專利名稱：負(fù)溫度特性熱敏電阻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于抑制沖擊電流的負(fù)溫度特性(NTC)熱敏電阻。
NTC熱敏電阻的特征是在升高的溫度比正常溫度具有更低的電阻。因?yàn)檫@種獨(dú)特的特性，NTC熱敏電阻被經(jīng)常用在裝置的電源電路中作為電路元件，以便抑制在打開(kāi)裝置的電源開(kāi)關(guān)時(shí)瞬時(shí)流入電源電路的沖擊電流。
如圖6所示，一種用于抑制沖擊電流的現(xiàn)有技術(shù)的NTC熱敏電阻1包裹在外殼中，其結(jié)構(gòu)通常為具有伸出的電源端子5和6，端子5和6連接到形成在圓盤形熱敏電阻元件2的兩相對(duì)主表面的電極3和4，熱敏電阻元件2和電源端子5及6都被包裹在一耐熱樹(shù)脂外殼7中。熱敏電阻元件2被支撐夾在樹(shù)脂外殼7的內(nèi)部空間中的端子5和6的尖端之間。
一種改進(jìn)這種NTC熱敏電阻1抑制沖擊電流的效果的方法是增加NTC熱敏電阻的體積以增加其熱容量，使得由于其自身熱散射而產(chǎn)生的溫度的升高受到限制，并且可減少其電阻的降低。然而，這種方法并不實(shí)用，因?yàn)镹TC熱敏電阻的成本占產(chǎn)品總成本的大部分，如增加其體積或其尺寸，勢(shì)必增加BTC熱敏電阻元件的成本。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供包裹在外殼中的類型的NTC熱敏電阻，其可有效抑制沖擊電流，且不使用體積較大的NTC熱敏電阻。
本發(fā)明具體的NTC熱敏電阻，可實(shí)現(xiàn)上述及其它目的，其特征是不僅包括連接到分別形成在平面/NTC熱敏電阻元件的兩相對(duì)側(cè)表面上的電極的電源端子并具有包裹NTC熱敏電阻元件和端子的外殼，而且其中平面NTC熱敏電阻元件的至少一個(gè)主表面與外殼的內(nèi)壁面面接觸。NTC熱敏電阻可為四邊形，或者更通常的多邊形，并包含諸如LaCo氧化物之類的稀土過(guò)渡元素的氧化物。電源端子可包含諸如Cu或Cu-Ti合金之類的金屬材料。外殼可包含陶瓷材料。
本發(fā)明具體的NTC熱敏電阻可被方便的串接在電源和用于比如把碳固定在復(fù)印紙上的電子復(fù)印機(jī)的加熱器之間。如果復(fù)印機(jī)具有此種結(jié)構(gòu)，不僅可更有效地抑制沖擊電流，而且可增加額定電流。
下面結(jié)合


本發(fā)明的實(shí)施例和本發(fā)明的原理。在圖中圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的NTC熱敏電阻的零件分解透視圖；圖2是用于評(píng)估本發(fā)明的NTC熱敏電阻的電路圖；圖3是示出負(fù)載電流和熱散射的溫度之間關(guān)系的圖；圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的另一NTC熱敏電阻的透視5是本發(fā)明第三實(shí)施例的又一NTC熱敏電阻的透視圖；以及圖6是現(xiàn)有技術(shù)的NTC熱敏電阻的截面圖。
為便于說(shuō)明，有時(shí)相同的參考序號(hào)表示相同或相似的元件，即使它們是不同熱敏電阻的元件，也沒(méi)必要重復(fù)描述或解釋。
接著，參照附圖及實(shí)施例描述本發(fā)明。
圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的NTC熱敏電阻(測(cè)試?yán)?，包括多邊形平面NTC熱敏電阻元件12、一對(duì)伸出的電源端子15和16以及外殼17。NTC熱敏電阻12通過(guò)如下方法獲得把包含具有等于大約4000K的B常數(shù)(B(25/50)的LaCo型稀土過(guò)渡金屬氧化物的陶瓷材料模制成平面多邊形形狀，通過(guò)對(duì)它進(jìn)行燒結(jié)處理獲得陶瓷體并通過(guò)在該陶瓷體的一對(duì)相對(duì)側(cè)表面上施加銀膏形成電極13和14，然后烘烤施加的銀膏。作為一個(gè)例子，NTC熱敏電阻元件被制成四邊形，其具有長(zhǎng)20mm、寬15mm的相對(duì)主表面及厚5mm的與主表面相連的側(cè)表面。其室溫下電阻為20歐姆。
電源端子15和16包含彈性Cu-Ti合金，并分別具有接觸部15a和16a。
外殼17包含鋁，具有通常為盒狀的主體17a，內(nèi)部為空的并且主表面向該空的內(nèi)部敞開(kāi)，蓋子17b覆蓋該敞開(kāi)的主表面。外殼17的盒狀主體17a的側(cè)壁17c上具有狹縫17d以允許端子15和61通過(guò)。
NTC熱敏電阻元件12位于外殼17的主體17a內(nèi)，以便被夾在端子15和16之間，使得接觸部15a和16a與NTC熱敏電阻元件12的一對(duì)相對(duì)側(cè)壁接觸，電極13和14形成于其上，并且端子15和16的部分插入主體17a的側(cè)壁17c的狹縫17d中。其后，蓋子17b與主體17a嚙合并用耐高溫硅樹(shù)脂材料(未示出)密封以獲得NTC熱敏電阻11。
外殼17的主體17a的空內(nèi)部被設(shè)計(jì)成與NTC熱敏電阻元件12的厚度大致相同，使得一個(gè)主表面與主體17a的底部?jī)?nèi)壁面接觸，相似地，同時(shí)另一主表面與蓋子17b的內(nèi)表面面接觸。
兩種現(xiàn)有技術(shù)的NTC熱敏電阻，如圖6中的1所示，也被作為比較例1和2制備。比較例1的現(xiàn)有技術(shù)的NTC熱敏電阻由如下方法生產(chǎn)通過(guò)使用包含諸如Mn和Ni之類的并具有3000K的B常數(shù)的過(guò)渡元素的2-4氧化物的陶瓷材料，把它燒制成直徑為20mm和厚度為5mm的圓盤形，以便具有與測(cè)試?yán)腘TC熱敏電阻大致相同的體積，通過(guò)烘烤在其主表面上形成銀膏電極3和4以生產(chǎn)室溫下阻值為20歐姆的NTC熱敏電阻元件2，把它夾在電源端子5和6之間并放入PPS樹(shù)脂外殼內(nèi)。
相似地，比較例2的現(xiàn)有技術(shù)的NTC熱敏電阻由如上所述的方法生產(chǎn)，僅改變了Mn和Ni氧化物的比率或添加劑以生產(chǎn)室溫下為6歐姆的NTC熱敏電阻元件。簡(jiǎn)而言之，比較例1和2的現(xiàn)有技術(shù)的NTC熱敏電阻在室溫下具有不同的阻值但具有相同的B常數(shù)。應(yīng)注意，測(cè)試?yán)氨容^例1和2的NTC熱敏電阻被生產(chǎn)成具有相同的體積以便具有大約相同的熱容量，因此，本發(fā)明的效果將清楚地得到論證。
每個(gè)測(cè)試?yán)氨容^例1和2制備十個(gè)樣品用于測(cè)試，每個(gè)樣品的負(fù)載電流和熱散射元件的溫度之間的關(guān)系取決于圖2中所示的使用的電路，該電路可解釋為代表用于電子復(fù)印機(jī)的鹵素?zé)舻谋Ｗo(hù)電路，鹵素?zé)糇鳛楣潭訜崞鳎?，通過(guò)用100V的電源18和750W的負(fù)載19(燈)把樣品20串聯(lián)起來(lái)以測(cè)量25攝氏度下的沖擊電流。使用穩(wěn)壓AC電源作為電源18，并且與示波器21并聯(lián)的0.1歐姆的固定電阻器22被串聯(lián)以消除由于電壓變化產(chǎn)生的錯(cuò)誤。由示波器21觀察到的波形的最大電流被作為沖擊電流，并記錄十個(gè)測(cè)量電流值的平均值。結(jié)果如表1所示。
