專利名稱：提高抗脈沖強(qiáng)度的正溫度系數(shù)的熱敏電阻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻，也稱之為PTC熱敏電阻。特別是，本發(fā)明所涉及的PTC熱敏電阻具有改進(jìn)的抗脈沖強(qiáng)度性能。
PTC熱敏電阻當(dāng)用來(lái)防止電流過(guò)載、用在去磁或用在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器中時(shí)，就要求具有大的抗脈沖強(qiáng)度的能力。圖3A和3B給出了典型現(xiàn)有技術(shù)的PTC熱敏電阻1，在其環(huán)盤狀主體2的兩個(gè)互相面對(duì)著的主表面3和4上分別形成有電極6和7。標(biāo)號(hào)5所指為盤狀主體2的側(cè)表面。圖4A和4B是現(xiàn)有技術(shù)的另一種PTC熱敏電阻11，它在環(huán)形盤狀主體12的相互面對(duì)著的兩個(gè)主表面13和14上也分別形成電極16和17，但不同于圖3A和3B的是該電阻主體12沿厚度方向被劃分成三個(gè)區(qū)域，即中間區(qū)域18以及將其夾在當(dāng)中的外區(qū)19和20，外區(qū)19和20比內(nèi)區(qū)18具有更高的特定電阻值。該現(xiàn)有技術(shù)PTC熱敏電阻已公開(kāi)在日本特許公報(bào)平9-17606中。在圖4A和4B中，標(biāo)號(hào)15指主體2的側(cè)表面。沿厚度方向伸展并與主表面13與14的環(huán)周相連。
當(dāng)對(duì)如圖3A和3B中所示的PTC熱敏電阻的兩個(gè)電極6和7之間加上一個(gè)電壓的時(shí)候，它的主體2就開(kāi)始生熱。在散熱的最初階段，散熱最大的區(qū)域位于沿厚度方向的主體2的中心位置。結(jié)果，主體2中沿厚度方向的溫度分布如圖3C所示。這樣，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較大的張力，當(dāng)主體沒(méi)有足夠的抗脈沖強(qiáng)度時(shí)，主體2就很可能被損壞。
另一方面，當(dāng)在圖4A和4B所示的PTC熱敏電阻11的兩電極16和17間加上一個(gè)電壓時(shí)，在散熱的最初階段主體12內(nèi)部出現(xiàn)兩個(gè)散熱最大的區(qū)域。結(jié)果，主體12中沿厚度方向的溫度分布就變?yōu)槿鐖D4C所示的情況。也就是說(shuō)，兩個(gè)溫度峰值明顯分開(kāi)，整個(gè)溫度分布是比較對(duì)稱。
盡管有如上所述的優(yōu)點(diǎn)，圖4A和4B所示的PTC熱敏電阻11由于加工主體12必須使用兩種不同的材料，還要有更多的步驟加工層狀結(jié)構(gòu)，因此更麻煩且費(fèi)用更昂貴。
因此，本發(fā)明的目的就是要提供一種PTC熱敏電阻，它具有改進(jìn)的抗脈沖強(qiáng)度而且易于加工。
能夠?qū)崿F(xiàn)上述和其它目的并體現(xiàn)本發(fā)明的PTC熱敏電阻可以表征為，它包括一個(gè)盤形的主體，主體有兩個(gè)相互分開(kāi)的面對(duì)的主表面上的電極，在這一方面，在結(jié)構(gòu)上與現(xiàn)有技術(shù)中的PTC熱敏電阻1和11相似，不同處在于其中的主體和/或電極的結(jié)構(gòu)使得，當(dāng)在兩個(gè)電極間加上電壓之后的初期，沿主體厚度方向兩電極間的主體側(cè)表面具有不對(duì)稱的溫度分布，而且發(fā)熱峰值也不出現(xiàn)在沿厚度方向兩電極間的中間位置處，而是出現(xiàn)在明顯接近于某一或另一主表面。也就是說(shuō)，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)為了提高PTC熱敏電阻的抗脈沖強(qiáng)度，不一定要用常規(guī)的主體使兩個(gè)散熱峰值向各自主表面分離(如圖4A和4B)。只要將散熱峰值沿厚度方向作一些移位就可以了。
產(chǎn)生這種移位的一種方法就是采用不同尺寸的電極。比如說(shuō)，如果主體是圓盤形，其中一個(gè)電極就可以做成比主表面小的一個(gè)同心圓盤，這樣就留有一個(gè)圍繞主表面周邊的間隙，而另一電極則覆蓋著另一主表面的整個(gè)表面。另一種做法就是兩個(gè)電極均繞它們的圓周留出間隙，但間隙的寬度不同。如果在主體兩個(gè)主表面上的電極尺寸不同，在主體中的電流密度沿厚度方向就不均一，這就足以使發(fā)熱峰值移離兩個(gè)主表面中間的平面位置。
另一種方法是使主體沿厚度方向特定電阻的分布不均勻。在特定電阻高的區(qū)域發(fā)熱率增加。這樣散熱峰值就可以離開(kāi)主體兩個(gè)主表面間的中心區(qū)域。比如，主體可以由兩層不同的特定電阻構(gòu)成。
包括并形成本說(shuō)明書一部分的附圖繪示本發(fā)明的實(shí)施例，與文字描述一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在圖中

圖1A和1B分別是本發(fā)明第一實(shí)施例中PTC熱敏電阻的斜視圖與側(cè)視圖，圖1C是該電阻工作最初階段的溫度分布曲線；圖2A和2B分別是本發(fā)明第二實(shí)施例中PTC熱敏電阻的斜視圖與側(cè)視圖，圖1C是該電阻工作最初階段的溫度分布曲線；
