Резистор Советский патент 1983 года по МПК H01C7/12 

Изобретение относится к электрон ной технике и может быть использова но при производстве радиокомпонентов , а частности в производстве пле ночных резисторов. Известен резистор, содержащий диэлектрическое основание, на котором распсзложены реэистивный элемент два колпачка с -выводами, закрепленные на торцовых поверхностях осьова ния и защитное покрытие. Полость в диэлектрическом основании или между торцовой поверхностью диэлект рического основания и колпачком в месте размещения вывода заполнена тринитрофеНОЛОМ. Этот резистор, включенный в элек рическую схему при возникновении электрической перегрузки, нагревает ся, тринитрофенол в полости образует газообразное-вещество, вызывакше увеличение давления в полости, приводящее к срыву колпачка и размыканию электрической цепи. Таким образом, этот резистор обладает предохранительными свойствами: при работе в режиме перегрузок не перегревается и не воспламеняется. При значительных перегрузках (40 Рн, 63 Рн 100 Рн) срыв колпачка происходит, как правило, на первой-третьей секу де после возникновения перегрузки ij Однако на резисторах номиналами свыше 1 кОм при значительном превыi шении допустимого напряжения до момента срыва колпачка возникает элек рический пробой (ЭП) между частями резистора:, т.е. искровой разряд 1или электрическая дуга длительность ;i-3 с. I Небольшой участок поверхности электродов, на который опирается разряд, быстро нагревается до очень высокой температуры (3500-8000 к), но поскольку время существования ЭП незначительно, то вероятность возникновения пожара от такого перегру женного резистора практически равна нулю при нахождении его в бытовой аппаратуре, например в телевизорах, магнитофонах. В случае применения резисторов в аппаратуре, работающей в более опасных условиях эксплуатации, например, во взрывоопасных помещениях, встает задача полного исключения ЭП на резисторах при их перегрузке. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является резистор с пламенестойким покЕядтием,. исключающий перегрев и воспламенение при появлении значительных перегрузок. Этот резистор содержит диэлектрическое основание с нанесенным на него резистивным и предохранительным слоями и защитным лакокрасочным покрытием. В качестве предохранительного слоя используют покрытие из стекла, неполностью покрывающее р зистивный слой. При большой перегрузке стекло плавится и разрушает резистивную пленку,, размыкается таким образом -цепь, в которую резистор включен. Йинимальное время от момента возникновения перегрузки на резисторе до момента его расплавления составляет 10 с 2. Существенным недостатком такой конструкции резистора является возникновение кратковременного ЭП до момента расплавления резистивной пленки, так как на некоторых рез сторах оно возникает на первой-трёть-. ей секунде после возникновения перегрузки, т.е. значительно раньше, чем сработает механизм защиты от перегрузки и сработает - расплавится резистивная пленка. Как уже указывалось, в некоторых жестких условиях эксплуатации резисторов возникновения ЭП на них небезопасно, поэтому необходимы технические решения, устранякяйие этот недостаток. Целью изобретения является повышение надежности резистора за счет предотвращения электрического пробоя при перегрузках. Указанная цель достигается тем, 51то в резисторе, содержащем диэлектрическое основание с нанесенным на него резист-ивным и предохранительным слоями и защитным лакокрасочным покрытием, в качестве предохранительного слоя использована композиция на основе водоэмульсионного полимера. При этом композиция на основе водоэ(иульсионного полимера дополнительно содержит фосфатное связуквдее при следующем соотнесении компонентов , мае.% Водоэмульсионный полимер 20-99 Фосфатное связующее Введение фосфатного связующего позволяет снизить температуру сушки композиции. При работе резистора в условиях, соответствунадих номинальным условиям эксплуатации (т.е. при номинальной нагрузке в допустимом интервале рабочих температур) промежуточный предохранительный слой из предлагаемого материала не разрушается и не ухудшает электрические параметры резистора. При работе резистора в аварийной ситуации, т.е. в режиме перегрузок, когда резистор нагревается выше максимальной рабочей температуры , (до ЗОО-ТОО С и выше), промежуточный тредохранительный слой, выполненный йэ предлагаемого материала, остается целым на колпачках, но трескается и отслаивается от реэистивной пленки вместе с защитным покрытием. Таким образом, хотя бы с части реэистивной пленки удаляется защитное покрытие, которое спосо«5ствует возникновению ЭП на резисторе при перегрузках. Резистивная пленка остается без защитного покрытия и быстрее теряет проводимость и. разрывает электрическую цепь резистора Разрыв цепи резистора наступаетна первой - второй сеунде, что доста-. точно для предотвращения ЭП.

