专利名称：一种具有分步失效功能的浪涌保护器内置压敏芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压敏芯片。
背景技术：
浪涌保护器作为一种新型的低压电器，越来越广泛地应用于通信电源、计算机电源、民用建筑电源等低压电网中，能够有效地保护电网中的用电设备免遭雷电等电磁干扰的侵害，正在迅速地被推广和普及。
浪涌保护器的核心部件是它的内置压敏芯片。
在现有技术中，一般是在压敏陶瓷基片的两面涂覆导电涂层(通常采用银层)，再在导电涂层上焊接铜电极片，形成两个引出端头，从而构成浪涌保护器的内置压敏芯片。
其中，所采用的压敏陶瓷基片是由氧化锌为主体材料，加入少量氧化铋、氧化钴等金属氧化物，在高温下烧制而成。
内置压敏芯片可以用两种方式封装在浪涌保护器的塑料外壳内，一种是先将压敏芯片裹封一层绝缘防潮裹封层，只留出两个引出端头后(亦即是通常的所说的压敏电阻器成品)，再将其固定在浪涌保护器的塑料外壳内。另一种方式是将压敏芯片放置在浪涌保护器的塑料外壳内预制的空腔中，再灌注绝缘防潮灌封胶，将其裹封后，只露出两个引出端头。
由于电网中浪涌冲击的情况复杂，有可能出现超出浪涌保护器耐受能力的浪涌脉冲，造成浪涌保护器中的压敏芯片劣化失效，并有可能使压敏芯片发热起火而造成重大事故。所以，浪涌保护器通常都设计有过热保护结构。当压敏芯片劣化发热时，该过热保护结构可以断开回路，使浪涌保护器脱离电网电源，避免因压敏芯片劣化失效发热造成火灾等重大事故。上述过热保护结构通常由以下方式构成采用低熔点合金，将压敏芯片的一个电极片引出端头与一弹性导电金属(如金属弹簧或簧片)的一端焊接。在此方式中，低熔点合金形成一热保护焊点，由低熔点合金形成的热保护焊点与弹性导电金属共同构成过热保护结构。在电路连接上，压敏芯片的一个电极片引出端头、热保护焊点和弹性导电金属的一端依次串联连接而形成串联支路，压敏芯片的另一个电极片引出端头和弹性导电金属的另一端分别构成浪涌保护器的与外电路相连接的两个外接端。当压敏芯片劣化发热时，热保护焊点熔化，弹性导电金属弹开，进而断开串联支路，使浪涌保护器退出电源系统，不至于因压敏芯片的劣化发热而引发火灾。
但是，在很多情况下，浪涌脉冲会在较短的时间内高密度地多次出现。例如，在夏季一场雷暴雨过程中，由云层放电引起的浪涌就可能高达上千次。正是基于这一原因，在很多场合，如通讯机站、机场、银行和计算机机房等地方，既要求电子设备在浪涌冲击存在的环境中不间断地工作，又要求对电子设备的浪涌防护不能有所间断。而在上述技术处理措施中，压敏芯片一旦在雷暴雨的中途劣化失效，就会使过热保护结构动作，让浪涌保护器退出电源系统，相应不能再对电子设备进行保护，价值昂贵的电子设备就将受到雷暴浪涌冲击威胁，有可能使设备损坏或数据丢失，造成重大损失。因此，上述浪涌保护器中所使用的核心部件——内置压敏芯片不能满足对电子设备进行持续保护的要求。
虽然，随着技术的进步，已经有人提出了一些具有新结构的压敏电阻器产品，如中国实用新型专利01247568.8公开的单层基片表面贴装式压敏电阻器，中国发明专利97194094.0公开的压敏电阻块等等，但这些产品内的压敏芯片均不能用于解决上述问题。
为了确保价值昂贵的电子设备不受损坏、资料库中的数据不丢失，还要防止火灾，在实际应用中，有人提出了一种互为备份的浪涌保护器方案，即是将两只独立的已经裹封好的压敏芯片(亦即是两只压敏电阻器成品)装入一个浪涌保护器壳体中，并让上述二压敏芯片各自与热保护焊点、弹性导电金属形成具有过热保护结构的串联支路，此后，再将上述两个串联支路相并联。这样，当其中一只压敏芯片受浪涌冲击而劣化发热时，与之相联的热保护焊点将会熔化并让弹性导电金属断开，该压敏芯片所在的串联支路相应被断开，损坏的压敏芯片停止工作并不再发热，避免造成起火事故。但由于另一支压敏芯片所在的串联支路未被断开，浪涌保护器仍然可以继续工作，从而可以对防护对象继续实施浪涌保护，直至雷暴雨结束后，再整体更换一支新的浪涌保护器。在浪涌冲击过程中，两只压敏芯片同时劣化的概率相对较小，因此，即使两只压敏芯片均发生劣化而失效，它们的失效过程也是一种具有时间差的分步失效过程，与此相对应，这种互为备份的浪涌保护器就构成了一种具有分步失效功能的浪涌保护器，它可以在一只压敏芯片失效，过热保护结构断开的情况下，另外一只压敏芯片仍然能够对防护对象提供浪涌防护，其防护的可靠性也就得到了较大的提高。但是，就上述方案来说，由于它同时安装了两个已裹封好的压敏芯片(如前述，亦即是两只压敏电阻器成品)，因此它实质上是将两个独立的浪涌保护器并联在了一个壳体内，相应提高了浪涌保护器的制造成本，并使浪涌保护器的体积增大，不能够大量代替安装有单只压敏芯片的浪涌保护器，相应也限制了这一技术构思的推广使用。
