DE69736152T2

DE69736152T2 - PTC Thermistor

Info

Publication number: DE69736152T2
Application number: DE69736152T
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Nagaokakyo-shi Nagao; Toshiharu Nagaokakyo-shi Hirota; Yasuhiro Nagaokakyo-shi Nabika
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2017-05-01
Also published as: CN1087096C; CN1171603A; KR100309157B1; EP0809262A1; EP0809262B1; TW350073B; JPH1041104A; DE69736152D1; US5939972A; JP3175102B2; KR19980063306A

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf Thermistorelemente mit positiver Temperaturcharakteristik (PTC = Positive Temperature Characteristic) und PTC-Thermistoren und insbesondere auf derartige Thermistorelemente und Thermistoren, die eine große Flash-Widerstandsspannung aufweisen und für eine Verwendung bei Schaltungen für einen Schutz gegen einen Überstrom, einen Entmagnetisierungsstrom oder einen Motorstart angepasst sind.
Wie es in 13 gezeigt ist, kann ein herkömmlicher PTC-Thermistor (siehe beispielsweise die JP-A-08 045 707 oder die WO-A-93 006 88) 121 als ohmsche Elektroden 123 und 124 aufweisend beschrieben werden, die an den zwei Hauptoberflächen eines planaren Thermistorelements 122 gebildet sind. Wenn eine Spannung an einen derartigen Thermistor angelegt ist, ist der Stromstoss ganz am Anfang groß, weil der Thermistor 121 einen geringen Widerstandswert aufweist, wobei bewirkt wird, dass sich derselbe schnell erwärmt und sich derselbe über eine Ebene, die näherungsweise parallel zu den Hauptoberflächen desselben ist, in Schichten teilt. Die Spannung unmittelbar bevor ein derartiges laminares Teilen stattfindet, wenn ein Stromstoss einen PTC-Thermistor durchläuft, wird die Flash-Widerstandsspannung desselben genannt. Die Flash-Widerstandsspannung neigt dazu, klein zu werden, falls der PTC-Thermistor kleiner gemacht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, PTC-Thermistorelemente und PTC-Thermistoren zu schaffen, die eine große Flash-Widerstandsspannung aufweisen.
PTC-Thermistorelemente gemäß dieser Erfindung, mit denen die obigen und andere Aufgaben gelöst werden können, können kurz als bei der Mitte derselben dünner als an den Randteilen der Hauptoberflächen derselben charakterisiert werden. Genauer gesagt weisen PTC-Thermistorelemente dieser Erfindung ein planares keramisches Bauglied mit einer positiven Temperaturcharakteristik auf, das Hauptoberflächen mit einem Randteil aufweist, der einen mittleren Teil umgibt, und die Dicke dieses keramischen Bauglieds ist bei dem Randteil größer als bei dem mittleren Teil. Ein derartiges PTC-Thermistorelement kann beispielsweise mit Vorsprüngen gebildet sein, die entlang dem Rand desselben vorgesehen sind, der den mittleren Teil umgibt, der dünner ist. Alternativ kann sich die Dicke des keramischen Bauglieds von dem Randteil zu dem mittleren Teil hin graduell verringern. Als noch ein anderes Beispiel kann sich die Dicke von dem Randteil zu dem mittleren Teil stufenweise verringern.
