CN100555500C - 厚膜片式保险丝及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种厚膜片式保险丝的制造方法，包括步骤：提供正面具有横向和纵向切槽的绝缘基片；将绝缘基片划分为多个矩形单元；在绝缘基片的反面分别形成背电极；在绝缘基片的正面分别形成正面电极；在绝缘基片的正面的各矩形单元上分别形成部分覆盖连接两侧正面电极的熔断体金属层；在绝缘基片的正面的各矩形单元上分别形成覆盖熔断体金属层的绝缘保护层；将绝缘基片沿纵向切槽分割为多条基片；在各条基片的两侧的端面上分别形成端头内电极；将各条基片沿横向切槽分割为多个矩形单元；在各矩形单元上分别电镀形成端电极。在该方法中，熔断体金属层的形成只须一个步骤，并且只印刷一层保护层，因此有效缩短制程并降低了制造成本。

Description

厚膜片式保险丝及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种厚膜片式保险丝及其制造方法，这种保险丝用于装入印刷电路板的电路或其它电路，以保护这些电路。更具体来说，本发明涉及一种在绝缘基板上利用厚膜技术形成金属熔断体层和保护层的厚膜片式保险丝及其制造方法。

背景技术

已知有多种片式保险丝被使用，这些片式保险丝的熔断体层是用薄膜工艺溅射生成。薄膜片式保险丝包括一个矩形绝缘基片，在其上面形成所需的金属熔断体层以及在熔断体层两端形成与熔断体层相连接的端电极，以及为了保护熔断体层而在其上面形成的覆盖着熔断体层的保护层。

上述薄膜片式保险丝的一种现有结构如图1所示，其包括：绝缘基片100，基片下表面两背电极101，基片上面积小于基片的隔热层102，第二金属层103，第一金属层105为铜金属层，顶层金属层107为锡金属层，第一保护层108，第二保护层109，端头内电极110，端电极111。

上述薄膜片式保险丝的制造方法如图2所示，包括如下步骤：

A：提供基片100，材质为Al₂O₃；

B：形成背电极

如图3所示，在基片100下表面的左、右两侧形成两背面电极101，材质为银(Ag)；

C：形成隔热层

如图4所示，于基片100上表面中央形成隔热层102，其面积小于基片100，材质为矽橡胶；

D：形成第二金属层

如图5所示，以薄膜沉积方式形成覆盖基片100上表面的第二金属层103，材质为钛钨合金(TiW)、铜(Cu)；

E：形成第一光刻抗蚀剂层

如图6所示，于第二金属层103上形成第一光刻抗蚀剂层104；

F：曝光显影

如图7、图8所示，对第一光致抗蚀剂层104进行曝光显影，移除第一光致抗蚀剂层104中的左、右两侧及衔接两侧的中间部分，使预备形成的第一金属层105对应位置的部分第二金属层103裸露；

G：形成第二金属层

如图9所示，将基片100放置于电镀槽中，于裸露的第二金属层103上形成第一金属层105；

H：除去剩余的第一光致抗蚀剂层

如图10所示，将不需要的第一光致抗蚀剂层104，使原被第一光致抗蚀剂层104覆盖的第二金属层103裸露

I：蚀刻第二金属层

如图11所示，蚀刻移除未被第一金属层105覆盖的第二金属层103裸露部分；

J：形成第二光致抗蚀剂层106；

如图12所示，在裸露的基片100、隔热层102、第二金属层103、第一金属层105上形成第二光致抗蚀剂层106；

K：曝光显影

如图13所示，进行曝光显影，第二光致抗蚀剂层106剩下覆盖第一金属层105两侧端的两第二光致抗蚀剂层块1061，使第一金属层105的中间部分完全裸露；

L：形成顶层金属层

如图14所示，在第一金属层105中间裸露部分电镀顶层金属层107；

M：除去第二光致抗蚀剂层块1061；

如图15所示，除去除去第二光致抗蚀剂层块1061

N：形成第一保护层

如图16所示，以矽橡胶形成至少覆盖熔断体层的第一保护层108；

O：形成第二保护层

如图16所示，以环氧树脂形成第二保护层109；

P：形成端头内电极

如图17所示，以溅镀方式在基片100的左、右端面形成端头内电极110；

Q：形成端电极

如图18所示，以滚镀方式形成端电极111。

在上述薄膜工艺制造的片式保险丝制程存在以下问题：

A、制造过程较复杂，时间较冗长。

上述片式保险丝熔断体层由三层金属体组成，第二金属层用薄膜沉积工艺生成，第一金属层和顶层金属层分别须经过光刻方法，形成掩模，再通过电镀方式生成，最后还需除去光致抗蚀层。操作复杂，同时涉及薄膜、光刻、电镀等工艺技术，较难控制，制程也较长。

