CN202736918U - 整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片 - Google Patents

Abstract

一种整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，包含有一封装部，以及一基板。该封装部包含有一容置空间，以及至少二设置于该容置空间内的上述隔离变压器，该隔离变压器包含有一一次侧，以及一二次侧，该一次侧包含有一输入埠以及一一次侧中央抽头埠，该二次侧包含有一输出埠以及一二次侧中央抽头埠。该基板组设于该封装部上的容置空间内，并包含有至少一分别并接于该输出埠的第一过电压保护元件，至少一分别串接于该一次侧中央抽头埠的第二过电压保护元件，以及一设置于该基板上并供该第二过电压保护元件一端电性连接的接地线路。

Description

整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片

技术领域

本实用新型有关一种晶片封装结构，尤指一种整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片。 

背景技术

随着电子科技的发展，具备高效能运算技术的电脑已普及于一般大众所使用，且随着网路建构的普及化，不仅拉近了世界各地网路使用者的距离，并于网际网路上充斥着各式各样的资讯，而俨然已成为资讯爆炸的时代。目前有关于网际网路连线的技术，除4G网路及WIFI网路等无线网路的建构，主流型的技术仍停留在于可靠性及稳定性较佳、并且具备实体连结介面的电缆型网路传输架构，藉由实体型的电缆作为多部电脑资料传输的介面。然而，为便于网路拉线的考量，上述的电缆经常裸设于建筑物外侧，如遭遇雷击时，将致使雷击突波所产生的高压电流瞬间传递至接收网路电缆的数据机或电脑上，进而造成数据机或电脑主机板因高压电流烧毁。 

为避免上述的问题，中国台湾第M396531号专利揭露一种具保护元件的连接器结构改良，该连结器结构具有一绝缘本体、一设置于绝缘本体内的讯号传输模组、以及电性连接于讯号传输模组上的一第一保护元件组及一第二保护元件组。该讯号传输模组包括一布设线路的电路板及与该电路板电性连接的一输入端子组及一输出端子组。第一保护元件电性连接于输入端子组及输出端子组之间，提供线路对线路之间的保护作用。第二保护元件电性连接于第一保护元件组及地线之间，提供线路对地线之间的保护作用。然而，上述的连接器的第一保护元件的位置设置于二次侧(低压测)的位置，如高压突波进入时将会导致一次侧线圈因未能由该保护元件妥善将突波能量送至接地端，而导致线圈(即一次侧、二次侧)因高功率电流产生的高温烧毁。 

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种将过电压保护元件整合于讯号隔离变压器上，构成一同时具备突波保护功能并具备杂讯处理效果的晶片，以解决习知保护电路占去过多空间所产生的问题。另一方面，则解决习知技术将过电压保护元件设置 于二次侧，而导致一次侧电路无法得到有效保护的问题。 

为实现上述目的，本实用新型提供一种整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，设置于一网路交换器上，该网路交换器包含有一讯号输入插槽，以及一内部讯号处理单元，其特征在于该整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片包含有： 

一封装部，包含有一容置空间，以及至少二设置于该容置空间内的隔离变压器，该隔离变压器包含有一一次侧，以及一二次侧，该一次侧包含有一电性连接至该讯号输入插槽的输入埠，以及一一次侧中央抽头埠，该二次侧包含有一电性连接至该内部讯号处理单元的输出埠，以及一二次侧中央抽头埠；以及 

一基板，组设于该封装部上的容置空间开口的一侧，该基板具有一对应该隔离变压器设置的承载面，该承载面上包含有至少一分别并接于该输出埠并于该输出埠的电压高于第一电压额定值时由高阻抗降低为低阻抗的第一过电压保护元件，至少一分别串接于该一次侧中央抽头埠并于该一次侧中央抽头埠的电压高于第二电压额定值时由高阻抗降低为低阻抗的第二过电压保护元件，以及一设置于该基板上并供该第二过电压保护元件一端电性连接的接地线路。 

其中，更进一步包含有一电性连接于二该一次侧中央抽头埠以撷取该输入埠直流电源供网路交换器使用的桥式整流器。 

其中，该一次侧及该二次侧相互成对分设于该容置空间内的两侧，该接地线路包含有一沿该承载面两端方向延伸的第一导引线路，以及至少一电性连接该第一导引线路并沿该基板上朝一次侧方向延伸的第二导引线路。 

