专利名称：一种压敏电阻型过压保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种过压保护装置，特别涉及一种压敏电阻型过压保护装置。
背景技术：
压敏电阻实际上是一种伏安特性呈非线性的电压敏感元件，在正常电压条件下，它相当于一只小电容器；当电路出现过电压时，它的内阻急剧下降并迅速导通，阻值可以从正常时的兆欧级降到几欧，甚至小于1欧，其工作电流增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其它元器件不致过压而损坏。但同时，由于压敏电阻在失效时电流急剧增大，温度显著上升，极容易导致压敏电阻着火燃烧，从而引发火灾。为此，如何保证压敏电阻能够正常工作而又避免引发火灾，是实际应用中必须解决的问题。
现有技术的一例为中国专利号为ZL03229909.5，申请日为2003年3月26日，名称为《一种紧密组合式压敏电阻过压保护装置》，图1为其结构示意图。图2为其电原理路图。其结构为，压敏电阻RV的芯片与热熔保险丝FT的熔体紧密贴合连接并串联电连接，在压敏电阻RV失效时，故障电流在其芯片上产生的热量可迅速传导到热熔保险丝FT的熔体上，两者的温升基本同步。当压敏电阻RV升高至一定的限度时，热熔保险丝FT的熔体熔断，将压敏电阻RV从电路中断开，或者将压敏电阻RV所在的工作电路从电源中切断，从而避免火灾的发生。
但上述技术存在如下不足，由图1可知，第一，热熔保险丝FT的全部熔体直接和芯片粘接，在实际应用中，由于压敏电阻RV必须封装环氧树脂，熔体被封装在芯片与环氧树脂之间的空间内，当芯片过热时，熔体在该空间内熔化膨胀，实际上是熔而不断；即使熔断，熔体在环氧树脂封装的壳体内，也不容易挥发和流动，极易造成第二次重新接通。第二，由于芯片电极引线与芯片是点连接，过电压时容易造成芯片电极之间点击穿芯片，从而使压敏电阻很快失去效能。第三，由于熔体整体与芯片紧密结合，实际上熔体整体就是一个电极，当芯片过热时，如果过电压持续存在，即使熔体熔断，但熔体与芯片仍然紧密结合，与另一电极配合，依然使压敏电阻持续工作、发热，从而不能真正起保护作用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型提出一种响应迅速、安全可靠、全面控制的防止压敏电阻着火燃烧的多极压敏电阻型过压保护装置。
为达到上述目的，本实用新型采取了下述技术措施一种压敏电阻型过压保护装置，由一个压敏电阻块RV和紧密结合在压敏电阻块RV上的热熔保险管6组成。其中压敏电阻块RV由电极1、电极2、金属膜3、金属膜4、芯片5组成，芯片5的两个侧面分别涂敷有金属膜3与金属膜4，金属膜3与金属膜4的面积均小于芯片5的面积，也就是说，在芯片5的外围边沿留有一定的裸露层，金属膜材料为电的良导体金属银，也可以是金、铜等其它不易被氧化的电的良导体。芯片5的形状可以是圆形、椭圆形、长方形、正方形等形状的氧化锌材料的薄片，电极1连接在金属膜3上，电极2连接在金属膜4上，形成压敏电阻块RV的两个外接端子，热熔保险管6紧密贴合在压敏电阻块RV上，并和压敏电阻块RV串联电连接。压敏电阻块RV与热熔保险管6被同时封装在绝缘材料环氧树脂内。
热熔保险管6主要由热熔体6a、绝缘塑料外壳6b、引线6c、引线6d组成，热熔体6a固定在绝缘塑料外壳6b所形成的容腔内，绝缘塑料外壳6b是密封的。引线6c和热熔体6a的一端在绝缘塑料外壳6b所形成的密封容腔内电相连，引线6d和热熔体6a的另一端在绝缘塑料外壳6b所形成的密封容腔内电相连，引线6c和引线6d伸出绝缘塑料外壳6b外，形成热熔保险管6的两个外接端子。
