抗雷击晶片型保护元件及制作方法与流程

本发明涉及一种保护元件，特别是一种体积微小、抗雷击浪涌能力强的晶片型保护元件，以及该种保护元件的制造方法。

背景技术：

保护元件目前被广泛应用于电子产品电路板上提供过电流保护，随着电子产品不断多功能化以及小型化，对其中电路板上的各个电子元件也提出了小型化、薄型化以及安全性能高的要求。在微小的体积内还需要同时提高保护元件的抗浪涌能力，中国专利201110428907.4提供了一种悬空熔丝型表面贴装式熔断器，在中间空腔板的上下分别布置一条熔丝，两条熔丝并联可以提高保护元件的抗浪涌能力，熔丝悬空的设计能够保证保护元件的分断能力。但是以上现有技术均存在一个问题，保护元件内的空腔是整个相通的，上下两根熔丝之间没有隔挡，分断测试时，其中一根熔丝爆裂产生的冲击力会冲断另一根熔丝，导致分断能力提升并不明显，并且如果上面的一根熔丝先熔断，滴落的金属液体会脏污下面的一根熔丝。

综上所述，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种抗雷击晶片型保护元件，能够在采用并联熔丝的方案时使两根并联的熔丝在熔断时不会互相影响，以提高保护元件的抗雷击浪涌能力及分断能力。

同时，本发明还提供了该抗雷击晶片型保护元件的制造方法。

为达到上述目的，本发明提供的一种抗雷击晶片型保护元件可采用如下技术方案：

一种抗雷击晶片型保护元件，包括上盖板、下盖板、夹于上盖板和下盖板之间的承载板、承载于承载板上表面的上熔丝、承载于承载板下表面的下熔丝；所述承载板中间设有横向延伸的隔挡板，所述承载板中间位置自上表面向下凹设有上凹槽，承载板中间位置自下表面向上凹设有下凹槽，隔挡板将上凹槽及下凹槽隔为各自独立的空间，所述上熔丝的中间部分悬空在上凹槽中，下熔丝的中间部分悬空在下凹槽中。

有益效果：相对于现有技术，本发明的抗雷击晶片型保护元件在两根熔丝之间的空腔中设置隔挡板，用于阻隔两根熔丝爆破时冲击力的相互影响，由隔挡板将保护元件内分割为两个空腔，依然可以达到熔丝悬空的效果，在微小体积内大幅提升保护元件的抗雷击浪涌能力及分断能力。

所述上盖板的两端开设有上盲孔，且上盲孔的底部为承载板的上表面，所述上熔丝的两端分别暴露在上盲孔中；所述下盖板的两端开设有下盲孔，且下盲孔的顶面为承载板的下表面，所述下熔丝的两端分别暴露在下盲孔中。

进一步的，所述上盲孔及下盲孔均为三角形盲孔，且三角形的尖端朝向保护元件的中心。其中，三角形的顶端(朝向保护元件中心的一端)产生尖端效应，在顶端处电镀层较厚，此处是电镀层与熔丝结合的关键部位，较厚的电镀层使电极和熔丝电连接更好。

进一步的，所述上盲孔的内侧面为上电极面；所述下盲孔的内侧面为下电极面，所述上盖板的两侧上表面、上电极面、承载板的端面、下盖板的两侧下表面、下电极面均铺设有电镀层。电镀层能够与熔丝形成良好电连接。

进一步的，所述上熔丝及下熔丝中的一个为快断型熔丝，另一个为慢断型熔丝，快断型熔丝的有效内阻比慢断型熔丝的有效内阻大。采用两种类型的熔丝的优点是，保护元件正常在电路中运行的时候，电流优选从慢断性熔丝通过，很少量的电流从快断型熔丝上通过，但是保护元件承受雷击浪涌的时候两根熔丝同时分担，当经受了足够次数的浪涌冲击后，快断型的一根熔丝老化程度高，先熔断，此时保护元件并没有断开，电流仍然从慢断的一根熔丝经过，保护元件还可以继续使用一段时间，增加了保护元件的使用寿命。

进一步的，所述上凹槽及下凹槽中均填充有灭弧材料。

进一步的，所述承载板的上表面两端设有收容上熔丝的上埋线槽，承载板的下表面两端设有收容下熔丝的下埋线槽。

进一步的，所述上熔丝具有两条，所述下熔丝具有两条，所述两条上熔丝与两条下熔丝之间设有横向延伸的隔挡板；所述两条熔丝之间设有一个纵向延伸的上隔挡板，所述两条下熔丝之间设有一个纵向延伸的下隔挡板。该增加的技术方案给出了当上熔丝、下熔丝具有多条时，通过增加纵向延伸的上隔挡板、下隔挡板的方式，使每条熔丝均互相隔离，以减小多条熔丝的设置时，熔丝爆破时冲击力的相互影响。

