CN101998764B - 一种矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构及其制造方法，该结构包括PCB印刷电路板、铜质导电汇流排以及金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的塑胶模块；所述铜质导电汇流排贴附于PCB印刷电路板的铜箔上；所述铜质导电汇流排与用于连接双端口接线端子的电极为一整体，并设有与所述PCB印刷电路板同步的元件插脚焊接孔；所述金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的塑胶模块直接焊接在铜质导电汇流排上。本发明的电路板结构由于采用了整体冲裁的铜质汇流排，将汇流排贴附于PCB铜箔上，增大了电路板导线截面积，降低了接触电阻，从而使电路板承受大电流冲击的能力得到了提高，实现了矩阵分布金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的塑胶模块之间的均流。
Description
技术领域
本发明涉及防雷领域中的PCB铜箔扩流技术和矩阵式金属氧化物压敏电阻均流技术，尤其涉及一种矩阵式金属氧化物压敏电阻的电路板结构及其制造方法。
背景技术
PCB印刷电路板在防雷产品中的设计在国内外有广泛应用，但是限于PCB板的铜箔厚度，使得防雷产品在通过比较大的冲击电流，比如100kA以上时，PCB板的铜箔会被瞬间大电流融化，造成铜箔汽化，使得SPD失效。
业界也有采用补救措施，在铜箔表面焊接(锡焊)铜导线以求扩大电流承受能力。但是，事实上这种方法并不能完美解决大电流的冲击，因为增加的铜导线是用焊锡焊在铜箔上的，焊锡本身充当了传递大电流的载体，这样的载体，在大电流的冲击下，仍然会被冲击电流汽化，形成开路状态导致产品故障。
另外，电涌保护器(SPD)中的抑制元件(压敏电阻金属氧化物压敏电阻)通常是采用向地泄流的同时，也以自身损耗发热的方式吸收雷电流冲击。对于大电流的冲击，单个抑制元件很可能被击穿。但如果将冲击电流平均分配到并联在一起的元件阵列上，那么分摊到每个抑制元件的冲击电流将会大幅度降低，我们在设计中控制每一个金属氧化物压敏电阻器件工作在V-A特性的最佳工作区域。然而，将矩阵式金属氧化物压敏电阻应用到防雷产品的当中时，如何解决矩阵分布金属氧化物压敏电阻的爬电间隙问题，如何更好地使金属氧化物压敏电阻器件之间的分流达到均衡，及时将雷电流冲击金属氧化物压敏电阻所产生的热量扩散等问题也已经成为业内亟待解决的技术问题。
鉴于此，本发明为解决上述技术问题，提供了一种矩阵式金属氧化物压敏电阻的电路板结构及其制造方法。
发明内容
本发明主要解决的技术问题在于提供一种矩阵式金属氧化物压敏电阻的电路板结构及其制造方法，使电路板承受大电流冲击的能力得到提高，实现矩阵分布金属氧化物压敏电阻器件之间的均流。其中金属氧化物压敏电阻指的是压敏电阻。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构，该结构包括PCB印刷电路板、铜质导电汇流排以及由金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的模块；
所述铜质导电汇流排贴附于PCB印刷电路板的铜箔上；
所述金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的模块直接焊接在铜质导电汇流排上。
进一步地，所述铜质导电汇流排与用于连接双端口接线端子的电极为一体式，并设有元件插脚焊接孔。
进一步地，所述PCB印刷电路板上设有元件插脚焊接孔，所述铜质导电汇流排上的元件插脚焊接孔与所述PCB印刷电路板上的元件插脚焊接孔的位置相对应。
进一步地，所述铜质导电汇流排与所述PCB印刷电路板通过导电胶粘贴后，所述金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的模块由金属氧化物压敏电阻的引脚和热熔断体的引脚与该铜质导电汇流排进行焊接。
较佳地，所述金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的模块为金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的塑胶模块。
进一步地，所述铜质导电汇流排采用整体冲裁工艺制造。
进一步地，所述铜质导电汇流排的厚度为0.2mm-1.5mm，优选为1mm。
上述矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构的制造方法，包括如下步骤：
步骤一，根据所需铜质导电汇流排的截面积、所用铜板的厚度以及PCB印刷电路板的结构和元件插脚焊接孔的位置，设计导电汇流排的形状和结构，使导电汇流排上的元件插脚焊接孔与所述PCB印刷电路板上的元件插脚焊接孔的位置 相对应；
步骤二，采用紫铜板按照步骤一的设计整体冲裁，得到所需铜质导电汇流排；
步骤三，采用导电胶将所得铜质导电汇流排贴附于PCB印刷电路板的铜箔上；
步骤四，进入PCB插件流水线和焊接流水线，将金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的塑胶模块直接焊接在铜质导电汇流排上。
本发明的矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构应用于矩阵式金属氧化物压敏电阻布控的防雷产品中，相比较于现有技术，其有益效果在于：
本发明采用了铜质均流、汇流排，该汇流排贴附于PCB铜箔上，增大了电路板导线截面积，降低了接触电阻，从而彻底解决了PCB铜箔难以承受大电流冲击的问题。另外，铜质汇流排采用了整体冲裁的一体化结构，使汇流铜排的物理属性尽可能的接近，能更好地实现金属氧化物压敏电阻器件之间的均流，同时可以有效扩散金属氧化物压敏电阻经雷电冲击所产生的热量。
本技术在国内外同行业中达到领先水平，大大地提高了电路板承受大电流冲击的能力，突破了PCB铜箔耐冲击电流的瓶颈。
附图说明
图1为实施例中所述导电汇流排的示意图。
图中标记说明：
1用于连接双端口接线端子的电极 2整体冲裁的铜质排条
3元件插脚焊接孔
具体实施方式
下面结合附图进一步详细说明本发明的具体实施例：
一种矩阵式金属氧化物压敏电阻的电路板结构，该结构包括PCB印刷电路 板、铜质导电汇流排以及金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的塑胶模块；所述铜质导电汇流排贴附于PCB印刷电路板的铜箔上；所述金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的塑胶模块直接焊接在导电汇流排上。
