CN108538528A - 提高散热性能的大尺寸直插式电阻 - Google Patents

Abstract

本发明公开了提高散热性能的大尺寸直插式电阻，包括陶瓷基片、面电极、背电极、电阻体、一次保护层、二次保护层、端电极、中间电极、外部电极、外壳，陶瓷基片呈圆柱体，内部为空腔，电阻体覆盖在陶瓷基片的中下部，一次保护层覆盖在电阻体的表面，二次保护层覆盖在一次保护层的表面；在覆盖有电阻体的陶瓷基片的底端设置有端电极，在端电极下表面覆盖有中间电极，在中间电极下表面覆盖有外部电极；在电阻体上端由下至上依次设置有端电极、中间电极、外部电极，在上侧的外部电极还连接有金属导电体。本发明通过改变陶瓷基片的结构从而改善电阻体的散热方式，提高高压行业中电阻的散热能力，提高了中电阻的抗脉冲能力以及电阻的抗电压能力。

Description

提高散热性能的大尺寸直插式电阻

技术领域

本发明涉及电子器件，具体涉及提高散热性能的大尺寸直插式电阻。

背景技术

电阻器(Resistor)在日常生活中一般直接称为电阻。是一个限流元件，将电阻接在电路中后，电阻器的阻值是固定的一般是两个引脚，它可限制通过它所连支路的电流大小。阻值不能改变的称为固定电阻器。阻值可变的称为电位器或可变电阻器。理想的电阻器是线性的，即通过电阻器的瞬时电流与外加瞬时电压成正比。用于分压的可变电阻器。在裸露的电阻体上，紧压着一至两个可移金属触点。触点位置确定电阻体任一端与触点间的阻值。

端电压与电流有确定函数关系，体现电能转化为其他形式能力的二端器件，用字母R来表示，单位为欧姆Ω。实际器件如灯泡，电热丝，电阻器等均可表示为电阻器元件。

而在高压行业，电路板上的电阻需要承担的电压级别较高，而这类电阻的产热量都特别大，高压行业中使用的电阻普遍存在脉冲功率问题，实际上是热容量的问题。假如脉冲特别短，功率也很大，产生的热量来不及传递，能量可以认为全部需要由电阻膜本身来吸收。所以耐受脉冲的能力就取决于电阻膜本身的热容量，以及能够承受的瞬间温度。如果脉冲时间稍长，那么还需要考虑基底材料的传热速度和热容量，会严重影响电阻的正常工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是电阻承受的脉冲功率能力以及散热能力较弱，目的在于提供提高散热性能的大尺寸直插式电阻，提高散热能力，提高电阻能够承受的脉冲功率以及减小热量对电阻自身的影响。

本发明通过下述技术方案实现：

提高散热性能的大尺寸直插式电阻，包括陶瓷基片、面电极、背电极、电阻体、一次保护层、二次保护层、端电极、中间电极、外部电极、外壳，所述陶瓷基片呈圆柱体，内部为空腔，所述电阻体覆盖在陶瓷基片的中下部，所述一次保护层覆盖在电阻体的表面，所述二次保护层覆盖在一次保护层的表面；在覆盖有电阻体的陶瓷基片的底端设置有端电极，在端电极下表面覆盖有中间电极，在中间电极下表面覆盖有外部电极；在电阻体上端由下至上依次设置有端电极、中间电极、外部电极，在上侧的外部电极还连接有金属导电体；所述将陶瓷基片、面电极、背电极、电阻体、一次保护层、二次保护层、端电极、中间电极包裹；在陶瓷基片的空腔中设置有内部挥发液体，在空腔的内壁上设置有竖直的毛细管。

电阻体作为电阻的核心部件，在电阻的正常工作中起着重要的作用，现有技术中的电阻将电阻体覆盖在陶瓷基片上，而电阻体作为电流流通的导体，在阻碍电流经过的过程中直接产生大量的热，陶瓷基片的吸热能力非常有限，在电阻体经过的电流较小，脉冲频率较低的情况下，电阻体能够承受，因为电流小以及脉冲低，热量不会造成太多堆积，但是在高压环境下，电压较高，电流较大，脉冲频率较宽，电阻体在陶瓷基片以及保护层的夹击下不能将热量很快的散发，电阻体直接将热量吸收就会造成电阻体的损坏。

