JPH0817557A - 面状発熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極面積の縮小化が可能であり、電極と面状
発熱素子との接触抵抗が少なく、しかも発熱面積を増大
させることができ、たとえば自動車のミラーの曇り取り
として用いて好適な面状発熱装置を提供すること。 【構成】 面状発熱素子１２と、この面状発熱素子１２
の表面に形成された電極１４とを有し、前記電極１４
が、面状発熱素子１２の表面に接合され、所定パターン
にエッチング加工された電解銅箔で構成してある。電解
銅箔の厚みは、好ましくは９〜７０μｍである。この電
解銅箔の接合面は、粗面化処理が施してある。この電解
銅箔の接合面には、ニッケル層が電着してある。電解銅
箔を面状発熱素子の表面に接合するための手段は、好ま
しくは加熱圧着である。面状発熱素子１２の中央部での
電極長さが、素子の周辺部での電極長さよりも大きくな
るように設計される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面状発熱装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】面状発熱装置は、霜取り、融氷、凍結防
止、加熱、保温などの目的で多用途に使用されている。
従来の面状発熱装置としては、たとえば実開昭６０−１
４５５９４号または特開平２−２７２７０２号公報に示
す装置が知られている。

【０００３】これら公報に示す面状発熱装置では、図１
５，１６に示すように、絶縁フィルム２上に、導電性イ
ンキ（銀粉末が混入）を印刷することにより電極４，６
が形成してあり、その上に、面状発熱素子８が印刷して
ある。面状発熱素子８は、樹脂に、カーボングラファイ
トなどの導電性粒子、その他に溶剤を加えて、ペースト
状にしたものをフィルム上に印刷することで形成され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来例
に係る面状発熱装置では、以下に示す問題点を有してい
る。第１に、電極４，６を形成するために、導電性イン
キを使用しているので、その単位面積当りの抵抗が高
く、大きな電流を流すためには、電極幅を広く取る必要
がある。このため、有効な発熱部である電極４，６間に
位置する面状発熱素子の面積を広く取ることができな
い。

【０００５】第２に、導電性インキで形成された電極
４，６は、印刷・乾燥後の屈曲などにより、クラックが
入り易く、導通不良になり易い。第３に、導電性インキ
で形成された電極４，６と抵抗体ペーストで形成された
面状発熱素子との間の界面の接触抵抗が大きくばらつ
き、均一な発熱分布を得ることができない。

【０００６】第４に、面状発熱素子８の材料としては、
様々な正温度特性（ＰＴＣ）の面状抵抗体材料が開発さ
れているが、１００℃以上程度の高温領域では、負温度
特性（ＮＴＣ）を示す面状抵抗体材料が多い。本発明
は、このような実状に鑑みてなされ、電極面積の縮小化
が可能であり、電極と面状発熱素子との接触抵抗が少な
く、しかも発熱面積を増大させることができ、たとえば
自動車のミラーの曇り取りとして用いて好適な面状発熱
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る面状発熱装置は、面状発熱素子と、こ
の面状発熱素子の表面に形成された電極とを有し、前記
電極が、面状発熱素子の表面に接合され、所定パターン
にエッチング加工された電解銅箔で構成してある。

【０００８】電解銅箔の厚みは、特に限定されないが、
好ましくは９〜７０μｍである。この電解銅箔の接合面
には、粗面化処理が施してあることが好ましい。さらに
好ましくは、この電解銅箔の接合面には、ニッケル層が
電着してあることが好ましい。

【０００９】電解銅箔を面状発熱素子の表面に接合する
ための手段としては、特に限定されないが、加熱圧着で
あることが好ましい。面状発熱素子を構成する原材料お
よび混練後の材料は、高湿度下では吸湿する性質があ
り、その吸湿量が加工後の抵抗値に影響を及ぼす。よっ
て恒温恒湿下での保管が好ましい。好ましい条件として
は、特に限定されないが、温度２０〜３０℃、湿度４０
〜６０％である。

【００１０】前記面状発熱素子の表面には、櫛形状の電
極パターンが、少なくとも一列以上形成してあることが
好ましい。しかも、この電極のパターンは、面状発熱素
子の導電率が高い方向に、細長い電極が形成されるパタ
ーンであることが好ましい。また、面状発熱素子の中央
部での電極長さが、素子の周辺部での電極長さよりも大
きくなるように設計されることが好ましい。

