电子元器件：电路保护元件的发展与应用
一随着科学技术的发展,电力/电子产品日益多样化、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大类产品,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产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。随着电子产品的更新换代,我国加入WTO之后,世界电子产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电路保护元件的重要性日益增加
在各类电子产品中,设置过电流保护和过电压保护元件的趋势日益增强,之所以如此,归纳起来主要有以下几个方面的因素：
(1)随着电子产品发展的需求,IC的功能(集成度)也越来越强,其“身价”自然越来越贵,因而需要加强保护。
(2)为了降低功耗、减少发热、延长使用寿命,半导体元件和IC的工作电压越来越低,据SIA(美国半导体行业协会)统计,目前工作电压在1.5V左右,到2004年将降到1.2V以下,因而其抗过电流/过电压的能力需要适应新的保护要求。
(3)移动式电子产品越来越多,如手持机、PDA、笔记本电脑、摄录机、数码相机、光盘机等,这些电子产品都需要电池组件作为电源,在电池组件和电池充电器中都配备保护元件。
(4)在现代型汽车中,装备的电子设备越来越多,而且工作条件比一般的电子产品恶劣,如汽车行驶状况和环境瞬息万变、汽车起动时会产生很大的瞬间峰值电压等。因此,在为这些电子设备配套的电源适配器中,一般都需要同时安装过电流和过电压保护元件。
(5)电力/电子产品都需要防止雷击以及电源线与电话线的交扰,以正常通信和用户人身。所以,随着电力/电子产品的发展,过电流/过电压保护元件的需求呈上升趋势。
(6)据统计,在电子产品出现的故障中，有75%是由于过电流/过电压造成的。IBM曾分析过计算机电源的故障原因,其中88.5%是由于过电流/过电压造成的。随着人们对电子产品质量的苛求,制造厂家为了提高市场竞争力,就须大量采用电路保护元件。
3.1通用金属丝型熔断器
这类熔断器主要是在玻璃或陶瓷管内置放金属保险丝而成,其特点是一次性使用,出现故障后需要更换。使用方便,价格低廉，仍是目前熔断器中数量多的产品，品种规格全，应用于各类电力/电子产品中。有些厂家的这类熔断器通过了UL,能够UL248和IEC127规范的要求。因此,安装这类熔断器的产品可以在各地销售。
3.2表面贴装型SMD熔断器
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等公司也有同类产品供用户选择,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。