PTC-Thermistoren gemäß dieser Erfindung können als Elektroden aufweisend charakterisiert werden, die an den Hauptoberflächen eines PTC-Thermistorelements gebildet sind, wie es oben beschrieben ist. Jede Elektrode ist aus einer Unterschichtelektrode über einer gesamten Hauptoberfläche und einer Überschichtelektrode an der Unterschichtelektrode gebildet. Die Überschichtelektrode weist eine kleinere Oberfläche als die Unterschichtelektrode auf, derart, dass ein Abschnitt der Unteroberflächenelektrode bei dem Rand freigelegt ist. Die Überschichtelektroden können bei den mittleren Teilen der Hauptoberflächen gebildet sein, ausschließlich der Randteile und dort, wo die Vorsprünge gebildet sind. Die Unterschichtelektroden können hauptsächlich aus Ni sein und die Überschichtelektroden hauptsächlich aus Ag.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die zugehörigen Zeichnungen, die in diese Beschreibung aufgenommen sind und einen Teil derselben bilden, stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen gilt:
1 ist eine diagonale Ansicht eines PTC-Thermistorelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht eines PTC-Thermistors eines Testbeispiels 1 dieser Erfindung;
3 ist eine Schnittansicht eines PTC-Thermistors eines Testbeispiels 2 dieser Erfindung;
4 ist eine Schnittansicht eines PTC-Thermistors eines Testbeispiels 3 dieser Erfindung;
5 ist eine Schnittansicht eines PTC-Thermistors eines Testbeispiels 4 dieser Erfindung;
6 ist eine diagonale Teilschnittansicht eines PTC-Thermistors, der durch ein Bilden von Elektroden an einem PTC-Thermistorelement erhalten wird, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 ist eine Schnittansicht eines PTC-Thermistors, der durch ein Bilden von Elektroden an einem PTC-Thermistorelement erhalten wird, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8 ist eine Schnittansicht eines PTC-Thermistors, der durch ein Bilden von Elektroden an einem PTC- Thermistorelement erhalten wird, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
9 ist eine Schnittansicht eines PTC-Thermistors, der durch ein Bilden von Elektroden an einem PTC-Thermistorelement erhalten wird, gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
10 ist eine Schnittansicht eines PTC-Thermistors, der durch ein Bilden von Elektroden an einem PTC-Thermistorelement erhalten wird, gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
11 zeigt einen Dämpfungswechselstrom durch eine Entmagnetisierungsspule bei einer Entmagnetisierungsschaltung;
12 ist ein Diagramm einer Schaltung zum Messen von P_max, unten definiert; und
13 ist eine diagonale Ansicht eines herkömmlichen PTC-Thermistors.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein PTC-Thermistorelement 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, das durch ein Formen und Sintern eines keramischen Materials mit einer näherungsweise planaren Form hergestellt ist, wobei jede der Hauptoberflächen desselben mit einem Vorsprung 2 oder 3 entlang dem gesamten Rand desselben und einer Vertiefung 4 oder 5 bei der Mitte versehen ist. Ein PTC-Thermistor kann aus einem derartigen Element durch ein Bilden von Elektroden an beiden Hauptoberflächen eines derartigen PTC-Thermistorelements 1 erhalten werden, dessen Hauptkomponente ohmsches In-Ga, Al oder Ag ist.
PTC-Thermistoren 6 eines Testbeispiels 1, das in 2 gezeigt ist, gemäß dieser Erfindung wurden näherungsweise in der Form einer kreisförmigen Scheibe hergestellt, mit einem Außendurchmesser Φ 8,2 mm, einer Dicke T bei dem Vorsprung von 4 mm, einer Höhe h des Vorsprungs in die radiale Richtung von 1 mm und einer Dicke t bei der Vertiefung von 3 mm, wobei Elektroden 7 und 8 aus In-Ga an beiden Hauptoberflächen derselben gebildet sind. Tabelle 1 zeigt die Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren 6. Die Curie-Temperatur dieser Thermistoren 6 betrug 120°C und der Widerstandswert bei einer normalen Temperatur betrug 23 Ω.
Als ein Vergleichsbeispiel 1 wurden PTC-Thermistorelemente in der Form einer kreisförmigen Scheibe, wie es bei 122 in 13 gezeigt ist, mit einem Außendurchmesser Φ 8,2 mm und einer einheitlichen Dicke t von 3 mm vorbereitet und PTC-Thermistoren 121 wurden durch ein Bilden von Elektroden 123 und 124 aus In-Ga an den Hauptoberflächen derselben erhalten, ähnlich diesen des Testbeispiels 1. Die Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren 121 sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt. Die Curie-Temperatur und der Widerstandswert bei einer normalen Temperatur dieser PTC-Thermistoren 121 waren die gleichen wie diese von PTC-Thermistoren des Testbeispiels 1.
Tabelle 1
Tabelle 1 zeigt deutlich, dass die minimale Flash-Widerstandsspannung bei dem Testbeispiel 1 etwa das Doppelte dieser des Vergleichsbeispiels 1 beträgt, was eine bemerkenswerte Verbesserung angibt. Der Durchschnitt für das Testbeispiel 1 war lediglich als „über 780" gegeben, weil die maximale Spannung, die durch das Testinstrument, das für die Messung verwendet wurde, angelegt werden konnte, 810 V betrug und es Thermistoren gab, die bei 810 V nicht brachen.
