PTC加热单元及其制造方法与流程

ptc加热单元及其制造方法
技术领域
1.本发明涉及一种ptc加热单元。这种ptc加热单元具有至少一个ptc元件和由导电材料制成的接触元件，这些接触元件导电地抵靠ptc元件并连接到ptc元件。


背景技术：

2.这样的ptc加热单元是众所周知的。本发明尤其涉及一种用于机动车辆的ptc加热单元。
3.接触元件用于将电力电流引入到ptc元件中。ptc元件通常由ptc热敏电阻材料组成。这种ptc材料由半导体陶瓷颗粒组成。烧结陶瓷颗粒以产生ptc元件。ptc元件可以是盘形或长方体形状。在这里考虑的实施方案中，ptc元件通常形成为具有相反的主侧表面的薄的长方体，该主侧表面比连接这两个主侧表面的端侧表面大得多。
4.陶瓷的ptc元件的用来引入电力电流的那些表面通常具有金属化部。该金属化部作为层例如以溅射或气相沉积的方式施加到陶瓷材料上。除了陶瓷材料之外，通常用于加热组件中的市售ptc元件通常还包括在相反表面上用于电流引入的相应的金属化部。
5.接触元件被施加到ptc元件的这些金属化表面上。为此，存在多种可能性。因此，可以将接触元件粘合到ptc元件上。粘合剂可以是导电粘合剂。粘合剂本身也可以是不导电的，并设有将电流从接触元件传导到金属化部的导电颗粒。也可以将接触元件焊接到ptc元件上。在这种情况下，接触元件沉积在ptc元件上，特别是沉积在设置在ptc元件上的金属化部上。将焊料施加到接触元件的表面和该金属化部上，以通过材料粘结将接触元件连接到ptc元件。
6.烧结的ptc元件的陶瓷材料相对较脆。因此，ptc元件在制造期间，还在ptc元件和接触元件的连接的范围内，以及在用于电加热装置期间，都会经受和缓的机械应力。
7.另外，ptc元件是热敏电阻。这些热敏电阻器特别是用于汽车工程领域中，因为它们的电阻会随着温度的升高而增加。在居里温度以上，陶瓷部件内缺乏极化会导致绝缘效果，使得由于ptc元件电阻呈指数增长。当避免ptc元件过热从而避免加热组件过热很重要时，ptc元件的这种自调节作用确实是积极的。另一方面，ptc元件的较差的热提取对效率有负面影响。因此，无法获得实际安装的热量输出。
8.鉴于此，本领域技术人员寻求将ptc元件的陶瓷材料与用于利用ptc元件的热量的加热单元或电加热装置的外部之间的热阻保持得尽可能低。
9.这些考虑也是基于较早的建议，即在接触元件和金属化部之间施加粘合剂，该粘合剂通过不导电的陶瓷颗粒在导热性方面得到改善，并且将粘合剂部分置换，以使金属化部的粗糙尖端引起电接触，而由粘合剂填充的间隙具有相对良好的导热性。
10.尽管本领域技术人员做出了努力，但是仍然存在改进的机会。


