CN1144239C - 冲击电压保护器 - Google Patents

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CN1144239C CNB998054046A CN99805404A CN1144239C CN 1144239 C CN1144239 C CN 1144239C CN B998054046 A CNB998054046 A CN B998054046A CN 99805404 A CN99805404 A CN 99805404A CN 1144239 C CN1144239 C CN 1144239C
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Abstract

一种冲击电压保护器，它包括形成在一合适衬底(1)上的一薄膜图案(2)，其特征在于：该薄膜图案(2)基本上由多于两条的窄线条(2a，2b，2c)所组成，它们平行伸展且相互邻接，并在电气性质上相互间处于并联关系，在这些线条间有桥路(11～24)。薄膜图案(2)的电阻值通过切断相继桥路之间的线条(2a)中的一根(T5，T6，T7，T8，T9，T10)来优越性地加以微调。

Description

冲击电压保护器
技术领域
本发明有关一种用薄膜技术制成的冲击电压保护器，用于防止和承受高强度瞬时过电压脉冲。
背景技术
一种制造这种冲击电压保护器的方法是在一个具有良好热导性的合适衬底上用具有合适电阻值的材料形成一种蛇形的或技术上与之等价的薄膜图案。当一个过电压脉冲的高频电流被集中在该薄膜边缘上时，一条蛇形的或技术上与之等价的窄薄膜线使得该电流、且同时也使得由该电流产生的发热被相对均匀地分布到衬底上的一个大面积之上。
当今，这种冲击电压保护电阻器的一种优选的制造技术是薄膜工艺，其中衬底为陶瓷材料而薄膜为由专为这类应用而生产的材料所制成。这种材料的一家制造商是杜邦电子材料公司(DuPont ElectronicMaterials)，生产用于这些应用的7300和7400系列厚膜材料。这些材料是比如银、钯和玻璃材料的合适合成物，它们能提供一种低的电阻温度系数、足够高的微调精度以及很好的抗过电压脉冲效应的稳定性。一个电阻膜的电阻率典型地为100～1000Ω·m。电阻膜可进一步用一种合适的釉料或等价物来加以保护，这些釉料或等价物可减少因一个过电压脉冲效应加热电阻器及衬底而造成其性质的改变和氧化现象。
由厚膜工艺制造的冲击电压保护元件常包括位于一个衬底上的数个保护电阻，它们要么相互邻接位于衬底同一侧，要么被抑制在衬底的两侧上。它们广泛用于通信设备中，且比如用于保护电话线时，一条线的每根导线均要求有自身的保护电阻器。对保护电阻来说，通常要求有5％的绝对允差和1％的相对允差。因此要对电阻器作微调。在微调图案时，可将蛇形的、螺旋形的或等价的图案设计成包括有一定数量的桥路，从而通过切断一个个的桥路来加长线条直至取得所希望的阻值。由于不进行微调仅能取得±30％的允差，因此必须考虑到有可能需要作大范围的微调。亦即，图案中必须要有足够的桥路。另一方面，如果所需的微调量小的话，大部分的桥路便不被切断，而过电压脉冲电流便流过这些桥路。这样，在薄膜图案中便存在有许多部分未被电流所流经。而这意味着在衬底上留有不少冷点，从而电阻元件的故障危险性便增加了。
已经研制出数种解决方案来克服这一问题，图1和图2中的例示展示了一种广为使用的解决方案。一窄薄膜线条2组成一保护电阻，它在接触区3和4之间在衬底1上组成一蛇形图案。线条宽比如可为0.5～1mm。在数个地方，一条来到一拐弯点6a...6h的线和一条离开该点的线各自被一桥路5a...5h所连接，且在一接近接触区4的地方有一个线条2的专门回路6i。蛇形图案的电阻值通过合适地切断桥路来进行微调，如图1中位于桥路5a处箭头T所指示的那样，且也如图2中通过虚线所示的微调点T1、T2、T3和T4来加以调整。当一根桥路被切断时，由蛇形图案组成的电阻器被加长而它的电阻值则被增大。在图2所示例子中，几乎没有过电压脉冲的任何电流流经回路6b、6c、6e和6h，因此这些地方在一个脉冲的影响期间便要比其周围地区更冷。
美国专利4,999,731的解决方案原则上与图1和图2的解决方案相同。其中，微调点放置成尽量靠近衬底和蛇形图案的边缘，这样可将温度分布得均匀，尤其在衬底的中央区中。
另一方面，美国专利5,057,964介绍了一种基于一种螺旋图案的方案。其中微调仅仅是通过切割位于螺旋中央区中的桥路来进行的。在该情况下，温度分布在图案的周边区域中是均匀的，但只要电阻器被调整得较少，螺旋的中央部分便保持着较冷的状态。
发明内容
本发明的一个目的是提供这样一种解决方案，用该解决方案在完全没有微调和进行不同的微调的条件下均可将电流分布尽可能地做得均匀。
为实现本发明的这一目的以及其它的目的，提供根据本发明的冲击电压保护器，其特征在于：薄膜图案本质上由对于两条的窄线条组成，它们平行伸展并相互邻接，并且在电气性质上相互间处于并联关系，线与线间有桥路。
按本发明的冲击电压保护器有利地有着三根平行线条，而对于微调薄膜图案的电阻值来说，仅仅其中的一根线条被切断在两相续的桥路中间。这样，对高频电流流动来说，仍然有两根线条和四条边使电流在其中间流动。由于线条彼此靠近，因此在每个微调点上仅仅留下一条较窄的带，在其中没有电流流过且在一脉冲的影响期间加热衬底。微调点可被以这样的一种方式放置，使得有效线条被设置在点的每一侧，由此将热量相当好地分布到传热的衬底中且也分布到由微调所切去的线条区域中。薄膜图案被形成在两个点之间，这样所述点之间的每条平行线条的长度和电阻值基本上是相同的。由平行线条所形成的图案是一种蛇形图案或技术上等价的图案，用于使得一集中在薄膜线条边缘中的脉冲的高频电流能被均匀地分布被该薄膜图案所覆盖的衬底之上。
附图说明
以下参照附图来更详细地解释本发明和它的一些实施例；其中：
图1和图2示意性地介绍一个冲击电压保护器的一种已有技术实现方案，
图3和图4示意性地介绍根据本发明的一种冲击电压保护器的一实例性实现方案。
具体实施方式
已有技术实现方案已参照图1和图2在上文的说明书的背景技术部分作了考虑。
图3中，在接触区3和4之间的一衬底1上，有一个薄膜图案，它包括三根平行薄膜线条2a、2b、2c以及位于它们之间的桥路11、12...、23、24，该图案组成一个冲击电压保护电阻器。接触区3和4由具有良好可焊接性能的常规导体材料制成，而薄膜图案则由专为该种应用所提供的材料制成，比如杜邦7300系列材料(DuPont 7300)。线条宽度可以是比如0.5mm的量级。为使电流分布均匀，线条被优越性地以这样一种方式制成，使得它们在接触区3和4之间基本上具有相同的阻值。同样具有优越性的是，位于蛇形图案微调区处的桥路被这样来制成，使得在拐弯区内部的每根线条的电阻值基本上相同。一个脉冲的电流然后便也被均匀地分布在该拐弯区域之内。因此在两图中，桥路11、12；13、14；15、16以及其它位于蛇形图案的拐弯区内部的类似桥路朝着衬底边缘逐步加宽。微调在这里意味着通过在合适的点上切去线条2a来进行。其它的桥路17、18、19、20、21、22、23因此仅仅位于线条2a和2b之间。薄膜线条2b和2c相互挨得很近，而线条2a则离线条2b稍远，用于使微调操作变得更容易些。
图4介绍了一个薄膜图案微调的例子。在该情况中，通过在点T5、T6、T7、T8、T9和T10处切断线条2a来获取所希望的允差范围内的电阻值。
如上所述，形成电阻器的薄膜图案通常被一层釉料或其它适合的保护涂层所覆盖，它们改善了保护电阻器的性质，比如降低了由一脉冲所引起的电阻值的变化量。微调通常为激光微调，它是穿过保护涂层来进行的。导线经焊接被连接到接触区，用于比如连接到一块印刷电路板上，由此来获得一种形式为一种常规的单列直插式或双列直插式混合电路的冲击电压保护器。
在这里仅示意介绍了一个覆盖整个衬底1的区域的保护电阻器，但经常也有数个保护电阻器且也可能有某些其它的电阻器且有时候其它的电子元件，它们被放置在一衬底的同一侧或两侧上。
也可以有多于三条的平行薄膜线条，但比如在本蛇形图案实施例中，三条线条是有优越性的。线条的宽度相互间可稍有不同，且每条线条的宽度也可在适当的限度内变化。此外，桥路和微调点的放置位置也可以相当不同。
蛇形图案是一种实现本发明的有利方式，但原则上也可采用螺旋实现方式，这种方式被用在类似的保护电阻应用方面。
本发明的冲击电压保护器也可采用不同于厚膜技术的合适技术来加以制造，然而厚膜技术显然是一种十分优越的实现本发明的方式。
本发明可在所附权利要求书的范围内有所变化。