其中，该封装部包含有至少二分别电性连接该接地线路的接地脚位。 

其中，该封装部包含有多个分别电性连接至该输入埠、该输出埠、该一次侧中央抽头埠以及该二次侧中央抽头埠的连接脚位。 

其中，该封装部包含有多个分别由该连接脚位延伸并与该连接脚位电性相连的电性接点，该基板包含有多个分别供该电性接点插设以供电焊连接的电性接设部。 

其中，该第一过电压保护元件为暂态电压抑制器。 

其中，该第二过电压保护元件为气体放电管。 

还提供有一种整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，设置于一网路交换器上，该网路交换器包含有一讯号输入插槽，以及一内部讯号处理单元，其特征在于该整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片包含有： 

一封装部，包含有一容置空间，以及至少二设置于该容置空间内的上述隔离变压器，该隔离变压器包含有一一次侧，以及一二次侧，该一次侧包含有一电性连接至该讯号输入插槽的输入埠，以及一一次侧中央抽头埠，该二次侧包含有一电性连接至该内部讯号处理单元的输出埠，以及一二次侧中央抽头埠；以及 

一基板，组设于该封装部上的容置空间内，该基板具有一设置于该基板上相对 该隔离变压器一侧的承载面，该承载面上包含有至少一分别并接于该输出埠并于该输出埠的电压高于第一电压额定值时由高阻抗降低为低阻抗的第一过电压保护元件，至少一分别串接于该一次侧中央抽头埠并于该一次侧中央抽头埠的电压高于第二电压额定值时由高阻抗降低为低阻抗的第二过电压保护元件，以及一设置于该基板上并供该第二过电压保护元件一端电性连接的接地线路。 

其中，该封装部包含有一下封装件，以及一组设于该下封装件上的上封装件，该基板设置于该上封装件及该下封装件的间以将该容置空间区隔为一第一设置区域及一第二设置区域，该第一设置区域供该隔离变压器设置，该第二设置区域供该第一过电压保护元件及该第二过电压保护元件设置。 

其中，该下封装件包含有多个分别电性连接至该输入埠、该输出埠、该一次侧中央抽头埠以及该二次侧中央抽头埠的连接脚位。 

其中，该下封装件包含有多个分别由该连接脚位延伸并与该连接脚位电性相连的电性接点，该基板包含有多个分别供该电性接点插设以供电焊连接的电性接设部。 

其中，更进一步结合有一电性连接于二该一次侧中央抽头埠以撷取该输入埠直流电源供网路交换器使用的桥式整流器。 

其中，该一次侧及该二次侧相互成对分设于该容置空间内的两侧，该接地线路包含有一沿该基板两端方向延伸的第一导引线路，以及至少一电性连接该第一导引线路并沿该基板上朝一次侧方向延伸的第二导引线路。 

其中，该封装部包含有至少二分别电性连接该接地线路的接地脚位。 

其中，该第一过电压保护元件为暂态电压抑制器。 

其中，该第二过电压保护元件为气体放电管。 

因此，本实用新型可藉由整合隔离变压器与过电压保护元件于一单晶片上，缩小产品所需占去的空间，且藉由模组化的方式将保护元件整合于隔离变压器，使气体放电管及暂态电压抑制器得以分装于一次侧(高压测)及二次侧(低压测)，以避免一次侧及二次侧受到破坏。此外，藉由设置于基板上的接地线路，使本实用新型的单晶片具备可供线路装配员使用的接地脚位，藉以减少装配员尚需额外寻找可用接地线路的麻烦。 

附图说明

图1，本实用新型第一实施态样的使用状态示意图。 

图2及图3，本实用新型第一实施态样的部分结构分解示意图。 

图4，本实用新型第一实施态样的电路示意图。 

图5，本实用新型第二实施态样的结构分解示意图。 

图6，本实用新型第二实施态样的剖面示意图。 

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下： 

请参阅图1，本实用新型的使用状态示意图，如图所示：本实用新型为一种整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片10，该封装晶片10装设于一网路交换器100上。其中该网路交换器100至少包含有一讯号输入插槽20，以及一内部讯号处理单元30，其中该讯号输入插槽20可配合主流型的RJ-45的讯号传输线作搭配。本实用新型的封装晶片10则设置于该讯号输入插槽20的后端，用以藉由该讯号输入插槽20收发数字讯号，并藉以达到消除杂讯、防治突波烧毁内部线路的效果，并将经杂讯处理过后的讯号输送至内部讯号处理单元30，藉以提供内部讯号处理单元30为后续数据分析的处理。 

