JPS63304592A

JPS63304592A - 厚膜抵抗組成物及びこの厚膜抵抗組成物により製造される面発熱体

Info

Publication number: JPS63304592A
Application number: JP62069082A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Maruo; 丸尾　哲郎; Hitoshi Shimomukai; 下向　仁; Harutaka Okamura; 岡村　治孝; Yoshinori Fujita; 藤田　良範
Original assignee: SANUEEBU KOGYO KK; Sun Wave Corp
Current assignee: SANUEEBU KOGYO KK; Sun Wave Corp
Priority date: 1987-01-07
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1988-12-12

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、ガラス或いはセラミックスなどの基板上に
抵抗体を印刷・焼成して構成してなる面発熱体に好適な
厚膜抵抗組成物及びこの厚膜抵抗組成物により製造され
る面発熱体に関する。

（従来技術）従来から暖房器などの発熱体として、ニクロム材料を線
状又は帯状に形成したものか多用されており、また特殊
な高温又は耐久性が要求される場合には、カンタルが熱
源材料として用いられているのは周知のとおりである。

しかしながら、上記従来のニクロム材料を熱源としたも
のにあっては、（１）抵抗値温度変数が高いため、比較的中温度領域の
５００°Ｃ程度を熱源とするものが得にくいこと、（２）ニクロム材料を熱源とした場合、この熱源から発
せられる輻射熱の波長は、はとんどか１ミクロン以下で
あり、人間が快く暖かいと感する波長か５〜６ミクロン
程度であることから比較して、ニクロム材料の波長はか
なりの短波長であり、実際には暖かさの中に痛さを感じ
、不快感を与えてしまうこと、（３）シーｌ−抵抗値が
高いため、任意形状の熱源か得られないこと、なとの問題を有していた。

このため、近年では、ガラス或いはセラミックスなどの
基板上に抵抗体を印刷・焼成して構成されてなる面発熱
体か公知である。

この面発熱体は、中湿度領域の熱源が容易に得られると
共に、人間が快く感じる輻射熱波長が得られ、しかも印
刷技術で任意形状の熱源を構成することかできる、とい
う優れた利点を有している。

（従来技術の問題点）しかしながら、上記従来の面発熱体にあっては、基板上
に抵抗体或は導体を形成するための厚膜抵抗組成物中の
導電成分を、銀、銀−白金混合体、銀−パラジウム混合
体、金、銅、酸化ルテニウムまたは酸化モリブデン等の
金属或は金属酸化物で形成しているため、抵抗体或は導
体としての抵抗温度係数の絶対値が高くて熱的に不安定
であり、しかも、比較的高価な金属を使用するためコス
ト高となるという問題を有していた。

特に、上記従来の面発熱体にあっては、１００ｍΩ／口
程度の非常に低い抵抗値を持つ抵抗体に、上記従来の厚
膜抵抗組成物を使用して面発熱体を形成した場合には、
金属成分の使用割合が高くなり、その抵抗温度係数の絶
対値か高くて熱的に非常に不安定となり易いという問題
を有していた。

この発明は、かかる現状に鑑み創案されたものてあって
、その目的とするところは、第１に、抵抗温度係数の絶
対値か低くて熱的安定性に優れ、かつ、低価格な厚膜抵
抗組成物を提供し、第２に、−上記厚膜抵抗組成物を基
板上に印刷して焼成することて、中湿度領域の熱源か容
易に得られると共に、人間か快く感じる輻射熱波長が得
られ、しかも、印刷技術により任意形状の熱源を構成す
ることかてきる面発熱体を廉価に提供し、第３には、以
上のようにして得られた面発熱体表面に形成される抵抗
体或は導体を、有効に絶縁し、かつ、有効に酸化するの
を防止することができる面発熱体（グレーズヒータ）を
提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記目的を達
成するため、この発明に係る厚膜抵抗組成物の組成比率
を、銅とニッケルとの混合粉末からなる導電性成分を３
０〜８５重量％とし、これに対し、ガラスフリットを１
０〜６５重量％とすると共に、有機溶媒を５〜４０重量
％となして構成したことを特徴とするものである。

