本分案申请是基于申请号为201680088207.6，申请日为2016年9月5日，发明名称为“具有嵌入式熔断器的浪涌保护装置”的中国专利申请的分案申请。实施例涉及浪涌保护设备的领域，并且尤其涉及过电压保护设备和可恢复式熔断器。
背景技术：
：：浪涌保护设备包括用来保护组件、装置或者系统免受由于过电压故障状况导致的损坏的过电压保护设备，以及用来保护组件、装置或者系统免受过度电流流动的熔断器。在过电压保护设备的领域中，已知诸如齐纳二极管这样的二极管、晶闸管和(是littelfuse公司的商标)。由撬棍设备，诸如可控硅整流器(scr)和sidactor提供的一个优点在于快速响应过电压事件并且将电压钳位至可接受电平的能力。尤其，当流动通过sidactor的电流超过开关电流时，sidactor充当“撬棍(crowbar)”并且模拟短路状况。不像诸如二极管这样的传统瞬态电压抑制(tvs)钳位设备，撬棍型保护设备的优点在于撬棍保护设备不会被过电压损坏。然而，当流动的电流超过最大开态电流额定值时，诸如sidactor这样的撬棍设备可能进入永久的短路状况，将受保护的组件暴露于潜在的损坏。关于这些和其他考虑，提供本公开内容。技术实现要素：示例性实施例涉及改进的过电压保护设备。在一个实施例中，浪涌保护装置可以包括输入端子；输出端子，输出端子电气耦合到输入端子；接地端子，接地端子电气耦合到输入端子和输出端子；正温度系数(ptc)熔断器，ptc熔断器电气串联连接在输入端子与输出端子之间；撬棍设备，撬棍设备电气连接到接地端子和输出端子，其中撬棍设备与ptc熔断器一起电气串联在输入端子与接地端子之间；以及中央框架部分，中央框架部分电气耦合到输入端子、输出端子和接地端子，其中撬棍设备布置于中央框架部分的第一侧上，并且ptc熔断器布置于与第一侧相对的中央框架部分的第二侧上。在另一个实施例中，形成浪涌保护装置的方法可以包括提供输入端子、输出端子和中央框架部分；将包括撬棍设备的半导体芯片的第一侧焊接到中央框架部分的第一侧；将第一夹的第一部分焊接到半导体芯片的第二侧，第二侧与半导体芯片的第一侧相对，以及将第一夹的第二部分焊接到接地端子；使用导电介质将正温度系数(ptc)熔断器的第一侧贴附到中央框架部分的第二侧，中央框架部分的第二侧与中央框架部分的第一侧相对；将第二夹的第一部分贴附到ptc熔断器的第二侧，第二侧与ptc熔断器的第一侧相对，以及将第二夹的第二部分贴附到输入端子。在另一个实施例中，形成浪涌保护装置的方法可以包括提供输入端子、输出端子和中央框架部分；将包括撬棍设备的半导体芯片的第一侧焊接到中央框架部分的第一侧；将第一夹的第一部分焊接到半导体芯片的第二侧，第二侧与半导体芯片的第一侧相对，以及将第一夹的第二部分焊接到接地端子；使用粘合剂将陶瓷体的第一侧贴附到中央框架部分的第二侧，中央框架部分的第二侧与中央框架部分的第一侧相对；使用粘合剂将正温度系数(ptc)熔断器的第一侧的第一部分贴附到陶瓷体的第二侧，陶瓷体的第二侧与陶瓷体的第一侧相对；将第二夹的第一部分贴附到ptc熔断器的第二侧，第二侧与ptc熔断器的第一侧相对，以及将第二夹的第二部分贴附到中央框架部分的第二侧，第二侧与中央框架部分的第一侧相对。附图说明图1a展示根据公开内容的实施例的装置100的侧视图，而图1b展示装置100的顶部平面视图；图1c提供图1a的装置的电路描述；图2a展示根据公开内容的实施例的装置200的侧视图，而图2b展示装置200的顶部平面视图；图3示出图1a中所示的ptc熔断器的一个变体；图4示出图2a中所示的ptc熔断器的一个变体；图5a至图5j例示根据公开内容的一些实施例的图1a的装置的装配流程；以及图6a至图6l例示根据公开内容的一些实施例的图2a的装置的装配流程。具体实施方式现在将参考示出示例性实施例的附随附图在下文更加完整地描述本实施例。实施例不解释为局限于本文中陈述的实施例。而是，提供这些实施例使得本公开内容将彻底且完整，并且将它们的范围充分传达给本领域技术人员。