Als ein Testbeispiel 2 wurden PTC-Thermistorelemente 1, die gleichen wie diese, die bei dem Testbeispiel 1 verwendet werden, vorbereitet, wurden Unterschichtelektroden 12 und 13, die aus Ni hergestellt sind, an beiden Hauptoberflächen derselben gebildet und wurden Überschichtelektroden 14 und 15, die aus Ag hergestellt sind, an den Unterschichtelektroden 12 bzw. 13 gebildet, wie es in 3 gezeigt ist, um PTC-Thermistoren 11 zu erhalten. Der Zwischenraum G zwischen den Rändern der Unterschichtelektroden 12 und 13 und den Überschichtelektroden 14 und 15 betrug 0,5 mm. Tabelle 2 zeigt die Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren 11. Die Curie-Temperatur dieser Thermistoren 11 betrug 120°C und der Widerstandswert derselben bei einer normalen Temperatur betrug 23 Ω.
Als ein Vergleichsbeispiel 2 wurden die gleichen PTC-Thermistorelemente 122, wie dieselben bei dem Vergleichsbeispiel 1 verwendet werden, vorbereitet und PTC-Thermistoren wurden aus denselben durch ein Bilden, wie für das Testbeispiel 2, von Unterschichtelektroden aus Ni und Überschichtelektroden aus Ag an beiden Hauptoberflächen derselben mit einem Zwischenraum G von 0,5 mm entlang dem Rand der Überschichtelektroden erhalten. Die Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren sind ebenfalls in Tabelle 2 gezeigt. Die Curie-Temperatur und der Widerstandswert bei einer normalen Temperatur dieser PTC-Thermistoren waren die gleichen wie diese von PTC-Thermistoren des Testbeispiels 2.
Tabelle 2
Tabelle 2 zeigt deutlich, dass die minimale Flash-Widerstandsspannung bei dem Testbeispiel 2 etwa das Doppelte dieser des Vergleichsbeispiels 2 beträgt, was eine bemerkenswerte Verbesserung angibt. Der Durchschnitt für das Testbeispiel 2 war aus dem gleichen Grund, der mit Bezug auf Tabelle 1 gegeben ist, lediglich durch einen Minimalwert gegeben.
Als ein Testbeispiel 3 wurden PTC-Thermistorelemente 1, die gleichen wie diese, die bei dem Testbeispiel 1 verwendet werden, vorbereitet, wurden Unterschichtelektroden 12 und 13, die aus Ni hergestellt sind, an beiden Hauptoberflächen derselben gebildet, und wurden Überschichtelektroden 14a und 15a, die aus Ag hergestellt sind, an den Unterschichtelektroden 12 bzw. 13 gebildet, wie es in 4 gezeigt ist, um PTC-Thermistoren 11a zu erhalten. Der Zwischenraum G zwischen den Rändern der Unterschichtelektroden 12 und 13 und den Überschichtelektroden 14a und 15a betrug 1,0 mm und die Überschichtelektroden 14a und 15a waren lediglich im Inneren der Vertiefungen 4 und 5 des PTC-Thermistorelements 1 gebildet. Tabelle 3 zeigt die Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren 11a. Die Curie-Temperatur dieser Thermistoren 11a betrug 120°C und der Widerstandswert derselben bei einer normalen Temperatur betrug 23 Ω.
Als ein Vergleichsbeispiel 3 wurden die gleichen PTC-Thermistorelemente 122, wie dieselben bei dem Vergleichsbeispiel 1 verwendet werden, vorbereitet und PTC-Thermistoren wurden aus denselben durch ein Bilden, wie für das Testbeispiel 2, von Unterschichtelektroden aus Ni und Überschichtelektroden aus Ag an beiden Hauptoberflächen derselben mit einem Zwischenraum G von 1,0 mm entlang dem Rand der Überschichtelektroden erhalten. Die Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren sind ebenfalls in Tabelle 3 gezeigt. Die Curie-Temperatur und der Widerstandswert bei einer normalen Temperatur dieser PTC-Thermistoren waren die gleichen wie diese von PTC-Thermistoren des Testbeispiels 3.
Tabelle 3
Tabelle 3 zeigt deutlich, dass die minimale Flash-Widerstandsspannung bei dem Testbeispiel 3 etwa das Doppelte von dieser des Vergleichsbeispiels 3 beträgt, was eine bemerkenswerte Verbesserung angibt. Der Durchschnitt für das Testbeispiel 3 war aus dem gleichen Grund, der oben mit Bezug auf Tabelle 1 gegeben ist, lediglich durch einen Minimalwert gegeben.