进一步的，所述上隔挡板自上盖板的下表面向下延伸出；所述下隔挡板自下盖板的上表面向上延伸出。

本发明提供的上述抗雷击晶片型保护元件的制造方法可采用以下技术方案，包括以下步骤：

(1)、取一块绝缘材料平板分割为多个上盖板，根据需求在上盖板上制作电极面图形；取一块绝缘材料平板分割为多个下盖板，根据需求在下盖板上制作电极面图形；

(2)、取一块绝缘材料平板分割为多个承载板，在承载板阵列上两面加工出埋线槽处于每个承载板单元的纵向中心线，在加工好埋线槽的承载板阵列上两面加工出上凹槽及下凹槽，上凹槽及下凹槽之间形成隔挡板；

(3)、在承载板阵列上两面的埋线槽里布置熔丝，将熔丝不悬空的部分加胶黏剂固定在埋线槽中，将上、下盖板阵列粘合在承载板阵列两面，使每一个上盖板单元和每一个下盖板单元对应一个承载板单元；

(4)、按照纵向模拟切割线将保护元件阵列切割为保护元件排条，在排条的两端电镀电极区域，再按照横向模拟切割线将保护元件排条切割为单个保护元件成品。

上述制造方法的有益效果是通过将上、下盖板单元分别制造后与制作出承载板单元的承载板阵列合并后，再统一切割，能够使每个元件成品的规格相同、统一性能，同时提高制造效率。

而本发明还提供了另一种抗雷击晶片型保护元件可采用如下技术方案：

一种抗雷击晶片型保护元件，包括上盖板、下盖板、夹于上盖板和下盖板之间的承载板组、上熔丝、下熔丝；所述承载板组设有位于中间的隔挡板、位于隔挡板上的第一上承载板、位于第一上承载板上的第二上承载板、位于隔挡板下的第一下承载板、位于第一下承载板下的第二下承载板，所述第二上承载板夹于上盖板及第一上承载板之间，第二下承载板夹于下盖板及第一下承载板之间；所述第一上承载板中间设有中空的第一开口，第二上承载板中间设有与第一开口连通的中空的第二开口，第一下承载板中间设有中空的第三开口，第二下承载板中间设有与第三开口连通的中空的第四开口；所述上熔丝夹在第一上承载板与第二上承载板中间，且上熔丝的中间部分悬空在第一开口和第二开口中间；所述下熔丝夹在第一下承载板与第二下承载板中间，且下熔丝的中间部分悬空在第三开口和第四开口中间。

有益效果：相对于现有技术，本发明的抗雷击晶片型保护元件在两根熔丝之间的空腔中设置隔挡板，用于阻隔两根熔丝爆破时冲击力的相互影响，由隔挡板将保护元件内分割为两个空腔，依然可以达到熔丝悬空的效果，在微小体积内大幅提升保护元件的抗雷击浪涌能力及分断能力。

进一步的，所述上盖板与第二上承载板的两端共同开设有上盲孔，且上盲孔的底部为第一上承载板的上表面，所述上熔丝的两端分别暴露在上盲孔中；所述下盖板与第二下承载板的两端共同开设有下盲孔，且下盲孔的顶面为承载板的下表面，所述下熔丝的两端分别暴露在下盲孔中。

进一步的，所述上盲孔及下盲孔均为三角形盲孔，且三角形的尖端朝向保护元件的中心。

进一步的，所述上盲孔的内侧面为上电极面；所述下盲孔的内侧面为下电极面，所述上盖板的两侧上表面、上电极面、第一上承载板的端面、下盖板的两侧下表面、下电极面、第一下承载板的端面、隔挡板的端面均铺设有电镀层。

进一步的，所述上熔丝及下熔丝中的一个为快断型熔丝，另一个为慢断型熔丝，即快断型熔丝在快断型熔丝线径相对于慢断型熔丝比较细，快断型熔丝的有效内阻比慢断型熔丝的有效内阻大。

附图说明

图1为本发明中实心盖板的示意图。

图2为本发明第一实施例承载板的示意图。

图3为本发明第一实施例保护元件的立体示意图。

图4为本发明第二实施例中上、下盖板阵列示意图。

图5为本发明第二实施例中承载板阵列示意图。

图6为本发明第三实施例空腔板的示意图。

图7为本发明第三实施例保护元件的立体示意图。

图8为本发明第四实施例保护元件的立体示意图。

图9为本发明第四实施例中承载板的示意图。

图10为本发明第四实施例中上、下盖板和承载板的示意图。

具体实施方式

为了说明本发明技术方案及技术目的，下面结合附图和实施例对本发明产品做详细地描述。

实施例一：

请结合图1至图3，实施例一公开的一种抗雷击晶片型保护元件，包括：

(1)上盖板11：如图1所示为一实心平板。

(2)承载板2：如图2所示，中部加工出上下贯通的开口5，通孔的形状可为圆形、椭圆形、方形或者已上形状的组合等适宜加工的形状；承载板的上下两面均设置有埋线槽4，埋线槽设置在通孔两侧、连通通孔与承载板外侧边的凹槽；承载板的通孔在厚度方向的中间设置有隔挡板6，隔挡板6与开口5同样大小，比开口5的厚度小；隔挡板6可以与承载板一样的材质，也可以是不同材质，隔挡板6可以与承载板一体成型，也可以在承载板加工好开口5后粘合在开口5中间。

