JPH10503061A - １個又は２個のサーミスタを具える消磁ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はこれがセラミックサーミスタの縁における破砕へ導くこと無しに、高い流入電流に曝され得る、モノＰＴＣ及びデュオＰＴＣの形での消磁ユニットを提供する。サーミスタの電極層が主表面を完全に覆い、且つ最小４重量％で且つ最大12重量％の亜鉛を含んでいる銀合金を具え、且つスクリーン印刷によってサーミスタの上に直接貼付される材料から構成される場合に、この効果が達成される。最良の結果は約６重量％の亜鉛を含む合金で達成される。「直列」サーミスタ上とデュオＰＴＣの「並列」サーミスタ上とへのこの型の電極層の貼付が、かくして得られる消磁ユニットが国際標準IEC P015 DR に従うと言う付加的な利点を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 １個又は２個のサーミスタを具える消磁ユニット 本発明は、抵抗の正の温度係数を有するディスク形状サーミスタを収容するハ ウジングを具えた消磁ユニットに関するものであり、そのサーミスタは二つの主 表面上に電極層を設けられ、且つそれらの電極層を介して２個の接触ばねの間に 固定されている。この種類の消磁ユニットは普通に「モノＰＴＣ」と呼ばれてい る。 本発明は、抵抗の正の温度係数を有する２個のディスク形状サーミスタを収容 するハウジングを具えた消磁ユニットにも関係しており、それらのサーミスタは 相互に、比較的低い抵抗を有する第１サーミスタ及び比較的高い抵抗を有する第 ２サーミスタと熱的に接触しており、且つ双方のサーミスタの主表面は電極層を 設けられ且つ双方のサーミスタは前記の電極層を介して２個の接触ばねの間に固 定されている。この種類の消磁ユニットは普通に「デュオＰＴＣ」と呼ばれてい る。 本発明は更に、消磁コイルとモノＰＴＣ又はデュオＰＴＣ消磁ユニットとを具 えている陰極線管にも関係している。 消磁ユニットは、特に、カラーテレビジョン受信機及びカラーモニターのよう な、陰極線管に用いられる。消磁ユニットは、陰極線管がスイッチオンされた瞬 間に、前記の陰極線管のシャドウマスクを消磁するために働く。この過程におい て、交流電流がサーミスタへ直列に接続された消磁コイルを通って送られる。前 記のサーミスタが抵抗の正の温度係数を有し、且つ交流電流により加熱されるの で、その交流電流の強度は急速に減少する。そのようなシャドウマスクの消磁処 理はテレビジョン又はモニタ映像におけるカラー偏差の低減へ導く。若し必要な らば、その消磁ユニットは抵抗の正の温度係数と比較的高い抵抗とを有する第２ サーミスタを具える。前記のサーミスタは第１サーミスタと前記コイルとへ並列 に配置され、且つ前記の第１サーミスタ用の加熱素子として働く。 モノＰＴＣ及びデュオＰＴＣ型の消磁ユニットは本質的に既知である。例えば 米国特許明細書第4357590 号が、並列に配置された高オーミックサーミスタと直 列に配置された低オーミックトランジスタとを具えた、デュオＰＴＣを開示して いる。そのセラミックサーミスタの主表面は、蒸着によって貼付された電極層を 設けられている。前記の電極層は、ニッケル‐クローム合金の第１層と、銀の第 ２層、及び銀合金の第３層で構成されている。蒸着により電極層を貼付するため にマスクが用いられねばならないから、サーミスタの主表面の末端縁は覆われな い。これら２個のサーミスタは、それらが２個の鋼の接触ばねの間に固定される （図示されない）ハウジング内に収容される。 この既知の消磁ユニットは欠点を有している。例えば、この既知の消磁ユニッ トは、現在及び将来の仕様書に規定された高い流入電流に耐えられないことが判 っていた。もっと詳細に言えば、９Ａの電流強度がこの既知の消磁ユニットに機 械的損傷を生じ得る。そのような高い電流強度がセラミック材料の小片がサーミ スタの縁から欠き取られ得て、且つ火花が前記の縁で形成され得ることを生じる ことを目視検査が示した。