Резистор
Иллюстрации
Реферат
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 тл 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
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (П) У(50 И 01 С 7 12.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
20-99 Я
Водоэмульсионный полимер
Фосфатное связующее
1-80 фиа1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ, .(21) 3374074/18-21 (22) 29.12.81 (46) 23.04.83. Вюл. Р 15 (72) Л. Т. Прокофьева, Н. Я. Пратусевич, А; С. Гудков, В. A. Войтович и Н. К. Молокова (53) 621. 316.849 (088. 8) (56 ) 1. Авторское . свидетельство СССР по заявке 9 2783950/18-21, кл. Н 01 С 7/12, 1979.
2. Патент QIIA 9 3766508, кл. 337-163, опублик, 1973 (прототий) ., (54)(57)1РЕЗИСТОР, содержащий диэлектрическое основание с нанесенными на него резистивным и предохранительным слоями и защитным лакокрасочным покрытием, о т л и.ч а ющ н и с я тем, что, с,целью повыщения надежности резистора за счет. предотвращения электрического пробоя при перегрузках, в качестве .предохранительного слоя используется композиция на основе водоэмульсиоиного полимера.
2. Резистор по и. 1, о т.л и ч аю шийся тем, что композиция на основе водоэмульсионного полимера дополнительно содержит фосфатное связующее при следуккцем соотнсиаении компонентов, мас.Ъ:
1014047
Изобретение относится к электрон-) ной технике и может быть использова- но при производстве радиокомпонентов, в частности в производстве пленочных резисторов.
Известен резистор, содержащий ,диэлектрическое основание, на котором расположены резистивный элемент, два колпачка с .выводами, закрепленные на торцовых поверхностях основания и защитное покрытие. Полость .10 в дйэлектри еском основании или между торцовой поверхностью диэлектрического основания и колпачком в месте размещения вывода заполнена тринитрофенолом. 15
Этот резистор, включенный в электрическую схему при возникновении электрической перегрузки, нагревается, тринитрофеиол в полости образует газообразное вещество, вызывающее 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 rreperpe2 вается и не воспламеняется. При значительных перегрузках (40 Рн, 63 Рн, 100 Рн) срыв колпачка происходят, как правило, на первой-третьей секунде после возникновения перегрузки 1 .
Однако на резисторах номиналами свыше 1 кОм при значительном превы шении допустимого напряжения до момента срыва колпачка возникает электрический пробой (ЭП) между частямя резистора, т.е. искровой разряд или электрическая дуга длительностью .1-3 с.
Небольшой участок поверхности электродов, на который опирается 40 разряд, быстро нагревается до очень высокой температуры (3500-8000 K), но поскольку время существования ЭП незначительно, то вероятность возникновения пожара от такого перегру- 45 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 ппаменестойким покрытием,.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 рззистивный слой, При большой перегрузке стекло плавится и разрушает резистивную пленку,. размыкается таким образом
-цепь, в которую резистор включен.
Минимальное 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 резисторах оно возникает на первой-третьей секунде после возникновения перегрузки, т.е. значительно раньше, чем сработает механизм защиты от перегрузки и сработает — расплавится реэистивная пленка.
Как уже указывалось, в некоторых жестких условиях эксплуатации резисторов возникновения ЭП на них небезопасно, поэтому необходимы технические решения, устраняющие этот недостаток.
Целью изобретения является повышение надежности резистора за счет предотвращения электрического пробоя при перегрузках.
Указанная цель достигается тем, щто в резисторе, содержащем диэлектрическое основание с нанесенным на него резистивным и предохранительным слоями и защитным лакокрасочным покрытием, в качестве предохранительного слоя использована композиция на основе водоэьульсионного полимера.
При этом композиция на основе водоэмульсионного полимера дополнительно содержит фосфатное связующее при следующем соотношении компонентов, мас.Вг
Водоэмульсионный полимер 20-99
ФосФатное связующее 1-80
Введение фосфатного связующего позволяет снизить температуру сушки композиции.
