TW201643925A - 具保險及示警機制之突波洩放器 - Google Patents

Abstract

本發明係一種具保險及示警機制之突波洩放器，包括一介電材料、二導電條及一絕緣體；該介電材料之兩相對側面分別貼覆有一電極；該導電條係由一第一導電材料製成，其鄰近一端之部位係貼附至對應之該電極，鄰近另一端之部位係作為一第一接腳，該等第一接腳之末端分別被電氣連接至一電子設備之供電端，且該第一接腳被分割成兩段，該兩段之對應端係透過焊接一第二導電材料，而串連成一體，該第二導電材料之熔點小於該第一導電材料之熔點；該絕緣體係包覆在該介電材料、該等電極及該等導電條上，僅該第二導電材料及該等第一接腳外露在該絕緣體外。

Description

具保險及示警機制之突波洩放器

本發明係關於一種突波洩放器，尤指一種結構簡單，能在完全無需增設額外保險元件之前提下，具備保險功能及示警效果之突波洩放器，以有效防止該突波洩放器因大電流繼續通過、持續累積高溫而發生起火燃燒之危險，同時，能顯示該突波洩放器是否已毀損？

按，現今大多數電子設備中均設有繼電器(relay)、電子開關(switch)或螺管線圈(solenoid)等切換控制元件，在該電子設備的運作過程中，該等切換控制元件必然會執行大量之切換動作，以斷開及導通線路，且因此產生大量突波，進而對該電子設備的運作造成負面影響，如：造成電子設備誤動作等。為解決前述問題，傳統上，相關電子設備的業者均會在該等電子設備之供電端上設置一突波洩放器，以便在產生突波時，能透過該突波洩放器形成一放電路徑，進而保護該電子設備不會因該突波而受到損害。

查，目前市場上最常見之習用突波洩放器1，請參閱第1及2圖所示，包括一介電材料10、二導線12及一絕緣體13；其中，該介電材料10係由多晶半導體陶瓷材料製成之一板體，由於該多晶半導體陶瓷材料內包含極大量且雜亂的氧化鋅顆粒，且氧化鋅顆粒與其他氧化物的交界處，會形成晶界層，而發生二極體效應，因此，整個介電材料相當於大量背向相連的二極體之集合體，在低電壓的狀態下，僅有少部份的微小逆向漏電電流會通過該介電材料，然而，在遇到高電壓時，則會發生擊穿效應(punch-through effect)，使得高電壓之大電流能通過該介電材料，該介電材料之所以會被廣泛地應用於製作突波洩放器，主要係因其具備低電壓時高電阻、高電壓時低電阻的非線性電流-電壓特性，該介電材料10之兩相對 側面上分別貼覆有一電極(electrode)11；各該導線12上鄰近其一端之部位係被焊接固定至對應之該電極11，各該導線12上鄰近其另一端之部位則係作為一接腳121，以令該習用突波洩放器1能透過該等接腳121，電氣連接至一電子設備(圖中未示)之供電端；該絕緣體13係包覆在該介電材料10、該等電極11及該等導線12上，僅該等接腳121外露在該絕緣體13之外。

在該習用突波洩放器1中，該等導線12與該介電材料10之間係呈「線接觸」的連接關係，因此，在有限的焊接面積下，該介電材料10與各該導線12間之相互固接處，必須承受極高的電壓與電流，極易發生崩裂；再者，由於該介電材料10之單位面積所需承受的電壓與電流亦極高，故，當較高的瞬間電壓通過該介電材料10時，極可能在該介電材料10之電阻體上產生穿孔，導致更大的瞬間電流通過，並因電弧而產生高熱起火；此外，許多研究結果均顯示，該習用突波洩放器1在遭受多次大電流衝擊後，即便沒有立即發生前述瞬間崩裂或起火燃燒之情事，過高的溫度也會加速該介電材料10老化，使得該介電材料10逐步發生低阻線性化之現象，而在該介電材料10上產生若干脆弱點，嗣，當更高之漏電流發生頻率增加，且漏電流集中流入至各該脆弱點時，將使各該脆弱點之材料融熔形成短路孔，此時，若後續之大電流灌入至各該短路孔，則必然會產生高熱，進而使該習用突波洩放器1起火燃燒。有鑒於此，請參閱第3圖所示，業者在將該習用突波洩放器1安裝至一電子設備2之一供電端Vi時，均會將其並聯在該供電端Vi與該電子設備2之電路間，且在其中之一供電接腳上串聯一保險元件3(fuse)，以期在該介電材料10與各該導線12間之相互固接處發生崩裂，或該介電材料10之電阻體上產生穿孔之情形下，令該保險元件3內之保險絲能被瞬間通過的大電流及其所產生之高溫熔斷，成為斷路狀態，以避免持續供電而發生前述起火燃燒之危險，進而確保該電子設備2不致因此而受損。惟，增設該保險元件3不僅會增加製造成本，亦會增加線路設計之複雜度，並佔用了電路空間，此亦為相關電路無法被設計成更為輕薄短小之主要原因。