Сравнительные результаты испытаний при перегрузках для резисторов с защитным поКЕчлтием, незащищенных и с предохранительным слоем показаны в табл. 1. Из табл. видно, что на незащищенных рез.исторах ЭП не возникает совсем (вследствие быстрой потери проводимости резистивной пленки в центральной части), на неокрашенных - возникает, начиная с первой-третьей секунды, на резисторах с предохранительным слоем, где имеет место удаление защитного покрытия с пленки и сохранение его на контактах,.также ЭП не возникает. Следовательноj защитное покрытие способствует возникновению ЭП при перегрузках, а удаление его- хотя бы с ч.асти резистивной пленки предотвращает возникновение ЭП. Но поскольку резисторы без защиты резистивной нленки, как правило, не эксплуатируются, то задача устранения этого явления осагается.

Технологические режимы нанесения предохранительных слоев должны соответствовать режимам изготовления и условиям эксплуатации резистора в целом и его совтавных частей. Так, например, в резисторах МЛТ выводаз облудены припоем ПОСУ-10, тe пepaтyра плавления которого 237-248° С. Однако уже при температуре более -паяемость выводов резко ухудшается в результате взаимодействия припоя с материалами проволоки, вследствие чего температура сушки предохранительного слоя не должна превышать 145с.

Йэугие типы резисторов (С2-ЗЗИ, ОМЛТ, С2-29В), В которых применяются более TyronJiaBKHe припои, допускают сушку защитных покрытий и предохранительных слоев при 190-200°С.

Все опробованные водоэмульсионны полимеры при этой температуре высыхкя в течение мин, а при некбторые J13 них (МВМ-3, МБМ-5с) требуют для высыхания более длительного времени.

Добавление к эмульсиям фосфатных связукяцих позволяет варьировать режи «1 сушки получаемых при этом предохранительных слоев, и, в частности, для резисторов МЛТ позволяет получить предохранительные слои, высыхающие при 145с в течение 15 мин. В табл. 2 приведены сравнительные результаты испытаний при больших, перегрузках резисторов типа МЛТ (2Вт, 4,7 кОм и С2-ЗЗМ (0,7 Вт, 1,3 кОм), изготовленных;

-соответственно по технологии

0 .МЛТ, и С2-ЗЗИ;

-с введением в полость тринитро- фенола

-по предложенному .способу с lipeдохранительным слоем,

5

Ъ качестве материала для предохранительных слоев были опробованы водные эмульсии (суспензии) акрилоKJX полимеров, выпускаемые под названия «1 Эмульсия МБС-5с, Эмульсия МВМ-3, Эмульсия СО-3 в инди0видуальном виде и с добавкой следующих связующих: кальцийалюмохромфосфатных (КАХФС), алюмохроифосфатных (АХФС), медьфосфатных (МФС).

На фиг. 1-3 представлены предла5гаемые резисторы. - Резисторы с предохранительным слоем были изготовлены следующим образом.

После получения резистивного

0 элемента 1 на диэлектрическом основании 2 он подвергался термообработке. Затем формировались контактные узлы (колпачок 3 и вывод 4) и наносился предохранительный слой 5 из

5 водоэмульсионного полимера или из композиции, полученной смешиванием водоэмульсионного полимера с фосфатным свяэукйшм с содержанием последнего 1-80 мас.%, при этом до0 пускается разбавление дисперсий водой до получения технологиЧ(еской вязкости.

