CN1639809A - 外装覆盖型可变电阻 - Google Patents

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CN1639809A
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橘井努
大内实
武藤直树
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

一种可变电阻，具有与可变电阻元件接触的多孔的第一外装膜和覆盖第一外装膜的第二外装膜。设形成在第一外装膜上的向第一外装膜的外部开放的开气孔的容积为V(ml/g)，则第二外装膜的膜厚t(mm)大于或等于1.3/V。该可变电阻外装膜不被损坏，具有良好的损坏防止性能。

Description

外装覆盖型可变电阻
技术领域
本发明涉及外装覆盖型可变电阻。
背景技术
可变电阻具有施加的电压超过规定电压时电阻急剧减少的电压非线性的电阻，作为用于吸收在电子装置中产生的浪涌电压的电子部件而广泛使用。以提高对机械性冲击或热、湿度、化学物质等的保护和绝缘性为目的，采用在可变电阻的可变电阻元件上覆盖由环氧树脂等构成的外装膜的构造的外装覆盖型可变电阻。
图6是以往的外装覆盖型可变电阻的剖面图。可变电阻包括可变电阻元件和覆盖其的由环氧树脂构成的外装膜。电压非线性电阻体21例如通过将混合了ZnO以及微量Bi2O3等的粉末形成圆板状烧制而获得。在电压非线性电阻体21的两个面上烧结形成电极22，引线端子23经由焊锡24连接到电极22，得到可变电阻元件。用由环氧树脂构成的外装膜25覆盖电压非线性电阻体21、电极22、焊锡24以及引线端子23的一部分。
在以往的外装覆盖型可变电阻上施加超过额定的电压时，电压非线性电阻体成为非欧姆性境界层被损坏的仅具有电阻率低的电阻分量的低电阻值的电阻体。因此，虽然为了保护电路而与外装覆盖型可变电阻串联连接保护熔丝，但在直至保护熔丝熔断的短时间期间，在电压非线性电阻体的非欧姆性境界层被损坏的部位连续流过大电流而发热，发热部位附近的电压非线性电阻体、电极、引线以及作为外装膜的环氧树脂熔融并热分解而产生大量的气体。有因为该气体而损坏所述外装膜和熔融物溢出的情况。
发明内容
一种可变电阻，具有：可变电阻元件；在所述可变电阻元件上形成的多孔的第一膜；以及在所述第一膜上形成的第二膜。其中，设在向所述第一膜的外部开放的所述第一膜上形成的开气孔的容积为V(ml/g)，则所述第二膜的膜厚t(mm)大于或等于1.3/V。
该可变电阻，即使在被施加超过额定的电压而损坏电压非线性电阻体的非欧姆性境界层的情况下，外装膜也不损坏。
附图说明
图1是本发明实施方式1的外装覆盖型可变电阻的剖面图。
图2是实施方式1的外装覆盖型可变电阻的外观图。
图3表示实施方式1的可变电阻的评价用电路。
图4表示本发明实施方式1的可变电阻的评价结果。
图5表示本发明实施方式2的可变电阻的评价结果。
图6是以往的外装覆盖型可变电阻的剖面图。
具体实施方式
(实施方式1)
图1是本发明实施方式1的外装覆盖型可变电阻的断面图，图2是该外装覆盖型可变电阻的外观图。可变电阻具有电压非线性电阻体1、电极2、引线端子3、焊锡4、第一外装膜5、第二外装膜6以及由热敏墨形成的压印膜7。
如图1所示，实施方式1的外装覆盖型可变电阻包括具有电压非线性电阻体1、在电压非线性电阻体1的两个面上形成的电极2、以及经由焊锡4与电极2连接的引线端子3的可变电阻元件。电压非线性电阻体1、电极2以及焊锡4的全部和引线端子3的一部分用多孔的第一外装膜5覆盖，第一外装膜5用第二外装膜6覆盖。在第二外装膜6的外表面上设有压印膜7。
下面说明实施方式1的外装覆盖型可变电阻的制造方法。
首先，用金属模将氧化锌作为主要成分并添加混合了氧化镁、氧化铋、氧化钴等的粉末成型为圆板状后，通过在1200℃烧结而形成电压非线性电阻体1。在电压非线性电阻体1的两个面上涂布以银为主要成分的膏并烧结形成电极2。接着，将电极2经由焊锡4与由软铜线构成的引线端子3连接来制作可变电阻元件。