发明内容
本发明的目的是对现有压敏芯片的结构进行改进，提供一种具有分步失效功能的浪涌保护器内置压敏芯片，该压敏芯片将有助于制作出成本较低、体积较小且具有分步失效功能的浪涌保护器。
本发明的压敏芯片具有压敏陶瓷基片、导电涂层和电极片，其特征是所述压敏陶瓷基片由至少两个相互独立的压敏陶瓷基片单元组成，在各压敏陶瓷基片单元的两个相对表面上分别涂覆有导电涂层，各压敏陶瓷基片单元一面上的导电涂层通过一公共电极片相连通，各压敏陶瓷基片单元另一面的导电涂层上分别设置有独立的电极片。
在本发明中，所设置的压敏陶瓷基片由至少两个相互独立的压敏陶瓷基片单元组成，该压敏陶瓷基片单元可以是两个、三个或四个等等。每一个压敏陶瓷基片单元的两个相对表面中的一面，可以在同一平面上通过上述公共电极片相连通，也可以在不同平面上通过上述公共电极片相连通。
在必要时，可以将上述各压敏陶瓷基片单元排列组合成多种形状，以适应特定的安装要求或尺寸。例如，可以让各压敏陶瓷基片单元并列设置而形成一平板状结构，也可以将各压敏陶瓷基片单元依次叠合(如在上述公共电极片的连接下形成一种往复折叠式结构)。
在本发明中，所述各压敏陶瓷基片单元的另一面上的独立的电极片不再与其它压敏陶瓷基片单元的独立的电极片相连通。
在使用本发明的压敏芯片时，可以由上述将各压敏陶瓷基片单元的一面同时连通的公共电极片处引出一公共端头(也可以直接由该公共电极片充当公共端头)，使之充当浪涌保护器的与外电路相连接的一个外接端。同时，由各压敏陶瓷基片单元的另一面上的独立的电极片上分别引出互不相连的独立端头(也可以直接由各个独立的电极片充当其独立端头)。此后，让各个压敏陶瓷基片单元的独立端头分别与热保护焊点、弹性导电金属的一端相接，即分别形成具有过热保护结构的串联支路(在各个串联支路内分别具有弹性导电金属)，最后，再将上述各个串联支路中的弹性导电金属的另一端连接在一起，从而得到浪涌保护器的与外电路相连接的另一个外接端。
在浪涌保护器的使用过程中，当某一串联支路中的压敏陶瓷基片单元劣化发热时，与之相联的热保护焊点将熔化并让与之对应的弹性导电金属断开，该压敏陶瓷基片单元所在的串联支路相应被断开，损坏的压敏陶瓷基片单元停止工作并不再发热，避免造成起火事故。但由于其它压敏陶瓷基片单元所在的串联支路未被断开，浪涌保护器仍然可以继续工作，从而可以对防护对象继续实施浪涌保护。
与前述现有同类产品相比较，本发明的压敏芯片具有分步失效功能(即不会一次性地全部失效)，当将其使用在浪涌保护器中时，在压敏芯片局部损坏(即某些压敏陶瓷基片单元被损坏)的情况下，浪涌保护器仍然具备浪涌保护功能，相应提高了浪涌保护器的可靠性。另外，与前述互为备份的浪涌保护器方案相比较，由于本发明的技术方案直接对压敏芯片的内部结构进行了改进，从而具备如下优点①、有利于降低浪涌保护器产品的总体制作成本。由于本发明产品中位于各压敏陶瓷基片单元一面上的导电涂层通过公共电极片(或称共用电极片)相连通，与同时在浪涌保护器中设置两个甚至多个(两个以上)已成型的压敏电阻器成品相比较，电极片的用量将明显减少。以现有的压敏电阻器成品为参照，据实际测算，一个电极片在现有的压敏电阻器的制作成本中约占5％以上。因此，电极片数量的减少将大大降低浪涌保护器的总体制作成本。在本发明的产品中，压敏陶瓷基片单元的数量越多，这一成本降低的效应就越大。当然，即使在压敏芯片产品中仅仅设置了两个压敏陶瓷基片单元，它也可以在上述具有分步失效功能的浪涌保护器中起到两个压敏电阻器成品的作用，在此情形下，两个压敏电阻器成品需用四个电极片，而本产品则仅需三个电极片，其对降低产品总体成本的作用仍然不可小视。