有关于本实用新型封装晶片第一实施态样的详细结构及封装技术，请合并参阅图2及图3，本实用新型的封装晶片的部分结构分解示意图，如图所示：本实用新型的封装晶片10包含有一封装部11，以及一设置于该封装部11一侧藉以乘载内部元件的基板12。该封装部11包含有一容置空间14，于该容置空间14内设置有四隔离变压器13，该隔离变压器13以胶合的方式组合于该封装部11上。有关于隔离变压器13数量的设置可依照讯号传输架构的不同而有不同数量的配置，如100Based-T的架构仅需设置二隔离变压器13即可，于本实施中针对1000Based-T及10G Based-T的架构作设置，并可向下相容10/100Based-T的传输架构，然而有关于传输架构仅为本实用新型可供选择的一种实施态样，并不因此局限本实用新型所欲请求的技术构思。其中，以1000based-T型态的隔离变压器13为例，该四组隔离变压器13可搭配两组讯号收发部使用，其中每一组讯号收发部包含有一数据传送线路及数据接收线路所构成，该数据传送线路及该数据接收线路分别与一隔离变压器13作搭配。以数据接收线路为例，该隔离变压器13各分别包含有一一次侧131以及一耦接于该一次侧131的二次侧132。该一次侧131包含有一电性连接至该讯号输入插槽20的输入埠133，以及一撷取输入埠133直流讯号的一次侧中央抽头埠134。该二次侧132则包含有一接收经杂讯处理过后的输入埠133讯号以将该输入埠133讯号传递至该讯号处理单元的输出埠135，以及一二次侧132中央抽头埠136。为消除讯号杂讯，于本实施态样中该一次侧131包含有二分别串联于该输入埠133及该一次侧中央抽头埠134并相互对应的杂讯抑制线圈137(如图4所示)，藉以抑制其共模杂讯。其中，该二杂讯抑制线圈137亦可设置于该二次侧132的位置，并分别串联于该输出埠135及该二次侧中央抽头埠136。 

该基板12组设于该封装部11上容置空间14开口的一侧，并于对应该容置空 间14的方向设有一承载面15。为便于本实用新型的封装晶片10与电路板(未图示)的整合，该封装部11包含有二十四个分别电性连接至该输入埠133、该输出埠135、该一次侧中央抽头埠134以及该二次侧中央抽头埠136的连接脚位19，并于该基板12上对应该容置空间14开口的周侧设置有多个分别由该连接脚位19延伸并与该连接脚位19电性相连的电性接点191，以对应于多个设置于基板12上的电性接设部122，使该电性接点191得插设于该电性接设部122上，藉以令该基板12与该封装部11得以紧密的结合。 

该基板12上设置有至少一分别藉由该电性接设部122及该电性接点191并接于该输出埠135的第一过电压保护元件16，至少一分别藉由该电性接设部122及该电性接点191串接于该一次侧中央抽头埠134的第二过电压保护元件17。该第一过电压保护元件16由于设置于一次侧131(高压侧)，可设置对于突波电压耐受程度较高的气体放电管(GDT)，该第二过电压保护元件17由于设置于该二次侧132，可设置反应速度较快的暂态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor，TVS)以便于保护该网路交换器100的内部元件。其中该第一过电压保护元件16及该第二过电压保护元件17同齐纳二极体具备相类似的特性，于电压高过一电压额定值时形成崩溃电流。当突波电压进入时，该气体放电管及该暂态电压抑制器即能旋即感应到突波电压，并藉由其特性由高阻抗转变为低阻抗，藉以形成短路以释放能量。 

为避免线路配置员于组装本实用新型封装晶片10时需另外组设接地线路121的麻烦，并藉由整合接地线路121的方式减少未来于装配电路板上尚需配置接地线占去电路板空间的问题，本实用新型于该基板12的承载面15上设置有一接地线路121，该一次侧131及该二次侧132相互成对分设于该容置空间14内的两侧，该接地线路121则包含有一沿该承载面15两端方向延伸的第一导引线路123，以及至少一电性连接该第一导引线路123并沿该基板上朝一次侧131方向延伸的第二导引线路124，藉以隔离一次侧131(高压侧)以及二次侧132(低压侧)。该两第二导引线路121与二分别设于该封装部11上靠近该一次侧131方向一侧的接地脚位18电性相连，该接地线路121并供该第二过电压保护元件17的一端电性连接，线路配置员可藉由该接地脚位18将该接地线路121电性连接至外侧机壳(未图示)。当突波电压由讯号输入插槽20进来时，该第二过电压保护元件17呈短路的状态，此时能量可经由该第二过电压保护元件17引导至该接地线路121，并经由该接地线路121引导至外侧机壳(未图示)以获得能量的释放。在此须提起的是，此接地线路121延伸的方向，为本实用新型的一较佳实施例，并不限制本实用新型的范围。换言之，有关于脚位配设的位置，亦可配合制程的需求而有不同的配置，并非用以限制本实用新型，在此先予以叙明。 

