CN203674132U

CN203674132U - 一种表面贴装式过压过流保护器件

Info

Publication number: CN203674132U
Application number: CN201420014415.XU
Authority: CN
Inventors: 南式荣; 刘明龙
Original assignee: Nanjing Sart Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: Nanjing Sart Science and Technology Development Co Ltd
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2024-01-10

Abstract

本实用新型提供了一种表面贴装式过压过流保护器件，包括保护器件本体，所述保护器件本体的左右两端设有端部电极，前后两侧设有侧面电极，保护器件本体内设有至少一个熔体层电极、至少两个第一电极层、至少两个第二电极层，所述熔体层电极被灭弧材料涂层包覆，与两端部电极相连；两个第一电极层分别与端部电极不同端相连，两个第二电极层分别与侧面电极不同侧相连，第一电极层和第二电极层之间有通孔并对其填充有压敏电阻功能相。本实用新型为一种表面贴装式、集过压过流保护功能于一体的装置，其具有低电容量、低漏导电流、响应速度快、高可靠性和稳定性的优点。

Description

一种表面贴装式过压过流保护器件

技术领域

本实用新型涉及一种过压过流保护器件，尤其涉及一种可实现低温共烧且适合表面贴装的、集过电压与过电流保护功能于一体的保护装置。

背景技术

随着电子技术的迅猛发展和电子产品的更新换代，人们对产品可靠性和安全性的要求日益提高。在各种低压电器上，经常会受到由意外的电压瞬变引起的浪涌电流的冲击，从而导致电子产品性能恶化，容易发生误动作甚至损坏，并干扰到系统的正常运行，最终导致整机设备的可靠性能降低。因此瞬态过流、过压保护越来越受到人们的重视。

过流保护器件是熔断器，一般串联在电路中，要求其电阻要小，当电路正常工作时，它只相当于一根导线，能够长时间稳定的导通电路；由于电源或外部干扰而发生电流波动时，其也应能承受一定范围的过载；只有当电路中出现较大的过载电流（故障或短路）时，熔断器才会动作，通过断开电流来保护电路的安全，以避免产品有烧毁的危险。与过流保护器件所起的作用完全不同，过压保护器件用于保护后续电路免受瞬态高压的破坏，主要作用形式有防止雷击、浪涌电压、静电感应等的冲击，它一般并接在被保护电路或电器设备上，当电压瞬间高于某一数值时，过压保护器件通过击穿或阻值降低的形式，导通大电流，从而起到保护作用。压敏电阻器是一种对电压敏感的非线性过电压保护半导体元件。当压敏电阻器两端所加电压低于标称额定电压值时，压敏电阻器的电阻值接近无穷大，内部几乎无电流流过。当压敏电阻器两端电压略高于标称额定电压时，压敏电阻器迅速由高阻状态变为低阻状态，导通大电流，将电压钳制在被保护器件或电器设备所能承受的电压范围内，从而保护该器件或设备免受过电压的损害。当其两端电压低于标称额定电压时，压敏电阻器又能恢复为高阻状态。当压敏电阻器两端电压超过其最大限制电压时，压敏电阻器将完全击穿损坏，无法再自行恢复。压敏电阻在导通时吸收能量，自身温度迅速升高，极容易导致压敏电阻的热击穿，从而引发事故。

中国专利申请号94243610.5提出将过电压保护元件和过电流保护元件紧密贴靠封装在一个外壳内，使过压保护元件所发出的热量迅速地传给过电流保护元件，从而使过电流保护元件快速动作，切断高电压，达到保护的目的。但这种带引脚结构的产品体积较大，不适合表面贴装的要求。中国专利申请号200410104274.1提出一种表面贴装式的对称结构过流过压保护器的制作方法，并使过流保护熔断元件被灭弧材料或屏蔽电弧的材料所包围，使产品可保护电路免于相对较高电压和较高电流造成的损害；另外中国专利申请号200810215909.3提供一种玻璃陶瓷ESD过压保护器件的制作方法，该类型过压保护器具有低容值（＜0.25pF），精确嵌位（嵌位电压＜50V），低漏导、快速响应、高稳定性和耐温特性等优点，但由于其中涉及的静电功能层为厚度在5~30μm的表面涂覆层，该涂层印刷面积一般相对较大，厚度较薄，因此产品电容量不能做的太小，且其可承受的能量范围也是有限的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适合表面贴装的、集过电压与过电流保护功能于一体的表面贴装式过压过流保护器件，同时用以改善现有产品的可承受能量范围和降低电容量，制作具有高响应速度和可靠性能的过压过流保护器件。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种表面贴装式过压过流保护器件，包括保护器件本体，所述保护器件本体的左右两端设有端部电极，前后两侧设有侧面电极，保护器件本体内设有至少一个熔体层电极、至少两个第一电极层、至少两个第二电极层，所述熔体层电极被灭弧材料涂层包覆，与两端部电极相连；两个第一电极层分别与端部电极不同端相连，两个第二电极层分别与侧面电极不同侧相连，第一电极层和第二电极层之间有通孔并对其填充有压敏电阻功能相。

