JP2004281934A

JP2004281934A - 電子部品およびその製造方法

Info

Publication number: JP2004281934A
Application number: JP2003074355A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Matsuda; 清松田; Akihito Kondo; 昭仁近藤; Osamu Watabe; 修渡部
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】電圧非直線性抵抗器（バリスタ）の破壊時に、外装材の不燃性を図るとともに、外装材の飛散を防止することのできるバリスタを提供する。
【解決手段】電子部品素子を外装材で被覆してなる電子部品において、外装材として水酸化アルミニウムを１５重量％以上４５重量％未満の範囲で添加したシリコーンゴムを用いている。シリコーンゴムはゴム弾性を有するため、バリスタの過電圧印加による破壊時においても、セラミックの内容物がシリコーンゴムの外装を破って外部に飛散することは無くなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は不燃性材料を外装材料に用いて不燃化した電圧非直線性抵抗器等の電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年電子機器や電気機器は、その筐体も含め、軽量化のためにプラスチックが多用され、しかも、部品の実装は小型化の要請のために高密度化が進んでいる。このような機器において、プラスチックの多用化や部品の高密度化は、電子部品の焼損が機器自体の燃焼の原因となる場合がある。
【０００３】
電圧非直線性抵抗器、すなわちバリスタは外来または内来サージより電子部品や機器を保護するために使用されるが、バリスタが吸収エネルギの限界を超えるサージを吸収した場合に破損して短絡状態となり、その外装材が燃焼するおそれがある。バリスタの外装材は一般的には無機フィラー成分及びエポキシ樹脂成分により形成されているが、外装材の燃焼はエポキシ樹脂成分の燃焼により発生する。
【０００４】
このためバリスタの外装材は難燃性材料が使用されており、この難燃性材料には、例えば難燃化剤であるブロム又はアンチモンを含むエポキシ樹脂が使用されている。しかし、エポキシ樹脂は難燃性ではあるが不燃性ではない。そのため、バリスタが発熱しその発熱が維続することにより、一旦バリスタの外装材の燃焼が生じると、外装材中の可燃性成分が消失するまで燃焼が継続するおそれがある。
【０００５】
そこで外装材の不燃化を目的としたものとしては、ブロム、アンチモンの難燃化剤を添加することが知られているが、この難燃化剤を増加させると、樹脂自体の加熱流れ率（流動性）が低下し、外装膜の形成が困難になるという問題がある。また、外装材中の可燃成分を燃焼限界量以下に減少させることで、外装材の不燃化が可能になるが、粉体樹脂塗装では樹脂量３０ｗｔ％以下になると、外装膜の形成が困難になることが知られている。
【０００６】
この外装技術ないし不燃化技術には、次のような特許文献１〜４が存在している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−９３６０２号公報
【特許文献２】特開平８−９７００８号公報
【特許文献３】特開２００１−２８４１０３号公報
【特許文献４】特開平６−２１５９１０号公報
【０００８】
特許文献１には、無機フィラーを主成分とする外装材を用いた電子部品に関し、その外装材の改良技術について開示されている。特許文献２には、バリスタの不燃化技術が開示されている。特許文献３には、電子部品の外装被覆の難燃性および防爆性の関する技術が記載されている。また特許文献４には、保護コートに有機不燃性塗料を用いたバリスタが開示されている。
【０００９】
ところで、バリスタを不燃化には外装材より可燃性成分（樹胎成分）を滅少させ、無機不燃成分を増加すれば良い。即ち、バリスタが発熱した場合でも外装材が燃焼しないように、可燃性樹脂分限界量を設定する必要がある。また樹脂成分を減少しても外装を形成でき、且つ外装強度を保持することが必要である。
【００１０】
このような樹脂成分を減少させ外装を形成する方法としては、溶剤に樹脂成分，無機フィラー成分、その他必要成分を分散させた液中にディップコートする方法があるが、可燃樹脂成分を５％以下に抑制すると、外装材の不燃化は実現できるが、樹脂成分の低下のため、外装強度が低下し、搬送時や実装時に外装に割れや欠けを生じさせるおそれがあり、製品の信頼性を低下させる。
【００１１】
そこで、外装強度を向上する方法として、外装にケイ素を主成分とする液状アルコキシランを含浸させ、無機フィラーをガラスで接合することにより強度の向上を図ることができる。なお、この様にして不燃性と強度を両立出来る樹脂成分は外装重量中１％以上、５％未満の量となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バリスタに定格電圧を越える過電圧が印加された場合には、バリスタが瞬時に破壊し、セラミック素子自体に貫通孔が発生する場合がある。そして、破壊時の衝撃により、バリスタの外装樹脂が飛散する場合も考えられる。
【００１３】
この際、バリスタの外装の樹脂成分を減少することにより、バリスタの燃焼は防止できるものの、高温の飛散物が発生し、周囲の可燃物を燃焼させるおそれも出てくる。
【００１４】
バリスタの破壊時における飛散防止のため、難燃性の優れたコーティング材料として、シリコーンゴムを用いることも知られており、シリコーンゴムの場合にはゴム自体が柔軟性を有するため、バリスタに定格電圧を越える通電圧が印加され、瞬時に破壊する場合でも、外装樹脂の飛散を抑制する効果は期待できるものの、セラミック素子に貫通部が生じるような高温になると、難燃性に優れたシリコーンゴムと言えども、燃焼するおそれが出てくる。
【００１５】