接着，用由混合了发泡剂的环氧树脂形成的多孔的第一外装膜5覆盖可变电阻元件的电压非线性电阻体1、电极2以及焊锡4的全部和引线端子3的一部分，然后，用环氧树脂的第二外装膜6覆盖第一外装膜5。进而，在第二外装膜6的外表面上压印作为热敏材料的热敏墨并形成压印膜7，得到实施方式1的外装覆盖型可变电阻。
下面详细说明第一外装膜5、第二外装膜6以及压印膜7。
首先，在粉末环氧树脂中，将低沸点碳化氢用盐化聚偏氯乙烯纤维或丙烯腈等的聚合物的壳壁内包并被膜化的热膨胀微胶囊按一定的比例添加并充分地混合，准备多个种类的发泡性的微胶囊添加粉末环氧树脂。
接着，将可变电阻元件在干燥机中预热到170℃后，将由电压非线性电阻体1、电极2以及焊锡4的全部和引线端子3的一部分构成的可变电阻元件的一部分埋入准备的微胶囊添加粉末环氧树脂中，将粉末环氧树脂熔融，使微胶囊添加粉末环氧树脂附着在可变电阻元件的上述部分的表面上。接着，将附着了该微胶囊添加粉末环氧树脂的可变电阻元件再次放入170℃的干燥机中加热，将微胶囊添加粉末环氧树脂发泡并固化，在可变电阻元件的上述部分的表面上形成多孔的第一外装膜5。
作为向上述多孔的第一外装膜5的外部开放的气孔的开气孔的容积、开气孔径的测定结果与对粉末环氧树脂的热膨胀微胶囊的添加量一同在表1中示出。再有，开气孔的容积用多孔计的水银压入方式测定评价，开气孔径通过试料断面的扫描电子显微镜照片来测定评价。如表1所示，通过改变热膨胀微胶囊的添加量可改变开气孔的容积以及开气孔径。
(表1)
   树脂的试料号No.   微胶囊的添加量(wt％)            第一外装膜
    开气孔的容积(ml/g) 开气孔径(μm)
   A   0.5     0.513 5～50
   B   1.0     0.827 5～60
   C   3.0     1.358 10～120
   D   5.0     1.783 20～200
接着，通过与第一外装膜5同样的流动浸渍法，涂装熔点为41～43℃(DSC测定法)的低熔点粉末环氧树脂，在第一外装膜5上形成并覆盖第二外装膜6。此时，制作了具有各种膜厚的第二外装膜6的可变电阻的试料。由在涂装槽的浸渍时间和浸渍涂装次数来调整第二外装膜6的膜厚。
接着，将通过颜料化合物的热分解在约160℃变色的不可逆性的热敏墨通过复印法压印在第二外装膜6的外表面上并形成压印膜7，制作实施方式1的外装覆盖型可变电阻。
对上述制作的实施方式1的外装覆盖型可变电阻在施加过电压而损坏电压非线性电阻体的非欧姆性境界层时的损坏防止性能进行了评价。此外，作为评价试料的可变电阻元件，使用了具有代表性可变电阻特性的外径9.5mm，可变电阻电压270V的电压非线性电阻体1。
图3表示评价试料的可变电阻11的评价电路。该电路包括交流电源8、电路阻抗9以及保护熔丝10。电路阻抗9取电源电路中最普通的5Ω，保护熔丝10选定电压非线性电阻体1的特性中作为推荐条件的7A。通电率100％，即，在直至保护熔丝10熔断的约0.5秒间对可变电阻施加等于可变电阻电压的交流电压。通过该评价，损坏所有的试料的电压非线性电阻体1的非欧姆性境界层，从而失去作为可变电阻的性能。
评价防止损坏性能的结果与第一外装膜5的开气孔的容积以及开气孔径和第二外装膜6的膜厚的测定结果一起在表2中示出。表2示出的损坏的可变电阻数量0/30为○，30/30为×、其他为△，以第一外装膜5的开气孔的容积为横轴，以第二外装膜6的膜厚为纵轴，图4示出损坏防止性能的评价结果。
(表2)
  可变电阻的试料号No.        第一外装膜   第二外装膜的膜厚(mm)   (损坏数)/(试料数)
  开气孔的容积(ml/g)   开气孔径(μm)
  1(*)   0.513   5～50   0.3   30/30
  2(*)   0.513   5～50   1.0   30/30
  3(*)   0.513   5～50   1.5   30/30
  4(*)   0.513   5～50   2.0   17/30
  5(*)   0.513   5～50   2.5   0/30
  6   0.513   5～50   3.0   0/30
  7(*)   0.827   5～60   0.3   30/30
  8(*)   0.827   5～60   1.0   30/30