これらの理由のために、前記の既知の消磁ユニットは 仕様書に従わない。同じ問題が蒸着された電極層が同じ方法で貼付されるモノＰ ＴＣにおいても生じることが更に判った。 上述の技術的問題点を解決することが本発明の目的である。もっと詳細には本 発明は、例えば９Ａあるいはそれ以上の高い流入電流に耐え得る消磁ユニットを 提供することを目指している。それに加えて、低価格で前記の消磁ユニットを製 造することが可能でなければならない。 本発明のこれらの及びその他の目的は、抵抗の正の温度係数を有するディスク 形状サーミスタを収容するハウジングを具えた消磁ユニットにより達成され、前 記のサーミスタは二つの主表面上に電極層を設けられ、且つそれらの電極層を介 して２個の接触ばねの間に固定され、本発明による前記の消磁ユニットは、前記 の電極層が主表面を完全に覆い、且つ最低３重量％で且つ最大12重量％の亜鉛を 含む銀合金を具えた材料で構成され、前記の材料はスクリーン印刷によってその サーミスタ上へ直接貼付されることを特徴としている。 本発明のこれらの及びその他の目的は、抵抗の正の温度係数を有する２個のデ ィスク形状サーミスタを収容するハウジングを具えた消磁ユニットによっても達 成され、それらのディスク形状サーミスタは熱接触しており、第１サーミスタは 比較的低い抵抗を有し且つ第２サーミスタは比較的高い抵抗を有し、双方のサー ミスタが主表面上に電極層を設けられ且つそれらの電極層を介して２個の接触ば ねの間に固定され、本発明による前記の消磁ユニットは、第１サーミスタの電極 層がこのサーミスタの主表面を完全に覆い、且つ最低３重量％で且つ最大12重量 ％の亜鉛を含む銀合金を具えた材料で構成され、前記の材料はスクリーン印刷に よってその第１サーミスタ上へ直接貼付されることを特徴としている。 本発明は、電極層が「直列」サーミスタの主表面上全体に延在することが絶対 必要であると言う洞察に基づいている。さもなければ、高い流入電流が通過した 場合に、温度勾配がサーミスタの覆われた部分と覆われない部分との間の境界線 において発達するだろう。この勾配がセラミック材料における破砕へ導き得て、 直列に配置されたサーミスタの覆われない縁の部分に欠け取りを生じ且つ前記の 縁に火花形成を生じる。サーミスタの主表面が電極層により完全に覆われた場合 は、この問題は生じない。本発明による方法がモノ及びデュオＰＴＣ双方に対し てこの問題点を解決する。ディスク形状サーミスタは、円形、楕円形、正方形又 は多角形周辺部を有してもよいことは注目される。 本出願人は更に、蒸着又はスパッタリングによって、サーミスタの主表面を完 全に覆う電極層を製造することは魅力的でないことを見出した。既知の貼付技術 は、表面積が覆われるべきセラミック体の主表面の表面積よりも小さくなければ ならないマスクを使用する。これはディスク形状セラミック体の側面もまた蒸着 された材料により覆われることを防ぐことが必要である。電極層がセラミック材 料上へ直接スクリーン印刷される場合には、全表面がなんらの問題無しで覆われ 得る。セラミック材料の側面が覆われるようになる危険は無い。スクリーン印刷 は単一の電極層が貼付されると言う付加的な利点を有している。それらは単一工 程で貼付される。既知の電極層は幾つかの蒸着工程で設けられ、それが既知の消 磁ユニットを非常に高価にする。 本出願人は、すべての伝導性のスクリーン印刷ペーストが決して適しないこと も見出した。接合剤及びガラスに加えて、一定量の亜鉛を含んでいるスクリーン 印刷ペーストのみが適していることを証明した。前記のスクリーン印刷ペースト は、(1)前記のスクリーン印刷ペーストによって製造された電極層がセラミック 材料上に抵抗性接触を形成する、(2)電極層とセラミック材料との間に境界抵抗 層が無い、及び(3)これらの電極層の面積抵抗が非常に低い、と言う三つの必要 な基準に合致する。これらの基準に合致する銀／亜鉛を基本としたスクリーン印 刷ペーストははんだづけできないことが判った。 銀合金が３重量％よりも少ない亜鉛を含む場合には、電極層とセラミック材料 との間の接触抵抗が比較的高くなる。