專利名稱：一種具有滅弧阻燃功能的壓敏電阻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓敏電阻器。
背景技術(shù)：
壓敏電阻器作為一種浪涌保護(hù)元件廣泛地應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，在使用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外界浪涌能量超過(guò)壓敏電阻的耐受能力時(shí)，壓敏電阻會(huì)被擊穿短路。在實(shí)際電路中，壓敏電阻往往是跨接在電源的火線和零線之間，短路時(shí)瞬間能量很大，擊穿損壞處會(huì)產(chǎn)生局部高溫，可能會(huì)將壓敏陶瓷基片外面裹封的絕緣防潮裹封層(通常以環(huán)氧樹(shù)脂等有機(jī)材料為主要材料)引燃，嚴(yán)重時(shí)有可能導(dǎo)致空調(diào)等電器設(shè)備起火。
針對(duì)這一安全隱患，已經(jīng)有一些技術(shù)措施被用以防止起火事故的發(fā)生。例如，中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)00237913.9號(hào)曾公開(kāi)了一種安全型壓敏電阻，該產(chǎn)品的特點(diǎn)在于設(shè)置有可與壓敏電阻進(jìn)行熱傳導(dǎo)的溫度保險(xiǎn)，壓敏電阻和溫度保險(xiǎn)用熱傳導(dǎo)介質(zhì)相互絕緣地封裝在同一殼體內(nèi)。在該產(chǎn)品的工作過(guò)程中，若因非正常因素使壓敏電阻升溫過(guò)高，置于壓敏電阻旁邊的溫度保險(xiǎn)就會(huì)因熱傳導(dǎo)而升溫熔斷，從而防止因壓敏電阻升溫太高而發(fā)生的火災(zāi)等事故。但是，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，上述產(chǎn)品中作為過(guò)熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的溫度保險(xiǎn)的響應(yīng)速度偏慢，不利于穩(wěn)妥地實(shí)施保護(hù)；同時(shí)，溫度保險(xiǎn)耐受大電流沖擊的能力較弱，受沖擊后容易失效。因此，上述現(xiàn)有產(chǎn)品存在著缺陷。又如，本申請(qǐng)人曾在中國(guó)實(shí)用新型專利ZL02222055.0號(hào)中公開(kāi)了一種熱保護(hù)型壓敏電阻器，該壓敏電阻器特別地設(shè)置了金屬?gòu)椈珊偷谌姌O，同時(shí)，在壓敏電阻上具有與壓敏陶瓷基片的一內(nèi)電極相導(dǎo)通的金屬導(dǎo)熱體，所述金屬?gòu)椈傻囊欢私?jīng)低熔點(diǎn)金屬與該金屬導(dǎo)熱體相焊接，金屬?gòu)椈傻牧硪欢斯潭ㄓ跉んw上且與第三電極導(dǎo)電連接，第三電極具有延伸至殼體之外的引出端。在使用該熱保護(hù)型壓敏電阻器時(shí)，可以將第三電極與外電源的一極相連接，而不讓與該第三電極相導(dǎo)通的引出電極與外部電源相連接。這樣，外電源提供的電流必須流經(jīng)第三電極和金屬?gòu)椈刹拍艿竭_(dá)壓敏電阻的陶瓷基片。當(dāng)壓敏電阻在異常因素的影響下升溫過(guò)高時(shí)，壓敏電阻上的金屬導(dǎo)熱體就會(huì)迅速地將熱量傳導(dǎo)至金屬?gòu)椈傻暮附狱c(diǎn)，使低熔點(diǎn)的焊接金屬熔化，進(jìn)而使金屬?gòu)椈擅撻_(kāi)焊接點(diǎn)。金屬?gòu)椈擅撻_(kāi)焊接點(diǎn)之后，壓敏電阻的陶瓷基片斷電降溫，相應(yīng)防止了火災(zāi)等事故的發(fā)生。