一种具保险机制的突波泄放器的制造方法
【专利摘要】一种具保险机制的突波泄放器，包括一介电材料、二导电板及一绝缘包覆体；介电材料为由多晶半导体陶瓷材料制成的一板体，介电材料的两相对侧面上分别贴覆有一电极；导电板上邻近其一端的部位以面接触方式分别贴附至各电极，导电板的另一端作为一接脚，通过接脚电气连接至电子设备供电端，导电板的中段部位的断面积小于其它部位的断面积；绝缘包覆体包覆介电材料及导电板，仅使接脚外露在绝缘包覆体外。当一极大的瞬间电流继续通过突波泄放器而产生极高的温度时，导电板的中段部位因该瞬间电流及其所产生的高温而迅速断开形成断路，避免突波泄放器因大电流继续通过、持续累积高温而起火燃烧，进而有效防止电子设备或其上电子线路、元件发生毁损。
【专利说明】一种具保险机制的突波泄放器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种突波泄放器，尤指一种结构简单，且能在完全无需增设额外保险元件的前提下，仍具备保险元件特性的一种具保险机制的突波泄放器，以有效防止突波泄放器因大电流继续通过、持续累积高温而发生起火燃烧的危险。
【背景技术】
[0002]大多数的电子设备在运作过程中均可能遭遇突波冲击，而发生损坏，其中，所谓“突波”亦可称之为“高电压(流)脉冲”，且依其产生来源尚可区分为“电路外部产生的突波”及“电路内部产生的突波”两种，一般而言，“电路外部产生的突波”多半因电子设备周围环境发生雷击，或其电路直接遭受雷击所致，因此，又称为雷突波(lightning surge);“电路内部产生的突波”则多半为电子设备内电子开关切换作动所伴随产生的突波，因此，又称为切换突波(switching surge)。
[0003]现今大多数电子设备中均设置有继电器(relay)、电子开关(switch)或螺管线圈(solenoid)等切换控制元件，在该电子设备的运作过程中，切换控制元件势必会执行大量的切换动作，以断开及导通线路，且因此产生大量突波，进而对该电子设备的运作造成负面影响，如:造成电子设备误动作等。为解决前述问题，传统上，相关电子设备的业者均会在该类电子设备的供电端上设置一突波泄放器，以便在产生突波时，能透过该突波泄放器形成一放电路径，将该突波导引至一接地端，进而保护该电子设备不会因该突波而受到损害。
[0004]传统上,金属氧化物压敏电阻(Metal Oxide Varistor,简称MOV)是一种用于制作传统突波泄放器的介电材料，该介电材料一般由氧化锌颗粒与少量其它金属氧化物或聚合物混合烧结而成的多晶半导体陶瓷元件，在该介电材料内，由于包含有极大量且杂乱的氧化锌颗粒，且氧化锌颗粒与其它氧化物的交界处，会形成晶界层，而发生二极体效应，因此，整个介电材料相当于大量背向相连的二极体的集合体，在低电压的状态下，仅有少部份的微小逆向漏电电流会通过该介电材料，然而，在遇到高电压时，则会发生击穿效应(punch-through effect),使得高电压的大电流能通过该介电材料,介电材料之所以会被广泛地应用于制作突波泄放器，主要是因其具备低电压时高电阻、高电压时低电阻的非线性电流-电压特性。
[0005]虽然，长久以来，前述传统突波泄放器确实能达成泄放突波的目的，然而，经发明人长期研究及观察后发现，该类传统突波泄放器在设计上仍存在诸多待改进的缺陷。
[0006]请参阅图1、图2所示，为市场上最常见的传统突波泄放器1，该传统突波泄放器I包括一介电材料10、一第一导线(或导电板)120、一第二导线(或导电板)121及一绝缘包覆体13 ;其中，该介电材料10是由前述多晶半导体陶瓷材料制成的一板体，介电材料10的两相对侧面上分别贴覆有一第一电极(electrode) 110及一第二电极111 ;所述第一导线120上邻近其一端的部位被焊接固定至所述第一电极110，第一导线120的另一端则作为一第一接脚1201，以通过该第一接脚1201电气连接至一电子设备的供电端(图中未示)；该第二导线121上邻近其一端的部位被焊接固定至第二电极111，第二导线121的另一端则是作为一第二接脚1211，以通过第二接脚1211电气连接至电子设备的供电端；绝缘包覆体13包覆在介电材料10、第一导线120及第二导线121上，仅使第一接脚1201及第二接脚1211外露在绝缘包覆体13之外。