抵抗性接触が形成されない。これは重要な 欠点であると考えられる。銀ペーストが12重量％より多く亜鉛を含む場合には、 接触層の面積抵抗が比較的高くなる。これもまた重要な欠点であると考えられる 。銀合金が約６重量％の亜鉛を含む場合に最良の結果が得られる。これらの条件 のもとで、低接触抵抗と低面積抵抗との最善の組み合わせが達成される。 ２個のサーミスタを具える本発明の消磁ユニットの好適な実施例は、第２サー ミスタの電極層がこのサーミスタの主表面を完全に覆い且つ最小３重量％で且つ 最大12重量％の亜鉛を含む銀合金を具える材料で構成され、前記の材料がスクリ ーン印刷によって第２サーミスタ上へ直接貼付されることを特徴としている。そ のような消磁ユニットが電磁的適合性に関する国際標準 IEC 801-5 DRAFTに合致 することを実験が示した。電子器具により直面されるべき要求はこの標準に組み 込まれている。前記の要求は、特に、雷により起こされ得る２kVの直流電流ピー クとの対抗に関係している。そのような２kVの電圧ピークは消磁ユニットの主電 圧に重畳される。 本発明は、消磁コイルと消磁ユニットとを具えた陰極線管にも関係している。 本発明によると、今までに記載されたような消磁ユニットは前記の陰極線管に用 いられる。 本発明のこれらの態様を以下に記載される実施例から明らかにし、且つ本発明 のその他の態様を以下に記載される実施例を参照して説明しよう。 図面において、 図１は本発明によるモノＰＴＣとデュオＰＴＣとを示し、 図２は不合格品の数が、本発明によるデュオＰＴＣの系列及び本発明によらな いデュオＰＴＣの系列とに対するパルス電圧の関数としてプロットされているグ ラフを示し、 図３は消磁コイルと消磁ユニットとを具えている二つの陰極線管を図式的に示 している。 図中に示された部分は比例尺で描かれていないことが注意される。 図１は本発明によるモノＰＴＣ（図1A）とデュオＰＴＣ（図1B）とを示してい る。それらは抵抗の正の温度係数を有するディスク形状の「直列」サーミスタ１ を具えている。デュオＰＴＣは抵抗の正の温度係数を有する第２のディスク形状 の「並列」サーミスタ２も具えている。前記の丸いサーミスタは、約３mm厚さ及 び約12mmの直径を有している。双方のサーミスタが、特に、鉛とストロンチウム との双方又はいずれか一方を添加処理されたチタン酸バリウム型のセラミック材 料から作られている。この場合、サーミスタ１の構成は式Ba_0.85Sr_0.115Pb_0.035 Ti_1.01O₃に一致し、且つサーミスタ２の構成は式Ba_0.73Sr_0.04Pb_0.23Ti_1.01O₃に 一致している。サーミスタ１は約20オームの抵抗値（25℃）を有しており、サー ミスタ２は約3000オームの抵抗値（25℃）を有している。 サーミスタ１は単一電極層３及び４を両主表面上に設けられている。サーミス タ２もまた電極層５及び６を両主表面上に設けられており、それらの層が好適に 前記の主表面を完全に覆っている。これらの電極層の厚さは約10μm である。電 極層は最小３重量％で且つ最大12重量％の亜鉛を含む銀合金を具えた材料で構成 されている。この合金はなるべく約６重量％の亜鉛を含むほうがよい。以下にも っと詳細に記載されるように、これらの電極層は単一動作でスクリーン印刷によ って設けられる。 「並列」ＰＴＣが、異なる種類の電極層５及び６、例えばスパッタされるか又 は蒸着された層を設けられているデュオＰＴＣも、本発明の意図された利点を有 することは注目される。この種類のデュオＰＴＣにおいては、「直列」サーミス タのセラミック材料が、高い電流強度が用いられた場合に損傷されない。しかし ながら、好適にはまた「並列」ＰＴＣの電極層が上述のスクリーン印刷される材 料で作られる。この種類のＰＣＴは、それが上述の標準に従うと言う付加的な利 点を有している。 それらのサーミスタは、好適にはポリエチレンテレフタレートの電気的に絶縁 性の合成樹脂ハウジング９内の、NiCrめっきされた鋼製の接触ばね７及び８間に 固定されている。