針對此，請參閱第4圖所示，部份業者乃思及在第1及2圖所示之該習用突波洩放器1內增設一溫感保險元件14(thermal fuse)，該溫 感保險元件14之一端141係被焊接固定至該電極11上，且連同該介電材料10、該等電極11及該等導線12被包覆在該絕緣體13內，僅使該等接腳121及該溫感保險元件14之另一端142外露在該絕緣體13之外，以期在該溫感保險元件14感測到該電極11之溫度超過一預定臨界值時，該溫感保險元件14能成為斷開狀態，進而驅使該供電端中止繼續供電，然而，此一設計及作法，除無法省略該溫感保險元件14之成本外，亦會增加該突波洩放器本身之體積及其在電路上所佔用之空間，且其整體電路尚因需被設計成能根據該溫感保險元件14之斷開，而適時中止供電，故使得整體電路變得更為複雜。

綜上所述可知，如何設計出一種結構簡單且不增加成本之突波洩放器，令其除具備洩放突波之特性外，尚能在完全無需增設額外保險元件及複雜示警電路之前提下，仍具備保險及示警之機制，以期在該介電材料10與各該導線12間相互固接處發生崩裂，或該介電材料10之電阻體產生穿孔之情形下，該突波洩放器能成為斷路，進而有效避免發生前述起火燃燒之危險及確保該電子設備不致受損，且能警示使用者該突波洩放器之毀損狀態，俾據以立刻更換，即成為本發明在此亟欲探討之一重要課題。

有鑑於習用突波洩放器具有之前述缺點，發明人根據長年服務於相關產業之經驗，並經過多次設計與反覆實驗，終於開發出本發明之一種具保險及示警機制之突波洩放器，期藉由本發明能同時提高突波洩放器之安全性及警示性，進而有效確保電子設備之使用壽命及安全性。

本發明之一目的，係提供一種具保險及示警機制之突波洩放器，該突波洩放器包括一介電材料、二導電條(如：線狀或板狀)及一絕緣體；其中，該介電材料係由多晶半導體陶瓷材料製成之一板體，該介電材料之兩相對側面上分別貼覆有一電極；該導電條係由一第一導電材料製成，其上鄰近一端之部位係貼附至對應之該電極，其上鄰近另一端之部位係作為一第一接腳，該等第一接腳之末端係分別被電氣連接至一電子設備之供電端，且該第一接腳係被分割成兩段，該兩段之對應端係透過焊接一第二導電材料，而串連成一體，該第二導電材料之熔點係小於該第一導電材料之 熔點，以在該導電條承受一大電流，且其所產生之高溫超過該第二導電材料之熔點時，該第二導電材料能被熔斷，進而使該第一接腳之兩段的對應端斷開；該絕緣體係包覆在該介電材料、該等電極及該等導電條上，僅該第二導電材料及該等第一接腳外露在該絕緣體之外。如此，當一衝擊電流流經該突波洩放器，且其高電壓造成該等導電條上鄰近其一端之部位分別自對應之該等電極上崩離，或其高電壓擊穿該介電材料，導致極大之瞬間電流繼續通過該突波洩放器，而產生極高之溫度時，該第二導電材料會因該瞬間電流及其所產生之高溫而被迅速熔斷，令該第一接腳形成斷路，以產生相當於保險絲之機制，避免該突波洩放器因大電流繼續通過、持續累積高溫而起火燃燒，進而有效防止該電子設備或其上電子線路或元件發生毀損。

本發明之另一目的，該導電條上鄰近一端之部位形成有一彎折部，該彎折部係貼附至對應之該電極，且被包覆在該絕緣體內，以藉該彎折部增加該導電條與對應之該電極間的導電接觸面積。

本發明之又一目的，該彎折部上延伸設有一第二接腳，該第二接腳係與對應之該第一接腳相互間隔，該等第二接腳之末端係透過一發光元件(如：發光二極體)串接成一體，該第二接腳及該發光元件均係外露在該絕緣體之外。如此，在該第二導電材料被熔斷，且該第一接腳形成斷路之情形下，該發光元件會因無法獲得供電，而呈現熄滅狀態，以充分發揮其示警效果，令使用者能據以立即得知該突波洩放器已毀損，必需立刻進行更換，以確保重新更換之突波洩放器能對後續之衝擊電流產生應有之洩放效果。