所述保护器件本体包括由至少一层LTCC陶瓷膜片堆叠而成的LTCC陶瓷堆叠膜片，所述熔体层电极、第一电极层和第二电极层均印刷在LTCC陶瓷膜片上。

优选的，所述通孔的形状为圆形、方形。

优选的，第一电极层与第二电极层重叠部分完全覆盖通孔的上、下表面。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种表面贴装式、集过压过流保护功能于一体的装置，其具有低电容量、低漏导电流、响应速度快、高可靠性和稳定性的优点。生产工艺简单、成本低，适合工业化连续生产的要求。当电路中出现过大浪涌电压时，压敏电阻导通大电流，但由于熔断体电极的存在，该过载电流不需全部通过过压或过流保护装置，从而起到了分流的作用，防止了过压保护装置因温度过高而发生热击穿的危险；同时，电路中过大电流的通过也会导致过流保护装置的熔断，提高了保护装置分断时的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型中表面贴装式过压过流保护器件的立体外观示意图；

图2是本实用新型中表面贴装式过压过流保护器件的侧面剖视图；

图3是本实用新型中实施例1所述保护器件产品的侧面局部剖视图；

图4是本实用新型中实施例2所述保护器件产品的侧面局部剖视图；

图5是本实用新型中实施例3所述保护器件产品的侧面局部剖视图；

图6是本实用新型中实施例4所述保护器件产品的侧面局部剖视图。

图中，1---保护器件本体；2---端部电极；21---铜端电极；22---镍端电极；23---锡端电极；3---侧面电极；41---熔体层电极；42---第一电极层；43---第二电极层；5---LTCC陶瓷堆叠膜片；51---通孔；52---压敏电阻功能相；61---LTCC陶瓷膜片；611---下保护层；612---上保护层；7---灭弧材料涂层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1和图2，本实用新型的表面贴装式过压过流保护器件包括保护器件本体1，保护器件本体1的左右两端设有端部电极2，前后两侧设有侧面电极3，保护器件本体1内设有至少一个熔体层电极41、至少两个第一电极层42、至少两个第二电极层43，熔体层电极41被灭弧材料涂层7包覆，与两端部电极2相连，起到过流保护的作用；两个第一电极层42分别与端部电极2不同端相连，两个第二电极层43分别与侧面电极3不同侧相连，第一电极层42和第二电极层43之间有通孔51并对其填充压敏电阻功能相52，形成过压保护装置。

保护器件本体1包括由至少一层LTCC陶瓷膜片61堆叠而成的LTCC陶瓷堆叠膜片5，熔体层电极41、第一电极层42和第二电极层43均印刷在LTCC陶瓷膜片61上，熔体层电极41的印刷材料为镀银铜粉、镀银镍粉、银/钯粉或银粉中的一种，第一电极层42和第二电极层43的印刷材料为银、铜的一种。

灭弧材料涂层7为包覆在熔体层电极41的上、下两面，材料为多孔陶瓷浆料，其中多孔陶瓷浆料为含有木炭粉、淀粉、纤维素、聚苯乙烯、聚乙烯醇、甲基丙烯酸甲脂、尿素、锯末、聚氯乙烯、萘、石蜡等至少一种的石英砂基浆料或LTCC陶瓷浆料。

LTCC陶瓷粉与压敏电阻功能相均采用相对介电常数小于10的材料，且能够在同一温度范围内烧成，其烧结温度范围为800～950℃。

LTCC陶瓷为微晶玻璃体系或玻璃/陶瓷复合体系的材料，压敏电阻功能相为氧化锌、氧化锡、钛酸锶等具有典型非线性压敏特性的材料，两者要求在同一温度范围内烧成，其烧结温度范围为800～950℃。

优选在压敏电阻功能相中添加有0～10wt%的金属粉末。

通孔51是通过机械冲压或激光打孔等技术在LTCC陶瓷堆叠膜片特定位置上形成的，通孔51的形状可采用圆形、方形等可实现的各种图形设计，通孔用LTCC陶瓷堆叠膜片的厚度可根据产品容量及安全范围设计，第一电极层与第二电极层的电极宽度主要取决于通孔51的尺寸，它们的重叠部分以能完全覆盖孔的上、下表面为宜。

