專利名稱：一種具有分步失效功能的浪涌保護(hù)器內(nèi)置壓敏芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓敏芯片。
背景技術(shù)：
浪涌保護(hù)器作為一種新型的低壓電器，越來越廣泛地應(yīng)用于通信電源、計(jì)算機(jī)電源、民用建筑電源等低壓電網(wǎng)中，能夠有效地保護(hù)電網(wǎng)中的用電設(shè)備免遭雷電等電磁干擾的侵害，正在迅速地被推廣和普及。
浪涌保護(hù)器的核心部件是它的內(nèi)置壓敏芯片。
在現(xiàn)有技術(shù)中，一般是在壓敏陶瓷基片的兩面涂覆導(dǎo)電涂層(通常采用銀層)，再在導(dǎo)電涂層上焊接銅電極片，形成兩個(gè)引出端頭，從而構(gòu)成浪涌保護(hù)器的內(nèi)置壓敏芯片。
其中，所采用的壓敏陶瓷基片是由氧化鋅為主體材料，加入少量氧化鉍、氧化鈷等金屬氧化物，在高溫下燒制而成。
內(nèi)置壓敏芯片可以用兩種方式封裝在浪涌保護(hù)器的塑料外殼內(nèi)，一種是先將壓敏芯片裹封一層絕緣防潮裹封層，只留出兩個(gè)引出端頭后(亦即是通常的所說的壓敏電阻器成品)，再將其固定在浪涌保護(hù)器的塑料外殼內(nèi)。另一種方式是將壓敏芯片放置在浪涌保護(hù)器的塑料外殼內(nèi)預(yù)制的空腔中，再灌注絕緣防潮灌封膠，將其裹封后，只露出兩個(gè)引出端頭。
由于電網(wǎng)中浪涌沖擊的情況復(fù)雜，有可能出現(xiàn)超出浪涌保護(hù)器耐受能力的浪涌脈沖，造成浪涌保護(hù)器中的壓敏芯片劣化失效，并有可能使壓敏芯片發(fā)熱起火而造成重大事故。所以，浪涌保護(hù)器通常都設(shè)計(jì)有過熱保護(hù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)壓敏芯片劣化發(fā)熱時(shí)，該過熱保護(hù)結(jié)構(gòu)可以斷開回路，使浪涌保護(hù)器脫離電網(wǎng)電源，避免因壓敏芯片劣化失效發(fā)熱造成火災(zāi)等重大事故。上述過熱保護(hù)結(jié)構(gòu)通常由以下方式構(gòu)成采用低熔點(diǎn)合金，將壓敏芯片的一個(gè)電極片引出端頭與一彈性導(dǎo)電金屬(如金屬彈簧或簧片)的一端焊接。在此方式中，低熔點(diǎn)合金形成一熱保護(hù)焊點(diǎn)，由低熔點(diǎn)合金形成的熱保護(hù)焊點(diǎn)與彈性導(dǎo)電金屬共同構(gòu)成過熱保護(hù)結(jié)構(gòu)。在電路連接上，壓敏芯片的一個(gè)電極片引出端頭、熱保護(hù)焊點(diǎn)和彈性導(dǎo)電金屬的一端依次串聯(lián)連接而形成串聯(lián)支路，壓敏芯片的另一個(gè)電極片引出端頭和彈性導(dǎo)電金屬的另一端分別構(gòu)成浪涌保護(hù)器的與外電路相連接的兩個(gè)外接端。當(dāng)壓敏芯片劣化發(fā)熱時(shí)，熱保護(hù)焊點(diǎn)熔化，彈性導(dǎo)電金屬彈開，進(jìn)而斷開串聯(lián)支路，使浪涌保護(hù)器退出電源系統(tǒng)，不至于因壓敏芯片的劣化發(fā)熱而引發(fā)火災(zāi)。
