TW202111734A - 過熱保護裝置、壓敏電阻 - Google Patents

Abstract

提供一種過熱保護裝置和壓敏電阻，所述過熱保護裝置包括：間隔設置的第一電極和第二電極；熱熔導線，位於所述第一電極和第二電極之間，所述熱熔導線與第一電極和第二電極電接觸；以及絕緣體，支撐所述第一電極和第二電極，其中，所述熱熔導線在環境溫度達到預定溫度時熔化為液態熱熔材料，所述液態熱熔材料浸潤所述第一電極和第二電極，所述液態熱熔材料不浸潤所述絕緣體的至少位於所述第一電極和第二電極之間的部分。

Description

過熱保護裝置、壓敏電阻

本發明是有關於一種電路保護領域，且特別是有關於一種過熱保護裝置、壓敏電阻。

壓敏電阻是一種具有非線性伏安特性的電阻器件，主要用於在電路承受過壓時進行電壓鉗位，吸收多餘的電流以保護敏感器件，它並聯於電路中，相當於一個可變電阻，當電路在正常使用時，壓敏電阻的阻抗很高，漏電流很小，可視為開路，對電路幾乎沒有影響。但當很高的突波電壓到來時，壓敏電阻的電阻值瞬間下降（它的電阻值可以從兆歐級變到毫歐級），使它可以流過很大的電流，同時將過電壓箝位在一定數值。

熱保護型壓敏電阻，是合金型溫度保險絲與壓敏電阻通過內部有效熱偶和結構實現即時取熱的產品，具有過壓、過流和過溫多重保護功能，其通過在過壓、過流或過溫時，合金熔斷快速將壓敏電阻從電路中摘除，以防止壓敏電阻持續過熱起火燃燒。

但是在上述結構中，保險絲的合金熔斷後，熔斷的合金材料和壓敏電阻的電極之間並沒有有效的物理隔離結構，導致壓敏電阻依然可能連接於電路中，進而導致壓敏電阻持續過熱起火燃燒，存在一定的安全隱患。

為了解決上述問題的至少一個方面，本公開實施例提供一種過熱保護裝置、壓敏電阻置。

本公開一實施例提供一種過熱保護裝置，包括：間隔設置的第一電極和第二電極；熱熔導線，位於所述第一電極和第二電極之間，所述熱熔導線與第一電極和第二電極電接觸；以及絕緣體，支撐所述第一電極和第二電極，其中，所述熱熔導線在環境溫度達到預定溫度時熔化為液態熱熔材料，所述液態熱熔材料浸潤所述第一電極和第二電極，所述液態熱熔材料不浸潤所述絕緣體的至少位於所述第一電極和第二電極之間的部分。

在一些實施例中，所述絕緣體包括平板狀或者波浪形結構，所述第一電極、所述第二電極以及所述熱熔導線設置在所述平板狀或者波浪形結構的一側。

在一些實施例中，所述過熱保護裝置還包括：保護層，所述保護層與所述平板狀或者波浪形結構圍成空腔，所述空腔容置所述第一電極的至少一部分、所述第二電極的至少一部分以及所述熱熔導線。

在一些實施例中，所述液態熱熔材料不浸潤所述保護層。

在一些實施例中，所述過熱保護裝置還包括至少一個浸潤組件，所述一個浸潤組件設置在所述第一電極和第二電極之間，所述第一電極、所述至少一個浸潤組件以及所述第二電極沿熱熔導線延伸方向依次順序間隔排列，所述液態熱熔材料浸潤所述浸潤組件。

在一些實施例中，所述絕緣體包括筒狀結構，所述第一電極、所述第二電極以及所述熱熔導線設置在所述筒狀結構內。

在一些實施例中，所述第一電極和第二電極中的至少一個為層狀電極，柱狀電極或海綿狀電極。

本公開一實施例提供一種壓敏電阻，所述壓敏電阻包括：壓敏電阻本體；以及設置在壓敏電子本體上的根據前述實施例所述的過熱保護裝置，其中，所述絕緣體相較於所述第一電極和第二電極更靠近所述壓敏電阻本體。

