紧凑型可预装配的过电压保护装置的制造方法
【专利说明】紧凑型可预装配的过电压保护装置
[0001] 本发明设及一种基于压敏电阻具有热断开单元的紧凑型可预装配的过电压保护 装置，其由被两侧层压的、具有导通孔区域的线路板组成，其中至少一个所述压敏电阻或类 似的保护装置与被层压的线路板的第一侧连接，特别是与其焊接，此外在被层压的线路板 的第二侧设置了与导通孔区域有效连接的断开滑块，运是权利要求1所述内容。
[0002] 从WO 2012/027255A2公开了一种具有压敏电阻单元和热断开装置的过电压保护 器。
[0003] 其中的压敏电阻单元在相应的过载状态下借助平行布置的弹黃通过断开触点沿 直线位移轴与外部电路分离。在现有技术的解决方案中只有在被装入的模块中才可能通过 焊接建立热断开点。此外，还必须均匀地加热过电压限制组件体，W便实现安全且毫无迟延 的断开。
[0004] WO 2012/027193A1示出了另一个具有压敏电阻单元、线路板和断开装置的过电压 保护器。其中通过焊接将压敏电阻单元固定在线路板上。此外，所述线路板还具有导通孔。
[0005] 在线路板的背面，将特别的连接板借助低溫焊料W材料配合方式固定在导通孔 上。所述连接板具有M形且可W实现两种断开模式。由于连接板中设置的横截面成锥形，在 发生短路时会出现烙化。此外，在超过低溫焊料的烙化溫度时可能发生纯热断开。但连接板 的M形结构会导致具有相应感应率的电缆路径非常长，并且由此对浪涌电流事件产生不利 的影响。在导通孔区域产生将用于固定压敏电阻的焊料与断开装置的焊料混合，运会对断 开性能产生消极影响。
[0006] 最后从上述现有技术WO 2012/027193A1中或从属于同一专利族的US 2012/ 0050936A1中存在运种必要性，即在其中单独的断开滑块必须松开并移动短路元件的部分 区域。运样做的前提是，弹黃预紧力足够高。但运样做的缺点是，在正常操作情况下已有足 够大的力影响焊接，运对于相应过电压保护装置的长期寿命是有问题的。
[0007] 此外，从EP 1 077 452A2中公开了一种具有热断开装置的过电压保护装置，其中 金属氧化物压敏电阻在两侧设置了接触板。在第一侧，接触板上布置了连接支架，所述连接 支架在其中借助低溫焊料W材料配合方式连接。在达到低溫焊料的烙化溫度时滑动绝缘 板，该绝缘板通过弹黃在接触点与连接支架之间预加载，从而可W实现断开。但是其中所述 的连接件的结构成本很高。此外，所实现的过电压保护装置只具有极低的浪涌电流承载能 力。在此解决方案中也只有在被装入的模块中才有可能实施焊接热断开点。因此，通过有意 义的电气性能测试，成本低廉地预先制造没有可能或很难有可能。
[000引因此综上所述本发明的任务在于，提供一种经过进一步发展的基于压敏电阻的、 紧凑型可预装配的过电压保护装置，其具有热断开单元，该过电压保护装置只需要少数几 个部件就够了且制造成本低廉，其中存在W下可能性，即预先制造包括自身已知的断开滑 块在内的所有基本功能组件并在焊接工艺中对其进行机械连接和电连接。
[0009] 此外，待提供的过电压保护装置应确保在正常操作期间没有可能导致长期性能变 差的持久力作用在抗浪涌电流的连接部上，所述连接部在过载时构成断开点。
[0010] 本发明的任务通过权利要求1的特征组合得W实现，其中从属权利要求描述了至 少有利的实施形式和改进形式。
[0011] 因此，本发明立足于基于压敏电阻的紧凑型的、根据任务所述的可预装配的过电 压保护装置，其具有热断开单元。所述过电压保护装置由被两侧层压的线路板组成，所述线 路板具有导通孔区域。运里设及的是在绝缘载体材料，例如环氧材料上的常规敷铜层压线 路板。
[0012] 至少一个压敏电阻或类似的保护装置优选通过大面积焊接与层压线路板的第一 侧连接。此外，在层压线路板的第二侧上设置了与导通孔区域有效连接的断开滑块。所述导 通孔被实现为现有技术公知的所谓过孔(VIA)。
[0013] 根据本发明，在层压线路板的第二侧上构造了与导通孔区域连接的第一接触区和 与其相距一定断开距离的第二接触区。
[0014] 断开滑块桥接两个接触区，并在过载情况下显现所述断开距离，即通过移动断开 滑块消除接触区的桥接。
[0015] 根据本发明，断开滑块也由层压线路板材料制成，其中断开滑块的线路板材料桥 接接触区的导电部分具有第一和第二焊接部分，该第一和第二焊接部分具有位于其间的电 流收缩部（Stromengstelle)。
[0016] 电流收缩部可W运样构成，即减少线路板的敷铜层压面积，从而使得在过载时其 余的表面区域会被相应的热作用所破坏。
[0017] 在优选的实施形式中，断开滑块可构造成偏转滑块或旋转滑块。在运里，偏转滑块 或旋转滑块在线路板平面中运动，所述线路板容纳至少一个压敏电阻元件。
[0018] 在优选的实施形式中，第二接触区连接在一区段上，所述区段用于固定，特别是用 于焊接电连接元件。所述元件例如是导电的接触角，其通向过电压保护插件的相应外部连 接端口。
[0019] 在本发明的优选实施形式中，层压线路板的第一侧具有大致对应于压敏电阻表面 的层压部分，W便根据需要进行整个表面的连接W及进行最佳热传递。导通孔区域集成在 所述层压部分中。除了填充导通孔外，还可W使用常规的焊料将压敏电阻固定在层压线路 板的第一侧。