但是，在很多情況下，浪涌脈沖會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)高密度地多次出現(xiàn)。例如，在夏季一場雷暴雨過程中，由云層放電引起的浪涌就可能高達(dá)上千次。正是基于這一原因，在很多場合，如通訊機(jī)站、機(jī)場、銀行和計(jì)算機(jī)機(jī)房等地方，既要求電子設(shè)備在浪涌沖擊存在的環(huán)境中不間斷地工作，又要求對電子設(shè)備的浪涌防護(hù)不能有所間斷。而在上述技術(shù)處理措施中，壓敏芯片一旦在雷暴雨的中途劣化失效，就會(huì)使過熱保護(hù)結(jié)構(gòu)動(dòng)作，讓浪涌保護(hù)器退出電源系統(tǒng)，相應(yīng)不能再對電子設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，價(jià)值昂貴的電子設(shè)備就將受到雷暴浪涌沖擊威脅，有可能使設(shè)備損壞或數(shù)據(jù)丟失，造成重大損失。因此，上述浪涌保護(hù)器中所使用的核心部件——內(nèi)置壓敏芯片不能滿足對電子設(shè)備進(jìn)行持續(xù)保護(hù)的要求。
雖然，隨著技術(shù)的進(jìn)步，已經(jīng)有人提出了一些具有新結(jié)構(gòu)的壓敏電阻器產(chǎn)品，如中國實(shí)用新型專利01247568.8公開的單層基片表面貼裝式壓敏電阻器，中國發(fā)明專利97194094.0公開的壓敏電阻塊等等，但這些產(chǎn)品內(nèi)的壓敏芯片均不能用于解決上述問題。
為了確保價(jià)值昂貴的電子設(shè)備不受損壞、資料庫中的數(shù)據(jù)不丟失，還要防止火災(zāi)，在實(shí)際應(yīng)用中，有人提出了一種互為備份的浪涌保護(hù)器方案，即是將兩只獨(dú)立的已經(jīng)裹封好的壓敏芯片(亦即是兩只壓敏電阻器成品)裝入一個(gè)浪涌保護(hù)器殼體中，并讓上述二壓敏芯片各自與熱保護(hù)焊點(diǎn)、彈性導(dǎo)電金屬形成具有過熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的串聯(lián)支路，此后，再將上述兩個(gè)串聯(lián)支路相并聯(lián)。這樣，當(dāng)其中一只壓敏芯片受浪涌沖擊而劣化發(fā)熱時(shí)，與之相聯(lián)的熱保護(hù)焊點(diǎn)將會(huì)熔化并讓彈性導(dǎo)電金屬斷開，該壓敏芯片所在的串聯(lián)支路相應(yīng)被斷開，損壞的壓敏芯片停止工作并不再發(fā)熱，避免造成起火事故。但由于另一支壓敏芯片所在的串聯(lián)支路未被斷開，浪涌保護(hù)器仍然可以繼續(xù)工作，從而可以對防護(hù)對象繼續(xù)實(shí)施浪涌保護(hù)，直至雷暴雨結(jié)束后，再整體更換一支新的浪涌保護(hù)器。在浪涌沖擊過程中，兩只壓敏芯片同時(shí)劣化的概率相對較小，因此，即使兩只壓敏芯片均發(fā)生劣化而失效，它們的失效過程也是一種具有時(shí)間差的分步失效過程，與此相對應(yīng)，這種互為備份的浪涌保護(hù)器就構(gòu)成了一種具有分步失效功能的浪涌保護(hù)器，它可以在一只壓敏芯片失效，過熱保護(hù)結(jié)構(gòu)斷開的情況下，另外一只壓敏芯片仍然能夠?qū)Ψ雷o(hù)對象提供浪涌防護(hù)，其防護(hù)的可靠性也就得到了較大的提高。但是，就上述方案來說，由于它同時(shí)安裝了兩個(gè)已裹封好的壓敏芯片(如前述，亦即是兩只壓敏電阻器成品)，因此它實(shí)質(zhì)上是將兩個(gè)獨(dú)立的浪涌保護(hù)器并聯(lián)在了一個(gè)殼體內(nèi)，相應(yīng)提高了浪涌保護(hù)器的制造成本，并使浪涌保護(hù)器的體積增大，不能夠大量代替安裝有單只壓敏芯片的浪涌保護(hù)器，相應(yīng)也限制了這一技術(shù)構(gòu)思的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對現(xiàn)有壓敏芯片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種具有分步失效功能的浪涌保護(hù)器內(nèi)置壓敏芯片，該壓敏芯片將有助于制作出成本較低、體積較小且具有分步失效功能的浪涌保護(hù)器。