Als ein Testbeispiel 4 wurden näherungsweise rechteckige planare PTC-Thermistorelemente 1a mit einer Breite W = 6 mm, einer Länge D = 8 mm, einer Dicke bei Vorsprüngen T = 4 mm, einer Breite von Vorsprüngen h = 1 mm und einer Dicke zwischen den zwei Hauptoberflächen t = 3 mm vorbereitet und Elektroden 7a und 8a aus In-Ga wurden an beiden Hauptoberflächen derselben gebildet, wie es in 5 gezeigt ist, um PTC-Thermistoren 6a zu erhalten. Tabelle 4 zeigt die Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren 6a. Die Curie-Temperatur dieser Thermistoren 6a betrug 120°C und der Widerstandswert derselben bei einer normalen Temperatur betrug 20 Ω.
Als ein Vergleichsbeispiel 4 wurden rechteckige planare PTC-Thermistorelemente mit einer Breite W = 6 mm, einer Länge D = 8 mm und einer einheitlichen Dicke t = 3 mm vorbereitet und Elektroden, die aus In-Ga hergestellt sind, wurden an beiden Hauptoberflächen derselben gebildet, wie für das Testbeispiel 4. Die Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren sind ebenfalls in Tabelle 4 gezeigt. Die Curie-Temperatur und der Widerstandswert bei einer normalen Temperatur dieser PTC-Thermistoren waren die gleichen wie diese von PTC-Thermistoren des Testbeispiels 4.
Tabelle 4
Tabelle 4 zeigt deutlich, dass die minimale Flash-Widerstandsspannung bei dem Testbeispiel 4 das Doppelte dieser des Vergleichsbeispiels 4 beträgt, was eine bemerkenswerte Verbesserung angibt. Der Durchschnitt für das Testbeispiel 4 war aus dem gleichen Grund, der oben mit Bezug auf Tabelle 1 gegeben ist, lediglich durch einen Minimalwert gegeben.
Als Nächstes wird auf 6 Bezug genommen, um ein PTC-Thermistorelement 31 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zu beschreiben.
Das PTC-Thermistorelement 31 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch ein Formen und Sintern eines keramischen Materials für PTC-Thermistoren erhalten, näherungsweise in der Form einer kreisförmigen Scheibe, die Vorsprünge 32 und 33, die vollständig um den Rand beider Hauptoberflächen derselben gebildet sind, und Vertiefungen 34 und 35 aufweist, die im Inneren dieser Vorsprünge 32 und 33 gebildet und durch dieselben umgeben sind. Rillen 36 und 37 sind in die Richtung der Dicke T dieses keramischen Materials bei den Positionen dieser Vorsprünge 32 und 33 vorgesehen.
Ein PTC-Thermistor 38 wird aus diesem PTC-Thermistorelement 31 durch ein Bilden von Unterschichtelektroden 39 und 40 an beiden Hauptoberflächen desselben und Überschichtelektroden 41 und 42 über denselben mit einem Zwischenraum G erhalten, derart, dass die Randteile derselben entlang dem gesamten Umfang freigelegt sind, wie es in 3 gezeigt ist.
Als Nächstes wird auf 7 Bezug genommen, um ein PTC-Thermistorelement 43 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu beschreiben.
Das PTC-Thermistorelement 43 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch ein Formen und Sintern eines keramischen Materials für PTC-Thermistoren näherungsweise in der Form einer kreisförmigen Scheibe mit einer Dicke erhalten, die sich von den Randteilen zu der Mitte hin graduell verringert, derart, dass Vertiefungen 44 und 45 bei den mittleren Teilen beider Hauptoberflächen derselben gebildet sind.
Ein PTC-Thermistor 46 wird aus diesem PTC-Thermistorelement 43 durch ein Bilden von Unterschichtelektroden 47 und 48 an beiden Hauptoberflächen desselben und Überschichtelektroden 49 und 50 über denselben mit einem Zwischenraum G erhalten, derart, dass die Randteile derselben entlang dem gesamten Umfang freigelegt sind, wie es in 3 gezeigt ist.
Als Nächstes wird auf 8 Bezug genommen, um ein PTC-Thermistorelement 51 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu beschreiben.
Das PTC-Thermistorelement 51 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch ein Formen und Sintern eines keramischen Materials für PTC-Thermistoren näherungsweise in der Form einer kreisförmigen Scheibe mit einer Dicke erhalten, die sich von den Randteilen zu der Mitte hin schrittweise verringert, derart, dass Vertiefungen 52 und 53 bei den mittleren Teilen beider Hauptoberflächen derselben gebildet sind.
Ein PTC-Thermistor 54 wird aus diesem PTC-Thermistorelement 51 durch ein Bilden von Unterschichtelektroden 55 und 56 an beiden Hauptoberflächen desselben und Überschichtelektroden 57 und 58 über denselben mit einem Zwischenraum G erhalten, derart, dass die Randteile derselben entlang dem gesamten Umfang freigelegt sind, wie es in 3 gezeigt ist.