下面结合具体实施例做进一步说明。

实施例1

如图3所示，一种表面贴装式过压过流保护装置，包括下保护层611和上保护层612、一层熔体层电极41及相关灭弧材料涂层7、两层第一电极层42和两层第二电极层43、一个通孔51并填充有压敏电阻功能相52、端部电极2和侧面电极3。熔体层电极41与端部电极2两端形成电连接，作为过流保护装置；两层第一电极层42分别与端部电极2不同端相连、两层第二电极层43分别与侧面电极3不同侧相连，并与压敏电阻功能相52填充的通孔51一起形成过压保护装置，从而得到了三端电极过压过流保护器件。

熔体层电极41优选采用镀银铜粉、镀银镍粉、银/钯等的电子浆料中的一种进行印刷设计的电极图形结构而形成，以提高过流保护装置的抗脉冲能力。熔体层电极41上、下两侧通常优选要包覆一层灭弧材料涂层7，以避免过流保护装置在大电流下不能安全分断的问题。灭弧材料涂层7优选多孔陶瓷浆料，多孔陶瓷浆料为含有有机填充材料，如木炭粉、淀粉、纤维素、聚苯乙烯、聚乙烯醇、甲基丙烯酸甲脂、尿素、锯末、聚氯乙烯、萘、石蜡等至少一种的石英砂基浆料或LTCC陶瓷浆料。

第一电极层42和第二电极层43可采用常规的银或铜基电极浆料进行印刷成型，并分别堆叠在带有通孔51的LTCC陶瓷堆叠膜片5上、下两侧，通孔51内填充有压敏电阻功能相52。通孔51是通过机械冲压或激光打孔等技术在LTCC陶瓷堆叠膜片5特定位置上形成的；压敏电阻功能相52通过厚膜印刷或其它相关工艺填充到上述通孔51中，以实现过压保护结构功能。通孔51的形状可采用圆形、方形等可实现的各种图形设计，通孔51用LTCC陶瓷堆叠膜片5的厚度可根据产品容量及安全范围设计，第一电极层42与第二电极层43的电极宽度主要取决于孔的尺寸，它们的重叠部分以能完全覆盖孔的上、下表面为宜。

LTCC陶瓷与压敏电阻功能相要求可在同一温度范围内烧成，其烧结温度范围一般在800~950℃，并优选具有小介电常数的材料，一般采用相对介电常数小于10的材料。LTCC陶瓷可采用常见的如微晶玻璃体系或玻璃/陶瓷复合体系的材料；压敏电阻功能相主要选用氧化锌、氧化锡、钛酸锶等具有典型非线性压敏特性的材料；优选在压敏电阻功能相中添加0~10wt%的金属粉末。金属颗粒加入的作用，一方面由于金属粒子在与陶瓷基体低温共烧时未达到烧结温度而不能收缩，从而降低了填充浆料的收缩率，有利于压敏电阻功能相与LTCC陶瓷基体收缩的匹配性，以及缓冲由于填充厚度的增加而导致的过压保护装置触发电压的升高；另一方面，金属粒子与压敏陶瓷晶粒接触后，形成一定的接触势垒，降低了压敏陶瓷体内的漏电流，且当高压下压敏电阻值降低时，金属粒子又可以形成低电阻通道，提高了压敏电阻的响应速度。

端部电极2和侧面电极3是通过离子溅射工艺或浸浆工艺形成第一层铜端电极21，再通过电镀工艺形成第二层镍端电极22和第三层锡端电极23。

实施例2

如图4所示，一种表面贴装式过压过流保护装置，包括下保护层611和上保护层612、两层熔体层电极41并联连接及相关灭弧材料涂层7、两层第一电极层42和两层第二电极层43、一个通孔51并填充有压敏电阻功能相52、端部电极2和侧面电极3。

两层熔体层电极形成并联连接，以降低每层中通过的电流量，保证过流保护装置可以在更大电流场合安全分断。

其他同实施例1。

实施例3

如图5所示，一种表面贴装式过压过流保护装置，包括下保护层611和上保护层612、一层熔体层电极41及相关灭弧材料涂层7、四层第一电极层42和两层第二电极层43、四个通孔51并填充有压敏电阻功能相52、端部电极2和侧面电极3。四个通孔51分别堆叠在第一电极层42和第二电极层43之间，每一层第二电极层43堆叠在由端部电极2不同端引出的两层第一电极层42之间，并分别与侧面电极3不同侧相连，使得到的过压保护装置具有对称结构的多层堆叠式三端电极结构。

