DE2351956A1

DE2351956A1 - Eingekapseltes heizelement mit positivem temperaturkoeffizient

Info

Publication number: DE2351956A1
Application number: DE19732351956
Authority: DE
Inventors: Hans Adolf Stoeckler; Youn Hung Ting
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1972-10-24
Filing date: 1973-10-16
Publication date: 1974-04-25
Also published as: DE2351956C2; JPS5652887U; NL7313514A; JPS547057B2; JPS5834716Y2; DK147415B; US3824328A; JPS4976134A; DK147415C

Description

_.. . , _ -, b - βοοο Münchea 60, 12. Oktober 1973 Dipl.-Ing. Egon Prinz Er»,b.„„.i,_oB.i«

Dr. Gertrud Hauser Dipl.-Ing. Gottfried Leiser 2.351956

Patentanwälte - . .

Telegiammei Labyrinth München

Tetelon: 831510

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unser Zeichen: T 1444

Eingekapseltes Heizelement mit positivem Temperaturkoeffizient

Die Erfindung betrifft eine Verkapselung für ein Material mit positivem Temperaturkoeffizient (PTC-Material, Kaltleiter) und insbesondere ein Vergußraaterial zur Verwendung mit dotierten PTC-Materialien, das keine Nukleophile enthält, welche das PTC-Material verschlechtern.

Bisher wurden in der Regel Epoxydharze zum Vergießen oder Einkapseln von PTC-Vorrichtungen verwendet. Diese Vergußmaterialien neigen jedoch dazu, das PTC-Material, das in der Regel aus dotiertem Bariumtitanat besteht, zu verschlechtern. Der Grund dafür ist, daß die Epoxydharze für gewöhnlich aus sekundären Aminen oder Säure- ^ anhydriden hergestellt werden, die Nukleophile sind und mit auf den Grenzflächen der PTC-Vorrichtung chemisch

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absorbierten Sauerstoffatomen reagieren. Diese chemisch, absorbierten Sauerstoffatome wirken als Elektronenfallen. Wenn diese Elektronenfallen entweder neutralisiert oder von den Korngrenzen desorbiert werden, wird der PTC-Effekt dadurch zerstört, daß keine Elektronenfallen mehr zur Verfügung stehen, die den Stromfluß stoppen· Um diese schädliche Wirkung zu beseitigen, müssen Gruppen von Yergußuiaterialien aufgefunden werden, die keine Nukleophile enthalten.

Die Verschlechterung erfolgt in Form einer allmählichen Abflachung der PTC-Widerstands-Temperaturkurve. Die Verschlechterung der Widerstands-Temperaturkurve, wenn das organische Polymere, z.B. das Epoxydharz, als Reduktionsmittel wirkt, wird durch eine Erschöpfung der Sauerstoffquelle in den Korngrenzen verursacht. Gemäß der Erfindung werden nun bestimmte Vergußmaterialien, die die vorstehend· beschriebene Verschlechterung der PTC-Materialien nicht ergeben und insbesondere keine Verschlechterung der Viderstands-Temperaturkurve hervorrufen, eingesetzt. Kurz ausgedrückt werden bei einer Ausführungsform der Erfindung die bisher verwendeten Epoxyd-Vergußmaterialien durch solche ersetzt, welche die PTC-Heiztnassen nicht verschlechtern. Es sind dies z.B. Silikonharze, Polyamide, Polyimide und keramische Stoffe, die keine.Aminbeschleuniger enthalten. Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das PTG-Element mit einer Sperrschicht aus einem keine Verschlechterung ergebenden Material, z.B. einem der vorstehend genannten Vergußmaterialien, überzogen, worauf die Verkapselung dann mit einem bekannten Epoxydmaterial zu Ende geführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer eingekapselten PTG-Heizvorrichtung mit einem Verguß-

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material, welches die Oberfläche des PIC-Heizelements nicht ungünstig verändert.

Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer eingekapselten PTC-Heizvorrichtung unter Verwendung eines Tergußmaterials der aus Silikonharzen, Polyamiden, Polyimiden und Keramiken ohne Amininitiator bestehenden Gruppe.

Die Erfindung betrifft ferner eine PTC-Heizvorrichtimg, in welcher der Kaltleiter von einer nicht-schädlichen Sperrschicht umgeben ist, die sich zwischen dem Heizelement und einem Vergußmaterial aus einem Epoxydharz oder einem anderen schädlichen Material befindet.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsformen in^-Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Sehnittansieht durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäß eingekapselten PTO-heizvorrichtung und

Fig. 2 eine Sehnittansieht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Gehäuse 1 aus Metall oder einem Material wie z.B. Phenolharz, dargestellt. Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich ein PTC-Heizelement 3 bekannter Bauart, an dem ein Paar Zuführungsdrähte 5 und 7 befestigt sind. Natürlich wurde das PTO-Material vorher in bekannter Weise metallisiert, so daß die Zuführungen 5 und 7 daran angelötet oder in ähnlicher Weise befestigt werden können. Der Draht 5 ist mit einer aus· dem Gehäuse

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herausverlaufenden Isolierung 9 und der Draht 7 mit einer ebenfalls aus dem Gehäuse verlaufenden Isolierung 11 versehen.