在一些實施例中，所述壓敏電阻本體包括依次積層設置的第一電極層、壓敏電阻片和第二電極層，所述第二電極層與所述絕緣體相對面向彼此設置。

在一些實施例中，所述壓敏電阻包括導熱層，所述導熱層設置在所述絕緣體和所述第二電極層之間。

在一些實施例中，所述第二電極層與所述第一電極和所述第二電極中的一個電連接，所述壓敏電阻還包括：第一引腳，所述第一引腳與所述第一電極層電連接；以及第二引腳，所述第二引腳與所述第一電極和所述第二電極中的另一個電連接。

在一些實施例中，所述壓敏電阻還包括封裝層，所述封裝層包覆所述壓敏電阻本體以及所述過熱保護裝置。

下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發明實施方式的說明旨在對本發明的總體發明構思進行解釋，而不應當理解為對本發明的一種限制。

另外，在下面的詳細描述中，為便於解釋，闡述了許多具體的細節以提供對本披露實施例的全面理解。然而明顯地，一個或多個實施例在沒有這些具體細節的情況下也可以被實施。

需要說明的是，本文中所述的「在……上」、「在……上形成」和「設置在……上」可以表示一層直接形成或設置在另一層上，也可以表示一層間接形成或設置在另一層上，即兩層之間還存在其它的層。

需要說明的是，雖然術語「第一」、「第二」等可以在此用於描述各種部件、構件、元件、區域、層和/或部分，但是這些部件、構件、元件、區域、層和/或部分不應受到這些術語限制。而是，這些術語用於將一個部件、構件、元件、區域、層和/或部分與另一個相區分。因而，例如，下面討論的第一部件、第一構件、第一元件、第一區域、第一層和/或第一部分可以被稱為第二部件、第二構件、第二元件、第二區域、第二層和/或第二部分，而不背離本公開的教導。

本公開提供一種過熱保護裝置，過熱保護裝置包括間隔設置的第一電極和第二電極；熱熔導線，位於所述第一電極和第二電極之間，所述熱熔導線的第一端與第一電極電接觸，所述熱熔導線的第二端與第二電極電接觸；以及絕緣體，支撐所述第一電極和第二電極。所述熱熔導線在環境溫度達到預定溫度時熔化為液態熱熔材料，所述液態熱熔材料浸潤所述第一電極和第二電極，所述液態熱熔材料不浸潤所述絕緣體的至少位於所述第一電極和第二電極之間的部分。

本公開提供的過熱保護裝置通過選擇第一電極、第二電極以及絕緣體的材質，使得液態熱熔材料浸潤所述第一電極和第二電極不浸潤所述絕緣體的至少一部分，由此，當熱熔導線在環境溫度達到預定溫度熔化後，液態熱熔材料彙集在相互間隔的第一電極和第二電極處，實現了第一電極和第二電極完全絕緣，保證了熱保護裝置處於完全開路的狀態。

具體地，本公開一實施例提供一種過熱保護裝置100，圖1是根據本過熱保護裝置100的平面結構示意圖；圖2為圖1的沿線aa截取的截面結構示意圖。如圖1和圖2所示，過熱保護裝置100包括絕緣體10，位於絕緣體10上的第一電極11和第二電極12，以及電連接第一電極11和第二電極12的熱熔導線13。本實施例中，絕緣體為平板狀或者波浪形結構（圖1示出了平板狀結構的示例），第一電極11和第二電極12位於絕緣體10一側上，且相互間隔設置，熱熔導線13的兩端分別與第一電極11和第二電極12電接觸，例如熱熔導線13的兩端分別焊接至第一電極11和第二電極12。

