一種壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件,包括位于包封層內(nèi)的正溫度系數(shù)熱敏電阻片、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻片和壓敏電阻片；所述正溫度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電極與壓敏電阻片的第一面電極緊貼并電連接，形成公共端，并通過第一引線引出；所述正溫度系數(shù)熱敏電阻片的第二面電極與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電極緊貼并電連接；所述壓敏電阻片的第二面電極通過第二引線引出；所述負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻片的第二面電極通過第三引線引出。本實(shí)用新型不僅可以預(yù)防工頻過電壓對(duì)電路產(chǎn)生破壞作用，而且兼具過流保護(hù)作用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，同等工作電流，器件體積大大縮小，或者說同等體積的器件，能承受的工作電流大大增加。
【專利說明】-種壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電源系統(tǒng)的過壓過流保護(hù)器件，特別涉及一種壓敏熱敏復(fù)合型過 壓過流保護(hù)器件。
【背景技術(shù)】
[0002] 壓敏電阻因?yàn)榫哂袃?yōu)異的非線性特性應(yīng)用于各種電子線路中吸收雷電感應(yīng)脈沖， 瞬態(tài)過電壓等。但由于各種異常原因經(jīng)常引起壓敏電阻器失效甚至起火爆炸，一般通過提 高壓敏電阻的壓敏電壓和直徑來解決該一問題。但該樣就在一定程度上降低了壓敏電阻器 吸收浪涌電壓的保護(hù)范圍，并增加了成本。
[0003] 現(xiàn)有文獻(xiàn)；"盧振亞，壓敏電阻器與PTCR熱敏電阻器的組合應(yīng)用，電子元件與材 料，1997. 12"公開報(bào)道了壓敏電阻器與PTC熱敏電阻器組合應(yīng)用的一些試驗(yàn)結(jié)果。中國(guó)專 利201220290529. 8公開了一種復(fù)合過壓過流保護(hù)組件，通過將PTC熱敏電阻與壓敏電阻封 裝在一起，利用壓敏電阻過壓響應(yīng)時(shí)的電流和溫度提高PTC熱敏電阻的過流保護(hù)速度，并 反過來保護(hù)壓敏電阻；利用PTC熱敏電阻與壓敏電阻熱禪合作用，二者互相保護(hù)，可W同時(shí) 起到過流過壓保護(hù)效果。
[0004] 但是，現(xiàn)有技術(shù)制造的該種熱敏壓敏組合過流過壓保護(hù)組件存在缺陷與不足之 處；選用的PTC熱敏電阻不動(dòng)作電流受到壓敏電阻器的工頻過電壓性能所限制，當(dāng)PTC熱敏 電阻不動(dòng)作電流較大，其室溫阻值較小或體積較大時(shí)，熱敏電阻從低阻到高阻的開關(guān)過程 所需吸收的能量較大，該就需要選擇體積較大的壓敏電阻，否則壓敏電阻在PTC熱敏電阻 開關(guān)動(dòng)作之前就會(huì)過熱燒毀，因此，對(duì)于一定規(guī)格的壓敏電阻，配合使用的PTC熱敏電阻的 不動(dòng)作電流受到限制，或者，對(duì)于某個(gè)不動(dòng)作電流的PTC熱敏電阻，必須選擇體積足夠大的 壓敏電阻，否則壓敏電阻在PTC熱敏電阻開關(guān)動(dòng)作之前會(huì)過熱爆炸燒毀。該種H端器件的 不動(dòng)作電流是被其保護(hù)的電路的最大工作電流，因此被保護(hù)電路的最大工作電流受到器件 體積的限制。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種壓敏熱敏 復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件，可W同時(shí)實(shí)現(xiàn)過電壓過電流保護(hù)功能，并且與現(xiàn)有技術(shù)相比，同 等工作電流，器件體積大大縮小，或者說同等體積的器件，能承受的工作電流大大增加。
[0006] 本實(shí)用新型的目的通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件，包括正溫度系數(shù)熱敏電阻片、負(fù)溫度系 數(shù)熱敏電阻片和壓敏電阻片，所述正溫度系數(shù)熱敏電阻片、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻片和壓敏 電阻片位于包封層內(nèi)；所述正溫度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電極與壓敏電阻片的第一面電 極緊貼并電連接，形成公共端，并通過第一引線引出；所述正溫度系數(shù)熱敏電阻片的第二面 電極與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電極緊貼并電連接；所述壓敏電阻片的第二面電極 通過第二引線引出；所述負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻片的第二面電極通過第H引線引出；所述第 二引線和第H引線為輸入端，第一引線和第二引線為輸出端，輸出端連接被保護(hù)電路。