Claims (5)

1.一种冲击电压保护器，它包括一形成在一合适衬底(1)上的薄膜图案(2)，其特征在于：该薄膜图案(2)基本上由多于两条的窄线条(2a，2b，2c)所组成，它们平行伸展且相互邻接，并在电气性质上相互间处于并联关系，在这些线条间有桥路(11～24)。
2.如权利要求1所述的冲击电压保护器，其特征在于：平行线条(2)的数目为三条(2a，2b，2c)。
3.如权利要求1所述的冲击电压保护器，其特征在于：在两相继桥路(15，17)之间有多于两条的线条(2a，2b，2c)，仅其中一条(2a)被切断用来调整薄膜图案的电阻值。
4.如权利要求1所述的冲击电压保护器，其特征在于：薄膜图案被形成在两个点(3，4)之间，这样所述点之间的每条平行线条(2a，2b，2c)的长度和电阻值基本上是相同的。
5.如权利要求1所述的冲击电压保护器，其特征在于：由平行线条(2)所形成的图案是一种蛇形图案或技术上等价的图案，用于使得一集中在薄膜线条边缘中的脉冲的高频电流能被均匀地分布被该薄膜图案所覆盖的衬底之上。
CNB998054046A 1998-04-24 1999-04-26 冲击电压保护器 Expired - Lifetime CN1144239C (zh)

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