本发明中将陶瓷基片做成圆柱体，并且内部空腔，将电阻体覆盖在圆柱体的陶瓷基片表面，电阻体在承受高压的时候，热量分成三部分，一部分热量由电阻体自己承受；一部分向内散热，即由陶瓷基片吸收；还有一部分向外散发，由保护层及其以外的部件散发；陶瓷基片接收的热量会传递至陶瓷基片内部，陶瓷基片内部设置有内部挥发液体，液体在受热的情况下挥发，将热量从液体堆积的上侧地方带去，由于两侧温度不一致，挥发的液体遇冷则液化，液化后的液体又沿着毛细管流向液体堆积的位置，在这样液体、气体之间的不断转换循环，则将热量散去了，大大降低了电阻体自身的负荷，从而保证电阻的正常工作。

进一步地，外壳呈圆柱腔体，所述陶瓷基片的中轴线与外壳的中轴线重合，在陶瓷基片以外、在外壳以内还设置有多个外部散热管，外部散热管内部设置有外部挥发液体，外部散热管的内壁设置有毛细管。

电阻体中向外散热的那部分热量相对于内部的热量的影响较小，但是，由于电阻体不断的产生热量，为了将热量及时的带走，避免造成热量的堆积，在外壳内部与陶瓷基片的外部之间的空间中设置了外部散热管，外部散热管中设置有外部挥发液体，从而将电阻体向外散热的热量进行搬运，进一步降低电阻体的负担。

进一步地，在工作时，覆盖有电阻体的陶瓷基片一端处于底部。由于采用升华以及液化的方式带走热量，因此本发明最适用于FK型电阻或F型电阻，FK型电阻或F型电阻为立式安装型的，在使用时处于竖直倾斜的状态，这样内部挥发液体或者外部挥发液体处于底部，而陶瓷基片的内部上侧有足够的空间对气体液化，同时也能够提高液体升华的高度，有效的将顶部散发的热量与底部累积的热量区分开，为热量的散发提供较长的时间以及较远的距离。

进一步地，电阻体覆盖在陶瓷基片的中部，所述一次保护层覆盖在电阻体的表面，所述二次保护层覆盖在一次保护层的表面；在电阻体上端由下至上依次设置有端电极、中间电极、外部电极，在上侧的外部电极还连接有金属导电体；在电阻体下端由上至下依次设置有端电极、中间电极、外部电极，在下侧的外部电极还连接有金属导电体。

当电阻体处于陶瓷基片的中部时，热量主要在中部产生，底部和顶部都满足散发的热量，这样就避免的电阻安装使用的方向性。

进一步地，在工作时，陶瓷基片不水平放置。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明通过改变陶瓷基片的结构从而改善电阻体的散热方式，提高高压行业中电阻的散热能力，提高了高压行业中电阻的抗脉冲能力以及电阻的抗电压能力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明内部结构示意图；

图2为FK型电阻结构示意图；

图3为F型电阻结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-陶瓷基片；2-面电极；3-背电极；4-电阻体；5-一次保护层；6-二次保护层；7-外部散热管；8-端电极；9-中间电极；10-外部电极；11-内部挥发液体；12-金属导电体；13-外壳；14-引脚；71-外部挥发液体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1至图3所示，提高散热性能的大尺寸直插式电阻，包括陶瓷基片1、面电极2、背电极3、电阻体4、一次保护层5、二次保护层6、端电极8、中间电极9、外部电极10、外壳13，所述陶瓷基片1呈圆柱体，内部为空腔，所述电阻体4覆盖在陶瓷基片1的中下部，所述一次保护层5覆盖在电阻体4的表面，所述二次保护层6覆盖在一次保护层5的表面；在覆盖有电阻体4的陶瓷基片1的底端设置有端电极8，在端电极8下表面覆盖有中间电极9，在中间电极9下表面覆盖有外部电极10；在电阻体4上端由下至上依次设置有端电极8、中间电极9、外部电极10，在上侧的外部电极10还连接有金属导电体12；所述将陶瓷基片1、面电极2、背电极3、电阻体4、一次保护层5、二次保护层6、端电极8、中间电极9包裹；在陶瓷基片1的空腔中设置有内部挥发液体11，在空腔的内壁上设置有竖直的毛细管。