在附图中，类似的数字至始自终指类似的元素。在下面的描述和/或权利要求书中，术语“在……上”、“覆在……上面”、“置于……上”以及“在……上面”可能在下面的描述和权利要求书中使用。“在……上”、“覆在……上面”、“置于……上”以及“在……上面”可以用来指示两个或者多个元件彼此直接物理接触。而且，术语“在……上”、“覆在……上面”、“置于……上”以及“在……上面”可以意思是两个或者多个元件彼此不直接接触。例如，“在……上面”可能意思是一个元件在另一个元件上方而彼此不接触，并且可能具有另一个或者多个元件位于这两个元件之间。而且，术语“和/或”可以意思是“和”，它可以意思是“或者”，它可以意思是“排他性或者”，它可以意思是“一个”，它可以意思是“一些，但不是全部”，它可以意思是“二者都不”和/或它可以意思是“二者都”，虽然所要求的主题的范围在这方面不受限。在各种实施例中，提供包括可恢复式(resettable)熔断器和撬棍设备的混合装置。如本文中使用的，术语“撬棍设备”可以包括充当撬棍的已知类型的电气电路，诸如sidactor。如已知的，sidactor与可控硅整流器(scr)有关，其中scr由具有n型半导体区域或者层以及p型半导体层或者区域的布局的分层结构构成，例如p-n-p-n的四层序列。在scr中，栅连接到四层设备的内层，而sidactor缺少这种栅。在公开内容的各种实施例中，撬棍设备和正温度系数(ptc)熔断器集成到3端子装置中，其中装置可以包装在模塑封装中，或者作为替代，在更加中空的壳体中。在操作中，装置的第一端子，视为输入端子，可以连接到功率或者信号输入，第二端子，视为输出端子，可以连接到负载或者输出，而第三端子，接地端子，连接到接地电势。如下面详述的，根据公开内容的实施例，ptc熔断器串联地布置于装置的输入端子与输出端子之间。诸如sidactor这样的设备的一个电极可以连接到地，而另一个电极分流到从ptc熔断器到输出端子的贴片。这种配置便于使用晶闸管、sidactor或者类似设备对过电压状况的快速响应，同时防止连续的过电流持续通过sidactor或者其他设备。例如，当sidactor在瞬态事件期间触发至开态时，同样流动通过装置中的ptc熔断器的过电流可以逐渐地加热ptc熔断器，导致ptc熔断器的电阻的增加。流动通过装置的过度电流然后由ptc熔断器的高电阻限制于恒定的安全电流电平。这种机制防止sidactor因连续的过电流而损坏，否则可能导致永久的短路状况。一旦电压瞬态过去，过电流可能去除，导致ptc熔断器的温度返回到安全电平并且自动地复位ptc熔断器。sidactor也可以返回到阻塞状态以防止对于正常应用操作的干扰。图1a展示根据公开内容的实施例的装置100的侧视图，而图1b展示装置100的顶部平面视图。图1c示出装置100的电气电路表示。装置100可以包括外壳102，诸如模塑封装，其中外壳102封闭混合设备。装置100可以包括输入端子104和输出端子118，其中输出端子118电气耦合到输入端子104。装置100还可以包括接地端子106，其中接地端子106电气耦合到输入端子104和输出端子118。而在所示的示例中，接地端子106、输入端子104和输出端子118以共面方式排列，实施例不局限于这种背景下。装置100还可以包括ptc熔断器110，其中ptc熔断器110电气串联连接在输入端子104与输出端子118之间。在各种实施例中，ptc熔断器110可以是已知的熔断器，诸如littelfuse设备。littelfuse设备是提供可恢复式过电流保护的聚合正温度系数(pptc)设备(是littelfuse公司的商标)。实施例不局限于这种背景下。装置100还可以包括撬棍设备，其中撬棍设备直接电气连接到接地端子106和输出端子118，其中撬棍设备也与ptc熔断器110一起电气串联在输入端子104与接地端子106之间。在各种实施例中，晶闸管型设备可以在所示为设备芯片112的半导体芯片中实施。