TW569244B - Electro-ceramic component - Google Patents

Description

569244 五、發明說明（1) 本發明涉及一種具有温度可靠性之電子陶瓷組件。 例如，變阻器即屬於此種組件。 此種習知組件之基體通常由以氧化鋅爲主之不同之金屬 氧化物之混合物所製成。變阻器之電阻變化是與電壓成非 線性之關係，其用來保護電子電路使不會發生過（over)電 壓。變阻器之電阻値隨著所施加之電壓之上升而下降。 在產生一種過電壓（即，操作電壓超過變阻器所允許之 極限値）時，變阻器之導通電流陡峭地上升。上升程度同 樣大之損耗功率會對變阻器加熱。在過電壓持續期間較長 時，則可能造成過熱及引起火災。 由文件DE3 3 1 8 5 8 8己知一種變阻器防護元件，其用來 保護電子電路使不會發生過電壓及過大（over)之温度。其 由機械構件所形成，其中在變阻器上安裝一種低熔點之焊 料，此焊料使彈性之電流引線固定。在產生過電壓而使變 阻器過熱時，焊料會熔化，其中該彈性構造會形成一種至 第二電流引線之不可逆之低歐姆之短路橋接。彈性構造因 此使彈性之電流引線及變阻器之間之距離增大，以防止火 花放電現象。此種機械構件之缺點是：其製作費用很昂貴。 在文件JP04 1 5 1 804A中揭示一種整合在變阻器外殼中之 温度隱定器，其經由電線而與變阻器之內電極相連。温度 穩定器由一種材料所圍繞，此種材料允許熱在變阻器及温 度穩定器之間傳導。在變阻器由於持續較久之過電壓而過 熱時，則變阻器之熱可傳送至温度穩定器且在該處發散。 此種構造之缺點是：温度穩定器未直接與變阻器形成熱接 569244 五、發明說明（2) 觸，因此在熱傳送期間之損耗只有在較高之温度時才會發 散。 本發明之目的是提供一種簡易之熱穩定器以用於電子陶 瓷組件中，其可防止上述之缺點。 上述目的以申請專利範圍第1項之特徵來達成。本發明 之其它形式描述在申請專利範圍其它各項中。 本發明之電子陶瓷組件具有至少一第一陶瓷基體。在正 常操作時（此時操作電壓未超過一種可允許之預設之極限値） ，電流經由第一陶瓷基體及電性導體而在二個電性接觸區 之間流動。第一陶瓷基體接觸該電性導體而與該電性導體 直接達成熱接觸。在操作電壓已被超越時，由於損耗功率 增加而使第一陶瓷基體大大地被加熱，則電性導體亦被加 熱。因此，其由一種指定之温度開始熔化而使電流中斷。 電性絕緣用之材料可防止各導電區（其可由電性導體所接觸） 之間發生火花放電，因此可使電流路徑可靠地中斷。 本發明相對於先前技藝之優點是：本發明電性導體直接 與第一陶瓷基體形成熱接觸。因此，與損耗有關之熱傳送 不會經由第一陶瓷基體之封罩來進行。過高之温度因此可 在較低之温度中在第一基體上排除且因此較傳統之隱定元 件敏感很多。其它優點是：本發明中在電性導體熔化之後 可以簡易之方式以電性絕緣材料來防止火花放電。不需昂 貴之機械式彈性構件即可在電性導體熔化之後使各接觸區 互相移開。 第一基體例如可含有一種以氧化鋅爲主之變阻陶瓷。該 569244 五、發明說明（3 ) 電性導體可以是一種低熔點之焊料，其熔點例如可在80°C 及180°C之間。可使用斷續性或流動性之材料（例如，石英 砂或玻璃球）作爲電性絕緣材料。 這樣所具有之優點是：在電性導體（焊料）熔化之後，該 斷續性或流動性之材料可侵入液韓之金屬中且因此能可靠 地防止電弧之形成，因此可防止火花放電。 