专利名称：热保护型防爆压敏电阻的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子元器件，尤其是一种热保护型防爆压敏电阻。
背景技术：
压敏电阻器作为一种浪涌保护元件广泛地应用于各种电子设备中，当外界浪涌能量迅速超过压敏电阻的耐受能力时，或当压敏电阻在外界浪涌能量反复冲击下而发生劣变时，压敏电阻会被击穿短路。在实际电路中，压敏电阻往往是跨接在电源的火线和零线之间，短路时瞬间能量很大，击穿损坏处会产生局部高温，可能会将压敏陶瓷基片外面裹封的绝缘防潮裹封层(通常以环氧树脂等有机材料为主要材料)引燃并伴随瓷体炸裂，严重时有可能导致空调等电器设备起火。
针对这一安全隐患，已经有一些技术措施被用以防止起火事故的发生。例如，本申请人曾在中国实用新型专利ZL200420033754.9号中公开了一种具有阻燃功能的压敏电阻器，该压敏电阻器具有绝缘壳体和包封在绝缘壳体内的压敏电阻主体，所述压敏电阻主体由压敏陶瓷基片和将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层构成，在所述压敏陶瓷基片的表面设置有两个分离的内电极，在压敏电阻主体上连接有第一引出电极和第二引出电极，所述第一引出电极和第二引出电极的一端分别与所述压敏陶瓷基片表面的两个内电极导电连接，所述第一引出电极和第二引出电极的另一端穿出绝缘裹封层并延伸至绝缘壳体之外，其特征是所述绝缘壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间具有间隙并构成密闭的粉末容纳腔，在所述粉末容纳腔内充填有绝缘不燃粉末并构成将压敏电阻主体包裹的绝缘不燃粉末层。该专利给出的技术方案极其简单却又行之有效，它解决了长期以来在压敏电阻器制造领域存在的技术难题，产品的制造成本增加不多，可以有效地防止由于弧光放电引起的电器燃烧事故，且能够缓解高热向外壳的传递，减轻瓷体炸裂生成的破坏，用户也能够方便地使之与现有电路板配套使用。另外，在上述专利中，还给出了在壳体的壳壁上设置气孔的进一步改进方案，以便在压敏电阻击穿短路时及时释放壳体内生成的高热气体，这样，即使采用较薄或强度较低的壳体，也能够尽量避免壳体在压敏电阻击穿短路时出现炸裂，从而有利于降低产品的制作成本。
上述专利所给出的技术方案具有诸多优点，但是，近期的研究表明，上述专利技术产品虽然能够防止发生电器燃烧事故，但在击穿损坏过程中产生的热量还是很高，有少数产品的绝缘壳体出现了热熔变形。因此，还可以对上述专利的技术方案进行改进，从而可以进一步地降低产品损坏时产生的热量，提高产品的安全性能。
发明内容
本发明的目的是对上述现有产品的结构进行改进，以便提供一种热保护型防爆压敏电阻。
通过试验我们发现，外界浪涌能量冲击多数情况分为大能量浪涌和小能量浪涌两种，当外界浪涌能量迅速超过压敏电阻的耐受能力时(大能量浪涌)，压敏电阻会被瞬间击穿短路产生高温，针对大能量浪涌这个问题本申请人曾在中国实用新型专利ZL200420033754.9号中公开了一种具有阻燃功能的压敏电阻器来解决。但未能对小能量浪涌反复冲击逐渐缓慢劣化失效的问题提出解决技术方案。当外界浪涌能量反复冲击压敏电阻让压敏电阻的耐受能力逐渐下降到可以发生劣变状态时，压敏电阻也会逐渐产生高温并最终被击穿短路。在此过程中，外界浪涌能量反复冲击压敏电阻让其产生高温但并未被最终击穿短路时，压敏电阻瓷体的表面温度已经接近1000摄氏度左右，其持续的高温会传导到绝缘壳体，导致壳体热熔变形，甚至破裂。现在也有热保护压敏电阻器是通过设置热脱扣装置让其在高温下断路，本申请人也曾在中国实用新型专利ZL02222055.0号中公开了热保护型压敏电阻器用以解决此问题，但是，热脱扣装置具有动作元件，存在着结构复杂、可靠性差、制造工艺繁琐、浪费材料等诸多弊病。由于具有动作元件，壳体内部不便于充填防火阻燃材料，因此不能兼顾压敏电阻在大能量浪涌瞬间击穿时的阻燃功能。综上所述，现有的压敏电阻器均不能同时解决大能量浪涌击穿压敏电阻时的阻燃问题和小能量浪涌反复冲击导致缓慢劣化时的热保护问题，从而构成了一个技术难题。