除非另外注释，在本文中使用的术语“设备芯片”意思是包含或者实施撬棍设备的半导体芯片。如图1a和图1b中进一步示出，装置100可以包括中央框架部分108，诸如金属结构，其中中央框架部分108电气耦合到输入端子104、输出端子118和接地端子106。在所示的示例中，中央框架部分108可以与输出端子118整体地形成。实施例不局限于这种背景下。如图1a中进一步示出，半导体芯片布置于中央框架部分108的第一侧130上并且ptc熔断器110布置于与第一侧相对的中央框架部分108的第二侧132上。装置100还包括第一夹114，其中第一夹114电气连接到输入端子104和ptc熔断器110，并且也包括第二夹116，其中第二夹116电气连接到设备芯片112和输出端子118，其中设备芯片112包括撬棍设备。第一夹114和第二夹116可以是金属，诸如铜、铜合金或者其他导体，并且如所示可以具有弯曲结构。这种弯曲结构对于例如当过电压状况期间加热发生时，适应组件的移动的扩张可以是有用的。在操作中，在过电压事件期间，当高电压在输入端子104与接地端子106之间显现时，设备芯片112中的设备可以动作以基于在设备芯片112内形成的诸如sidactor这样的特定撬棍设备将电压快速钳位至目标电压电平。流动通过装置100包括通过ptc熔断器110的任何过电流可以根据ptc熔断器110的特性逐渐地加热ptc熔断器110，导致ptc熔断器110的电阻的增加。这个增加的电阻具有限制流动通过ptc熔断器110的电流，并且因此限制通过设备芯片112的电流的作用。当过电流状况去除时，这允许设备芯片112内的过电压保护设备自动地复位。图2a展示根据公开内容的实施例的装置200的侧视图，而图2b展示装置200的顶部平面视图。图1c也示出装置200的电气电路表示。装置200可以包括通常上面描述的外壳102。装置200可以包括输入端子204和输出端子118，其中输出端子118电气耦合到输入端子204。装置200还可以包括接地端子106，其中接地端子106电气耦合到输入端子204和输出端子118。在所示的示例中，输入端子是弯曲的并且与接地端子106和输出端子118不完全共面。装置200还可以包括通常如上所述具有ptc材料的ptc熔断器210，其中ptc熔断器210电气串联连接在输入端子204与输出端子之间。在特定实施例中，如下面详细描述的，ptc熔断器210的外层可以与ptc熔断器110的那些外层不同。装置200还可以包括如上所述设备芯片112，其中设备芯片112直接电气连接到接地端子106和输出端子118，其中设备芯片也与ptc熔断器210一起电气串联在输入端子204与接地端子106之间。如图2a和图2b中进一步示出，装置200可以包括中央框架部分108，其中中央框架部分108电气耦合到输入端子204、输出端子118和接地端子106。在所示的示例中，中央框架部分108可以与输出端子118整体地形成。实施例不局限于这种背景下。如图2a中进一步示出，设备芯片112布置于中央框架部分108的第二侧232上并且ptc熔断器210布置于与第一侧相对的中央框架部分108的第一侧230上。装置200可以不同于装置100在于还包括布置于ptc熔断器210与中央框架部分108之间的陶瓷插入物220。特别地，陶瓷插入物220可以是电气绝缘体和热绝缘体，其中陶瓷插入物将设备芯片112的撬棍设备与ptc熔断器210热隔离。装置200也可以包括布置于中央框架部分108的第一侧230上的上夹214，以及布置于与第一侧230相对的中央框架部分108的第二侧232上的下夹216。以这种方式，输入端子204可以贴附到ptc熔断器的下侧234，其中下侧234面向中央框架部分108。另外，上夹214贴附到与下侧234相对的ptc熔断器的上侧236。上夹214和下夹216可以是金属，诸如铜、铜合金或者其他导体，并且如所示可以具有弯曲结构。这种弯曲结构对于例如当过电压状况期间加热发生时，适应组件的移动的扩张可以是有用的。