熱熔導線13可以採用熔點較低的導電材料製成，例如採用錫、鋁銻合金，錫鉍合金，錫銅合金，錫銀銅合金等。由此，在環境溫度達到預定溫度後，熱熔導線13熔化斷開，使得過熱保護裝置100的第一電極11和第二電極12之間的電連接斷開，過熱保護裝置100處於開路狀態。

平板狀或者波浪形結構的絕緣體10可以採用陶瓷、玻璃、氧化鋁、SiN，聚醯亞胺（PI）等材料製成，保證液態熱熔材料不浸潤絕緣體10。第一電極11和第二電極12的熔點高於熱熔導線13的熔點可以採用Cu，Ag，Au，Ni，Pd等材料製成，保證液態熱熔材料浸潤所述絕緣體第一電極11和第二電極12。由此，當熱熔導線13在環境溫度達到預定溫度熔化後，在液態熱熔材料表面張力的作用下，液態熱熔材料流動彙集在相互間隔的第一電極11和第二電極12處，絕緣體10在第一電極11和第二電極12之間的表面上基本上不存液態熱熔材料，如圖3所示，液態熱熔材料流動彙集在第一電極11和第二電極12處並覆蓋第一電極11和第二電極12。由此實現了第一電極11和第二電極12完全絕緣，保證了熱保護裝置100處於完全開路的狀態。

本實施例中，第一電極11和第二電極12為層狀結構，例如可以為設置在絕緣體10一側上的相互間隔的銅墊。

在一些實施例，還可以僅將絕緣體10位於第一電極11和第二電極12的部分設置為被液態熱熔材料不浸潤。

在一些實施例中，為了避免外界對液態熱熔材料的流動性的干擾，保證液態熱熔材料在表面張力的作用下的流動，如圖2所示（圖1並未示出保護層），過熱保護裝置100還可以包括保護層14，保護層14與平板狀或波浪形結構的絕緣體10圍成空腔，空腔容置第一電極11的至少一部分、第二電極12的至少一部分以及熱熔導線13。保護層14可以採用SiN，聚醯亞胺（PI）等材料製成，液態熱熔材料不浸潤保護層14，由此，熱熔導線13熔化後形成的液態熱熔材料可以在空腔內在表面張力的作用下向第一電極11和第二電極12彙聚，保證了液態熱熔材料的流動性不受外界因素干擾。

在一些實施例中，第一電極11和第二電極12之間的距離例如大於等於9mm，保證分別彙聚在第一電極11和第二電極12處的液態熱熔材料充分分離。

圖4示出了根據本公開另一實施例提供的一種過熱保護裝置的平面結構示意圖，其與圖1所示過熱保護裝置的區別在於：過熱保護裝置100還包括至少一個浸潤組件15，例如為2個。浸潤組件15亦設置在絕緣體10上，且位於第一電極11和第二電極12之間，第一電極11、第二電極12以及浸潤組件15相互間隔設置，例如如圖4所示，第一電極11、第二電極12以及浸潤組件15均呈長條形，且共同組成斑馬線形狀。浸潤組件15可以採用Cu，Ag，Au，Ni，Pd等材料製成，使得液態熱熔材料浸潤該浸潤組件15。當熱熔導線13在環境溫度達到預定溫度熔化成液態熱熔材料後，液態熱熔材料彙集在相互間隔的第一電極11和第二電極12以及浸潤組件15處，液態熱熔材料分為相互斷開的多個部分，實現了第一電極11和第二電極12完全絕緣，保證了熱保護裝置100處於完全開路的狀態。該實施例中的過熱保護裝置可以用於熱熔導線13熔化成的液態熱熔材料體量較大的情況。

在一些實施例中，浸潤組件15可以與第一電極11和第二電極12採用相同的材料製成，此時，浸潤組件15可以與第一電極11和第二電極12可以同時形成在絕緣體10上，簡化了製備製程。

