CN209344015U - 一种串联组合型过流保护元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种串联组合型过流保护元件，其包括PTC部件、熔断器部件和至少两个引脚电极，所述PTC部件和熔断器部件串联连接；所述PTC部件的上表面和/或下表面设有绝缘层，所述绝缘层的外表面设有金属箔层，所述绝缘层设有至少一个通孔，所述熔断器部件设于绝缘层的通孔内，所述熔断器部件的一极与PTC部件电连接，所述熔断器部件的另一极与金属箔层电连接；所述引脚电极包括第一引脚电极和第二引脚电极，所述第一引脚电极与金属箔层电连接，所述第二引脚电极与另一金属箔层或PTC部件电连接。本实用新型的技术方案综合了可恢复保险丝和一次性保险丝各自的优点，既能够实现多次保护功能，又能够克服可恢复保险丝存在的隐患。

Description

一种串联组合型过流保护元件

技术领域

本实用新型涉及一种过流保护元件，尤其涉及一种串联组合型过流保护元件。

背景技术

高分子热敏电阻PPTC，是一种电阻值随温度变化呈正温度系数而变化的过流保护元件。正常情况下PPTC元件表现为低阻值状态，以使与其连接的电路正常运作；当电路出现异常过电流时，大电流产生的焦耳热使其自身达到高温态，PPTC的电阻迅速升高而起到限制电路中的异常电流，具有保护电路的功能。而当故障排除后，PPTC 温度下降使其电阻值重新恢复到低阻态。因此相对于一次性的熔断型电流保险丝，PPTC元件又被称为可恢复保险丝。

PPTC元件由于其自身阻值及保护功能的可恢复特性，广泛应用于电子线路和电子设备的过电流保护。但是PPTC元件的保护机理是基于高阻限流的机制，并未完全切断电路，可以说这是一种对电路暂时的保护。当电路电压超过PPTC元件的额定电压，或者电路反复发生故障导致PPTC多次经受过电流，或者电路故障后一直得不到解决导致PPTC元件一直处于保护状态，这三种情况可能会导致PPTC元件发生过热而起火燃烧，没有起到对电子线路的保护作用，反而带来安全隐患。熔断型保险丝可以实现电路的完全切断，不存在上述PPTC元件的安全隐患，但是其熔断后不能自动恢复，需要人工更换新的保险丝，电路才能再次接通。

针对插件式的PPTC，一般只能将PPTC和保险丝串联使用，这样PPTC和保险丝处于分离状态，只能单独起到作用，而起不到PPTC过热时候的应急反应。如果既需要使用PPTC元件的可恢复特性，又需要在某种特殊情况下完全切断电路，避免PPTC元件燃烧的风险，需要考虑采用特殊的结构将PPTC元件和熔断型保险丝组合使用。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型公开了一种串联组合型过流保护元件。

对此，本实用新型的技术方案为：

一种串联组合型过流保护元件，其包括PTC部件、熔断器部件和至少两个引脚电极，所述PTC部件和熔断器部件串联连接；所述PTC部件的上表面和/或下表面设有绝缘层，所述绝缘层的外表面设有金属箔层，所述绝缘层设有至少一个通孔，所述熔断器部件设于绝缘层的通孔内，所述熔断器部件的一极与PTC部件电连接，所述熔断器部件的另一极与金属箔层电连接；所述引脚电极包括第一引脚电极和第二引脚电极，所述第一引脚电极与金属箔层电连接，所述第二引脚电极与另一金属箔层或PTC部件电连接。

其中，所述引脚电极的作用是将串联的PTC部件和熔断器部件与外电路实现电气连接。其中PTC具有正温度系数效应。进一步优选的，所述PTC部件为PPTC部件，即高分子热敏电阻。

采用此技术方案，当电路中出现一般性的过载电流或者短路电流时，组合元件中的PTC部件动作，其电阻值异常升高而起到限流保护作用。但是当电路电压超过PTC部件的最大耐受电压，或者电路发生反复故障、长期故障，可能会导致PTC元件发生过热甚至起火燃烧。在这种情况发生时PTC部件的温度不断升高，达到或超过组合元件中的熔断器可熔体的熔点，熔断器层熔断，完全切断电路，避免PTC部件燃烧隐患的发生。