При работе резистора в условиях, соответствующих 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 300-700 С и выше), промежуточный предохранительный слой, выпол1О14047
30 ненный иэ предлагаемого материала, остается целым на колпачках, но трескается и отслаивается от резистивной пленки вместе с защитным покрытием. Таким образом, хотя бы с части резистивной енки уд, яется 5 защитное покрытие, которое способствует возникновению ЭП на резисторе при перегрузках. Резистивная пленка остается без защитного покрытия и быстрее теряет проводимость и. pas- 10 рывает электрическую цепь резистора.
Разрыв цепи резистора наступает.на первой — второй сеуиде, то доста-. точно для предотвращения ЭП.
Сравнительные результаты испытаний при перегрузках для резисторов с защитным покрытием, незащищенных и с предохранительным слоем показаны в табл. 1. Из табл. видно, что на незащищенных резисторах ЭП не возникает совсем (вследствие быстрой потери проводимости реэистивной пленки в центральной части), на не-, окрашенных - 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.
Следовательно, защитное покрытие способствует возникновению ЭП при перегрузках, а удаление его.хотя бы с части резистивной пленки предотвращает возникновение ЭП, Но поскольку резисторы без защиты резистивной, нленки, как правило, не эксплуати- Ç5 руются, то задача устранения этого явления остается.
Технологические режима нанесения предохранительных слоев должны соответствовать режимам изготовления и условиям эксплуатации резистора в целом и его соетавных частей. Так, например, в резисторах WIT выводы облужены припоем ПОСУ-10, температура плавления которого 237-248 С. Однако уже при температуре более
145 С паяемость выводов резко ухудшается в результате взаимодействия припоя с материалами проволоки, вследствие чего температура сушки предохранительного слоя не должна превышать 145О C.
Другие типы резисторов (С2-33И, ОМЛТ; С2-29В), в которых применяются более тугоп авкие припои, допускают сушку защитных покрытий и предохранительных слоев при 190-200ОC.
Все опробованные водоэмульсионные полимеры:при этой температуре высыхааа в течение 10 15 мин, а при 145О C некОторые из них (МБМ-З, MSN-5с} - 60 требуют для высыхания более длительного времени.
Добавление к эмульсиям фосфатных связующих позволяет варьировать режимы сушки получаемых при этом пре- 65 дохранительных слоев, и, в частности, для резисторов NJIT позволяет получить предохранительные слои, вы-, сыхающие при 145 С в течение 15 мин
В табл. 2 приведены сравнительные результаты испытаний при больших.перегрузках резисторов типа МЛТ- (2Вт, 4,7 кОм н С2-ЗЗМ (0,7 Вт, 1,3 кОм), изготовленных; — соответственно по технологии
МЛТ, и С2-ЗЗИ; с введением в полость тринитрофенола, — по предложенному .способу с предохранительным слоем.
В качестве материала для предохранительных слоев были опробованы водные эмульсии (суспензии) акриловых полимеров, выпускаемые под наз« ваниями "Эмульсия МБС-5c", "Эмульсия МБМ-3", "Эмульсия СО-3" в индивидуальном виде и с добавкой следующих связующих: кальцийалюмохромфосфатнйх (КАХФС), алюмохрояфосфатных (АХФС), медьфосфатных (ХФС).
На фиг. 1-3 представлены предлагаемые резисторы.
Резисторы с предохранительным слоем были изготовлены следующим образом.
После получения резистивного элемента 1 на диэлектрическом основании 2 он подвергался термообработке, Затем формировались контактные узлы (колпачок 3 и вывод 4) и нано сился предохранительный слой 5 иэ водоэмульсионного полимера или иэ композиции, полученной смешиванием водоэмульсионного полимера с фосфатным связующим с содержанием последнего 1-80 мас.Ъ, при этом допускается разбавленйе дисперсий водой до получения технологической вязкости, Предохранительные слои высушивали при 145-200 С в течение 15 мин.
Затем наносили защитные покрытия б.
Из известных лакокрасочных мате-. риалов, применяемых в настоящее время резисторостроении, были исполь" зованы в качестве защитных покрытий
:для экспериментальных образцов резис,торов эмали марок ЭП-921, ЭП-925, 1 лак ЭП-96.
Варианты изготовления изследуеьых предохранительных слоев более детально представлены в табл. 2.
Как видно из табл. 2, электрического переирытия при перегрузках резисторов с предохранительными слоями и лакокрасочными покрытиями не возникает, в то время как на резисторах без предохранительных слоев (варианты 1 и 2).электрическое перекрытие возникает.