[0008] 所述正溫度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電極與壓敏電阻片的第一面電極通過焊錫 層連接。
[0009] 所述正溫度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電極與壓敏電阻片的第一面電極通過導(dǎo)電 電極漿料粘接。
[0010] 所述正溫度系數(shù)熱敏電阻片的第二面電極與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電 極通過焊錫層連接。
[0011] 所述正溫度系數(shù)熱敏電阻片的第二面電極與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電 極通過導(dǎo)電電極漿料粘接。
[0012] 所述包封層為娃樹脂包封層，選用娃樹脂比采用環(huán)氧樹脂，阻燃、耐熱及導(dǎo)熱性能 更好。
[0013] 本實(shí)用新型的工作原理如下：當(dāng)本實(shí)用新型的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件 組件的兩個(gè)輸入端輸入超過正常工作范圍的過電壓時(shí)，壓敏電阻導(dǎo)通，H個(gè)元件都會(huì)發(fā)熱， 處于中間的正溫度系數(shù)熱敏電阻片除了自身通電發(fā)熱外，還會(huì)吸收兩邊的壓敏電阻片和負(fù) 溫度系數(shù)熱敏電阻片傳導(dǎo)來的熱量，促使該正溫度系數(shù)熱敏電阻片進(jìn)入高阻態(tài)，切斷被保 護(hù)負(fù)載端的電流通路。而當(dāng)輸入電壓恢復(fù)正常工作電壓范圍時(shí)，壓敏電阻片恢復(fù)高阻態(tài)，正 溫度系數(shù)熱敏電阻又會(huì)恢復(fù)到低阻態(tài)使被保護(hù)電路恢復(fù)正常工作。當(dāng)本實(shí)用新型組件被保 護(hù)電路發(fā)生故障導(dǎo)致工作電流增大到超過組件不動(dòng)作電流時(shí)，正溫度系數(shù)熱敏電阻片進(jìn)入 高阻態(tài)起切斷電流作用。因此本實(shí)用新型器件兼具過壓過流綜合保護(hù)功能。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有W下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0015] 本實(shí)用新型通過采用較低電阻值的熱敏電阻片提高其不動(dòng)作電流，通過負(fù)溫度系 數(shù)熱敏電阻限制起始電流W保護(hù)壓敏電阻片免遭過能量擊穿，使其在能承受的負(fù)荷下導(dǎo)通 發(fā)熱并將熱量傳導(dǎo)到正溫度系數(shù)熱敏電阻片上，不僅可W預(yù)防工頻過電壓對(duì)電路產(chǎn)生破壞 作用，而且兼具過流保護(hù)作用，并且，與現(xiàn)有的過壓過流保護(hù)器件相比，同等工作電流，器件 體積大大縮小，或者說同等體積的器件，能承受的工作電流大大增加。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例1的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件的正面示意 圖。
[0017] 圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例1的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件的剖面示意 圖。
[0018] 圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例1的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件的典型應(yīng)用電 路。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式 不限于此。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 如圖1?圖2所示，本實(shí)施例的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件，包括壓敏電阻 片1、PTC熱敏電阻片2和NTC熱敏電阻片3,所述壓敏電阻片1、PTC熱敏電阻片2和NTC 熱敏電阻片3位于包封層4內(nèi)；所述壓敏電阻片1的第一面電極與PTC熱敏電阻片2的第 一面電極緊貼并電連接，形成公共端，并通過引線5引出；所述PTC熱敏電阻片2的第二面 電極與NTC熱敏電阻片3的第一面電極緊貼并電連接；所述壓敏電阻片1的第二面電極通 過引線6引出；所述NTC熱敏電阻片3的第二面電極通過引線7引出；所述引線6和引線7 為輸入端，引線6和引線5為輸出端，輸出端連接被保護(hù)電路。