[0007]在该传统突波泄放器I中，所述导线120、121与介电材料10之间呈“线接触”的连接关系，因此，在有限的焊接面积下，介电材料10与各导线120、121间的相互固接处必须承受极高的电压与电流，极易发生崩裂；再者，由于该介电材料10的单位面积所需承受的电压与电流亦极高，故，当较高的瞬间电压通过该介电材料10时，极可能在该介电材料10的电阻体上产生穿孔，导致更大的瞬间电流通过，并因电弧而产生高热起火；此外，许多研究结果均显示，该传统突波泄放器I在遭受多次大电流冲击后，即便没有立即发生前述瞬间崩裂或起火燃烧的情况，过高的温度也会加速介电材料10老化，使得介电材料10逐步发生低阻线性化之现象，而在介电材料10上产生若干脆弱点，故，当更高的漏电流发生频率增加，且漏电流集中流入至各脆弱点时，将使各脆弱点的材料融熔形成短路孔，此时，若后续的大电流灌入至各短路孔，则必然会产生高热，进而使传统突波泄放器I起火燃烧。
[0008]有鉴于此，请参阅图3所示，业者在将传统突波泄放器I安装至一电子设备2的一供电端Vi时，均会将其并联在该供电端Vi与电子设备2的电路间，且在其中之一供电接脚上串联一保险元件3 (fuse)，以期在该介电材料10与各导线120、121间的相互固接处发生崩裂，或介电材料10的电阻体上产生穿孔的情形下，令所述保险元件3内的保险丝能被瞬间通过的大电流及其所产生的高温熔断，成为断路状态，以避免持续供电而发生前述起火燃烧的危险，进而确保该电子设备不致因此而受损。
[0009]因此，增设保险元件3不仅会增加制造成本，亦会增加线路设计的复杂度，并占用了电路空间，此亦为相关电路无法被设计成更为轻薄短小的主要原因。针对此，请参阅图4所示，部分业者设想在图1及图2所示的传统突波泄放器I内增设一温感保险元件14 (thermal fuse),该温感保险元件14的一端141被焊接固定至所述第一电极110上,且连同所述介电材料10、第一导线120及第二导线121均被包覆在绝缘包覆体13内，仅使第一接脚1201、第二接脚1211及温感保险元件14的另一端142外露在绝缘包覆体13之外，以期在温感保险元件14感测到第一电极110的温度超过一预定临界值时，温感保险元件14能成为断开状态，进而驱使所述供电端中止继续供电，然而，此设计及作法，除无法省略温感保险元件14的成本外，亦会增加传统突波泄放器I本身的体积及其在电路上所占用的空间，且其整体电路尚因需被设计成能根据温感保险元件14的断开，而适时中止供电，故使得整体电路变得更为复杂。
[0010]综上所述可知，如何设计出一种结构简单且不增加成本的突波泄放器，令其具备除泄放突波的特性外，尚能在完全无需增设额外保险元件的前提下，仍具备保险元件的特性，以在介电材料10与各导线120、121间相互固接处发生崩裂，或介电材料10的电阻体产生穿孔之情形下，使突波泄放器成为断路，进而有效避免发生前述起火燃烧的危险及确保所述电子设备不致受损，即成为本实用新型在此亟欲探讨的重要课题。
实用新型内容
[0011]本实用新型所述的目的在于设计一种具保险机制的突波泄放器，能大幅提高突波泄放器的安全性，进而有效确保电子设备在使用上的安全。
[0012]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是:
[0013]一种具保险机制的突波泄放器，包括一介电材料、一第一导电板、一第二导电板及一绝缘包覆体；其中，所述介电材料为由多晶半导体陶瓷材料制成的一板体，所述介电材料的两相对侧面上分别贴覆有一第一电极及一第二电极；所述第一导电板上邻近其一端的部位以面接触方式贴附至所述第一电极，第一导电板的另一端则作为一第一接脚，以通过上述第一接脚电气连接至一电子设备的供电端，所述第一导电板上位于其两端间的一中段部位的断面积小于其它部位的断面积，以在所述中段部位承受一大电流，且其所产生的高温超过一预定临界值时，所述中段部位能被迅速熔断，而产生相当于保险丝的作用；所述第二导电板上邻近其一端的部位以面接触方式贴附至第二电极，上述第二导电板的另一端则作为一第二接脚，以通过上述第二接脚电气连接至电子设备的供电端，第二导电板上位于其两端间的一中段部位的断面积小于其它部位的断面积，以在所述中段部位承受一大电流，且第二导电板所产生的高温超过一预定临界值时，所述中段部位能被迅速熔断，而产生相当于保险丝的作用；所述绝缘包覆体包覆在介电材料、第一导电板及第二导电板上，且包覆第一导电板及第二导电板的中段部位，仅使第一接脚及第二接脚外露在该绝缘包覆体之夕卜。