    9(*)     0.827     5～60     1.4     11/30
    10     0.827     5～60     1.6     0/30
    11     0.827     5～60     2.0     0/30
    12     0.827     5～60     3.0     0/30
    13(*)     1.358     10～120     0.3     30/30
    14(*)     1.358     10～120     0.6     30/30
    15(*)     1.358     10～120     0.8     7/30
    16     1.358     10～120     1.0     0/30
    17     1.358     10～120     2.0     0/30
    18     1.358     10～120     3.0     0/30
    19(*)     1.783     20～200     0.3     30/30
    20(*)     1.783     20～200     0.5     3/30
    21(*)     1.783     20～200     0.7     0/30
    22     1.783     20～200     1.0     0/30
    23     1.783     20～200     2.0     0/30
    24     1.783     20～200     3.0     0/30
由表2以及图4所示结果可知，防止损坏性能与第一外装膜5的开气孔的容积和第二外装膜6的膜厚有很大的关系。如图4所示，在第一外装膜5的开气孔的容积V(ml/g)中的第二外装膜6的膜厚t(mm)为大于或等于1.3/V(图4的线A)的情况下，可获得良好的防止损坏性能，外装膜均未损坏。即使在电压非线性电阻体的非欧姆性境界层损坏的情况下，第一外装膜吸收因高热而产生的熔融物和气体并缓和树脂内部的压力增加，具有规定大小以上的强度的第二外装膜封住熔融物和气体，可防止外装膜的损坏和熔融物的飞散。再有，表2中附有‘(*)’的试料号的可变电阻未获得良好的性能。
再有，将添加了热膨胀微胶囊的粉末环氧树脂发泡并固化而形成的实施方式1的第一外装膜5，最好其开气孔的容积在0.5ml/g至2.0ml/g的范围。如果第一外装膜5的开气孔的容积在0.5ml/g以下，则第二外装膜6的膜厚在2.5mm以上，即考虑到工艺的稳定性需要约3mm。该膜厚时，形成第二外装膜6的工序增加，可变电阻的制造成本增加，尺寸变大。此外，开气孔的容积在2.0ml/g以上的第一外装膜5时，则由于对环氧树脂的微胶囊的添加量过多，电压非线性电阻体1与第一外装膜5的黏着力受损，在两者间形成连续的空洞，可变电阻的绝缘特性易降低。
因此，最好是将添加了热膨胀微胶囊的粉末环氧树脂发泡并固化而形成的第一外装膜5的开气孔的容积在0.5ml/g至2.0ml/g的范围。通过使开气孔的容积V(m1/g)中的第二外装膜6的膜厚t大于或等于1.3/V，可获得良好的损坏防止性能。因此，即使电压非线性电阻体的非欧姆性境界层损坏的情况下，外装覆盖型可变电阻的外装膜不损坏，作为产品可获得既便宜又具有良好的电气特性的外装型可变电阻。
而评价了损坏防止性能的实施方式1的外装覆盖型可变电阻中，评价后电压非线性电阻体的非欧姆性境界层被损坏并丧失可变电阻的性能之后即使外装膜未损坏的可变电阻，其压印膜7受热从蓝色变色为灰色而外观改变，可确认，在可变电阻元件的电压非线性电阻体1中发生异常。即，可通过在第二外装膜6的表面上由热敏墨形成压印膜7，根据压印膜7是否变色来确认电压非线性电阻体1是否发生异常。
(实施方式2)
实施方式2的外装覆盖型可变电阻与图1所示实施方式1的外装覆盖型可变电阻具有相同的构造。与实施方式1不同，实施方式2的外装覆盖型可变电阻用掺合了热分解型化学发泡剂的粉末环氧树脂形成图1中的多孔的第一外装膜5。以下详细说明实施方式2的第一外装膜5。
