专利名称：：发热体及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及能够输出大功率以用作开水的热负载的发热体及其制造方法。首先参看图7和8，以描述已有技术的这种发热体1和采用这种发热体的加热器7。如图7所示，发热体1包括正温度特性的热变电阻元件2、一对形成于热变电阻元件2的一主表面上的梳状电极3和4以及形成于其侧面和另一主表面并分别与梳状电极3和4电学连接以便向后者提供电力的端电极5和6。通过在热变电阻元件2的一个主表面上涂覆一层导电膏(例如含有主要成分为银的导电膏)并且烘干形成欧姆接触而形成梳状电极3和4。如图8所示，通过将绝缘平板8和热辐射部件9依次放置在热变电阻元件2形成梳状电极3和4的主表面上而构成加热器。可以另外提供功率馈送端(未画出)以电学连接端电极5和6。绝缘平板8为包含绝缘材料的薄板，它与热变电阻元件2上的梳状电极3和4面接触以将它们与热辐射部件9隔绝开来。热辐射部件9包含具有较高热导率的金属平板(例如铝板)，它与绝缘平板8面接触。但是在这种结构的发热体中，由于梳状电极3和4的膜厚不能忽略不计，所以在热变电阻元件2与绝缘平板8之间总会形成间隙(图8中字母S所示)。毫无疑问，间隙S将对从发热体1至绝缘平板8之间的热传导产生不利的影响。为了解决这个问题，已知的方法是在间隙S内填入硅脂或者粘合剂以改善热传导。但是由于硅脂和粘合剂的热导率与空气层的热导率相比大不了多少，所以仍然难以提供能够完全利用发热体特点而输出大功率的高效加热器。因此本发明的一个目标是提供一种能够高效传递由正温度特性热变电阻元件表面输出的热量的发热体。实施本发明以实现上述和其它目标的发热体的特征在于不仅包含一对位于正温度特性平面型热变电阻元件的一个主表面上的梳状电极，而且梳状电极的膜厚小于10微米。比较好的是进一步提供端电极，它们在热变电阻元件的侧面和另一主表面上经过烘干并与梳状电极连接。更好的是梳状电极包含Ni、Al、CrMonel(蒙乃尔合金)及其合金或者包含上述两种或更多种物质的层状结构。按照本发明的发热体可以这样的方式制造在正温度特性平面型热变电阻元件的主表面上形成电极薄膜并采用刻蚀工艺形成一对梳状电极。具体而言，通过在热变电阻元件表面电镀一层电极薄膜，并且按照梳状电极对的形状将抗蚀剂涂覆于该薄膜，随后腐蚀掉抗蚀剂露出的薄膜部分，最后去掉抗蚀剂以在热变电阻元件的主表面上形成梳状电极对。另一种方法是可以在热变电阻元件表面上放置一层抗镀剂，当电镀热变电阻表面抗蚀剂露出部分以形成电极薄膜之后，去除抗镀剂以形成梳状电极对。还有一种方法是利用溅射形成梳状电极对。端电极仍可以烘干于热变电阻元件的侧面和另一主表面上并与梳状电极对连接。利用按照本发明的该方法可以获得改进了功率输出的发热体，所形成的梳状电极的厚度也有所减小。作为说明书一部分的附图阐述了本发明的实施例，并且与文字描述一起解释了本发明的原理。在附图中图1为在制造过程中已经涂覆抗蚀剂的按照本发明第一实施例的发热体的斜视图；图2为进行腐蚀工艺以形成梳状电极对并去除抗蚀剂之后的图1发热体的斜视图；图3为沿图2直线3-3剖取的按照本发明第一实施例的发热体的剖面图；图4为在制造过程中已经涂覆抗镀剂的按照本发明第二实施例的另一个发热体的斜视图；图5为电镀形成电极薄膜之后图4发热体的斜视图；图6为表示发热体输出功率与梳状电极膜厚之间关系的曲线图；图7为已有技术发热体的斜视图；以及图8为沿图7直线8-8剖取的采用图7发热体的加热器部分的剖面图。首先借助图1-3描述按照本发明的发热体制造方法。制备了尺寸为30×40×1.0mm的正温度特性平面型热变电阻元件11，并且其所有表面都适于进行化学淀积Ni处理以形成电极薄膜12。接着如图1所示，在热变电阻元件11的一个主表面的电极薄膜上按照梳状电极对的形状涂覆抗蚀剂13和14。接着在热变电阻元件11的相对的侧面上涂覆抗蚀剂15和16，并且利用腐蚀工艺去除由抗蚀剂13、14、15和16露出的电极薄膜部分12。随后如图2所示，去除抗蚀剂13、14、15和16以获得梳状电极对23和24以及位于侧面并与梳状电极23和24电学连接的侧面电极25和26。通过将含有主要成份为银的导电膏涂覆在热变电阻元件11的另一主表面和侧面以覆盖电镀的侧面电极25和26，并通过烘烤形成端电极27和28，以与梳状电极对23和24连接而获得图3所示的发热体21。