表1
表1示出隨著阻值從6歐姆到20歐姆的增加沖擊電流減小。這指出改進(jìn)沖擊電流抑制的有效途徑是增加電阻。如果比較測(cè)試?yán)蛯?shí)施例1，可看出測(cè)試?yán)臎_擊電流較小，盡管它們具有同樣的阻值，也即它們的熱散射是相同的。換句話說(shuō)，表明如果NTC熱敏電阻元件與外殼面接觸使得NTC熱敏電阻元件和外殼一起提供大的熱容量，就可能改進(jìn)抑制沖擊電流的效果且不必要增加NTC熱敏電阻的元件的尺寸。在測(cè)試?yán)闆r下的沖擊電流比在比較例情況下的沖擊電流小的多，這是因?yàn)闇y(cè)試?yán)粌H僅具有比比較例2更大的阻值，而且保持NTC熱敏電阻元件與外殼處于面面接觸關(guān)系，使得其有效熱容量增加。
考慮表1，應(yīng)注意抑制沖擊電流的效率的不同不是因?yàn)橹圃鞙y(cè)試?yán)捅容^例的NTC熱敏電阻的LaCo氧化物和MnNi氧化物之間的B常數(shù)值不同。表1中的結(jié)果僅由于NTC熱敏電阻元件的阻值和熱容量的不同。
接著，在另一試驗(yàn)中使用測(cè)試?yán)氨容^例1和2的樣品，在該試驗(yàn)中，使2A、4A、6A、8A和10A的電流流經(jīng)這些樣品，并且測(cè)量它們的溫度以估計(jì)額定電流值。在該試驗(yàn)中使用上述同樣的用于測(cè)量電流的電源并且在同樣的溫度下進(jìn)行測(cè)量。該試驗(yàn)的結(jié)果如圖3所示。
在10A的負(fù)載電流下，圖3示出了對(duì)測(cè)試?yán)秊榧s200攝氏度而在比較例1為約250攝氏度的元件的溫度。正常情況下，包裹在樹(shù)脂外殼中的NTC熱敏電阻元件被允許達(dá)到的最高溫度被設(shè)定為大約200攝氏度。這意味著大約10A的電流能被施加到測(cè)試?yán)腘TC熱敏電阻上，而大約5A的熱敏電阻能被施加到比較例1的NTC熱敏電阻上。換句話說(shuō)，通過(guò)把制造NTC熱敏電阻元件的材料從MnNi型金屬氧化物改變?yōu)榫哂懈叩腂常數(shù)的LaCo型金屬氧化物可提高額定電流，這是因?yàn)榭捎纱藴p少NTC熱敏電阻元件的熱散射。而且，在此方式下，即使具有同樣的額定電流，但由于較低的熱散射，可控制熱敏電阻自身和/或其基板的熱擴(kuò)張。
如果在圖3中比較測(cè)試?yán)捅容^例2，可看出在10A元件示出了同樣的溫度，但比較例2的元件具有更低的阻值(6歐姆)，而測(cè)試?yán)脑境隽烁呷兜淖柚?20歐姆)。換句話說(shuō)，盡管阻值高三倍，但通過(guò)把制造NTC熱敏電阻元件的材料從MnNi型金屬氧化物改變?yōu)榫哂懈叩腂常數(shù)的LaCo型過(guò)渡金屬氧化物來(lái)控制阻值的溫度特性可獲得幾乎相等的額定電流值。
圖4示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的另一NTC熱敏電阻11a。為便于說(shuō)明，用相同的參考序號(hào)表示與圖1中所示的元件基本相似或等效的元件，并且不再重復(fù)說(shuō)明。
圖4中NTC熱敏電阻11a的特征是包括一用于把主體17a和外殼17的蓋子17b固定在一起的由金屬材料制造的固定器23。為此，固定器23具有多個(gè)伸長(zhǎng)件23a，每個(gè)伸長(zhǎng)件23a從外殼17的一個(gè)主表面在側(cè)表面上延伸到另一主表面，使得蓋子17b能被緊緊固定在主體17a上。
