焊接型環形壓敏電阻器及其製備方法和應用的製作方法

2023-04-29 19:37:46

專利名稱：焊接型環形壓敏電阻器及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子元器件領域，特別是一種焊接型環形壓敏電阻器及其製備方 法，尤其適用於煤氣閥馬達。
背景技術：
煤氣閥馬達在開啟閉合過程和在高速旋轉時會在其整流子與電刷間產生電火 花，電火花的產生會降低馬達的工作壽命並產生嚴重的電磁幹擾，對於在可燃性爆炸性 的煤氣工作環境而言存在著重大的安全隱患。為了吸收電火花消除噪音幹擾和安全性 能，必須在馬達上安裝有電阻電容組件或壓敏電阻作保護作用。由於該類型馬達已向微小緊湊型發展，因此基本已淘汰使用電阻電容組件， 全部採用環形壓敏電阻器，因此環形壓敏電阻器也得到了長足的發展，例如中國專利 ZL200310117432.2等。目前煤氣閥馬達需要做安全認證，其要求安全功能件有雙件雙功 能結構，所以現有技術中需要安裝焊接兩隻環形壓敏電阻器，該方法存在使馬達生產裝 配工藝複雜，生產線不良品多，在馬達的小型化設計上帶來阻礙，馬達生產成本高等弊 端，效果欠佳。

發明內容
為解決上述問題，本發明的目的是提供一種焊接型環形壓敏電阻器，其安全可 靠，一個元件就具有雙保險作用。本發明的另一個目的是提供上述焊接型環形壓敏電阻器的製備方法。本發明還有一個目的是提供一種煤氣閥馬達，其符合雙保險的安全要求。本發明的目的是這樣實現的一種焊接型環形壓敏電阻器，包括環形陶瓷介質 基片和若干個金屬電極，其特徵在於所述的環形陶瓷介質基片表面按圓周均勻分布 有至少三個相互獨立的電極組合單元，每個電極組合單元由兩個相互獨立的金屬電極組 成。所述的金屬電極採用銀金屬電極或銅金屬電極。所述的環形陶瓷介質基片由鈦酸鍶基陶瓷材料製成。所述的鈦酸鍶基陶瓷材料包括SrTiO3和金屬氧化物SiO、ZrO> La203、Nb5O2或
CaO中的一種或兩種以上混合。所述的電極組合單元分布於環形陶瓷介質基片的上端面、或下端面、或側面。所述的每個電極組合單元由按環形陶瓷介質基片弧度並列排列的兩個金屬電極 組成。所述的環形陶瓷介質基片上端面按圓周均勻分布有三個相互獨立的電極組合單 元，每個電極組合單元由兩個相互獨立的金屬電極組成。上述焊接型環形壓敏電阻器的製備方法，包括製造環形陶瓷介質基片和製造金 屬電極兩個步驟，其特徵在於所述的製造環形陶瓷介質基片步驟中，採用乾粉壓制工藝把SrTiO3基陶瓷材料粉體壓製成環形體，在氫氣與氮氣混合氣氛下經1200 1400°C燒 結成環形陶瓷介質基片，最後在空氣中800 IOOiTC下進行熱處理，完成環形陶瓷介質 基片製造；所述的製造金屬電極步驟中，採用絲網印刷工藝把金屬漿印製在環形陶瓷介 質基片的表面，使其表面按圓周均勻分布有至少三個相互獨立的電極組合單元，每個電 極組合單元由兩個相互獨立的金屬電極組成，然後經烘乾電極和燒結還原電極，製成成品。所述的環形陶瓷介質基片在1.5 2.5 7 9比例的氫氣與氮氣混合氣氛下 燒結；所述的烘乾電極工藝為130 170°C/8 12分鐘，所述的燒結還原電極工藝為 500 600°C /8 12 分鐘。一種煤氣閥馬達，包括有上述焊接型環形壓敏電阻器。所述的煤氣閥馬達含有三個焊接線，每個焊接線處設有兩個焊點，分別與上述 焊接型環形壓敏電阻器中每個電極組合單元的兩個金屬電極焊接連接。本發明結構簡單，可靠性高，當電極組合單元的其中一個金屬電極在使用過程 中出現焊點連接失效時，還有第二個金屬電極起同樣的作用，有效防止產品整體失效， 從而保證了該環形壓敏電阻器的滅電火花功能，保證了安全性，其具有性能穩定，結構 合理，使用方便，易於量化製造等優點，可裝配在燃氣電動閥用馬達上，使之符合雙保 險的安全要求，並適合現有的馬達製造人工焊接和半自動焊接生產線的使用。


圖1是本發明的焊接型環形壓敏電阻器的主視圖；圖2是本發明的焊接型環形壓敏電阻器的側視圖；圖3是本發明煤氣閥馬達焊接線與焊接型環形壓敏電阻器焊接連接的示意圖。
