CN1096088C - 包括一个或两个热敏电阻器的去磁单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供单-PTC和双-PTC形式的去磁单元。它经过大冲击电流而不会使陶瓷热敏电阻器的边缘破裂。若热敏电阻器的电极层完全覆盖其主表面，电极材料组分包含含锌量为4wt%-12wt%的银合金，电极材料用丝网印刷直接加到热敏电阻器上，则会取得这种效果。用含锌量为6wt%的银合金则能获得最好结果。这种电极材料加到“双-PTC”的“串联”热敏电阻器和“并联”热敏电阻器上的另一优点是，去磁单元能达到国际标准IEC801-5 DRAFT。

Description

包括一个或两个热敏电阻 器的去磁单元
本发明涉及去磁单元，它包括内装具有正温度系数(以下称作PTC)盘形热敏电阻器的外壳，所述热敏电阻器有设置于两个主表面上的电极层，通过电极层夹持于两个接触弹簧之间。这类去磁单元通称为“单-PTC”。
本发明还涉及去磁单元，它包括内装两个盘形电阻正温度系数热敏电阻器的外壳，两个热敏电阻器相互热接触，第1个热敏电阻器的阻值较低，第2个热敏电阻器的阻值较高，两个热敏电阻器的主表面上设置有电极层，两个热敏电阻器均通过其电极层夹持于两个接触弹簧之间。这类去磁单元通称为“双-PTC”
本发明还涉及包括去磁线圈和“单-PTC”或“双-PTC”的阴极射线管。
此外，去磁单元用于阴极射线管，如彩色电视接收机和彩色监视器中。它用于对阴极射线管的荫罩去磁。使所述阴极射线管立即接通。该过程中，交换电流进入与热敏电阻器串联的去磁线圈。当所述热敏电阻器有电阻正温度系数时，交流电流使其发热。交流电流强度迅速下降。对荫罩进行这种去磁处理可使电视图像或监视器图象的色差减小。若需要，去磁单元可包括有电阻正温度系数和阻值较大的第2热敏电阻器。所述热敏电阻器与第1热敏电阻器和线圈并联，用作所述第1热敏电阻器的加热元件。
“单-PTC”和“双-PTC”的去磁单元本身均是已知技术，美国专利4357590公开了一种包括并联的高阻热敏电阻器和串联的低阻热敏电阻器的“双-PTC”。陶瓷热敏电阻器的主表面设置有用真空淀积形成的电极层。所述电极层由镍铬合金第1层、银第2层和银合金第3层构成。用真空淀积电极层时必须用掩模，因而，热敏电阻器主表面的最末端不能被覆盖。两个热敏电阻器装在外壳(未画出)内夹持于两个钢弹簧之间。
现有去磁单元的缺点，例如是它不能耐受现有和将来技术要求中规定的高冲击电流。特别是，电流密度为9安培时会引起现有去磁单元的机械损坏。对热敏电阻器因这种大电流作用引起的问题进行外观检查发现，从热敏电阻器边缘有瓷料屑切下，并在所述边缘能构成电火花。为此，所述现有去磁单元达不到技术要求。还发现，在“单-PTC”中对真空淀积的电极层进行同样试验也有相同的问题。
为克服上述技术问题，本发明的目的是，提供一种能耐受例如9安培以上的大冲击电流的去磁单元。此外，还能低价制造所述去磁单元。
实现本发明的这些目的和其它目的的措施是提供一种去磁单元，它包括内装有电阻正温度系数的盘形热敏电阻器的外壳，所述热敏电阻器在其两个主表面上设置电极管，并通过电极层夹持在两个接触弹簧之间。按本发明的去磁单元的特征是，所述电极层完全覆盖主表面，其构成材料组分包括含3wt％至12wt％锌(Zn)的银(Ag)合金，所述材料用丝网印刷法直接加到热敏电阻器上。
实现本发明的这些目的和其它目的的措施是提供一种去磁单元，它包括内装两个PTC盘形热敏电阻器，两个热敏电阻器相互热接触，第1热敏电阻器的阻值较小，第2热敏电阻器的阻值较大，两个热敏电阻器均有设置于主表面上的电极层，均通过电极层夹持于两个接触弹簧之间。按本发明的去磁单元的特征是，第1热敏电阻器的电极层完全覆盖其主表面、构成电极的材料组分包括含3wt％至12wt％锌的银合金，用丝网印刷法将所述材料直接加到主表面上。