【００１１】面状発熱素子の表面に形成された前記電極
パターンと同様なダミーの電極パターンを、面状発熱素
子の背面にも形成することが好ましい。前記所定パター
ンの電極が形成された面状発熱素子の表裏面には、シリ
コーン系粘着剤を介して、絶縁フィルムが張り合わせて
あることが好ましい。

【００１２】本発明において、前記面状発熱素子は、基
体材料に、導電性粒子および酸化物粒子を混練した導電
性高分子材料で構成してある好ましい。基体材料として
は、エチレンビニルアセテートコポリマ、エチレンアク
リレートコポリマ、ポリオレフィン、エチレンプロピレ
ンジエンターポリマ、アクリル系樹脂などの高分子材料
が好ましく用いられる。アクリル系樹脂としては、アク
リル酸およびその誘導体を重合したものであれば、特に
限定されないが、エチレンアクリル酸共重合体（ＥＡ
Ａ）が好ましく用いられる。

【００１３】前記導電性粒子の粒径が、好ましくは３０
〜３００ｎｍ、さらに好ましくは７０〜９０ｎｍの範囲
にあり、前記導電性高分子材料中における導電性粒子の
占める容積割合が、好ましくは５〜５０％、さらに好ま
しくは１０〜３０％の範囲にある。

【００１４】前記導電性粒子としては、導電性を有する
粒子であれば特に限定されないが、好ましくは金属粒
子、カーボン粒子（カーボンブラック粒子、カーボング
ラファイト粒子、黒鉛粒子）、さらに好ましくはカーボ
ン粒子が用いられる。前記導電性粒子は、その粒子のス
トラクチャーが発達していることが望ましく、フタル酸
ジブチル（ＤＢＰ）の吸油可能量として、１００〜１５
０ｍｌ／１００ｇであることが好ましい。カーボン粒子
において、ＤＢＰの吸油可能量は、カーボン粒子の三次
元構造の複雑さを表わす数値であるが、粒子径とも密接
に関係する。本発明において、好ましいカーボン粒子の
径は、７０〜９０ｎｍである。

【００１５】前記酸化物粒子の粒径が、１００〜３００
ｎｍの範囲にあり、前記導電性高分子材料中における酸
化物粒子の占める容積割合が、好ましくは５〜３０％、
さらに好ましくは１０〜３０％の範囲にある。前記酸化
物粒子としては、特に限定されないが、好ましくは酸化
チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化シリコンなど、さらに
好ましくは酸化チタンが好ましく用いられる。

【００１６】前記導電性粒子および酸化物粒子を、基体
樹脂中に混練する際には、これら粒子の合計表面積が、
高分子材料１００ｃｃに対して２００〜１８００ｍ² と
なるような配合比とすることが好ましい。この混練物の
フロー特性（温度１９０℃、圧力１００ｋｇ／ｃｍ² 、
ノズル径０．５mm、ノズル長さ１mmの条件）は、１０ ^-1
〜１０^-5ｃｃ／ｍｉｎの流量特性であることが好まし
い。

【００１７】

【作用】本発明に係る面状発熱装置では、電極が、所定
パターンにエッチング加工された電解銅箔で構成してあ
る。電極として抵抗が小さい銅箔を用いることで、電極
での電圧降下および発熱ロスを防止することができる。
また、電解銅箔は、エッチングにより容易に加工するこ
とができると共に、面積抵抗が導電性インキと比べて小
さいため、電極の幅を狭くすることが可能になり、電極
間に位置する面状発熱素子の表面面積を大きくすること
ができ、結果として発熱面積を大きくすることができ
る。また、銅箔は柔軟なため、軽度の屈曲に対しても、
電極が切れにくい。

【００１８】本発明に係る面状発熱装置において、面状
発熱素子に対する電解銅箔の接合面に粗面化処理を施す
ことで、次に示す作用を奏する。電解銅箔の接合面に粗
面化処理を施すことで、その粗面が投錨作用（ファスナ
ー作用）を奏し、面状発熱素子の表面に、電解銅箔で構
成された電極が、高強度に接着される。また、粗面化処
理することで、電極と面状発熱素子との接触面積が増大
し、これらの接触抵抗が小さくなる。