また、この発明に係る面発熱体は、上記組成比率からな
る厚膜抵抗組成物を、ガラス或いはセラミックスなどの
基板上に印刷・焼成して抵抗体または導体を構成したこ
とを特徴とするものである。

厚膜抵抗組成物の導電性成分である銅（Ｃｕ）とニッケル（Ｎｉ）の混合比は、重量％て銅３
０〜８０％に対しニッケルが７０〜２０％の範囲て混合
するのが好ましい。この銅とニッケルの組成比を変える
ことにより、抵抗体の抵抗温度係数及び抵抗値を調整す
ることかてきる。

このようにして混合された導電性成分（微粉末）を、真
空中または不活性ガス中にて１０００〜１４００℃（こ
の温度は、導電性粉末を構成する組成比により多少異る
。）に加熱し合金化する。

このようにして得られた混合物を、粉砕機又は分級機に
より微粉砕し、抵抗体ペースト用の微粉末を作成する。

抵抗体ペーストを基板上に印刷し、焼成した場合、基板
の熱膨張と異るとグレーズ層に剥離か生じるので、グレ
ーズ層と基板の各熱膨張を合わせておく必要がある。こ
の役目をするのか抵抗体ペースト中のガラスフリットで
ある。

この発明では、このガラスフリットの組成は２つの組成
からなるものが考えられる。

その第１のガラスフリットは、バリウム−アルミニュウ
ム硼酸塩ガラスであり、第２のガラスフリットとしては
、バリウム−カルシウム硼珪酸ガラスである。

これらの各ガラスフリットは、特に、米国特許＠４，２
５６，７９６号公報所載のボースリン被覆金属基板やア
ルミナ製の基板と適合するが、基板の材質や作成される
面発熱体の用途によって、そのどちらかが選択される。

このような組成からなるガラスフリットは、上記組成か
らなるガラスを、粉砕機又は分級機て１〜３ＪＬｍサイ
ズの粉末に粉砕する。

このようにして得られたガラス粉末を、前記導電性成分
（微粉末）と一定の割合で混合し、これに有機溶媒を加
えて所謂インク状に作成する。

この有機溶媒としては、例えば、セルローズ誘電体のエ
チルセルロース、ポリアクリル酸エステル、ポリオレフ
ィン、ポリエステルまたはメタクリレートの合成樹脂材
とエステルアルコールとを、０．５　〜１．５　　：　　９．５〜８．５（重量比）
の比率て混合したもの、その他の類似する結合剤を適用
することができる。

また、必要かある場合には、上記有機溶媒に、適宜の粘
度調整剤を添加することもできる。この粘度調整剤とし
ては、パイン油、テルピネオール、ブチルカルビトール
アセテートまたはエステルアルコール系のものを適用す
ることかできる。

このようにして作成されたインク状の抵抗体ペーストは
、スクリーン印刷、刷毛塗り或は吹き付は等の手段て基
板上に印刷等することで、この発明に係る面発熱体は形
成される。

このように形成される面発熱体の一製造例を示すと、イ
ンク状の抵抗体ペーストを、テトロンスクリーンを用い
て基板上に印刷し、空気中において１００〜１２５℃の
温度で１０〜１５分間乾燥し、この後、窒素中において
８００〜９５０℃の温度で４〜ｌＯ分間焼成して、基板
の表面に抵抗体層を形成する。電極は、抵抗体層を形成
した後、Ａｇ−Ｐｔ系抵抗体ペーストをスクリーン印刷
し、乾燥後、焼成して得たＡｇ−Ｐｔ電極を用いた。