[0022] 圖3為本實(shí)用新型的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件的典型應(yīng)用電路。圖中虛 線框內(nèi)為本實(shí)用新型產(chǎn)品，其中MOV為壓敏電阻片，PTCR為PTC熱敏電阻片，NTCR為NTC熱 敏電阻片，M0V2為外接壓敏電阻元件。當(dāng)本實(shí)用新型的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件 組件的輸入端輸入電壓超過正常工作電壓范圍時(shí)，壓敏電阻導(dǎo)通，H個(gè)元件都會(huì)發(fā)熱，處于 中間的PTCR除了自身通電發(fā)熱外，還會(huì)吸收兩邊的MOV和NTCR傳來的熱量，促使該P(yáng)TCR 進(jìn)入高阻態(tài)，切斷被保護(hù)電路端的電流通路。而當(dāng)電壓恢復(fù)正常工作電壓范圍時(shí)，壓敏電阻 恢復(fù)高阻態(tài)，PTC熱敏電阻又會(huì)恢復(fù)到低阻態(tài)使被保護(hù)電路恢復(fù)正常工作。當(dāng)本實(shí)用新型 組件被保護(hù)電路發(fā)生故障導(dǎo)致工作電流增大到超過組件不動(dòng)作電流時(shí)，PTC熱敏電阻片進(jìn) 入高阻態(tài)起切斷電流作用。因此本實(shí)用新型組件兼具過壓過流綜合保護(hù)功能。
[0023] 本實(shí)施例的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件制備過程如下：
[0024] 通過絲網(wǎng)印刷將焊錫膏印刷在壓敏電阻片的一面和NTC熱敏電阻片的一面上，印 刷后將PTC熱敏電阻片2對(duì)準(zhǔn)焊錫膏印刷圖案貼在壓敏電阻片1上，再將NTC熱敏電阻片3 印刷有焊錫膏的一面貼在PTC熱敏電阻片2上，經(jīng)過烘烤使壓敏電阻片1、PTC熱敏電阻片 2 W及NTC熱敏電阻片3通過焊錫相連接，至此，制成了本實(shí)施例的復(fù)合型過壓過流保護(hù)器 件芯片。在組件芯片相應(yīng)位置焊接引線，組件芯片通過引線固定在工藝紙帶上，焊接引線后 的組件芯片用娃樹脂包封，娃樹脂固化后即制成本實(shí)施例的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù) 器件。
[0025] 本實(shí)施例選用直徑/厚度約為14.0/1.9臟，壓敏電壓￥1。4 = 390￥±10%的壓敏電 阻片；選用直徑/厚度約為8. 5/3. 0mm，室溫（25C )阻值15?20歐姆，居里溫度為115°C 的PTC熱敏電阻片，選用直徑/厚度約為8. 5/1. 8mm，室溫（25°C )阻值45-60歐姆的NTC 熱敏電阻片，按上述實(shí)施方式制作復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件樣品，對(duì)樣品進(jìn)行工頻過電壓 性能和不動(dòng)作電流/過流保護(hù)性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果見表1。
[0026] 工頻過電壓測(cè)試方法：工頻過電壓施加在樣品的引線6和引線7 (見圖1和圖2) 兩端，將電壓為450VAC交流電源與引線7和引線6連接，通電30分鐘后斷開，靜置30分鐘， 再通電30分鐘……，反復(fù)測(cè)試10次，測(cè)試結(jié)束后，樣品外觀無變化，PTC熱敏電阻片和NTC 熱敏電阻片串聯(lián)后的室溫阻值（引線5和引線7兩個(gè)引出端之間的阻值）W及壓敏電阻片 的壓敏電壓變化率都不大于±10%，則樣品測(cè)試合格。由于壓敏電阻具有強(qiáng)非線性特性，所 W當(dāng)本實(shí)用新型樣品引線6和引線7之間施加工頻過電壓時(shí)，只要樣品不被破壞，壓敏電阻 兩端電壓被限制在后續(xù)被保護(hù)電路能承受電壓之內(nèi)，從而使被保護(hù)電路得到過電壓保護(hù)。
[0027] 不動(dòng)作電流/過流保護(hù)性能測(cè)試方法；將樣品置于70攝氏度恒溫箱中，恒溫箱中 的空氣依靠福射加熱，無風(fēng)W減少對(duì)流傳熱，樣品引線5和引線7通過導(dǎo)線連接到恒溫箱 夕F。通過調(diào)壓器輸出端（0?250V/2000W)、交流電流表和限流電阻巧00歐姆/1000瓦）與 被測(cè)試樣品引線5和引線7相連，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使流過樣品的電流達(dá)到某個(gè)電流值，維持調(diào)壓 器輸出電壓不變化半小時(shí)，如果電流值基本恒定，再調(diào)節(jié)調(diào)壓器使電流值提高5mA，再維持 調(diào)壓器輸出不變化，觀察半小時(shí)，……，如此試驗(yàn)，直至觀察到電流顯示值不能在半小時(shí)內(nèi) 恒定，則判定該樣品不動(dòng)作電流為試驗(yàn)過程中能維持大致不變的那個(gè)電流值。