CN105225778A - 一种电路保护元件及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电路保护元件，包含可恢复过流保护器和电致发热器，所述可恢复过流保护器与电致发热器相互层叠设置，且所述可恢复过流保护器与电致发热器相互贴合的两个电极之间设置有绝缘间隔层，两个所述电极共用一个接电端子。本发明提供的电路保护元件，当电路发生过流、过压故障时，迅速进入保护状态，待故障排除后自动回复正常状态，无需更换整块电路板，从而大大减小的电路故障维修的资金成本和时间成本，提高了用户体验，便于产品的推广使用。

Description

一种电路保护元件及其制造工艺

技术领域

本发明涉及电子元器件，尤其涉及一种将过流保护和过压保护合二为一的电路保护元件及其制造工艺。

背景技术

FUSE(保险丝)作为一种简单可靠的电路保护元件被广泛的应用于电子行业。新型FUSE具有电流保护与电压保护的双重功能，保持电流高，并且可以满足贴片(SMD)的安装方式，从而可以应用在高端消费性电子产品的电子电路保护中。

但是，fuse作为一种保护器件只能保护一次，具有不可恢复性。发生保护后整个电路即处于失灵状态，必须完全更换整个保护机构才能恢复正常工作，并且由于保护器焊接在保护电路板上，因此电路板及上面的其它未失效的元件也被迫全部更换。此种设计不但替换麻烦，而且维修成本较高，严重影响用户体验。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷及存在的技术问题，本发明解决的首要技术问题是提供一种过流保护元件及其制造工艺，通过两个PTC元件复合设计而成，既具有电流保护和电压保护的功能，又具有PTC元件可恢复的特性，因此使得电路故障消失后能够自动恢复正常工作状态。

实现上述目的的技术方案是：

本发明的一种电路保护元件，包含可恢复过流保护器和电致发热器，所述可恢复过流保护器与电致发热器相互层叠设置，且所述可恢复过流保护器与电致发热器相互贴合的两个电极之间设置有绝缘间隔层，两个所述电极共用一个接电端子。

进一步特征为，所述可恢复过流保护器包括PTC热敏电阻。

进一步特征为，所述电致发热器包括PTC热敏电阻、电热丝、碳膜电阻。

另一方面，一种电路保护元件的制造工艺，所述制造工艺包括在PTC材料上进行电极图形蚀刻、贴合、钻孔、镀导电层、划切步骤。

进一步特征为，所述电极图形蚀刻步骤包括：在两个PTC材料的上、下电极上预制遮蔽层，在蚀刻介质的作用下去除电极上不需要的部分和遮蔽层。

进一步特征为，所述贴合步骤包括：将蚀刻好的两个PTC材料用绝缘间隔层贴合在一起，绝缘间隔层将相邻PTC的相邻电极之间电绝缘。

进一步特征为，所述钻孔步骤包括：在PTC钻出所需要的通孔、盲孔。

进一步特征为，所述镀导电层的步骤包括：在所述通孔、盲孔内进行镀导电层，镀导电层的方式包括电镀、蒸镀、溅镀、化学镀、气相沉积，镀导电层的材料包括有机物、金属、陶瓷，且镀层的最外层为导电材料。

进一步特征为，所述划切步骤包括：使用划切工具或机器将层叠复合体分切为较小的部分，所述划切步骤重复多次，直至较小的部分中达到最终元件的外形要求。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：

1、本发明提供的电路保护元件由两个PTC元件叠加复合而成，并且两个PTC相接处的两个电极共用一个接电端子，当电路发生过流、过压故障时，迅速进入保护状态，待故障排除后自动回复正常状态，与现有技术相比，无需更换整块电路板，从而大大减小的电路故障维修的资金成本和时间成本，用户体验更佳，便于产品的推广使用。

2、本发明提供的电路保护元件的制造工艺，不仅工艺简单，而且步骤少、成本低，大大提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明一种电路保护元件的结构示意图；

