JP3415094B2 - 外装被覆型電子部品の製造方法 - Google Patents

外装被覆型電子部品の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、外装被覆型電子
部品の製造方法に係り、特に、電子部品に外装膜を被覆
することにより、不燃性及び防爆性を備えた外装被覆型
電子部品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、電子部品の機械的強度や耐熱
性を高める目的で、電子部品にエポキシ樹脂等より成る
外装膜を被覆した構造の外装被覆型電子部品が用いられ
ている。図3は、斯かる外装被覆型電子部品の一例を示
すものであり、電子部品としてのバリスタに、エポキシ
樹脂より成る外装膜を被覆して構成したものである。こ
のバリスタは、印加される電圧が上昇するに従って、抵
抗が急激に減少する電圧非直線抵抗特性を有しており、
電子機器において発生するサージを吸収するための素子
として広く使用されている。図3に示す通り、このバリ
スタ70は、ZnOの粉体に微量のBiの粉体を混
合し、金型を用いて円板状に成型した後、1000℃以
上で焼結して得られた電圧非直線抵抗体72の両面に、円
板状のAg電極74,74を焼き付け、上記各Ag電極74,
74の外面にリード端子76,76を、Sn−Pb半田78を介
して接続し、さらに、上記電圧非直線抵抗体72、Ag電
極74,74、Sn−Pb半田78及びリード端子76,76の上
端を、エポキシ樹脂より成る外装膜80で被覆して構成さ
れている。上記バリスタ70の電圧非直線抵抗体72の内部
は、抵抗率が1〜10Ω・cmと小さいZnO微粒子
と、該ZnO微粒子間に介在し、抵抗率が1012〜1
13Ω・cmと大きいBi境界層とが存在し、
バリスタ70の電圧非直線抵抗特性は、上記境界層の非オ
ーム性によって得らるものである。
【発明が解決しようとする課題】
【0003】ところで、上記バリスタ70に定格を越える
異常な過電圧が印加されて、バリスタ70が破壊に至る際
には、過電圧のエネルギによって電圧非直線抵抗体72の
非オーム性境界層が破壊されてしまい、抵抗率の小さい
ZnO微粒子相互間での抵抗成分しか得られなくなる。
このため、電圧非直線抵抗体72は非オーム性からオーム
性へと変化して一種のヒータの如き状態となり、その結
果、電圧非直線抵抗体72の温度は1000℃以上、場合
によっては数千℃の高温に達することとなる。電圧非直
線抵抗体72が上記の如き高温になると、融点が180〜
240℃のSn−Pb半田78が溶融すると共に、Ag電
極74は溶融したSn−Pb半田78と合金化する。そし
て、金属酸化物の焼結体である電圧非直線抵抗体72の内
部からはガスが放出され、このガスによって上記外装膜
80が破裂・飛散すると共に、合金化したAg電極74とS
n−Pb半田78が噴出することがあった。また、外装膜
80を構成するエポキシ樹脂(分解温度約400℃)が熱
分解して、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素等
のガスを放出し、このガスに、Ag電極74,74が電圧非
直線抵抗体72から剥がれる際に発生するコロナ放電等の
スポット放電による火花が引火し、バリスタ70が発火す
るといった危険性があった。
【0004】この発明は、従来の上記問題点に鑑みて案
出されたものであり、その目的とするところは、電子部
品が故障・破壊時に異常な高温となっても発火や破裂の
危険性のない不燃性及び防爆性を備えた外装被覆型電子
部品の製造方法を実現することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明に係る外装被覆型電子部品の製造方法は、
電子部品に、酸化シリコンを主成分とし、微粉末状ガラ
ス質が添加されて構成された外装膜を被覆して成る外装
被覆型電子部品の製造方法であって、メチルシリコーン
樹脂を主成分とし、これに微粉末状ガラス質、TiO
若しくはAl 、溶剤を添加し、これらを混合して
構成した外装材を、上記電子部品に塗布した後、上記外
装材を、メチルシリコーン樹脂の分解が促進される30
0℃以上の温度で加熱・焼成して、外装材中の主成分で
あるメチルシリコーン樹脂を熱分解して酸化シリコンへ
変化させることにより、上記外装膜を形成することを特
徴とする外装被覆型電子部品の製造方法。
