CN1134027C - Ntc热敏电阻 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能够抑制较大冲击电流的NTC热敏电阻，它含有由阻热树脂材料制成的盒，盒中含有一个热敏电阻元件，在热敏电阻元件的两个表面上形成有电极，热敏电阻元件在盒内弹性地夹置和受支撑于一对伸到盒外的金属外端之间。

Description

NTC热敏电阻

本发明涉及一种可以用来抑制电子器件中的冲击电流的负温度系数(NTC)热敏电阻。本发明尤其涉及一种具有改进结构的NTC热敏电阻，它把一个NTC热敏电阻元件包含于一个树脂盒内，金属外端伸到树脂盒外。

对于许多种电子或电气器件来说，当电源开关打开时会产生一个很大的冲击电流。因此各种NTC热敏电阻被用来抑制冲击电流从而保护器件的安全。当一个目标器件的电源开关被打开时，安装在器件内的NTC热敏电阻通过其热敏电阻元件的电阻起抑制冲击电流的作用。当冲击电流被抑制后，因为其电阻具有负温度系数，其电阻值因自身产生的热而下降，所以在这之后，电路就可以正常地工作。

图6给出了现有技术中的一个用来抑制冲击电流的NTC热敏电阻，它是作为一个具有铅质外端54a和54b的电子元件来构造的。为了制作这个NTC热敏电阻56，把银糊制作在含有几种如Mn和Ni一类的过渡元素的氧化物的一个碟形陶瓷体51的两面上，然后进行焙烧处理，形成图5中所示的电极52，进而获得热敏电阻元件53。接着，利用焊料X把铅质外端54a和54b固定在该热敏电阻元件53的主表面上的电极52上。直径约0.5-1.0毫米的铅丝可以用作铅质外端54a和54b。在脱油脂和清洗之后，用一种外层树脂材料55将热敏电阻元件53覆盖，如图6所示，例如，可以用粉末涂覆的方法形成NTC热敏电阻56。

另一方面，Tokkai 7-37706号日本专利出版文献公开了一种NTC热敏电阻，它具有一个由陶瓷体构成的NTC热敏电阻元件，其中的陶瓷体含稀土过渡元素氧化物并具有形成于其两个主平面上的电极。该NTC热敏电阻元件被装于一个树脂盒中，并被弹性地夹置于和受支撑于金属外端之中。据报道，如果一个NTC热敏电阻元件采用所谓的“LaCo氧化物”，它在稳定态条件下的功耗会显著降低，而且也允许通过大电流，因为其电阻低，B常数在室温下小，在高温下大。

近年来，电子与电气器件的规模和范围日益增大，在大电流区域抑制冲击电流的需求也日益提高。还可以注意到，产品可靠性方面的法规对电子电气元件的安全性能的要求也比以往更严格。对于上述NTC热敏电阻56的情况，B常数很小，小至低于2000-3500K，因为其热敏电阻元件含有Ni与/或Mn的氧化物。于是，如果它被用于电路的稳定电流值超过5A的一个大电流区域中时，元件的温度可能会超过160℃，元件向外的热辐射可能会变得相当强，引起热敏电阻元件51与铅质外端54a和54b之间的焊料熔化，树脂盒55也熔化和变形，或者对安装热敏电阻56的电路板造成损坏。出于这一原因，具有铅质外端的这种类型的NTC热敏电阻元件只被用于稳定电流相对较小的电路中，在其它的场合尚未被应用。

Tokkai 7-37706号日本专利出版文献公开的NTC热敏电阻可以被用于大电流电路中，因为如上所述，它们采用一种含LaCo氧化物的热敏电阻元件。由于热敏电阻元件被含在一种树脂盒中且热敏电阻元件受金属外端的弹性支撑，盒的树脂材料不会熔化，铅质外端与热敏电阻元件之间的焊料也不会受影响。

抑制更大冲击电流的需求不断增长，这种NTC热敏电阻仍然无法充分满足当前的需要。

因此，本发明的目的在于提供一种能够可靠和安全地抑制比现有技术中的NTC热敏电阻所能抑制的冲击电流更大的冲击电流的NTC热敏电阻。

本发明所提供的、能够实现上述及其它目的的一种NTC热敏电阻含有，具有负温度系数电阻的一个热敏电阻元件；形成在其两个表面上的电极；装有所述热敏电阻元件和一对金属外端的树脂盒，其中的一对金属外端由Cu一类的材料制成，弹性地夹住并支撑位于其中间的热敏电阻元件，并延伸到树脂盒的外部。根据一个最佳实施例，所述的热敏电阻元件含有稀土过渡金属元素氧化物，或主要是含有LaCo氧化物，金属外端含有一种Cu-Ti合金，电极含有Ag-Pd合金。每个金属外端的位于树脂盒外部的部分具有凸出接头形式的尾部形状。树脂盒还可以具有向外突出的支脚，并在内部含有一个用来支撑热敏电阻元件以防止其发生错位的支架。这样一个支架可以含有一个固定于树脂盒上的平面构件，该构件具有一个内径大于热敏电阻元件的外径的开口。