具體實施例方式如圖1、2所示，本發明是一種焊接型環形壓敏電阻器1，包括環形陶瓷介質基 片12和若干個金屬電極11。所述的環形陶瓷介質基片12表面按圓周均勻分布有至少三個相互獨立的電極組 合單元，每個電極組合單元由兩個相互獨立的金屬電極11組成。電極組合單元分布於環 形陶瓷介質基片12的上端面、或下端面、或側面。金屬電極11採用銀金屬電極或銅金 屬電極。環形陶瓷介質基片12由鈦酸鍶基陶瓷材料製成。所述的鈦酸鍶基陶瓷材料包 括SrTiO3和金屬氧化物SiO、ZrO> La203、Nb5O2或CaO中的一種或兩種以上混合。優 選的，按重量份計算，鈦酸鍶基陶瓷材料包括SrTi0390 110份、SiOl 3份、ZrOl 3份、La2O3I 3份、Nb5O20.5 1.5份、CaO O 0.2份。在本實施例中，環形陶瓷介 質基片12上端面按圓周均勻分布有三個相互獨立的電極組合單元，每個電極組合單元由 兩個相互獨立的、按環形陶瓷介質基片12弧度並列排列的兩個金屬電極11組成。上述焊接型環形壓敏電阻器的製備方法，包括製造環形陶瓷介質基片12和製造 金屬電極11兩個步驟。所述的製造環形陶瓷介質基片12步驟中，採用乾粉壓制工藝把 SrTiO3基陶瓷材料粉體壓製成環形體，在1.5 2.5 7 9比例的氫氣與氮氣混合氣氛 下經1200 1400°C燒結成陶瓷體，最後在空氣中800 1000°C下進行熱處理，完成環形陶瓷介質基片12製造；所述的製造金屬電極11步驟中，採用絲網印刷工藝把金屬漿印 制在環形陶瓷介質基片12的表面，使其表面按圓周均勻分布有至少三個相互獨立的電極 組合單元，每個電極組合單元由兩個相互獨立的金屬電極11組成，然後經工藝為130 170°C/8 12分鐘烘乾電極，工藝為500 600°C/8 12分鐘燒結還原電極，製成成品。裝在煤氣管道上的一種煤氣閥馬達，包括有上述焊接型環形壓敏電阻器1，具有 吸收馬達電火花功能。如圖3所示，所述的煤氣閥馬達含有三個焊接線3，每個焊接線3 處設有兩個焊點13，分別與上述焊接型環形壓敏電阻器1中每個電極組合單元的兩個金 屬電極11焊接連接。本發明是根據SrTiO3基電容-壓敏複合功能陶瓷材料的表面效應， 在環形陶瓷介質基片12同一表面印製出等距的六個獨立電極11，同時每兩個電極11組 成一個電極組合單元，根據煤氣閥馬達的裝配結構尺寸排列成三個對稱部分，形成六個 焊接點13與馬達的三處焊接線3作焊錫連接，使煤氣閥馬達上每個焊接線3處有兩個焊 點13與該環形壓敏電阻器連接。其中該環形壓敏電阻器的六個電極11的電性能參數是 一樣的，每兩個電極組成具獨立電性能功能的電極組合單元。雙體電極雙焊接點連接結構是在同一單體電極位置上製成了包含兩個有著同樣 電性能功能金屬電極的電極組合單元，具有雙保險作用(備件功能)，一個元件起兩個元 件的作用，保證了該類型馬達在安全認證的通過。本發明創造與現有技術相比所具有的優點是每個電極組合單元有兩個有著獨立 同樣電性能功能的金屬電極和焊接點，能在產品其中一個焊接點失效時有效防止產品整 體失效，起雙保險作用，而且其結構簡單，在生產和使用產品時操作方便。能批量生產 和適合馬達生產線使用。另外，採用SrTiO3基電容-壓敏複合功能陶瓷材料，並通過氣 氛燒結工藝實現晶粒半導化和熱處理工藝在晶界形成絕緣層和晶界勢壘，使得本發明產 品具有壓敏電壓比較低，介電常數較高，各個電極間的電性能參數差異值小等優點，兼 有壓敏和電容特性的複合功能。
實施例製備方法包括以下步驟SrTiO3材料的製造、環形陶瓷介質基片12的製造、金 屬電極11的製造、焊接型環形壓敏電阻器的參數測試。具體製造過程1、SrTiO3材料的製造按配比SrTiO3 SiO ZrO La2O3 Nb5O2 CaO = 100 2 2 1.7 0.8 0.1把以上原材料均勻混合，經過球磨24小時工藝磨細顆粒， 再180°C烘乾成100 200目粉狀顆粒製造成SrTiO3基電容-壓敏複合功能陶瓷材料。2、環形陶瓷介質基片12的製造按煤氣閥馬達的裝配尺寸設計該焊接型環形壓敏電阻器的尺寸為外徑 Φ8.0士0.2mm，內徑為 Φ5.0士0.2mm，厚度為 0.5 0.7mm。環形陶瓷介質基片12的製造過程採用機械式乾粉壓機利用環形模具在50000N 壓力下保壓3秒的工藝方法把SrTiO3基電容-壓敏複合功能陶瓷材料粉體壓製成環形體； 在2 8比例的氫氣與氮氣混合氣氛下經1300°C燒結60分鐘的工藝下燒結成陶瓷體；陶
5瓷體採用在空氣中900°C下進行熱處理180分鐘工藝，完成該焊接型環形壓敏電阻器的環 形陶瓷介質基片12製造。3、金屬電極11的製造按煤氣閥馬達的裝配要求進行專門設計的電極圖案製作出電極網版；採用絲網 印刷工藝把銀漿印製在該焊接型環形壓敏電阻器的陶瓷體的正表面上，使其表面按圓周 均勻分布有至少三個相互獨立的電極組合單元，每個電極組合單元由兩個相互獨立、按 環形陶瓷介質基片12弧度並列排列的銀金屬電極11組成；經採取150°C /10分鐘工藝烘 乾電極和採用550°C /10分鐘燒結還原電極燒結工藝；製成了煤氣閥馬達用焊接型環形壓 敏電阻器成品。4、焊接型環形壓敏電阻器的參數測試採用專門設計的六探針測試頭和六路環形壓敏測試儀進行該焊接型環形壓敏電 阻器的ElO值、電極間ElO值差異值、α值的參數。採用電容測試儀測量產品的靜電容量值。該焊接型環形壓敏電阻器的電性能測試數據如表1所示，各項指標均符合標 準。表1.