本發明之又另一目的，該第一導電材料之阻抗係小於該第二導電材料之阻抗，以在大電流通過該第二導電材料時，該第二導電材料能因其上高阻抗產生之高溫，而迅速被熔斷，而使該第一接腳形成斷路。

為便 貴審查委員能對本發明目的、技術特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

〔習知〕

1‧‧‧習用突波洩放器

10‧‧‧介電材料

11‧‧‧電極

12‧‧‧導線

121‧‧‧接腳

13‧‧‧絕緣體

14‧‧‧溫感保險元件

141‧‧‧溫感保險元件之一端

142‧‧‧溫感保險元件之另一端

2‧‧‧電子設備

3‧‧‧保險元件

Vi‧‧‧供電端

〔本發明〕

5、6、7、8‧‧‧突波洩放器

50‧‧‧介電材料

51‧‧‧電極

52、62、72、82‧‧‧導電條

521、621、721、821‧‧‧第一接腳

53‧‧‧絕緣體

622、722、822‧‧‧彎折部

623、723、823‧‧‧第二接腳

90‧‧‧發光元件

A、B‧‧‧兩段

C‧‧‧第二導電材料

第1圖係傳統突波洩放器之分解示意圖；第2圖係傳統突波洩放器完成組裝之局部剖面示意圖；第3圖係傳統突波洩放器之安裝線路示意圖；第4圖係另一傳統突波洩放器完成組裝之局部剖面示意圖；第5圖係本發明第一較佳實施例完成組裝之局部剖面示意圖；第6圖係本發明之導電條的其它較佳構形示意圖；及第7圖係本發明第二較佳實施例完成組裝之局部剖面示意圖。

本發明係提供一種具保險及示警機制之突波洩放器，該突波洩放器係應用至一電子設備之供電端，請參閱第5圖所示，在本發明之第一較佳實施例中，該突波洩放器5包括一介電材料50、二導電條52及一絕緣體53；其中，該介電材料50係由多晶半導體陶瓷材料製成之一板體，該介電材料50之兩相對側面上分別貼覆有一電極51；該等導電條52分別係由一第一導電材料製成，其上鄰近一端之部位係分別貼附至對應之該電極51，其上鄰近另一端之部位則係分別作為一第一接腳521，該等第一接腳521之末端係分別被電氣連接至一電子設備(圖中未示)之供電端，該第一接腳521係被分割成兩段A、B，該兩段A、B之對應端係透過焊接一第二導電材料C，而串連成一體，該第二導電材料C之熔點係小於該第一導電材料之熔點，以在該導電條52承受一大電流，且其所產生之高溫超過該第二導電材料C之熔點時，該第二導電材料C能被熔斷，進而使該第一接腳521之兩段A、B的對應端斷開；該絕緣體53係包覆在該介電材料50、該等電極51及該等導電條52上鄰近一端之部位，僅使該第二導電材料C及該等第一接腳521外露在該絕緣體53之外。如此，當一衝擊電流流經該突波洩放器5，且其高電壓造成該等導電條52上鄰近其一端之部位分別自對應之該等電極51上崩離，或其高電壓擊穿該介電材料50，導致極大之瞬間電流繼續通過該突波洩放器5，而產生極高之溫度時，該第二導電材料C會因該極大之瞬間電流或該極高之溫度而被迅速熔斷，進而令該第一接腳521形成斷路，以產生相當於保險絲之機制，避免該突波洩放器5因大電流繼續通過、持續累積高溫而起火燃燒，進而有效防止該電子設備或其上電子 線路或元件發生毀損。

本發明之該等導電條52的構形並不侷限於第5圖所示之構形，在本發明之其它實施例中，尚包括第6圖之(a)、(b)、(c)所示導電條62、72、82之構形，該等導電條62、72、82上鄰近一端之部位形成有一彎折部622、722、822，該彎折部622、722、822係貼附至對應之該電極51，且被包覆在該絕緣體53內，其中，該導電條62係呈線狀，該彎折部622與對應之該電極51間係呈線接觸的連接關係，該導電條72、82係呈板狀，該彎折部722、822與對應之該電極51間係呈面接觸的連接關係，以藉該彎折部622、722、822增加該導電條62、72、82與對應之該電極51間的導電接觸面積。

