防爆微型保护元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微型保护元件，特别涉及一种分断能力高、抗浪涌能力强、体积微小的过电流保护元件，以及该保护元件的制作方法，属于继电保护领域。
【背景技术】
[0002]在全球健康、环保、能源危机的极大压力下，促使每个国家都在积极推广和使用节能照明产品，LED是未来的新一代光源，由于其符合低碳、绿色和环保的社会发展需求，其已成为当今照明发展的最大趋势。随着LED通用照明市场及LED路灯市场的拓展，作为其过电流保护用的保护元件产品在高浪涌承载能力及高分断能力方面的要求越来越严格。目前市场上主流使用的LED照明用保护元件要求分断能力较高的、2512或2410尺寸规格封装的产品，但现有产品的抗浪涌能力相对较差，在频繁开关机、应用环境苛刻及户外照明等领域难以长期稳定地工作。
[0003]中国专利CN203406255U中公开一种在陶瓷管中部带有泄压狭缝的结构设计，并以抽真空填充高温硅胶工艺，得到分断能力达到250VAC 100A的保护元件产品，但此结构狭缝的位置设置不佳，抽真空填充硅胶操作时，产品两端部难以被完全填满，从而造成分断时有薄弱环节存在，对产品的抽真空时间和分断合格率，以及继续提升产品分断能力等方面都存在着极大的影响；同时高温硅胶本身的灭弧作用也十分有限，且直接以高温硅胶作为灭弧材料时，硅胶的热导率相对空气来说较大，容易引起产品熔断时间延长，从而需要降低熔体线径以满足其熔断特性要求，这样会削弱产品的抗浪涌能力，致使该产品的抗浪涌能力和分断能力均不能满足目前LED户外照明领域的特殊需求。
【发明内容】
[0004]针对现有技术产品存在的抗浪涌能力差及分断能力低的问题，本发明提供一种防爆微型表面贴装式微型保护元件。首先，在微型保护元件的绝缘外壳的靠近端部设置一个或多个缺口，一方面通过此缺口的泄压作用来降低内置于微型保护元件内的金属熔体熔断时产生的爆炸压力，另一方面解决了原泄压狭缝设置在中间时，在绝缘外壳两端内部灭弧材料填充不充分的不良现象。其次，采用气相二氧化硅-水和气相二氧化硅-高温硅胶的双体系两步真空灌胶工艺，向绝缘外壳内填充灭弧材料。气相二氧化硅的高比表面积(大于200m2/g)来吸附熔体的高温金属蒸汽，以快速降低金属蒸汽产生的燃弧压力；高温硅胶的外部包裹来提供灭弧材料层的弹性结构，以缓冲熔体断开瞬间产生的爆炸压力冲击，并且气相二氧化硅具有同空气相接近的热导率，从而减少原灭弧硅胶填充对保护元件熔断作用的影响，将2410尺寸规格封装的表面贴装式微型保护元件产品的分断能力提高到350VAC100A以上、且具有高抗浪涌能力(其1In熔断时间在1ms以上)。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案提供一种防爆微型保护元件，包括绝缘外壳1、金属熔体2、端部电极3、焊料4、灭弧材料6，端部电极3包裹在绝缘外壳I的两端，金属熔体2悬空设置在绝缘外壳I的内部，金属熔体2的两端分别与包裹在绝缘外壳I上的两个端部电极3通过焊料4固定并形成电连接，灭弧材料6设置在绝缘外壳I和金属熔体2之间，其设计要点在于:所述绝缘外壳I的端部设置至少一个连通绝缘外壳I的内部空间和外部空间的缺口 5，所述缺口 5有部分尺寸未被端部电极3遮盖，所述灭弧材料6由相贴合的硅胶层和气相二氧化硅层构成的包裹金属熔体2的双层结构。
[0006]本发明还有如下进一步改进的技术方案:
[0007]进一步地，所述绝缘外壳I的端部设置一个缺口 5。
[0008]进一步地，所述绝缘外壳I的两端分别设置一个缺口 5，所述两个缺口 5位于绝缘外壳I的同一侧面或者位于两个相对侧面上。
