本發(fā)明涉及一種浪涌吸收元件，該浪涌吸收元件保護(hù)電子部件及安裝有電子部件的電路免受浪涌電壓的影響。

背景技術(shù)：

浪涌吸收元件具有如下功能，即，在施加大于或等于一定值的高電壓時(shí)使浪涌電流流過，保護(hù)后段的電路。浪涌吸收元件通常為如下構(gòu)造，即，在ZnO等的壓敏電阻基體的兩端安裝一對電極，從各電極引出外部引線，并且壓敏電阻基體及電極由外裝部件覆蓋。

壓敏電阻基體由于流過電流，動(dòng)作開始電壓降低。即，壓敏電阻基體由于流過電流，導(dǎo)致浪涌吸收元件的功能劣化，逐漸地接近短路(short-circuit)狀態(tài)。因此，作為浪涌吸收元件，如果在壓敏電阻基體多次施加過大的浪涌電壓而持續(xù)劣化，則最終會(huì)出現(xiàn)短路(short-circuit)故障。

例如，在專利文獻(xiàn)1中記載了一種帶雙金屬件的金屬氧化物壓敏電阻，其具有在以保護(hù)電子部件為目的所使用的浪涌電壓吸收用的金屬氧化物壓敏電阻(浪涌吸收元件)中內(nèi)置雙金屬件的功能。

專利文獻(xiàn)1：日本實(shí)開平1-86202號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

專利文獻(xiàn)1所記載的帶雙金屬件的金屬氧化物壓敏電阻，如果對包含金屬氧化物的壓敏電阻基體施加大于或等于額定電壓的浪涌電壓，則由于壓敏電阻基體的發(fā)熱，雙金屬件變形而成為開路(開放)狀態(tài)，將流過金屬氧化物壓敏電阻的電流斷開。隨后，如果電流斷開，則金屬氧化物壓敏電阻自然冷卻，雙金屬件返回至原位而恢復(fù)為短路(short-circuit)狀態(tài)，再次恢復(fù)浪涌吸收元件的功能。

然而，專利文獻(xiàn)1所記載的帶雙金屬件的金屬氧化物壓敏電阻，不阻止壓敏電阻基體自身的劣化。因此，如果金屬氧化物壓敏電阻自然冷卻，則雙金屬件返回至原位而恢復(fù)為短路(short-circuit)狀態(tài)，因此存在下述可能性，即，對金屬氧化物壓敏電阻(浪涌吸收元件)施加大于或等于額定電壓的浪涌電壓，反復(fù)流過電流而發(fā)生短路(short-circuit)故障，導(dǎo)致金屬氧化物壓敏電阻的溫度上升。

本發(fā)明的目的在于抑制在吸收浪涌的功能劣化后的浪涌吸收元件流過電流。

本發(fā)明的浪涌吸收元件的特征在于，具有：壓敏電阻基體；一對電極，它們與所述壓敏電阻基體的兩端面電氣地連接，將所述壓敏電阻基體夾持；外部引線，其分別與所述一對電極電氣地連接；外裝部件，其將所述電極包覆；以及熱膨脹體，其設(shè)置于所述一對電極之間，且會(huì)由于所述壓敏電阻基體產(chǎn)生的熱而不可逆地進(jìn)行膨脹，將所述一對電極之中的至少一者從所述壓敏電阻基體分離。

發(fā)明的效果

本發(fā)明能夠?qū)υ诶擞课赵奈绽擞康墓δ芰踊蟮臓顟B(tài)下的短路(short-circuit)故障的發(fā)生進(jìn)行抑制。

附圖說明

圖1是表示實(shí)施方式1涉及的浪涌吸收元件的剖視圖。

圖2是表示實(shí)施方式1涉及的浪涌吸收元件的開路狀態(tài)的剖視圖。

圖3是表示實(shí)施方式2涉及的浪涌吸收元件的局部剖視圖。

圖4是表示實(shí)施方式2涉及的浪涌吸收元件的開路狀態(tài)的局部剖視圖。

圖5是表示實(shí)施方式3涉及的浪涌吸收元件的局部剖視圖。

圖6是表示實(shí)施方式3涉及的浪涌吸收元件的開路狀態(tài)的局部剖視圖。

具體實(shí)施方式

一邊參照附圖，一邊對用于實(shí)施本發(fā)明的方式(實(shí)施方式)詳細(xì)地進(jìn)行說明。

實(shí)施方式1.