(3)两根熔丝3：熔丝的两个端部搁置在承载板埋线槽4中，通过胶黏剂固定在埋线槽4中，中部在通孔中悬置。熔丝可为金属丝材、片材，也可由缠绕在绝缘体上的金属丝构成；两根熔丝可以为一样的材质和形状，也可以为不一样的材质或形状。

(4)下盖板12：如图1所示为一实心平板；上、下盖板和承载板由高分子材料制成，优选热塑性塑料或热固性塑料。

(5)电极：处于保护元件成品两端，如图3所示为保护元件成品，将上盖板11、承载板2与下盖板12依次叠置，通过胶黏剂粘结固定在一起，成品两侧加工出易与电路板焊盘通过锡膏电连接的电极面7。在保护元件的上下盖板靠近两端的部分、电极面上、承载板两端面等部分设置电镀层9，电镀层9与熔丝3形成良好电连接。

电极面7可以是贯通上下盖板和承载板的三角形凹面；或者上下盖板加工成三角形凹面、承载板不加工、形成三角形盲孔，熔丝3两端设置在盲孔底部；或上下盖板较短，承载板较长，上下盖板与承载板形成台阶面；三角形凹面可以替换为半圆形、梯形、方形等等，优选使用三角形，在形成电镀层9的时候，三角形的顶端(朝向保护元件中心的一端)产生尖端效应，在顶端处电镀层较厚，此处是电镀层与熔丝结合的关键部位，较厚的电镀层使电极和熔丝电连接更好。

本技术方案的保护元件中，设置了两根熔丝并联，保护元件在正常电路环境使用中必须能承受多次正常的雷击浪涌，两根熔丝同时分担浪涌电流，比一根熔丝承担同样的浪涌电流可靠性强，比一根熔丝的保护元件在承受了多次浪涌冲击后老化程度轻。优选的方案是两根熔丝一根为快断型，一根为慢断型，可以通过改变熔丝的材料、成分、线径、形状等方式来达到所需效果。例如快断型熔丝采用熔点低或者内阻高的铁、镍等合金材料，慢断性熔丝采用熔点高或者内阻低的铜、银等合金材料。以两根熔丝均为直线设置为例，材料和成分均一样，快断型熔丝线径比较细，有效内阻大(悬空在空腔中的那部分熔丝的电阻为有效内阻)，慢断型熔丝线径比较粗，有效内阻小。保护元件正常在电路中运行的时候，电流优选从慢断性熔丝通过，很少量的电流从快断型熔丝上通过，但是保护元件承受雷击浪涌的时候两根熔丝同时分担，当经受了足够次数的浪涌冲击后，快断型的一根熔丝老化程度高，先熔断，此时保护元件并没有断开，电流仍然从慢断的一根熔丝经过，保护元件还可以继续使用一段时间，增加了保护元件的使用寿命。

当故障电流经过或者进行分断测试时，保护元件必须彻底断开不拉弧、没有残留电阻，熔丝悬空在空腔内，有利于产品在遇到分断电流时有足够的空间分散冲击力，如此可达到较高的分断能力。为了进一步提高分断能力，还可在空腔内填充灭弧材料。本实施例中保护元件的两根熔丝同时承受巨大电流冲击，比一根熔丝承担同样的电流冲击爆破力小，并且设置了隔挡板，两根熔丝之间的冲击力不互相影响，此时快断型的熔丝先爆炸，由于有隔挡板，不会炸断另一根慢断型的熔丝，紧接着慢断型的熔丝也迅速断开，相当于将一根熔丝的爆炸冲击力分作两个时间段，各承受一部分的冲击力，提高了抗爆能力。如果按照现有技术中没有隔挡板的方案，其中一根熔丝爆炸的同时会冲断另一根熔丝，不能提高分断能力，并且如果是地理位置处于较上方的一根熔丝先熔断，高温熔化形成的金属液滴落到下方的熔丝上，导致各个保护元件之间的熔断性能不一致。