另外熔断体层上分别要生成材质为矽橡胶的第一保护层和材质为环氧树脂的第二保护层，造成制程无法缩短。

B、制造成本较高。

由于上述制程包括多个流程，所用材料和人工成本都较多，造成制造成本较高的遗憾。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效缩短制程时间，降低制造成本的厚膜片式保险丝及其制造方法。

本发明的一方面提供了一种厚膜片式保险丝的制造方法，包括步骤：

A、提供具有反面和正面的绝缘基片，绝缘基片的正面具有横向和纵向切槽，从而将绝缘基片划分为多个矩形单元；

B、在绝缘基片的反面的各矩形单元两侧分别形成背电极；

C、在绝缘基片的正面的各矩形单元两侧分别形成正面电极；

D、在绝缘基片的正面的各矩形单元上分别形成连接两侧正面电极的熔断体金属层，熔断体金属层分别部分覆盖各矩形单元两侧的正面电极；

E、在绝缘基片的正面的各矩形单元上分别形成覆盖熔断体金属层的绝缘保护层；

F、将绝缘基片沿纵向切槽分割为多条基片；

G、在各条基片的两侧的端面上分别形成端头内电极；

H、将各条基片沿横向切槽分割为多个矩形单元；以及

I、利用电镀在各矩形单元上分别形成覆盖背电极、正面电极和端头内电极的端电极，

其中，步骤B、C和D之间的顺序可以任意调整。

本发明的另一方面提供了一种采用上述制造方法制成的厚膜片式保险丝。

本发明与现有技术相比，熔断体金属层的形成只须一个步骤，并且只印刷一层保护层。制造流程简单，只涉及厚膜工艺、溅射工艺、电镀工艺，操作容易，有效缩短制程并降低了制造成本。

附图说明

以下参照附图，通过优选实施例对本发明作进一步描述，其中：

图1是现有薄膜片式保险丝的一种结构示意图；

图2是现有薄膜片式保险丝制造方法的流程示意图；

图3-18分别是现有薄膜片式保险丝在不同制造阶段的结构示意图；

图19是本发明厚膜片式保险丝的立体示意图；

图20是本发明厚膜片式保险丝制造方法的流程示意图；

图21是本发明厚膜片式保险丝的结构示意图；

图22是制造本发明厚膜片式保险丝的陶瓷基片的平面示意图；

图23是背面电极在基片上的分布示意图；

图24是正面电极在基片上的分布示意图；

图25是金属膜熔断导电带在基片上的分布示意图；

图26是保护层和标记在基片上的分布示意图；

图27和图28分别是带切槽基片的分断示意图。

具体实施方式

如图21所示，本发明厚膜片式保险丝包括：绝缘基片(Al₂O₃)200，基片下表面两背面电极201，基片上表面两正面电极202，形成于基片上表面并与正面电极连接的熔断体金属层203，一个形成于熔断体层之上的保护层204，形成于保护层之上的标记层205，基片侧面的端电极206，基片两端的中间电极和外电极207。

本发明运用厚膜印刷工艺在绝缘基片上形成一对背面电极201和正面电极202，其中背电极201的材质为银(Ag)，正面电极202的材质为银(Ag)或者银(Ag)、钯(Pd)合金，经过干燥、烧结后，形成稳定膜层。

厚膜印刷工艺是通过丝网印刷方式，通过网孔把浆料均匀地沉积在绝缘基片上，以得到所要求的具有一定厚度和形状的图案。该图案则由丝网下面的掩模图形决定。一般，可以概括为四个步骤：图形设计、制网、印刷、烘干。

形成熔断体金属层，金属膜层材料的材质最好但并非无例外地选自银(Ag)、钯(Pd)及其合金类金属。同样运用厚膜印刷工艺绝缘基片上形成熔断体金属层，与正面电极相连，但不完全覆盖正面电极。此步骤可以与背面电极、正面电极同时烧结，形成稳定膜层；也可以依设计需求调整以上步骤的执行次序。