圖1是表示實(shí)施方式1涉及的浪涌吸收元件的剖視圖。圖2是表示實(shí)施方式1涉及的浪涌吸收元件的開路狀態(tài)的剖視圖。

浪涌吸收元件10具有在施加大于或等于一定值的高電壓時(shí)使浪涌電流流過的功能，即浪涌吸收功能。如圖1及圖2所示，實(shí)施方式1的浪涌吸收元件10具有：壓敏電阻基體11、一對電極12a、12b、外部引線13a、13b、外裝部件15a、15b、以及熱膨脹體14。

壓敏電阻基體11包含例如ZnO或者SRTiO₃等金屬氧化物，但能夠用于壓敏電阻基體11的材料不限定于前面敘述的金屬氧化物。壓敏電阻基體11具有一對端面11Ta、11Tb和側(cè)部11S。將它們連接。一對端面11Ta、11Tb彼此相對。側(cè)部11S將一對端面11Ta、11Tb進(jìn)行連接。

一對電極12a、12b分別與壓敏電阻基體11的兩個(gè)端面11Ta、11Tb電氣地連接。具體地說，電極12a與壓敏電阻基體11的端面11Ta電氣地連接，電極12b與壓敏電阻基體11的端面11Tb電氣地連接。利用這樣的構(gòu)造，一對電極12a、12b將壓敏電阻基體11夾持，且彼此沒有電氣地連接。

外部引線13a、13b分別與一對電極12a、12b的各個(gè)電極電連接。外裝部件15a、15b將一對電極12a、12b包覆。

壓敏電阻基體11與電極12b通過例如導(dǎo)電性粘接劑等粘接而電氣地連接。壓敏電阻基體11與電極12a通過例如導(dǎo)電膏等而可分離地且電氣地連接。在本實(shí)施方式中，壓敏電阻基體11及電極12b、壓敏電阻基體11及電極12a中的至少一組可分離地且電氣地連接即可。因此，也可以是壓敏電阻基體11及電極12b、壓敏電阻基體11及電極12a這兩組通過例如導(dǎo)電膏等而電氣地連接。

熱膨脹體14配置于壓敏電阻基體11的側(cè)部11S，設(shè)置于一對電極12a、12b之間，被一對電極12a、12b夾持。熱膨脹體14由于壓敏電阻基體11產(chǎn)生的熱而不可逆地進(jìn)行膨脹，使一對電極12a、12b之中的至少一者從壓敏電阻基體11分離。在本實(shí)施方式中，電極12b粘接于壓敏電阻基體11，電極12a通過導(dǎo)電膏等而與壓敏電阻基體11連接，因此由于熱膨脹體14膨脹，電極12a從壓敏電阻基體11分離。如上所述，也可以為電極12b從壓敏電阻基體11分離，也可以為電極12a、12b這兩者從壓敏電阻基體11分離。

例如，壓敏電阻基體11劣化，動(dòng)作開始電壓降低而成為短路故障狀態(tài)，其結(jié)果，由于在壓敏電阻基體11流過大電流，因此壓敏電阻基體11產(chǎn)生熱。由于這樣產(chǎn)生的熱傳遞至熱膨脹體14，因此熱膨脹體14不可逆地進(jìn)行膨脹(熱膨脹)，使電極12a從壓敏電阻基體11分離。

