專利名稱：沖擊電壓保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種用薄膜技術(shù)制成的沖擊電壓保護(hù)器，用于防止和承受高強(qiáng)度瞬時(shí)過(guò)電壓脈沖。
一種制造這種沖擊電壓保護(hù)器的方法是在一個(gè)具有良好熱導(dǎo)性的合適襯底上用具有合適電阻值的材料形成一種蛇形的或技術(shù)上與之等價(jià)的薄膜圖案。當(dāng)一個(gè)過(guò)電壓脈沖的高頻電流被集中在該薄膜邊緣上時(shí)，一條蛇形的或技術(shù)上與之等價(jià)的窄薄膜線使得該電流、且同時(shí)也使得由該電流產(chǎn)生的發(fā)熱被相對(duì)均勻地分布到襯底上的一個(gè)大面積之上。
當(dāng)今，這種沖擊電壓保護(hù)電阻器的一種優(yōu)選的制造技術(shù)是薄膜工藝，其中襯底為陶瓷材料而薄膜為由專為這類應(yīng)用而生產(chǎn)的材料所制成。這種材料的一家制造商是杜邦電子材料公司(DuPont ElectronicMaterials)，生產(chǎn)用于這些應(yīng)用的7300和7400系列厚膜材料。這些材料是比如銀、鈀和玻璃材料的合適合成物，它們能提供一種低的電阻溫度系數(shù)、足夠高的微調(diào)精度以及很好的抗過(guò)電壓脈沖效應(yīng)的穩(wěn)定性。一個(gè)電阻膜的電阻率典型地為100～1000 Ωm。電阻膜可進(jìn)一步用一種合適的釉料或等價(jià)物來(lái)加以保護(hù)，這些釉料或等價(jià)物可減少因一個(gè)過(guò)電壓脈沖效應(yīng)加熱電阻器及襯底而造成其性質(zhì)的改變和氧化現(xiàn)象。
由厚膜工藝制造的沖擊電壓保護(hù)元件常包括位于一個(gè)襯底上的數(shù)個(gè)保護(hù)電阻，它們要么相互鄰接位于襯底同一側(cè)，要么被抑制在襯底的兩側(cè)上。它們廣泛用于通信設(shè)備中，且比如用于保護(hù)電話線時(shí)，一條線的每根導(dǎo)線均要求有自身的保護(hù)電阻器。對(duì)保護(hù)電阻來(lái)說(shuō)，通常要求有5％的絕對(duì)允差和1％的相對(duì)允差。因此要對(duì)電阻器作微調(diào)。在微調(diào)圖案時(shí)，可將蛇形的、螺旋形的或等價(jià)的圖案設(shè)計(jì)成包括有一定數(shù)量的橋路，從而通過(guò)切斷一個(gè)個(gè)的橋路來(lái)加長(zhǎng)線條直至取得所希望的阻值。由于不進(jìn)行微調(diào)僅能取得±30％的允差，因此必須考慮到有可能需要作大范圍的微調(diào)。亦即，圖案中必須要有足夠的橋路。另一方面，如果所需的微調(diào)量小的話，大部分的橋路便不被切斷，而過(guò)電壓脈沖電流便流過(guò)這些橋路。這樣，在薄膜圖案中便存在有許多部分未被電流所流經(jīng)。而這意味著在襯底上留有不少冷點(diǎn)，從而電阻元件的故障危險(xiǎn)性便增加了。
已經(jīng)研制出數(shù)種解決方案來(lái)克服這一問(wèn)題，

圖1和圖2中的例示展示了一種廣為使用的解決方案。一窄薄膜線條2組成一保護(hù)電阻，它在接觸區(qū)3和4之間在襯底1上組成一蛇形圖案。線條寬比如可為0.5～1mm。在數(shù)個(gè)地方，一條來(lái)到一拐彎點(diǎn)6a…6h的線和一條離開(kāi)該點(diǎn)的線各自被一橋路5a…5h所連接，且在一接近接觸區(qū)4的地方有一個(gè)線條2的專門回路6i。蛇形圖案的電阻值通過(guò)合適地切斷橋路來(lái)進(jìn)行微調(diào)，如圖1中位于橋路5a處箭頭T所指示的那樣，且也如圖2中通過(guò)虛線所示的微調(diào)點(diǎn)T1、T2、T3和T4來(lái)加以調(diào)整。當(dāng)一根橋路被切斷時(shí)，由蛇形圖案組成的電阻器被加長(zhǎng)而它的電阻值則被增大。在圖2所示例子中，幾乎沒(méi)有過(guò)電壓脈沖的任何電流流經(jīng)回路6b、6c、6e和6h，因此這些地方在一個(gè)脈沖的影響期間便要比其周圍地區(qū)更冷。
