專利名稱：一種表貼式電氣過載保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種保護(hù)電氣線路和元件免受電氣過載，如靜電放電(ESD)、電氣快瞬變及閃電感應(yīng)等的損傷保護(hù)器。
背景技術(shù)：
隨著我們的世界進(jìn)入到信息時(shí)代，電子產(chǎn)品的總趨勢(shì)是小型化，高頻化。電路設(shè)計(jì)者采用了復(fù)合的超大規(guī)模集成電路(VLSI)及新的IC技術(shù)。然而，使用這些技術(shù)使得電子設(shè)備更易招受電氣過載(如靜電放電(ESD)、電氣快瞬變及閃電感應(yīng)等)的損傷。對(duì)電子元件，特別是高密度集成塊電子元件，有極大的威脅。由于電氣過載現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致局部熱產(chǎn)生，高電流密度，高電場(chǎng)強(qiáng)度，可能會(huì)導(dǎo)致電子元件失效，如半導(dǎo)體元件燒毀，，或者導(dǎo)致電子干擾，，如失去轉(zhuǎn)遞和儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。其中，靜態(tài)放電(ESD)是電子產(chǎn)品在裝配，使用過程中的一種最常見的電氣過載現(xiàn)象。ESD是一種快速，低能量，峰值壓電極高的能量形式，對(duì)電子元件，特別是高密度集成塊電子元件，有極大的威脅。便攜式電子產(chǎn)品尤其容易受到人體接觸產(chǎn)生的ESD的損壞。靜電危害已造成了相當(dāng)嚴(yán)重的后果和損失，而潛在的損失，如在航天工業(yè)，靜電放電造成火箭和衛(wèi)星發(fā)射失敗，干擾航天飛行器的運(yùn)行，戰(zhàn)場(chǎng)上電子設(shè)備失靈等，則無可估量。
傳統(tǒng)的電氣過載保護(hù)產(chǎn)品，如可變電阻和齊納二極管，瞬間電壓抑制器TVS等是由金屬氧化物材料或半導(dǎo)體硅材料制成。由于這些材料介電性能，加工性能的局限性，所制成的元件體積大，制造工藝復(fù)雜，尤其是具有很高的電容值，在高頻電路中會(huì)引起數(shù)字信號(hào)的失真。因此，不適用于高頻微電子電路的保護(hù)。
利用聚合物電壓誘變材料而制成的新型電氣過載保護(hù)元件具有很低的電容成型加工容易、因而，可廣泛的使用于高頻微電子電路的保護(hù)，具有極高度市場(chǎng)潛力。但是，目前市場(chǎng)上的聚合物表貼式電氣過載保護(hù)元件具有如下缺陷(1)都只能進(jìn)行單面安裝，這給元件的卷帶包裝帶來挑戰(zhàn)，并增加了電路板組裝生產(chǎn)的成本和廢品率；(2)電極設(shè)計(jì)采用的是平面間隙式，由於元件尺寸的限制，采用這種設(shè)計(jì)制得元件的有效功能面積，即可在兩電極間傳送電子的面積很小。
(3)采用的平面上刻出間隙的工藝技術(shù)，常會(huì)造成極間距不均勻，從而使元件性能的可靠性和一致性降低。由于有上述缺陷，降低了這類新產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀，旨在提供一種可雙面安裝焊接到電路板上，有效功能面積大、電極間距均勻性好的表貼式電氣過載保護(hù)器。
本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)方式為一種表貼式電氣過載保護(hù)器，以平行的兩塊導(dǎo)體片作為電極1、2，在它們之間加入一定厚度的絕緣材料片3，形成金屬-絕緣-金屬的夾心結(jié)構(gòu)，在夾心板縱向開一個(gè)或多個(gè)通孔，通孔里裝入聚合物電壓誘變材料4，頂部電極1和底部電極2外用絕緣封裝材料5封裝，頂部和底部端頭有與元件焊接的焊接頭6，焊接頭通過導(dǎo)電通路7連接。
本實(shí)用新型的有益效果是，通過雙面焊接點(diǎn)的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了元件取向工序，即包裝工序；降低了線路板安裝過程中的故障，如，脫焊，漏焊，元件反置、元件丟失等的發(fā)生率；夾心層疊式通孔結(jié)構(gòu)增加元件有效功能面積，使電極間距的均勻、精確、穩(wěn)定，從而可改善元件功能的可靠性，均一性；夾心層疊式通孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少了元件的電容值，有益于提高聚合物表貼式電氣過載保護(hù)元件在高頻電路中的保真能力。


圖1 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2 本實(shí)用新型保護(hù)電路原理圖圖3 單線雙面封裝的本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖4 多線雙面封裝的本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖5 具有多線路的夾心層疊式通孔的本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖6 圖6的A-A剖示圖。
圖7 圖6的B-B剖示圖圖8 具有陣列焊結(jié)點(diǎn)封裝的本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖9 圖9的通孔陣列分布示意圖圖10 是圖9的A-A剖示圖具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型以平行的兩塊導(dǎo)體片作為電極1、2，在它們之間加入一定厚度的絕緣材料片3，形成金屬-絕緣-金屬的夾心結(jié)構(gòu)，在夾心板縱向開一個(gè)或多個(gè)通孔，通孔里裝入聚合物電壓誘變材料4，聚合物電壓誘變材料具有非線性導(dǎo)電特性，在低電壓狀態(tài)，聚合物電壓誘變材料的電阻率很高，為絕緣體；當(dāng)電壓達(dá)到某一高電壓值，臨界電壓時(shí)，聚合物電壓誘變材料的電阻率急劇降低，變成導(dǎo)電體。