熱膨脹體14以卷繞在壓敏電阻基體11的側(cè)部11S的方式配置。熱膨脹體14通過例如絕緣性的粘接劑等而與電極12a及電極12b粘接。外裝部件15a、15b例如為樹脂，將電極12a、12b覆蓋，且將熱膨脹體14的一部分覆蓋。這樣，在本實(shí)施方式中，外裝部件15a、15b將熱膨脹體14的一部分包覆，但沒有將熱膨脹體14全部包覆。因此，能夠從浪涌吸收元件10的外部識別沒有被外裝部件15a、15b包覆的熱膨脹體14的部分。另外，熱膨脹體14如后面敘述的那樣，由于熱而進(jìn)行膨脹，但由于外裝部件15a、15b沒有將熱膨脹體14全部包覆，因此對阻礙熱膨脹體14的膨脹進(jìn)行抑制。

熱膨脹體14例如是能夠由于熱而不可逆地進(jìn)行膨脹的樹脂。作為能夠由于熱而不可逆地進(jìn)行膨脹的樹脂，例如使用“住友スリーエム”公司產(chǎn)的AF-3024。能夠由于熱而不可逆地進(jìn)行膨脹的樹脂的熱膨脹體14如果達(dá)到預(yù)定的溫度，則在內(nèi)部形成多個(gè)氣孔，成為發(fā)泡狀態(tài)而進(jìn)行膨脹，外形的尺寸增大。熱膨脹體14如果一旦在內(nèi)部形成了多個(gè)氣孔，則在冷卻后體積也不會(huì)減少。這樣，熱膨脹體14不可逆地進(jìn)行膨脹。即，熱膨脹體14如果一旦膨脹，則維持膨脹后的狀態(tài)。

如果熱膨脹體14不可逆地進(jìn)行膨脹而外形的尺寸變大，則一對電極12a、12b彼此的距離變大。其結(jié)果，如圖2所示，熱膨脹體14將電極12a從壓敏電阻基體11分離，在壓敏電阻基體11與電極12a之間形成絕緣空隙16。如果電極12a從壓敏電阻基體11分離，則浪涌吸收元件10成為開路(開放)狀態(tài)，因此即使對一對電極12a、12b施加電壓，在壓敏電阻基體11也不流過電流。

如果對壓敏電阻基體11多次施加過大的浪涌電壓而多次流過過大的電流，則壓敏電阻基體11劣化，動(dòng)作開始電壓降低而接近短路故障狀態(tài)。即，浪涌吸收元件10的浪涌吸收功能劣化。如果壓敏電阻基體11接近短路故障狀態(tài)，則動(dòng)作開始電壓降低，因此在浪涌吸收元件10連接于電源線的相間這樣的情況下，在壓敏電阻基體11流過電流而發(fā)熱，溫度上升。其結(jié)果，浪涌吸收元件10的溫度上升，更具體地說，外裝部件15a、15b的溫度上升。

熱膨脹體14由于通過在劣化后的壓敏電阻基體11流過的電流所引起的壓敏電阻基體11的發(fā)熱，不可逆地進(jìn)行膨脹。因此，如果熱膨脹體14一旦膨脹，則如圖2所示，浪涌吸收元件10維持為在壓敏電阻基體11與電極12a之間形成絕緣空隙16后的狀態(tài)。因此，如果熱膨脹體14一旦膨脹，則浪涌吸收元件10維持開路(開放)狀態(tài)。浪涌吸收元件10在熱膨脹體14膨脹之后，在壓敏電阻基體11不流過電流，因此在浪涌吸收功能降低后的狀態(tài)下，能夠?qū)Π惭b有浪涌吸收元件10的電源線、電路或者設(shè)備之類的短路(short-circuit)故障的發(fā)生進(jìn)行抑制。另外，浪涌吸收元件10在浪涌吸收功能降低后的狀態(tài)下，抑制壓敏電阻基體11及外裝部件15a、15b的溫度上升。