そこでこの発明では、バリスタの破壊時に、外装材の不燃性を図るとともに、外装材の飛散を防止することのできるバリスタおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品は、電子部品素子を外装材で被覆してなる電子部品において、外装材として水酸化アルミニウムを１５重量％以上４５重量％未満の範囲で添加したシリコーンゴムを用いたことを特徴とする。
【００１７】
また、前記電子部品が電圧非直線性抵抗器であることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明の電子部品の製造方法は、電子部品を外装材で被覆してなる電子部品の製造方法において、液状のシリコーン主剤に、硬化剤を添加し、さらにこの２剤に対して水酸化アルミニウムを１５重量％以上４５重量％未満の範囲で添加したシリコーンゴムに、電子部品素子をディップした後に引き上げ、シリコーンゴムを硬化したことを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記電子部品が電圧非直線性抵抗器であることを特徴とする。
【００２０】
シリコーンゴムは、硬化前は液状であるため、種々の添加剤、ここでは燃焼防止剤を混合添加することができる。そこで、高温時に熱分解し、可燃部から酸素を遮断する作用のある水酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３・３Ｈ_２０）を添加しておくことにより、電子部品、特にバリスタの外装材としてのシリコーンゴムの不燃化を図ることができる。
【００２１】
ここでの水酸化アルミニウムの添加量は１５〜４５重量％とする。１５重量％以下では、完全な不燃性が得られない。また４５重量％以上では、硬化前のシリコーンゴムの粘性が高くなり、外装形成が困難になる。
【００２２】
そして、シリコーンゴムは前述したようにゴム弾性を有するものであるため、バリスタの過電圧印加による破壊時においても、セラミックの内容物はシリコーンゴムの外装を破って外部に飛散することは無い。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る電子部品を示し、この実施の形態ではバリスタを示している。
【００２４】
この電子部品では、バリスタを構成するため、素子１０として例えば、酸化亜鉛を主成分とし、酸化マグネシウム、酸化ビスマス、酸化コバルト等を加えた直径１０ｍｍの焼結体１１の両面に直径８ｍｍの電極１２、１２を印刷されて焼成され、各電極の表面に直径８ｍｍのリード線１３，１３をはんだ付けしたものを用いる。そして、各リード線１３，１３がはんだ付けされた素子１０を液状のシリコーンゴムにディップし、引き上げた後、１００℃で３０分間加熱硬化して、外装１４を形成する。
【００２５】
ここで用いたシリコーンゴムは２液付加反応ゴムで、液状の本体と硬化剤を混合、加熱することにより硬化して、ゴム弾性が得られるものである。
【００２６】
シリコーンゴムは、予め水酸化アルミニウムを添加したものであるが、この水酸化アルミニウムの添加比率を変更して、過電圧破壊時の燃焼性と外装の飛散性を調査した。なお、ここでの水酸化アルミニウムの添加比率は、液状のシリコーン主剤に硬化剤を合わせた重量に対する水酸化アルミニウムの重量比である。
【００２７】
また、過電圧試験は課電率（バリスタ電圧Ｖ１ｍＡ／ＡＣ実効電圧）＝０．８７になるようにＡＣ電圧を印加した。試験ＡＣ電源出力側には２０ＫＶＡのブレーカを備えた。試験個数は各条件ともｎ＝２０で実施した。
【００２８】
なお、過電圧破壊時の不燃性の判断基準として燃焼経続時間１秒未満、炎の高さ１０ｍｍ以内のものを燃焼無し（不燃）とした。
【００２９】
試験結果を次の表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１に示す結果から判るように、シリコーンゴムに対する水酸化アルミニウムの添加量が１５重量％未満であると、シリコーンゴムの燃焼が発生する場合がある。一方、５０重量％を超えると、外装形状に異常が発生する。これは、水酸化アルミニウムの添加量が多くなると、シリコーンゴムの粘性が高くなり、素子をシリコーンゴムにディップし、引き上げた際にシリコーンゴムの切れが悪くなるため、図２に示すように外装の形状が、先端が尖った形状に形成され、外観不良となってしまう。添加量を４０重量％としたときには異常が発生していないことから、水酸化アルミニウムが４５重量％以上の添加量になると、外観異常がは発生すると考えられる。
【００３２】
従って、シリコーンゴムに対する水酸化アルミニウムの添加量の適正な範囲としては、１５重量％以上４５重量％未満の範囲であることが確認された。
【００３３】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明によれば、過電圧印加により電子部品が破壊した場合でも、外装材の飛散を防止することができるとともに、外装材自体の燃焼も防止することができる。このため、電子部品が破壊した場合においても、周辺の機器等への類焼を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】バリスタの内部構造を示す断面図である。
【図２】バリスタの製造時の不具合を説明する図面である。
【符号の説明】
１０素子
１１焼結体
１２電極
１３リード線
１４外装

Claims

電子部品素子を外装材で被覆してなる電子部品において、外装材として水酸化アルミニウムを１５重量％以上４５重量％未満の範囲で添加したシリコーンゴムを用いたことを特徴とする電子部品。
前記電子部品が電圧非直線性抵抗器であることを特徴とする請求項１記載の電子部品。
電子部品を外装材で被覆してなる電子部品の製造方法において、液状のシリコーン主剤に、硬化剤を添加し、さらにこの２剤に対して水酸化アルミニウムを１５重量％以上４５重量％未満の範囲で水酸化アルミニウムを添加したシリコーンゴムに、電子部品素子をディップした後に引き上げ、シリコーンゴムを硬化したことを特徴とする電子部品の製造方法。
前記電子部品が電圧非直線性抵抗器であることを特徴とする請求項３記載の電子部品の製造方法。