CN104040648A - 陶瓷散热构造的电路保护用元件及其制造方法 - Google Patents

陶瓷散热构造的电路保护用元件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的陶瓷散热构造的电路保护用元件，其特征在于，包括：盘式发热体；引线，从发热体延伸；陶瓷壳体，设有用于收容发热体的收容槽以及用于引导引线的引出的导槽；以及填充材，在发热体被收容在收容槽中的状态下，填充到收容槽中。陶瓷壳体包括限制收容槽的多个壁；在壁中任一个上设有导槽；设有导槽的壁的厚度大于其他壁的厚度。

Description

陶瓷散热构造的电路保护用元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及电路保护用元件，更确切地说，涉及具有陶瓷散热构造的电路保护用元件。
背景技术
最近，半导体产业的急剧发展正加速着为达半导体元件小型化与高性能化的超高集成化。超高集成化的半导体元件的工作电压越来越低，而另一方面，当流入如浪涌电压之类的过电压时，会导致应对能力明显降低。
内置有半导体元件的装备当流入过电压时，半导体元件遭破坏或劣化，从而导致寿命缩短及功能降低等，因而在内置有半导体元件的装备(特别是电气电路)尤其是电路中安装如热敏电阻(Thermistor)、变阻器(Varistor)之类的电路保护用元件的必要性增加。
下面，详细说明上述电路保护用元件中的热敏电阻。
热敏电阻是利用了半导体的电阻率对应于温度变化而产生变化的性质的元件。这种热敏电阻包括：温度提高则时电阻值增大的PTC热敏电阻(Positive temperaturecoefficient Thermistor；正温度系数热敏电阻)，以及温度提高时电阻值减少的NTC热敏电阻(Negative temperature coefficient Thermistor；负温度系数热敏电阻)等。
特别是NTC热敏电阻由于具有相较于常温下的电阻值，在上升的温度下具有更低的电阻值的特性，因而经常被应用做结合到用于抑制涌流的电源电路中的元件。
此处所谓“涌流”(inrush current)是指在开启电气制品的电源的瞬间，在电路内一时产生的大容量电流值。较大的涌流有可能超过电源装置中所使用的包括二极管的半导体元件的电流限值，或者因其所产生的尖峰电压(spike voltage)引起半导体元件损伤。
降低涌流时，使用电阻值越大的NTC热敏电阻，越能得到更好的效果。如上，如果使用电阻值较大的NTC热敏电阻，虽然得到降低涌流的较好效果，但在降低涌流之后，会持续发生电力损失和热损失。所以，若要通过NTC热敏电阻降低涌流，则优选使用电阻值较小的NTC热敏电阻。
NTC热敏电阻在降低涌流之后产生电力及热损失，为解决这种问题，优选使用表面积较广的NTC热敏电阻来进行散热。
例如，NTC热敏电阻依照形状可区分为芯片型、珠子型、盘式等。在盘式的情况下，当使用直径较大的NTC热敏电阻时，易于进行散热。
然而，NTC热敏电阻存在如下问题：在其为盘式的情况下，其表面积即直径越大，制造成本就大大增加。所以，最近需要如下的NTC热敏电阻：电阻值较小且直径小，因此容易散热，进而能够降低制造成本。
下面，对上述电路保护用元件中变阻器(Varistor)进行详细说明。
变阻器的电阻对应于浪涌电压而发生变化，因而广泛用作保护重要电子原件和电路免受浪涌电压及静电影响的电路保护用元件。即在正常情况下，配置在电路内的变阻器中不流通电流，但当因特定电压以上的过电压或雷击等而在变阻器两端施加过电压时，变阻器元件的电阻急剧变小，从而几乎所有的电流流过该变阻器元件，而其他元件中不流过电流，从而保护电路。
此外，当上述变阻器中流通电流时，电阻发热。这种变阻器一般为盘式，直径较大的变阻器较容易发散所发的热。
然而，变阻器的直径越大，制造成本就大大增加。因此，最近需要如下的变阻器：直径小且可容易散热，从而能够降低制造成本。
发明内容
(发明所要解决的课题)
本发明是为解决这种问题而完成的，其目的在于提供一种直径较小且容易散热的电路保护用元件。
本发明另一目的在于提供一种：当流入涌流时，即便直径较小也容易散热的盘式NTC热敏电阻。
本发明再另一目的在于提供一种：当产生浪涌电压时，即便直径较小也容易散热的盘式变阻器。
(解决课题的手段)
为实现上述目的的陶瓷散热构造的电路保护用元件，包括：盘式发热体；引线，从上述发热体延伸；陶瓷壳体，设有用于收容上述发热体的收容槽以及用于引导上述引线的引出的导槽；以及填充材，在上述发热体被收容在上述收容槽中的状态下，填充到上述收容槽中。
其特征在于，上述填充材包括水泥。
其特征在于，上述陶瓷壳体包括限制上述收容槽的多个壁；在上述壁中任一个上设有上述导槽；设有上述导槽的壁的厚度D2大于其他壁的厚度D1。
其特征在于，上述发热体是负温度系数热敏电阻(THERMISTOR)。
其特征在于，上述发热体是变阻器(VARISTOR)。
再者，为解决上述目的的陶瓷散热构造的电路保护用元件的制造方法，其特征在于，准备包括盘式发热体及从上述发热体延伸出的引线的半成品状态元件，准备设有用于收容上述发热体的收容槽及用于引导上述引线的引出的导槽的陶瓷壳体，将上述发热体与上述引线分别插入到上述收容槽与上述导槽中，在上述收容槽中填充入填充材。
其特征在于，上述陶瓷壳体包括限制上述收容槽的多个壁；在上述壁中任一个上设有上述导槽；设有上述导槽的壁的厚度D2大于其他壁的厚度D1。
其特征在于，上述发热体是负温度系数热敏电阻(THERMISTOR)。
其特征在于，上述发热体是变阻器(VARISTOR)。
其特征在于，上述填充材包括水泥。
(发明效果)
如上所述，本发明的陶瓷散热构造的电路保护用元件在陶瓷壳体中收容着半成品的NTC热敏电阻或变阻器，并填充水泥材质的填充材，由此即便在陶瓷壳体中收容直径较小的NTC热敏电阻或变阻器的发热体，仍可具有类似于直径较大的现有发热体的散热效果。