美國(guó)專利4,999,731的解決方案原則上與圖1和圖2的解決方案相同。其中，微調(diào)點(diǎn)放置成盡量靠近襯底和蛇形圖案的邊緣，這樣可將溫度分布得均勻，尤其在襯底的中央?yún)^(qū)中。
另一方面，美國(guó)專利5,057,964介紹了一種基于一種螺旋圖案的方案。其中微調(diào)僅僅是通過(guò)切割位于螺旋中央?yún)^(qū)中的橋路來(lái)進(jìn)行的。在該情況下，溫度分布在圖案的周邊區(qū)域中是均勻的，但只要電阻器被調(diào)整得較少，螺旋的中央部分便保持著較冷的狀態(tài)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供這樣一種解決方案，用該解決方案在完全沒(méi)有微調(diào)和進(jìn)行不同的微調(diào)的條件下均可將電流分布盡可能地做得均勻。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這一目的以及其它的目的，根據(jù)本發(fā)明的沖擊電壓保護(hù)器是由所附的權(quán)利要求書(shū)中的權(quán)利要求1所規(guī)定的特征所表征的。其它的權(quán)利要求則規(guī)定了本發(fā)明的不同的實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案的特征在于薄膜圖案本質(zhì)上由窄線條組成，它們平行伸展并相互鄰接，線與線間有橋路。有利地有著三根平行線條，而對(duì)于微調(diào)薄膜圖案的電阻值來(lái)說(shuō)，僅僅其中的一根線條被切斷在兩相續(xù)的橋路中間。這樣，對(duì)高頻電流流動(dòng)來(lái)說(shuō)，仍然有兩根線條和四條邊使電流在其中間流動(dòng)。由于線條彼此靠近，因此在每個(gè)微調(diào)點(diǎn)上僅僅留下一條較窄的帶，在其中沒(méi)有電流流過(guò)且在一脈沖的影響期間加熱襯底。微調(diào)點(diǎn)可被以這樣的一種方式放置，使得有效線條被設(shè)置在點(diǎn)的每一側(cè)，由此將熱量相當(dāng)好地分布到傳熱的襯底中且也分布到由微調(diào)所切去的線條區(qū)域中。
以下參照附圖來(lái)更詳細(xì)地解釋本發(fā)明和它的一些實(shí)施例；其中圖1和圖2示意性地介紹一個(gè)沖擊電壓保護(hù)器的一種已有技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，圖3和圖4示意性地介紹根據(jù)本發(fā)明的一種沖擊電壓保護(hù)器的一實(shí)例性實(shí)現(xiàn)方案。
已有技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案已參照?qǐng)D1和圖2在上文的說(shuō)明書(shū)的背景技術(shù)部分作了考慮。
圖3中，在接觸區(qū)3和4之間的一襯底1上，有一個(gè)薄膜圖案，它包括三根平行薄膜線條2a、2b、2c以及位于它們之間的橋路11、12…、23、24，該圖案組成一個(gè)沖擊電壓保護(hù)電阻器。接觸區(qū)3和4由具有良好可焊接性能的常規(guī)導(dǎo)體材料制成，而薄膜圖案則由專為該種應(yīng)用所提供的材料制成，比如杜邦7300系列材料(DuPont 7300)。線條寬度可以是比如0.5mm的量級(jí)。為使電流分布均勻，線條被優(yōu)越性地以這樣一種方式制成，使得它們?cè)诮佑|區(qū)3和4之間基本上具有相同的阻值。同樣具有優(yōu)越性的是，位于蛇形圖案微調(diào)區(qū)處的橋路被這樣來(lái)制成，使得在拐彎區(qū)內(nèi)部的每根線條的電阻值基本上相同。一個(gè)脈沖的電流然后便也被均勻地分布在該拐彎區(qū)域之內(nèi)。因此在兩圖中，橋路11、12；13、14；15、16以及其它位于蛇形圖案的拐彎區(qū)內(nèi)部的類似橋路朝著襯底邊緣逐步加寬。微調(diào)在這里意味著通過(guò)在合適的點(diǎn)上切去線條2c來(lái)進(jìn)行。其它的橋路17、18、19、20、21、22、23因此僅僅位于線條2b和2c之間。薄膜線條2a和2b相互挨得很近，而線條2c則離線條2b稍遠(yuǎn)，用于使微調(diào)操作變得更容易些。