技术实现要素：

11.本发明的目的是提供一种制造ptc加热单元的方法，该方法可以不太费力地进行
并且几乎不导致损害从ptc元件到加热单元的外表面的热传导路径。根据本发明的ptc加热单元还旨在具有这种改进的热传导路径。
12.为了根据该方法解决问题，本发明提出通过感应焊接将接触元件连接到ptc元件。
13.在根据本发明的方法中，接触元件通过材料粘结而与ptc元件的烧结的陶瓷材料连接。焊料位于接触元件和ptc元件之间。该焊料通过感应焊接而熔化。这里可以想到两个变型方案。
14.在第一变型方案中，焊料位于金属化部和接触元件之间。在该变型方案中，以已知的方式借助于感应焊接将接触元件焊接到ptc元件的金属化部上。在也反映根据该装置的本发明的要点的替代性构造中，在ptc元件的热敏电阻材料的表面与接触元件之间仅存在焊接连接的焊料。使焊接连接的该焊料熔化并且将接触元件连接到陶瓷材料。焊料可以是陶瓷材料的表面上的金属化层的熔化的材料。在这种情况下，可以以已知的方式来制造和制备ptc元件。因此，在将接触元件接合到ptc元件之前，在ptc元件的表面上具有用于引入电力电流的金属化部。在感应焊接过程中，该金属化部被熔化并接合到接触元件上。替代地，ptc元件可以不设置在该表面中的一个表面上的金属化部。这种金属化部仅在感应焊接过程中产生。
15.在感应焊接期间，只要温度低于接触元件的熔点，该过程就允许任何类型的温度控制。这些接触元件通常由金属制成，优选地由冲压的金属片制成，该金属片至少部分地施加到ptc元件的表面上并与ptc元件的表面连接。该金属片通常还形成一件式的接触接线片，该接触接线片突出超过陶瓷材料，以用于ptc加热单元的插入式接触。
16.感应焊接导致接触元件与ptc元件之间的整体的并因此良好的导热连接。这改善了热传导路径。传导到ptc加热单元外部的热传导阻力减小。接触元件的接触也可以例如在ptc元件的主侧表面上进行，而不会显著损害热传导路径。
17.与接触元件通过粘合剂连接到ptc元件的解决方案相反，在焊接之后在接触元件和ptc元件之间立即产生牢固的连接。不必观察固化和结合时间。接触元件可以是任何形状，因为感应焊接允许在焊接点处以及接触元件与ptc元件之间的相界处进行所限定的局部处理。
18.优选地，可以进行感应焊接，使得如果需要的话，在一定时间的预热之后，将接触元件施加到ptc元件的表面上，以减少焊接时间。然后，通过感应加热对接缝进行加热，以使位于接缝处的焊料加热并液化。在这种情况下，毛细作用力可以抽吸接触元件的表面和ptc元件之间的焊料，从而将焊料集中在焊接连接的两个连接配合件之间的相界处。这尤其适用于可能的金属化部。可以进行感应焊接，使得感应产生的热量不仅加热接触元件，而且加热烧结的陶瓷颗粒的表面上的金属化部。
19.替代地，可以首先加热接触元件，然后可以将接触元件施加到ptc元件上并焊接到ptc元件上。在该过程中，可以预先将焊料施加到接触元件和/或ptc元件的相关联的配合表面上，在使用条形导体时或在施加条形导体时，焊料会熔化到ptc元件的表面上。在第一变型方案中，例如，条形导体被引导通过固定的感应炉并在此过程中被加热，并且在被加热状态下被施加到炉外的ptc元件上。在另一种变型方案中，感应热源与接触元件一起移动，以使接触元件在沉积在ptc元件上之后仍被加热，直到完成焊接过程为止。
20.根据本发明的ptc加热单元具有ptc元件和接触元件，接触元件连接到ptc元件以
通过电力电流为ptc元件供电。这些接触元件被连接到ptc元件的陶瓷的热敏电阻材料。焊接连接是通过感应焊接进行的连接。在这种情况下，仅焊接连接的焊料位于陶瓷材料的表面和接触元件的表面之间。该焊料可以在焊接过程中施加。焊料也可以是被熔化并预先施加到陶瓷材料的金属化的导电金属。无论如何，在接触元件和陶瓷材料之间的间隙中都缺乏连续施加的两种金属材料，就像将接触元件焊接到金属化部上时一样。陶瓷材料的表面和接触元件之间的焊料完全被熔化，然后在感应焊接过程中固化。在焊接材料的结构中可以看到这种均匀的固化。
21.在根据本发明的ptc加热单元中，通过感应焊接形成的焊接层形成机械连接，特别是在ptc元件的陶瓷表面和接触元件之间形成机械连接，其中附加地，在微观水平上，这两个表面之间必须产生导电性。特别地，当将焊接层直接施加到ptc元件的陶瓷表面上时，通过感应焊接施加的焊料在烧结的ptc热敏电阻材料的表面上形成阻挡层结构，该阻挡层结构形成ptc元件，或更准确地说，形成没有另外设置金属化层的ptc陶瓷。
22.根据本发明的过程既可以用于通过接触元件完全覆盖ptc元件，也可以用于通过接触元件部分覆盖ptc陶瓷的表面。
附图说明
23.通过以下对附图中所示的实施例的描述，本发明的更多细节和优点将变得显而易见。其中：
24.图1示出加热单元的实施例的透视侧视图，并且
25.图2示出图1所示的实施例的侧视图。
具体实施方式
26.附图中由附图标记2标识的加热单元的实施例包括ptc陶瓷4。该ptc陶瓷4是由烧结的热敏电阻材料制成的长方体形状的板。没有二维地将金属化部施加到ptc陶瓷4的相反的主侧表面上。因此，陶瓷部件形成本发明的ptc元件4。
27.由冲压和折弯的片材制成并沉积在ptc元件4上的接触元件6通过焊料8连接到ptc元件4。在图2中可以看到焊料8位于接触元件6和ptc元件4的表面之间。焊料8仅位于接触元件6和ptc元件4之间。陶瓷材料本身形成ptc元件4的其余表面。
28.在所示的实施例中，接触元件6通过环形接触表面接触ptc元件4。端子接线片12从该环形的接触表面10延伸。两个接触元件6a、6b都具有相应的端子接线片12，每个端子接线片均突出超过ptc元件4的相同端面。
29.附图标记列表
[0030]2ꢀꢀ
加热单元
[0031]4ꢀꢀ
ptc元件
[0032]6ꢀꢀ
接触元件
[0033]8ꢀꢀ
焊料
[0034]
10 环形接触表面
[0035]
12 端子接线片