针对这一新的技术问题，我们提出了这样一种技术方案在压敏电阻主体上连接的第一引出电极和第二引出电极中，至少在其中之一上设置由低熔点导电材料构成的熔断段。
具体来说，本发明的热保护型防爆压敏电阻具有壳体和盛装在壳体内的压敏电阻主体，所述压敏电阻主体由压敏陶瓷基片和将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层构成，在所述压敏陶瓷基片的表面设置有两个分离的内电极，在压敏电阻主体上连接有第一引出电极和第二引出电极，所述第一引出电极的一端和第二引出电极的一端分别与所述压敏陶瓷基片表面的两个内电极导电连接，所述第一引出电极的另一端和第二引出电极的另一端穿出绝缘裹封层并延伸至壳体之外，所述壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间具有间隙并构成容纳腔，其特征是所述第一引出电极和第二引出电极中至少其中之一是由第一引脚段、第二引脚段和熔断段构成的熔断式引出电极，所述第一引脚段和第二引脚段通过熔断段相联通，所述熔断段由低熔点导电材料构成。
本发明中所述的熔断段由低熔点导电材料构成。这里的低熔点导电材料可以是低熔点金属或低熔点非金属(如导电橡胶)等，低熔点金属即是指通常使用的焊锡及其他合金等。
本发明中所述的第一引出电极和第二引出电极中至少其中之一是由第一引脚段、第二引脚段和熔断段构成的熔断式引出电极，即是指第一引出电极和第二引出电极可以同时为熔断式引出电极，也可以由其中之一充当。考虑到加工简便、节约生产成本等因素，推荐让第一引出电极和第二引出电极其中之一充当熔断式引出电极。
本发明中所述的壳体可以是用绝缘阻燃材料制作的壳体，也可以是包含绝缘阻燃材料和其他材料的复合材料壳体。当然，在所述壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间具有的间隙足以隔离压敏电阻击穿产生的高热时，还可以采用非阻燃材料制造上述壳体。另外，特殊情况下甚至可以采用金属材料制造上述壳体，如壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间具有的间隙中充填了绝缘阻燃材料，且压敏电阻主体上连接的第一引出电极和第二引出电极均与壳体之间具有绝缘材料时。
本发明中，所述的壳体可以为具有容纳腔排气口的壳体，所述壳体上开设的容纳腔排气口使容纳腔与壳体外部相连通。上述容纳腔排气口可根据具体使用情况设置成多种形式，如多孔或通气槽等。当采用这种形式的壳体时，就可以有效地将压敏电阻瞬间击穿短路或逐渐受浪涌能量冲击时生成的高热气体及时释放出壳体外，这样，即使压敏电阻被外界浪涌能量冲击产生高温，也能够尽量避免出现壳体内空气受热膨胀导致壳体炸裂，从而有利于提高产品的安全性能。当在壳体上开设用于释放高热气体的排气口时，排气口的形状及大小不再受到限制，这也有利于产品的制作。为了防止灰尘等异物进入壳体内导致压敏电阻意外短路，上述容纳腔排气口处还可以设置有可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构，如排气口封堵盖、排气口封堵片或排气口封堵条等。
