电路保护装置的制作方法

本发明涉及一种电路保护装置，尤其涉及具有过电流及过电压保护(over-current and over-voltage protection)特性的电路保护装置。

背景技术：

过电流保护组件被用于保护电路，使其免于因过热或流经过量电流而损坏。过电流保护组件通常包含两电极及位于两电极间的电阻材料。此电阻材料具正温度系数(Positive Temperature Coefficient；PTC)特性，亦即在室温时具低电阻值，而当温度上升至临界温度或电路上有过量电流产生时，其电阻值可立刻跳升数千倍以上，也就是发生触发，从而抑制过量电流通过，以达到电路保护的目的。当温度降回室温后或电路上不再有过电流的状况时，过电流保护组件可回复至低电阻状态，而使电路重新正常操作。此种可重复使用的优点，使PTC过电流保护组件取代保险丝，而被更广泛运用在高密度电子电路上。一般而言，PTC组件又可大致分为高分子PTC(Polymeric PTC；PPTC)及陶瓷(Ceramic PTC；CPTC)两种。PPTC及CPTC均具有优越的耐高电流的特性，而常用作过电流保护组件。

电信系统如今已成为人类日常生活不可或缺的一部分，例如电话、网络及无线通信等均通过电信系统进行信号传输。电信系统中大多含有金属等导电体以进行信号输送，所以其经常有遭受雷击的可能。雷击除了将产生高电流外，其高电压往往也是造成电信系统破坏的主要原因。因此，应用于通信环境的保护装置必须具备过电流保护及过电压保护的双重特性。

压敏电阻和气体放电管(gas discharge tube)平常为高电阻状态，而当过电压发生时，其可于瞬间转换成低电阻状态，进而将电接地，所以可耐高电压而用作过电压保护组件。

因此，结合过电流保护及过电压保护组件即成为目前用于通信器材的保护装置的主要实施方式。传统上，过电流保护及过电压保护组件是各自独立的组件，必须利用多个五金件加以连接，并外罩塑料件进行固定及提供绝缘保护。此外，其可串接发光二极管(LED)，作为过电流或过电压等异常状态下信号输出的指示之用。虽然利用此传统方法制造的保护装置结构简单且成本低廉，然而其组装非常耗工时，且组合后的体积较大，而不适 用于目前的日趋小型化的电子装置。

另外，目前的过电流及过电压保护组件还有利用半导体技术直接做成模拟功率IC的，但其制程复杂且成本昂贵，而不利于广泛应用于一般消费性电子产品。

技术实现要素：

本发明提供一种电路保护装置，将原本各自独立的过电流保护组件及过电压保护组件集成模块化，具有耐高功率、制程简单、成本低廉及体积小等优点，且非常方便使用，适合通信装置的应用。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种电路保护装置，包括过电流保护组件及过电压保护组件，过电流保护组件一端电连接第一接点，所述过电压保护组件一端电连接第二接点，所述过电流保护组件的另一端和所述过电压保护组件的另一端共同电连接第三接点，所述第三接点为一共享(common)点。所述第一接点、第二接点及第三接点外接待保护的负载或电路，使所述过电流保护组件串联于待保护的负载或电路，且所述过电压保护组件并联于待保护的负载或电路。

根据本发明的第一方面，一种电路保护装置包括过电流保护组件、过电压保护组件以及衬底，所述过电流保护组件及所述过电压保护组件由所述衬底承载；其中所述过电流保护组件一端连接于一第一焊垫，所述过电压保护组件一端连接于一第二焊垫，所述过电流保护组件的另一端及所述过电压保护组件的另一端共同连接一第三焊垫，所述第一焊垫、所述第二焊垫和所述第三焊垫设置于所述衬底表面，所述第一焊垫、所述第二焊垫通过第一导电通道电连接至左侧电极且分别电连接于第一接点、第二接点，所述第三焊垫通过第二导电通道电连接至右侧电极且电连接于第三接点；其中所述第一接点、所述第二接点及所述第三接点用于外接待保护的负载，使所述过电流保护组件串联于所述负载，且所述过电压保护组件并联于所述负载。