圖3A和3B分別是現(xiàn)有技術(shù)PTC熱敏電阻的斜視圖與側(cè)視圖，圖3C是該電阻工作最初階段的溫度分布曲線；圖4A和4B分別是另一現(xiàn)有技術(shù)PTC熱敏電阻的斜視圖與側(cè)視圖，圖4C是該電阻工作最初階段的溫度分布曲線；圖1A和1B示出本發(fā)明第一實(shí)施例的PTC熱敏電阻21，它包括一個(gè)圓盤形主體22和在其上的兩個(gè)電極26和27，(主體由生產(chǎn)PTC熱敏電阻的已知材料組成，在這里也稱為“PTC熱敏電阻主體”或簡(jiǎn)稱“主體”)。，與參照?qǐng)D3A、3B、4A和4B所述現(xiàn)有技術(shù)的PTC熱敏電阻1和11相似，該實(shí)例的盤形主體22也有兩個(gè)相互分開(kāi)面對(duì)著的圓形主表面(“第一主表面23”與“第二主表面24”)，沿主體厚度方向展開(kāi)一個(gè)側(cè)表面25(或按主表面稱為法線方向)，它連接主表面23和24的圓周邊。兩個(gè)電極(“第一電極26”和“第二電極27”)是平面的，分別在主表面23和24上形成，比如，是通過(guò)燒制歐姆接觸的銀材料形成的。另外也可以用固體焊接法形成Cr、Ni-Cu和Ag的三層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明這一實(shí)施例的特征是在第一電極26的圓周邊與第一主表面的圓周邊間留有特定寬度的間隙，而第二電極27則完全覆蓋在第二主表面24上，達(dá)到其周邊。
當(dāng)在第一電極26和第二電極27間加上電壓時(shí)，主體22側(cè)表面25上的電流密度流向周圍形成間隙的第一電極26的要比流向完全覆蓋第二主表面的第二電極27的更低。結(jié)果，通常在第二主表面24附近的產(chǎn)熱率比在第一主表面23附近高。這樣，在加熱的最初階段(也就是，在加電壓后0.1秒)，沿厚度方向主體22內(nèi)的溫度分布如圖1C所示，產(chǎn)生熱峰值區(qū)域從中心移向第二電極27，溫度分布相對(duì)于沿厚度方向的中心不對(duì)稱。結(jié)果，就提高了PTC熱敏電阻21的抗脈沖強(qiáng)度。
為了獲得這樣的分布曲線，第二電極27沒(méi)有必要完全覆蓋在第二主表面24上。只要第一電極26與第一主表面23兩者周邊間的距離與第二電極27與第二主表面24兩者周邊間的距離不同就可以了。即使在第一電極26與第二電極27周圍形成間隙，它們的寬度也不一定要均勻一致。電極26和27中的一個(gè)或兩個(gè)可以向側(cè)表面25偏移。
圖2A和2B是本發(fā)明第二實(shí)施例的另一PTC熱敏電阻31，它包括一個(gè)圓盤形主體22和形成在其上的兩個(gè)電極36和37。這個(gè)盤形主體32也有兩個(gè)相互分開(kāi)面對(duì)著的圓形主表面(“第一主表面33”和“第二主表面34”)，并沿厚度方向伸展有側(cè)表面35，它連接主表面33和34的周邊。兩個(gè)電極(“第一電極36”和“第二電極37”)是平面的并分別形成在主表面33和34上。電極36和37可以用與前述電極26和27相同的材料和方式形成。
本發(fā)明該實(shí)施例的特征是主體32沿厚度方向被分成兩個(gè)區(qū)域(“第一區(qū)域38”和“第二區(qū)域39”)，這兩個(gè)區(qū)域具有不同的特定電阻。我們假設(shè)靠近第一主表面33的第一區(qū)域38材料的特定電阻高于靠近第二主表面34的第二區(qū)域39材料的阻值。
當(dāng)在第一電極36與第二電極37間加電壓時(shí)，第一區(qū)域38內(nèi)產(chǎn)熱率要比第二區(qū)域39高。這樣，在加熱的最初階段(也就是加電壓后0.1秒)，沿厚度方向主體32內(nèi)的溫度分布變?yōu)閳D2C所示的情況，產(chǎn)生熱峰值區(qū)從沿厚度方向的中心移向第一區(qū)域38，沿厚度方向的溫度分布不再對(duì)中心區(qū)域?qū)ΨQ。結(jié)果，按此例也提高了PTC熱敏電阻21的抗脈沖強(qiáng)度。
雖然本發(fā)明僅參照兩項(xiàng)實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但并非想用這些實(shí)施例限制本發(fā)明的范圍。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行許多改變。比如，第一區(qū)域38和第二區(qū)域39不必有明顯的界限。主體32在結(jié)構(gòu)上也可以是使電阻從一個(gè)主表面到另一主表面連續(xù)地變化。第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的特征可以結(jié)合到一塊，在第一主表面和第二主表面上的第一電極和第二電極周圍設(shè)有不同寬度的間隙，而且還在主體材料的特定電阻中設(shè)置不均勻的分布。
下面，將用為確定本發(fā)明的效果而進(jìn)行測(cè)試的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。
