一种防雷模块的制作方法

本实用新型属于电涌保护器技术领域，尤其涉及一种防雷模块。

背景技术：

造成电涌(瞬变脉冲)的原因通常包括雷电、接地不良、感性负载切换、市电故障排除以及esd(electro-staticdischarge，静电释放/静电放电)等，其结果可能会造成数据丢失(或损坏)甚至设备损毁，其中以雷电造成的电涌破坏性最强。

现有的防止雷电电涌破坏的方法通常是在用电设备的电源适配器前端使用电涌保护装置，该电涌保护装置通常由压敏电阻、放电管等构成，不但体积较大，而且结构复杂，导致成本较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种防雷模块，旨在解决传统的电涌保护装置结构复杂成本较高的问题。

本实用新型是这样实现的：一种防雷模块，包括外壳、pcb板以及元器组件；所述外壳具有一侧敞口设置的内腔；pcb板安装在所述内腔中，所述pcb板包括内置于所述内腔的板体、用以连接零线的第一引脚、用以连接火线的第二引脚、以及用以连接地线的第三引脚，所述第一引脚、所述第二引脚、所述第三引脚均与所述板体一体设置并凸出于所述外壳；元器组件安装在所述板体上，所述元器组件包括放电管、放电管稳压件、以及多个压敏电阻，所述放电管稳压件和所述放电管连通后与所述第二引脚电性连接，多个压敏电阻中的部分压敏电阻与所述第一引脚电性连接，另一部分压敏电阻与所述第三引脚电性连接。

可选地，所述板体具有朝向所述内腔腔底的第一边缘，以及与所述第一边缘相对并朝向所述内腔敞口的第二边缘，所述第一引脚、所述第二引脚、所述第三引脚均自所述第二边缘平行向外延伸形成。

可选地，所述板体的上板面和下板面均镀覆有第一金属导电层；

所述第一引脚、所述第二引脚、以及所述第三引脚的上表面和下表面均镀覆有第二金属导电层；

所述第一引脚、所述第二引脚、以及所述第三引脚上均设有通孔，所述通孔内壁镀覆有第三金属导电层；

所述pcb板通过相互连通的所述第一金属导电层、所述第二金属导电层、所述第三金属导电层而实现线路导通。

可选地，所述第一引脚、所述第二引脚、以及所述第三引脚的厚度均大于或等于1.6mm，宽度均大于或等于4.5mm。

可选地，所述第一引脚、所述第二引脚以及所述第三引脚依次沿所述第二边缘间隔式排布，所述第一引脚与所述第二引脚之间的间距为a，所述第二引脚与所述第三引脚之间的间距为b，a和b均大于或等于3mm。

可选地，a和b均大于或等于7.5mm。

可选地，所述第二边缘与所述第一引脚、所述第二引脚、以及所述第三引脚的连接处均呈圆弧过渡设置。

可选地，所述第一边缘上凹设有导流槽。

可选地，所述内腔中灌封有导热胶。

可选地，所述pcb板上开设有沿所述板体长度方向依次排布的第一安装通槽、第二安装通槽、以及第三安装通槽，且所述第一安装通槽、所述第二安装通槽、以及所述第三安装通槽依次分别与所述第一引脚、所述第二引脚、以及所述第三引脚位置对应；

所述放电管安装于所述第二安装通槽，所述放电管稳压件设于所述放电管上方，并与所述放电管电性连接，所述压敏电阻的数量为四个，其中两个所述压敏电阻安装在所述第一安装通槽中，并与所述第一引脚电性连接，另外两个压敏电阻安装在所述第三安装通槽中，并与所述第三引脚电性连接。

基于此结构设计，由于第一引脚、第二引脚、第三引脚与pcb板的板体一体设置，故相较于目前常见的使用专用引脚器件的电泳保护器，本防雷模块的三个引脚即为pcb板的板材一部分，可以在制作pcb板时同时制成，从而可减少大量专用引脚器件的使用，使得本防雷模块的结构和制作工艺更加简单，从而可有效降低工艺成本和材料成本；同时，通过放电管、放电管稳压件、以及多个压敏电阻的相互作用，本防雷模块还可以安全可靠的实现其防止雷电电涌破坏的功能，即本防雷模块具备很高的性价比。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的防雷模块的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的防雷模块的爆炸图；

图3是本实用新型实施例提供的防雷模块中装配有元器组件的pcb板的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的防雷模块中装配有元器组件的pcb板的俯视图；

图5是本实用新型实施例提供的防雷模块中的pcb板的结构示意图。

附图标号说明：

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供一种防雷模块。

请参阅图1至图3，该防雷模块包括外壳100、pcb板200以及元器组件300；外壳100具有一侧敞口设置的内腔；pcb板200安装在内腔中，pcb板200包括内置于内腔的板体110、用以连接零线的第一引脚120、用以连接火线的第二引脚130、以及用以连接地线的第三引脚140，第一引脚120、第二引脚130、第三引脚140均与板体110一体设置并凸出于外壳100；元器组件300安装在板体110上，元器组件300包括放电管310、放电管稳压件320、以及多个压敏电阻330，放电管稳压件320和放电管310连通后与第二引脚130电性连接，多个压敏电阻330中的部分压敏电阻330与第一引脚120电性连接，另一部分压敏电阻330与第三引脚140电性连接。