【0006】上記方法で製造される外装被覆型電子部品
にあっては、電子部品の故障・破壊時に電子部品が異常
な高温となっても、外装膜の破裂や発火を生じることが
ない。すなわち、電子部品からの熱やスポット放電等に
よる熱で、外装膜中に添加された微粉末状ガラス質が溶
融・結合して粘性を有するガラスとなると共に、外装膜
の主成分である酸化シリコンも軟化する。この結果、電
子部品内部から放出されるガスは、粘性を有する軟らか
いガラスと軟化した酸化シリコンで構成された外装膜の
脆弱部分を容易に突き破って徐々に外装膜外部へと放出
されることとなり、外装膜内部で蓄積された後一気に放
出されることがないため、電子部品から放出されたガス
による外装膜の破裂・飛散が防止される。また、電子部
品の故障・破壊時に発生するスポット放電は、粘性を有
する上記ガラスによって、外装膜内部に封じ込められる
ため、スポット放電による火花が、ガスに引火して発火
ることが防止される。
【0007】上記外装膜は、無機物である酸化シリコン
を主成分として構成されていることから、ガスやスポッ
ト放電によって燃焼することはない。
【0008】上記において、外装材中に、TiO 若し
くはAl を添加したのは、外装材の接着性を高
め、外装を施す電子部品に対して外装材を厚塗りできる
ようにするためである。
【0009】上記電子部品としては、金属酸化物より成
る電圧非直線抵抗体の両面に電極を形成すると共に、上
記各電極にリード端子を接続して構成されたバリスタが
該当する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明に
係る外装被覆型電子部品を説明する。図1は、本発明に
係る第1の外装被覆型電子部品としての第1のバリスタ
10を示す断面図である。この第1のバリスタ10は、Zn
Oの粉体に微量のBiの粉体を混合し、金型を用
いて円板状に成型した後、1000℃以上で焼結するこ
とにより電圧非直線抵抗体12を形成し、該電圧非直線抵
抗体12の両面に、Ag等より成る円板状の電極14,14
を、焼付け、蒸着、めっき等の適宜の手段で形成してい
る。また、上記各電極14,14の外面に、軟銅線より成る
リード端子16,16を、Ni半田18を介して接続してい
る。
【0011】そして、上記電圧非直線抵抗体12、電極1
4,14、Ni半田18、リード端子16,16の上端を、硼珪
酸鉛(PbO・B・SiO)系ガラスで構成さ
れた第1の外装膜20で被覆すると共に、該第1の外装膜
20の外表面を、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂より成
る第2の外装膜22で被覆して成る。上記リード端子16,
16の下端は、第1の外装膜20及び第2の外装膜22を貫通
して、外部へ導出されている。
【0012】上記第1の外装膜20は、加熱溶融させた硼
珪酸鉛系ガラスを、電圧非直線抵抗体12、電極14,14、
Ni半田18、リード端子16,16の上端に塗布した後、こ
れを固化させることにより形成できる。この際、Ni半
田18の融点(700℃〜900℃)は、硼珪酸鉛系ガラ
スの融点(250℃〜450℃)より高いため、Ni半
田18が溶融することはない。上記第1の外装膜20の形成
後、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂を、上記第1の外
装膜20の外表面に塗布、焼成することにより、上記第2
の外装膜22を形成することができる。このように、第1
の外装膜20の外表面に、第2の外装膜22を被覆すること
により、硼珪酸鉛系ガラスで構成された第1の外装膜20
の機械的強度が向上し、外力等によって第1の外装膜20
が破損することを防止できる。
【0013】上記第1のバリスタ10にあっては、バリス
タ破壊時に電圧非直線抵抗体12が高温になると、電圧非
直線抵抗体12からの熱や、電極14,14が電圧非直線抵抗
体12から剥がれる際に発生するコロナ放電等のスポット
放電による熱で、第1の外装膜20を構成する硼珪酸鉛系
ガラスは溶融するが、溶融した硼珪酸鉛系ガラスは粘性
を有しているため、電圧非直線抵抗体12内部から発生す
るガスは、粘性を有する軟らかい硼珪鉛系ガラスで構成
された第1の外装膜20を容易に突き破って徐々に第1の
外装膜20外部へと放出されることとなる。そして、エポ
キシ樹脂又はシリコーン樹脂で構成された第2の外装膜