本發(fā)明的壓敏芯片具有壓敏陶瓷基片、導(dǎo)電涂層和電極片，其特征是所述壓敏陶瓷基片由至少兩個(gè)相互獨(dú)立的壓敏陶瓷基片單元組成，在各壓敏陶瓷基片單元的兩個(gè)相對表面上分別涂覆有導(dǎo)電涂層，各壓敏陶瓷基片單元一面上的導(dǎo)電涂層通過一公共電極片相連通，各壓敏陶瓷基片單元另一面的導(dǎo)電涂層上分別設(shè)置有獨(dú)立的電極片。
在本發(fā)明中，所設(shè)置的壓敏陶瓷基片由至少兩個(gè)相互獨(dú)立的壓敏陶瓷基片單元組成，該壓敏陶瓷基片單元可以是兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)等等。每一個(gè)壓敏陶瓷基片單元的兩個(gè)相對表面中的一面，可以在同一平面上通過上述公共電極片相連通，也可以在不同平面上通過上述公共電極片相連通。
在必要時(shí)，可以將上述各壓敏陶瓷基片單元排列組合成多種形狀，以適應(yīng)特定的安裝要求或尺寸。例如，可以讓各壓敏陶瓷基片單元并列設(shè)置而形成一平板狀結(jié)構(gòu)，也可以將各壓敏陶瓷基片單元依次疊合(如在上述公共電極片的連接下形成一種往復(fù)折疊式結(jié)構(gòu))。
在本發(fā)明中，所述各壓敏陶瓷基片單元的另一面上的獨(dú)立的電極片不再與其它壓敏陶瓷基片單元的獨(dú)立的電極片相連通。
在使用本發(fā)明的壓敏芯片時(shí)，可以由上述將各壓敏陶瓷基片單元的一面同時(shí)連通的公共電極片處引出一公共端頭(也可以直接由該公共電極片充當(dāng)公共端頭)，使之充當(dāng)浪涌保護(hù)器的與外電路相連接的一個(gè)外接端。同時(shí)，由各壓敏陶瓷基片單元的另一面上的獨(dú)立的電極片上分別引出互不相連的獨(dú)立端頭(也可以直接由各個(gè)獨(dú)立的電極片充當(dāng)其獨(dú)立端頭)。此后，讓各個(gè)壓敏陶瓷基片單元的獨(dú)立端頭分別與熱保護(hù)焊點(diǎn)、彈性導(dǎo)電金屬的一端相接，即分別形成具有過熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的串聯(lián)支路(在各個(gè)串聯(lián)支路內(nèi)分別具有彈性導(dǎo)電金屬)，最后，再將上述各個(gè)串聯(lián)支路中的彈性導(dǎo)電金屬的另一端連接在一起，從而得到浪涌保護(hù)器的與外電路相連接的另一個(gè)外接端。
在浪涌保護(hù)器的使用過程中，當(dāng)某一串聯(lián)支路中的壓敏陶瓷基片單元劣化發(fā)熱時(shí)，與之相聯(lián)的熱保護(hù)焊點(diǎn)將熔化并讓與之對應(yīng)的彈性導(dǎo)電金屬斷開，該壓敏陶瓷基片單元所在的串聯(lián)支路相應(yīng)被斷開，損壞的壓敏陶瓷基片單元停止工作并不再發(fā)熱，避免造成起火事故。但由于其它壓敏陶瓷基片單元所在的串聯(lián)支路未被斷開，浪涌保護(hù)器仍然可以繼續(xù)工作，從而可以對防護(hù)對象繼續(xù)實(shí)施浪涌保護(hù)。