如此，当一冲击电流流经突波泄放器，且其高电压造成导电板上邻近其一端的部位分别自对应电极上崩离，或其高电压击穿该介电材料，导致极大的瞬间电流继续通过该突波泄放器，而产生极高的温度时，各导电板的中段部位能因大电流及其所产生的高温，而被迅速熔断，形成断路状态，以避免所述突波泄放器因持续累积温度而起火燃烧，进而有效防止电子设备或其上电子线路或元件因此受损。
[0014]进一步，所述导电板由导电金属制成，所述导电金属可为铝、银、锡、锌或其合金，其熔点系低于铜，其阻抗则高于铜，且能在大电流通过各导电板的中段部位时，能因所述中段部位的断面积小于其它部位的断面积，而在所述中段部位产生高温，且使中段部位能因高温而迅速被熔断，形成断路。
[0015]又，各导电板的中段部位开设有至少一槽孔，所述槽孔贯穿所述中段部位，以使中段部位的断面积小于其它部位的断面积。
[0016]再有，所述槽孔形成在导电板的中段部位内，以使该中段部位的断面积小于其它部位的断面积。
[0017]另外，所述槽孔形成在导电板的中段部位的任一侧，以使中段部位的断面积小于其它部位的断面积。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为传统突波泄放器的分解示意图；
[0019]图2为传统突波泄放器组装完成后的局部剖面示意图；
[0020]图3为传统突波泄放器的安装线路示意图；
[0021]图4为另一传统突波泄放器组装完成后的局部剖面示意图；
[0022]图5为本实用新型第一实施例组装完成后的局部剖面示意图；
[0023]图6为本实用新型第二实施例组装完成后的局部剖面示意图。
[0024]图1?图4中，1，传统突波泄放器；10，介电材料；110，第一电极；111，第二电极；120，第一导线；1201，第一接脚；121，第二导线；1211，第二接脚；13，绝缘包覆体；14温感保险元件；141，温感保险元件一端；142，温感保险元件另一端；2，电子设备；3，保险元件；Vi，供电段。
[0025]图5?图6中，5,突波泄放器；50，介电材料；510，第一电极；520，第一导电板；5201，第一接脚；5202，中段部位；5211，第二接脚；53，绝缘包覆体；A、B，槽孔。
【具体实施方式】
[0026]为便于对本实用新型目的、技术特征及其功效做更进一步的认识与了解，举实施例配合附图，详细说明如下:
[0027]参见图5，本实用新型提供一种具保险机制的突波泄放器，该突波泄放器应用至一电子设备供电端，，在本实用新型的第一较佳实施例中，所述突波泄放器5包括一介电材料50、一第一导电板520、一第二导电板(图中未不)及一绝缘包覆体53 ;其中,所述介电材料50为由多晶半导体陶瓷材料制成的一板体，该介电材料50的两相对侧面上分别贴覆有一第一电极510及一第二电极(图中未不)；所述第一导电板520上邻近其一端的部位以面接触方式贴附至第一电极510,第一导电板520的另一端则作为一第一接脚5201,以通过该第一接脚5201电气连接至一电子设备之的供电端(图中未示)，第一导电板520上位于其两端间之一的一中段部位5202之的断面积小于其它部位之的断面积，以在所述中段部位5202承受一大电流，且其所产生的高温超过一预定临界值时，该中段部位5202能被熔断，而产生相当于保险丝的作用；该第二导电板上邻近其一端之的部位也以面接触方式贴附至该第二电极，该第二导电板之的另一端则作为一第二接脚5211，以通过该第二接脚5211电气连接至所述电子设备之的供电端，该第二导电板上位于其两端间之一的一中段部位的断面积小于其它部位的断面积，以在所述中段部位承受一大电流，且其所产生的高温超过一预定临界值时，中段部位能被熔断，而产生相当于保险丝的作用；绝缘包覆体53包覆在介电材料50、第一导电板520及第二导电板上,且包覆各导电板520的中段部位5202,仅使第一接脚5201及第二接脚5211外露在绝缘包覆体53之外。