本发明的基础是，电极层在“串联”热敏电阻器的整个主表面上延伸。此外，当大冲击电流流过时，在热敏电阻器的被覆盖部分与未覆盖部分之间的界面产生温度梯度。该温度梯度使陶瓷材料破裂，使串联设置的热敏电阻器的未被覆盖的边缘被切掉，并在所述边缘上产生电火花。若热敏电阻器的主表面完全被电极层覆盖，则不会出现这种问题。按本发明方式克服了单和双PTC存在的问题。注意，盘形热敏电阻器可以是圆形、椭圆形、方式或多边形。
申请人还发现，电极层的制造没什么特别，可用真空淀积或溅射法，使电极层完全覆盖热敏电阻器的主表面。用现有技术，掩模的表面积必须小于将要覆盖的陶瓷体的主表面。必须防止盘形陶瓷体的侧面被真空淀积材料覆盖。若用丝网印刷将电极层直接加到陶瓷材料上，整个表面可以毫无问题地被完全覆盖。没有陶瓷材料的侧边被覆盖的危险。丝网印刷还有的优点是，加单电极层。加有一个步骤。现有的电极层是用几步真空淀积步骤加上的。因而，现有的去磁单元价格极贵。
申请人还发现，不是所有的丝网印刷导电浆料都适用。只有含除粘接剂和玻璃之外还含一定量的锌的丝网印刷浆料才适用。所述丝网印刷浆料应满足3个要求：(1)用所述丝网印刷浆料在陶瓷材料上形成电阻接触的电极层；(2)电极层与陶瓷材料之间无界面电阻层；(3)这些电极层的薄层电阻极小。发现，满足这三个要求的银/锌基丝网印刷浆料不会脱焊。
若银合金含锌量少于3wt％，电极层与陶瓷材料阀的电阻值较高。不能构成电阻接触。这被认为是重要缺点。若银合金含锌量大于12wt％，则接触层的薄层电阻较大，这也认为是重要缺点。若银合金中锌含量约为6wt％，则会获得最好结果。这些条件下，能达到低接触电阻和低薄层电阻的最佳组合。
本发明去磁单元的优选实施例包括两个热敏电阻器，其特征是，第2热敏电阻器的电极层完全覆盖其它表面，构成电极层的材料包含含锌量为3wt％至12wt％的银合金，用丝网印刷将所述材料直接加到第2热敏电阻器上。实验表明，该去磁单元满足有关电磁兼容性的国际标准IEC801-5DRAFT的要求。电子设备必须满足该标准的规定。此外，所述的有关要求是，偶然出现的直流峰值不超过2kv，这种2kv的电压脉冲迭加到去磁单元的主电压上。
本发明还涉及包括去磁线圈和去磁单元的阴极射线管。按本发明，上述去磁单元用于所述阴极射线管内。
通过以下结合实施例所作的详细说明，本发明的这些方案和其它方案将是显而易见的。
图1是按本发明的“单-PTC”和“双-PTC”的示意图；
图2是按本发明的串联双-PTC和非本发明的串联双-PTC的脉冲电压与剔除元件数之间的关系曲结图；
图3是包括去磁线圈和去磁单元的两个阴极射线管的示意图。
注意，这些附图中所展示的部件没按比例画。
图1是按本发明的“单-PTC”(图1A)和“双-PTC”(图1B)的示意图。它们包括串联的盘形PTC热敏电阻器1。双-PTC还包括并联连接的第2个盘形PTC热敏电阻器2。所述图形热敏电阻器的厚度约为3mm，直径约为12mm。两个热敏电阻器均用钛酸钡类陶瓷材料制成，此外，陶瓷材料中还掺有杂质Pb和/或Sr。这种情况下，热敏电阻器1的组分用化学式Ba0.85Sr0.115Pb0.035Ti1.01O3表示，热敏电阻器2的组分式为Ba0.73Sr0.04Pb0.23Ti1.01O3。热敏电阻器1的电阻值约为20Ω(25℃)，热敏电阻器2的电阻值约为300Ω(25℃)。