作为本实用新型的进一步改进，所述熔断器部件为一种可熔体，优选为低熔点金属或者低熔点合金的可熔体。

作为本实用新型的进一步改进，所述低熔点金属为铅、锡或锌；所述低熔点合金为锡-铜合金、锡-铅合金或锡-铋合金。

作为本实用新型的进一步改进，所述熔断器部件设于绝缘层的通孔的内侧表面。

作为本实用新型的进一步改进，所述熔断器部件为通过化学沉积、溅射或者电镀的方式将低熔点金属或者低熔点合金设置于绝缘层的通孔的内侧表面。

所述绝缘层的通孔的形状不受限制，但从加工性上，优先选择开口部形状为大小相同的圆形开口。

作为本实用新型的进一步改进，所述PTC部件包括导电聚合物层、设于导电聚合物层上表面的第一金属箔层、设于导电聚合物层下表面的第二金属箔层；所述第一金属箔层的表面设有第一绝缘层，所述第一绝缘层的表面设有第三金属箔层，所述第一绝缘层设有第一通孔，所述熔断器部件设于第一通孔内，所述熔断器部件的一极与第一金属箔层电连接，所述熔断器部件的另一极与第三金属箔层电连接；所述第一引脚电极与第三金属箔层连接，所述第二引脚电极与第二金属箔层电连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述熔断器部件包括第二熔断器部件，所述第一绝缘层设有第二通孔，所述第二熔断器部件位于第二通孔内，所述第二熔断器部件的一极与第一金属箔层电连接，所述第二熔断器部件的另一极与第三金属箔层电连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二金属箔层的表面设有第二绝缘层，所述第二绝缘层的表面设有第四金属箔层；所述第二绝缘层设有第三通孔，所述熔断器部件包括第三熔断器部件，所述第三熔断器部件设于第三通孔内，所述第三熔断器部件的一极与第二金属箔层电连接，所述第三熔断器部件的另一极与第四金属箔层电连接；所述第二引脚电极与第四金属箔层连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述熔断器部件包括第四熔断器部件，所述第二绝缘层设有第四通孔，所述第四熔断器部件位于第四通孔内，所述第四熔断器部件的一极与第二金属箔层电连接，所述第四熔断器部件的另一极与与第四金属箔层电连接。

进一步的，上述金属箔层选自铜箔或者镀镍铜箔，厚度介于0.1-0.5微米之间，而且其中与PTC部件或绝缘层贴合的一面经过粗化处理。

作为本实用新型的进一步改进，所述导电聚合物层的材质为炭黑、金属粉、导电陶瓷粉、聚烯烃材料的复合材料。即所述导电聚合物层是由炭黑、金属粉、导电陶瓷粉填充于聚烯烃材料中混合而制成，其电阻值具有正温度系数效应。

作为本实用新型的进一步改进，其包括包覆在PTC和引脚电极外侧的绝缘环氧树脂层。

进一步的，所述绝缘层选自印制电路板所使用的半固化片。进一步优选的，所述绝缘层的材质为玻纤布增强环氧树脂。

进一步的，设置于绝缘层的通孔内的熔断器部件的尺寸与数量，取决于组合型过流保护元件的额定电流、动作电流、动作时间等参数。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

采用本实用新型的技术方案，综合了可恢复保险丝和一次性保险丝各自的优点，既能够实现多次保护功能，又能够克服可恢复保险丝存在的隐患，特别是在PTC处于保护状态发生过热时，能促使保险丝动作，从根本上切断电流，避免安全隐患的发生；而且工艺简单，制作过程均可以采用现有的制作工艺，无需新设备的投资。

附图说明

图1 是本实用新型实施例1的一种组合型过流保护组合元件的结构示意图。

图2 是本实用新型实施例1的绝缘层的结构示意图。

图3是本实用新型实施例2的一种组合型过流保护组合元件的结构示意图。

图4是本实用新型实施例3的一种组合型过流保护组合元件的结构示意图。

图5是本实用新型实施例4的一种组合型过流保护组合元件的结构示意图。

附图标记包括：10-导电聚合物层，1-第一金属箔层，2-第二金属箔层，3-第三金属箔层，4-第四金属箔层，5-第一绝缘层，6-第二绝缘层，7-第一金属导线，8-第二金属导线，21-第一开口部 ，22-第二开口部，23-第三开口部，24-第四开口部，31-第一熔断器部件，32-第二熔断器部件，33-第三熔断器部件，34-第四熔断器部件。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1和图2所示，一种串联组合型过流保护元件，其包括可恢复的PPTC部件、不可恢复的熔断器部件和两个引脚电极，所述PPTC部件和熔断器部件以串联方式电气连接。所述PPTC部件包括导电聚合物层10、贴覆在其上表面的第一金属箔层1和贴覆在其下表面第二金属箔层2。所述第一金属箔层1的表面设有第一绝缘层5，所述第一绝缘层5的表面设有第三金属箔层3，所述第一绝缘层5设有第一开口部，第一熔断器部件31设于第一开口部的内侧表面，第一熔断器部件31的一极与第一金属箔层1电连接，第一熔断器部件31的另一极与第三金属箔层3电连接。所述引脚电极包括第一引脚电极7和第二引脚电极8。所述第一引脚电极7与第三金属箔层3连接，所述第二引脚电极8与第二金属箔层2电连接。