Als Nächstes wird auf 9 Bezug genommen, um ein PTC-Thermistorelement 59 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zu beschreiben.
Das PTC-Thermistorelement 59 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch ein Formen und Sintern eines keramischen Materials für PTC-Thermistoren näherungsweise in der Form einer kreisförmigen Scheibe mit einer Dicke erhalten, die sich von den Randteilen zu der Mitte hin graduell verringert, derart, dass Vertiefungen 60 und 61 bei den mittleren Teilen beider Hauptoberflächen derselben gebildet sind und die Randkanten 62 und 63, bei denen sich die Hauptoberflächen mit der Randseitenoberfläche verbinden, abgerundet sind.
Ein PTC-Thermistor 64 wird aus diesem PTC-Thermistorelement 59 durch ein Bilden von Unterschichtelektroden 65 und 66 an beiden Hauptoberflächen desselben und Überschichtelektroden 67 und 68 über denselben mit einem Zwischenraum G erhalten, derart, dass die Randteile derselben entlang dem gesamten Umfang freigelegt sind, wie es in 3 gezeigt ist. Al ternativ ist eventuell lediglich eine der Randkanten 62 und 63 abgerundet.
Als Nächstes wird auf 10 Bezug genommen, um ein PTC-Thermistorelement 70 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu beschreiben.
Das PTC-Thermistorelement 70 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch ein Formen und Sintern eines keramischen Materials für PTC-Thermistoren näherungsweise in der Form einer kreisförmigen Scheibe mit einem Vorsprung 71, der entlang dem gesamten Rand an einer der Hauptoberflächen gebildet ist und einer Vertiefung 72 bei der Mitte dieser Hauptoberfläche, die durch diesen Vorsprung 71 umgeben ist, erhalten.
Ein PTC-Thermistor 73 wird aus diesem PTC-Thermistorelement 70 durch ein Bilden von Unterschichtelektroden 74 und 75 an beiden Hauptoberflächen desselben und Überschichtelektroden 76 und 77 über denselben mit einem Zwischenraum G erhalten, derart, dass Randteile derselben entlang dem gesamten Umfang freigelegt sind, wie es in 3 gezeigt ist.
Es ist zu beachten, dass das PTC-Thermistorelement gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zu dem PTC-Thermistor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend unterschiedlich ist, dass eine Vertiefung lediglich an einer der Hauptoberflächen desselben gebildet ist, um die Dicke T desselben entlang dem Rand desselben größer als bei der Mitte zu machen. Gleichermaßen können die PTC-Thermistorelemente gemäß dem zweiten bis fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung modifiziert sein, derart, dass der dünnere mittlere Bereich und dickere Randbereich durch die Form von lediglich einer der Hauptoberflächen gebildet sein können.
Als ein Testbeispiel 5 wurden PTC-Thermistorelemente 31, wie es in 6 gezeigt ist, mit einem Außendurchmesser Φ 8,2 mm, einer Dicke um den Rand T = 4 mm, einer Breite von Vorsprüngen h = 1,2 mm, einer Breite der Rille h1 = 0,4 mm und einer Dicke bei der Vertiefung t = 3 mm vorbereitet. Ni-Schichten als Unterschichtelektroden 39 und 40 und Ag-Schichten als Überschichtelektroden 41 und 42 wurden mit einem Zwischenraum G = 0,2 mm an beiden Hauptoberflächen derselben gebildet, um PTC-Thermistoren 38 zu erhalten. Tabelle 5 zeigt die Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren 38.
Als ein Testbeispiel 6 wurden PTC-Thermistorelemente 43, wie es in 7 gezeigt ist, mit einem Außendurchmesser Φ 8,2 mm, einer Dicke um den Rand T = 4 mm, wobei eine Querschnittsform des vorstehenden Teils ein Bogen mit einem Radius R = 17,06 mm ist, und einer Dicke bei der Vertiefung t = 3 mm vorbereitet. Ni-Schichten als Unterschichtelektroden 47 und 48 und Ag-Schichten als Überschichtelektroden 49 und 50 wurden mit einem Zwischenraum G = 0,2 mm an beiden Hauptoberflächen derselben gebildet, um PTC-Thermistoren 46 zu erhalten. Tabelle 5 zeigt ebenfalls Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren 46.