实施例二

实施例二为实施例一中的保护元件产品制作方法，以图3中的成品制作方法为例，并请结合图4及图5所示，该制作方法的技术方案包括以下步骤：

(1)制作上下盖板阵列：如图4所示，取一大块绝缘材料平板，优选耐燃性优越且易加工的fr-4环氧树脂、bt树脂、聚酰亚胺、氰酸酯或聚四氟乙烯等材料，图中虚线为纵向和横向的模拟切割线，分割为多个上/盖板单元1，根据需求在上/盖板上制作电极面图形7。

(2)制作承载板阵列：如图5所示，取一大块绝缘材料平板，优选耐燃性优越且易加工的fr-4环氧树脂、bt树脂、聚酰亚胺、氰酸酯或聚四氟乙烯等材料，图中虚线为纵向和横向的模拟切割线，分割为多个承载板单元2，在承载板阵列上两面加工出埋线槽4处于每个承载板单元的纵向中心线，在加工好埋线槽的承载板阵列上两面加工出盲孔5，两面的盲孔5底部之间留有薄薄的一片作为隔挡板6。

在此步骤中，也可以在加工好埋线槽的承载板阵列上加工出开口5，在开口5中设置与通孔同样形状大小的隔挡板6，隔挡板6可以与承载板、盖板采用同样材料，也可以采用硬度较高的陶瓷材料，也可以采用灭弧功能较好的聚酰胺等材料。

(3)粘合保护元件阵列：在承载板阵列上两面的埋线槽里布置一整根长的熔丝，将熔丝不悬空的部分加胶黏剂固定在埋线槽中，将上下盖板阵列粘合在承载板阵列两面，使每一个盖板单元1对应每一个承载板单元2。

(4)切割：按照纵向模拟切割线将保护元件阵列切割为保护元件排条，在排条的两端电镀电极区域9，再按照横向模拟切割线将保护元件排条切割为单个保护元件成品。

实施例三：

如图7所示，本实施例的保护元件包含7层板，与实施例一不同的是，不通过设置埋线槽来让熔丝悬空，而是将两根熔丝的两面分别放置一层如图6所示的空腔板6来达到悬空的效果。本实施例的保护元件中具有粘结在一起上盖板11、下盖板12、承载板组，承载板组包括：第一上空腔板81、第二上空腔板82、隔挡板6、第一下空腔板83、第二下空腔板84，上熔丝设置在第一上空腔板81和第二上空腔板82之间，下熔丝设置在第一下空腔板83和第二下空腔板84之间，所述空腔板中间有开口，所述上盖板11、下盖板12、隔挡板6为实心板。所述第一上承载板中间设有中空的第一开口，第二上承载板中间设有与第一开口连通的中空的第二开口，第一下承载板中间设有中空的第三开口，第二下承载板中间设有与第三开口连通的中空的第四开口；所述上熔丝夹在第一上承载板与第二上承载板中间，且上熔丝的中间部分悬空在第一开口和第二开口中间；所述下熔丝夹在第一下承载板与第二下承载板中间，且下熔丝的中间部分悬空在第三开口和第四开口中间。如图6所示，本实施例中第一上承载板、第二上承载板、第一下承载板、第二下承载板的结构相同，均可为图6中的承载板8结构，承载板8开口5。

电极面7可以是贯通7层板的三角形凹面；或者上下盖板、第一空腔板、第四空腔板加工成三角形凹面，第二空腔板、第三空腔板、隔挡板不加工，形成三角形盲孔，熔丝3两端设置在盲孔底部；或形成台阶面；三角形凹面可以替换为半圆形、梯形、方形等等，优选使用三角形。

在保护元件的上下两面靠近两端的部分以及两端面等部分设置电镀层9，电镀层9与两根熔丝3形成良好电连接。

为了进一步提高分断能力，还可在空腔板的通孔内填充灭弧材料。

上盖板、下盖板、隔挡板优选耐燃性优越且易加工的fr-4环氧树脂、bt树脂、聚酰亚胺、氰酸酯或聚四氟乙烯等材料。

在本发明基础上，也可以把纵向的两根熔丝改成纵向的多根熔丝，相应的增加承载板、空腔板、隔挡板的数量，也可达到本发明的效果。

实施例四：

如图8至图9所示，本实施例与实施例一不同的是，熔丝有4根，包括承载于承载板22上表面且平行设置的两根上熔丝31、以及承载于承载板22下表面且平行设置的两根下熔丝32。相应的在承载板22上两面都横向设置两个埋线槽4，在承载板的通孔中纵向设置上隔挡板62、纵向设置下隔挡板63以及横向设置隔挡板61。隔挡板61、62、63可以是如图9所示直接设置在承载板中，也可以是如图10所示的，在上、下盖板11、12中间凸设有纵长的凸块62、63(即为上、下隔挡板62、63)，两个相对的凸块62、63抵靠形成纵向隔挡板。由纵向和横向隔挡板61、62、63组成截面“十”字形的隔挡板，将四条熔丝分隔在四个空间中分别悬空设置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。