將調(diào)壓器輸 出調(diào)回零輸出，樣品緩慢冷卻到恒溫箱內(nèi)溫度，再調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使得電流表顯示電流值高于 前面測(cè)得的不動(dòng)作電流值20mA，可觀察到在調(diào)壓器維持輸出電壓不變的情況下，電流表顯 示值迅速降低，在1分鐘內(nèi)降低到5mA W內(nèi)，可見本實(shí)用新型樣品具有過電流保護(hù)功能。 [002引為了對(duì)比，制作了兩組對(duì)比樣品，對(duì)比樣品1采用直徑/厚度約為14. 0/1. 9mm，壓 敏電壓VimA = 390V ± 10 %的壓敏電阻片，采用直徑/厚度約為8. 5/4. 8mm、室溫電阻35?45 歐姆、居里溫度為115°C的PTC熱敏電阻片，制作成壓敏電阻/PTC熱敏電阻熱禪合H端組件 (按文獻(xiàn)"盧振亞，壓敏電阻器與PTCR熱敏電阻器的組合應(yīng)用，電子元件與材料，1997. 12"， W及中國(guó)專利201220290529. 8公開方法），作為對(duì)比樣品1。
[0029] 按上述制作對(duì)比樣品1的相同方法制作對(duì)比樣品2,對(duì)比樣品2采用的壓敏電阻直 徑/厚度約為20.0/1.9111111，壓敏電壓￥1。4 = 39(^±10%，采用的？1'(：熱敏電阻片直徑/厚 度約為13. 5/3. 0mm，室溫（25C )阻值15?20歐姆，居里溫度為115C。
[0030] 將上述制作的本實(shí)用新型樣品和對(duì)比樣品1和對(duì)比樣品2進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，測(cè)試結(jié) 果列于表1。
[0031] 表1樣品工頻過電壓、不動(dòng)作電流/過電流特性測(cè)試結(jié)果
[0032]
【權(quán)利要求】
1. 一種壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件，其特征在于，包括正溫度系數(shù)熱敏電阻片、 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻片和壓敏電阻片，所述正溫度系數(shù)熱敏電阻片、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 片和壓敏電阻片位于包封層內(nèi)；所述正溫度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電極與壓敏電阻片的 第一面電極緊貼并電連接，形成公共端，并通過第一引線引出；所述正溫度系數(shù)熱敏電阻片 的第二面電極與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電極緊貼并電連接；所述壓敏電阻片的 第二面電極通過第二引線引出；所述負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻片的第二面電極通過第三引線引 出；所述第二引線和第三引線為輸入端，第一引線和第二引線為輸出端，輸出端連接被保護(hù) 電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件，其特征在于，所述正溫 度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電極與壓敏電阻片的第一面電極通過焊錫層連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件，其特征在于，所述正溫 度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電極與壓敏電阻片的第一面電極通過導(dǎo)電電極漿料粘接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件，其特征在于，所述正溫 度系數(shù)熱敏電阻片的第二面電極與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電極通過焊錫層連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件，其特征在于，所述正溫 度系數(shù)熱敏電阻片的第二面電極與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻片的第一面電極通過導(dǎo)電電極漿 料粘接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓敏熱敏復(fù)合型過壓過流保護(hù)器件，其特征在于，所述包封 層為硅樹脂包封層。
【文檔編號(hào)】H02H3/20GK204205546SQ201420626390
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】盧振亞 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)