所述导电聚合物层10是由聚乙烯树脂中加入导电炭黑后经聚合物混炼设备混合而制成的正温度系数导电材料。所述第一金属箔层1和第二金属箔层2为经过高温热压的方法，热压贴合在所述导电聚合物层10的上表面和下表面。

熔断器部件，选自低熔点合金，在所述第一开口部的内侧面上通过电镀的方法电镀一层低熔点合金膜层，如图2所示。

绝缘层选自印制电路板所使用的半固化片，由玻纤布增强环氧树脂制成。其经过高温热压的方式贴覆在导电聚合物层10的第一金属箔层1上。

根据组合元件的设计需求，预先在绝缘层的上面设计出按照一定图案排布的圆孔位置，然后通过机械钻孔的方式在其上面打出一系列的圆形通孔，即所述的开口部。

所述第三金属箔层3经过高温热压的方式贴合在第一绝缘层5的表面。优选的，所述第三金属箔层3的内表面先进行糙化处理后热压到第一绝缘层5的表面。

分布在第一绝缘层5的第一开口部内侧的第一熔断器部件31，电气连接第一金属箔层1和第三金属箔层3，以串联方式将两者电气连接。

所述的导电聚合物层10、第一金属箔层1、第二金属箔层2、机械钻孔后的绝缘层和第三金属箔层3经过高温热压后得到一定尺寸的组合元件板材。然后经过机械切割的方式，切割成所述组合元件的芯片。

所述第一引脚电极7和第二引脚电极8分别用焊锡焊接在第三金属箔层3和第一金属箔层1的表面，将串联的PPTC部件和熔断器部件，以外电路实现电气连接。

在串联的PPTC部件和熔断器部件以及焊接在其上下表面的金属导线的外部，还可以用环氧树脂粉末包封起来，起到密封及电绝缘的目的。

实施例2

如图3所示，一种串联组合型过流保护元件，在实施例1的基础上，其还包括第二熔断器部件32。所述第一绝缘层5设有第二开口部22的内侧表面，所述第二熔断器部件32位于第二开口部22内，所述第二熔断器部件32的一极与第一金属箔层1电连接，所述第二熔断器部件32的另一极与第三金属箔层3电连接。第一熔断器部件31与第二熔断器部件32并联连接，并与PPTC部件串联连接。

实施例3

如图4所示，一种串联组合型过流保护元件，在实施例1的基础上，所述第二金属箔层2的表面设有第二绝缘层6，所述第二绝缘层6的表面设有第四金属箔层4；所述第二绝缘层6设有第三开口部23，所述熔断器部件包括第三熔断器部件33，所述第三熔断器部件33设于第三开口部23的内侧表面，所述第三熔断器部件33的一极与第二金属箔层2电连接，所述第三熔断器部件33的另一极与第四金属箔层4电连接；所述第二引脚电极8与第四金属箔层4连接。第一熔断器部件31与第三熔断器部件33、PPTC部件串联连接。

绝缘层选自印制电路板所使用的半固化片，由玻纤布增强环氧树脂制成。其经过高温热压的方式贴覆在导电聚合物层10的第一金属箔层1上。

所述第四金属箔层4经过高温热压的方式贴合在第二绝缘层6的表面。优选的，所述第四金属箔层4的内表面先进行糙化处理后热压到第二绝缘层6的表面。

实施例4

如图5所示，一种串联组合型过流保护元件，在实施例2和实施例3的基础上，所述PTC部件包括导电聚合物层10、设于导电聚合物层10上表面的第一金属箔层1、设于导电聚合物层10下表面的第二金属箔层2；所述第一金属箔层1的上表面设有第一绝缘层5，所述第二金属箔层2的上表面设有第二绝缘层6；所述第一绝缘层5的表面设有第三金属箔层3，所述第二绝缘层6的表面设有第四金属箔层4；所述第一绝缘层5设有第一开口部和第二开口部22，所述第二绝缘层6设有第三开口部23和第四开口部24；所述熔断器部件包括第一熔断器部件31、第二熔断器部件32、第三熔断器部件33和第四熔断器部件34，均与PPTC串联连接。所述第一熔断器部件31设于第一开口部的内侧表面，所述第二熔断器部件32设于第二开口部22的内侧表面，所述第三熔断器部件33设于第三开口部23的内侧表面，所述第四熔断器部件34设于第四开口部24的内侧表面。所述第一熔断器部件31与第二熔断器部件32并联连接，所述第一熔断器部件31、第二熔断器部件32的一极与第一金属箔层1电连接，所述第一熔断器部件31、第二熔断器部件32的另一极与第三金属箔层3电连接；所述第三熔断器部件33与第四熔断器部件34并联连接，所述第三熔断器部件33、第四熔断器部件34的一极与第二金属箔层2电连接，所述第三熔断器部件33、第四熔断器部件34的另一极与第四金属箔层4电连接。所述第一引脚电极7与第三金属箔层3连接，所述第二引脚电极8与第四金属箔层4连接。