换句话说，侧面电极25和26分别与梳状电极对23和24电学连接。由于侧面电极25和26的用途是在梳状电极对23和24与端电极27和28之间形成可靠的电学连接，所以它们可以用任何合适的连接装置替代。如图8所示，通过借助硅脂将绝缘平板8和热辐射部件9放置在形成有梳状电极对23和24的发热体21同一主表面上而利用这样获得的发热体21形成了加热器(未画出)。尺寸为30×40毫米的框附于热辐射部件9的主表面，水放置在框的内部，而100V的交流电通过发热体21。发热体使水沸腾所需的功率为348瓦。该热变电阻元件11常温下的电阻为50欧姆，居里温度为180℃。其次，借助图4和5描述按照本发明的另一种制造发热体的方法。(第一)抗镀剂涂覆在与图1-3中描述的相同热变电阻(为方便起见也用标号11表示)的一个主表面上，使得热变电阻元件11的一个主表面以梳状电极的形式呈现。接着，(第二)抗镀剂32涂覆在热变电阻元件11的另一主表面上，而(第三)抗镀层剂33和34涂覆在热变电阻元件11的相对并与第一抗镀剂31相连。接着，通过在已经涂覆了抗镀剂31、32、33和34的热变电阻元件11表面化学淀积Ni而形成电极薄膜。如图5所示，梳状电极对35和36由此形成，其中热变电阻元件11的表面是露出的，而未被抗镀剂31、32、33和34覆盖。当去除了镀层电阻31、32、33和34之后，获得了另一个热敏电阻11在其一个主表面上有梳状电极对23和24。如同上述图1-3所述，通过增加接线端电极27和28形成了另一个发热体(未画出)。接下来，借助图3和4描述按照本发明第三实施例的还有一种方法。提供上面采用(并且也采用标号11表示)的热变电阻元件，并且图4中用标号31、32、33和34表示的主表面部分由掩模覆盖。通过溅射依次形成主要成份为Ni、Cr和Ag的电极薄膜从而形成图2所示的梳状电极对，每一这样的层状结构包含三层。按照测试实验，每个梳状电极的厚度为1微米。接着，如上所述通过烘干加入端电极(如图3中27和28所示)以形成另一个实施于本发明的发热体(未画出)。作为一个比较实例，采用与上面所用一样(因此也用标号11表示)的另一个热变电阻元件并且通过丝网印刷涂覆主要成份为银的导电膏并烘干形成如23和24所示的梳状电极对。接着，如上所述加入端电极以形成形状与图3中21所示相同的发热体比较实例(未画出)。梳状电极的厚度为30微米。利用按照本发明的第二和第三实施例以及比较实例的发热体也形成了加热器并且测量了它们的输出。结果示于表1。表1</tables>对于发热体输出功率与梳状电极薄膜厚度之间关系作了更为深入的研究。其结果示于图6。由表1和图6可以理解的是，随着梳状电极的膜厚超过10微米，发热体的输出功率明显降低。虽然借助了有限数量的实例描述了本发明，但是本发明的范围并不局限于这些实例。例如，虽然揭示的是采用Ni、Cr和Ag，但是可以采用Ni、Cr、Ag、Monel或者可以与它们形成合金并提供与热变电阻元件欧姆接触的任何金属。梳状电极可以是包含多层的层状结构。总之，按照本发明的发热体的特征在于具有薄梳状电极，从而使得热变电阻元件的热量可以有效地传递到热辐射部件。因此，可以提供输出功率较大的发热体。可以利用电镀或溅射方法制造这样的发热体以在热变电阻元件上形成梳状薄膜电极从而获得更薄的梳状电极。通过溅射可以形成更薄的电极薄膜，并且如果梳状电极是由干法工艺形成的，则热变电阻元件的特性不会受到不利的影响。权利要求1.一种发热体，其特征在于包含包含一对相对主表面的正温度特性平面型热变电阻元件，以及形成于所述热变电阻元件的一个所述主表面上的梳状电极对，所述梳状电极的厚度小于10微米。2.如权利要求1所述的发热体，其特征在于进一步包含通过烘干在所述热变电阻元件的侧面和另一所述主表面上形成的端电极，所述端电极的每一个都与所述梳状电极对相关的一个梳状电极电学连接。3.如权利要求2所述的发热体，其特征在于所述梳状电极包含Ni、Al、Cr、Monel及其合金中的一种。4.如权利要求2所述的发热体，其特征在于所述梳状电极为包含两层或两层以上的层状结构，所述每一层包含Ni、Al、Cr、Monel及其合金中的一种。5.一种制造发热体的方法，其特征在于所述方法包含以下步骤在正温度特性平面型热变电阻元件的表面上电镀电极薄膜；以及通过刻蚀所述电极薄膜在所述热变电阻元件的一个主表面上形成一对梳状电极。