可設置一種例如由耐温之塑料（例如，pps)所構成之包 封，其可容納該絕緣用之斷續性或流動性之材料且同時可 提高此組件之機械穩定性。 整個電子陶瓷組件（其具有已整合之温度穩定器及該包 封）可由唯一之外殻所封閉。因此可以較小之空間來形成 一種緊密之組件。 本發明以下將依據圖式中之實施例來詳述。圖式簡單說 明： 第1 A，1 B圖本發明之變阻器之俯視圖及橫切面，其具有 已整合之温度穩定器及二個陶瓷基體。 第2A，2B圖本發明之變阻器之俯視圖及橫切面，其具有 一個陶瓷基體。 第ΙΑ,ΙΒ圖中顯示一種由二個變阻器基體1，3〇(其操作 電壓分別是60 V或75 V)所形成之串聯電路，因此可以總 共大約是1 3 0V之操作電壓來操作。此二個變阻器基體 1，30藉由電性導體10，低熔點之焊料（其熔點大約是80°c 至1 80°C )而在電性上互相連接。電性絕緣材料20可以是 石英砂，其配置在二個變阻器基體之間且圍繞該焊料1 〇。 569244 五、發明說明（4) 例如，已鍍錫之銅線可用作電性接觸區5，15。一種塑料環 5 〇(較佳是由耐温之塑料（PPS)所構成）一起與該二個陶瓷基 體1，3 0(作爲包封用）形成該絕緣材料20所需之中空區。中 空區可由柱塞50A所封閉。爲了防止外部之火花放電，則 整個組件及已整合之温度穩定器可由外殻所圍繞，外殻由 環氧化物塑料所構成。 在過電壓很大時，此組件之電性導體1 〇能可靠地在數 秒之內熔化。只有在此組件之外殻上之温度大約1 20t時 才會觸發該温度穩定器。因此可確保此組件不會開始燃燒 且不會使其周圍中之物件處於火災中。同時可藉由使用 1mm厚之焊線來承受大約8000A(脈衝形式8/20us)之電流 衝擊。即，藉由本發明之過温度穩定元件，則在排除電流 時不須考慮各種損害之發生。 爲了修改本發明之變阻器之電性，則亦可使用二種不同 之變阻器材料1及3 0，這些材料例如以SiC爲主。 此外，具有二種陶瓷基體時所具有之優點是··電性接觸 區5及1 5在空間上可與電性導體相隔開。電性導體存在 於變阻器之二個基體之間之中間區3 5中，各電性接觸區 則分別與變阻器基體之遠離該中間區之側面1A，30A相接 觸。這樣可確保該電性導體可對各電性接觸區有良好之熱 屏蔽’以達成一種高的焊接耐熱性。相對於許多傳統之温 度穩定器而言因此能無問題地使各電性接觸區被焊接。 第2A圖及第2B圖分別顯示本發明之變阻器之俯視 圖及橫切面，其只具有一個變阻器基體1。在此種情 569244 五、發明說明（5) 況下電性導體1 〇直接與第二電性接觸區1 5及變阻器基體 1相連接。一以塑料構成之環5 0提供一種中空區以容納 該電性絕緣材料2 0，其可防止變阻器基體1及第二電性 接觸區1 5之間之電性火花。整個配置可設有一種覆蓋件 5 0B，其封閉此組件。此外，變阻器基體1可由第一電性 接觸區5來達成接觸作用。 另一實施形式在過熱時顯示類似之性質且就像二個陶瓷 基體之實施形式一樣具有電流排除能力。 本發明不限於上述具體之實施例。其它變型，特別是所 使用之陶瓷基體之數目，其相互間之配置及所使用之陶瓷 材料之形式當然亦屬本發明之範圍。 符號說明 1,30 變阻器基體 10 電性導體 5，1 5 電性絕緣材料 20 電性接觸區 45 塑料環 50 柱塞