为了有效的防止压敏电阻在击穿时燃烧产生的破坏，本发明中所述的容纳腔内可以盛装有绝缘透气不燃纤维、绝缘透气不燃颗粒、绝缘透气不燃粉末等防火阻燃材料，还可以让盛装在容纳腔内的绝缘透气不燃粉末构成将压敏电阻主体包裹的绝缘透气不燃粉末层。在本发明中，所说的绝缘透气不燃纤维即为不导电且不会燃烧的纤维，如常见且价廉的石棉纤维或硅酸铝纤维、氧化铝纤维、二氧化硅纤维、玻璃纤维等阻燃纤维等等。该绝缘透气不燃纤维既可以是丝状，也可以是絮状，还可以是编织成网状或其它形状的绝缘透气不燃纤维织物。上述绝缘透气不燃颗粒则可以是由石英砂等无机物颗粒充当，绝缘透气不燃粉末则可以由云母粉、氧化铝粉、石棉粉等等充当。只要上述防火阻燃材料大于容纳腔排气口的口径而不从其穿过并向外泄漏即可。
本发明中所述的容纳腔内还可以设置绝缘透气不燃滤火层和空腔，所述绝缘透气不燃滤火层位于容纳腔排气口与压敏电阻主体的外壁之间，所述空腔由压敏电阻主体的外壁、壳体的内壁和绝缘透气不燃滤火层圈围而成。上述绝缘透气不燃滤火层可以由防火阻燃材料充当，也可以由填充有防火阻燃材料的容纳腔充当。当本发明设置绝缘透气不燃滤火层时，由于其存在，绝缘不燃粉体的粒径就不会受到容纳腔排气口口径的限制。也就是说即使绝缘不燃粉体的粒径小于容纳腔排气口的口径，只要所设置的绝缘透气不燃滤火层能够阻止绝缘不燃粉体从其穿过并向外泄漏即可。因此，在本发明中，除仍然可以采用石英砂或云母粉、氧化铝粉、石棉粉等充当上述绝缘不燃粉体之外，还可以采用粒径较小但阻燃效果更好的粉状无机阻燃剂，如氢氧化铝粉末或氢氧化镁粉末等等。当采用上述氢氧化铝粉末或氢氧化镁粉末等粉状无机阻燃剂时，一旦压敏电阻主体短路并产生局部高温，与压敏电阻主体的外壁相接触的粉状无机阻燃剂就会受热分解并释放出水，所释放出的水会在高温下蒸发为水蒸汽，再通过绝缘透气不燃滤火层而由容纳腔排气口向外排出，与此同时，压敏电阻主体的温度也会由此而下降，从而起到更好的阻燃效果。
在本发明中，可以通过适当选取熔断式引出电极中的低熔点导电材料的熔点，使之在80～300摄氏度就可完全熔化，使熔断式引出电极处于断开状态，这样，当外界浪涌能量反复冲击压敏电阻让其逐渐劣化但并未被最终击穿短路前，熔断式引出电极已被高温熔断并使压敏电阻断电，避免了压敏电阻最终被击穿短路，因此可靠性极高，另外，由于低熔点导电材料本身不是动作元件，当遇到引出电极传递的持续高热将其熔化时可以渗透到较小的临近空间中，从而使壳体内部能够充填防火阻燃材料。低熔点导电材料熔化后形成的断口让压敏电阻断电降温，起到了热保护的作用，有效地降低了压敏电阻击穿短路并出现炸裂的几率，即使外界大能量浪涌冲击导致压敏电阻被瞬间击穿，壳体内部充填的防火阻燃材料，让其起到防火阻燃、吸收压敏电阻炸裂冲击能量的作用，加强压敏电阻的防火抗炸性能。本发明同时解决大能量浪涌击穿压敏电阻时的阻燃问题和小能量浪涌反复冲击导致缓慢劣化时的热保护问题，方案明确有效且结构简单制作方便，以简单的技术手段解决了技术难题。
本发明中所述的熔断段可以位于所述容纳腔内也可以位于容纳腔外。当上述熔断段位于容纳腔内时，优点是明显的因为上述熔断段是熔断式引出电极上最薄弱的环节，其强度和耐热能力均较第一引脚段和第二引脚段差，在存贮和运输本发明的热保护型防爆压敏电阻时容易损坏，所以将熔断段设置在所述容纳腔内可以让壳体有效地保护熔断段不被意外损坏。另外，将压敏电阻焊接在电路板或用电设备上时，压敏电阻的引出电极焊接端焊接温度通常较高，当所述的熔断段位于所述容纳腔内时，相应距离引出电极焊接端较远，虽然焊接端温度较高，但是焊接时间通常较短，在高热温度未能及时传递到熔断段将其熔断时，往往焊接已经完成，这样，可以有效地提高最终产品的生产速度和质量，并能较大幅度的节约生产成本、降低加工难度。
本发明中所述壳体可以为具有熔断段腔体的壳体，所述熔断段位于所述壳体的熔断段腔体内，所述第一引脚段和第二引脚段通过熔断段在熔断段腔体内相联通。当这样设置熔断段时，所述熔断段的低熔点导电材料在被持续的高温熔化后，就会停留在熔断段腔体内，不会流淌到其他电路中，避免引起短路和造成安全隐患。所述第一引脚段和第二引脚段还可以分别和上述熔断段腔体壁固定连接，以进一步加强其抗折断强度，相应使所述熔断段的低熔点导电材料可以在满足导通条件的情况下，使用强度较低的低熔点金属充当，如焊锡丝等。