②、有利于提高产品的生产效率。与前述在浪涌保护器中同时安装两个已裹封好的压敏芯片的方案相比较，采用本发明的技术方案之后，可以避免绝缘裹封层的重复设置、电极片端头的重复引出等多个制作过程的重复，提高了生产效率，这也有助于降低产品的制造成本。
③、有利于减小具有分步失效功能的浪涌保护器的体积。由于本发明的技术方案避免了绝缘裹封层的重复设置和电极片端头的重复引出，精简了产品结构，相应使浪涌保护器中压敏芯片所占用的空间缩小，并为在浪涌保护器中设置更多可分步失效的保护支路提供了可能。
④、可以让浪涌保护器提供更为可靠的防护。在本发明的产品中，压敏陶瓷基片单元可以为多个，且在精简了产品结构，避免了绝缘裹封层的重复设置、电极片端头的重复引出之后，即使在压敏芯片中同时设置多个(两个以上)压敏陶瓷基片单元，也不会在浪涌保护器中占用过多的空间，从而可以在浪涌保护器中设置更多的保护支路，让浪涌保护器在多个压敏陶瓷基片单元先后劣化的情况下，仍然能够有效地为防护对象提供浪涌防护，进而大大地提高了浪涌保护的可靠性。
因此，本发明的压敏芯片具有可降低浪涌保护器总体制造成本、提高生产效率的特点，它可以有效地减小具有分步失效功能的浪涌保护器的体积，且便于制作出实用性更好、防护性能更强的浪涌保护器。
本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
图1是实施例1中压敏芯片的结构示意图。
图2是图1的A——A剖面图。
图3是实施例2中压敏芯片的结构示意图。
具体实施例方式
实施例1如图1～2所示，本实施例中的压敏芯片具有压敏陶瓷基片、导电涂层和电极片，其特征是所述压敏陶瓷基片由至少两个相互独立的压敏陶瓷基片单元组成，本例中由三个相互独立的压敏陶瓷基片单元1、2、3组成了压敏陶瓷基片，在各压敏陶瓷基片单元的两个相对表面上分别涂覆有导电涂层4，各压敏陶瓷基片单元一面上的导电涂层通过一公共电极片5相连通，各压敏陶瓷基片单元另一面的导电涂层上分别设置有独立的电极片。在本实施例中，三个相互独立的压敏陶瓷基片单元1、2、3上分别具有独立电极片6、7、8。
另外，本实施例中的上述各压敏陶瓷基片单元1、2、3并列设置而形成一平板状结构。
实施例2如图3所示，本实施例中的压敏芯片与实施例1相似，其区别仅在于各压敏陶瓷基片单元1、2、3依次叠合。为了保证各压敏陶瓷基片单元相互独立，在本实施例的情形下，相邻压敏陶瓷基片单元之间具有间隙。
就本实用新型来说，上述实施例1和实施例2中的压敏陶瓷基片单元数目也可以适当增加或减少，如减少至两个或增加至四个、五个等等。
权利要求
1.一种具有分步失效功能的浪涌保护器内置压敏芯片，具有压敏陶瓷基片、导电涂层和电极片，其特征是所述压敏陶瓷基片由至少两个相互独立的压敏陶瓷基片单元组成，在各压敏陶瓷基片单元的两个相对表面上分别涂覆有导电涂层，各压敏陶瓷基片单元一面上的导电涂层通过一公共电极片相连通，各压敏陶瓷基片单元另一面的导电涂层上分别设置有独立的电极片。
2.如权利要求1所述的压敏芯片，其特征是所述各压敏陶瓷基片单元并列设置而形成一平板状结构。
3.如权利要求1所述的压敏芯片，其特征是所述各压敏陶瓷基片单元依次叠合。
全文摘要
一种具有分步失效功能的浪涌保护器内置压敏芯片，具有压敏陶瓷基片、导电涂层和电极片，其特征是所述压敏陶瓷基片由至少两个相互独立的压敏陶瓷基片单元组成，在各压敏陶瓷基片单元的两个相对表面上分别涂覆有导电涂层，各压敏陶瓷基片单元一面上的导电涂层通过一公共电极片相连通，各压敏陶瓷基片单元另一面的导电涂层上分别设置有独立的电极片。本发明的压敏芯片具有可降低浪涌保护器总体制造成本、提高生产效率的特点，它可以有效地减小具有分步失效功能的浪涌保护器的体积，且便于制作出实用性更好、防护性能更强的浪涌保护器。
文档编号H02H9/04GK1604238SQ20041004093
公开日2005年4月6日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年10月29日
发明者李欣, 李炬, 敬履伟, 谭宜成 申请人:成都铁达电子有限责任公司, 李欣