その接触ばね７及び８に加えて、前記のデュオＰＴＣは第３の 電気的接続部10を具えている。陰極線管内に用いる間に、消磁コイルを具えてい るこのデュオＰＴＣの回路図は、前述の従来技術内に非常に詳細に記載されてい る。モノＰＴＣは前記のコイルと直列に配設されている。 電極層は以下の方法でサーミスタ上に設けられた。12mm直径と３mm厚さである 焼結されてペレット形状にされたサーミスタが原材料として用いられた。これら のサーミスタの主表面は、スクリーン印刷によって抵抗性の亜鉛を含んでいる銀 ペースト（Demetron）を設けられた。前記のペーストがその主表面を完全に覆っ た。そのペーストは、銀と、少量の亜鉛と、ガラスフリット、及び結合剤を主と して具えている。その後、その結合剤は10分間約 600℃で焼かれる。最終電極層 はこの処理により形成された。この電極層がセラミック材料との抵抗性接触を形 成し、且つ比較的低い面積抵抗を現す。形成された電極層は、湿潤高温における 貯蔵(IEC 68-2-56)、乾燥高温における貯蔵（IEC 68-2-2）、湿気における循環( IEC 68-2-30)、及び最大定格電圧における散逸（CEEE 44000）に関する寿命試験 において非常に安定であることが判った。 本発明へのより大きい洞察へ導いた実験の範囲内で、次の種類の消磁ユニット が製造された。 ＊ 上述の現在の技術水準に従ってサーミスタ上に蒸着された電極層を有するモ ノＰＴＣ（型１）。 ＊ 本発明によりサーミスタ上にスクリーン印刷された電極層を有するモノＰＴ Ｃ（型２）。 ＊ 上述の現在の技術水準に従って双方のサーミスタが蒸着された電極層を設け られたデュオＰＴＣ（型３）。 ＊ 「直列」サーミスタが本発明による電極層を設けられ、且つ「並列」サーミ スタが既知の蒸着された電極層を設けられたデュオＰＴＣ（型４）。 ＊ 本発明により双方のサーミスタがスクリーン印刷された電極層を設けられた デュオＰＴＣ（型５）。 実験の第１系列において、サーミスタの主表面を完全に覆って設けられたスク リーン印刷された電極層を有する、幾つかの型２の消磁ユニットが製造された。 銀合金の亜鉛含有量が変えられた。前記の亜鉛含有量は、０重量％(型2-a)、３ 重量％(型2-b)、６重量％(型2-c)、12重量％(型2-d)、及び15重量％(型2-e)であ った。 これらのモノＰＴＣでの測定は、型2-b、2-c 及び2-d の合金が良好な結果を 生じ、2-c の結果が最良であることを示した。2-c に対して、型2-b は接触抵抗 が比較的高いと言う不利を有した。2-c に対して、型2-d は面積抵抗が比較的高 いと言う欠点を有した。型2-a 及び2-e は法定基準に合格しないことが判った。 型2-a の接触抵抗は受入れ難く、且つ型2-e の面積抵抗は受入れ難く高かった。 型１及び２の消磁ユニットの間の比較的な実験が実行された。双方の型の 100 標本の２系列が、１分間の10Ａの流入電流と９分の冷却期間とによる 100回の連 続するサイクルを用いる試験に曝された。次の目視検査が、型１の多くのユニッ トがこの実験により損傷されたことをその後示した。損傷された標本の場合にお いて、セラミック材料の小片がサーミスタの縁から欠き取られ又は火花形成がそ の縁に起こった。この型の損傷はあらゆる型２の消磁ユニットの標本においては 見出されなかった。 一方において型３の消磁ユニットと、他方において型４及び５の消磁ユニット との間の別の比較的な実験において、同じ現象が観察された。相当多数の型３の 「直列」サーミスタが、それらが10Ａの比較的高い流入電流に曝される実験の後 に、損傷されることが見出された。型４及び５の全部の「直列」サーミスタは、 この実験の後に損傷されなかった。 型４及び５の間の別の比較的な実験は、型５の消磁ユニットが型４の消磁ユニ ットを超えて興味有る長所を有することを示した。双方の型で、100標本の系列 がいわゆる「Haefely」試験に曝された。