Als ein Testbeispiel 7 wurden PTC-Thermistorelemente 51, wie es in 8 gezeigt ist, mit einem Außendurchmesser Φ 8,4 mm, einer Dicke um den Rand T = 4 mm, einer Breite jeder Stufe des stufenweisen Vorsprungs h = 1,2 mm, wobei die Höhe jeder Stufe 0,16 mm beträgt, und einer Dicke bei der Vertiefung t = 3,04 mm vorbereitet. Ni-Schichten als Unterschichtelektroden 55 und 56 und Ag-Schichten als Überschichtelektroden 57 und 58 wurden mit einem Zwischenraum G = 0,2 mm an beiden Hauptoberflächen derselben gebildet, um PTC-Thermistoren 54 zu erhalten. Tabelle 5 zeigt ebenfalls die Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren 54.
Als ein Testbeispiel 8 wurden PTC-Thermistorelemente 59 durch ein Abrunden der Kanten von PTC-Thermistorelementen des Testbeispiels 6 auf einen Radius R = 1 mm vorbereitet. Ni-Schichten als Unterschichtelektroden 65 und 66 und Ag- Schichten als Überschichtelektroden 67 und 68 wurden mit einem Zwischenraum G = 0,2 mm an beiden Hauptoberflächen derselben gebildet, um PTC-Thermistoren 64 zu erhalten, wie es in 9 gezeigt ist. Tabelle 5 zeigt ebenfalls die Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren 64.
Als ein Testbeispiel 9 wurden PTC-Thermistorelemente 70, wie es in 10 gezeigt ist, mit einem Außendurchmesser Φ 8,2 mm, einer Dicke um den Rand T = 3,5 mm, einer Breite von Vorsprüngen h = 1 mm und einer Dicke bei der Vertiefung t = 3 mm vorbereitet. Ni-Schichten als Unterschichtelektroden 74 und 75 und Ag-Schichten als Überschichtelektroden 76 und 77 wurden mit einem Zwischenraum G = 0, 2 mm an beiden Hauptoberflächen derselben gebildet, um PTC-Thermistoren 73 zu erhalten. Tabelle 5 zeigt ebenfalls die Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren 64.
Die Curie-Temperatur von allen dieser PTC-Thermistoren der Testbeispiele 5 bis 9 betrug 120°C und der Widerstandswert derselben bei einer normalen Temperatur betrug 22 Ω. Für jedes der Testbeispiele wurden achtzehn exemplarische PTC-Thermistoren getestet.
Als ein Vergleichsbeispiel 5 wurden PTC-Thermistorelemente in der Form einer kreisförmigen Scheibe, wie es in 13 gezeigt ist, mit einem Außendurchmesser Φ 8,2 mm und einer einheitlichen Dicke t = 3 mm vorbereitet und wurden PTC-Thermistoren durch ein Bilden von Unterschichtelektroden aus Ni und Überschichtelektroden aus Ag an beiden Hauptoberflächen derselben, wie bei einem Testbeispiel 10 vorgenommen, mit einem Zwischenraum G = 0,2 mm erhalten. Die Messwerte einer Flash-Widerstandsspannung dieser PTC-Thermistoren sind ebenfalls in Tabelle 5 gezeigt. die Curie-Temperatur und der Widerstandswert bei einer normalen Temperatur dieser PTC-Thermistoren waren die gleichen wie diese von PTC-Thermistoren des Testbeispiels 5.
Tabelle 5
Wie es durch ein Vergleichen des Vergleichsbeispiels 5 in Tabelle 5 verstanden werden kann, weisen PTC-Thermistoren gemäß dieser Erfindung der Testbeispiele 5 bis 9 mit Vertiefungen bei der Mitte der Hauptoberflächen eine erheblich verbesserte Flash-Widerstandsspannung auf. Die Durchschnitte für die Testbeispiele 5 bis 9 wurden aus dem gleichen Grund, der oben mit Bezug auf Tabelle 1 gegeben ist, lediglich durch Minimalwerte gegeben.
Als Testbeispiele 10 bis 14 wurden PTC-Thermistorelemente mit den Formen wie für die Testbeispiele 5 bis 9, aber aus einem unterschiedlichen Material hergestellt, vorbereitet und wurden Unterschicht- und Überschichtelektroden wie oben gebildet, um PTC-Thermistoren mit einer Curie-Temperatur von 70°C und einem Widerstandswert bei einer normalen Temperatur von 9 Ω zu erhalten.