在本發明之其它實施例中，復請參閱第6圖之(a)、(b)、(c)所示，該導電條62、72、82上除了該第一接腳621、721、821之外，該彎折部622、722、822上尚延伸設有一第二接腳623、723、823，該第二接腳623、723、823係與對應之該第一接腳621、721、821相互間隔，請參閱第7圖之(a)、(b)、(c)所示，該等第二接腳623、723、823之末端能透過一發光元件90(如：發光二極體)串接成一體，且該等第二接腳623、723、823及該發光元件90均係外露在該絕緣體53之外。如此，在該第二導電材料C被熔斷，且該第一接腳621、721、821形成斷路之情形下，該發光元件90會因無法獲得供電，而呈現熄滅狀態，以充分發揮其示警效果，令使用者能據以立即得知該突波洩放器6、7、8已毀損，必需立刻進行更換，以確保重新更換之突波洩放器能對後續之衝擊電流產生應有之洩放效果。

在本發明之前述較佳實施例中，復請參閱第5及7圖之(a)、(b)、(c)所示，該導電條52、62、72、82之第一導電材料之熔點不僅大於該第二導電材料C之熔點，該第一導電材料之阻抗值更小於該第二導電材料C之阻抗值，因此，該第一導電材料以銅為最佳，該第二導電材料C則以鋁、銀、錫、鋅或其合金為最佳。如此，在極大之瞬間電流通過該第二導電材料C時，能因該第二導電材料C之高阻抗值及低熔點，而使該第二導電材料C能迅速產生高溫，進而因該高溫而迅速被熔斷，以令該第一接腳521、621、721、821快速形成斷路。

據此，復請參閱第7圖之(a)、(b)、(c)所示，本發明即能在完全無需增設額外保險元件之前提下，利用前述實施例中構造簡單及成本低廉之架構，量產製作出兼具保險功能及示警效果之突波洩放器6、7、8，以在各該電極51與各該導電條62、72、82間相互固接處發生崩裂，或該介電材料50之電阻體產生穿孔之情形下，使該導電條62、72、82之第二導電材料C能因大電流通過所產生之高溫而迅速被熔斷，進而使該突波洩放器6、7、8迅速成為斷路狀態，以避免發生【先前技術】中所述及之起火燃燒的危險，並確保該電子設備不致因此受損，此外，尚能因該發光元件90不再發光所產生之示警效果，令使用者據以立刻得知必需重新更換該突波洩放器6、7、8，以確保新的突波洩放器能對後續之衝擊電流產生應有之洩放效果。

按，以上所述，僅係本發明之若干較佳實施例，惟，本發明所主張之權利範圍，並不侷限於此，按凡熟悉該項技藝之人士，依據本發明所揭露之技術內容，可輕易思及之等效變化，均應屬不脫離本發明之保護範疇。

5‧‧‧突波洩放器

50‧‧‧介電材料

51‧‧‧電極

52‧‧‧導電條

521‧‧‧第一接腳

53‧‧‧絕緣體

A、B‧‧‧兩段

C‧‧‧第二導電材料

Claims (7)

1. 一種具保險及示警機制之突波洩放器，包括：一介電材料，係由多晶半導體陶瓷材料製成之一板體，該介電材料之兩相對側面上分別貼覆有一電極；二導電條，分別係由一第一導電材料製成，其上鄰近一端之部位係貼附至對應之該電極，其上鄰近另一端之部位係作為一第一接腳，該等第一接腳之末端係分別被電氣連接至一電子設備之供電端，該第一接腳係被分割成兩段，該兩段之對應端係透過焊接一第二導電材料，而串連成一體，該第二導電材料之熔點係小於該第一導電材料之熔點；及一絕緣體，係包覆在該介電材料、該等電極及該等導電條上，僅該第二導電材料及該等第一接腳外露在該絕緣體之外。
2. 如請求項1所述之突波洩放器，其中，該導電條之一端形成有一彎折部，該彎折部係貼附至對應之該電極，且被包覆在該絕緣體內。
3. 如請求項2所述之突波洩放器，其中，該彎折部上延伸設有一第二接腳，該第二接腳係與對應之該第一接腳相互間隔，該等第二接腳之末端係透過一發光元件串接成一體，該等第二接腳及該發光元件均係外露在該絕緣體之外。
4. 如請求項1、2或3所述之突波洩放器，其中，該第一導電材料之阻抗值係小於該第二導電材料之阻抗值。
5. 如請求項4所述之突波洩放器，其中，該第一導電材料為銅，該第二導電材料則為為鋁、銀、錫、鋅或其合金。
6. 如請求項5所述之突波洩放器，其中，該導電條係呈線狀，該彎折部與對應之該電極間係呈線接觸的連接關係。
7. 如請求項5所述之突波洩放器，其中，該導電條係呈板狀，該彎折部與對應之該電極間係呈面接觸的連接關係。