【００１９】また、本発明に係る面状発熱装置におい
て、面状発熱素子に対する電解銅箔の接合面を粗面化処
理すると共に、その接合面にニッケル層を電着すること
で、次に示す作用を奏する。すなわち、下記表１に示す
ように、電解銅箔の接合面を粗面化処理すると共に、そ
の接合面に亜鉛コーティングおよびニッケルコーティン
グを施した電極を用いた本発明品では、電解銅箔の接合
面を粗面化処理すると共に、その接合面に亜鉛コーティ
ングのみを施した電極を用いた比較品に比較し、発熱の
安定性が向上し、接触抵抗の耐久性が向上する。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１に示す試験では、電極にニッケルコー
ティングを施した本発明品と、電極にニッケルコーティ
ングを施さない以外は、同一条件で製造した比較品とを
準備し、それぞれについて発熱の安定性および接触抵抗
の耐久性について試験した。発熱の安定性試験では、面
状発熱装置を６５〜７５℃となるように通電し、所定時
間後に、発熱温度および動作電流が変化するか否かを調
べた。また、接触抵抗の耐久性試験では、それぞれの面
状発熱装置を１００℃の恒温槽内に２０００時間放置
し、その接触抵抗を調べた。

【００２２】表１に示すように、発熱の安定性および接
触抵抗の耐久性の点で、本発明品の方が優れていること
が確認できた。比較品に関しての接触抵抗の増加の原因
ないしメカニズムに関しては、完全には解明されていな
いが、主として、銅箔と樹脂との化学反応によるもので
はないかと推測される。

【００２３】本発明に係る面状発熱装置において、電解
銅箔から成る電極を加熱圧着することで、次に示す作用
を奏する。この加熱圧着工程は、電解銅箔と面状発熱素
子材料とを圧着し剥がれなくする機能の他、混練後の発
熱素子材料を加熱することにより、導電粒子、たとえば
カーボン粒子を凝集させ、所定の抵抗値を発現させる作
用を有する。

【００２４】本発明者らの実験によれば、加熱圧着時の
加熱温度と、加熱圧着によって得られた面状発熱素子の
抵抗値との関係は、図７に示す関係にあることが判明し
た。図７に示す実験では、加熱温度を１７０〜１９０℃
に変化させ、圧着圧力は約２００Ｋｇ／ｃｍ² と一定と
し、厚み約０．３mmの発熱素子を得た。その抵抗値を求
めたところ、図７に示す関係が得られた。すなわち、加
熱圧着温度を変化させることで、任意の抵抗値を有する
面状発熱素子を得ることができることが判明した。

【００２５】本発明では、加熱圧着温度を変えること
で、自動車用に適した任意の抵抗値の面状発装置を製造
することができる。本発明に係る面状発熱装置におい
て、電極のパターンを、面状発熱素子の導電率が高い方
向に、細長い電極が形成されるパターンとし、しかも面
状発熱素子の中央部での電極長さが、素子の周辺部での
電極長さよりも大きくなるように設計することで、次に
示す作用を奏する。

【００２６】基体材料などの絶縁物に導電性粒子を分散
させたものをフィルム状にして面状発熱素子を形成する
場合には、その加工工程で、導電性粒子の配向が発生す
る場合が多い。その結果、導電率に異方性が発現する。
この異方導電性を有する面状発熱素子では、導電率が高
い（抵抗が低い）方向に平行に電極を形成することで、
図８に示すように、電極長さＬが長いほど、単位長さ当
りの電極間の抵抗が低下する。

【００２７】なお、図８に示す結果が得られた実験で
は、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、異方導電性を示
す面状発熱素子１１上に、導電率が高い（抵抗が低い）
方向に平行に電極１３ａ，１３ｂを形成し、これら電極
１３ａ，１３ｂの長さＬを変化させ、単位長さ当りの電
極間抵抗を求めた。

【００２８】本発明では、図８に示す作用を利用し、面
状発熱素子の中央部での電極長さが、素子の周辺部での
電極長さよりも大きくなるように、電極パターンを設計
する。このようにすることで、面状発熱装置の中央部で
の単位長さ当りの電極間抵抗が、周辺領域よりも低くな
り、発熱量が増大する。

【００２９】実際に、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、面状発熱素子１１を、自動車のミラー形状に形成
し、その表面に、三列の櫛形電極パターン状に電極１３
ａ，１３ｂを形成し、中央部での電極パターン長さを長
くした面状発熱装置（図１０（Ａ）に示す）と、均等な
長さの電極パターンを有する面状発熱装置（図１０
（Ｂ）に示す）とを製作した。図１０（Ａ）では、中央
列の電極パターンが、凸レンズの断面形状となる。

【００３０】図１０（Ａ），（Ｂ）に示す面状発熱装置
に、それぞれ実際にミラーをつけて、融霜および露取り
特性を調べたところ、比較例品（図１０（Ｂ））に比
べ、本発明品（図１０（Ａ））では、ミラーの中央部か
らきれいに晴れ始めた。すなわち、本発明の有効性が確
認された。