[0009]进一步地，所述绝缘外壳I的两端部分别设置两个缺口 5，所述四个缺口 5位于绝缘外壳I的两个相对侧面上。
[0010]进一步地，所述金属熔体2为金属丝材或金属片材，所述金属丝材为直丝材、曲丝材或绕丝材，所述金属片材直片材、曲片材或绕片材。
[0011 ] 进一步地，所述缺口 5的长度为绝缘外壳I宽度的20%_40%，缺口 5的未被端部电极3遮盖部分的长度为绝缘外壳I长度的4%以上，缺口 5的宽度为绝缘外壳I上的缺口 5所在侧面宽度的8%-50%。
[0012]气相二氧化硅-水以及气相二氧化硅-高温液态硅胶双体系分别按特定比例配制而成，采用两步真空灌胶工艺将其充分填充绝缘外壳内，包裹在金属熔体周围，形成所述灭弧材料。所述气相二氧化硅的比表面积在200m2/g以上，粒度在3000目以上，热导率与空气相当的纳米级粉末材料，主要利用其高比表面积来快速吸附金属熔体在分断时产生的金属蒸汽，降低燃弧压力对绝缘外壳的冲击，并降低因原硅胶填充物热导率与空气热导率的不同而对产品熔断特性产生不良的影响。
[0013]上述防爆微型保护元件的一种制作方法，包括以下步骤:
[0014]步骤1，产品组装:组装设备将绝缘外壳1、金属熔体2、端部电极3、焊料4按正常工艺组装成待灌胶保护元件产品；
[0015]步骤2，一次灌胶:将气相二氧化硅与蒸馏水按0.05~0.15wt%:l的比例均匀混合，搅拌，配制成无明显流动性的浆料，然后将待灌胶保护元件产品完全没入所述浆料，并将整体放于真空设备中，抽真空达到工艺设定真空度后，如0.1MPa，并维持其真空度20-300min，完成一次灌胶操作；
[0016]步骤3，清洗固化:将一次灌胶的保护元件产品浸于蒸馏水中，将保护元件产品表面的浆料清洗干净，再置于80~100°C的烘箱中烘烤固化；
[0017]步骤4，二次灌胶:将气相二氧化硅与高温液态硅胶按0.03-0.lwt%:l的比例均匀混合，搅拌，配制成黏稠状可流动浆料，然后将固化后的保护元件产品完全没入所述浆料，并将整体放于真空设备中，抽真空达到工艺设定真空度后并维持真空度lO-lOOmin，完成二次灌胶操作；
[0018]步骤5，清洗固化:采用硅胶清洗剂或硅烷偶联剂将二次灌胶后的保护元件产品表面的硅胶清洗干净，再置于烘箱中，按工艺设定的升温曲线进行烘烤固化；
[0019]步骤6，球磨清洗:将所述固化后的保护元件产品放在行星球磨机中，以玉米粒为研磨介质进行产品表面异物清洗，行星球磨机的转速为400~1000rpm。玉米粒与保护元件产品加入比例及球磨时间视具体产品体积与质量决定。
[0020]本发明还有如下进一步改进的技术方案:
[0021]进一步地，在步骤I和步骤2之间还包括以下步骤:
[0022]字符印刷:在待灌胶保护元件产品表面印刷包括公司名称、电流规格、特性信息的字号标记7。
[0023]进一步地，所述步骤5中的升温曲线为60°C/15min —90°C/30min—120°C/15min阶跃升温曲线，也可以是斜坡升温曲线。升温曲线还可根据所使用的硅胶特性进行调整，来满足质量要求。
[0024]保护元件产品制造完成后，需要对产品进行质量检测，质量检测包括外观挑选、仪器测式，并按目标阻值对产品的进行分档。
[0025]所述绝缘外壳是截面为圆形或方形的管状外壳，材质为陶瓷材料，优选以玻璃纤维或氧化锆掺杂等方式增韧的氧化铝基陶瓷材料，以满足其机械强度的要求。端部电极优选以表面镀金或镀银的黄铜金属片制成帽状端子。焊料为含铅焊料或高温无铅焊锡。
[0026]所述缺口的长度为绝缘外壳的长度的20%_40%，其露出于端部电极3 (不被端部电极遮挡部分)的长度占绝缘外壳长度的4%以上，缺