在上述實施例中，第一電極11和第二電極12為層狀結構，在其他實施例中，第一電極11和第二電極12還可以採用柱狀結構或者海綿狀結構。

本領域技術人員可以理解的是，儘管圖1，圖4所示的過熱護裝置100整體呈長方形，但其並不作為本公開的限制，過熱保護裝置100還可以呈其他形狀，例如為圓形、菱形等。

本公開另一實施例提供一種過熱保護裝置，圖5是根據該實施例的一種過熱保護裝置的結構示意圖；圖6為圖5由平行Y方向且包含柱體軸線的平面截取的截面圖。本實施例中，如圖5和圖6所示，過熱保護裝置200包括絕緣體20，與前述實施不同的是，本實施例中的絕緣體20為空心管體，該空心管體可以為空心圓柱狀結構，還可以為空心方柱狀結構等，在此不作限定。本實施例中以圖5所示的空心圓柱狀結構來舉例說明。

過熱保護裝置200還包括容置在空心管體內的第一電極21和第二電極22以及熱熔導線23，如圖5所示，第一電極21和第二電極22分別設置在空心管體內靠近兩端部處，第一電極21和第二電極22之間間隔預定距離，例如大於等於9mm。熱熔導線23的兩端分別於第一電極21和第二電極22電接觸，例如熱熔導線23的兩端分別焊接至第一電極21和第二電極22。

熱熔導線23可以採用熔點較低的導電材料製成，例如採用錫、鋁銻合金，錫鉍合金，錫銅合金，錫銀銅合金等。由此，在環境溫度達到預定溫度後，熱熔導線23熔化斷開，使得過熱保護裝置200的第一電極21和第二電極22之間的電連接斷開，過熱保護裝置200處於開路狀態。

空心管體狀結構的絕緣體20可以採用陶瓷、玻璃、SiN，聚醯亞胺（PI）等材料製成，保證液態熱熔材料不浸潤絕緣體20。第一電極21和第二電極22的熔點高於熱熔導線23的熔點可以採用Cu，Ag，Au， Ni，Pd等材料製成，保證液態熱熔材料浸潤所述絕緣體第一電極21和第二電極22。由此，當熱熔導線23在環境溫度達到預定溫度熔化後，在液態熱熔材料表面張力的作用下，浸潤液態熱熔材料流動彙集在相互間隔的第一電極21和第二電極22處，絕緣體20在第一電極21和第二電極22之間的內表面上基本上不存液態熱熔材料。在實現了第一電極21和第二電極22完全絕緣，保證了熱保護裝置200處於完全開路的狀態。

本實施例中，第一電極21和第二電極22均可以為板狀結構，它們與空心管體狀的絕緣體20圍成一封閉空間。

在一些實施例中，第一電極21和第二電極22還可以採用海綿狀電極，其為具有多孔結構的電極塊，使得液態熱熔材料更容易吸附至第一電極21和第二電極22上，確保第一電極21和第二電極22完全絕緣，保證了熱保護裝置200處於完全開路的狀態。

本公開一實施例提供一種壓敏電阻，該壓敏電阻可以為過熱保護壓敏電阻，圖7示出了該種壓敏電阻的截面結構示意圖。如圖7所示，壓敏電阻1000包括壓敏電阻本體300以及設置在壓敏電子本體300上的過熱保護裝置，該過熱保護裝置可以採用前述實施例中的各種過熱保護裝置。在此，僅以圖1，2所示的過熱保護裝置100為例進行說明。

如圖7所示，壓敏電阻本體300包括依次積層設置的第一電極層31、壓敏電阻片32和第二電極層33。壓敏電阻片32可以選用金屬氧化物壓敏電阻片，例如為氧化鋅壓敏電阻片。壓敏電阻片可以為圓形、方形等各種形狀，在此不作具體限定。壓敏電阻片32的兩側分別設置第一電極層31和第二電極層33，第一電極層31和第二電極層33均可以採用金屬材料製成，例如採用Cu、Ag，Al等金屬材料或它們的合金製成。第一電極層31和第二電極層33分別覆蓋壓敏電阻片32的兩側，它們可以與壓敏電阻片32具有相同形狀。