頂部電極1和底部電極2外用絕緣封裝材料5封裝，用以固定并保護(hù)填在通孔里的聚合物電壓誘變材料遭受化學(xué)試劑或濕度的影響。
頂部和底部端頭有與元件焊接的焊接頭6，從而使得元件的任何一面都可以用來安裝在電路板上。焊接頭通過導(dǎo)電通路7連接，當(dāng)電路遭遇電氣過載沖擊時(shí)，聚合物誘變材料的電阻變得很低，因此，由電氣過載所產(chǎn)生的電流，從一電極通過聚合物電壓誘變材料流經(jīng)另一電極，將所產(chǎn)生的多余能量釋放，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電路中其他元件的保護(hù)。
參照?qǐng)D2，本實(shí)用新型8在電路中與被保護(hù)元件或線路9的進(jìn)線端及地線10相接。當(dāng)電路遭受到電氣過載時(shí)，聚合物電壓誘變材料4的電阻率變得很低，使所產(chǎn)生的過載電流11經(jīng)過本實(shí)用新型流入地線。從而保護(hù)了被保護(hù)元件或線路9。
參照?qǐng)D3，夾心層結(jié)構(gòu)由印刷電路中的常用原料-雙面覆銅板制成，頂部電極1、底部電極2為金屬箔，絕緣材料片3為厚度均勻的紙，聚酯，酚醛樹脂/玻纖，環(huán)氧樹脂/玻纖，聚亞酰胺等。絕緣封裝材料可以是電子元件中常用的各種封裝材料，如，環(huán)氧樹脂、硅橡膠、陶瓷、玻璃等。頂部電極1與底部電極2間分別用焊接頭12、13連接。
參照?qǐng)D4、5、6、7，頂部電極1、底部電極2的銅箔經(jīng)刻制成如圖5所示的圖案，形成有多組頂部電極14和多組底部電極15，每組電極打一通孔16連接，往各個(gè)通孔內(nèi)填裝聚合物電壓誘變材料4，在兩電極之間形成多條保護(hù)電路。各組的電極14和15分別與焊接頭12、13連接，可以保護(hù)多條線路。
參照?qǐng)D8、9、10，夾心層以圖9所示的陣列分布打一組通孔16，往各個(gè)通孔內(nèi)填裝聚合物電壓誘變材料4，頂部電極1、底部電極2由通孔16分成多組電極17、18，在兩電極之間形成多條保護(hù)電路。如圖10所示，頂部電極17經(jīng)通孔與地線焊接頭19相連，底部電極18與各條保護(hù)線路焊接頭20相連。
權(quán)利要求1.一種表貼式電氣過載保護(hù)器，其特征在于以平行的兩塊導(dǎo)體片作為電極(1)、(2)，在它們之間加入一定厚度的絕緣材料片(3)，形成金屬—絕緣—金屬的夾心結(jié)構(gòu)，在夾心板縱向開一個(gè)或多個(gè)通孔，通孔里裝入聚合物電壓誘變材料(4)，頂部電極(1)和底部電極(2)外用絕緣封裝材料(5)封裝，頂部和底部端頭有與元件焊接的焊接頭(6)，焊接頭通過導(dǎo)電通路(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表貼式電氣過載保護(hù)器，其特征在于頂部電極(1)、底部電極(2)為金屬箔，絕緣材料片(3)為厚度均勻的紙，聚酯，酚醛樹脂/玻纖，環(huán)氧樹脂/玻纖，聚亞酰胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表貼式電氣過載保護(hù)器，其特征在于頂部電極(1)、底部電極(2)的銅箔經(jīng)刻制成有多組頂部電極(14)和多組底部電極(15)，每組電極打一通孔(16)連接，各個(gè)通孔內(nèi)填裝聚合物電壓誘變材料(4)，各組的電極(14)和(15)分別與焊接頭(12)、(13)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表貼式電氣過載保護(hù)器，其特征在于夾心層打一組通孔(16)，各個(gè)通孔內(nèi)填裝聚合物電壓誘變材料(4)，頂部電極(1)、底部電極(2)由通孔(16)分成多組電極(17)、(18)，頂部電極(17)經(jīng)通孔與地線焊接頭(19)相連，底部電極(18)與各條保護(hù)線路焊接頭(20)相連。
專利摘要一種表貼式電氣過載保護(hù)器，涉及一種保護(hù)電氣線路和元件免受電氣過載，如靜電放電、電氣快瞬變及閃電感應(yīng)等的損傷保護(hù)器。在平行的兩塊導(dǎo)體片電極之間加入絕緣材料片，形成金屬—絕緣—金屬的夾心結(jié)構(gòu)，在夾心板中開一個(gè)或多個(gè)通孔，通孔里裝入聚合物電壓誘變材料，外用絕緣封裝材料封裝，頂部和底部端頭有與元件焊接的焊接頭，焊接頭通過導(dǎo)電通路連接。本實(shí)用新型通過雙面焊接點(diǎn)的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了包裝工序；降低了線路板安裝過程中的故障發(fā)生率；夾心層疊式通孔結(jié)構(gòu)增加元件有效功能面積，使電極間距的均勻、精確、穩(wěn)定，從而可改善元件功能的可靠性，均一性，減少了元件的電容值，有益于提高本實(shí)用新型在高頻電路中的保真能力。
文檔編號(hào)H01C7/10GK2736898SQ200420064940
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月15日
發(fā)明者曾昭華, 胡淑如, 蔡峰 申請(qǐng)人:武漢普力瑪新材料技術(shù)有限責(zé)任公司