【００３１】本発明に係る面状発熱装置において、面状
発熱素子の表面に形成された電極パターンと同様なダミ
ーの電極パターンを、面状発熱素子の背面にも形成する
ことで、次に示す作用を奏する。発熱素子材料と電極構
成箔とでは、線膨張係数が約１０倍程度（たとえば銅箔
と発熱素子材料の場合）相違する。したがって、図１１
（Ａ）に示すように、面状発熱素子１１の片面に対し
て、電解銅箔などの電極構成箔１３ｃを高温下で圧着す
る場合には、その室温への冷却後に、図１１（Ｂ）に示
すように面状発熱素子１１がカールする。これは、室温
に冷却すると、線膨張係数の大きい発熱素子１１が、電
極構成箔１３ｃに比較して縮みが増大するからである。

【００３２】これに対し、本発明では、面状発熱素子の
表面に形成された電極パターンと同様なダミーの電極パ
ターン（しかも、同一の厚みおよび材質を有する）を、
面状発熱素子の背面にも形成することで、面状発熱素子
のカールや反りを防止することができる。反りなどを防
止できる結果、その後の工程で、絶縁フィルムを圧着す
る工程、および製品を打ち抜き加工する工程が容易にな
る。

【００３３】本発明に係る面状発熱装置において、所定
パターンの電極が形成された面状発熱素子の表裏面に、
室温圧着型シリコーン系粘着剤を介して、絶縁フィルム
が張り合わせることで、面状発熱素子の抵抗の経時変化
を小さくすることができる。本発明に係る面状発熱装置
は、自動車用ミラーの曇り止めなどとして好適に用いる
ことができる。

【００３４】本発明に係る面状発熱体では、面状発熱素
子が、導電性粒子以外に、酸化物粒子を含むことが好ま
しい。酸化物粒子を含むことで、面状発熱素子の通電後
の抵抗変化率特性を改善することができる。たとえば基
体材料としての熱可塑性樹脂中に、導電性粒子としての
カーボン粒子のみを含有させた場合と、酸化物粒子とし
ての酸化チタンを０〜２０容積％含ませた場合とで、面
状発熱素子の通電後の抵抗変化率特性を図１３に示す。

【００３５】図１３中、横軸は面状発熱素子に対する通
電時間を示し、縦軸は抵抗変化率を示す。また、図１３
中、ａは、酸化チタンの容積％が０である面状発熱素子
を一定時間通電（発熱温度が９０℃となるような電圧、
以下同様）した後の抵抗の変化率特性を示し、ｂは、酸
化チタンの容積％が５である面状発熱素子を一定時間通
電した後の抵抗の変化率特性を示し、ｃは、酸化チタン
の容積％が１０である面状発熱素子を一定時間通電した
後の抵抗の変化率特性を示し、ｄは、酸化チタンの容積
％が１５〜２０である面状発熱素子を一定時間通電した
後の抵抗の変化率特性を示す。なお、酸化チタンの粒径
は、１００〜３００ｎｍである。

【００３６】図１３に示す結果から理解できるように、
酸化チタンを全く含まない場合（ａ）には、発熱素子の
通電後に、室温に戻すと、抵抗が著しく高くなり、酸化
チタンの配合量が増大するほど、抵抗変化が少なくな
る。これは、高温下で基体材料としての樹脂が溶融状態
になったときに、ミクロな構造変化を起こし難くする補
強作用を、酸化チタンが有することと考えられる。同様
な作用は、酸化鉄（Ｆｅ ₂ Ｏ₃ ）、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）、酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）などの酸化物粒子も有
する。

【００３７】本発明において、面状発熱素子に含まれる
導電性粒子として、ＤＢＰ吸油可能量が大きいものが好
ましい理由は、次のことから説明される。たとえば平均
粒径が７０〜９０ｎｍのカーボン粒子で、ＤＢＰの吸油
可能量が６０〜８０ｍｌ／１００ｇであるカーボン粒子
を用いて製造された面状発熱素子と、ＤＢＰの吸油可能
量が１００〜１５０ｍｌ／１００ｇのカーボン粒子を用
いて製造された面状発熱素子とのＰＴＣ特性比較を図１
４に示す。図１４中、横軸は、面状発熱素子の発熱温度
を示し、縦軸は、２５℃での抵抗に対する所定温度ｔ℃
での抵抗の比（抵抗率）を示す。