所獲得的樣品為，測(cè)試樣品No.1(依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的PTC熱敏電阻21)，測(cè)試樣品No.2(依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的PTC熱敏電阻31)，比較樣品No.1(前述現(xiàn)有技術(shù)的PTC熱敏電阻11)，以及比較樣品No.2(前述現(xiàn)有技術(shù)的PTC熱敏電阻21)。上述測(cè)試樣品使用以BaTiO3為主要成分的熱敏電阻材料，其居里溫度為120℃，常溫電阻23Ω。所有樣品的主體盤直徑為8.2mm，厚度為3mm。測(cè)試樣品No.1的第一電極26周圍的間隙寬為0.5mm。測(cè)試樣品No.2與比較樣品No.2中的高電阻區(qū)，將樹(shù)脂碎粒加入上述用作熱敏電阻體的材料中，通過(guò)煅燒形成孔。測(cè)試樣品No.2的高阻值第一區(qū)域38的厚度是0.6mm。比較樣品No.2的每個(gè)高阻值外部區(qū)域的厚度是0.6mm。
用這些樣品測(cè)試了它們的抗脈沖強(qiáng)度。結(jié)果如表1所示表1
上表說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例與第二實(shí)施例具有相當(dāng)于比較樣品No.2的抗脈沖強(qiáng)度，要比比較樣品No.1的結(jié)果好。
權(quán)利要求
1.一種PTC熱敏電阻包括一個(gè)PTC熱敏電阻主體，它具有一對(duì)互相分開(kāi)和面對(duì)著并都有一周邊的第一主表面和第二主表面，并有一側(cè)表面連接所述一對(duì)主表面的周邊且沿所述主表面的法線方向伸展；在所述第一主表面上的一第一電極；以及在所述第二主表面上的一第二電極；所述PTC熱敏電阻的特征在于，其中形成的所述PTC熱敏電阻主體、所述第一電極和所述第二電極要使得，當(dāng)在所述第一電極與所述第二電極間加電壓后的最初期間，所述側(cè)表面具有沿所述第一主表面與第二主表面之間的所述法線方向不對(duì)稱的溫度分布，所述側(cè)表面有明顯與所述一對(duì)主表面中的一個(gè)較另一個(gè)更接近的峰值發(fā)熱區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PTC熱敏電阻，其特征在于，所述第一電極具有第一圓周，所述第二電極具有第二圓周，所述述第一圓周與所述第一主表面周邊的距離不等于所述第二圓周與所述第二主表面周邊的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PTC熱敏電阻，其特征在于，在所述第一圓周與所述第一主表面周邊間有一個(gè)有限寬度的間隙，而所述第二電極則完全覆蓋住所述第二主表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PTC熱敏電阻，其特征在于，所述PTC熱敏電阻主體具有沿所述法線方向不均勻分布的特定電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PTC熱敏電阻，其特征在于，所述PTC熱敏電阻主體具有沿所述法線方向不均勻分布的特定電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PTC熱敏電阻，其特征在于，所述PTC熱敏電阻主體具有沿所述法線方向不均勻分布的特定電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PTC熱敏電阻，其特征在于，所述PTC熱敏電阻主體沿所述法線方向被分成兩個(gè)區(qū)域，所述兩個(gè)區(qū)域具有不同的特定電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PTC熱敏電阻，其特征在于，所述PTC熱敏電阻主體沿所述法線方向被分成兩個(gè)區(qū)域，所述兩個(gè)區(qū)域具有不同的特定電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PTC熱敏電阻，其特征在于，所述PTC熱敏電阻主體沿所述法線方向被分成兩個(gè)區(qū)域，所述兩個(gè)區(qū)域具有不同的特定電阻。
全文摘要
一種盤形主體的PTC熱敏電阻在相互分開(kāi)面對(duì)著的主表面上的電極,使得在兩電極間加電壓后的初期,主體側(cè)表面在沿主表面法線方向的電極之間有不對(duì)稱的溫度分布。發(fā)熱峰值區(qū)不在沿厚度方向的電極間中間位置,這樣提高了熱敏電阻的抗脈沖強(qiáng)度。它可以通過(guò)采用不同尺寸的電極或使主體的特定電阻分布不均勻使發(fā)熱峰值區(qū)離開(kāi)主體兩個(gè)主表面間的中心區(qū)域作到這一點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01C7/02GK1215897SQ98120480
公開(kāi)日1999年5月5日 申請(qǐng)日期1998年10月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月27日
發(fā)明者并河康訓(xùn), 芳賀岳夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所