這一產(chǎn)品具有較好的防燃效果，得到了市場(chǎng)的認(rèn)可，但由于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)比普通壓敏電阻器復(fù)雜，制造成本相應(yīng)較高，同時(shí)，增設(shè)的第三電極需要用戶改動(dòng)電路板才能與之適應(yīng)，影響了其在部分市場(chǎng)中的推廣使用。也就是說(shuō)，對(duì)于壓敏電阻器這樣的電子元件來(lái)說(shuō)，用戶并不僅僅要求它具有較好的性能，同時(shí)還希望它具有與現(xiàn)有電路板相適應(yīng)的通用性以及較低的銷(xiāo)售價(jià)格，而產(chǎn)品具有較低售價(jià)的前提是具有較低的制造成本。因此，如何在不大幅度地增加產(chǎn)品的制造成本的前提下，讓壓敏電阻器既具有防燃性能，又能夠與現(xiàn)有的常規(guī)電路板設(shè)計(jì)相適應(yīng)，這實(shí)際上是一個(gè)看似簡(jiǎn)單卻又難于解決的長(zhǎng)期存在的技術(shù)難題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的即是對(duì)現(xiàn)有壓敏電阻器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種造價(jià)較低，但又能有效地防止擊穿短路時(shí)燃燒起火，且能夠與現(xiàn)有的常規(guī)電路板設(shè)計(jì)相適應(yīng)的壓敏電阻器。
為此，我們對(duì)現(xiàn)有壓敏電阻器的結(jié)構(gòu)、起火原因及解決方案進(jìn)行了研究。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)壓敏電阻的損壞起火均是發(fā)生在其被擊穿短路的瞬間，此時(shí)產(chǎn)生的弧光放電造成了局部高溫，進(jìn)而引燃了將壓敏陶瓷基片包封的絕緣裹封層內(nèi)的環(huán)氧樹(shù)脂等有機(jī)材料。雖然在絕緣裹封層內(nèi)通常添加有阻燃劑，但由于溫度太高，仍不能完全避免產(chǎn)生明火。
基于對(duì)起火原因的上述研究，我們認(rèn)為，如果在壓敏電阻擊穿短路時(shí)有不燃燒的物質(zhì)抑制弧光放電，破壞燃燒起火的條件，就可以起到阻燃的效果。這是因?yàn)?，只要在壓敏電阻被擊穿短路的瞬間抑制住了弧光放電，不使其產(chǎn)生明火，那么，短路電流將使電器產(chǎn)品中的保險(xiǎn)管在極短的時(shí)間內(nèi)熔斷，切斷電源，就不會(huì)造成火災(zāi)等大的損害。
根據(jù)這一思路，我們提出了這樣一種技術(shù)方案將壓敏電阻主體裝入一絕緣殼體內(nèi)，并在絕緣殼體的內(nèi)壁與壓敏電阻主體的外壁之間填充絕緣且不燃的顆粒(即絕緣且不能燃燒的材料顆粒)層，利用該顆粒層將壓敏電阻主體再包裹一層，實(shí)現(xiàn)對(duì)弧光放電的抑制，同時(shí)，在絕緣殼體的殼壁上設(shè)置氣孔，以便在壓敏電阻擊穿短路時(shí)釋放殼體內(nèi)生成的高熱氣體。
具體來(lái)說(shuō)本實(shí)用新型的壓敏電阻器具有絕緣殼體和包封在絕緣殼體內(nèi)的壓敏電阻主體，所述壓敏電阻主體由壓敏陶瓷基片和將壓敏陶瓷基片包封的絕緣裹封層構(gòu)成，在所述壓敏陶瓷基片的表面設(shè)置有兩個(gè)分離的內(nèi)電極，在壓敏電阻主體上連接有第一引出電極和第二引出電極，所述第一引出電極和第二引出電極的一端分別與所述壓敏陶瓷基片表面的兩個(gè)內(nèi)電極導(dǎo)電連接，所述第一引出電極和第二引出電極的另一端穿出絕緣裹封層并延伸至絕緣殼體之外，其特征是所述絕緣殼體的內(nèi)壁與壓敏電阻主體的外壁之間具有間隙并構(gòu)成顆粒容納腔，在所述顆粒容納腔內(nèi)充填有絕緣不燃顆粒并構(gòu)成將壓敏電阻主體包裹的絕緣不燃顆粒層，在所述絕緣殼體上開(kāi)設(shè)有使顆粒容納腔與殼體外部相連通的氣孔。