50A 外殼

Claims (1)

1. 569^：2ΒΐΓ 年月

   修煩 正請 本委 有員 無明 變示 更 實 質年 内 容< 是月 否 准 予Ώ 修所 正提 °之 六、申請專利範圍 第91 1 1 4742號「電子陶瓷組件」專利案 (9 1年1 0月修正） V Λ申請專利範圍： 1· 一種電子陶瓷組件，其具有一種穩定器使不會發生 過電壓，其特徵爲： -具有至少一第一陶瓷基體（1 )， -在陶瓷基體（1)上之第一接觸區（5)及第二接觸區 (1 5 )之間界定一種電流路徑，其經由第一陶瓷基 體（1)及一與第一陶瓷基體（1)相接觸之電性導體 (1 0 )而延伸， -配置一圍繞該電性導體（1 0 )所用之電性絕緣材料 (20 )，以防止電流路徑之各區域（其由電性導體 (10 )所橋接）之間發生電性火花， -須形成電性導體（1 0 )，使其在該阻件之預設之操 作電壓被超越時由於第一基體之加熱而被熔化。 2. 如申請專利範圍第1項之電子陶瓷組件，其中 -電性導體（1 0 )是與第二電性接觸區（1 5 )相連接， -在第一陶瓷基體（1)及第二電性接觸區（15)之間配 置電性絕緣材料（20)。 3. 如申請專利範圍第1項之電子陶瓷組件，其中 -電性導‘體（10)使第一基體（1)導電性地與第二基體 (10)相連， -直接在第一基體（1)上配置第一接觸區（5)以及在 569244 六、申請專利範圍 第二基體（30)上配置第二接觸區（15)， -在第一及第二基體之間配置電性絕緣材料（20)。 4. 如申請專利範圍第1，2或3項之電子陶瓷組件，其 中電性導體（10)在熱學上是與電性接觸區（5, 15)相 隔離。 5. 如申請專利範圍第4項之電子陶瓷組件，其中該二 個基體（1，30)互相重疊地堆疊著， -電性導體（1 0 )配置在該二個基體（1，30)之間之中 間區（3 5 )中， -各電性接觸區（5, 15)分別與各基體（1，30)之遠離 該中間區之側面（1 A，3 0 A )相接觸。 6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電子陶瓷組 件，其中設有一種包封（50)，其形成一種中空區以 容納該絕緣材料（20)。 7. 如申請專利範圍第6項之電子陶瓷組件，其中該包 封（50)是耐溫的。 8·如申請專利範圍第6項之電子陶瓷組件，其中施加 〜種外殼（45)，其包含：基體（1或1，30)，電性導 體（1 0 )，電性絕緣材料（20 )及其包封（50 )以及至少 〜部份之電性接觸區（5，1 5 )。 9·如申請專利範圍第1項之電子陶瓷組件，其中基體 (1或1，30)包含一種變阻器陶瓷。 !〇·如申請專利範圍第9項之電子陶瓷組件，其中基體 569244 六、申請專利範圍 (1或1，30 )包含一種以ZnO爲主之變阻器陶瓷。 1L如申日b專利箪B圍第i至3項中任一項之電子陶瓷組 件’其中電性絕緣材料（20)是斷續性（trickl able) 或流動性之材料。 12·如申請專利範圍第丨丨項之電子陶瓷組件，其中電性 絕緣材料（20)是石英砂或玻璃球。 13·如申請專利範圍第1至3項中任一項之電子陶瓷組 件，其中電性導體（丨〇 )是一種焊料。 14·如申請專利範圍第丨3項之電子陶瓷組件，其中電性 導體（10)是一種焊料，其熔點介於8(TC及180°C之 間。 15·如申請專利範圍第2或3項之電子陶瓷組件，其中 S體（1或1，30)包含一種變阻器陶瓷。