將熱膨脹體14開始進(jìn)行不可逆的膨脹的溫度稱為膨脹開始溫度。熱膨脹體14在大于或等于膨脹開始溫度(例如180℃)時(shí)不可逆地進(jìn)行膨脹。膨脹開始溫度根據(jù)能夠由于熱而不可逆地進(jìn)行膨脹的樹脂的規(guī)格而不同，因此并不限定于前面敘述的180℃。膨脹開始溫度例如優(yōu)選小于或等于外裝部件15a、15b的耐熱溫度，更優(yōu)選在上述溫度的基礎(chǔ)上低5℃至10℃左右。通過使外裝部件15a、15b的規(guī)格以及在熱膨脹體14使用的能夠進(jìn)行膨脹的樹脂的規(guī)格中的至少一者進(jìn)行變更，從而能夠使膨脹開始溫度小于或等于外裝部件15a、15b的耐熱溫度。

如果浪涌吸收元件10成為浪涌吸收功能劣化后的狀態(tài)，則熱膨脹體14不可逆地進(jìn)行膨脹，浪涌吸收元件10維持安全側(cè)的開路(開放)狀態(tài)。其結(jié)果，在浪涌吸收功能劣化后的浪涌吸收元件10不流過電流，因此能夠?qū)Π惭b有浪涌吸收元件10的電路或者設(shè)備之類的短路(short-circuit)故障的發(fā)生進(jìn)行抑制。另外，浪涌吸收元件10能夠?qū)υ诶擞课展δ芰踊蟮臓顟B(tài)下在壓敏電阻基體11繼續(xù)流過電流的情況進(jìn)行抑制。其結(jié)果，浪涌吸收元件10抑制溫度上升，因此安全性提高。并且，由于熱膨脹體14在小于或等于外裝部件15a、15b的耐熱溫度下不可逆地進(jìn)行膨脹，因此能夠在小于或等于耐熱溫度下使用外裝部件15a、15b。

在本實(shí)施方式中，熱膨脹體14使用由于熱而不可逆地進(jìn)行膨脹的樹脂，但只要會(huì)由于熱而不可逆地進(jìn)行膨脹即可，并不限定于樹脂。例如，熱膨脹體14也可以為如果大于或等于膨脹開始溫度，則進(jìn)行變形以使一對電極12a、12b彼此的距離變大的形狀記憶合金。另外，熱膨脹體14也可以為下述構(gòu)造體，即，氣化物質(zhì)或者熱膨脹系數(shù)大的材料被封入在由會(huì)塑性變形的材料制作的容器中。

實(shí)施方式2.

圖3是表示實(shí)施方式2涉及的浪涌吸收元件的局部剖視圖。圖4是表示實(shí)施方式2涉及的浪涌吸收元件的開路狀態(tài)的局部剖視圖。

如圖3及圖4所示，浪涌吸收元件20具有：壓敏電阻基體21、一對電極22a、22b、外部引線23a、23b、以及外裝部件25a、25b。壓敏電阻基體21具有與實(shí)施方式1涉及的浪涌吸收元件10所具有的壓敏電阻基體11相同的形狀及功能。

浪涌吸收元件20與實(shí)施方式1的浪涌吸收元件10的不同之處在于熱膨脹體24的形狀及功能。熱膨脹體24為柱狀的部件，在一對電極22a、22b之間具有彎曲部24B。彎曲部24B彎曲呈S字狀。彎曲部24B在從浪涌吸收元件20的外側(cè)觀察不到的彎曲部分的內(nèi)側(cè)設(shè)置有標(biāo)記24a。標(biāo)記24a表示出下述情況：浪涌吸收元件20所具有的壓敏電阻基體21劣化，其結(jié)果，浪涌吸收元件20成為了開路(開放)狀態(tài)。

在本實(shí)施方式中，浪涌吸收元件20具有多個(gè)熱膨脹體24。多個(gè)熱膨脹體24被夾持于一對的電極22a與電極22b之間，且配置于壓敏電阻基體21的側(cè)部21S的外側(cè)。在從與壓敏電阻基體21的端面21Ta、21Tb正交的方向觀察浪涌吸收元件20的情況下，多個(gè)熱膨脹體24a優(yōu)選沿壓敏電阻基體21的側(cè)面21S延伸的方向，分別大致等間隔地進(jìn)行配置。這樣，在多個(gè)熱膨脹體24a不可逆地膨脹后的情況下，能夠使一對的電極22a與電極22b的距離均等地變大。其結(jié)果，電極22a或者電極22b可靠地從壓敏電阻基體21分離。