首先，除了环氧树脂和固化剂、填充剂之外添加混合偶氮基化合物系的热分解型化学发泡剂，并混合炼制，制作实施方式2的热分解型化学发泡剂配合粉末环氧树脂。根据热分解型化学发泡剂的添加量，制作准备多个种类的热分解型化学发泡剂配合粉末环氧树脂。
接着，与实施方式1同样，将包含电压非线性电阻体1、电极2以及焊锡4的全部和引线端子3的可变电阻元件在干燥机中预热到170℃后，将包含电压非线性电阻体1、电极2以及焊锡4的全部和引线端子3的一部分的可变电阻元件的一部分埋入上述准备的热分解型化学发泡剂配合粉末环氧树脂中，将粉末环氧树脂熔融，使热分解型化学发泡剂配合粉末环氧树脂附着在可变电阻元件的上述部分的表面上。接着，将附着了热分解型化学发泡剂配合粉末环氧树脂的可变电阻元件再次放入170℃的干燥机中加热，将热分解型化学发泡剂配合粉末环氧树脂发泡并固化，在可变电阻元件的上述部分的表面上形成第一外装膜5。
在热分解型化学发泡剂配合粉末环氧树脂的固化过程中，附着在电压非线性电阻体1上的粉末树脂在固化温度下熔融，同时热分解型化学发泡剂由于热分解而产生气体并产生无数细小的气泡。一边保持该状态，一边使树脂与固化剂反应而固化，形成具有多个向外部开放的开气孔的第一外装膜5。
第一外装膜5的开气孔的容积、开气孔径的测定评价结果与对环氧树脂的热分解型化学发泡剂的添加量一同在表3中示出。再有，开气孔的容积以及开气孔径用与实施方式1同样的方法来测定评价。如表3所示，通过改变热分解型化学发泡剂的添加量可对开气孔的容积以及开气孔径进行各种改变。
(表3)
  树脂的试料号No.   发泡剂的添加量(wt％)           第一外装膜
  开气孔的容积(ml/g) 开气孔径(μm)
  E   1.0   0.521 30～150
  F   2.0   1.465 40～250
  G   2.5   1.944 50～280
  H   3.0   2.437 50～330
接着，与实施方式1同样，用低熔点粉末环氧树脂，通过调整了各种膜厚的第二外装膜6覆盖第一外装膜5，制作了多个种类的试料。接着，将热敏墨压印在第二外装膜6的外表面上并形成压印膜7，制作了实施方式2的外装覆盖型可变电阻。
与实施方式1同样，对实施方式2的外装覆盖型可变电阻在损坏了电压非线性电阻体的非欧姆性境界层时的损坏防止性能进行了评价。此外，与实施方式1同样，评价试料的可变电阻元件是外径为9.5mm可变电阻电压为270V的电压非线性电阻体1，评价电路以及评价条件与实施方式1同样，评价了可变电阻。
评价实施方式2的外装覆盖型可变电阻的损坏防止性能的结果与第一外装膜5的开气孔的容积以及开气孔径和第二外装膜6的膜厚的测定结果一起在表4中示出。表4示出的损坏了的可变电阻数量0/30为○，30/30为×、其他为△，以第一外装膜5的开气孔的容积为横轴，以第二外装膜6的膜厚为纵轴，图5示出损坏防止性能的评价结果。
(表4)
  可变电阻的试料号No.        第一外装膜   第二外装膜的膜厚(mm)   (损坏数)/(试料数)
  开气孔的容积(ml/g)     开气孔径(μm)
  31(*)   0.521     30～80   1.0   30/30
  32(*)   0.521     30～80   1.8   30/30
  33(*)   0.521     30～80   2.0   24/30
  34   0.521     30～80   2.5   0/30
  35   0.521     30～80   2.8   0/30
  36   0.521     30～80   3.0   0/30
  37(*)   1.465     50～300   0.6   30/30
  38(*)   1.465     50～300   0.8   4/30
  39   1.465     50～300   0.9   0/30
  40   1.465     50～300   1.1   0/30
  41   1.465     50～300   2.0   0/30
  42   1.465     50～300   3.0   0/30
  43(*)   1.944     50～280   0.3   30/30