22も、熱分解して溶融軟化しているため、上記第1の外
装膜20外部へ放出されたガスは、溶融軟化した第2の外
装膜22も容易に突き破って徐々に第2の外装膜22外部へ
と放出されることとなる。このように、電圧非直線抵抗
体12内部から発生するガスは、第1の外装膜20及び第2
の外装膜22内部で蓄積された後一気に放出されることが
なく、徐々に第1の外装膜20及び第2の外装膜22外部へ
と放出されるので、ガスによる外装膜の破裂・飛散が防
止される。
【0014】また、バリスタ破壊時に発生するスポット
放電は、粘性を有する上記第1の外装膜20によって、第
1の外装膜20内部に封じ込められる。このため、電圧非
直線抵抗体12内部から発生するガスや、電圧非直線抵抗
体12の熱によって、第2の外装膜22を構成するエポキシ
樹脂又はシリコーン樹脂が熱分解して放出される酸素、
一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素等の発火性ガスに、
上記スポット放電による火花が引火して発火することが
防止される。また、第1の外装膜20は、無機物である硼
珪酸鉛系ガラスで構成されていることから、ガスやスポ
ット放電によって燃焼することはない。
【0015】図2は、本発明に係る第2の外装被覆型電
子部品としての第2のバリスタ24を示す断面図である。
この第2のバリスタ24は、上記第1のバリスタ10と同様
に、ZnOの粉体に微量のBiの粉体を混合し、
金型を用いて円板状に成型した後、1000℃以上で焼
結することにより形成した電圧非直線抵抗体12の両面
に、Ag等より成る円板状の電極14,14を形成し、ま
た、上記各電極14,14の外面に、軟銅線より成るリード
端子16,16を、Ni半田18を介して接続している。
【0016】そして、上記電非直線抵抗体12、電極14,
14、Ni半田18、リード端子16,16の上端を、酸化シリ
コンを主成分とし、微粉末状ガラス質であるケイ酸マグ
ネシウムが添加された外装膜26で被覆して成る。上記リ
ード端子16,16の下端は、外装膜26を貫通して、外部へ
導出されている。
【0017】上記外装膜26は、シリコーン系樹脂である
メチルシリコーン樹脂を主成分とし、これに微粉末状ガ
ラス質としてのケイ酸マグネシウム(3MgO・4Si
・HO)を添加し、さらに、TiO若しくはA
を溶剤と共に添加し、これらを混合して構成し
た外装材を、電圧非直線抵抗体12、電極14,14、Ni半
田18、リード端子16,16の上端に塗布した後、上記外装
材を、メチルシリコーン樹脂の分解が促進される300
℃以上の温度で加熱・焼成することにより形成できる。
すなわち、上記外装材を加熱・焼成すると、外装材中の
主成分であるメチルシリコーン樹脂が熱分解し、メチル
シリコーン樹脂は炭化水素ガスを放出して、無機物であ
る酸化シリコンへ変化するのである。
【0018】上記において、外装材中にケイ酸マグネシ
ウムを添加したのは、外装材の強度及び耐熱性を向上さ
せるためであり、その配合割合は、メチルシリコーン樹
脂100重量%に対して、20〜60重量%の範囲内に
設定される。また、TiO若しくはAlを添加
したのは、外装材の接着性を高め、外装を施す電圧非直
線抵抗体等に対して外装材を厚塗りできるようにするた
めであり、その配合割合は、メチルシリコーン樹脂10
0重量%に対して、5〜10重量%の範囲内に設定され
る。
【0019】上記第2のバリスタ24にあっては、バリス
タ破壊時に電圧非直線抵抗体12が高温になると、電圧非
直線抵抗体12からの熱や、電極14,14が電圧非直線抵抗
体12から剥がれる際に発生するコロナ放電等のスポット
放電による熱で、外装膜26中に添加された微粉末状のケ
イ酸マグネシウムが溶融・結合して粘性を有するガラス
となると共に、外装膜26の主成分である酸化シリコンも
軟化する。この結果、電圧非直線抵抗体12内部から発生
するガスは、粘性を有する軟らかいガラスと軟化した酸
化シリコンで構成された外装膜26の脆弱部分を容易に突
き破って徐々に外装膜26外部へと放出されることとな
り、外装膜26内部で蓄積された後一気に放出されること
がないため、ガスによる外装膜26の破裂・飛散が防止さ
れる。
【0020】また、バリスタ破壊時に発生するスポット
放電は、粘性を有する上記外装膜26によって、外装膜26
内部に封じ込められる。このため、電圧非直線抵抗体12
内部から発生するガスに、上記スポット放電による火花