[0020] 在位于层压线路板第二侧上的第一接触区上，导通孔区域与其相连，如前所述，但 在操作状态下断开滑块的相应接触区只覆盖原本的接触区，而没有覆盖导通孔区域。通过 阻焊（L6t础opplack)将接触区和导通孔区域分开，所述阻焊防止不同类型焊料的混合。因 此，在运里很容易有可能通过焊料将接触区区域与断开滑块连接，所述焊料具有相应优化 的适合断开情况的烙化溫度。所述烙化溫度通常比将压敏电阻与线路板第一侧连接起来的 焊料的烙化溫度低。因此，通过焊接在线路板第一侧连接压敏电阻之后，可W在下一步骤中 用焊料将断开滑块与相应的接触区焊接起来，所述焊料具有较低的烙化溫度。
[0021] 线路板和断开滑块的基材可W由塑料、硬纸构成，但是也可W由陶瓷构成。优选使 用基于环氧树脂的线路板材料。
[0022] 另外，在层压线路板的第二侧在断开滑块运动范围之外设置了焊接端面，所述焊 接端面被用于固定在变热时松开的锁定按钮或锁定片。
[0023] 锁定按钮或锁定片同样也可W由敷铜层压线路板材料制成，并且W材料配合方式 连接到焊接端。
[0024] 在运种情况下，选择的连接焊料的烙化溫度低于被用于将断开滑块与在线路板第 二侧上的相应接触区连接起来的焊料的烙化溫度。
[0025] W上概述的紧凑型的过电压保护装置可置于过电压保护器插件的壳体中并与在 此处的连接触头，特别是插入式触头电连接。
[0026] 在此类插件的壳体中布置了弹黃预加载的支架，其一方面与断开滑块且另一方面 与状态指示器有效连接。
[0027] 状态指示器例如可W构造成滑动面，所述滑动面在壳体视窗W内移动并显现不同 颜色的标识部分。在正常状态下，例如可W看到视窗中的绿色部分。在有初始损伤时例如显 现黄色部分。在导致热断开的过载情况下可W看到红色部分。
[0028] 在本发明的优选实施形式中，弹黃预加载的支架具有限位块，其抵靠锁定按钮。当 锁定按钮或锁定片因热所致脱离焊接端面之后，弹黃预加载的支架在受力侧连接到断开滑 块。
[0029] 锁定按钮或锁定片在相应的因热所致脱离时可W运动到在运种情况下设置在壳 体内部的支撑面。由于释放了所述运动，状态指示器会实施一种运动，该运动会显现上面提 到的黄色部分，从而使得在进行常规维护或检查时可W看出，过电压保护装置已承受热负 荷或初始损伤。
[0030] 只有在松开锁定按钮或锁定片的情况下，弹黃预加载荷才会通过断开支架作用在 断开滑块上。运意味着，在正常操作情况下，不向在断开滑块与线路板第二侧上的相应接触 区之间的焊接连接部施加在断开方向上的持久的力，运会提高在相应实现的过电压保护装 置的可靠性和其长期稳定性。
[0031] 在本发明的实施形式中，在壳体内部设置了凹槽，其用于引导性地容纳球断开滑 块的背离其接触区的棒状的端部。通过所述导向凹槽确保了所需的断开滑块的枢转路径， 除了壳体内部的导向凹槽外运还可W得到断开滑块的另一轮廓结构的支持。
[0032] 借助在第一溫度下烙化的焊料将锁定按钮或锁定片连接到焊接端面并且借助在 第二溫度下烙化的焊料将断开滑块连接到接触区，其中第一焊接溫度低于第二溫度。运样 一来，结合前述显示装置可示出可能的初始损伤，并且只有在已出现初始损伤的情况下，弹 黃预紧力才作用在断开滑块上。
[0033] 用于容纳预装配的过电压保护装置的所述壳体具有带壳体底部的一般扁平的矩 形或方形形状，连接触头从其底面延伸出去，所述连接触头晒合进基本件的相应凹槽中。在 壳体底面或在壳体底部还可能存在凹槽，该凹槽被销贯通，所述销是弹黃预加载的支架的 组成部分。所述销在本发明所述实施形式中与远程显示器相连并对其进行操作。
[0034] 下面将借助实施例并参考附图来对本发明进行更加详细的描述。图中显示：
[0035] 图1示出了敷铜层压线路板的正面和背面，所述敷铜层压线路板具有相应的接触 区和连接面；
[0036] 图2示出了同样由线路板材料制成的断开滑块的上侧和下侧或正面和背面；
[0037] 图3示出了通过焊接与敷铜层压线路板的第一侧连接的压敏电阻；
[0038] 图4为层压线路板第二侧的视图，所述层压线路板具有通过焊接布置在该处的断 开滑块；
[0039] 图5示出了在正常状态(左侧)和断开状态(右侧)下的断开滑块的位置；
[0040] 图6示出了部分分解形式的插件壳体内的、根据本发明所述的过电压保护装置，其 中示出在操作状态下可识别的断开滑块的位置；
[0041] 图7为根据图6的视图，但其中示出在断开状态下的断开滑块的位置；
[0042] 图8至10示出了具有可识别弹黃预加载支架的插件的壳体中的过电压保护装置， 也就是处于正常操作状态（图8);处于有热初始损伤的状态下的，显示装置的相应释放区域 (图9); W及，处于完全断开状态下的，即在出现故障时，显示器面的可见区域(图10)。
[0043] 如从图1的正面和背面视图中可W看到的结构形式一样，线路板1的第一侧(背面） 具有很广的面2,其用于焊接过电压保护装置的有源元件，例如压敏电阻(参照图3)。
[0044] 在所述