现在转到图3，示出ptc熔断器110的一个变体。在该实施例中，ptc熔断器110包括ptc主体302，其中ptc主体302可以由已知的基于聚合物的ptc熔断器材料制成，如上面讨论的。图3的ptc熔断器110也包括第一接触电极304和第二接触电极306，其中第二接触电极306与第一接触电极304相对布置。再次参考图1a，第一接触电极304因此经由第一夹114电气连接到输入端子104，并且第二接触电极可以连接到中央框架部分108。现在转到图4，示出ptc熔断器210的一个变体。在该实施例中，ptc熔断器210包括ptc主体402，其中ptc主体402可以由已知的基于聚合物的ptc熔断器材料制成，如上面讨论的。图4的ptc熔断器210也包括第一接触电极404和第二接触电极406。如图4中所示，第一接触电极404和第二接触电极406的主要部分分别沿着上侧236和下侧234彼此相对布置。另外，第一接触电极404和第二接触电极406的其他部分如所示以环绕的方式朝向ptc熔断器的各自相对侧而延伸。同样参考图2a，使用图4中ptc熔断器210的实施例，第一接触电极404和第二接触电极406的环绕结构便于方便的接触排列，其中输入端子204贴附到ptc熔断器210的下侧234，并且其中上夹214贴附到ptc熔断器的上侧236，其中上侧236与下侧234相对。如图4中进一步描绘的，ptc熔断器210可以包括位于上侧236的印刷电路板410(pcb)和位于下侧234的印刷电路板412，其中第一接触电极404与印刷电路板410整体地形成，并且其中第二接触电极406与印刷电路板412整体地形成。在操作中，装置100和装置200可以类似地执行以在过电压/过电流事件中快速钳位电压，并且确保晶闸管型设备的恰当复位。两个装置之间的一个不同在于借助于陶瓷插入物220在装置200中设备芯片112与ptc熔断器210之间提供额外的热隔离。装置100和装置200的布局提供针对能量浪涌的保护的紧致设备，并且可以根据公开内容的各种实施例以方便的方式装配。图5a至图5j例示根据公开内容的一些实施例的装置100的装配流程。在图5a中，示出装配之前输入端子104、输出端子118和中央框架部分108的初始布局。布局在底部平面视图中示出，意味着视图朝向如例如图1a中所示的待装配装置的底部。在该实施例中，中央框架部分108和输出端子118在共同的金属件内形成。转到图5b，示出分发用于连接到中央框架部分108和接地端子106的焊膏的操作。如所示，焊膏凸块502提供在中央框架部分上，而焊膏凸块504提供在接地端子106上。在图5c中，执行将设备芯片112附接到中央框架部分108的随后操作。在图5d中，执行在设备芯片112的暴露表面上提供焊膏凸块506的随后操作。现在转到图5e，示出将第二夹116(下夹)连接到设备芯片112和接地端子106的操作。在该操作中，将焊膏凸块502加热到适当的温度以在中央框架部分108与设备芯片112之间形成焊料连接。另外，在该操作中，将焊膏凸块506和焊膏凸块504加热到适当的温度以在第二夹116的主要部分中在第二夹116与设备芯片112之间形成焊料连接，并且在接地端子106与第二夹116的夹臂部分之间形成另一个焊料连接。例如，可以在峰值温度为350℃的某个轮廓中执行焊料回流。实施例不局限于这种背景下。现在转到图5f，示出如图5e中所示相同结构的顶部平面视图，其中透视图被翻转。在操作中，图5e的结构可以翻转，使得导电粘合剂可以方便地分发在图5f中所示的表面上。在图5g中，示出随后的操作，其中所示为导电环氧树脂凸块510，诸如银环氧树脂的导电环氧树脂连接提供在中央框架部分108上，而导电环氧树脂凸块508提供在输入端子104上。在图5h中，执行将ptc熔断器110放置在中央框架部分108上或者与中央框架部分108相邻的随后操作。在图5i中，执行在ptc熔断器110的暴露表面上提供导电环氧树脂凸块512的随后操作。在图5j中，执行将第一夹114连接到ptc熔断器110和输入端子104的操作。