热敏电阻器1的两个主表面上设置单电极层3和4，它们完全覆盖所述主表面。热敏电阻器2的两个主表面上也设置有电极层5和6，电极层最好完全覆盖所述主表面。电极层厚度约为10μm。构成电极层的材料包含含3wt％至12wt％锌的银合金。银合金中含锌量最好是约6wt％。正如下面要更详细说明的，这些电极层用丝网印刷一次构成。
注意，“双-PTC”是设置有不同类型的电极层5和6的“并联”PTC，例如，用溅射或真空淀积层构成电极层，也具有本发明的优点。这种“双PTC”中，当用大电流密度时，不会损坏“串联”-热敏电阻器的陶瓷材料。但是，“并联”PTC的电极层也最好用上述丝网印刷材料制造。这类PTC的另外的优点能满足上述标准。
热敏电阻器夹在电绝缘的合成树脂外壳9中的镀NiCr的钢接触弹簧7和8之间，外壳最好用聚对苯二甲酸乙酯构成。除接触弹簧7和8之外，所述“双-PTC”包括第3电连接件10。包括去磁线圈的“双PTC”用在阴极射线管中的电路图在上述现有技术中有更详细的说明。
按以下方式在热敏电阻器上设置电极层。用烧结的直径为12mm厚度为3mm的圆片形热敏电阻器作起始材料。用丝网印刷在这些热敏电阻器的主表面上设置电阻性含锌银浆(商标名：Demetron)。所述浆料完全覆盖主表面。浆料主要含银、少量锌、玻璃料和粘接剂。随后，在约600℃烧10分钟烧掉粘接剂。经过该处理构成最后的电极层。该电极层与陶瓷材料形成欧姆接触并具有较低的薄层电阻。发现所形成的电极层在储存于温热条件下(IEC68-2-56)、储存于干热条件(IEC68-2-2)、温度循环(IEC68-2-30)和在最大额定电压下测试其损耗(CECC44000)的寿命试验中非常稳定。
为更好理解本发明而进行的试验中制成了以下的各种去磁单元：
第1种，用上述方法在热敏电阻器上有真空淀积的电极层的“单-PTC”。
第2种，按本发明在热敏电阻器上有丝网印刷电极层的“单-PTC”。
第3种，按上述方法在两个热敏电阻器上真空淀积电极层的“双-PTC”。
第4种，按本发明在“串联”热敏电阻器上丝网印刷电极层和按已知技术在“并联”热敏电阻器上真空淀积电极层的“双-PTC”。
第5种，按本发明在两个热敏电阻器上均丝网印刷电极层的“双-PTC”。
第1组试验中制造了多个第2种去磁单元，丝网印刷的电极层完全覆盖热敏电阻器的主表面。银合金中的锌含量改变。所述的锌含量为：0wt％(2-a种)，2wt％(2-b种)、6wt％(2-c种)、12nt％(2-d种)和15wt％(2-e种)。
测试这些单-PTC表明，2-b、2-c和2-d中的结果良好，2-c种最好。关于2-c、2-b种的缺点是接触电阻较大。关于2-c、2-d的缺点是薄层电阻较大。发现2-a和2-e种达不到标准。2-a种的接触电阻不合格，2-e种的薄层电阻大不合格。
第1种和第2种去磁单元进行对比试验。每一种用100只样品分成两组进行100次连续循环试验，每次用冲击电流10安培1分钟然后冷却9分钟。试验后检验外观，发现经该试验后第1种去磁单元有多个损坏。损坏的样品中，热敏电阻器的边缘有剥落的陶瓷屑，在边缘出现电火花，但在第2种去磁单元中未发现这类损坏。
再对第3种与第4和第5种去磁单元进行对比试验，观察到相同的现象。在用10安培的较大冲击电流进行试验后发现第3种“串联”热敏电阻器有大量损坏。试验后，所有的第4和第5种“串联”热敏电阻器没有损坏。
再对第4和第5种去磁单元进行对比试验，发现第5种的优点超过第4种。每种取100只样品为一组进行所谓的“Haefely”试验，所述试验中，这些样品在标准条件、额定电压(220-230伏，50Hz)下，2kv以上的10个负脉冲和10个正脉冲交替迭加在每分钟6个脉冲的频率上进行试验。
