、各六角形の大きさは、三角形の各辺内に接する円の直 径は約９．５２５＋＋＋ａ＋　（０，３７５インチ）である如きものである）。

加熱領域１１８の正確な抵抗率（Ω／平方）は、実験的に決定されるべきである 。近似を高めるため、抵抗率（Ｒ）は下式により与えられる。即ち、 １．７３２ｒＤ／Ｗ 但し、ｒは金属層の抵抗率（Ω／平方）であり、ＤおよびＷは、それぞれ六角形 状空隙２０内にありかこれに接して描かれる円の直径であり、Ｗは隣接する空隙 間の導体片２２の幅である。

この式を用いて、デバイス１０の加熱領域１９の抵抗率（Ｒ）が約７４ｒである ことが判るであろう。もし、図示された実施態様におけるように、金属層が約３ ５人の厚さのニッケルであるならば、ｒは約２０．５Ω／平方であり、Ｒは約１ ５２５Ω／平方となる。

実施において、第９図乃至第１１図の電気抵抗デバイス１１０は下記の如く作ら れる。即ち、 ａ、基板１１４上に所要の厚さの連続的な金属層を蒸着する。

望ましい実施態様においては、この層は、従来周知の真空蒸着法あるいはメタラ イゼーション法を用いて蒸着される。

ｂ、連続的な金属層上に耐酸レジスト・パターンを蒸着する。

この耐酸レジスト・パターンは、レジスト材が除去してはならない全ての金属を 覆う（即ち、加熱領域１１９の導体接触片１１６および金属メツシュを■う）よ うに蒸着される。耐酸レジスト・パターンは、多くの従来の手法のいずれを用い て蒸着してもよい。例えば、綱目印刷、ロートグラビア印刷あるいはフレキソ・ グラビア印刷。あるいはまた、耐酸レジストの丈夫な層を、金属層全体に蒸着し た後、従来のフォトレジスト法を用いてレジストの各部を選択的に除去すること により生成することもできる。レジスト・パターンの形成に役立つ材料は、Ｃｕ ｄｎｅｒ　＆　Ｏ’Ｃｏｎｎｏｒ社製のブレークアシッド（Ｂｌａｋｅ　Ａｃ１ ｄ）レジスト、Ｄｙｃｈｅｍ　（タイプＭまたはＡＸ）膜レジストおよびＤｕｐ ｏｎｔ　（＃４１１３）膜フォトレジストを含む。

Ｃ，（レジストの平坦パターンを載せた）デバイスを酸液浴中に通して、耐酸レ ジスト・パターンにより保護されない（即ち、覆われない）全ての金属層を除去 する（残った金属が、導体接触片１１６．１２１を提供する）。

ｄ、レジスト・パターンを除去する。

ｅ、導体１１８を接着する。

先に述べた導電性グラファイトの実施例におけるように、金属メツシュ・デバイ スはまた、異なる抵抗率の多数の異なる加熱領域を持ち得る。例えば、このよう なデバイスは、六角形状空隙のアレイが第９図乃至第１１図に関して述べた如き １つの領域を含み得、また二次的に六角形状空隙を異なる状態（例えば、約６． ３５ｍ＋ｎ　（０，２５０インチ）に配置することもでき、隣・接する空隙間の 金属片の幅もまた変えてもよい（例えば、約０．０２５４ｍｍ　（０，００１イ ンチ）程の小さな幅をフォトレジスト法を用いて作ることもできる。）。２つの 加熱領域は異なる抵抗率を有する。第１のものは金属層のそれの７４倍大きな抵 抗率を持ち、第２のものにおいては、抵抗率は金属層のそれの約２５０倍となる 。

同様に、他の導電性材料（例えば、銀または金の如き金属、あるいは他の導電性 組成あるいは分散材）をニッケルの代わりに用いてもよく、また異なるメツシュ 空隙パターン（前掲の特許および用途に述べたもの）を用いることもできる。