また、この発明にあっては、面発熱体の抵抗体の形成を
、第１図に示す工程によって製造することもできる。

即ち、第１図に示す工程は、所謂ｒ無電解メッキ１処理
工程を示しており、先ず、基板の表面をｒ脱脂」した後
、「表面調整」を行い、ｒセンシタイジング」後に「ア
クチベイチング１を行い、次にｒ無電解銅−ニッケルメ
ッキ１を行なった後に、これをＶ活性化」し、「電気銅
−ニッケルメッキ」を行った後に「レジスト塗布Ｊを行
い、「エツチング」処理を行った後に上記「レジストの
剥離」を行い、最後に、これを「乾燥Ｊして形成するこ
とがてきる。

以下、実施例について説明する。

（実施例）厚膜抵抗組成物を次の表に示す配合比で構成した。

表１尚、上記配合からなる導電性成分は、銅とニッケルの各
粉末を、重量比率が３０　：　７０になるように混合し
、１０００・〜１４００℃て加熱処理した後、これを粉
砕機て粉砕し、１０ミクロン以下の粉末となして構成し
た。

また、上記表１のガラスフリットは、下記表２の酸化物
を下記表２の重量比率で混合し、白金るつぼに入れて１
５００℃で溶融した後、クエンチンクロールによってフ
リット化し、これを粉砕機および分級機て２〜３ミクロ
ンの粉末となして構成した。

表２このようにして作成された前記導電性成分とガラスフリ
ットとを、次に前記各種の有機溶媒の中から選択された
有機溶媒中に入れて混合し、次いで３本のロールミルに
かけて混練し、スクリーン印刷に適するように均一に混
合された抵抗体ペーストを作成した。

この場合の有機溶媒としては、 ■エステルアルコールにエチルセルローズを６％加えた
もの、 ■エステルアルコールにキャスターオイル１１％を加え
たもの、 ■エステルアルコールにチクサトロールを加えたもの、のいずれかを用いた。

以上のようにして得られた抵抗体ペーストを１８０メツ
シユのスクリーンを用いて基板上に印刷し、空気中１０
０〜１２０°Ｃで１０分間乾燥した後、窒素雰囲気のベ
ルトコンベア炉中において最高温度９００℃で８〜１１
分間焼成した。

このようにして得られた面発熱体の抵抗体層は、２０〜
３０ミクロンであり、シート抵抗値（ＳＲ）および抵抗
値温度変数（ＴＣＲ）は、夫々Ｎｏ　Ｉ　　　　ＮＯ２ＳＲ（ｍΩ／口）　　　　　５０．１０　　４２．７Ｔ
ＣＲ（ｐｐｍ／’Ｃ）　　４２　　　１００てあった。

以上の面発熱体に負荷を加え、表面温度が４００°Ｃに
なるように連続寿命テストを行った結果、抵抗変化率は
、テスト時間７２００時間て３％程度であった。この時
の輻射波の波長は、第１図に示すように、４〜１２ミク
ロンであった。

第２図と第３図は、上記のようにして形成された基板ｌ
上に形成された抵抗体２の表面に、ガラス製のグレーズ
保護膜３をグレージインクし、抵抗体の絶縁及び酸化を
防止するように構成してなる所謂クレーズヒータの一例
を示している。

クレーズ保護膜３は、前記適宜の組成からなるガラスフ
リットと適宜の有機溶媒とを選択し、かつ適宜の割合で
混合して形成されておす、印刷等の手段により上記抵抗
体２の表面に塗布され、乾燥後所要の温度で焼成されて
形成される。

〔発明の効果〕

この発明に係る厚膜抵抗組成物は以上のように構成され
ているので、抵抗温度係数の絶対値が低くて熱的安定性
に優れ、かつ、低価格に提供することかでき、特に、１
００ｍΩ／口程度の非常に低い抵抗値を持つ抵抗体に好
適であるという効果を奏する。