该试验结果示于图2。图2表明第4和第5种的合格样品的百分比是所加脉冲电压的函数。该图表明第5种去磁单元的全部样品在电压高达2.7kv时毫无问题地通过了该试验。但是第4种去磁单元当用2.0kv的脉冲电压进行试验时已被剔除了10％。
按本发明的热敏电阻器在几种试验中证明没有出现银迁移。
图3A和3B是包括去磁线圈12的阴极射线管11的示意图。所述线圈12与去磁单元13、开关14和交流电源15电连接。所述去磁单元包括有单个热敏电阻器16的单-PTC(图3-B)、或有第1热敏电阻器17(“串联”热敏电阻器)和第2热敏电阻器18(“并联”热敏电阻器，图3A)的双-PTC。开关装置14使阴极射线管导通时，大的交流电流通过线圈12。“串联”热敏电阻器升温使电流密度随时间下降。交流电流产生的磁场使阴极射线管中的金属部件去磁，此外，如使荫罩去磁。
本发明提供的单型和双型PTC可耐受大冲击电流而不会导致陶瓷热敏电阻器的边缘破裂。如果热敏电阻器的电极层完全覆盖其主表面，电极层材料为含4wt％至12wt％的锌的银合金，并用丝网印刷直接加到热敏电阻器上，则能达到这种效果。用含锌量为6wt％的银合金则会得到最佳效果。这种电极层加到双-PTC的“串联”热敏电阻和“并联”热敏电阻器上的另一个优点是，去磁单元能达到国际标准IEC801-5DRAFT。

Claims (8)

1.一种去磁单元，它包括内装盘形PTC热敏电阻器的外壳，在热敏电阻器的两个主表面上设置电极层，所述热敏电阻器通过所述电极层夹持在两个接触弹簧之间，其特征是，所述电极层完全覆盖其主表面，电极层构成材料组分包含含锌量为3wt％至12wt％的银合金，所述材料用丝网印刷法加到热敏电阻器上。
2.一种去磁单元，它包括内装两个盘形PTC热敏电阻器的外壳，两个热敏电阻器相互热接触，第1热敏电阻器的阻值较小，第2热敏电阻器的阻值较大，两个热敏电阻器的主表面上均设置电极层，两个热敏电阻器通过最外面的电极层夹持于两个接触弹簧之间，其特征是，第1热敏电阻器的电极层完全覆盖其主表面，电极层构成材料的组分包含含锌量为3-12wt％的银合金，所述材料用丝网印刷加到第1热敏电阻器上。
3.按权利要求2的去磁单元，其特征是，第2热敏电阻器的电极层完全覆盖其主表面，电极层构成材料组分包含含锌量为3-12wt％的银合金，所述电极材料用丝网印刷直接加到第2热敏电阻器上。
4.按上述权利要求之一的去磁单元，其特征是，银合金中的含锌量为6wt％。
5.一种阴极射线管，包括去磁线圈和一种去磁单元，该去磁单元包括内装盘形PTC热敏电阻器的外壳，在热敏电阻器的两个主表面上设置电极层，所述热敏电阻器通过所述电极层夹持在两个接触弹簧之间，其特征是，所述电极层完全覆盖其主表面，电极层构成材料组分包含含锌量为3wt％至12wt％的银合金，所述材料用丝网印刷法加到热敏电阻器上。
6.一种阴极射线管，包括去磁线圈和一种去磁单元，该去磁单元包括内装两个盘形PTC热敏电阻器的外壳，两个热敏电阻器相互热接触，第1热敏电阻器的阻值较小，第2热敏电阻器的阻值较大，两个热敏电阻器的主表面上均设置电极层，两个热敏电阻器通过最外面的电极层夹持于两个接触弹簧之间，其特征是，第1热敏电阻器的电极层完全覆盖其主表面，电极层构成材料的组分包含含锌量为3-12wt％的银合金，所述材料用丝网印刷加到第1热敏电阻器上。
7.按权利要求6的阴极射线管，其特征是，第2热敏电阻器的电极层完全覆盖其主表面，电极层构成材料组分包含含锌量为3-12wt％的银合金，所述电极材料用丝网印刷直接加到第2热敏电阻器上。
8.根据权利要求5到7之一的阴极射线管，其特征是，银合金中的含锌量为6wt％。
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