外壳13呈圆柱腔体，所述陶瓷基片1的中轴线与外壳13的中轴线重合，在陶瓷基片1以外、在外壳13以内还设置有多个外部散热管7，外部散热管7内部设置有外部挥发液体71，外部散热管7的内壁设置有毛细管。在工作时，覆盖有电阻体4的陶瓷基片1一端处于底部。

如表1所示，采用传统的10MΩ电阻以及本实施例中的10MΩ电阻，均在300V的高压下进行测试，使用温度范围、短时间过载、负载寿命、温度系数以及工作温度均有明显改善，由于温度对于电阻的阻值较为敏感，因此控制了电阻体的温度，从而很大程度上改善了温度系数。表1中的倾斜角度表示，本实施例中以覆盖有电阻体4的陶瓷基片1一端为底，陶瓷基片的中轴线与水平面之间的夹角，可以看出随着倾斜角度的增大，各个性能有着明显的改善。

使用温度范围：现有电阻的使用温度范围在-55℃～+155℃，本实施例中的电阻随着倾斜角度的加大，使用温度范围的最低温度降低了20℃，最高温度提高了10℃～25℃；

短时间过负载：以2.5倍额定电压为施加电压，现有电阻能够承受5秒，本实施例中的电阻随着倾斜角度的加大，能承受的时间越长，最长时间为70秒，如果出现了电压过高的情况，本实施例的电阻能够有效的延长有效的工作时间，给工作人员足够长的时间进行断电操作；

负载寿命：本实施例的电阻相对于现有电阻，负载寿命得到了有效的延长；而耐湿寿命并没有过多变化；

温度系数：本实施例的电阻的温度系数相对于现有技术中的电阻明显降低了，意味着电阻在不同温度下电阻阻值变化的程度有效的降低了，本实施例中的电阻能够在精度要求较高的场所使用；

温度：现有电阻在高压环境下工作常温为80℃左右，本实施例的工作温度能够降低到39℃左右，39℃已经是正常工作的电路板的环境温度。

表1

实施例2

提高散热性能的大尺寸直插式电阻，包括陶瓷基片1、面电极2、背电极3、电阻体4、一次保护层5、二次保护层6、端电极8、中间电极9、外部电极10、外壳13，所述陶瓷基片1呈圆柱体，内部为空腔，电阻体4覆盖在陶瓷基片1的中部，所述一次保护层5覆盖在电阻体4的表面，所述二次保护层6覆盖在一次保护层5的表面；在电阻体4上端由下至上依次设置有端电极8、中间电极9、外部电极10，在上侧的外部电极10还连接有金属导电体12；在电阻体4下端由上至下依次设置有端电极8、中间电极9、外部电极10，在下侧的外部电极10还连接有金属导电体12。所述将陶瓷基片1、面电极2、背电极3、电阻体4、一次保护层5、二次保护层6、端电极8、中间电极9包裹；在陶瓷基片1的空腔中设置有内部挥发液体11，在空腔的内壁上设置有竖直的毛细管。在工作时，陶瓷基片1不水平放置。

如表2所示，采用传统的10MΩ电阻以及本实施例中的10MΩ电阻，均在300V的高压下进行测试，使用温度范围、短时间过载、负载寿命、温度系数以及工作温度均有明显改善，由于温度对于电阻的阻值较为敏感，因此控制了电阻体的温度，从而很大程度上改善了温度系数。表2中的倾斜角度表示，本实施例中以两端中的任意一端为底，陶瓷基片的中轴线与水平面之间的夹角，可以看出随着倾斜角度的增大，各个性能有着明显的改善。但是相对于实施例1，本实施例中的电阻达到的改善效果要弱一点，但是也带来了明显的改善。