与前述现有同类产品相比，本发明的热保护型防爆压敏电阻可以同时解决大能量浪涌击穿压敏电阻时的阻燃问题和小能量浪涌反复冲击导致缓慢劣化时的热保护问题，且结构简单制作方便，以简单的技术手段解决了技术难题，安全性能更好、适用范围更广、适合大批量工业化生产。
本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
图1是实施例1中压敏电阻器的结构示意图。
图2是图1的A——A剖视图。
图3是图1的B——B剖视图。
图4是图1的C——C剖视图。
图5是实施例2中压敏电阻器的结构示意图。
图6是图5的D——D剖视图。
图7是实施例3中压敏电阻器的结构示意图。
图8是图7的E——E剖视图。
图9是实施例4中压敏电阻器的结构示意图。
图10是图9的F——F剖视图。
图11是实施例5中压敏电阻器的结构示意图。
图12是图11的G——G剖视图。
图13是实施例6中压敏电阻器的结构示意图。
图14是图13的H——H剖视图。
图15是实施例7中压敏电阻器的结构示意图。
图16是图15的I——I剖视图。
具体实施例方式
实施例1如图1～4所示，本实施例中的热保护型防爆压敏电阻具有壳体1和盛装在壳体内的压敏电阻主体2，所述压敏电阻主体2由压敏陶瓷基片3和将压敏陶瓷基片3包封的绝缘裹封层4构成，在所述压敏陶瓷基片3的表面设置有两个分离的内电极5、6，在压敏电阻主体2上连接有第一引出电极和第二引出电极7，所述第一引出电极的一端和第二引出电极7的一端分别与所述压敏陶瓷基片3表面的两个内电极5、6导电连接，所述第一引出电极的另一端和第二引出电极7的另一端穿出绝缘裹封层4并延伸至壳体1之外，所述壳体1的内壁与压敏电阻主体2的外壁之间具有间隙并构成容纳腔，其特征是所述第一引出电极和第二引出电极中的第一引出电极是由第一引脚段8、第二引脚段9和熔断段10构成的熔断式引出电极，所述第一引脚段8和第二引脚段9通过熔断段10相联通，所述熔断段10由低熔点金属构成。
本实施例中所述熔断段10位于所述容纳腔内。
本实施例中所述的容纳腔内盛装有绝缘透气不燃纤维11。
实施例2如图5～6所示，本实施例中的压敏电阻器与实施例1相似，所不同的是，在本实施例中，所述的壳体1为具有容纳腔排气口12的壳体，所述壳体1上开设的容纳腔排气口12使容纳腔与壳体外部相连通。
实施例3如图7～8所示，本实施例中的压敏电阻器与实施例2相似，所不同的是，在本实施例中，所述容纳腔内盛装有绝缘透气不燃颗粒13。此处的绝缘透气不燃颗粒13为石英砂。
实施例4如图9～10所示，本实施例中的压敏电阻器与实施例2相似，所不同的是，在本实施例中，所述容纳腔内充填有绝缘透气不燃粉末14并构成将压敏电阻主体2包裹的绝缘透气不燃粉末层。此处的绝缘透气不燃粉末14为石棉粉。
实施例5如图11～12所示，本实施例中的压敏电阻器与实施例2相似，所不同的是，在本实施例中，在所述容纳腔排气口12处设置有可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构15。此处设置的排气口封堵结构15为排气口封堵盖。
实施例6如图13～14所示，本实施例中的压敏电阻器与实施例2相似，所不同的是，在本实施例中，所述容纳腔内设置有绝缘透气不燃滤火层16和空腔17，所述绝缘透气不燃滤火层16位于容纳腔排气口12与压敏电阻主体2的外壁之间，所述空腔17由压敏电阻主体2的外壁、壳体1的内壁和绝缘透气不燃滤火层16圈围而成。本实施例中绝缘透气不燃滤火层16是由填充有防火阻燃材料的容纳腔充当，此处的防火阻燃材料为绝缘透气不燃纤维。