【００３８】図１４中の特性ｅに示すように、ＤＢＰの
吸油可能量が６０〜８０ｍｌ／１００ｇのものを用いて
製造された面状発熱素子では、樹脂の融点以上の高温領
域で、ＰＴＣ特性（温度上昇と共に抵抗が高くなる）が
なくなり、ＮＴＣ特性（温度上昇と共に抵抗が低くな
る）を示す。これに対し、図１４中の特性ｆに示すよう
に、ＤＢＰの吸油可能量が１００〜１５０ｍｌ／１００
ｇのものを用いて製造された面状発熱素子では、樹脂の
融点以上の高温領域でも、ＰＴＣ特性を示す。

【００３９】カーボン粒子の粒径が同じでＤＢＰ吸油可
能量が大と言うことは、カーボンストラクチャーが発達
していると考えられる。このことが、高温領域でのＰＴ
Ｃ特性を発揮させる原因か否かは明かではないが、おそ
らく、樹脂が溶融した状態でも、ミクロな構造を壊し難
くする補強作用を、このカーボンストラクチャーが有し
ているためと考えられる。

【００４０】本発明において、混練物のフロー特性（温
度１９０℃、圧力１００ｋｇ／ｃｍ ² 、ノズル径０．５
mm、ノズル長さ１mmの条件）が、１０^-1〜１０^-5ｃｃ／
ｍｉｎの流量特性であることが好ましい理由を説明す
る。上記範囲のように、発熱素子材料としての混練物の
粘度が高温領域で高く設定されていれば、端子カシメ部
の応力緩和による密着力低下が生じ難く、導通の安定性
が保持されるからである。

【００４１】

【実施例】以下、本発明に係る面状発熱装置を、図面に
示す実施例に基づき、詳細に説明する。図１は本発明の
一実施例に係る自動車用ドアミラーのための面状発熱装
置の一部破断背面図、図２は図１に示す面状発熱装置の
表面側電極パターンを示す図、図３は図１に示す面状発
熱装置の背面側電極パターンを示す図、図４は図１に示
すIV−IV線に沿う要部断面図、図５は図１に示すV−V線
に沿う要部断面図、図６は図２に示す電極パターンの要
部拡大図である。

【００４２】図１〜６に示すように、本発明の一実施例
に係る面状発熱装置１０は、面状発熱素子１２と、その
表面に形成された所定パターンの電極１４と、素子の裏
面に形成されたダミー電極１６とを有する。面状発熱素
子１２は、基体材料に、導電性粒子および酸化物粒子を
混練した導電性高分子材料で構成してあり、本実施例で
は、自動車のドアミラーに合致した形状を有している。

【００４３】素子１２の表面に形成された電極１４は、
図６に示すように、第１電極パターン１４ａと、第２電
極パターン１４ｂとから成り、その全体のパターンは、
図２に示すように、三列の櫛形電極パターンであり、中
央部の電極パターンは、凸レンズの断面形状となってい
る。すなわち、図２に示すように、中央列の電極パター
ンにおいて、素子１２の中央部での電極１４の長さＬ
（図６参照）は、周辺部での電極１４の長さよりも長く
設定してある。また、電極１４のパターンは、異方導電
性を有する発熱素子の導電率が高い（抵抗が低い）方向
に平行なパターンにする。

【００４４】異方導電性を有する面状発熱素子１２で
は、導電率が高い（抵抗が低い）方向に平行に電極を形
成することで、図８に示すように、電極長さＬが長いほ
ど、単位長さ当りの電極間の抵抗が低下する。そこで、
図８に示す作用を利用し、面状発熱素子１２の中央部で
の電極長さＬが、素子の周辺部での電極長さよりも大き
くなるように、電極パターンを設計する。このようにす
ることで、面状発熱装置１０の中央部での電極間抵抗
が、周辺領域よりも低くなり、発熱量が増大する。

【００４５】図２に示すように、電極１４を構成する一
方の第１電極パターン１４ａには、その端子カシメ部１
５ａにおいて、図１に示す第１端子１８がカシメられて
接続される。また、電極１４を構成する他方の第２電極
パターン１４ｂには、その端子カシメ部１５ｂにおい
て、図１に示す第２端子２０がカシメられて接続され
る。第１端子１８および第２端子２０は、図１に示すハ
ーネス２８およびコネクタ２２を通して外部電源に接続
される。