Предохранительные слои высуи1ивали при 145-200С.в течение 15 мин. .Затем наносили защитные покрытия б.

5

Из известных лакокрасочных материалов, применяемых в настоящее -ч резисторостроении, были использованы в качестве защитных покрытий ;дпя экспериментальных образцов резис0;торов эмали марок ЭП-921, ЭП-925, |лак ЭП-96.

I Варианты изготовления исследуемых щ едохранительных слоев более детально представлены в табл. 2.

5

Как видно из табл. 2, электрического перекрытия при перегрузках резисторов с предохранительными слоями и лакокрасочными покрытиями не воз- у никает, в то время как на резисторах без предохранительных слоев (вариан0ты 1 и 2) электрическое перекрытие возникает.

Результаты испытаний резисторов предлагаемой конструкции (с предо|хранительным слоем) на соответствие

5

требованиям ГОСТ 7113-77 (резисторы постоянные непроволочные типов МТ, МЛТ, МГП) представлены в табл. 3.

Как видно цэ табл. 3, параметры исследуемых резисторов с большим запасом укладываются в нормы ГОСТ.

Предохранительный слой можнр наносить на том же оборудовании, на котором формируются лакокрасочные защитные покрытия. Материалы для :этого слоя выпускаются отечественной :промышленностью, недороги, обладают Достаточно большим гарантийным сроком хранения.

,i Таким образом, предлагаемое изобретение позволит обеспечить выпуск

резисторов на которых полностью исключается возникновение электрического перекрытия при значительных перегрузках, установленных Международным электротехническим комитетом для испытаний перегрузкой.

Изобретение может быть применено в резисторах с контактными колпачками, а также в бесколпачковых и безвыводных резисторах (фиг. 1-3).

Экономический эффект, полученный за счет предотвращения возгорания и порчи радиоэлектронного оборудования в результате применения в нем пожаробезопасных резисторов, ориентировочно составит 230 тыс.руб. в год.

Таблица 1

1РЕЗИСТОР, содержащий диэлектрическое основание с нанесенными на него резистивным и предохранительным слоями и защитным лакокрасочным покрытием, отлич ающ и и с я тем, что, с. повмшения надежности резистора эа счет предотвращения электрического щ обоя при перегрузках, в качестве предохранительного слоя используется композиция на основе водоэмульсионного полимера. 2. Резистор по п. 1, о т- л и ч аю щ и и с я тем, что композиция на основе водоэмульсионного полимера дополнительно содержит фосфатное связующее гдзи сл адующем соотношении компонентов, мас.%: Водоэмульсионный полимер Фосфатное свяэукяа/ге 1-80

МЛТ (2Вт:f 4,.7кОм) На второй секунде разрывается цепь резистора без образования электрического перекрытия между колпачками

На второй секунде разрывается цепь резистора без образования ЭП между колпачками

С2-33 И-1 (ЗкОм, 0,7Вт)

63

На первой секунде разрывается цепь резистора без образования ЭП между колпачками

00

На первой секунде разрывается цепь резистора без образования ЭП между колпачками

Резисторы МЛТ с защитным покрытием из ЭП-921 и ЭП-96

Резисторы С2-ЗЗИ с защитнЕлм покрытием

из ЭП-925100

Резистор по технологии МЛТ с введением 63 в полость его тринитрофенола 100

На второй секунде происходит разрыв цеш без образования электрического перекрытия

На первой секунде разрывается электрическая цепь резистора без образования ЭП

«

На первбй секунде разрывается электрическая цепь резистора без образования ЭП

63

3 2 С третьей секундыНа второй секунде возникает электри-происходит разрыв ческое перекрытиецепи без образовадлительностьюния электрического б сперекрытия

Продолжение табл. 2

Испытание на влагоустойчивость, кратковременное

Испытание на влагоустойчивость, длительное

в условиях повышенной влажно после периода восстановления

Испытание на воздействие смены

температур

Испытание на долговечность, ч

500

1000

f S 1 г

i-Д../П./.:...

.Таблица 3

0,08

0,008 0,15

0,89

0,21 0,22