其他同实施例1。

实施例4

如图6所示，一种表面贴装式过压过流保护装置，包括下保护层611和上保护层612、一层熔体层电极41及相关灭弧材料涂层7、两层第一电极层42和四层第二电极层43、四个通孔51并填充有压敏电极功能相52、端部电极2和侧面电极3组成。所述两层第一电极层42分别与端部电极2的不同端相连，四层第二电极层43分别由侧面电极3的不同端交替引出，四个通孔51堆叠在两层电极层之间，得到与实施例3相似的三端电极过压过流保护器。

其他同实施例1。

可以理解的是这里所描述的实施例的各种改变和变型对本领域技术人员来说是显而易见的，在不脱离本实用新型主题的精神和范围内做出其他改变但没有超出其预期优点时，可以认为这样的改变被附加的权利要求所覆盖。

Claims

1.一种表面贴装式过压过流保护器件，其特征在于：包括保护器件本体（1），所述保护器件本体（1）的左右两端设有端部电极（2），前后两侧设有侧面电极（3），保护器件本体（1）内设有至少一个熔体层电极（41）、至少两个第一电极层（42）、至少两个第二电极层（43），所述熔体层电极（41）被灭弧材料涂层（7）包覆，与两端部电极（2）相连；两个第一电极层（42）分别与端部电极（2）不同端相连，两个第二电极层（43）分别与侧面电极（3）不同侧相连，第一电极层（42）和第二电极层（43）之间有通孔（51）并对其填充有压敏电阻功能相（52）。

2.如权利要求1所述的表面贴装式过压过流保护器件，其特征在于：所述保护器件本体（1）包括由至少一层LTCC陶瓷膜片（61）堆叠而成的LTCC陶瓷堆叠膜片（5），所述熔体层电极（41）、第一电极层（42）和第二电极层（43）均印刷在LTCC陶瓷膜片（61）上。

3.如权利要求1所述的表面贴装式过压过流保护器件，其特征在于：所述通孔（51）的形状为圆形、方形。

4.如权利要求1所述的表面贴装式过压过流保护器件，其特征在于：第一电极层(42)与第二电极层(43)重叠部分完全覆盖通孔（51）的上、下表面。

5.如权利要求1-4任一所述的表面贴装式过压过流保护器件，其特征在于：包括下保护层（611）和上保护层（612）、一层熔体层电极（41）及灭弧材料涂层（7）、两层第一电极层（42）和两层第二电极层（43）、一个通孔（51）并填充有压敏电阻功能相（52）、端部电极（2）和侧面电极（3）；熔体层电极（41）与端部电极（2）两端形成电连接，作为过流保护装置；两层第一电极层（42）分别与端部电极（2）不同端相连、两层第二电极层（43）分别与侧面电极（3）不同侧相连，并与压敏电阻功能相（52）填充的通孔（51）一起形成过压保护装置。

6.如权利要求1-4任一所述的表面贴装式过压过流保护器件，其特征在于：包括下保护层（611）和上保护层（612）、两层熔体层电极（41）并联连接及灭弧材料涂层（7）、两层第一电极层（42）和两层第二电极层（43）、一个通孔（51）并填充有压敏电阻功能相（52）、端部电极（2）和侧面电极（3）。

7.如权利要求1-4任一所述的表面贴装式过压过流保护器件，其特征在于：包括下保护层（611）和上保护层（612）、一层熔体层电极（41）及相关灭弧材料涂层（7）、四层第一电极层（42）和两层第二电极层（43）、四个通孔（51）并填充有压敏电阻功能相（52）、端部电极（2）和侧面电极（3）；四个通孔（51）分别堆叠在第一电极层（42）和第二电极层（43）之间，每一层第二电极层（43）堆叠在由端部电极（2）不同端引出的两层第一电极层（42）之间，并分别与侧面电极（3）不同侧相连。

8.如权利要求1-4任一所述的表面贴装式过压过流保护器件，其特征在于：包括下保护层（611）和上保护层（612）、一层熔体层电极（41）及相关灭弧材料涂层（7）、两层第一电极层（42）和四层第二电极层（43）、四个通孔（51）并填充有压敏电极功能相（52）、端部电极（2）和侧面电极（3）；所述两层第一电极层（42）分别与端部电极（2）的不同端相连，四层第二电极层（43）分别由侧面电极（3）的不同端交替引出，四个通孔（51）堆叠在两层电极层之间。