作为本说明书之组成部分的附图，给出了本发明的一个最佳实施例，这些附图与有关文字说明一起用来解释本发明的原理。附图的内容是：

图1A和1B分别是本发明提供的一个NTC热敏电阻的侧剖视图和正视图；

图2是图1A和1B中的NTC热敏电阻的立体解剖图；

图3是图1A和1B中的NTC热敏电阻的外部立体视图；

图4是含有本发明的热敏电阻的电流抑制电路的一个实例的电路图；

图5是现有技术中的一个NTC热敏电阻在其制作过程中的一个正视图；

图6是图5中所示的现有技术中的一个NTC热敏电阻在完成制作过程后的一个正视图。

图1A、1B、2和3给出了一个体现本发明的技术方案的NTC热敏电阻1，它的主要特征是，它包括一个含在一个PPS(polyphenylene fulfide，聚苯撑硫)树脂盒2内的热敏电阻元件3。由于PPS树脂是高热阻材料，即使是含在树脂盒2内的热敏电阻元件3发热并达到高温的情况下，树脂盒2也不会熔化或发生变形。最好是按照热敏电阻元件3的类型来选择PPS树脂的类型，使树脂盒的软化温度高于热敏电阻元件3因其自身发热而可能达到的最高温度，从而严格地防止发热对树脂盒2的不利影响。不言而喻的一个事实是，本发明并不局限于用PPS树脂来作为形成树脂盒2的材料。可能用来形成树脂盒2的材料除PPS树脂外还可以包括例如：液晶聚合物、聚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺和通过将一种玻璃添加剂加入聚苯乙烯获得的一种复合材料、苯酚、尼龙、尼龙6或尼龙66以提高阻热特性。

树脂盒2的形状大体上是一个矩形方盒子。热敏电阻元件3是一个圆碟的形状，具有形成于碟形热敏电阻块3a的两个彼此相对的主平面上的电极3b和3c，碟形热敏电阻块3a含有以LaCo为主的过渡元素氧化物(以下称作LaCo氧化物)。电极3b和3c由Ag和Pd重量比为7∶3的Ag-Pd合金制成。它们的形成是用导电Ag-Pd糊经焙烧处理而得。为了防止电极3b和3c之间的迁移，在制作时使它们的直径小于热敏电阻块3a的直径。

为了防止热敏电阻元件3在树脂盒2内沿上下方向发生位置变动(参见图1A)，尤其是防止它的底部接触树脂盒2的底部，在树脂盒2内部提供了具有圆形开口4a的一个平面定位部件4，把热敏电阻元件3支撑在开口4a内。本发明没有对定位部件4的材料进行严格限定。合成树脂或陶瓷材料一类合适的电绝缘材料都可以用。由于开口4a用来支撑和合适地定位热敏电阻元件3，它的直径比热敏电阻元件3略大。

在树脂盒2内部，热敏电阻元件3弹性地夹置于和受支撑于一对延长的金属外端5和6之间。外端5和6具有平直的主体部分5a和6a从树脂盒2的内部向下延展到外部。外端5和6的内端部分(在树脂盒2内)向彼此相对的方向弯折近180°，形成弹性接触部分5b和6b。热敏电阻元件3就弹性地夹置于和受支撑于一对金属外端5和6的这些接触部分5b和6b的弹簧一样的弹力之间。

如图1B和图2所示，金属外端5和6的外部端头部分(延伸到树脂盒2的外部)具有凸出的探头的形状，使得它们不仅可以易于表面安装于一个印刷电路板上，而且便于接线。金属外端5和6的外部端头的形状没有对本发明的范围形成限制，它们可以做成任何便于表面安装于一个普通印刷电路板的形状。

金属外端5和6最好由Cu或其合金制成。这种材料只所以最好，是因为它们在单位体积下具有相对小的实际电阻，因而可以减小金属外端5和6在一个大电流通过时的发热。换言之，可以更有效地防止树脂盒2在一旦有大电流通过热敏电阻时发生熔化或变形。Cu-Ti合金尤其适于用作金属外端5和6的材料，因为使用这种材料后可以抑制金属外端5和6的接触部分5b和6b弹性下降。