多個(gè)熱膨脹體24的數(shù)量不受限定，但浪涌吸收元件20優(yōu)選具有至少3個(gè)熱膨脹體24。如果這樣，則抑制在多個(gè)熱膨脹體24不可逆地進(jìn)行膨脹時(shí)的電極22a或者電極22b的傾斜度，因此電極22a或者電極22b可靠地從壓敏電阻基體21分離，浪涌吸收元件20可靠地成為開路(開放)狀態(tài)。

如果壓敏電阻基體21的劣化持續(xù)進(jìn)行，則浪涌吸收元件20的動(dòng)作開始電壓降低而接近短路故障狀態(tài)。在該狀態(tài)下，如果在壓敏電阻基體21流過電流而熱膨脹體24的溫度變得大于或等于膨脹開始溫度，則熱膨脹體24不可逆地進(jìn)行膨脹，彎曲部21B伸展。由于熱膨脹體24不可逆地進(jìn)行膨脹，因此電極22a從壓敏電阻基體21分離，在壓敏電阻基體21與電極22a之間形成絕緣空隙26。

如果熱膨脹體24的彎曲部24B伸展，則能夠從熱膨脹體24的外側(cè)觀察到在彎曲部分的內(nèi)側(cè)設(shè)置的標(biāo)記24a，因此浪涌吸收元件20能夠讓用戶知道成為了開路(開放)狀態(tài)。熱膨脹體24的材質(zhì)及膨脹開始溫度與在實(shí)施方式1中說明的熱膨脹體14等同。

這樣，浪涌吸收元件20取得與實(shí)施方式1的浪涌吸收元件10相同的作用及效果。并且，浪涌吸收元件20能夠讓用戶知道成為了開路(開放)狀態(tài)，進(jìn)而能夠促使浪涌吸收元件20的更換。通過更換為新的浪涌吸收元件20，從而能夠可靠地保護(hù)后段的電路免受浪涌電壓的影響。

實(shí)施方式3.

圖5是表示實(shí)施方式3涉及的浪涌吸收元件的局部剖視圖。圖6是表示實(shí)施方式3涉及的浪涌吸收元件的開路狀態(tài)的局部剖視圖。

如圖5及圖6所示，浪涌吸收元件30具有：壓敏電阻基體31、一對電極32a、32b、外部引線33a、33b、外裝部件35a、35b、以及熱膨脹體34。浪涌吸收元件30所具有的壓敏電阻基體31具有與實(shí)施方式1的浪涌吸收元件10相同的形狀及功能。

浪涌吸收元件30與實(shí)施方式1的浪涌吸收元件10的不同之處在于，在一對電極32a、32b或者外裝部件35a、35b分別安裝有將熱膨脹體34覆蓋的蓋34a、34b。

蓋34a、34b設(shè)置于一對電極32a、32b的彼此相對的面。蓋34a安裝于電極32a，蓋34b安裝于電極32b。蓋34a、34b例如也可以通過分別將電極32a、32b彎折而與電極32a、32b一體地形成，也可以成為與各個(gè)電極32a、32b分體的部件而分別安裝于電極32a、32b。蓋34a、34b也可以分別安裝于外裝部件35a、35b。

蓋34a、34b設(shè)置于被一對電極32a、32b夾持的熱膨脹體34的外側(cè)。如圖5所示，蓋34a和蓋34b的與安裝于電極32a、32b的部分相反側(cè)的端部相互重疊。通過這樣的構(gòu)造，蓋34a、34b將熱膨脹體34覆蓋。在熱膨脹體34不可逆地進(jìn)行膨脹而一對電極32a、32b間的距離變大的情況下，蓋34a、34b的與安裝于電極32a、32b的部分相反側(cè)的端部打開。