【００４６】これら端子１８，２０と、端子カシメ部１
５ａ，１５ｂとの接続部の詳細を、図５に示す。ただ
し、図５では、端子１８と端子カシメ部１５ａとの接続
部の断面を示す。端子２０と端子カシメ部１５ｂとの接
続は図５に示す場合と同様なので省略する。

【００４７】図５に示すように、端子カシメ部１５ａ
は、素子１２を貫通する雄端子１９を通じて、雌端子で
ある端子１８に接続される。雄端子１９の先端部１９ａ
は、雌端子である端子１８に対してカシメ止めさせ接続
される。端子１８は、ハーネス２８を介して図１に示す
コネクタ２２に接続される。

【００４８】図３に示すように、素子１２の背面側に形
成されるダミー電極１６の電極パターンは、図２に示す
端子カシメ部１５ａ，１５ｂに対応する裏電極カシメ部
１７，１７のパターンを除き、素子１２の表面側に形成
される電極１４と同じパターンである。また、ダミー電
極１６の材質および厚みも、電極１４と同様である。後
述するように、面状発熱装置１０の反りやカールを防止
するためである。図３に示す裏電極カシメ部１７のパタ
ーンが、図２に示す電極カシメ部１５ａ，１５ｂのパタ
ーンと異なるのは、図３に示す背面側のダミー電極１６
には通電する必要がないためである。

【００４９】図４，５に示すように、電極１４，１６が
形成された素子１２の両面には、室温圧着型シリコーン
粘着剤２４を介して、絶縁フィルム２６が張り合わせて
ある。室温圧着型シリコーン粘着材を使用する理由は、
面状発熱素子１２の抵抗の経時変化を小さくするためで
ある。また、前記雄端子１９のカシメも、絶縁フィルム
２６の貼着と同時に行う。

【００５０】図５に示すように、装置の表面側、すなわ
ち電極１４側に位置する絶縁フィルム２６の表面には、
両面テープ３０および剥離紙３２が順次積層してある。
剥離紙３２が剥離されることにより、その面に自動車用
ミラーが貼着される。自動車用ミラーは、電極１４によ
り通電されて発熱する素子１２により加熱されることが
できる。

【００５１】なお、図５中、符号３４は絶縁用熱収縮チ
ューブを示し、符号３６は絶縁用液状シリコン剤を示
す。この面状発熱装置１０は、たとえば次に示す方法で
製造される。導電性粒子として、たとえばカーボン粒子
（たとえば東海カーボン社製ＧＧ０１３）を用い、酸化
物粒子としては、酸化チタン粒子を用いる。また、基体
材料としては、ＥＡＡ樹脂を用いる。ＥＡＡ樹脂と、カ
ーボン粒子と酸化チタン粒子との混合比の一例を、表２
に示す。

【００５２】

【表２】

【００５３】カーボン粒子の粒径は、７０ｎｍであり、
酸化チタンの粒径は２００ｎｍである。容積比は、ＥＡ
Ａ樹脂５９％に対し、カーボン粒子が１７％、酸化チタ
ン粒子が２４％である。面状発熱素子を構成する材料１
００ｃｃ中のカーボン粒子の表面積は、５８０ｍ² であ
り、酸化チタン粒子の表面積は、７３０ｍ² である。

【００５４】混練装置としては、オープンロールもしく
は密封式ニーダ混練機を用いる。また、混練温度は、Ｅ
ＡＡ樹脂などの基体材料の融点よりも１０〜５０℃程度
高い温度に設定される。導電性粒子としては、導電性粒
子がカーボン粒子である場合には、カーボン粒子１００
グラムに対してＤＢＰが１００〜１５０ｍｌ程度吸油可
能な性質を有するカーボン粒子を用いる。

【００５５】このようにして得られた発熱素子材料は、
図１４中の曲線ｆで示すように、１００℃以上の高温領
域でも、ＮＴＣ特性を示さない良好なＰＴＣ特性を有す
る。発熱素子の現材料および混練後の材料は、高湿度下
では吸湿する性質があり、その吸湿量が加工後の抵抗値
に影響を及ぼす。したがって、これら材料は、恒温恒湿
下で保存することが好ましい。本実施例では、温度２０
℃および湿度５０％の条件下で、これら材料を保管し
た。

【００５６】混練工程とは別に、接合面側を粗面化処理
した電解銅箔を準備する。電解銅箔としては、特に限定
されないが、たとえば古河サーキットフォイル社製ＧＴ
−１８を用いる。粗面化処理された電解銅箔の表面に
は、亜鉛コーティングおよびニッケルコーティングを施
すことが好ましい。