圖5示出本發(fā)明第三實(shí)施例的另一NTC熱敏電阻11b，其與圖4中所示的第二實(shí)施例類似，其中通過(guò)具有多個(gè)類似的伸長(zhǎng)件24a的固定器24把外殼17的主體17a和蓋子17b固定在一起，其不同于第二實(shí)施例之處在于固定器24本身還伸出與NTC熱敏電阻元件內(nèi)接觸的區(qū)域以形成接觸端子24b。形成接觸端子24b的固定器24部分被彎曲以便于把熱敏電阻安裝在電路板上。
盡管參照有限的幾個(gè)實(shí)施例描述了本發(fā)明，但這些實(shí)施例并不限制本發(fā)明的范圍。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可進(jìn)行多種變化和修改。例如，盡管上面僅示出了四邊形NTC熱敏電阻元件，但本發(fā)明的平面型NTC熱敏電阻元件并不限于四邊形，盡管最好為多邊形，但“多邊形”應(yīng)作廣義解釋，包括內(nèi)角大于180度的多邊形的形狀。然而，通常最好為可在其至少兩側(cè)形成電極的具有一固定隔開(kāi)距離的多邊形，因?yàn)殡娏鲗⒆罱K流入電極表面，并因此可更有效地抑制沖擊電流。
外殼17不必由鋁制造。它可由富鋁紅柱石(mullite)或其它陶瓷材料或非陶瓷材料制成，只要其具有高耐熱性、耐燒性或不導(dǎo)電性，可避免由于熱材料降級(jí)產(chǎn)生的損壞，并可增加NTC熱敏電阻的熱容量。
如實(shí)施例所揭示的，盡管NTC熱敏電阻元件12的兩主表面與外殼17的內(nèi)壁面面接觸，但NTC熱敏電阻元件僅有一個(gè)主表面與外殼17的內(nèi)壁面面接觸的例子(未單獨(dú)示出)也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。除了NTC熱敏電阻元件的主表面中的一個(gè)或兩個(gè)，其上沒(méi)有形成電極的NTC熱敏電阻元件的側(cè)表面也可與外殼17的內(nèi)壁面面接觸。
對(duì)于電源端子15和16，它們可包含具有與Cu類似的熱擴(kuò)張?zhí)匦缘膹椥越饘俨牧?。具有高電阻系?shù)的諸如Ni之類的金屬材料也可用作導(dǎo)電板。
NTC熱敏電阻的電極不必包含銀。諸如Pd、Pt和Au之類的貴重金屬及其兩種或更多種的合金也可用來(lái)印制和烘烤成膏。通過(guò)使用可與NTC熱敏電阻元件歐姆接觸的金屬或合金進(jìn)行濺射、電鍍或其它方法也可獲得本發(fā)明的效果。
本發(fā)明的NTC熱敏電阻組合進(jìn)電子復(fù)印機(jī)是很有用的。在固定處理中，電子復(fù)印機(jī)利用熱輥把碳顆粒固定在紙上。使用鹵素?zé)糇鳛榇朔N熱輥的熱源，用于固定處理的電流被開(kāi)關(guān)。NTC熱敏電阻被串接在鹵素?zé)艉推潆娫粗g以防止被打開(kāi)電路時(shí)的沖擊電流損壞鹵素?zé)?。在這樣一種應(yīng)用中，本發(fā)明的NTC熱敏電阻對(duì)于改進(jìn)抑制這種電流的能力尤其有價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種NTC熱敏電阻，其特征在于，它包括一具有一對(duì)主表面和電極的平面NTC熱敏電阻元件，所述電極形成于在所述該對(duì)主表面之間延伸的一相對(duì)側(cè)表面上；每一個(gè)電連接到所述電極中的不同的一個(gè)上的電源端子；一包裹所述NTC熱敏電阻元件和所述電源端子的具有內(nèi)壁的外殼，至少所述NTC熱敏電阻元件的所述主表面中的一個(gè)與所述外殼的相應(yīng)所述內(nèi)壁中的一個(gè)面面接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的NTC熱敏電阻，其特征在于所述平面NTC熱敏電阻元件是多邊形的。