此外，本发明的陶瓷散热构造的电路保护用元件，直径较小的发热体具有类似于现有的直径较大的发热体的散热效果，所以可节省成本。
附图说明
图1是示出本发明的陶瓷散热构造的电路保护用元件的半成品元件的立体图。
图2是示出本发明的陶瓷散热构造的电路保护用元件的陶瓷壳体的立体图。
图3a是示出本发明的陶瓷散热构造的半成品元件被收容在陶瓷壳体中的状态的俯视图。
图3b是示出本发明的陶瓷散热构造的半成品元件被收容在陶瓷壳体中的状态的侧剖图。
图4是示出图3a和3b中填充了填充材的状态的侧剖图。
图5是示出制造本发明的陶瓷散热构造的电路保护用元件的过程的图。
图6是示出将本发明的陶瓷散热构造的电路保护用元件设置在印刷电路板上的状态的侧剖图。
具体实施方式
下面，参照附图，详细说明本发明的一实施例的陶瓷散热构造的电路保护用元件。
本发明的陶瓷散热构造的电路保护用元件，包括：半成品状态的元件10，用于收容该半成品状态的元件10的陶瓷壳体20，以及填充在陶瓷壳体20中的填充材30。
首先，如图1所示，电路保护用元件包括发热体11和引线15。该发热体11包括：盘状陶瓷主体12；以及形成在该陶瓷主体12两端的电极13。该引线15焊接在该发热体11的两端，即焊接成从电极13延伸。
含有上述发热体11和引线15的元件10是在其外面未涂布如硅、环氧树脂之类的外装材、且未标记产品型号的半成品状态的元件。此时，在本发明的一实施例中，半成品状态的元件10可以是起到抑制涌流的作用的NTC热敏电阻，或起到阻断浪涌电压(surge voltage)的作用的变阻器。
在陶瓷壳体20中，如图2、3a和3b所示，形成有收容槽21与导槽23。该收容槽21中收容半成品状态元件10的发热体11。该导槽23用于向陶瓷壳体20外部引出半成品状态元件10的引线15。
收容槽21设计成陶瓷壳体20的上面呈开放状态，从而如上所述收容半成品状态元件10的发热体11。即，陶瓷壳体20包括用于限定收容槽21的多个壁。
导槽23形成在陶瓷壳体20的形成有收容槽21的一个侧壁。如图所示，这种设有导槽23的陶瓷壳体20的一个侧壁的厚度D2设计成比其他侧壁的厚度D1大。
如图4所示，在陶瓷壳体20的收容槽21和导槽23中收容半成品状态的元件10之后，才填充填充材30。这种填充材30可由水泥(Cement)材质构成，以便增进陶瓷壳体20的散热特性。
下面，参照图5，对本发明的陶瓷散热构造的电路保护用元件的制造方法进行说明。
如图1和5所示，首先，制造半成品状态的元件10(即，盘状NTC热敏电阻或变阻器元件)。此时，在陶瓷主体12的两端形成电极13而制作发热体11，并在该发热体11的两端以延长的形式焊接引线15，从而制造半成品状态元件10(S120)。
如上文所述，在制造半成品元件10的同时，如图2和5所示，制造有形成收容槽21和导槽23的陶瓷壳体20。这种陶瓷壳体20的制造过程如下：通过注塑成型，制作形成有收容槽21和导槽23的陶瓷壳体20，并在形成有收容槽21和导槽23的陶瓷壳体20上标记如产品型号之类的部分，之后使将所标记的部分干燥，经干燥后再排齐陶瓷壳体(S110)。
如上所述，在完成半成品状态元件10与陶瓷壳体20之后，如图3a、3b和5所示，在陶瓷壳体20的收容槽21和导槽23中，收容半成品元件10。即，在陶瓷壳体20的收容槽21中收容盘状发热体11，经由导槽23，将从该发热体11延伸出的引线15引出到陶瓷壳体20的外部(S130)。
接着，将半成品状态元件10收容到陶瓷壳体20中之后，如图4和5所示，填充入由水泥材质构成的填充材30。在此，水泥材质的填充材30可增进陶瓷壳体20的散热特性(S140)。
然后，在填充到陶瓷壳体20中之后，在填充的自然状态下，即常温下进行干燥，之后再通过加热装置(未图示)进行干燥(S150)。
之后，在使填充材30干燥后，将引出到陶瓷壳体20外部的引线15切断为必要大小(S160)。
然后，执行诸如陶瓷散热构造的电路保护用元件的电阻值检查、外观检查及可靠性、以及出货检查之类的质量检查(S170)。
另一方面，在通过上述制造方法完成了陶瓷散热构造的电路保护用元件10之后，如图6所示，将该完成的元件安装到印刷电路板1上。将所完成的元件安装到印刷电路板1上是通过如下过程实现：在印刷电路板1上所形成的贯通孔中贯通元件10的引线并使其弯曲后，焊接在印刷电路板1的背面。
此时，如上所述，陶瓷壳体20的形成有导槽23的一个侧壁的厚度D2比其他侧壁的厚度D1厚一定大小。
即，在本发明的一实施例中，在印刷电路板1上焊接成品电路保护用元件的引线的焊接点离收容在陶瓷壳体20内部的发热体11的距离大于现有技术。由于在本发明的一实施例中，印刷电路板的焊接点离发热体的距离大于现有技术，所以就散热而言是有效的。
另外，下表1是在电阻值一定时，按照发热体11的直径大小，比较了在现有的NTC热敏电阻和本发明的一实施例的NTC热敏电阻(即在陶瓷壳体20中收容半成品元件10的状态下填充了填充材30的NTC热敏电阻)的发热体11以及焊接点测定的温度值的数据。
[表1]
如上述表1所示，在形成有收容槽21和导槽23的陶瓷壳体20收容了半成品元件10的状态下填充入填充材30的本发明的陶瓷散热构造的电路保护用元件，当直径9mm时的温度测定值与现有的电路保护用元件直径为15mm时类似。
即，在本发明的一实施例中，与现有技术相比，散热效果更有效。
因此，在本发明的一实施例中，在陶瓷壳体中收容半成品NTC热敏电阻或变阻器，并填充入水泥材质填充材，从而即便在陶瓷壳体中收容直径较小的NTC热敏电阻或变阻器的发热体，仍具有类似于直径较大的现有发热体的散热效果。
此外，在本发明的一实施例中，如上所述，直径较小的发热体具有与现有技术中的直径较大的发热体类似的散热效果，因而可节省成本。