在第二電極層33遠離第一電極層31一側設置過熱保護裝置100，熱保護裝置100的絕緣體10面向在第二電極層33設置，即過熱保護裝置100的第一電極11和第二電極12位於絕緣體10遠離在第二電極層33的一側。

壓敏電阻1000還包括第一引線51和第二引線52，其中第一引線51由第一電極層引出，第二引線52由第一電極11和第二電極12中的一個引出，第二電極層33與第一電極11和第二電極12中的另一個電連接，如圖7所示，本實施例中，第二引線52由第二電極12引出，第二電極層33與第一電極11通過導線53電連接，導線53的兩端可以分別焊接至第二電極層33和第一電極11。第一引線51和第二引線52用於將壓敏電阻1000接入外部電路。

在壓敏電阻1000所在電路正常工作時，其不會出現異常過熱的情況，溫度達不到壓敏電阻1000中的熱熔導線13的熔斷條件，此時壓敏電阻1000處於正常工作狀態。

在壓敏電阻1000所在電路存在異常電壓時，壓敏電阻1000持續在異常過電壓，或者其他異常情況下導致壓敏電阻本體300溫度升高，壓敏電阻本體300向位於其上的過熱保護裝置100傳導熱量，當溫度達到預定溫度後，熱熔導線13熔化斷開，使得過熱保護裝置100的第一電極11和第二電極12之間的電連接斷開，過熱保護裝置100處於開路狀態，由此在壓敏電阻1000所在電路處於開路狀態，避免了壓敏電阻本體300持續過熱起火燃燒。

本實施例中，如圖7所示，壓敏電阻1000還包括設置在第二電極層33和絕緣體10之間的導熱層40，用於傳導壓敏電阻本體300的熱量至過熱保護裝置100。導熱層40可以為導熱膠，在傳導熱量的同時，將過熱保護裝置100黏結固定在第二電極層33上。導熱層40還可以為焊料，用於將過熱保護裝置100焊接固定在第二電極層33上，並起到傳導熱量的作用。

本領域技術人員可以理解的是，導電層40並不是必須的，在一些實施例中，導熱層40可以省略，過熱保護裝置可以直接設置在第二電極層33上。

在一些實施例中，壓敏電阻1000還可以包括封裝層（圖7中未示出），其可以整體包覆壓敏電阻本體300和過熱保護裝置100的組合體，用於保護封裝在其內的壓敏電阻本體300和過熱保護裝置100等。壓敏電阻1000的第一引線51和第二引線52穿過封裝層引出。封裝層可以採用環氧樹脂材料。

綜上，本公開提供的過熱保護裝置及包括過熱保護裝置的壓敏電阻中，通過選擇第一電極、第二電極以及絕緣體的材質，使得液態熱熔材料浸潤所述第一電極和第二電極不浸潤所述絕緣體的至少一部分，由此，當熱熔導線在環境溫度達到預定溫度熔化後，液態熱熔材料彙集在相互間隔的第一電極和第二電極處，實現了第一電極和第二電極完全絕緣，保證了熱保護裝置處於完全開路的狀態，有效防止壓敏電阻持續過熱起火燃燒。

雖然本發明總體構思的一些實施例已被圖示和說明，本領域普通技術人員將理解，在不背離本總體發明構思的原則和精神的情況下，可對這些實施例做出改變、組合，本發明的範圍以權利要求和它們的等同物限定。

10、20:絕緣體 11:第一電極 12、22:第二電極 13、23:熱熔導線 14:保護層 15:浸潤組件 31:第一電極層 32:壓敏電阻片 33:第二電極層 40:導熱層 51:第一引線 52:第二引線 53:導線 100、200:過熱保護裝置 300:壓敏電阻本體 1000:壓敏電阻 Y:方向