また、この厚膜抵抗組成物によって製造される面発熱体
は、以上のように構成されているのて、シート抵抗値が
低いため印刷技術により任意形状のものを容易に作成す
ることがてき、また、熱源からの輻射波の波長は、第４
図に示すように、４〜１２ミクロンの長波長のものか得
られるのて、痛さを感じない快い暖かさか得られると共
に、抵抗値温度変数が低いので、比較的中温度領域の温
度を安定化させることがてき、用途か拡大する他、抵抗
体の表面にグレーズ層を形成することて、抵抗体或は導
体を、有効に絶縁し、かつ、有効に酸化するのを防止す
ることがてきるので耐久性か向上する等、幾多の優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る面発熱体の製造工
程の−・例を示すフローチャート図、第２図はグレーズ
層が形成されたこの発明の一実施例に係る面発熱体の斜
視図、第３図は同面発熱体の断面図、第４図はこの発明
の一実施例に係る面発熱体の放射特性を示すグラフ図で
ある。〔符号の説明〕ｌ・・・基板　　　　　２・・・抵抗体３・・・グレー
ズ保護膜特許出願人　　サンウェーブ工業株式会社第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）銅とニッケルとの混合粉末からなる導電性成分が
３０〜８５重量％であり、ガラスフリットが１０〜６５
重量％であり、有機溶媒が５〜４０重量％の混合比率で
ある厚膜抵抗組成物。
（２）前記銅とニッケルとの混合比は、銅が３０〜８０
重量％に対し、ニッケルが７０〜２０重量％であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の厚膜抵抗組成
物。
（３）前記ガラスフリットは、バリウム−アルミニュウ
ム硼酸塩ガラスで構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の厚膜抵抗組成物。
（４）前記ガラスフリットは、バリウム−カルシュウム
硼珪酸で構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の厚膜抵抗組成物。
（５）前記有機溶媒は、エチルセルローズ、ポリアクリ
ル酸エステル、メタクリレート、ポリエステルまたはポ
リオレフィン等のセルローズ誘導体で構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の厚膜抵抗組
成物。
（６）前記有機溶媒は、エチルセルローズ、ポリアクリ
ル酸エステル、メタクリレート、ポリエステルまたはポ
リオレフィン等のセルローズ誘導体と、パイン油、テル
ピネオール、ブチルカルビトールアセテートまたはエス
テルアルコール系の粘度調整剤と、で構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の厚膜抵抗組
成物。
（７）銅とニッケルとの混合粉末からなる導電性成分が
３０〜８５重量％であり、ガラスフリットが１０〜６５
重量％であり、有機溶媒が５〜４０重量％の混合比率で
ある厚膜抵抗組成物を、基板上に印刷し焼成して構成さ
れてなる面発熱体。
（８）前記銅とニッケルとの混合比は、銅が３０〜８０
重量％に対し、ニッケルが７０〜２０重量％であること
を特徴とする特許請求の範囲第７項記載の面発熱体。
（９）前記ガラスフリットは、バリウム−アルミニュウ
ム硼酸塩ガラスで構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第７項記載の面発熱体。
（１０）前記ガラスフリットは、バリウム−カルシュウ
ム硼珪酸で構成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第７項記載の面発熱体。
（１１）前記有機溶媒は、エチルセルローズ、ポリアク
リル酸エステル、メタクリレート、ポリエステルまたは
ポリオレフィン等のセルローズ誘導体で構成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の面発熱体
。
（１２）前記有機溶媒は、エチルセルローズ、ポリアク
リル酸エステル、メタクリレート、ポリエステルまたは
ポリオレフィン等のセルローズ誘導体と、パイン油、テ
ルピネオール、ブチルカルビトールアセテートまたはエ
ステルアルコール系の粘度調整剤と、で構成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の面発熱体
。
（１３）前記厚膜抵抗組成物を焼成して得られた抵抗体
の表面には、ガラスを主成分とする保護膜層が形成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第７項、第８項
、第９項、第１０項、第１１項または第１２項いずれか
記載の面発熱体。