上記および他の実施態様は、以降の請求の範囲に含まれる。

ＦＩＧ、　１ 浄書（内容に変更なし） 電シＬゴｒ＞５１ 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、８ 浄書（内容に変更なし） 手　続　補　正　書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．絶縁面上に支持された導体パターンと、半導体パターンと電気的に接続され た１対の間隔をおいた導体とを有する電気加熱デバイスにおいて、 前記導体間の前記導体パターンの第１の加熱部分が、導体材料のメッシュ内に半 導体材料のない領域即ち空隙の２次元アレイを含むことを特徴とする加熱デバイ ス。 ２．多角形が規則的な多角形であることを更に特徴とする請求項１記載の加熱デ バイス。 ３．前記空隙が、隣接する空隙の側面が相互に平行であり、前記空隙が規則的に 間隔をおいて置かれるように配置されることを更に特徴とする請求項２記載の加 熱デバイス４．４つの隣接する空隙の組の中心が四角形の隅部に置かれることを 更に特徴とする請求項３記載の加熱デバイス。 ５．前記空隙が六角形状であり、かつ３つの隣接する空隙の組の中心が正三角形 の隅部に置かれるように配置されることを更に特徴とする請求項３記載の加熱デ バイス。 ６．前記デバイスにおける電流の全方向が前記三角形の各辺とは平行でないよう に、六角形が配置されることを更に特徴とする請求項５記載の抵抗デバイス。 ７．前記導体間の電流の全方向が全四角形の各辺とは平行でないように、前記導 体および前記四角形が配置されることを更に特徴とする請求項４記載の加熱デバ イス。 ８．前記空隙が六角形であり、かつ隣接する六角形の各辺が相互に平行であるよ うに配置されることを更に特徴とする請求項１記載の抵抗デバイス。 ９．前記第１の加熱部分と隣接する前記導体パターンの第２の加熱部分が前記第 １の部分のそれとは異なる抵抗率（Ω／平方）を有することを更に特徴とする請 求項１記載の加熱デバイス。 １０．前記第１の加熱部分および前記第２の加熱部分がそれぞれ、導電性材料の メッシュによりそれぞれ規則的な２次元アレイの空隙を含むことを更に特徴とす る請求項９記載の加熱デバイス。 １１．前記第１の加熱部分における空隙の中心間の距離および該空隙の大きさの 少なくとも一方が、前記第２の部分における該空隙の中心間の距離および該空隙 の大きさの対応する一方とは異なっている請求項１０記載の加熱デバイス。 １２．導電性材料により覆われる前記第１の部分の比率が、導電性材料により覆 われる前記第２の部分の比率よりも大きい請求項１０記載の加熱デバイス。 １３．前記第１の部分の空隙の形態、中心間間隔および大きさの少なくとも１つ が、前記第２の部分の空隙の各々の特性と異なる請求項１２記載の加熱デバイス 。 １４．前記各空隙の領域は、直径が約１２．ｍｍ（１／２インチ）の円よりも大 きくないことを更に特徴とする請求項１記載の加熱デバイス。 １５．前記導体パターンが半導体グラファイト材料であり、前記空隙が規則的に 間隙をおいた多角形であり、前記空隙の隣接するものの間の前記メッシュの最小 幅が約０．３８１ｍｍ（０．０１５インチ）より小さくないことを更に特徴とす る請求項１記載の加熱デバイス。 １６．前記空隙により覆われる前記第１の加熱部分の比率が１０乃至９０の間に ある請求項１５記載の加熱デバイス。 １７．前記パターンが、基板上に実質的に均一な厚さで蒸着された金属を含む請 求項１記載の抵抗デバイス。 １８．前記厚さが約１００Ａより小さくない請求項１７記載の抵抗デバイス。 １９．前記金属が銀あるいはニッケルである請求項１８記載の抵抗デバイス。 ２０．前記導電性材料が金属であり、前記空隙が規則性高分子であり、かつ前記 空隙の隣接するものの間の前記メッシュの導電性材料の幅が約０．２５ｍｍ（０ ．０１０インチ）より大きくないことを更に特徴とする請求項１記載の抵抗デバ イス。 ２１．基板と、 該基板の絶縁面上に支持され、かつ１対の間隙をおいた導電性接触部分と、導体 パターンと少なくとも１つの加熱部分とを含む導体パターンと、 各々が前記導体パターンの前記導電性接触部分の一方と電気的に係合する１対の 間隙をおいた導体とを含む電気加熱デバイスにおいて、 前記加熱部分が、導電性材料の連続するメッシュ内に導電性材料のない領域即ち 空隙の規則的な２次元アレイを含み、該空隙は円形あるいは多角形であることを 特徴とする電気加熱デバイス。 ２２．前記空隙が、隣接する六角形の各辺が相互に同軸上にあるように配置され た六角形である請求項２１記載のデバイス。 ２３．４つの隣接する六角形の組の中心が、実質的に等しい長さの各辺と約６０ °の挟角を有する四角形の隅部に置かれるように配置される請求項２２記載のデ バイス。 ２４．絶縁面をもつ基板と、該基板の前記絶縁面上に支持された実質的に均一な 厚さの導体パターンと、前記基板および導体パターンに重なり、前記空隙に対し て接着された電気的に絶縁性のあるシートとを含む電気的デバイスにおいて、前 記パターンが、導電性材料の連続するメッシュ内に導電性材料のない領域即ち空 隙の規則的な２次元アレイを含み、該空隙は円形あるいは多角形であるデバイス 。 ２５．前記空隙が六角形であり、該六角形が、隣接する六角形の各辺が平行であ り、４つの隣接する六角形の組の中心が実質的に等しい長さの各辺と約６０°の 挟角を有する四角形の隅部に置かれ、かつデバイスの全電流方向が前記四角形の 各辺とは平行でないように配置される請求項２４記載のデバイス。