通過下文中參照附圖對本發明所作的描述，本發明的其它目的和優點將顯而易見，並可幫助對本發明有全面的理解。

圖1是根據本公開一實施例提供的一種過熱保護裝置的平面結構示意圖。 圖2為圖1的沿線aa截取的截面結構示意圖。 圖3是圖1中的過熱保護裝置的熱熔導線熔化後的平面結構示意圖。 圖4是根據本公開另一實施例提供的一種過熱保護裝置的平面結構示意圖。 圖5是根據本公開另一實施例提供的一種過熱保護裝置的結構示意圖。 圖6為圖5由平行Y方向且包含柱體軸線的平面截取的截面圖。 圖7是根據本公開一實施例提供的一種壓敏電阻的截面結構示意圖。

10:絕緣體

11:第一電極

12:第二電極

13:熱熔導線

14:保護層

100:過熱保護裝置

Claims (12)

1. 一種過熱保護裝置，其特徵在於，包括： 間隔設置的第一電極和第二電極； 熱熔導線，位於所述第一電極和第二電極之間，所述熱熔導線與第一電極和第二電極電接觸；以及 絕緣體，支撐所述第一電極和第二電極， 其中，所述熱熔導線在環境溫度達到預定溫度時熔化為液態熱熔材料，所述液態熱熔材料浸潤所述第一電極和第二電極，所述液態熱熔材料不浸潤所述絕緣體的至少位於所述第一電極和第二電極之間的部分。
2. 如請求項1所述的過熱保護裝置，其中，所述絕緣體包括平板狀或者波浪形結構，所述第一電極、所述第二電極以及所述熱熔導線設置在所述平板狀或者波浪形結構的一側。
3. 如請求項2所述的過熱保護裝置，還包括：保護層，所述保護層與所述平板狀或者波浪形結構圍成空腔，所述空腔容置所述第一電極的至少一部分、所述第二電極的至少一部分以及所述熱熔導線。
4. 如請求項3所述的過熱保護裝置，所述液態熱熔材料不浸潤所述保護層。
5. 如請求項2所述的過熱保護裝置，其中，所述過熱保護裝置還包括至少一個浸潤組件，所述一個浸潤組件設置在所述第一電極和第二電極之間，所述第一電極、所述至少一個浸潤組件以及所述第二電極沿熱熔導線延伸方向依次順序間隔排列，所述液態熱熔材料浸潤所述浸潤組件。
6. 如請求項1所述的過熱保護裝置，其中，所述絕緣體包括筒狀結構，所述第一電極、所述第二電極以及所述熱熔導線設置在所述筒狀結構內。
7. 如請求項1至請求項6中任一所述的過熱保護裝置，其中，所述第一電極和第二電極中的至少一個為層狀電極，柱狀電極或海綿狀電極。
8. 一種壓敏電阻，其特徵在於，所述壓敏電阻包括： 壓敏電阻本體；以及 設置在壓敏電子本體上的如請求項1至請求項7中任一所述的過熱保護裝置，其中，所述絕緣體相較於所述第一電極和第二電極更靠近所述壓敏電阻本體。
9. 如請求項8所述的壓敏電阻，其中，所述壓敏電阻本體包括依次積層設置的第一電極層、壓敏電阻片和第二電極層，所述第二電極層與所述絕緣體相對面向彼此設置。
10. 如請求項8所述的壓敏電阻，其中，所述壓敏電阻包括導熱層，所述導熱層設置在所述絕緣體和所述第二電極層之間。
11. 如請求項9或請求項10所述的壓敏電阻，其中，所述第二電極層與所述第一電極和所述第二電極中的一個電連接， 所述壓敏電阻還包括： 第一引腳，所述第一引腳與所述第一電極層電連接；以及 第二引腳，所述第二引腳與所述第一電極和所述第二電極中的另一個電連接。
12. 如請求項8至請求項10中的任一所述的壓敏電阻，其中，所述壓敏電阻還包括封裝層，所述封裝層包覆所述壓敏電阻本體以及所述過熱保護裝置。

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