在串联的PPTC部件、熔断器部件以及焊接在其上下表面的引脚电极的外部，还可以用环氧树脂粉末包封起来，起到密封及电绝缘的目的。

采用本实用新型实施例1~4所涉及的一种串联组合型过流保护元件，当电路电压超过PPTC部件的最大耐受电压，或者发生反复故障、长期故障，可能会导致PPTC部件发生过热甚至起火燃烧。在这种情况发生时PPTC部件的温度不断升高，达到或超过组合元件中的熔断器可熔体的熔点，熔断器层熔断，完全切断电路，避免PPTC部件燃烧隐患的发生，既能够实现多次保护功能，又能够克服可恢复保险丝存在的隐患，从根本上切断电流，避免安全隐患的发生。

本实用新型的串联组合型过流保护元件综合了可恢复保险丝和一次性保险丝各自的优点，工艺结合了常规的PPTC芯片工艺、常规电路板层压和电镀的工艺，芯片与引脚电极即引线的焊接与包封等组装过程采用常规的插件型PPTC元件的组装工艺。所以整个组合元件的制作过程均是采用现有的制作工艺，无需新工艺的开发和新设备的投资。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种串联组合型过流保护元件，其特征在于：其包括PTC部件、熔断器部件和至少两个引脚电极，所述PTC部件和熔断器部件串联连接；所述PTC部件的上表面和/或下表面设有绝缘层，所述绝缘层的外表面设有金属箔层，所述绝缘层设有至少一个通孔，所述熔断器部件设于绝缘层的通孔内，所述熔断器部件的一极与PTC部件电连接，所述熔断器部件的另一极与金属箔层电连接；所述引脚电极包括第一引脚电极和第二引脚电极，所述第一引脚电极与金属箔层电连接，所述第二引脚电极与另一金属箔层或PTC部件电连接。

2.根据权利要求1所述的串联组合型过流保护元件，其特征在于：所述熔断器部件为低熔点金属或者低熔点合金的可熔体。

3.根据权利要求2述的串联组合型过流保护元件，其特征在于：所述低熔点金属为铅、锡或锌，所述低熔点合金为锡-铜合金、锡-铅合金或锡-铋合金。

4.根据权利要求2述的串联组合型过流保护元件，其特征在于：所述熔断器部件为通过化学沉积、溅射或者电镀的方式将低熔点金属或者低熔点合金设置于绝缘层的通孔的内侧表面。

5.根据权利要求1所述的串联组合型过流保护元件，其特征在于：所述PTC部件包括导电聚合物层、设于导电聚合物层上表面的第一金属箔层、设于导电聚合物层下表面的第二金属箔层；所述第一金属箔层的表面设有第一绝缘层，所述第一绝缘层的表面设有第三金属箔层，所述第一绝缘层设有第一通孔，所述熔断器部件设于第一通孔内，所述熔断器部件的一极与第一金属箔层电连接，所述熔断器部件的另一极与第三金属箔层电连接；所述第一引脚电极与第三金属箔层连接，所述第二引脚电极与第二金属箔层电连接。

6.根据权利要求5所述的串联组合型过流保护元件，其特征在于：所述熔断器部件包括第二熔断器部件，所述第一绝缘层设有第二通孔，所述第二熔断器部件位于第二通孔内，所述第二熔断器部件的一极与第一金属箔层电连接，所述第二熔断器部件的另一极与第三金属箔层电连接。

7.根据权利要求5或6所述的串联组合型过流保护元件，其特征在于：所述第二金属箔层的表面设有第二绝缘层，所述第二绝缘层的表面设有第四金属箔层；所述第二绝缘层设有第三通孔，所述熔断器部件包括第三熔断器部件，所述第三熔断器部件设于第三通孔内，所述第三熔断器部件的一极与第二金属箔层电连接，所述第三熔断器部件的另一极与第四金属箔层电连接；所述第二引脚电极与第四金属箔层连接。

8.根据权利要求7所述的串联组合型过流保护元件，其特征在于：所述熔断器部件包括第四熔断器部件，所述第二绝缘层设有第四通孔，所述第四熔断器部件位于第四通孔内，所述第四熔断器部件的一极与第二金属箔层电连接，所述第四熔断器部件的另一极与第四金属箔层电连接。

9.根据权利要求5所述的串联组合型过流保护元件，其特征在于：所述导电聚合物层的材质为炭黑、金属粉、导电陶瓷粉、聚烯烃材料的复合材料。

10.根据权利要求1所述的串联组合型过流保护元件，其特征在于：其包括包覆在PTC和引脚电极外侧的绝缘环氧树脂层，所述绝缘层的材质为玻纤布增强环氧树脂。