Wenn das Gehäuse 1 aus Metall besteht, muß das PTC-Heizelement 3 von dem Gehäuse elektrisch isoliert gehalten werden und das Gehäuse und das Vergußmaterial müssen wärmeleitend sein. Das PTC-Heizelement 3 ist deshalb im Innern des Gehäuses 1 mittels eines Terguß- oder Abdiohtungsmaterials 13 eingekapselt, das auch rund um das PTC-Heizelement eine dichte Versiegelung ergibt und somit als Wärmeübertragungsmedium dient. Das Vergußmaterial 13 dient somit auch als wasserdichte Versiegelung für den Kaltleiter 3. Gemäß der Erfindung ist das Vergußmaterial 13 frei von Nukleophilen und ist deshalb eine Verbindung der aus Silikonharzen, Polyamiden, Polyimiden und keine Amininitiatoren enthaltenden Keramiken bestehenden Gruppe, wobei diese Verbindungen Vergußmaterialien der vorstehend beschriebenen Art bilden. Einige solche bekannten Materialien sind Silikonkautschuks, wie sie unter der Bezeichnung Fovalac-Epoxydharz von der Dow Chemical Company angeboten werden. Diese Materialien können als Basisvergußmaterial verwendet werden und reagieren nicht ,mit dem PTC-Heizelement, selbst bei erhöhten Temperaturen von bis zu 180 C. Zur Erzielung einer besseren wasserdichten Versiegelung kann auf das Vergußmaterial 13 noch ein versiegelndes Vergußraaterial 15 aufgegeben werden.

Wie man sieht, erhält man auf diese Weise eine Verkapselung für -P-TC-Hei ζ elemente,- mit den Eigenschaften der bekannten Epoxydverkapselungen, wobei jedoch kein Material mit dem PTC-Heizelement in Kontakt kommt, das in irgendeiner Weise diesem schädlich sein könnte.

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Pig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Auch hier ist mit 1 das Gehäuse und das wie zuvor metallisierte PTG-Heiζelement mit 3 bezeichnet, das Zuführungen 5 und 7 mit Isolierungen 9 bzw. 11 um die Zuführungen 5 bzw. 7 besitzt. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist das PTC-Heizelement jedoch vollständig von einer Schicht aus einem Material 17 umgeben, welches das Kaltleitermaterial 3 nicht angreift. Das ganze Heizelemente mit seinem Überzug 17 ist dann in dem Gehäuse 1 angeordnet und die ganze Vorrichtung mit ihrem Überzug Ϊ7 wird dann mit einem Vergußmaterial 19 vergossen. Da das PTC-Heizelement nun eine undurchlässige Sperrschicht rundherum besitzt, kann das Vergußmaterial 19 aus Epoxydharzen und dergleichen bestehen, die bei der ersten Ausführungsform ausdrücklich ausgeschlossen sind. Der undurchlässige oder passivierende Überzug 17 kann aus Silikonharzen, RTV-Silikonen, Polyimiden, Polyimid-Amidmaterialien usw. bestehen. Diese schützen bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung das PTC-Heizelement vor Beschädigungen.

Es wurde gefunden, daß die Beeinträchtigung des Kaltleitermaterials durch das Vergußmittel temperaturabhängig ist. Deshalb sind viele der bei niedriger Temperatur verwendbaren Vergußmaterialien bei höheren Temperaturen- ungeeignet. Die vorliegende Erfindung umfaßt auch diesen Aspekt.

Die Erfindung kann weitgehende Abänderungen erfahren, ohne daß dadurch ihr Rahmen verlassen wird.

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Claims

P a t en t ans priio fa. e

1. Eingekapseltes Heizelement mit positivem Temperatur- -" koeffizient, enthaltend

a) ein PTC-Heiζelement,

b) ein dieses umgebendes Gehäuse und

o) ein das PIC-Heizeleaent in dem Gehäuse einkapselndes Vergußtnaterial,

dadurch gekennzeichnet, daß das Tergußmaterial frei von Nukleophilen ist.

2. Eingekapseltes Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Heizelement aus dotiertem Bariumtitanat besteht.

3. Eingekapseltes Heizelement nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tergußmaterial aus einem Silikonharz, einem Polyamid, einem Polyimid oder einem keramischen Material ohne Amininitiator besteht,

4. Eingekapseltes Heizelement nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das das PTC-Heizelement einkapselnde Tergußmaterial um das PTC-Heizelement eine Schicht bildet und daß das PIC-Heizeletaent mitsamt dieser Schicht von einem weiteren Epoxyd-Tergußmaterial eingekapselt ist.

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