基于此结构设计，由于第一引脚120、第二引脚130、第三引脚140与pcb板200的板体110一体设置，故相较于目前常见的使用专用引脚器件的电泳保护器，本防雷模块的三个引脚即为pcb板200的板材一部分，可以在制作pcb板200时同时制成，从而可减少大量专用引脚器件的使用，使得本防雷模块的结构和制作工艺更加简单，从而可有效降低工艺成本和材料成本；同时，通过放电管310、放电管稳压件320、以及多个压敏电阻330的相互作用，本防雷模块还可以安全可靠的实现其防止雷电电涌破坏的功能，即本防雷模块具备很高的性价比。

在此需说明的是，目前市面上常见的电涌保护装置(surgeprotectiondevice，简称spd)通常为外置型的设备，可看做是一个单独的电器。而本防雷模块主要用于内置在电器中，可看做是电器的一个元器件，不但体积更小，而且适用范围更大，装配也更便利。在具体应用中，本防雷模块可以应用于各种电子设备、仪器仪表、通讯线路等物件中，能为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护。

请参阅图3至图5，在本实用新型实施例中，具体地，pcb板200上开设有沿板体110长度方向依次排布的第一安装通槽111、第二安装通槽112、以及第三安装通槽113，且第一安装通槽111、第二安装通槽112、以及第三安装通槽113依次分别与第一引脚120、第二引脚130、以及第三引脚140位置对应；放电管310安装于第二安装通槽112，放电管稳压件320设于放电管310上方，并与放电管310电性连接，压敏电阻330的数量为四个，其中两个压敏电阻330安装在第一安装通槽111中，并与第一引脚120电性连接，另外两个压敏电阻330安装在第三安装通槽113中，并与第三引脚140电性连接。在此，板体110上还设有多个焊盘孔118，这些焊盘孔118可起到导锡和导通电流的作用；体积相对放电管310较大的亚敏电阻呈圆片状设置，且每一亚敏电阻分别引出有两个金属接脚340与pcb板200上对应的焊盘孔118焊接；四个亚敏电阻两两分组分别立式安装在第一安装通槽111和第二安装通槽112上，且圆弧形的底部可伸入各安装通槽中，以进一步减小占用的空间，这样，就可使整体结构更为紧凑，有利于本防雷模块的小型化设计。

本防雷模块可以在耐压要求1500vac的条件下使用，并且可以在电涌峰值电压为1600v的情况下泄放电涌电流，残压低于1.3kv；还可以在耐压要求3000vac的条件下使用，并且可以在电涌峰值电压为3600v的情况下泄放电涌电流，残压低于3kv；在耐压要求1500vac或3000vac的条件下使用，电流低于5ma且不发生闪崩；并且满足基本的绝缘要求，在500vac的条件下，等效电阻大于10m欧姆。此外，本防雷模块以放电管310为中心，左右各有两个压敏电阻330，形成一个对称的y型电路结构，当火线与零线之间或者火线与地线之间或者零线与地线之间产生电涌时，压敏电阻330两端的阻值急剧减小，放电管310两端的电压急剧增大并达到放电管310的放电电压，放电管310导通，电涌电压减去放电管310导通后的弧压后施加于压敏电阻330的两端，压敏电阻330导通，这样就能够有效抑制和消除电涌电压，实现全模式的电涌保护，且本y型电路结构简单，保护灵敏度和可靠度高，可以减少元器件的使用量，有利于节约成本。

请参阅图4和图5，在本实用新型实施例中，板体110具有朝向内腔腔底的第一边缘114，以及与第一边缘114相对并朝向内腔敞口的第二边缘115，第一引脚120、第二引脚130、第三引脚140均自第二边缘115平行向外延伸形成。板体110具体为矩形板，具有两相对长侧边，其中一长侧边为第一边缘114，另一长侧边为第二边缘115。然本设计不限于此，于其他实施例中，第一引脚120、第二引脚130、第三引脚140不一定均设置在同一直线边缘上，可能某一个引脚设在相邻边缘上，而且三个引脚也可能呈与板体110边缘具有一定倾斜夹角式延伸，但本实施例中，出于pcb板200加工时的便利，第一引脚120、第二引脚130、第三引脚140优选均自第二边缘115平行向外延伸形成。

进一步地，在本实用新型实施例中，板体110的上板面和下板面均镀覆有第一金属导电层(未示出)；第一引脚120、第二引脚130、以及第三引脚140的上表面和下表面均镀覆有第二金属导电层(未示出)；第一引脚120、第二引脚130、以及第三引脚140上均设有通孔119，通孔119内壁镀覆有第三金属导电层(未示出)；pcb板200通过相互连通的第一金属导电层、第二金属导电层、第三金属导电层而实现线路导通。在此，板体110的双面均设有金属导电层的结构设计可使的pcb板200的上下两板面均可印刷电路，从而可大大减小pcb板200的实际大小，而第一金属导电层、第二金属导电层、以及第三金属导电层通常为镀铜层，第一引脚120、第二引脚130、以及第三引脚140的上的镀铜层的厚度优选大于或等于72um，以确保良好的导电性能。