[0028]如此，当一冲击电流流经突波泄放器5，且其高电压造成第一导电板520上邻近其一端的部位自对应的第一电极510上崩离,或其高电压击穿介电材料50,导致极大瞬间电流继续通过突波泄放器5，而产生极高温度时，第一导电板520的中段部位5202能因所述极大的瞬间电流或极高的温度而迅速断开，形成断路，以保护所述电子设备，避免突波泄放器5因持续累积温度而起火燃烧，进而有效防止电子设备或其上电子线路或元件因此受损。
[0029]再请参阅图5所不,在所述第一较佳实施例中，第一导电板520 (和/或第二导电板)的中段部位5202开设有至少一槽孔A，所述槽孔A贯穿中段部位5202，以使中段部位5202的断面积小于其它部位的断面积，虽然，在所述第一较佳实施例中，所述槽孔A形成在第一导电板520 (和/或第二导电板)的中段部位5202内。
[0030]但是，本实用新型并不局限于此，在本实用新型的第二较佳实施例中，请参阅图6所示，槽孔B亦能被形成在第一导电板520 (和/或第二导电板)的中段部位5202的任一侦牝以使中段部位5202的断面积小于其它部位的断面积。
[0031]在本实用新型的前述较佳实施例中，第一导电板520(和/或该第二导电板)由导电金属制成，该导电金属可为铝、银、锡、锌或其合金，其熔点低于铜，其阻抗值则高于铜，以在极大的瞬间电流通过第一导电板520的中段部位5202时，能因所述中段部位5202的断面积小于其它部位的断面积，而在中段部位5202产生高温，使该中段部位5202能因高温而迅速被熔断，形成断路。
[0032]此外，在本实用新型的其它较佳实施例中，第一导电板520 (和/或第二导电板)上邻近其一端且贴附至第一电极510的部位的表面积，大于第一导电板520上其它部位的表面积，以增加所述第一导电板520与对应的第一电极510间的电气导通面积。
[0033]如此，本实用新型即能在完全无需增设额外保险元件的前提下，利用前述实施例中构造简单及成本低廉的架构，量产制作出兼具保险功能的突波泄放器，以在各电极510与各导电板520间相互固接处发生崩裂，或介电材料50的电阻体产生穿孔的情形下，使第一导电板520的中段部位5202能因大电流所产生的高温而被迅速熔断，进而使突波泄放器5迅速成为断路状态，以避免发生现有技术中所述及的起火燃烧的危险，并确保电子设备不致因此受损。
[0034]以上所述，仅为本实用新型的若干较佳实施例，因此，本实用新型所主张的权利范围并不局限于此，但凡熟悉该项技术的人员，依据本实用新型所公开的技术内容，可轻易考虑到的等效变化，均应属不脱离本实用新型的保护范畴。
【权利要求】
1.一种具保险机制的突波泄放器，其特征在于，包括: 一介电材料，由多晶半导体陶瓷材料制成的一板体，所述介电材料的两相对侧面上分别贴覆有一电极； 二导电板，导电板上邻近其一端的部位以面接触方式分别贴附至所述各电极，所述各导电板的另一端作为一接脚，所述各导电板通过所述接脚电气连接至一电子设备的供电端，至少一导电板上位于其两端间的中段部位的断面积小于其它部位的断面积，以在所述中段部位承受一大电流，且其所产生的高温超过一预定临界值时，所述中段部位能被熔断，而产生相当于保险丝的作用；及 一绝缘包覆体，包覆在所述介电材料及导电板上，且包覆各导电板的中段部位，仅使所述接脚外露在绝缘包覆体外。
2.如权利要求1所述的突波泄放器，其特征在于，所述导电板中段部位上开设有至少一槽孔，所述槽孔贯穿该中段部位，以使中段部位的断面积小于其它部位的断面积。
3.如权利要求2所述的突波泄放器，其特征在于，所述导电板槽孔形成在所述导电板中段部位内。
4.如权利要求2所述的突波泄放器，其特征在于，所述导电板槽孔形成在所述导电板中段部位的任一侧。
5.如权利要求3或4所述的突波泄放器，其特征在于，所述导电板上邻近其一端且贴附至所述电极部位的表面积，大于导电板上其它部位的表面积，以增加所述导电板与对应电极间的电气导通面积。
【文档编号】H02H5/04GK204011334SQ201420243994
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】陈赞棋 申请人:陈赞棋