由于压敏电阻块RV在正常电压条件下，相当于一只小电容器，而两块金属导体中间充以绝缘介质就形成了典型的平板电容器，两块金属导体的正对面积S正对、垂直距离D及其中间绝缘介质的电容率(又称介电常数)εr决定了该电容器容量的大小，也等效于压敏电阻块RV在正常电压条件下的电阻阻值，通常为兆欧级。该计算公式为C ∝εrS正对/D(式中符号∝为“正比于”)。在芯片固定的情况下，两块金属导体的垂直距离(即芯片5的厚度)及其中间绝缘介质的电容率(构成芯片的氧化锌材料的电容率)已经固定，只有通过改变两块金属导体(芯片上的金属膜)的正对面积来改变其容量的大小，依据此原理，我们可以对芯片5上涂敷的金属膜采取多种方案，具体包括(1)金属膜3保持不变，金属膜4裂变成两个或两个以上相互独立的金属膜区域；或者，金属膜4保持不变，金属膜3裂变成两个或两个以上相互独立的金属膜区域，实际上，这两种情况是一样的，即在芯片5的一面涂敷一整块金属膜，它形成了公共电极；而在另一面涂敷两个或两个以上相互独立的金属膜区域，它们之间由芯片5的本体予以隔离，这样，压敏电阻块RV便形成了两个或两个以上的压敏电阻。这些压敏电阻的阻值可以相等，也可以不相等，单个金属膜区域面积的不同，它所对应的压敏电阻的阻值也不同。在相互独立的各个金属膜区域上分别引出一根电极。这样，在电路中依据不同的需要可以接入不同阻值的压敏电阻，扩大了压敏电阻块的应用范围。当然，上述公共电极和各独立电极也可以省略，通过压敏电阻块和线路板的直接焊接，可以达到相同的效果。
(2)金属膜3裂变成两个或两个以上相互独立的金属膜区域，金属膜4裂变成两个或两个以上相互独立的金属膜区域。该方案的实质也是形成两个或两个以上的压敏电阻。通常，芯片5的两侧裂变的金属膜区域个数相等，当然，也可以不相等。芯片5的两侧裂变的金属膜区域可以正对，此时，两块金属导体即芯片5上的一对金属膜正对面积即为其单个金属膜区域面积；N对正对的金属膜区域最后形成N个压敏电阻；同时，芯片5的两侧裂变的金属膜区域也可以交叉而不正对，此时，单个金属膜区域的面积不再等于其正对面积，这种方法的好处不仅可以改变压敏电阻的大小，同时，对于每侧有N个相互独立金属膜区域的压敏电阻块，最多可以形成2N个压敏电阻。进一步扩大了压敏电阻块的应用范围。
(3)金属膜3或金属膜4裂变成两个或两个以上相互独立的金属膜区域，处于芯片5同一面的金属膜的面积可以相同，也可以不同。
上述结构的压敏电阻块RV及热熔保险管6，最后用环氧树脂予以整体封装，只露出相应的电极，以形成符合安全标准的产品。
本实用新型的工作原理是热熔保险管6与压敏电阻串联电连接，当电源电压超过标准时，压敏电阻失效，呈现低阻状态，漏电流增大，温度升高，由于热熔保险管6紧密附着在压敏电阻块RV上，故二者的温升基本相同，当超过设定的温度时，热熔保险管的热熔体6a能够可靠熔断，切断电流，避免压敏电阻继续升温而着火燃烧，也就是避免火灾的发生。当然，热熔保险管6也可以串联在主电路中，当热熔保险管6的热熔体6a熔断时，直接切断主电路，从而保护用电器的安全和避免火灾的发生。
和现有技术相比，本实用新型的有益效果是(1)由于热熔保险管6的外壳，与芯片5上的金属膜的紧密结合，能保证压敏电阻块上的热量能迅速传递到热熔保险管的热熔体6a，使热熔体6a与压敏电阻块同步温升而熔断；(2)由于热熔保险管的热熔体6a固定于由绝缘塑料外壳6b所形成的容腔内，在整个装置被环氧树脂封装后，其周围仍具有一定的空间，可以充分保证热熔体6a熔断后的挥发、流动，不会出现熔而不断或二次导通现象；(3)芯片电极通过金属膜连接芯片，导通面积加大，可以避免电极尖端放电而造成点击穿芯片问题，而且导通的电流相对点接触方式大很多，能够更容易导通如雷击等导致的瞬间大电流。(4)根据不同的方案，压敏电阻块RV最终可以形成多个压敏电阻，扩大了其应用范围，对于需要多个压敏电阻的电子设备，采用一块或几块压敏电阻块就能达到目的，提高了电路的集成度，使电路更简洁可靠，降低了电子设备的体积和重量，缩减了生产成本。
本实用新型可以广泛应用于电子设备，网络设备、家用电器、电力设备等的过电压保护系统、防雷系统。
图1是现有技术(专利号为ZL03229909.5)的内部结构图；图2是现有技术(专利号为ZL03229909.5)的电原理图；图3是本实用新型中压敏电阻块的结构示意图；图4是图3俯视的平面结构示意图；图5是本实用新型中热熔保险管的外观结构示意图；图6是本实用新型中热熔保险管的立体结构示意图；图7是本实用新型一个实施例中的压敏电阻块的正面结构示意图；图8是本实用新型一个实施例中的压敏电阻块的背面结构示意图；图9是本实用新型一个实施例中的压敏电阻块上紧密贴合有热熔保险管的结构示意图。
具体实施方式
一种压敏电阻型过压保护装置的一个实施例，它由一个压敏电阻块RV和热熔保险管6组成。