前記の試験において、これらの標本は 公称電圧(200〜230 Ｖ、50Hz)へ正常条件のもとで曝され、２kV又はそれ以上の1 0個の負パルスと10個の正パルス(1.2/50μsec)が交互に毎分６パルスの周波数で 重畳された。 この試験の結果が図２に示されている。前記の図は前記のパルス電圧の関数と して、型４及び５の満足な標本のパーセントを示している。この図は型５の消磁 ユニットの全部の標本が、2.7kV まで問題なしにこの試験を通ることを示してい る。しかしながら、型４の消磁ユニットの場合においては、前記の消磁ユニット が 2.0kVのパルス電圧に曝された場合に、不合格品（10％）がすでに生じる。 幾つかの試験が、本発明によるサーミスタにおいては銀移転が生じないことを 更に論証した。 図3-A 及び3-B は消磁コイル12を具えている陰極線管11を、図式的に示してい る。前記の消磁コイル12は消磁ユニット13と、スイッチ14、及び交流電圧源15へ 電気的に接続されている。前記の消磁ユニットは、単一サーミスタ16(図3-B)を 有するモノＰＴＣ又は第１サーミスタ17（「直列」サーミスタ）及び第２サーミ スタ18(「並列」サーミスタ；図3-A)を有するデュオＰＴＣを具えている。スイ ッチ14によって陰極線管をスイッチオンした後に、高交流電流が消磁コイル12を 通って送られる。「直列」サーミスタの準備行動が電流強度を実質的に時間とと もに低減させる。交流電流により発生される磁界が、特にシャドウマスクのよう な、陰極線管内の金属部分を消磁する。 本発明はモノ及びデュオＰＴＣの形で消磁ユニットを提供し、それらはセラミ ックサーミスタの縁における破砕へこれが導くことなく、高い流入電流に曝され 得る。１個又は２個のサーミスタの電極層が主表面を完全に覆い、且つ最小４重 量％で且つ最大12重量％の亜鉛を含む銀合金を具え、且つスクリーン印刷によっ てサーミスタへ直接貼付された金属で構成されている場合に、この効果が達成さ れる。最善の結果は約６重量％の亜鉛を含んでいる合金により達成される。デュ オＰＴＣの「直列」サーミスタ及び「並列」サーミスタ上へのこの種類の電極層 の貼付は、かくして得られた消磁ユニットが国際標準IEC 801-5 DRAFT に従うと 言う付加的な利点を有する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．二つの主表面上に電極層を設けられ、且つそれらの電極層を介して２個の接 触ばねの間に固定されている、抵抗の正の温度係数を有するディスク形状サーミ スタを収容するハウジングを具えた消磁ユニットにおいて、前記の電極層が主表 面を完全に覆い、且つ最低３重量％で且つ最大12重量％の亜鉛を含む銀合金を具 えた材料で構成され、前記の材料はスクリーン印刷によってそのサーミスタへ直 接貼付されることを特徴とする消磁ユニット。 ２．抵抗の正の温度係数を有する２個のディスク形状サーミスタを収容するハウ ジングを具え、それらのディスク形状サーミスタは熱接触しており、第１サーミ スタは比較的低い抵抗を有し且つ第２サーミスタは比較的高い抵抗を有し、双方 のサーミスタが主表面上に電極層を設けられ且つそれらの電極層を介して２個の 接触ばねの間に固定された消磁ユニットにおいて、第１サーミスタの電極層がこ のサーミスタの主表面を完全に覆い、且つ最低３重量％で且つ最大12重量％の亜 鉛を含む銀合金を具えた材料で構成され、前記の材料はスクリーン印刷によって その第１サーミスタ上へ直接貼付されることを特徴とする消磁ユニット。 ３．請求項２記載の消磁ユニットにおいて、第２サーミスタの電極層がこのサー ミスタの主表面を完全に覆い、且つ最低３重量％で且つ最大12重量％の亜鉛を含 む銀合金を具えた材料で構成され、前記の材料はスクリーン印刷によってその第 ２サーミスタ上へ直接貼付されることを特徴とする消磁ユニット。 ４．請求項１〜３のうちいずれか１項記載の消磁ユニットにおいて、前記の銀合 金が約６重量％の亜鉛を含むことを特徴とする消磁ユニット。 ５．請求項１〜４のうちいずれか１項記載の消磁ユニットと同時に消磁コイルを 具えている陰極線管。