图2为本发明一种电路保护元件的原理图；

图3为本发明一种电路保护元件实施例一的电路连接关系示意图；

图4为本发明一种电路保护元件的产品制造工艺结构图；

图5为本发明一种电路保护元件的产品制造工艺分解图；

图6为本发明一种电路保护元件实施例三的产品制造工艺分解图；

图7为本发明一种电路保护元件的产品阵列图；

图8为本发明一种电路保护元件实施例四的产品制造工艺分解图；

图9为本发明一种电路保护元件实施例五的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1至图3所示，一种电路保护元件，包含可恢复过流保护器和电致发热器，可恢复过流保护器与电致发热器相互层叠设置，且可恢复过流保护器与电致发热器相互贴合的两个电极之间设置有绝缘间隔层，两个电极共用一个接电端子。可恢复过流保护器的电极之间为电绝缘，可恢复过流保护器和电致发热器有一个或一个以上的相邻表面，这些表面之间有绝缘材料分隔使得可恢复过流保护器和电致发热器的电极之间电绝缘。

可恢复过流保护器与被保护部分串联在电源电路中，在发生过流故障时快速切断所在电路的电流，待故障排除后，其保护状态自动消除，被保护电路自动恢复正常状态；电致发热器与可恢复过流保护器并联在电源电路中，正常情况下，与之相连的开关元件处于断开状态，电致发热器无电流通过。在电路发生过压故障时，电路中传感器感知故障情况向开关元件发出接通电路的指令，电致发热器快速发热，激活可恢复过流保护器发生保护。待故障排除后，电致发热器停止发热，可恢复过流保护器的保护状态消除，被保护电路自动恢复正常状态。

本发明的优选方式为，可恢复过流保护器包括PTC热敏电阻。

电致发热器包括PTC热敏电阻、电热丝、碳膜电阻。

具体地，在本实施例中，可恢复过流保护器为第一PTC元件10，电致发热器为第二PTC元件20，第一PTC元件10与第二PTC元件20层叠设置，第一PTC元件10与第二PTC元件20共用一个第一电极111(211)，该电极设有一个接电端子123，第一PTC元件10还有一个独用的第二电极112，该电极设有一个第二接电端子113，第二PTC元件20还有一个独用的第三电极212，该电极设有一个第三接电端子213，第一PTC元件10通过第二接电端子113和接电端子123接入电路，可以感知电流异常，从而进行过流保护。

一种功能电路的结构为：第一PTC元件10、第二PTC元件20、电路传感器及控制器301、开关元件302、电源40和负载50构成了一个具有保护功能的工作电路。其中，第一PTC元件10与负载50串联，可以直接对过流进行保护；第二PTC元件20与一组电路传感器及控制器301组合，通过传感器对电路信号的感知，如电压、功率等，即可触发第二PTC元件20相连的开关元件302，使得第二PTC元件20进入高温状态，第二PTC元件20持续发热使第一PTC元件10发生保护。在此电路中，电极211与电极111相通，该电路结构直接设计在元件内部。

实施例二

另一方面，如图4所示，一种电路保护元件的制造工艺，该制造工艺为多层复合工艺，包括在PTC材料上进行电极图形蚀刻、贴合、钻孔、镀导电层、划切步骤。

具体地，电极图形蚀刻步骤包括：在第一PTC元件10和第二PTC元件20的上、下电极上预制遮蔽层，在蚀刻介质的作用下去除电极上不需要的部分和遮蔽层。

贴合步骤包括：将蚀刻好的两个PTC材料用绝缘间隔层60贴合在一起，绝缘间隔层60将相邻PTC元件的相邻电极之间电绝缘。

钻孔步骤包括：在PTC元件的边缘钻出所需要的3个或3个以上的通孔、盲孔。

镀导电层的步骤包括：在通孔、盲孔内进行镀导电层，镀导电层的方式包括电镀、蒸镀、溅镀、化学镀、气相沉积，镀导电层的材料包括有机物、金属、陶瓷，且镀层的最外层为导电材料。通过在通孔内进行孔内镀导电层的方式将第一PTC元件10和第二PTC元件20所需要导通的位置电性连接在一起，形成本发明基本物理结构的拓扑电连接。