圖4介紹了一個(gè)薄膜圖案微調(diào)的例子。在該情況中，通過(guò)在點(diǎn)T5、T6、T7、T8、T9和T10處切斷線條2c來(lái)獲取所希望的允差范圍內(nèi)的電阻值。
如上所述，形成電阻器的薄膜圖案通常被一層釉料或其它適合的保護(hù)涂層所覆蓋，它們改善了保護(hù)電阻器的性質(zhì)，比如降低了由一脈沖所引起的電阻值的變化量。微調(diào)通常為激光微調(diào)，它是穿過(guò)保護(hù)涂層來(lái)進(jìn)行的。導(dǎo)線經(jīng)焊接被連接到接觸區(qū)，用于比如連接到一塊印刷電路板上，由此來(lái)獲得一種形式為一種常規(guī)的單列直插式或雙列直插式混合電路的沖擊電壓保護(hù)器。
在這里僅示意介紹了一個(gè)覆蓋整個(gè)襯底1的區(qū)域的保護(hù)電阻器，但經(jīng)常也有數(shù)個(gè)保護(hù)電阻器且也可能有某些其它的電阻器且有時(shí)候其它的電子元件，它們被放置在一襯底的同一側(cè)或兩側(cè)上。
也可以有多于三條的平行薄膜線條，但比如在本蛇形圖案實(shí)施例中，三條線條是有優(yōu)越性的。線條的寬度相互間可稍有不同，且每條線條的寬度也可在適當(dāng)?shù)南薅葍?nèi)變化。此外，橋路和微調(diào)點(diǎn)的放置位置也可以相當(dāng)不同。
蛇形圖案是一種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利方式，但原則上也可采用螺旋實(shí)現(xiàn)方式，這種方式被用在類似的保護(hù)電阻應(yīng)用方面。
本發(fā)明的沖擊電壓保護(hù)器也可采用不同于厚膜技術(shù)的合適技術(shù)來(lái)加以制造，然而厚膜技術(shù)顯然是一種十分優(yōu)越的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式。
本發(fā)明可在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)有所變化。
權(quán)利要求
1．一種沖擊電壓保護(hù)器，它包括一形成在一合適襯底(1)上的薄膜圖案(2)，其特征在于該薄膜圖案(2)基本上由窄線條(2a,2b,2c)所組成，它們平行伸展且相互鄰接，并在電氣性質(zhì)上相互間處于并聯(lián)關(guān)系，在這些線條間有橋路(11～24)。
2．如權(quán)利要求1所述的沖擊電壓保護(hù)器，其特征在于平行線條(2)的數(shù)目為(2a,2b,2c)。
3．如權(quán)利要求1或2所述的沖擊電壓保護(hù)器，其特征在于在兩相繼橋路(15,17)之間僅僅有三條線條(2a,2b,2c)中的一條(2c)被切斷用來(lái)調(diào)整薄膜圖案的電阻值。
4．如前述權(quán)利要求之一所述的沖擊電壓保護(hù)器，其特征在于薄膜圖案被形成在兩個(gè)點(diǎn)(3,4)之間，這樣所述點(diǎn)之間的每條平行線條(2a,2b,2c)的長(zhǎng)度和電阻值基本上是相同的。
5．如前述權(quán)利要求之一所述的沖擊電壓保護(hù)器，其特征在于由平行線條(2)所形成的圖案是一種蛇形圖案或技術(shù)上等價(jià)的圖案，用于使得一集中在薄膜線條邊緣中的脈沖的高頻電流能被均勻地分布被該薄膜圖案所覆蓋的襯底之上。
全文摘要
一種沖擊電壓保護(hù)器,它包括形成在一合適襯底(1)上的一薄膜圖案(2),其特征在于:該薄膜圖案(2)基本上由窄線條(2a,2b,2c)所組成,它們平行伸展且相互鄰接,并在電氣性質(zhì)上相互間處于并聯(lián)關(guān)系,在這些線條間有橋路(11—24)。薄膜圖案(2)的電阻值通過(guò)切斷相繼橋路之間的線條(2c)中的一根(T5,T6,T7,T8,T9,T10)來(lái)優(yōu)越性地加以微調(diào)。
文檔編號(hào)H01C17/22GK1298544SQ99805404
公開(kāi)日2001年6月6日 申請(qǐng)日期1999年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月24日
發(fā)明者漢努·瑪塔 申請(qǐng)人:諾基亞網(wǎng)絡(luò)有限公司