【００５７】次に、混練した材料を分出しし、シート状
の発熱素子材料を得る。そのシート厚さは、特に限定さ
れないが、たとえば０．３mm程度である。このシート状
発熱素子材料の表裏面に、前記粗面化処理された電解銅
箔を加熱圧着する。その際に、電解銅箔の粗面化処理面
が発熱素子材料に対して圧着する。

【００５８】この加熱圧着工程は、電解銅箔と発熱素子
材料とを圧着し剥がれなくする機能の他、混練後の材料
を加熱することにより、導電性粒子であるカーボン粒子
を凝集させ、所定の抵抗値を発現させる作用を有する。
加熱圧着条件としては、特に限定されないが、加熱温度
が１７０〜１９０℃、圧着圧力が約２００Ｋｇ／ｃｍ ²
である。この圧着により、厚み約０．３mmの面状発熱素
子を得ることができる。

【００５９】加熱圧着工程時およびその後の冷却工程あ
るいはエッチング工程には、発熱素子に反りやカールな
どは生じない。発熱素子の両面に電解銅箔を加熱圧着す
るからである。加熱圧着時の加熱温度を変えることによ
り、任意の抵抗値を有する面状発熱素子を得ることがで
きる。

【００６０】加熱圧着後には、発熱素子の両面に加熱圧
着された銅箔を、図２，３に示すパターンにエッチング
加工する。このエッチング時にも、素子１２に反りやカ
ールなどは発生しない。その後、図４，５に示すよう
に、電極１４，１６が形成された素子１２の両面に、室
温圧着型シリコン粘着剤２４を介して、絶縁フィルム２
６を張り合わせる。その際に、図５に示すように、雄端
子１９を、電極カシメ部１５ａ，１５ｂの位置で、素子
１２に対して貫通させ、端子１９の先端部１９ａをカシ
メ、雌端子である端子１８，２０に接続する。

【００６１】その後、図５に示すように、装置の表面
側、すなわち電極１４側に位置する絶縁フィルム２６の
表面に、両面テープ３０および剥離紙３２が順次積層す
る。自動車に装着する際には、剥離紙３２を剥離するこ
とにより、その面に自動車用ドアミラーを貼着できる。

【００６２】実際に装置１０の表面に、厚さ１．８mmの
背面クロムメッキされた耐熱ガラス製ドアミラーを貼着
し、ＤＣ１２Ｖの電圧を印加し、環境温度２０℃で動作
させた結果を図１２に示す。図１２に示すように、ミラ
ーの鏡面温度は曲線Ｘで示すように通電時間と共に上昇
するが、一定以上の通電時間では約６０℃以上に上昇し
ない。また、作動電流は、曲線Ｙで示すように、通電時
間と共に低下し、一定電流に近づく。すなわち、本実施
例に係る面状発熱装置１０が良好なＰＴＣ特性を有する
ことが確認された。

【００６３】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。たとえば、本発明に係る面状発熱装置は、
その電極に特徴を有し、面状発熱素子１２の材質は特に
限定されない。また、本発明に係る面状発熱装置は、自
動車のミラー用として用いられるのみではなく、その他
の用途にも好適に用いることができる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
面状発熱装置によれば、電極として抵抗が小さい銅箔を
用いることで、電極での電圧降下および発熱ロスを防止
することができる。また、電解銅箔は、エッチングによ
り容易に加工することができると共に、面積抵抗が導電
性インキと比べて小さいため、電極の幅を狭くすること
が可能になり、電極間に位置する面状発熱素子の表面面
積を大きくすることができ、結果として発熱面積を大き
くすることができる。また、銅箔は柔軟なため、軽度の
屈曲に対しても、電極が切れにくい。

【００６５】本発明に係る面状発熱装置において、電解
銅箔の接合面に粗面化処理を施すことで、電極と面状発
熱素子との接触面積が増大し、これらの接触抵抗が小さ
くなると共に、その粗面が投錨作用（ファスナー作用）
を奏し、面状発熱素子の表面に、電解銅箔で構成された
電極が、高強度に接着される。

【００６６】また、本発明に係る面状発熱装置におい
て、面状発熱素子に対する電解銅箔の接合面を粗面化処
理すると共に、その接合面にニッケル層を電着すること
で、発熱の安定性が向上し、接触抵抗の耐久性が向上す
る。本発明に係る面状発熱装置において、電解銅箔から
成る電極を加熱圧着し、加熱圧着温度を変化させること
で、任意の抵抗値を有する面状発熱素子を得ることがで
きる。すなわち、加熱圧着温度を変えることで、自動車
用に適した任意の抵抗値の面状発装置を製造することが
できる。