Результаты испытаний резисторов предлагаемой конструкции (с предо,:хранительным слоем) на соответствие
1014047 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).
t0 Экономический эффект, полученный за счет предотвращения возгорания и порчи радиоэлектронного оборудования в результате применения в нем пожаробеэопасных резисторов, ориентиро15 вочно составит 230 тыс.руб. в год.
Таблица 1
Результаты испытания резисторов
r Окрашенных
Величина перегрузки, кратная номинальной мощ ности, ХРнХ
С предохранительным слоем
Неокрашенных
МПТ (2Вт, 4,,7кОм) С третьей секунды возникает электрическое перекрытие длительностью
6 с
На второй секунде происходит разрыв цепи без образования электрического перекрытия 63
На второй секунде разрывается цепь резистора беэ образования электрического перекрытия между колпач» нами
100
На второй секунде происходит разрыв цепи беэ образования электрического перекрытия
Со второй секунды возникает ЭП длительностью 5 с
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 беэ образования ЭП между колпачками
С первой секунды возникает ЭП .длительностью 7-8 с
На первой секунде разрывается электрическая цепь резистора без образования ЭП
С первой секунды возникает ЭП длительностью
7-8 с
100
На первой секунде разрывается электрическая цепь резистора без образования
ЭП
На первой секунде разрывается цепь резистора без образования ЭП между колпачками
Таблица 2.
Режим испытаний
Рн
1 ° Резисторы MJIT с защитным покрытием 63 из ЭП-921 и ЭП-96
Резисторы С2-ЗЗИ с защитным покрытием из ЭП-925 100
2. Резистор по технологии MJIT с введением 63 в полость его тринитрофенола 100 требованиям ГОСТ 7113-77 (резисторы постоянные непроволочные типов МТ, MJIT, МГП) представлены в табл. 3.
Как видно иэ табл. 3, параметры исследуемых резисторов с большим запасом укладываются в нормы ГОСТ.
Предохранительный слой можно на:носить на том же оборудовании, на котором формируются лакокрасочные защитные покрытия. Материалы для этого слоя выпускаются отечественной промжаленностью, недороги, обладают достаточно большим гарантийным сро;:ком хранения.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволит обеспечить выпуск
Технологические особенности из готовления резисторов
Время начала возникновения электрического перекрытия после приложения испытуемого напряжения, с
1014047
Продолиение табл. 2.Не возникает
МБМ-5С
100. то ае б) водоэмульсионный полимер
МБМ-3
100
» ». в) . водоэмульсионный полимер
» »
СОЗ
100
r) водоэмульсионный полимер МБМ-5с с добавлением фосфатных связующих, мас.Ъ!
100
» »
° В
КАХФС в количестве 1, 10, 20, 30, 40, 50,- 80
АХФ(в количестве 1, 30, 50, 80
100МФС в количестве 1, 30, 50, 80
» »
100 д) водоэмульсионный полимер МБМ-3 с добавлением фосфатного связующего
КАХФС- в количестве 1« 80
»е»
100 е) водоэмульсионный полимер СОЗ с добавлением фосфатных связующих, ИЦ(ФС в количестве 1, 30, 50, 80
63
100
» е»
АХФС в количестве 1, 30, 50, 80
100
МФС в количестве 1, 30, 50, 80
63
100
», «»»
3. резисторы по предлагаемой конструкции с защитными покрытиями из эмалей
Эп-921, ЭН-925, лака ЭП-96 с предохранительными слоями следующих. вариантов е а) водоэмульсионный . полимер
1014047.Таблица 3
Изменение сопротивления, Ф
Вчд испытаний
Норма по ГОСТ В результате
7113-77 испытаний
Испытание на влагоустойчивость, кратковременное
0,08
Испытание на влагоустойчивость, длительное
6,008 в условиях повьааенной влажности после периода восстановления
0,15
Испытание на воздействие смены температур .
0,89
Испытание на долговечность, ч 500
0,2 1
+10
+10
0,22
1000 фию. 8
Заказ 3029/62 Тираж 701 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, .4
Составитель М. Щербакова
Редактор В. Данко ТехредМ.Гергель Корректор A. Тяско