在本實(shí)用新型中，上述將壓敏電阻主體包裹的絕緣不燃顆粒層可以由石英砂或云母粉、氧化鋁粉、石棉粉等具有絕緣及不燃性能的其它顆粒材料構(gòu)成，該絕緣不燃顆粒層具有以下幾種作用(1)、抑制短路瞬間的弧光放電。由于壓敏電阻主體被包覆在絕緣不燃顆粒層中，減少了與空氣的接觸，使空氣在高溫下電離拉弧的現(xiàn)象大為減少，起到了滅弧的作用。
(2)、壓敏電阻短路擊穿時(shí)，有時(shí)伴有瓷體炸裂的現(xiàn)象，灼熱的瓷體碎片會(huì)四處飛散，造成較大損害。采用本方案后，由于絕緣殼體內(nèi)的絕緣不燃顆粒層以顆?；蚣?xì)砂形式填充，具有較強(qiáng)的吸收動(dòng)能的能力，能減輕瓷體炸裂生成的破壞。
(3)、填充的絕緣不燃顆粒層具有一定的隔熱功能，可延長(zhǎng)壓敏電阻短路擊穿后局部高溫點(diǎn)的溫度向絕緣殼體表面擴(kuò)散的時(shí)間，并相應(yīng)降低絕緣殼體表面的溫度，減少可能由此造成的危害。
另外，本實(shí)用新型在絕緣殼體的殼壁上設(shè)置氣孔的機(jī)理是當(dāng)壓敏電阻被擊穿短路的瞬間，產(chǎn)生的高溫會(huì)使部分絕緣裹封層(通常為環(huán)氧樹(shù)脂裹封層)氣化。如果絕緣殼體上不開(kāi)設(shè)氣孔，絕緣殼體內(nèi)的壓力就會(huì)很高，容易造成絕緣殼體開(kāi)裂甚至爆破。如果為了防止絕緣殼體開(kāi)裂、爆破而采用很厚或者強(qiáng)度很高的絕緣殼體，則會(huì)大幅度增加產(chǎn)品的制造成本。在絕緣殼體上開(kāi)設(shè)氣孔后，就能有效地解決上述問(wèn)題。亦即是說(shuō)，只要讓絕緣裹封層氣化時(shí)產(chǎn)生的氣體從氣孔排出，就可以采用較薄或強(qiáng)度較低的絕緣殼體，從而可以獲得較低制作成本且具有滅弧阻燃功能的壓敏電阻器。
在本實(shí)用新型中，可以適當(dāng)選擇絕緣不燃顆粒層中的顆粒粒徑，使之既不會(huì)從氣孔漏出，又不會(huì)對(duì)氣孔造成堵塞。所設(shè)置的氣孔可以是圓形氣孔或其它任意形狀的氣孔，如矩形或條形氣孔等，它可以開(kāi)設(shè)在絕緣殼體的頂部或底部、側(cè)部等等。除單獨(dú)開(kāi)設(shè)氣孔外，也還可以通過(guò)在絕緣殼體的制作過(guò)程中自然地形成氣孔。例如，可以將絕緣殼體的一面設(shè)計(jì)成蓋板，且將該蓋板的局部尺寸設(shè)計(jì)得略小一點(diǎn)，這樣，當(dāng)將蓋板安裝在絕緣殼體上之后，蓋板與絕緣殼體其余部份的接觸部位就會(huì)產(chǎn)生間隙而形成氣孔。
在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，由于所填充的絕緣不燃顆粒層可以采用極為價(jià)廉的物料，如普通的砂子充當(dāng)，且開(kāi)設(shè)有氣孔的絕緣殼體也不需要采用很厚或者強(qiáng)度很高的材料制作，從而不會(huì)大幅度地提升產(chǎn)品的制作成本。同時(shí)，本實(shí)用新型的產(chǎn)品仍然沿用了傳統(tǒng)壓敏電阻器的雙電極形式，符合現(xiàn)有電路板的使用習(xí)慣，在使壓敏電阻器具有滅弧阻燃性能的前提下，又能夠與現(xiàn)有的常規(guī)電路板設(shè)計(jì)相適應(yīng)。
經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，本實(shí)用新型的技術(shù)方案極其簡(jiǎn)單卻又行之有效，它解決了長(zhǎng)期以來(lái)在壓敏電阻器制造領(lǐng)域存在的技術(shù)難題，產(chǎn)品的制造成本增加不多，可以有效地防止由于弧光放電引起的電器燃燒事故，且能緩解高熱向外殼的傳遞，減輕瓷體炸裂生成的破壞，用戶也能夠方便地使之與現(xiàn)有電路板配套使用。