表2

使用温度范围：现有电阻的使用温度范围在-55℃～+155℃，本实施例中的电阻随着倾斜角度的加大，使用温度范围的最低温度降低了20℃，最高温度提高了10℃～15℃；

短时间过负载：以2.5倍额定电压为施加电压，现有电阻能够承受5秒，本实施例中的电阻随着倾斜角度的加大，能承受的时间越长，最长时间为60秒，如果出现了电压过高的情况，本实施例的电阻能够有效的延长有效的工作时间，给工作人员足够长的时间进行断电操作；

负载寿命：本实施例的电阻相对于现有电阻，负载寿命得到了有效的延长；而耐湿寿命并没有过多变化；

温度系数：本实施例的电阻的温度系数相对于现有技术中的电阻明显降低了，意味着电阻在不同温度下电阻阻值变化的程度有效的降低了，本实施例中的电阻能够在精度要求较高的场所使用；

温度：现有电阻在高压环境下工作常温为80℃左右，本实施例的工作温度能够降低到41℃左右，41℃已经是正常工作的电路板的环境温度。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.提高散热性能的大尺寸直插式电阻，其特征在于，包括陶瓷基片(1)、面电极(2)、背电极(3)、电阻体(4)、一次保护层(5)、二次保护层(6)、端电极(8)、中间电极(9)、外部电极(10)、外壳(13)，所述陶瓷基片(1)呈圆柱体，内部为空腔，所述电阻体(4)覆盖在陶瓷基片(1)的中下部，所述一次保护层(5)覆盖在电阻体(4)的表面，所述二次保护层(6)覆盖在一次保护层(5)的表面；在覆盖有电阻体(4)的陶瓷基片(1)的底端设置有端电极(8)，在端电极(8)下表面覆盖有中间电极(9)，在中间电极(9)下表面覆盖有外部电极(10)；在电阻体(4)上端由下至上依次设置有端电极(8)、中间电极(9)、外部电极(10)，在上侧的外部电极(10)还连接有金属导电体(12)；所述将陶瓷基片(1)、面电极(2)、背电极(3)、电阻体(4)、一次保护层(5)、二次保护层(6)、端电极(8)、中间电极(9)包裹；在陶瓷基片(1)的空腔中设置有内部挥发液体(11)，在空腔的内壁上设置有竖直的毛细管。

2.根据权利要求1所述的提高散热性能的大尺寸直插式电阻，其特征在于，所述外壳(13)呈圆柱腔体，所述陶瓷基片(1)的中轴线与外壳(13)的中轴线重合，在陶瓷基片(1)以外、在外壳(13)以内还设置有多个外部散热管(7)，外部散热管(7)内部设置有外部挥发液体(71)，外部散热管(7)的内壁设置有毛细管。

3.根据权利要求1或2所述的提高散热性能的大尺寸直插式电阻，其特征在于，在工作时，覆盖有电阻体(4)的陶瓷基片(1)一端处于底部。

4.根据权利要求1所述的提高散热性能的大尺寸直插式电阻，其特征在于，所述电阻体(4)覆盖在陶瓷基片(1)的中部，所述一次保护层(5)覆盖在电阻体(4)的表面，所述二次保护层(6)覆盖在一次保护层(5)的表面；在电阻体(4)上端由下至上依次设置有端电极(8)、中间电极(9)、外部电极(10)，在上侧的外部电极(10)还连接有金属导电体(12)；在电阻体(4)下端由上至下依次设置有端电极(8)、中间电极(9)、外部电极(10)，在下侧的外部电极(10)还连接有金属导电体(12)。

5.根据权利要求1、2或4所述的提高散热性能的大尺寸直插式电阻，其特征在于，在工作时，陶瓷基片(1)不水平放置。