划切步骤包括：使用划切工具或机器将层叠复合体分切为较小的部分，划切步骤重复多次，直至较小的部分中达到最终元件的外形要求。

具体地，如图5所示，半圆柱形的通孔为第一PTC元件10和第二PTC元件20共用，第一PTC元件10和第二PTC元件20中间间隔绝缘间隔层60贴合在一起，第一PTC元件10和第二PTC元件20共用第一电极111(211)，其共同接电端子为通孔123，第一电极111、接电端子123通过第一蚀刻槽114与第二接电端子113电绝缘，第一电极211、接电端子123通过第二蚀刻槽214与第二接电端子113电绝缘，第一PTC元件10的第二电极112与接电端子123对置的第二接电端子113相连，通过被绝缘间隔层60填充的第三蚀刻槽124与接电端子123绝缘，第二PTC元件20的第三电极212与第三接电端子213相连，第三接电端子213与第一电极111(211)、第二电极112全部由蚀刻槽绝缘，第三电极212通过第四蚀刻槽224与接电端子123、第一电极211绝缘。PTC层叠复合体中除接电端子123、第二接电端子113、第三接电端子213之外的接电端子均由蚀刻槽与各电极绝缘。

实施例三

如图6和图7所示，本实施例与实施例二的区别在于，为了提高本发明的焊接特性，在基本工艺的基础上为元件上下表面增加焊盘7及焊盘绝缘遮蔽层80，焊盘70与PTC层叠复合体之间用绝缘间隔层60隔离，用边缘的通孔孔内电镀实现与接电端子的电连接。

实施例四

如图8所示，本实施例与实施例三的区别在于，为了提高SMD焊接时的方位适应性，使四个接电端子全部得到利用，在焊盘70之间增设了焊盘对位连接通路701，使相互对置的两个焊盘之间形成导通。在电路中，被连接通路联通的两个焊盘是等价的。

实施例五

如图9所示，本实施例与实施例四的区别在于，通过多层PTC材料复合，以提高第一PTC元件10和第二PTC元件20的加热效应、灵敏度、耐流等级。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电路保护元件，其特征在于：包含可恢复过流保护器和电致发热器，所述可恢复过流保护器与电致发热器相互层叠设置，且所述可恢复过流保护器与电致发热器相互贴合的两个电极之间设置有绝缘间隔层，两个所述电极共用一个接电端子。

2.根据权利要求1所述的一种电路保护元件，其特征在于：所述可恢复过流保护器包括PTC热敏电阻。

3.根据权利要求1所述的一种电路保护元件，其特征在于：所述电致发热器包括PTC热敏电阻、电热丝、碳膜电阻。

4.一种如权利要求1-3中任意一项所述的电路保护元件的制造工艺，其特征在于：所述制造工艺包括在PTC材料上进行电极图形蚀刻、贴合、钻孔、镀导电层、划切步骤。

5.根据权利要求4所述的制造工艺，其中，所述电极图形蚀刻步骤包括：在两个PTC材料的上、下电极上预制遮蔽层，在蚀刻介质的作用下去除电极上不需要的部分和遮蔽层。

6.根据权利要求4所述的制造工艺，其中，所述贴合步骤包括：将蚀刻好的两个PTC材料用绝缘间隔层贴合在一起，绝缘间隔层将相邻PTC的相邻电极之间电绝缘。

7.根据权利要求4所述的制造工艺，其中，所述钻孔步骤包括：在PTC钻出所需要的通孔、盲孔。

8.根据权利要求7所述的制造工艺，其中，所述镀导电层的步骤包括：在所述通孔、盲孔内进行镀导电层，镀导电层的方式包括电镀、蒸镀、溅镀、化学镀、气相沉积，镀导电层的材料包括有机物、金属、陶瓷，且镀层的最外层为导电材料。

9.根据权利要求4所述的制造工艺，其中，所述划切步骤包括：使用划切工具或机器将层叠复合体分切为较小的部分，所述划切步骤重复多次，直至较小的部分中达到最终元件的外形要求。