在该操作中，将导电环氧树脂凸块510加热到适当的温度以在ptc熔断器110与中央框架部分108之间形成电气导电连接，特别地导电环氧树脂连接。另外，在该操作中，将导电环氧树脂凸块512和导电环氧树脂凸块508加热到适当的温度以在上第一夹114的主要部分中在第一夹114(上夹)与ptc熔断器110之间形成连接，以及在输入端子104与第一夹114的夹臂部分之间形成另一个电气导电连接。例如，可以在175℃执行固化退火。设备结构的实施例以及形成这种实施例的装配流程不局限于这种背景下。图6a至图6l例示根据公开内容的一些实施例的装置200的装配流程。在图6a中，示出装配之前输入端子204、输出端子118和中央框架部分108的初始布局。布局在底部平面视图中示出，意味着，视图朝向如例如图2a中所示的待装配装置的底部。在该实施例中，中央框架部分108和输出端子118在共同的金属件内形成。转到图6b，示出分发用于连接到中央框架部分108和接地端子106的焊膏的操作。如所示，焊膏凸块602提供在中央框架部分上，而焊膏凸块604提供在接地端子106上。在图6c中，执行将设备芯片112放置在中央框架部分108上或者与中央框架部分108相邻的随后操作。在图6d中，执行在设备芯片112的暴露表面上提供焊膏凸块606的随后操作。现在转到图6e，示出将下夹216连接到设备芯片112和接地端子106的操作。在该操作中，将焊膏凸块602加热到适当的温度以在中央框架部分108与设备芯片112之间形成焊料连接。另外，在该操作中，将焊料凸块606和焊膏凸块604加热到适当的温度以在下夹216的主要部分中在下夹216与设备芯片112之间形成焊料连接，并且在接地端子106与下夹216的夹臂部分之间形成另一个焊料连接。现在转到图6f，示出如图6e中所示相同结构的顶部平面视图，其中透视图被翻转。在操作中，图6e的结构可以翻转，使得焊料可以方便地分发在图6f中所示的表面上。在图6g中，示出随后的操作，其中粘合剂环氧树脂凸块610提供在中央框架部分108的第一区域上，而导电环氧树脂凸块612提供在中央框架部分108的第二区域上。另外，导电环氧树脂凸块608提供在输入端子204上。在图6h中，执行附接陶瓷插入物220的操作，其中粘合剂环氧树脂凸块610和中央框架部分108接合到陶瓷插入物220。转向图6i，示出在陶瓷插入物220的暴露表面上分发粘合剂环氧树脂凸块614的操作。在图6j中所示的随后操作中，使用粘合剂环氧树脂凸块614和导电环氧树脂凸块608将ptc熔断器210附接到陶瓷插入物220和到输入端子204。在图6k中，导电环氧树脂凸块616分发在位于陶瓷插入物220上ptc熔断器210的金属化部分上的区域中在ptc熔断器210的暴露表面上。在图6l中，执行将上夹214连接到ptc熔断器210和中央框架部分108的边缘区域的操作。在该操作中，执行固化退火以通过粘合剂和/或导电环氧树脂凸块形成每个部分的坚固连接。将导电环氧树脂凸块616和导电环氧树脂凸块612加热到适当的温度以在上夹214的主要部分中在上夹214与ptc熔断器210之间形成电气导电连接，以及在中央框架部分108与上夹214的弯曲部分之间形成另一个电气导电连接。在一些实施例中，该操作可以在200℃下执行。在图5a-5j和6a-6l中描绘的流程的每个中，可以执行最终的操作，其中形成外壳102以包装所有其他组件，除了输入端子、输出端子和接地端子的外部末端之外，以形成如图1a和2a中所示的完成装置。在一些实施例中，外壳102可以是在175℃的温度下形成的模塑材料。实施例不局限于这种背景下。虽然已经参考某些实施例公开本实施例，在不背离如附加权利要求书所定义的本公开内容的范畴和范围的情况下，对于所描述实施例的许多修改、替代方案和改变是可能的。因此，本实施例不打算局限于所描述的实施例，并且它具有如由随附的权利要求书及其等同物的语言所定义的完整范围。当前第1页12当前第1页12