为搭配POE(Power over ethernet)的网路架构设置，本实用新型的封装晶片 10于该基板12上包含有二分别并接于二该一次侧中央抽头埠134及该第二过电压保护元件17保护元件间的电源输出埠135。该网路交换器100则包含有一可供应该网路交换器100其内部所有单元电力的桥氏整流器，可藉由一次侧中央抽头埠134撷取二输入埠133的直流讯号，并藉由该桥氏整流器减少杂讯并适当调配该直流讯号的正、负端以供该网路交换器100内部单元配置。 

有关于本实用新型的电路运作方式，请参阅图4本实用新型的电路示意图，如图所示：当雷击突波落至外部电缆(未图示)传输至该讯号输入插槽20，并于该一次侧中央抽头埠134的电压高于第二电压额定值时，并接于该一次侧131的气体放电管(第二过电压保护元件17)即会因该突波的高压产生击穿电弧，而使得该气体放电管的阻抗远小于一次侧131的阻抗，此时大部分的突波能量将会经由该气体放电管引导至接地线路121而将能量向外释放。同时，为避免该气体放电管未能即时释放雷击所进来的高压突波，而致使该二次侧132后端的电路烧毁，当该二次侧132输出埠135的电压高于第一电压额定值时，并接于该输出埠135的暂态电压抑制器(第一过电压保护元件16)因该突波高压击穿形成逆向崩溃电流，此时该暂态电压抑制器的阻抗远小于网路交换器100内部电路的阻抗，使该暂态电压抑制器与该二次侧132间形成一封闭回路，藉以避免雷击突波流进网路交换器100的内部电路。有关本实用新型的第一电压额定值及第二电压额定值的范围，配合业界所制定的安规标准而配置，在此并不用以限制本案的范围。 

请参阅本实用新型图5及图6所示，本实用新型第二实施态样的结构分解示意图，如图所示：本实施态样与第一实施态样的差别在于基板12位置的设置及承载面15设置的方向，为区隔该隔离变压器13与该第一过电压保护元件16及第二过电压保护元件17，该封装部则可分为一下封装件111a以及一组设于该下封装件111a上的上封装件111b，该基板12a设置于该封装部的容置空间内，该承载面15则相对该隔离变压器13设置，藉以将该容置空间分隔为第一设置区域141a以及一第二设置区域141b。该第一设置区域141a设置该隔离变压器13，该第二设置区域141b设置该第一过电压保护元件16以及该第二过电压保护元件17。此外由于线路蚀刻于该基板12上相应于该第一过电压保护元件16及第二过电压保护元件17的一侧，可避免该隔离变压器13接触该第一过电压保护元件16及第二过电压保护元件17或其线路，藉以稳定讯号、降低电磁干扰EMI，并增加电路的安全性。其中多个连接脚位19a设置于该下封装件111a上，并于该多个连接脚位19a分别延伸有电性接点191a，供该基板12上的电性接设部122a插设并形成电连结。 

综上所述，本实用新型可藉由整合隔离变压器与过电压保护元件于一单晶片上，缩小产品所需占去的空间，且藉由模组化的方式将保护元件整合于隔离变压器，使气体放电管及暂态电压抑制器得以分装于一次侧(高压测)及二次侧(低压测)，以 避免一次侧及二次侧受到破坏。此外，藉由设置于基板上的接地线路，使本实用新型的单晶片具备可供线路装配员使用的接地脚位，藉以减少装配员尚需额外寻找可用接地线路的麻烦。 

以上已将本实用新型做一详细说明，惟以上所述者，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型的专利涵盖范围内。 

Claims (17)

1.一种整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，设置于一网路交换器上，该网路交换器包含有一讯号输入插槽，以及一内部讯号处理单元，其特征在于，该整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片包含有：

一封装部，包含有一容置空间，以及至少二设置于该容置空间内的隔离变压器，该隔离变压器包含有一一次侧，以及一二次侧，该一次侧包含有一电性连接至该讯号输入插槽的输入埠，以及一一次侧中央抽头埠，该二次侧包含有一电性连接至该内部讯号处理单元的输出埠，以及一二次侧中央抽头埠；以及