本實(shí)用新型的內(nèi)容結(jié)合以下實(shí)施例作更進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型的內(nèi)容不僅限于實(shí)施例中所涉及的內(nèi)容。


圖1是實(shí)施例中壓敏電阻器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A——A剖視圖。
圖3是圖1的B——B剖視圖。
圖4是圖1的C——C剖視圖。
具體實(shí)施方式
如圖1～4所示，本實(shí)施例中的壓敏電阻器具有絕緣殼體1和包封在絕緣殼體1內(nèi)的壓敏電阻主體2，所述壓敏電阻主體2由壓敏陶瓷基片3和將壓敏陶瓷基片包封的絕緣裹封層4構(gòu)成，在所述壓敏陶瓷基片3的表面設(shè)置有兩個(gè)分離的內(nèi)電極5、6，在壓敏電阻主體上連接有第一引出電極7和第二引出電極8，所述第一引出電極7和第二引出電極8的一端分別與所述壓敏陶瓷基片表面的兩個(gè)內(nèi)電極5、6導(dǎo)電連接，所述第一引出電極7和第二引出電極8的另一端穿出絕緣裹封層4并延伸至絕緣殼體1之外，其特征是所述絕緣殼體1的內(nèi)壁與壓敏電阻主體2的外壁之間具有間隙并構(gòu)成顆粒容納腔，在所述顆粒容納腔內(nèi)充填有絕緣不燃顆粒并構(gòu)成將壓敏電阻主體2包裹的絕緣不燃顆粒層9，在所述絕緣殼體上開(kāi)設(shè)有使顆粒容納腔與殼體外部相連通的氣孔10。
在本實(shí)施例中，上述絕緣不燃顆粒層9為石英砂構(gòu)成的石英砂層。所采用的石英砂層具有價(jià)廉、阻燃效果好的優(yōu)點(diǎn)。另外，當(dāng)采用三氧化二鋁顆粒時(shí)，也可取得較佳的效果。
權(quán)利要求1.一種具有滅弧阻燃功能的壓敏電阻器，具有絕緣殼體和包封在絕緣殼體內(nèi)的壓敏電阻主體，所述壓敏電阻主體由壓敏陶瓷基片和將壓敏陶瓷基片包封的絕緣裹封層構(gòu)成，在所述壓敏陶瓷基片的表面設(shè)置有兩個(gè)分離的內(nèi)電極，在壓敏電阻主體上連接有第一引出電極和第二引出電極，所述第一引出電極和第二引出電極的一端分別與所述壓敏陶瓷基片表面的兩個(gè)內(nèi)電極導(dǎo)電連接，所述第一引出電極和第二引出電極的另一端穿出絕緣裹封層并延伸至絕緣殼體之外，其特征是所述絕緣殼體的內(nèi)壁與壓敏電阻主體的外壁之間具有間隙并構(gòu)成顆粒容納腔，在所述顆粒容納腔內(nèi)充填有絕緣不燃顆粒并構(gòu)成將壓敏電阻主體包裹的絕緣不燃顆粒層，在所述絕緣殼體上開(kāi)設(shè)有使顆粒容納腔與殼體外部相連通的氣孔。
2.如權(quán)利要求1所述的壓敏電阻器，其特征是所述絕緣不燃顆粒層為石英砂構(gòu)成的石英砂層。
專利摘要一種具有滅弧阻燃功能的壓敏電阻器，具有絕緣殼體和包封在絕緣殼體內(nèi)的壓敏電阻主體，其特征是所述絕緣殼體的內(nèi)壁與壓敏電阻主體的外壁之間具有間隙并構(gòu)成顆粒容納腔，在所述顆粒容納腔內(nèi)充填有絕緣不燃顆粒并構(gòu)成將壓敏電阻主體包裹的絕緣不燃顆粒層，在所述絕緣殼體上開(kāi)設(shè)有使顆粒容納腔與殼體外部相連通的氣孔。本實(shí)用新型的技術(shù)方案極其簡(jiǎn)單卻又行之有效，它解決了長(zhǎng)期以來(lái)在壓敏電阻器制造領(lǐng)域存在的技術(shù)難題，產(chǎn)品的制造成本增加不多，可以有效地防止由于弧光放電引起的電器燃燒事故，且能緩解高熱向外殼的傳遞，減輕瓷體炸裂生成的破壞，用戶也能夠方便地使之與現(xiàn)有電路板配套使用。
文檔編號(hào)H01C1/03GK2706839SQ20042003375
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者李炬, 敬履偉, 譚宜成 申請(qǐng)人:李炬, 敬履偉, 譚宜成