进一步地，在本实用新型实施例中，第一引脚120、第二引脚130、以及第三引脚140的厚度均大于或等于1.6mm，宽度均大于或等于4.5mm。可以理解，由于三个引脚是用于外接外部器件的，故需要满足一定的机械强度要求，每一引脚的机械强度应能承受大于70g的支撑，通常在板体110为玻纤板时，满足前述厚度要求的引脚就不易弯折断裂而造成连接失效；三个引脚的宽度均大于或等于4.5mm，即每一引脚的上下两面的加起来的镀铜层宽度优选大于或等于9mm，才能获得更好的导电性能，以确保本防雷模块具有较好的电涌保护灵敏度和可靠度。

进一步地，如图4和图5所示，在本实用新型实施例中，为获得更好的导电性能，第一引脚120、第二引脚130以及第三引脚140依次沿第二边缘115间隔式排布，第一引脚120与第二引脚130之间的间距为a，第二引脚130与第三引脚140之间的间距为b，a和b均大于或等于3mm，进一步优选地，a和b相等并均大于或等于7.5mm。

请参阅图4和图5，在本实用新型实施例中，第二边缘115与第一引脚120、第二引脚130、以及第三引脚140的连接处均设有加强筋116。加强筋116可增强引脚与板体110连接处的连接强度，并在一定程度上能分散作用在连接处的应力，从而使得三个引脚在连接处不易弯折甚至断裂。

在本实用新型实施例中，本防雷模块的制作工艺步骤如下：

s10、制作pcb板200；

具体地，按照预先设计好的电路方案，制成pcb板200，此时，与pcb板200一体设置的第一引脚120、第二引脚130以及第三引脚140同时加工好，并已镀覆有铜层。

s20、将多个均具有金属接脚340的元器件依次安装在pcb板200上，金属接脚340均穿设过pcb板200上的通孔119而凸出于pcb板200的背面，元器件包括放电管310、放电管稳压件320、压敏电阻330；

具体地，放电管310、放电管稳压件320和压敏电阻330是按标准作业程序插件，其插件顺序原则是先短后长，先内后，即先插放电管310、然后是放电管稳压件320，然后是内侧压敏电阻330，最后是外侧压敏电阻330。

s30、采用波峰焊接，将金属接脚340与pcb板200锡焊；

s40、使用切脚机将金属接脚340切割至长度c，以形成防雷模块半成品，a表示金属接脚340凸出于pcb板200的背面的长度，且c小于或等于1.5mm；

在该切脚工序中，现有的电涌保护器的金属接脚340是一个单独的器件，不但成本较高，而且宽度和体积较大，通常凸出于pcb板200的背面的长度大于5mm，故目前都采用手工切除的方法，生产效率低，提高了生产成本，而本工序采用专门的切脚机进行切脚，不但效率成倍增加，而且切脚尺寸也更容易精确控制。特别地，c优选1.0-1.5mm，如此，既可以保持一定的刚性，避免因很大电流流过时产生的电应力对金属接脚340造成影响，也可以避免因金属接脚340凸出过高时，会出现尖峰放电的情况发生。

s50、将防雷模块半成品装入外壳100中，然后将导热胶(未图示)倒入外壳100中，以对防雷模块半成品形成灌封，导热胶凝固后，外壳100、防雷模块半成品以及导热胶形成防雷模块。

在封装时，应注意导热胶应灌满外壳100的内腔，以完全封装住本防雷模块除了凸出外壳100的三个引脚之外的其他元器件，从而获得较高的防护等级，提高本产品的安全性。具体地，导热胶可选用阻燃等级为ul94v-0的环氧树脂作为灌封材料全封装本防雷模块的元器组件300，以获得更好的导热性。此外，板体110的第一边缘114上凹设有导流槽117，在灌封导热胶时，进入内腔一侧空间的导热胶可通过该导流凹槽进入内腔另一侧的空间。

此外，在步骤s40之后，步骤s50之前还包括以下步骤：

s41、将pcb板200上的助焊剂洗去；

s42、对防雷模块半成品进行电性能检测；

在此，对防雷模块半成品进行电性能检测包括多个项目，主要按照相关的国家标准进行，其中最重要的是测试spd启动电压性能。

在步骤s50之后还包括以下步骤：

s60、对防雷模块进行老化性能测试。

此处的老化性能测试，指依据相应的国家标准，在一定的环境条件下，通常使本防雷模块工作72小时，以此判定环境条件对本防雷模块的性能影响。

本防雷模块通过设置有与pcb板200的板体110一体化的三个引脚，从而无需使用大量专用引脚器件，结构更简单，同时，在制作过程中，采用切脚机自动切脚，从而可以大大减少生产成本和材料成本，达到较高的性价比。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。