一基板，组设于该封装部上的容置空间开口的一侧，该基板具有一对应该隔离变压器设置的承载面，该承载面上包含有至少一分别并接于该输出埠并于该输出埠的电压高于第一电压额定值时由高阻抗降低为低阻抗的第一过电压保护元件，至少一分别串接于该一次侧中央抽头埠并于该一次侧中央抽头埠的电压高于第二电压额定值时由高阻抗降低为低阻抗的第二过电压保护元件，以及一设置于该基板上并供该第二过电压保护元件一端电性连接的接地线路。

2.如权利要求1所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，更进一步包含有一电性连接于二该一次侧中央抽头埠以撷取该输入埠直流电源供网路交换器使用的桥式整流器。

3.如权利要求1所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，该一次侧及该二次侧相互成对分设于该容置空间内的两侧，该接地线路包含有一沿该承载面两端方向延伸的第一导引线路，以及至少一电性连接该第一导引线路并沿该基板上朝一次侧方向延伸的第二导引线路。

4.如权利要求1所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，该封装部包含有至少二分别电性连接该接地线路的接地脚位。

5.如权利要求1所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，该封装部包含有多个分别电性连接至该输入埠、该输出埠、该一次侧中央抽头埠以及该二次侧中央抽头埠的连接脚位。

6.如权利要求5所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，该封装部包含有多个分别由该连接脚位延伸并与该连接脚位电性相连的电性接点，该基板包含有多个分别供该电性接点插设以供电焊连接的电性接设部。

7.如权利要求1所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，该第一过电压保护元件为暂态电压抑制器。

8.如权利要求1所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，该第二过电压保护元件为气体放电管。

9.一种整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，设置于一网路交换器上，该网路交换器包含有一讯号输入插槽，以及一内部讯号处理单元，其特征在于，该整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片包含有：

一封装部，包含有一容置空间，以及至少二设置于该容置空间内的上述隔离变压器，该隔离变压器包含有一一次侧，以及一二次侧，该一次侧包含有一电性连接至该讯号输入插槽的输入埠，以及一一次侧中央抽头埠，该二次侧包含有一电性连接至该内部讯号处理单元的输出埠，以及一二次侧中央抽头埠；以及

一基板，组设于该封装部上的容置空间内，该基板具有一设置于该基板上相对该隔离变压器一侧的承载面，该承载面上包含有至少一分别并接于该输出埠并于该输出埠的电压高于第一电压额定值时由高阻抗降低为低阻抗的第一过电压保护元件，至少一分别串接于该一次侧中央抽头埠并于该一次侧中央抽头埠的电压高于第二电压额定值时由高阻抗降低为低阻抗的第二过电压保护元件，以及一设置于该基板上并供该第二过电压保护元件一端电性连接的接地线路。

10.如权利要求9所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，该封装部包含有一下封装件，以及一组设于该下封装件上的上封装件，该基板设置于该上封装件及该下封装件之间以将该容置空间区隔为一第一设置区域及一第二设置区域，该第一设置区域供该隔离变压器设置，该第二设置区域供该第一过电压保护元件及该第二过电压保护元件设置。

11.如权利要求10所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，该下封装件包含有多个分别电性连接至该输入埠、该输出埠、该一次侧中央抽头埠以及该二次侧中央抽头埠的连接脚位。

12.如权利要求11所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，该下封装件包含有多个分别由该连接脚位延伸并与该连接脚位电性相连的电性接点，该基板包含有多个分别供该电性接点插设以供电焊连接的电性接设部。

13.如权利要求9所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，更进一步结合有一电性连接于二该一次侧中央抽头埠以撷取该输入埠直流电源供网路交换器使用的桥式整流器。

14.如权利要求13所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，该一次侧及该二次侧相互成对分设于该容置空间内的两侧，该接地线路包含有一沿该基板两端方向延伸的第一导引线路，以及至少一电性连接该第一导引线路并沿该基板上朝一次侧方向延伸的第二导引线路。

15.如权利要求14所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，该封装部包含有至少二分别电性连接该接地线路的接地脚位。

16.如权利要求9所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，该第一过电压保护元件为暂态电压抑制器。

17.如权利要求9所述的整合讯号隔离变压器与保护元件的封装晶片，其特征在于，该第二过电压保护元件为气体放电管。

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