实施例7如图15～16所示，本实施例中的压敏电阻器与实施例2相似，所不同的是，在本实施例中，所述壳体1为具有熔断段腔体18的壳体，所述熔断段10位于所述壳体的熔断段腔体18内，所述第一引脚段8和第二引脚段9通过熔断段10在熔断段腔体18内相联通。
权利要求
1.一种热保护型防爆压敏电阻，具有壳体和盛装在壳体内的压敏电阻主体，所述压敏电阻主体由压敏陶瓷基片和将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层构成，在所述压敏陶瓷基片的表面设置有两个分离的内电极，在压敏电阻主体上连接有第一引出电极和第二引出电极，所述第一引出电极的一端和第二引出电极的一端分别与所述压敏陶瓷基片表面的两个内电极导电连接，所述第一引出电极的另一端和第二引出电极的另一端穿出绝缘裹封层并延伸至壳体之外，所述壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间具有间隙并构成容纳腔，其特征是所述第一引出电极和第二引出电极中至少其中之一是由第一引脚段、第二引脚段和熔断段构成的熔断式引出电极，所述第一引脚段和第二引脚段通过熔断段相联通，所述熔断段由低熔点导电材料构成。
2.如权利要求1所述的热保护型防爆型压敏电阻，其特征是所述熔断段位于所述容纳腔内。
3.如权利要求1所述的热保护型防爆型压敏电阻，其特征是所述壳体为具有熔断段腔体的壳体，所述熔断段位于所述壳体的熔断段腔体内，所述第一引脚段和第二引脚段通过熔断段在熔断段腔体内相联通。
4.如权利要求1所述的热保护型防爆型压敏电阻，其特征是所述壳体为具有容纳腔排气口的壳体，所述壳体上开设的容纳腔排气口使容纳腔与壳体外部相连通。
5.如权利要求4所述的热保护型防爆型压敏电阻，其特征是在所述容纳腔排气口处设置有可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构。
6.如权利要求1或2或3或4或5所述的热保护型防爆型压敏电阻，其特征是所述容纳腔内盛装有绝缘透气不燃纤维。
7.如权利要求1或2或3或4或5所述的热保护型防爆型压敏电阻，其特征是所述容纳腔内盛装有绝缘透气不燃颗粒。
8.如权利要求1或2或3或4或5所述的热保护型防爆型压敏电阻，其特征是所述容纳腔内充填有绝缘透气不燃粉末并构成将压敏电阻主体包裹的绝缘透气不燃粉末层。
9.如权利要求1或2或3或4或5所述的热保护型防爆型压敏电阻，其特征是所述容纳腔内设置有绝缘透气不燃滤火层和空腔，所述绝缘透气不燃滤火层位于容纳腔排气口与压敏电阻主体的外壁之间，所述空腔由压敏电阻主体的外壁、壳体的内壁和绝缘透气不燃滤火层圈围而成。
全文摘要
本发明涉及一种电子元器件，尤其是一种热保护型防爆压敏电阻。该电阻具有壳体和盛装在壳体内的压敏电阻主体，所述压敏电阻主体由压敏陶瓷基片和将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层构成，在所述压敏陶瓷基片的表面设置有两个分离的内电极，在压敏电阻主体上连接有第一引出电极和第二引出电极，所述第一引出电极的另一端和第二引出电极的另一端穿出绝缘裹封层并延伸至壳体之外，所述壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间具有间隙并构成容纳腔，其特征是所述第一引出电极和第二引出电极中至少其中之一是由第一引脚段、第二引脚段和熔断段构成的熔断式引出电极，所述第一引脚段和第二引脚段通过熔断段相联通，所述熔断段由低熔点导电材料构成。
文档编号H01C1/02GK1870184SQ20061002122
公开日2006年11月29日 申请日期2006年6月22日 优先权日2006年6月22日
发明者李炬, 敬履伟, 谭宜成 申请人:李炬, 敬履伟, 谭宜成