が引火して発火することが防止される。また、上記外装
膜26は、無機物である酸化シリコンを主成分として構成
されていることから、ガスやスポット放電によって燃焼
することはない。
【0021】上記外装膜26を形成するためには、メチル
シリコーン樹脂を主成分とする上記外装材を300℃以
上の温度で十分に加熱・焼成し、外装材中の全てのメチ
ルシリコーン樹脂を酸化シリコンへ変化させることが望
ましいが、上記リード端子16が融点の低いSn−Pb半
田を介して接続されている場合には、Sn−Pb半田が
溶融しないように使用されている半田の融点直下の温度
(例えば180℃〜240℃)で加熱する。この場合に
は、外装材中のメチルシリコーン樹脂の全てを無機物で
ある酸化シリコンへ変化させるには至らないが、約70
%以上、酸化シリコンへ変化させることができれば、外
装膜26の主成分が酸化シリコンとなり、十分な不燃性及
び防爆性を発揮することができる
【0022】上記においては、外装被覆型電子部品とし
てバリスタを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限
定されることなく、故障・破壊時に発熱や発火する危険
性のある電子部品、例えばコンデンサ等についても適用
できる。
【0023】
【発明の効果】本発明に係る方法で製造される外装被覆
型電子部品にあっては、電子部品の故障・破壊時に電子
部品が高温となってガスが放出されたり、電極間でスポ
ット放電が発生した場合、電子部品からの熱やスポット
放電による熱で、外装膜中に添加された微粉末状ガラス
質が溶融・結合して粘性を有するガラスとなると共に、
外装膜の主成分である酸化シリコンも軟化する。この結
果、電子部品内部から放出されるガスは、粘性を有する
軟らかいガラスと軟化した酸化シリコンで構成された外
装膜の脆弱部分を容易に突き破って徐々に外装膜外部へ
と放出されることとなり、外装膜内部で蓄積された後一
気に放出されることがないため、電子部品から放出され
たガスによる外装膜の破裂・飛散が防止される。 また、
電子部品の故障・破壊時に発生するスポット放電は、粘
性を有する上記ガラスによって、外装膜内部に封じ込め
られるため、スポット放電による火花が、ガスに引火し
て発火することを防止できる。 さらに、上記外装膜は、
無機物である酸化シリコンを主成分として構成されてい
ることから、ガスやスポット放電によって燃焼すること
はない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1のバリスタの断面図である。
【図2】本発明に係る第2のバリスタの断面図である。
【図3】従来のバリスタの断面図である。
【符号の説明】
10 第1のバリスタ 12 電圧非直線抵抗体 14 電極 16 リード端子 18 Ni半田 20 第1の外装膜 22 第2の外装膜 24 第2のバリスタ 26 外装膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01C 7/02 - 7/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子部品に、酸化シリコンを主成分と
    し、微粉末状ガラス質が添加されて構成された外装膜を
    被覆して成る外装被覆型電子部品の製造方法であって、
    メチルシリコーン樹脂を主成分とし、これに微粉末状ガ
    ラス質、TiO 若しくはAl 、溶剤を添加し、
    これらを混合して構成した外装材を、上記電子部品に塗
    布した後、上記外装材を、メチルシリコーン樹脂の分解
    が促進される300℃以上の温度で加熱・焼成して、外
    装材中の主成分であるメチルシリコーン樹脂を熱分解し
    て酸化シリコンへ変化させることにより、上記外装膜を
    形成することを特徴とする外装被覆型電子部品の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 上記電子部品が、金属酸化物より成る電
    圧非直線抵抗体の両面に電極を形成すると共に、上記各
    電極にリード端子を接続して構成されたバリスタである
    ことを特徴とする請求項1に記載の外装被覆型電子部品
    の製造方法。
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