3.如權(quán)利要求2所述的NTC熱敏電阻，其特征在于所述平面NTC熱敏電阻元件是四邊形的。
4.如權(quán)利要求1所述的NTC熱敏電阻，其特征在于所述平面NTC熱敏電阻元件包含稀土過(guò)渡金屬氧化物。
5.如權(quán)利要求4所述的NTC熱敏電阻，其特征在于所述稀土過(guò)渡金屬氧化物為L(zhǎng)aCo稀土過(guò)渡金屬氧化物。
6.如權(quán)利要求1所述的NTC熱敏電阻，其特征在于所述電源端子包含包括Cu的金屬材料。
7.如權(quán)利要求6所述的NTC熱敏電阻，其特征在于所述金屬材料包括Cu-Ti合金。
8.如權(quán)利要求1所述的NTC熱敏電阻，其特征在于所述外殼由陶瓷材料制成。
9.一種用于電子復(fù)印機(jī)的電路元件，其特征在于，所述電路元件包括一電子電源；一用于加熱器的電子加熱源；以及一串接在所述電子電源和所述電子加熱源之間的NTC熱敏電阻，所述NTC熱敏電阻包括一具有一對(duì)主表面和電極的平面NTC熱敏電阻元件，所述電極形成于在所述該對(duì)主表面之間延伸的一相對(duì)側(cè)表面上；每一個(gè)電連接到所述電極中的不同的一個(gè)上的電源端子；以及一包裹所述NTC熱敏電阻元件和所述電源端子的具有內(nèi)壁的外殼，至少所述NTC熱敏電阻元件的所述主表面中的一個(gè)與所述外殼的相應(yīng)所述內(nèi)壁中的一個(gè)面面接觸。
10.如權(quán)利要求9所述的電路元件，其特征在于所述平面NTC熱敏電阻元件是多邊形的。
11.如權(quán)利要求10所述的電路元件，其特征在于所述平面NTC熱敏電阻元件是四邊形的。
12.如權(quán)利要求9所述的電路元件，其特征在于所述平面NTC熱敏電阻元件包含稀土過(guò)渡金屬氧化物。
13.如權(quán)利要求12所述的電路元件，其特征在于所述稀土過(guò)渡金屬氧化物為L(zhǎng)aCo稀土過(guò)渡金屬氧化物。
14.如權(quán)利要求9所述的電路元件，其特征在于所述電源端子包含包括Cu的金屬材料。
15.如權(quán)利要求14所述的電路元件，其特征在于所述金屬材料包括Cu-Ti合金。
16.如權(quán)利要求9所述的電路元件，其特征在于所述外殼由陶瓷材料制成。
全文摘要
一NTC熱敏電阻被形成有一平面 NTC熱敏電阻元件、一對(duì)電源端子以及一包裹熱敏電阻元件和端子的外殼。平面NTC熱敏電阻元件具有形成在相對(duì)側(cè)表面上的電極,每一電極與一個(gè)電源端子接觸。平面NTC熱敏電阻元件的至少一個(gè)主表面與外殼的內(nèi)壁面面接觸,以便增加熱敏電阻元件的有效熱容量。當(dāng)這樣一種NTC熱敏電阻被串接在電子電源和比如電子復(fù)印機(jī)的電子加熱源之間時(shí),可有效抑制電源打開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流。
文檔編號(hào)H01C1/084GK1236957SQ99107368
公開(kāi)日1999年12月1日 申請(qǐng)日期1999年5月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月22日
發(fā)明者三原賢二良 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所