根据本发明的第二方面，一种电路保护装置，包括一过电流保护组件；以及一过电压保护组件；其中所述过电压保护组件的一表面通过第一导电层连接右侧电极且电连接于第三接点，其另一相对表面通过第二导电层连接至左侧电极且电连接于第二接点，所述过电压保护组件中设置有一贯穿的导电通孔，所述导电通孔周围包覆一绝缘层而与所述过电压保护组件电气绝缘，所述过电流保护组件跨接于所述右侧电极以及一位于所述导电通 孔两端的中间电极且分别电连接于第三接点、所述第一接点，其中所述第一接点、所述第二接点以及所述第三接点外接待保护的负载，使所述过电流保护组件串联于所述负载，且所述过电压保护组件并联于所述负载。

根据本发明的第三方面，一种电路保护装置，包括一过电流保护组件；以及一过电压保护组件；其中所述过电流保护组件的一表面通过第一导电层连接右侧电极且电连接于第三接点，其另一相对表面通过第二导电层连接至左侧电极且电连接于第一接点，所述过电流保护组件中设置有一贯穿的导电通孔，所述导电通孔周围包覆一绝缘层而与所述过电流保护组件电气绝缘，所述过电压保护组件跨接于所述右侧电极以及一位于所述导电通孔两端的中间电极且分别电连接于第三接点、所述第二接点；其中所述第一接点、所述第二接点以及所述第三接点外接待保护的负载，使所述过电流保护组件串联于所述负载，且所述过电压保护组件并联于所述负载。

进一步的，所述过电压保护组件可利用热对流或热传导方式(例如通过导热绝缘层)将热传至所述过电流保护组件，从而引导所述过电流保护组件触发。

进一步的，所述电路保护装置的所述过电流保护组件及所述过电压保护组件是以封装形式制作出集成块形式。所述过电流保护组件可以采用高分子正温度系数组件。所述过电压保护组件可以为齐纳二极管或压敏电阻。

进一步的，所述中间电极和所述右侧电极之间的距离大于所述中间电极和所述左侧电极之间的距离。

进一步的，所述过电流保护组件及所述过电压保护组件可利用半导体封装形式(例如TO-220或TO-263)形成于所述集成块之中，此时封装拉出的三个接脚，分别作为所述第一接点、第二接点及第三接点。

此外，所述过电流保护组件及所述过电压保护组件还可采表面粘着(SMD)或芯片(chip)形式，利用焊垫(bonding pad)及焊线(wire bonding)连接所述过电流保护组件及所述过电压保护组件与所述接点。

本发明的电路保护装置相较于传统者具有耐高功率、制程简单、成本低廉及体积小等优点。模块化所述过电流保护及过电压保护组件，可大幅节省传统的组装时间，便于实际应用。

【附图说明】

图1为本发明的电路保护装置的相关电路示意图；

图2为本发明实施例电路保护装置之一的示意图；

图3A和3B显示本发明实施例电路保护装置之一的示意图；

图4A和4B显示本发明实施例电路保护装置之一的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10、20、30、50 电路保护装置

11、27、31、52 过电流保护组件

12、28、32、51 过电压保护组件

13 负载

14 电池

21 衬底

22 第三焊垫

23 第一焊垫

24 第二焊垫

25 第一导电通道

26 第二导电通道

33、53 右侧电极

34、54 中间电极

35、55 左侧电极

36、56 绝缘层

37、57 导电通孔

38、58 第一导电层

39、59 第二导电层

40、60 导热绝缘层

A第一接点

B第二接点

C第三接点

【具体实施方式】

实施例一

请参照图1，电路保护装置10包括过电流保护组件11及过电压保护组件12，过电流保护组件11与待保护的负载13串联，且过电压保护组件12并联于待保护的负载13，第三接点C为过电流保护组件11与过电压保护组件12的共享点。第一接点A、第二接点B分别连接过电流保护组件11及过电压保护组件12另一端，且分别连接电池14的两端。