如果壓敏電阻基體31的劣化持續(xù)進(jìn)行，則浪涌吸收元件30的動(dòng)作開始電壓降低而接近短路故障狀態(tài)。在該狀態(tài)下，如果在壓敏電阻基體31流過電流而熱膨脹體34的溫度變得大于或等于膨脹開始溫度，則熱膨脹體34不可逆地進(jìn)行膨脹。由于熱膨脹體34不可逆地進(jìn)行膨脹，因此電極32a從壓敏電阻基體31分離，在壓敏電阻基體31與電極32a之間形成絕緣空隙36。

如果熱膨脹體34膨脹，則蓋34a與蓋34b之間打開，變得能夠從外側(cè)觀察到熱膨脹體34，因此浪涌吸收元件30能夠讓用戶知道成為了開路(開放)狀態(tài)。熱膨脹體34的材質(zhì)及膨脹開始溫度與在實(shí)施方式1中說明的熱膨脹體14等同。

這樣，浪涌吸收元件30取得與實(shí)施方式1的浪涌吸收元件10相同的作用及效果。并且，浪涌吸收元件30能夠讓用戶知道浪涌吸收元件30成為了開路(開放)狀態(tài)，并且能夠促使浪涌吸收元件30的更換。通過更換為新的浪涌吸收元件30，從而可靠地保護(hù)后段的電路免受浪涌電壓的影響。

熱膨脹體34的蓋34a、34b側(cè)優(yōu)選是與蓋34a、34b及外裝部件35a、35b中的至少一組不同的顏色。如果這樣，則在蓋34a、34b打開時(shí)，由于熱膨脹體34與蓋34a、34b及外裝部件35a、35b中的至少一組為不同顏色，因此用戶容易識別熱膨脹體34。其結(jié)果，浪涌吸收元件30能夠可靠地讓用戶知道浪涌吸收元件30成為了開路(開放)狀態(tài)。

作為實(shí)施方式1的讓用戶知道浪涌吸收元件10成為了開路(開放)狀態(tài)的方法，例如列舉出下述等方法，即，在熱膨脹體14的外表面涂敷在大于或等于膨脹開始溫度時(shí)顏色變化的涂料，或者將在大于或等于膨脹開始溫度時(shí)顏色變化的材料用于熱膨脹體14。

另外，也可以通過在例如浪涌吸收元件10的后段的電路設(shè)置傳感器和警報(bào)器，從而讓用戶知道浪涌吸收元件10成為了開路(開放)狀態(tài)，該傳感器對實(shí)施方式1的熱膨脹體14由于熱而膨脹的情況進(jìn)行檢測，該警報(bào)器基于在傳感器檢測出熱膨脹體14的由于熱而發(fā)生的膨脹時(shí)的輸出，發(fā)出警報(bào)。對熱膨脹體14膨脹的情況進(jìn)行檢測的傳感器例如為對熱膨脹體14的長度進(jìn)行檢測的傳感器、對熱膨脹體14的溫度大于或等于膨脹開始溫度的情況進(jìn)行檢測的溫度傳感器等。警報(bào)器例如也可以在傳感器檢測出熱膨脹體14的膨脹時(shí)，發(fā)出光及聲音中的至少一者。

以上對實(shí)施方式1至實(shí)施方式3進(jìn)行了說明，但實(shí)施方式1至實(shí)施方式3并不限定于前面敘述的內(nèi)容。另外，在前面敘述的結(jié)構(gòu)要素中包含本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到的要素、實(shí)質(zhì)上相同的要素、以及所謂的等同范圍內(nèi)的要素。并且，前面敘述的結(jié)構(gòu)要素能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合。并且，在不脫離實(shí)施方式1至實(shí)施方式3的主旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行結(jié)構(gòu)要素的各種省略、置換以及變更之中的至少一者。

標(biāo)號的說明

10、20、30浪涌吸收元件，11、21、31壓敏電阻基體，12a、12b、22a、22b、32a、32b電極，13a、13b、23a、23b、33a、33b外部引線，14、24、34熱膨脹體，24a故障顯示標(biāo)記，34a、34b蓋，15a、15b、25a、25b、35a、35b外裝部件。