Wenn ein Strom durch eine Entmagnetisierungsschaltung unter Verwendung einer PTC geleitet wird und ein Dämpfungswechselstrom, wie es in 11 gezeigt ist, durch die Entmagnetisierungsspule fließt, wird die Differenz zwischen den Höhen von zueinander benachbarten Spitzen die Hüllkurvendifferenz P genannt. P_max stelle einen maximalen Wert derselben dar, wie es in 11 gezeigt ist. Für die jeweils achtzehn PTC-Thermistoren der Testbeispiele 10 bis 14 wurden eine Flash-Widerstandsspannung und P_max gemessen und die Volumen derselben wurden berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
Als ein Vergleichsbeispiel 15 wurden PTC-Thermistorelemente in der Form einer kreisförmigen Scheibe, wie es in 13 gezeigt ist, mit einem Außendurchmesser Φ 8,2 mm und einer einheitlichen Dicke t = 3 mm vorbereitet und PTC-Thermistoren wurden durch ein Bilden von Unterschichtelektroden aus Ni und Überschichtelektroden aus Ag an beiden Hauptoberflächen derselben, wie bei dem Testbeispiel 10 vorgenommen, mit einem Zwischenraum G = 0,2 mm erhalten. Ergebnisse ähnlicher Messungen, die an diesen PTC-Thermistoren vorgenommen wurden, sind ebenfalls in Tabelle 6 gezeigt. Die Curie-Temperatur und der Widerstandswert bei einer normalen Temperatur dieser PTC-Thermistoren waren die gleichen wie diese von PTC-Thermistoren des Testbeispiels 10. Bei diesen Tests wurde der Wert P_max, wie es in 12 gezeigt ist, durch ein Verwenden eines Widerstands 73 mit einem Widerstandswert von 20 Ω anstelle einer Entmagnetisierungsspule und ein Anlegen einer AC-Spannung 75 von 200 V und 60 Hz an eine Reihenschaltung aus diesem Widerstand 73 mit einem PTC-Thermistor 74 erhalten.
Tabelle 6
Wie es durch ein Vergleichen des Vergleichsbeispiels 15 in Tabelle 6 verstanden werden kann, weisen PTC-Thermistoren gemäß dieser Erfindung der Testbeispiele 10 bis 14 mit Vertiefungen bei der Mitte der Hauptoberflächen erheblich verbesserte Flash-Widerstandsspannungen und kleinere P_max-Werte auf. Dies bedeutet, dass das Volumen eines PTC-Thermistors verglichen mit dem Vergleichsbeispiel 15 kleiner gemacht werden kann.
Obwohl die Erfindung oben mit Bezug auf lediglich eine begrenzte Anzahl von Beispielen beschrieben wurde, sollen diese Beispiele den Schutzbereich der Erfindung nicht begrenzen. Viele Modifikationen und Variationen sind innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung möglich. Beispielsweise muss die externe Form derselben nicht kreisförmig oder rechteckig sein. Anstelle der einzigen Rillen 36 und 37, die in 6 gezeigt sind, können mehr als eine derartige Rille an einer von beiden der Hauptoberflächen gebildet sein. Abgerundete Kanten, wie es an dem PTC-Thermistor 59 in 9 gezeigt ist, können für andere PTC-Thermistoren mit irgendeiner Form vorgesehen sein.
Das Material für die Unterschichtelektroden ist nicht auf In-Ga und Ni begrenzt. Irgendein ohmsches Material, wie beispielsweise Al, Cr, Cr-Legierungen und ohmsches Ag, können verwendet werden. Die Elektroden können durch irgendein Verfahren gebildet sein, wie beispielsweise Sputtern, Drucken, Sintern, Flammenbeschichten und Plattieren. Die Elektroden können ferner drei oder mehr Schichten umfassen, wie beispielsweise eine Dreischichtstruktur mit einer Unterschichtelektrode aus Cr, einer Mittelschichtelektrode aus Monel und einer Überschichtelektrode mit Ag als einer Hauptkomponente derselben. Zusammenfassend gesagt weisen PTC-Thermistorelemente und PTC-Thermistoren gemäß dieser Erfindung aufgrund der Vertiefungen, die an den Hauptoberflächen gebildet sind, eine verbesserte Flash-Widerstandsspannung auf. Die Erfindung macht es ferner möglich, die Größe des PTC-Thermistors zu reduzieren und den P_max-Wert desselben zu reduzieren. Aufgrund des Zwischenraums zwischen den Unterschicht- und den Überschichtelekt roden kann ferner eine Silbermigration verhindert werden. Zudem kann eine Erzeugung von Funken zwischen den Elektroden reduziert werden, weil der Abstand zwischen denselben aufgrund der Vertiefungen an dem PTC-Thermistorelement erhöht ist, ohne den spezifischen Widerstandswert zu reduzieren.

