防爆型氧化锌压敏电阻器及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子元件制作工艺技术领域。涉及一种防爆型氧化锌压敏电阻器及其制备方法。
【背景技术】
[0002]压敏电阻器广泛应用于家用电器、电力仪表和设备、通讯、防雷设备、LED灯等领域，在经过长期使用、经受异常过电压、遭受雷击等以后会有万分之几或几十万分之几的失效。虽然概率很小，但对某一台设备而言也是不容许的。压敏电阻器失效的现象是压敏电阻短路、爆炸、火苗窜出、引起其他元器件甚至整个设备起火或燃烧。为了解决这一难题，各厂家想出了许多解决办法:提高产品性能、增大产品尺寸、提高压敏电压，但结果都不理想，不是保护效果下降，就是成本提高后还不能根本解决。
[0003]中国专利CN201120288479.5，公开了一种防爆压敏电阻，该防爆压敏电阻包括壳体和壳体内的压敏电阻，压敏电阻本体外包裹有阻燃壳体，该壳体分为外壳和内壳，夕卜壳为长方体形状，其内部为空心的，该外壳设有一个开口，开口左右两边设有凹角，内壳为抽屉式形状，其中间设有固角块，该内壳还设有弧形条，内壳的两边各有一凸扣，该凸扣与外壳的凹角相吻合，压敏电阻本体与内壳通过粘胶固定。
[0004]中国专利CN201420157857.5，公开了一种防燃、防爆压敏电阻器，包括压敏电阻，所述压敏电阻内设置温度保险丝和引线，在所述压敏电阻外可拆卸式设置防爆外壳，所述压敏电阻上的引线由所述防爆外壳内部延伸至外部。通过在压敏电阻上设置温度保险丝，形成了热保护型压敏电阻(TMOV)，在压敏电阻失效后产生高热之前就能有效的切断电源防止起火，同时在此压敏电阻外部可拆卸式设置防爆外壳，可以对压敏电阻进行双重保护。
[0005]针对压敏电阻器的“UL14493rd”实施，该标准是针对浪涌抑制器的，其中有“短路电流下的异常过电压试验、中等电流和有限的短路电流试验”(即防爆试验Sect1n39，UL1449TYPEl，2，3)。如 MYG14D201 产品，当压敏电压为 190 ?200V 时，压敏电阻串接约4Ω大功率电炉丝后直接接在220V市电上，要求无火苗或火星冒出。因为普通型压敏电阻器达不到该要求。
[0006]常见防爆压敏电阻器规格是MYG14K681M，一般用于空调室外机。在使用防爆压敏电阻器前，使用的是普通型压敏电阻器，每年夏天几十万分之几甚至万分之几空调因压敏电阻器失效而造成事故，一般烧毁电路板后空调停止工作，有时会引起火灾。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是在不改变原有工艺设备的条件下，提供一种能够解决压敏失效时安全隐患的电阻器，同时提供此种电阻器的制备方法。
[0008]为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案:一种防爆型氧化锌压敏电阻器，包括:防暴外壳、压敏电阻本体、定位卡和阻燃填充材料；所述防暴外壳内部设置有六根内筋，用于固定压敏电阻本体，使得压敏电阻本体不接触防暴外壳；所述定位卡为X型薄片状，设置有引线插口，放置在防暴外壳内用以修正压敏电阻本体的引线跨距，并固定引线和防暴外壳之间的距离，压敏电阻本体的引线伸出防暴外壳外部；所述压敏电阻本体与防暴外壳之间填充有阻燃填充材料。
[0009]所述防暴外壳采用阻燃等级为VO级的PP制成。
[0010]所述压敏电阻本体包括氧化锌基压敏电阻芯片、环氧粉末包封层和引线，所述氧化锌基压敏电阻芯片是以氧化锌、三氧化二铋、三氧化二锑、四氧化三钴、三氧化二铬、三氧化二镍、氧化锰为原料加入去离子水球磨、喷雾造粒、压片、高温烧结、丝网引刷电极、烧银后制成。
[0011 ] 所述阻燃填充材料包括环氧灌封胶和阻燃材料。
[0012]所述阻燃材料堆积密度大于97%的陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒耐温大于1000°C。
[0013]所述阻燃材料的填充厚度大于3mm。
[0014]所述环氧灌封胶的主剂与固化剂的质量比为100:12±1。
[0015]一种防爆型氧化锌压敏电阻器的制备方法，包括以下步骤:
(1)制备压敏电阻本体:以氧化锌、三氧化二铋、三氧化二锑、四氧化三钴、三氧化二铬、三氧化二镍、氧化锰为原料加入去离子水球磨、喷雾造粒、压片、高温烧结、丝网引刷电极、烧银后制得氧化锌基压敏电阻芯片，自动浸锡焊上引线，将焊接后的产品在150±10°C的烘箱中烘10分钟，然后包封、固化制得压敏电阻本体；
(2)制备防爆型氧化锌压敏电阻器:浇注防暴外壳，将压敏电阻本体引线向上插入防暴外壳内悬空固定，将定位卡插在引线之间，灌入阻燃材料，矫正引线，倒入配制好的环氧灌封胶，固化后切引线、校正引线后包装。
[0016]所述步骤2中阻燃材料的加入量位于两道刻度线之间，下刻度线与压敏电阻本体漆脚齐平，上刻度线为距开口处4mm。
[0017]针“UL14493rd”中的试验要求，进行大量的试验工作。得出结论如下:
①用环氧粉末或酚醛树脂包封时，火苗穿过包封层在空气中的长度约为10毫米。
[0018]②用硅酮树脂包封时，无火苗窜出，但有火星冒出。
[0019]③当瓷片中心涂覆大于4毫米厚水泥电阻浆料后，即无火星、火苗窜出。
[0020]④当瓷片用环氧粉末包封后，火星、火苗将穿不透3毫米厚粉末状石砂或1.5毫米后陶fe片。
[0021]⑤火星、火苗总是从阻体中心引线交叉点出窜出。
[0022]本发明的防爆压敏电阻器，即UL14493rd “短路电流下的异常过电压试验、中等电流和有限的短路电流试验后无火苗或火星窜出”，研制满足“UL14493rd”所有试验项目的浪涌抑制器即MYGM系列防爆型压敏电阻器。
[0023]压敏电阻器有以下三种失效模式:(I)劣化，表现为漏电流增大，压敏电压显著下降，直至为零；从而导致产品击穿。(2)炸裂，若过电压引起的浪涌能量太大，超过了所选用的压敏电阻器极限承受能力，则压敏电阻器在抑制过电压时将会发生陶瓷炸裂现象。(3)穿孔，若过电压峰值特别高，导致压敏电阻器陶瓷瞬间发生电击穿，表现为穿孔。
[0024]根据以上失效模式，归于一点，产品失效时，起火，有火苗或火星喷出，会燃烧别的器件或设备外壳。本发明通过在压敏电阻本体外层增加了一层防暴外壳，并在压敏电阻本体与防暴外壳之间填充有阻燃填充材料来达到消除电阻起火和爆炸时的安全隐患。防爆外壳由阻燃等级为VO级的进口阻燃PP制成，其在内部爆炸并产生高温时，外壳有一点软化变形，吸收应力，但不破裂，保证所有爆炸发生在外壳内，对外部不产生任何危害，不同于普通脆性爆裂材料。同时外壳内部六根内筋支撑压敏电阻本体电阻体，使其悬空，压敏电阻本体爆炸起火点位置远离内筋。
[0025]阻燃填充材料包括环氧灌封胶和阻燃材料，环氧灌封胶的主材是铝溴联合体、AGE、双酚A混合体、多烯多胺，特点是耐高温、阻燃、无游离氨析出，阻燃材料为耐温1000度以上的陶瓷颗粒，大小颗粒搭配使用，其堆积密度大于97%，能更好地减小击穿爆炸规模，瓷片必须是在有空气的情况下才会着火。定位卡的作用是修正引线跨距，并严格固定引线与外壳的距离，定位卡为镂空结构，不影响充填防爆材料和环氧灌封胶。
[0026]本发明创新点:本发明的防爆型压敏电阻器，特征在于普通压敏电阻器外面增加防爆层、在压敏电阻器失效起火或爆炸时，能将起火或爆炸密封在防爆壳中，压敏电阻器开路，切断了电源即火源，很快火苗在防爆壳中熄灭，从而保证了使用安全。
[0027]本发明的有益效果:防爆压敏电阻器的使用大大提高了压敏电阻器使用的可靠性。实验证明其能有效阻燃和封闭爆炸物。如果发生电阻器爆燃，防暴外壳内的火焰因缺氧而熄灭。这样外壳以外部分是安全的。使得压敏电阻的失效不会影响设备内部其他电子元器件的正常使用。
【附图说明】
[0028]图1是压敏电阻本体截面图。
[0029]图2是防爆型氧化锌压敏电阻器截面图。
[0030]图3是定位卡的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0032]图1是压敏电阻本体截面图，由图1所示，压敏电阻本体包括氧化锌基压敏电阻芯片1、环氧粉末包封层2和引线3，氧化锌基压敏电阻芯片是以重量比为50000:1600:
1700:520:200:180:350的氧化锌、三氧化二铋、三氧化二锑、四氧化三钴、三氧化二铬、三氧化二镍、氧化锰为原料，加入去离子水球磨、喷雾造粒、压片、高温烧结、丝网引刷电极、烧银制成。
[0033]图2是防爆型氧化锌压敏电阻器截面图，由图2所示，电阻器包括:防暴外壳4、压敏电阻本体6