與前述現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比較，本發(fā)明的壓敏芯片具有分步失效功能(即不會(huì)一次性地全部失效)，當(dāng)將其使用在浪涌保護(hù)器中時(shí)，在壓敏芯片局部損壞(即某些壓敏陶瓷基片單元被損壞)的情況下，浪涌保護(hù)器仍然具備浪涌保護(hù)功能，相應(yīng)提高了浪涌保護(hù)器的可靠性。另外，與前述互為備份的浪涌保護(hù)器方案相比較，由于本發(fā)明的技術(shù)方案直接對壓敏芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，從而具備如下優(yōu)點(diǎn)①、有利于降低浪涌保護(hù)器產(chǎn)品的總體制作成本。由于本發(fā)明產(chǎn)品中位于各壓敏陶瓷基片單元一面上的導(dǎo)電涂層通過公共電極片(或稱共用電極片)相連通，與同時(shí)在浪涌保護(hù)器中設(shè)置兩個(gè)甚至多個(gè)(兩個(gè)以上)已成型的壓敏電阻器成品相比較，電極片的用量將明顯減少。以現(xiàn)有的壓敏電阻器成品為參照，據(jù)實(shí)際測算，一個(gè)電極片在現(xiàn)有的壓敏電阻器的制作成本中約占5％以上。因此，電極片數(shù)量的減少將大大降低浪涌保護(hù)器的總體制作成本。在本發(fā)明的產(chǎn)品中，壓敏陶瓷基片單元的數(shù)量越多，這一成本降低的效應(yīng)就越大。當(dāng)然，即使在壓敏芯片產(chǎn)品中僅僅設(shè)置了兩個(gè)壓敏陶瓷基片單元，它也可以在上述具有分步失效功能的浪涌保護(hù)器中起到兩個(gè)壓敏電阻器成品的作用，在此情形下，兩個(gè)壓敏電阻器成品需用四個(gè)電極片，而本產(chǎn)品則僅需三個(gè)電極片，其對降低產(chǎn)品總體成本的作用仍然不可小視。
②、有利于提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。與前述在浪涌保護(hù)器中同時(shí)安裝兩個(gè)已裹封好的壓敏芯片的方案相比較，采用本發(fā)明的技術(shù)方案之后，可以避免絕緣裹封層的重復(fù)設(shè)置、電極片端頭的重復(fù)引出等多個(gè)制作過程的重復(fù)，提高了生產(chǎn)效率，這也有助于降低產(chǎn)品的制造成本。
③、有利于減小具有分步失效功能的浪涌保護(hù)器的體積。由于本發(fā)明的技術(shù)方案避免了絕緣裹封層的重復(fù)設(shè)置和電極片端頭的重復(fù)引出，精簡了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，相應(yīng)使浪涌保護(hù)器中壓敏芯片所占用的空間縮小，并為在浪涌保護(hù)器中設(shè)置更多可分步失效的保護(hù)支路提供了可能。
④、可以讓浪涌保護(hù)器提供更為可靠的防護(hù)。在本發(fā)明的產(chǎn)品中，壓敏陶瓷基片單元可以為多個(gè)，且在精簡了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，避免了絕緣裹封層的重復(fù)設(shè)置、電極片端頭的重復(fù)引出之后，即使在壓敏芯片中同時(shí)設(shè)置多個(gè)(兩個(gè)以上)壓敏陶瓷基片單元，也不會(huì)在浪涌保護(hù)器中占用過多的空間，從而可以在浪涌保護(hù)器中設(shè)置更多的保護(hù)支路，讓浪涌保護(hù)器在多個(gè)壓敏陶瓷基片單元先后劣化的情況下，仍然能夠有效地為防護(hù)對象提供浪涌防護(hù)，進(jìn)而大大地提高了浪涌保護(hù)的可靠性。
因此，本發(fā)明的壓敏芯片具有可降低浪涌保護(hù)器總體制造成本、提高生產(chǎn)效率的特點(diǎn)，它可以有效地減小具有分步失效功能的浪涌保護(hù)器的體積，且便于制作出實(shí)用性更好、防護(hù)性能更強(qiáng)的浪涌保護(hù)器。
本發(fā)明的內(nèi)容結(jié)合以下實(shí)施例作更進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于實(shí)施例中所涉及的內(nèi)容。