權利要求
1.一種焊接型環形壓敏電阻器，包括環形陶瓷介質基片和若干個金屬電極，其特徵 在於所述的環形陶瓷介質基片表面按圓周均勻分布有至少三個相互獨立的電極組合單 元，每個電極組合單元由兩個相互獨立的金屬電極組成。
2.根據權利要求1所述的焊接型環形壓敏電阻器，其特徵在於所述的金屬電極採 用銀金屬電極或銅金屬電極。
3.根據權利要求1所述的焊接型環形壓敏電阻器，其特徵在於所述的環形陶瓷介 質基片由鈦酸鍶基陶瓷材料製成。
4.根據權利要求3所述的焊接型環形壓敏電阻器，其特徵在於所述的鈦酸鍶基陶 瓷材料包括SrTiO3和金屬氧化物SiO、ZrO> La203、Nb5O2或CaO中的一種或兩種以上 混合。
5.根據權利要求1所述的焊接型環形壓敏電阻器，其特徵在於所述的電極組合單 元分布於環形陶瓷介質基片的上端面、或下端面、或側面。
6.根據權利要求1所述的焊接型環形壓敏電阻器，其特徵在於所述的每個電極組 合單元由按環形陶瓷介質基片弧度並列排列的兩個金屬電極組成。
7.一種焊接型環形壓敏電阻器的製備方法，包括製造環形陶瓷介質基片和製造金屬 電極兩個步驟，其特徵在於所述的製造環形陶瓷介質基片步驟中，採用乾粉壓制工藝 把SrTiO3基陶瓷材料粉體壓製成環形體，在氫氣與氮氣混合氣氛下經1200 1400°C燒結 成環形陶瓷介質基片，最後在空氣中800 IOOiTC下進行熱處理，完成環形陶瓷介質基 片製造；所述的製造電極步驟中，採用絲網印刷工藝把金屬漿印製在環形陶瓷介質基片 的表面，使其表面按圓周均勻分布有至少三個相互獨立的電極組合單元，每個電極組合 單元由兩個相互獨立的金屬電極組成，然後經烘乾電極和燒結還原電極，製成成品。
8.根據權利要求7所述的焊接型環形壓敏電阻器的製備方法，其特徵在於所述的 環形陶瓷介質基片在1.5 2.5 7 9比例的氫氣與氮氣混合氣氛下燒結；所述的烘乾 電極工藝為130 170°C /8 12分鐘，所述的燒結還原電極工藝為500 600°C /8 12 分鐘。
9.一種煤氣閥馬達，其特徵在於應用有權利要求1-6中任一權利要求所述的焊接 型環形壓敏電阻器。
10.根據權利要求9所述的煤氣閥馬達，其特徵在於所述的煤氣閥馬達含有三個焊 接線，每個焊接線處設有兩個焊點，分別與所述焊接型環形壓敏電阻器中每個電極組合 單元的兩個金屬電極焊接連接。
全文摘要
本發明公開了一種焊接型環形壓敏電阻器，包括環形陶瓷介質基片和若干個金屬電極，其中的環形陶瓷介質基片表面按圓周均勻分布有至少三個相互獨立的電極組合單元，每個電極組合單元由兩個相互獨立的金屬電極組成。本發明結構簡單，可靠性高，當電極組合單元的其中一個金屬電極在使用過程中出現焊點連接失效時，還有第二個金屬電極起同樣的作用，有效防止產品整體失效，從而保證了該環形壓敏電阻器的滅電火花功能，保證了安全性，其具有性能穩定，結構合理，使用方便，易於量化製造等優點，應用在煤氣閥馬達上，可使之符合雙保險的安全要求，並適合現有的馬達製造人工焊接和半自動焊接生產線的使用。
文檔編號H01C17/065GK102013292SQ20101051575
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月22日 優先權日2010年10月22日
發明者夏穎梅, 張振勇, 鄧佩佳 申請人:廣東風華高新科技股份有限公司