如图7、图8所示，多电极压敏电阻块由电极1a、电极1b、电极2a、电极2b、金属膜3a、金属膜3b、金属膜4a、金属膜4b、芯片5组成。金属膜3a、金属膜3b涂敷在芯片5的正面，金属膜4a、金属膜4b涂敷在芯片5的另一面；金属膜3b的面积比金属膜3a大一倍，金属膜4a的面积比金属膜4b大一倍。金属膜是银膜。
电极1a连接在金属膜3a上，电极1b连接在金属膜3b上，电极2a连接在金属膜4a上，电极2b连接在金属膜4b上。
如图5、图6所示，热熔保险管6由热熔体6a、绝缘塑料外壳6b、引线6c、引线6d组成，热熔体6a固定在绝缘塑料外壳6b所形成的容腔内，绝缘塑料外壳6b是密封的。引线6c和热熔体6a的一端在绝缘塑料外壳6b所形成的密封容腔内电相连，引线6d和热熔体6a的另一端在绝缘塑料外壳6b所形成的密封容腔内电相连，引线6c和引线6d伸出绝缘塑料外壳6b外，形成热熔保险管6的两个外接端子。
如图9所示，热熔保险管6的绝缘塑料外壳6b紧密贴合在金属膜3b区域内。
热熔保险管6与压敏电阻块RV整体被封装在环氧树脂内，可以只露出三个电极，即电极1a、电极2b和压敏电阻块的一个外接端子，以形成符合安全标准的产品。
当电源电压超过设定标准时，压敏电阻失效，温度升高，当超过设定的温度时，热熔保险管6的热熔体6a熔断，切断电流，把压敏电阻从电路中断开，有效的避免压敏继续升温而着火燃烧。
权利要求1.一种压敏电阻型过压保护装置，包括压敏电阻块RV和热熔保险管(6)，其特征在于所述的压敏电阻块RV由电极(1)、电极(2)、金属膜(3)、金属膜(4)、芯片(5)组成；所述的芯片(5)的两个侧面分别涂敷有金属膜(3)与金属膜(4)；所述的电极(1)连接在金属膜(3)上，电极(2)连接在金属膜(4)上；所述的热熔保险管(6)紧密贴合在压敏电阻块RV上。
2.根据权利要求1所述的一种压敏电阻型过压保护装置，其特征在于所述的金属膜(3)保持不变，所述的金属膜(4)裂变成两个或两个以上相互独立的金属膜区域，每一个独立的金属膜区域与一根电极连接。
3.根据权利要求1所述的一种压敏电阻型过压保护装置，其特征在于所述的金属膜(3)裂变成两个或两个以上相互独立的金属膜区域，所述的金属膜(4)裂变成两个或两个以上相互独立的金属膜区域，每一个独立的金属膜区域与一根电极连接。
4.根据权利要求1所述的一种压敏电阻型过压保护装置，其特征在于所述的金属膜(3)或金属膜(4)裂变成两个或两个以上相互独立的金属膜区域，且位于芯片(5)同一面的金属膜区域面积大小不同，每一个独立的金属膜区域与一根电极连接。
5.根据权利要求1、2、3、或4所述的一种压敏电阻型过压保护装置，其特征在于所述的热熔保险管(6)主要由热熔体(6a)、绝缘塑料外壳(6b)、引线(6c)引线(6d)组成；所述的热熔体(6a)设置在所述的绝缘塑料外壳(6b)所形成的容腔内；所述的引线(6c)和热熔体(6a)的一端在所述的绝缘塑料外壳(6b)所形成的密封容腔内电相连，所述的引线(6d)和热熔体(6a)的另一端在所述的绝缘塑料外壳(6b)所形成的密封容腔内电相连；所述的引线(6c)和所述的引线(6d)伸出所述的绝缘塑料外壳(6b)外，形成热熔保险管(6)的两个外接端子。
6.根据权利要求5所述的一种压敏电阻型过压保护装置，其特征在于压敏电阻块RV与热熔保险管(6)被同时封装在绝缘材料环氧树脂内。
专利摘要本实用新型公开了一种压敏电阻型过压保护装置。它包括压敏电阻块RV和热熔保险管6，压敏电阻块RV由电极1、电极2、金属膜3、金属膜4、芯片5组成，芯片5的两个侧面分别涂敷有金属膜3与金属膜4，电极1连接在金属膜3上，电极2连接在金属膜4上，热熔保险管6紧密贴合在压敏电阻块RV上。其中，压敏电阻块RV还可以有多种金属膜涂敷方案，在芯片5的两个侧面均可以涂敷两个或两个以上相互独立的金属膜区域。本实用新型的有益效果是响应迅速、安全可靠、可以广泛应用于电子设备，网络设备、家用电器、电力设备等的过电压保护系统、防雷系统。
文档编号H02H9/04GK2864932SQ200520063700
公开日2007年1月31日 申请日期2005年8月30日 优先权日2005年8月30日
发明者伦振雄 申请人:广东省佛山科星电子有限公司