NTC热敏电阻1可以按图2所示那样安装。热敏电阻元件3置于定位部件4的开口4a内，并通过其主体2a的底部开口2b被插入树脂盒2。在金属外端5和6通过上部开口被插进来之后，盖子2c被置于将主体2a的上部开口关闭的位置并固定住，固定的方法可以是利用粘着剂(图中未示出)，或在盖子2c的两个侧表面上提供突缘并在主体2a的内表面提供与之相匹配的凹槽，如图2所示的那样，并将突缘与凹槽接合起来。支脚2e和2f从树脂盒2的底部表面向下伸出(参见图1A和1B)，它们可以象图2所示的那样与盖子2c形成一个整体，也可以作为独立部件用粘着剂与盖子2c的表面装配到一起。图3所示是完全组装起来的一个NTC热敏电阻1。支脚2e和2f短于金属外端5和6从盒2的底部表面向外伸出的距离。这样，当NTC热敏电阻1被安装于一个印刷电路板时就可以很稳定，例如，可以在树脂盒2与印刷电路板之间留一个小的空隙，使得从NTC热敏电阻1到印刷电路板的热传导可以被抑制。

本发明提供的NTC热敏电阻具有如下所述的很多优点。

由于热敏电阻元件3被弹性地支撑于金属外端5和6的弹性接触部分5b和6b之间，不需要采用任何如焊料一样的粘着材料来支撑它。所以，本发明避免了由于来自热敏电阻元件3的热而导致焊料熔化的问题。此外，由于热敏电阻元件3受支撑的方式是不与树脂盒2接触，也有会发生由于来自热敏电阻元件3的热而使树脂盒熔化或变形的问题。因为本发明的实施例所提供的热敏电阻元件3的热敏电阻块3a含有LaCo氧化物，热敏电阻块3a的B常数非常大(4000-5000K)。现有技术中，主要采用Mn和Ni氧化物的NTC热敏电阻的B常数大约只有2500-3500K。所以，对于通过同样大小的电流，如果采用本发明的热敏电阻元件3，热敏电阻元件3的发热可以变得很小。由于热敏电阻元件3被定位于定位部件4的开口4a之内，防止了热敏电阻元件3与树脂盒2的接触，即使它在竖直方向上发生一点错位，也不会接触。因为电极3b和3c含有Ag-Pd合金，比之于电极由Ag制成的情况，这些电极3b和3c之间的迁移被更可靠地抑制了。所以，也就更可靠地避免了当一个大电流通过时可能发生的短路情况。

在本发明的范围内，还可以对已描述的例子做很多修改和变化。定位部件并不要求一定有一个圆形开口来支撑其中的热敏电阻元件，矩形或其它形状都可以。甚至可以不要求定位部件有开口，例如，代替开口作用的可以是多个从树脂盒2的主体2a的内表面上向外的突起，从那里伸向热敏电阻元件3的外部边缘。虽然在图2中显示，金属外端5和6的每个都具有两个弹性接触部分5b或6b，但它们也可以这样形成，即每个只含有一片接触部分，只要它们足以稳固地夹置其间的热敏电阻元件3。

图4给出了采用上述NTC热敏电阻1组成的一个限流电路的电路图。NTC热敏电阻1串接于一个卤素灯加热器，以限制冲击电流从那里通过。如果NTC热敏电阻1的热敏电阻元件3之内的热敏电阻块含有LaCoO₃，当一个超过5A的电流通过电路时，热敏电阻元件3因自身发热而可能达到的温度是160℃。如果NTC热敏电阻1按上述结构来制作，无论如何，即使热敏电阻元件3超过了这个温度水平，它也不会发生变形的情况。

Claims (9)

1、一种NTC热敏电阻，其特征在于，它含有：

一个具有位于彼此相对的表面上的电极的热敏电阻元件，所述热敏电阻具有负温度系数；

一个将所述热敏电阻元件含于其中的树脂盒；以及

用来把所述热敏电阻元件弹性地夹置和支撑在中间、并伸到所述树脂盒外部的一对由铜或其合金形成的外端。

2、如权利要求1所述的NTC热敏电阻，其特征在于，所述热敏电阻元件含有稀土过渡元素氧化物。

3、如权利要求2所述的NTC热敏电阻，其特征在于，所述稀土过渡元素主要是LaCo。

4、如权利要求1所述的NTC热敏电阻，其特征在于，所述金属外端含有Cu-Ti合金。

5、如权利要求1所述的NTC热敏电阻，其特征在于，所述的一对金属外端具有一个位于所述树脂盒外部并且形状为凸出探头形状的端头部分。

6、如权利要求1所述的NTC热敏电阻，其特征在于，所述树脂盒具有向外伸出的支脚。

7、如权利要求1所述的NTC热敏电阻，其特征在于，所述树脂盒在其内含有一个用来支撑所述热敏电阻元件并防止所述热敏电阻元件发生错位的定位部件。

8、如权利要求7所述的NTC热敏电阻，其特征在于，所述定位部件含有一个固定于所述树脂盒的平面部分，并具有一个直径大于所述热敏电阻元件的直径的开口部分。

9、如权利要求1所述的NTC热敏电阻，其特征在于，所述电极含有Ag-Pd合金。

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