電子元器件：電路保護元件的發展與應用
一随着科学技术的发展,电力/电子産品日益多样化、复杂化,所应用的电路保护元件己非昔日的简单的玻璃管保险丝,而是己经发展成为一个门类繁多的新兴电子元件领域。 2000年销售额达到44亿美元。例如,Littelfuse公司有15大类産品,2000年销售额达3.71亿美元;美国AEM公司的宇航高可靠熔断器己用于欧、美、日的各种航天器和电子産品的重要部位的电路保护中。Cooper/Bussmann、GCL、 WickmannWerke、Schurter、Raychem、上海维安、上无十五厂、功得利、好利来、精科、兴勤、雅宝等厂家研发生产各种特性的电路保护元件,供客户选择。随着电子産品的更新换代,我国加入WTO之后,世界电子産品组装业向中国转移,人们对各种电路保护元件的发展和应用将关注。本文对此作简要介绍。
2電路保護元件的重要性日益增加
在各類電子産品中,設置過電流保護和過電壓保護元件的趨勢日益增強,之所以如此,歸納起來主要有以下幾個方面的因素：
(1)隨著電子産品發展的需求,IC的功能(集成度)也越來越強,其“身價”自然越來越貴,因而需要加強保護。
(2)爲了降低功耗、減少發熱、延長使用壽命,半導體元件和IC的工作電壓越來越低,據SIA(美國半導體行業協會)統計,目前工作電壓在1.5V左右,到2004年將降到1.2V以下,因而其抗過電流/過電壓的能力需要適應新的保護要求。
(3)移動式電子産品越來越多,如手持機、PDA、筆記本電腦、攝錄機、數碼相機、光盤機等,這些電子産品都需要電池組件作爲電源,在電池組件和電池充電器中都配備保護元件。
(4)在現代型汽車中,裝備的電子設備越來越多,而且工作條件比一般的電子産品惡劣,如汽車行駛狀況和環境瞬息萬變、汽車起動時會産生很大的瞬間峰值電壓等。因此,在爲這些電子設備配套的電源適配器中,一般都需要同時安裝過電流和過電壓保護元件。
(5)電力/電子産品都需要防止雷擊以及電源線與電話線的交擾,以正常通信和用戶人身。所以,隨著電力/電子産品的發展,過電流/過電壓保護元件的需求呈上升趨勢。
(6)據統計,在電子産品出現的故障中，有75%是由于過電流/過電壓造成的。IBM曾分析過計算機電源的故障原因,其中88.5%是由于過電流/過電壓造成的。隨著人們對電子産品質量的苛求,制造廠家爲了提高市場競爭力,就須大量采用電路保護元件。
3.1通用金屬絲型熔斷器
這類熔斷器主要是在玻璃或陶瓷管內置放金屬保險絲而成,其特點是一次性使用,出現故障後需要更換。使用方便,價格低廉，仍是目前熔斷器中數量多的産品，品種規格全，應用于各類電力/電子産品中。有些廠家的這類熔斷器通過了UL,能夠UL248和IEC127規範的要求。因此,安裝這類熔斷器的産品可以在各地銷售。
3.2表面貼裝型SMD熔斷器
为了适应SMT的需求,近年来一些熔断器厂家开发了多种表面贴装型SMD熔断器。美国 AEM公司在网上发表了叠层多元独石SMD熔断器(USPatent6,034,589: MultilayerandMultielementMonolithicSurfaceFuse),它是用该公司的UV工艺制造的陶瓷叠层元件，相当于将几个熔断丝并联，因而它具有体积小、能量密度大、独石结构可靠性高、精度高、响应速度快、易与其它元件集成等，是目前世界上单位体积承受功率的SMD熔断器，其封装系列有0402/0603/0805/1206等。又如Littelfuse公司近推出一种0402封装的响应 SMD熔断器,其外形结构与尺寸如图1所示,性能曲线如图2所示，它是在环氧树脂基体上制作金属薄膜熔断丝,聚合物包封。当负荷电流为额定电流的200%时,断开时间为5s,当为300%时,断开时间不过0.2s。断开后的隔离电阻大于10kΩ。工作温度范围为-55℃～90℃。其特点是电流响应速度快、额定电流。该公司的0603封装系列的性能为0.25A/32V～5A/32V;1206系列为0.5A/63V～3A/32V。AVX公司在氧化铝陶瓷基体上制作金属簿膜熔断丝的AccuGuard系列SMD熔断器，封装尺寸为0402/0603/0805/1206,从0.25A/32V 至3A/63V。BUSSMANN、WICKMANN、Schurter等公司也有同类産品供用户选择,这类熔断器可用于高档电脑、电信、数据传送系统,为关键的IC和重要的电路部位提供过流保护。