  44(*)   1.944     50～280   0.4   28/30
  45(*)   1.944     50～280   0.5   2/30
  46(*)   1.944     50～280   0.6   0/30
  47   1.944     50～280   1.0   0/30
  48   1.944     50～280   3.0   0/30
  49(*)   2.437     50～330   0.3   30/30
  50(*)   2.437     50～330   0.4   3/30
  51(*)   2.437     50～330   0.5   0/30
  52   2.437     50～330   1.0   0/30
  53   2.437     50～330   3.0   0/30
如表4以及图5所示，损坏防止性能与第一外装膜5的开气孔的容积和第二外装膜6的膜厚有很大的关系，如图5所示，与实施方式1同样，在第一外装膜5的开气孔的容积为V(ml/g)中的第二外装膜6的膜厚t(mm)为大于或等于1.3/V的情况下，可获得良好的损坏防止性能，外装膜均未损坏。即使在电压非线性电阻体的非欧姆性境界层被损坏的情况下，第一外装膜吸收因高热而产生的熔融物和气体并缓和树脂内部的压力增加，具有规定大小以上的强度的第二外装膜封住熔融物和气体，可防止外装膜的损坏和熔融物的飞散。再有，表4中附有‘(*)’的试料号No.的可变电阻未获得良好的性能。
再有，将配合了热分解型化学发泡剂的粉末环氧树脂发泡并固化而形成的实施方式2的第一外装膜5的开气孔的容积最好在0.5ml/g至3.0ml/g的范围。如果第一外装膜5的开气孔的容积在0.5ml/g以下，则第二外装膜6的膜厚要在2.5mm以上，即考虑到工艺的稳定性需要约3mm。因此，形成第二外装膜6的工序增加，可变电阻的制造成本增加，尺寸变大。开气孔的容积在3.0ml/g以上时，则由于形成直径超过500μm的开气孔，所以电压非线性电阻体1的沿面中的电极2间的绝缘性降低，可变电阻的绝缘特性易降低。
因此，最好是将配合了热分解型化学发泡剂的粉末环氧树脂发泡并固化而形成的第一外装膜5的开气孔的容积为0.5ml/g至3.0ml/g的范围。因而，第一外装膜5的开气孔的容积为V(ml/g)、第二外装膜6的膜厚t大于或等于1.3/V的可变电阻，显示出良好的损坏防止性能。因此，即使电压非线性电阻体的非欧姆性境界层被损坏的情况下，外装膜也不损坏。
而且，将配合了热分解型化学发泡剂的粉末环氧树脂发泡并固化而形成第一外装膜5的实施方式2的外装覆盖型可变电阻，与实施方式1的外装覆盖型可变电阻相比，即使在第一外装膜5的开气孔的容积大的情况下，绝缘特性下降小，提高形成第一外装膜5以及第二外装膜6的设计的自由度。
产业上的利用可能性
本发明的外装覆盖型可变电阻，即使被施加超过额定的电压而损坏电压非线性电阻体的非欧姆性境界层的情况下，外装膜也不损坏，具有良好的损坏防止性能。

Claims (6)

1.一种可变电阻，具有：
可变电阻元件；
在所述可变电阻元件上形成的多孔的第一膜；以及
在所述第一膜上形成的第二膜；
其中，设在向所述第一膜的外部开放的所述第一膜上形成的开气孔的容积为V(ml/g)，则所述第二膜的膜厚t(mm)大于或等于1.3/V。
2.如权利要求1所述的可变电阻，其中，所述第一膜通过发泡和固化添加了热膨胀微胶囊的粉末环氧树脂而形成。
3.如权利要求2所述的可变电阻，其中，所述容积V为0.5ml/g～2.0ml/g。
4.如权利要求1所述的可变电阻，其中，所述第一膜通过发泡和固化掺合了热分解型化学发泡剂的粉末环氧树脂而形成。
5.如权利要求4所述的可变电阻，其中，所述容积V为0.5ml/g～3.0ml/g。
6.如权利要求1所述的可变电阻，还具有设置在所述第二膜上，受热时外观改变的热敏材料。
CNA038049910A 2002-08-29 2003-06-24 外装覆盖型可变电阻 Pending CN1639809A (zh)

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