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于进一步包含的步骤是通过烘干在所述热变电阻元件的侧面和另一所述主表面上形成接线端电极，所述接线端电极的每一个都与所述梳状电极对相关的一个梳状电极电学连接。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述梳状电极包含Ni、Al、Cr、Monel及其合金中的一种。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述梳状电极为包含两层或两层以上的层状结构，所述每一层包含Ni、Al、Cr、Monel及其合金中的一种。9.一种制造发热体的方法，其特征在于所述方法包含以下步骤在正温度特性平面型热变电阻元件的表面上电镀电极薄膜；以及通过在所述热变电阻元件的一个所述主表面的所述电极薄膜上提供一对梳状抗蚀剂而在所述热变电阻的一个主表面上形成一对梳状电极，对于由所述抗蚀剂露出的所述电极薄膜部分进行腐蚀，并且去除所述的抗蚀剂。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于进一步包含的步骤是通过烘干在所述热变电阻元件的侧面和另一所述主表面上形成端电极，所述端电极的每一个都与所述梳状电极对相关的一个梳状电极电学连接。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述梳状电极包含Ni、Al、Cr、Monel及其合金中的一种。12.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述梳状电极为包含两层或两层以上的层状结构，所述每一层包含Ni、Al、Cr、Monel及其合金中的一种。13.一种制造发热体的方法，其特征在于所述方法包含以下步骤提供具有在正温度特性的平面型热变电阻元件；以及通过在所述热变电阻的所述主表面上特定部分提供抗镀剂，通过在所述热变电阻所述一个主表面被抗镀剂露出的部分电镀，形成电极薄膜并随后去除所述抗镀剂在所述热变电阻元件的一个主表面上形成一对梳状电极。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于进一步包含的步骤是通过烘干在所述热变电阻元件的侧面和另一所述主表面上形成端电极，所述端电极的每一个都与所述梳状电极对相关的一个梳状电极电学连接。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述梳状电极包含Ni、Al、Cr、Monel及其合金中的一种。16.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述梳状电极为包含两层或两层以上的层状结构，所述每一层包含Ni、Al、Cr、Monel及其合金中的一种。17.一种制造发热体的方法，其特征在于所述方法包含以下步骤提供具有正温度特性的平面型热变电阻元件并在所述热度电阻文件的一个主表面上通过溅射形成一对梳状电极。18.如权利要求17所述的方法，其特征在于进一步包含的步骤是通过烘干在所述热变电阻元件的侧面和另一所述主表面上形成端电极，所述端电极的每一个都与所述梳状电极对相关的一个梳状电极电学连接。19.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述梳状电极包含Ni、Al、Cr、Monel及其合金中的一种。20.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述梳状电极为包含两层或两层以上的层状结构，所述每一层包含Ni、Al、Cr、Monel及其合金中的一种。全文摘要一种能有效地从具有正温度特性平面型热变电阻元件传导热量的发热体，它包含包含形成于所述热变电阻元件的一个所述主表面上的梳状电极对，梳状电极对用溅射或电镀方法制成而且其厚度小于10微米。文档编号H05B3/10GK1164172SQ9710330公开日1997年11月5日申请日期1997年3月6日优先权日1997年3月6日发明者内田胜之申请人:株式会社村田制作所