Claims (10)

1.一种陶瓷散热构造的电路保护用元件，包括：
盘式发热体；
引线，从上述发热体延伸；
陶瓷壳体，设有用于收容上述发热体的收容槽以及用于引导上述引线的引出的导槽；以及
填充材，在上述发热体被收容在上述收容槽中的状态下，填充到上述收容槽中。
2.根据权利要求1所述的陶瓷散热构造的电路保护用元件，其特征在于，
上述填充材包括水泥。
3.根据权利要求1所述的陶瓷散热构造的电路保护用元件，其特征在于，
上述陶瓷壳体包括限制上述收容槽的多个壁；
在上述壁中任一个上设有上述导槽；
设有上述导槽的壁的厚度大于其他壁的厚度。
4.根据权利要求1所述的陶瓷散热构造的电路保护用元件，其特征在于，
上述发热体是负温度系数热敏电阻。
5.根据权利要求1所述的陶瓷散热构造的电路保护用元件，其特征在于，
上述发热体是变阻器。
6.一种陶瓷散热构造的电路保护用元件的制造方法，其特征在于，
准备包括盘式发热体及从上述发热体延伸出的引线的半成品状态元件，
准备设有用于收容上述发热体的收容槽及用于引导上述引线的引出的导槽的陶瓷壳体，
将上述发热体与上述引线分别插入到上述收容槽与上述导槽中，
在上述收容槽中填充入填充材。
7.根据权利要求6所述的陶瓷散热构造的电路保护用元件的制造方法，其特征在于，上述陶瓷壳体包括限制上述收容槽的多个壁；
在上述壁中任一个上设有上述导槽；
设有上述导槽的壁的厚度大于其他壁的厚度。
8.根据权利要求6所述的陶瓷散热构造的电路保护用元件的制造方法，其特征在于，上述发热体是负温度系数热敏电阻。
9.根据权利要求1所述的陶瓷散热构造的电路保护用元件的制造方法，其特征在于，上述发热体是变阻器。
10.根据权利要求6所述的陶瓷散热构造的电路保护用元件的制造方法，其特征在于，上述填充材包括水泥。
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