圖1是實(shí)施例1中壓敏芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A——A剖面圖。
圖3是實(shí)施例2中壓敏芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如圖1～2所示，本實(shí)施例中的壓敏芯片具有壓敏陶瓷基片、導(dǎo)電涂層和電極片，其特征是所述壓敏陶瓷基片由至少兩個(gè)相互獨(dú)立的壓敏陶瓷基片單元組成，本例中由三個(gè)相互獨(dú)立的壓敏陶瓷基片單元1、2、3組成了壓敏陶瓷基片，在各壓敏陶瓷基片單元的兩個(gè)相對表面上分別涂覆有導(dǎo)電涂層4，各壓敏陶瓷基片單元一面上的導(dǎo)電涂層通過一公共電極片5相連通，各壓敏陶瓷基片單元另一面的導(dǎo)電涂層上分別設(shè)置有獨(dú)立的電極片。在本實(shí)施例中，三個(gè)相互獨(dú)立的壓敏陶瓷基片單元1、2、3上分別具有獨(dú)立電極片6、7、8。
另外，本實(shí)施例中的上述各壓敏陶瓷基片單元1、2、3并列設(shè)置而形成一平板狀結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例2如圖3所示，本實(shí)施例中的壓敏芯片與實(shí)施例1相似，其區(qū)別僅在于各壓敏陶瓷基片單元1、2、3依次疊合。為了保證各壓敏陶瓷基片單元相互獨(dú)立，在本實(shí)施例的情形下，相鄰壓敏陶瓷基片單元之間具有間隙。
就本實(shí)用新型來說，上述實(shí)施例1和實(shí)施例2中的壓敏陶瓷基片單元數(shù)目也可以適當(dāng)增加或減少，如減少至兩個(gè)或增加至四個(gè)、五個(gè)等等。
權(quán)利要求
1.一種具有分步失效功能的浪涌保護(hù)器內(nèi)置壓敏芯片，具有壓敏陶瓷基片、導(dǎo)電涂層和電極片，其特征是所述壓敏陶瓷基片由至少兩個(gè)相互獨(dú)立的壓敏陶瓷基片單元組成，在各壓敏陶瓷基片單元的兩個(gè)相對表面上分別涂覆有導(dǎo)電涂層，各壓敏陶瓷基片單元一面上的導(dǎo)電涂層通過一公共電極片相連通，各壓敏陶瓷基片單元另一面的導(dǎo)電涂層上分別設(shè)置有獨(dú)立的電極片。
2.如權(quán)利要求1所述的壓敏芯片，其特征是所述各壓敏陶瓷基片單元并列設(shè)置而形成一平板狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的壓敏芯片，其特征是所述各壓敏陶瓷基片單元依次疊合。
全文摘要
一種具有分步失效功能的浪涌保護(hù)器內(nèi)置壓敏芯片，具有壓敏陶瓷基片、導(dǎo)電涂層和電極片，其特征是所述壓敏陶瓷基片由至少兩個(gè)相互獨(dú)立的壓敏陶瓷基片單元組成，在各壓敏陶瓷基片單元的兩個(gè)相對表面上分別涂覆有導(dǎo)電涂層，各壓敏陶瓷基片單元一面上的導(dǎo)電涂層通過一公共電極片相連通，各壓敏陶瓷基片單元另一面的導(dǎo)電涂層上分別設(shè)置有獨(dú)立的電極片。本發(fā)明的壓敏芯片具有可降低浪涌保護(hù)器總體制造成本、提高生產(chǎn)效率的特點(diǎn)，它可以有效地減小具有分步失效功能的浪涌保護(hù)器的體積，且便于制作出實(shí)用性更好、防護(hù)性能更強(qiáng)的浪涌保護(hù)器。
文檔編號(hào)H02H9/04GK1604238SQ20041004093
公開日2005年4月6日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者李欣, 李炬, 敬履偉, 譚宜成 申請人:成都鐵達(dá)電子有限責(zé)任公司, 李欣