【００６７】本発明に係る面状発熱装置において、電極
のパターンを、面状発熱素子の導電率が高い方向に、細
長い電極が形成されるパターンとし、しかも面状発熱素
子の中央部での電極長さが、素子の周辺部での電極長さ
よりも大きくなるように設計することで、中央部での発
熱が特に大きくなる。したがって、この面状発熱装置を
自動車のミラーに用いた場合には、融霜および露取り特
性において、ミラーの中央部からきれいに晴れ始め、視
界が良好になるなどの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る自動車用ドアミ
ラーのための面状発熱装置の背面図である。

【図２】図２は図１に示す面状発熱装置の表面側電極パ
ターンを示す図である。

【図３】図３は図１に示す面状発熱装置の背面側電極パ
ターンを示す図である。

【図４】図４は図１に示すIV−IV線に沿う要部断面図で
ある。

【図５】図５は図１に示すV−V線に沿う要部断面図であ
る。

【図６】図６は図２に示す表面側電極パターンの拡大図
である。

【図７】図７は加熱圧着時の加熱温度と、加熱圧着によ
って得られた面状発熱素子の抵抗値との関係を示す図で
ある。

【図８】図８は電極長さＬが長いほど、単位長さ当りの
電極間の抵抗が低下することを示す図である。

【図９】図９（Ａ），（Ｂ）は、異方導電性を示す面状
発熱素子上に、導電率が高い（抵抗が低い）方向に平行
に電極を形成した例を示す平面図および断面図である。

【図１０】図１０（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明品と
比較品との電極パターンの正面図である。

【図１１】図１１（Ａ），（Ｂ）は発熱素子の反りを示
す説明断面図である。

【図１２】図１２は本発明の実施例に係る面状発熱装置
を自動車用ミラーとして用いた場合の特性図である。

【図１３】図１３は導電性粒子としてのカーボン粒子の
みを含有させた場合と、酸化物粒子としての酸化チタン
を０〜２０容積％含ませた場合とで、面状発熱素子の通
電後の抵抗変化率特性を示す図である。

【図１４】図１４はＤＢＰを６０〜８０ｍｌ／１００ｇ
含油可能なカーボン粒子を用いて製造された面状発熱素
子と、ＤＢＰを１００〜１５０ｍｌ／１００ｇ含油可能
なカーボン粒子を用いて製造された面状発熱素子とのＰ
ＴＣ特性比較を示す図である。

【図１５】図１５は従来例に係る面状発熱装置の要部断
面図である。

【図１６】図１６は図１５に示す装置の平面図である。

【符号の説明】 １０… 面状発熱装置 １２… 面状発熱素子 １４… 電極 １４ａ… 第１電極パターン １４ｂ… 第２電極パターン １５ａ，１５ｂ… 端子カシメ部 １６… ダミー電極 １７… 裏電極カシメ部 １９… 雄端子 ２４… シリコーン粘着剤 ２６… 絶縁性フィルム

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田熊 勇 佐賀県三養基郡中原町大字簔原609 エヌ オーケー株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面状発熱素子と、この面状発熱素子の表
   面に形成された電極とを有し、 前記電極が、面状発熱素子の表面に接合され、所定パタ
   ーンにエッチング加工された電解銅箔で構成してある面
   状発熱装置。
2. 【請求項２】 前記電解銅箔の厚みが、９〜７０μｍで
   あり、この電解銅箔の接合面が粗面化処理してあり、こ
   の電解銅箔の接合面には、ニッケル層が電着してある請
   求項１に記載の面状発熱装置。
3. 【請求項３】 前記面状発熱素子の表面には、櫛形状の
   電極パターンが、少なくとも一列以上形成してあり、中
   央列の電極パターンの電極長さが、中央部で長く、周辺
   部で短いパターンである請求項１または２に記載の面状
   発熱装置。
4. 【請求項４】 前記面状発熱素子が異方導電性を有し、
   前記電極が、導電率が高い方向に平行に細長く形成して
   ある請求項３に記載の面状発熱装置。
5. 【請求項５】 前記面状発熱素子の表面に形成された前
   記電極パターンと同様なダミーの電極パターンが、前記
   面状発熱素子の背面にも形成してあり、これら電極パタ
   ーンが、面状発熱素子に対して加熱圧着してある請求項
   １〜４のいずれかに記載の面状発熱装置。