请参看图1，所述铜质导电汇流排包括：铜排条2和用于连接双端口接线端子的电极1，并设有元件插脚焊接孔3。所述PCB印刷电路板上设有元件插脚焊接孔，所述铜质导电汇流排上的元件插脚焊接孔3与所述PCB印刷电路板上的元件插脚焊接孔的位置相对应，使所述铜质导电汇流排与PCB印刷电路板同步。
进一步地，所述铜质导电汇流排与所述PCB印刷电路板通过导电胶粘贴后，所述金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的塑胶模块由金属氧化物压敏电阻的引脚和热熔断体的引脚与铜质导电汇流排焊接。
进一步地，所述铜质导电汇流排采用紫铜板整体冲裁工艺制造。
进一步地，所述铜质导电汇流排的厚度为0.2-1.5mm，本实施例优选为1mm。
其中，用于连接双端口接线端子的电极与铜质导电汇流排为一个整体。所述铜质导电汇流排与双端口接线端子直接进行连接，形成了增大电路板导线截面积的功能和降低接触电阻的功能。
上述矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构的制造方法，包括如下步骤：
步骤一，根据所需铜质导电汇流排的截面积、所用铜板的厚度以及PCB印刷电路板的结构和元件插脚焊接孔的位置，设计铜质导电汇流排的形状和结构，使铜质导电汇流排上的元件插脚焊接孔与所述PCB印刷电路板上的元件插脚焊接孔的位置相对应。
例如，所需铜质导电汇流排的截面积为7mm2，采用的铜板厚度为1mm，则汇流铜排的排条宽度为7mm，具体形状和结构如图1所示，其上的元件插脚焊接孔与PCB印刷电路板上元件插脚焊接孔的位置相对应。
步骤二，采用紫铜板按照步骤一的设计整体冲裁，得到所需铜质导电汇流排；
步骤三，采用导电胶将所得导电汇流排贴附于PCB印刷电路板的铜箔上；
步骤四，进入PCB插件流水线和焊接流水线，将金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的塑胶模块由金属氧化物压敏电阻的引脚和热熔断体的引 脚与铜质导电汇流排进行焊接。使用时，双端口接线端子直接与所述汇流铜排用螺栓连接。
采用本发明的矩阵式金属氧化物压敏电阻的电路板结构，引入铜质汇流排技术后，组装的矩阵式防雷产品经国家级实验室测试，最大冲击电流8/20μs波形达到≥150kA的预期目标，10/350μs波形达到≥30kA的突破性指标。在国内外同行业中达到技术领先水平，突破了PCB铜箔耐冲击电流的瓶颈。
本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其他变形和改变。
Claims (9)
1.一种矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构，其特征在于，该结构包括：PCB印刷电路板、铜质导电汇流排以及由金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的模块；
所述铜质导电汇流排贴附于PCB印刷电路板的铜箔上；
所述金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的模块直接焊接在该铜质导电汇流排上。
2.根据权利要求1所述的一种矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构，其特征在于：所述铜质导电汇流排与用于连接双端口接线端子的电极(1)为一体式，并设有元件插脚焊接孔(3)。
3.根据权利要求1或2所述的一种矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构，其特征在于：所述PCB印刷电路板上设有元件插脚焊接孔；所述铜质导电汇流排上的元件插脚焊接孔(3)与所述PCB印刷电路板上的元件插脚焊接孔的位置相对应。
4.根据权利要求1所述的一种矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构，其特征在于：所述铜质导电汇流排与所述PCB印刷电路板通过导电胶粘贴后，所述金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的模块由金属氧化物压敏电阻的引脚和热熔断体的引脚与该铜质导电汇流排进行焊接。
5.根据权利要求1所述的一种矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构，其特征在于：所述金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的模块为金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的塑胶模块。
6.根据权利要求1所述的一种矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构，其特征在于：所述铜质导电汇流排采用整体冲裁工艺制造。
7.根据权利要求1所述的一种矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构，其特征 在于：所述铜质导电汇流排的厚度为0.2mm-1.5mm。
8.根据权利要求7所述的一种矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构，其特征在于：所述铜质导电汇流排的厚度为1mm。
9.一种矩阵式金属氧化物压敏电阻电路板结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，根据所需铜质导电汇流排的截面积、所用铜板的厚度以及PCB印刷电路板的结构和元件插脚焊接孔的位置，设计该铜质导电汇流排的形状和结构，使铜质导电汇流排上的元件插脚焊接孔与所述PCB印刷电路板上的元件插脚焊接孔的位置相对应；
步骤二，采用紫铜板按照步骤一的设计整体冲裁，得到所需铜质导电汇流排；
步骤三，采用导电胶将所得铜质导电汇流排贴附于PCB印刷电路板的铜箔上；
步骤四，进入PCB插件流水线和焊接流水线，将金属氧化物压敏电阻与热熔断体和采样电阻组合的塑胶模块直接焊接在铜质导电汇流排上。
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