过电流保护组件11可为PTC组件(例如高分子PTC组件)或保险丝，而过电压保护组件12可为齐纳二极管或压敏电阻。

请参照图1、图2，电路保护装置20是模块化的集成块形式，包括过电流保护组件27及过电压保护组件28设置于衬底21上，且一端共同连接于第三焊垫22上，过电流保护组件27另一端连接于第一焊垫23上，过电压保护组件28另一端连接于第二焊垫24上。衬底21可为PCB板(玻璃纤维板)、陶瓷板(例如氧化铝板)或塑料板。第一焊垫23及第二焊垫24通过第一导电通道25电连接至左侧电极端，并电连接于第一接点A、第二接点B，第三焊垫22则通过第二导电通道26电连接至右侧电极端，并电连接于第三接点C。过电压保护组件28邻近过电流保护组件27，可通过热对流或热传导方式将热传至过电流保护组件27，从而引导过电流保护组件27触发。

实施例二

请参照图1、图3A和3B，其中图3B为图3A的上视图。电路保护装置30，包括过电压保护组件32上表面通过第一导电层38连接至右侧电极33、下表面通过第二导电层39连接至左侧电极35，从而形成串联过电压保护组件32于第二接点B及第三接点C的导电通路。过电压保护组件32中贯穿导电通孔37，其周围包覆绝缘层36而与过电压保护组件32电气绝缘。过电流保护组件31跨接于右侧电极33及位于导电通孔37上方的中间电极34，形成一串接所述过电流保护组件31于第一接点A及第三接点C点的导电通路。如此一来，过电压保护组件32及过电流保护组件31彼此并联，而第三接点C为其共享点。本实施例中，导热绝缘层40设置于绝缘层36表面，特别是位于绝缘层36和过电流保护组件31之间，可以通过热传导有效地将过电压保护组件32的热传至过电流保护组件31，从而引导过电流保护组件31触发。中间电极34与右侧电极33之间的距离大于中间电极34与左侧电极35之间的距离，也就是提供较大面积的导热绝缘层40，以增加导热效果。本实施例中，导热绝缘层40的导热率大于1W/m-K，从而可有效进行热传导。请参照图3B，过电流保护组件31的宽度可以接近过电压保护组件32的宽度，以得到较低电阻和较大的感热面积。

实施例三

请参照图1、图4A和4B，其中图4B为图4A的上视图。电路保护装置50包括过电流保护组件52，过电流保护组件52的上表面通过第一导电层58连接右侧电极53、下表面通过第二导电层59连接左侧电极55，从而形成串接过 电流保护组件52于第一接点A及第三接点C的导电通路。过电流保护组件52中贯穿导电通孔57，其周围包覆绝缘层56使得其与过电流保护组件52电气绝缘。过电压保护组件51跨接于右侧电极53及位于导电通孔57上方的中间电极54，形成一串接过电压保护组件51于第二接点B及第三接点C的导电通路。如此一来，过电流保护组件52及过电压保护组件51彼此并联，而第三接点C为其共享点。本实施例中，导热绝缘层60设置于绝缘层56表面，特别是位于绝缘层56和过电压保护组件51之间，可以有效地将过电压保护组件51通过热传导将热传至过电流保护组件52，从而引导过电流保护组件52触发。中间电极54和右侧电极53之间的距离大于中间电极54和左侧电极55之间的距离，也就是提供较大面积的导热绝缘层60，以增加导热效果。本实施例中，导热绝缘层60的导热率大于1W/m-K，从而足以有效进行热传导。请参照图4B，过电压保护组件51的宽度可以接近过电流保护组件52的宽度，以得到较大的感热面积。

本发明的电路保护装置具有耐高功率、制程简单、成本低廉及体积小等优点，特别适合于通信装置的应用。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。