Claims

Ein Thermistorelement (1; 1a; 31; 43; 51; 59; 70) mit einer positiven Temperaturcharakteristik (PTC), das ein planares keramisches Bauglied mit einer positiven Temperaturcharakteristik aufweist, wobei das keramische Bauglied Hauptoberflächen mit einem Randteil aufweist, der einen mittleren Teil umgibt, wobei das keramische Bauglied eine Dicke aufweist, die entlang dem gesamten Randteil größer als bei dem mittleren Teil ist.
Das PTC-Thermistorelement (1; 31; 70) gemäß Anspruch 1, bei dem das keramische Bauglied (1) Vorsprünge (2, 3; 32, 33; 71) entlang dem gesamten Randteil der Hauptoberflächen aufweist.
Das PTC-Thermistorelement (31) gemäß Anspruch 1, das eine Rille (36, 37) an dem Randteil aufweist.
Das PTC-Thermistorelement (43, 59) gemäß Anspruch 1, bei dem die Dicke des keramischen Bauglieds sich von dem Randteil zu dem mittleren Teil graduell verringert.
Das PTC-Thermistorelement gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem die Dicke des keramischen Bauglieds sich von dem Randteil zu dem mittleren Teil graduell verringert.
Das PTC-Thermistorelement (51) gemäß Anspruch 1, bei dem die Dicke des keramischen Bauglieds sich von dem Randteil zu dem mittleren Teil schrittweise verringert.
Das PTC-Thermistorelement (59) gemäß Anspruch 1, bei dem das keramische Bauglied entlang dem Randteil eine abgerundete Kante aufweist.
Ein Thermistorelement (6; 6a; 11; 11a; 38; 46; 54; 64; 73) mit einer positiven Temperaturcharakteristik (PTC), das folgende Merkmale aufweist: ein PTC-Thermistorelement (1; 1a; 31; 43; 51; 59; 70), das ein planares keramisches Bauglied mit einer positiven Temperaturcharakteristik aufweist, wobei das keramische Bauglied Hauptoberflächen mit einem Randteil aufweist, der einen mittleren Teil umgibt, wobei das keramische Bauglied eine Dicke aufweist, die entlang dem gesamten Randteil größer als an dem mittleren Teil ist; und Elektroden (7, 8; 12, 13; 7a; 8a; 39, 40; 47, 48; 55, 56; 65, 66; 74, 75) an den Hauptoberflächen.
Der PTC-Thermistor (6; 6a; 11; 11a; 38; 46; 54; 64; 73) gemäß Anspruch 8, bei dem die Elektroden jeweils eine Unterschichtelektrode (7, 8; 12, 13; 7a; 8a; 39, 40; 47, 48; 55, 56; 65, 66; 74, 75) ganz über einer Entsprechenden der Hauptoberflächen und eine Überschichtelektrode (14, 15; 14a, 15a; 41, 42; 50, 51; 67, 68; 76, 77) an der Unterschichtelektrode aufweisen.
Der PTC-Thermistor (6; 6a; 11; 11a; 38; 46; 54; 64; 73) gemäß Anspruch 9, bei dem die Überschichtelektrode (14, 15; 14a, 15a; 41, 42; 50, 51; 67, 68; 76, 77) eine kleinere Oberflächenfläche als die Unterschichtelektrode (7, 8; 12, 13; 7a; 8a; 39, 40; 47, 48; 55, 56; 65, 66; 74, 75) aufweist, wobei ein Abschnitt der Unterschichtelektrode an dem Randteil freigelegt ist.
Der PTC-Thermistor (6; 6a; 11; 11a; 38; 46; 54; 64; 73) gemäß Anspruch 9, bei dem die Überschichtelektrode (14, 15; 14a, 15a; 41, 42; 50, 51; 67, 68; 76, 77) sich an dem mittleren Teil und ausschließlich des Randteils an jeder der Hauptoberflächen befindet.
Der PTC-Thermistor gemäß Anspruch 9, bei dem die Unterschichtelektrode (7, 8; 12, 13; 7a; 8a; 39, 40; 47, 48; 55, 56; 65, 66; 74, 75) ein Metal mit Ni als einer Hauptkomponente desselben aufweist und die Überschichtelektrode (14, 15; 14a, 15a; 41, 42; 50, 51; 67, 68; 76, 77) ein anderes Metal mit Ag als einer Hauptkomponente desselben aufweist.