保护层可选择树脂材料或玻璃材料，同样以厚膜印刷工艺在熔断体金属层上形成覆盖整个熔断体金属层的膜层，并且露出基片两侧端的部分正面电极。

为了区别不同保险丝电流产品，可以选择印刷标记层，标记层印刷在保护层之上，与保护层共同烧结或固化。

利用平面浸封工艺在基片两端面粘上银胶，形成端头内电极；或以溅镀方式在基片的两端面形成镍铬合金膜。

以电镀方式在基片两端形成覆盖背、正面电极、端头内电极的端电极，端电极由两层金属组成，其中中间电极的材质为镍金属，外部电极材质为锡金属。

本发明厚膜片式保险丝制造方法如图20所示，具体包括以下步骤：

A、提供基片

如图22所示，选用已具有横向(Al)和纵向切槽(A2)的基片200，这些切槽有助于后面工序将其分割为矩形的小单元，基片材质为Al₂O₃；

B、形成背电极

如图23所示，在陶瓷基片切槽面的反面每个单元上用丝网印刷的方式印刷导电浆料形成背电极图形201，导电浆料材质含银(Ag)；

C、烧结

将以上半产品放入烧结炉中烧成，该步骤也可以与步骤E共同进行；

D、形成正面电极

如图24所示，在陶瓷基片切槽面的每个单元上印刷导体浆料形成正面电极202；

E、烧结

将以上半成品放入烧结炉中烧成，以形成功能膜层；该步骤也可以与步骤F共同进行；

F、形成熔断体金属层

如图25所示，在以上产品的正面(切槽面)印刷熔断体金属层203；此部分是保险丝的核心部分，根据不同的额定电流选择金属膜的成分或通过控制金属膜层的厚度来达到要求，金属膜主要成分是银(Ag)、钯(Pd)、铅(Pb)等；膜层印刷要求厚度均匀，误差不超过±1μm；熔断体金属层与正面电极202相连，并且在基片的两侧端露出正面电极。

G、烧结

将以上半成品放入烧结炉中烧成；

H、激光调阻

以上半成品可以通过激光修整法调整其熔断体金属层的阻值，以使产品与产品之间的一致性达到更高的要求，同时满足不同的熔断电流要求；也可以不进行此步骤，最后通过分选方式来控制保险丝的阻值在一定的范围(步骤P)。

I、形成保护层

如图26所示，在以上产品的熔断导电带位置上印刷保护层204和额定电流标记205。保护层可以是玻璃浆料或树脂浆料，标记材料与之对应。保护层完全覆盖熔断体金属层。

J、烧结或固化

在高温或低温炉中烧成或固化；

K、一次分割

如图27所示，利用陶瓷基片本身的纵向切槽A1，将基片掰开成条状；

L、形成端头内电极

在条状产品的左、右端面上浸封上导电银浆料，形成端头内电极206；或以溅镀方式形成镍铬金属膜层；

M、二次分割

如图28所示，利用陶瓷基片本身的横向切槽A2，将条状产品折裂成单个小单元；

N、烧结或固化

在高温或低温炉中烧成或固化；

O、形成端电极

将小单元的产品经过电镀，在背电极201、正面电极202以及端头内电极206的表面形成两层镀层(中间电极和外部电极207)的端电极，起到耐焊和可焊的目的；端电极由内至外的两层镀层分别为镍金属膜和锡金属膜。

P、分选，入库。

本领域技术人员应当理解，上述实施方式仅起解释本发明的作用，而不应当理解为对其作出的任何限制。例如，根据需要，可以任意调整步骤B、D和F之间的顺序。

Claims (4)

1.一种厚膜片式保险丝，包括绝缘基片、分别形成于该绝缘基片正、反两表面的正、背面电极、形成于上述绝缘基片的上表面并与上述正面电极连接的熔断体金属层、一个形成于上述熔断体金属层上的保护层、以及形成于上述绝缘基片的两侧端面的端头内电极和端电极，该端电极由中间电极和外部电极组成，其特征在于，

上述绝缘基片为Al₂O₃；上述正、背面电极的材质为银金属；上述熔断体金属层的材质为银钯合金材料，根据不同的额定电流选择金属膜成分或通过控制金属膜层的厚度达到要求，厚度最优化误差精度控制在±1μm范围内；上述保护层的材质为玻璃材料；上述端头内电极的材质为镍铬合金材料，

该厚膜片式保险丝用以下制造方法制成，该制造方法包括步骤：

A、提供具有反面和正面的绝缘基片，绝缘基片的正面具有横向和纵向切槽，从而将绝缘基片划分为多个矩形单元；

B、在绝缘基片的反面的各矩形单元两侧分别形成背电极；

C、在绝缘基片的正面的各矩形单元两侧分别形成正面电极；

D、在绝缘基片的正面的各矩形单元上分别形成连接两侧正面电极的熔断体金属层，熔断体金属层分别部分覆盖各矩形单元两侧的正面电极；

E、在绝缘基片的正面的各矩形单元上分别形成覆盖熔断体金属层的绝缘保护层；

F、将绝缘基片沿纵向切槽分割为多条基片；

G、在各条基片的两侧的端面上分别形成端头内电极；

H、将各条基片沿横向切槽分割为多个矩形单元；以及

I、利用电镀在各矩形单元上分别形成覆盖背电极、正面电极和端头内电极的端电极，

其中，上述步骤B、C和D之间的顺序可以任意调整。

2.根据权利要求1所述的厚膜片式保险丝，其特征在于，

利用激光修整法来调整上述熔断体金属层的阻值，满足不同熔断电流的要求。

3.根据权利要求1所述的厚膜片式保险丝，其特征在于，

上述正、背面电极、上述熔断体金属层以及上述保护层是以厚膜印刷方式形成。

4.根据权利要求1所述的厚膜片式保险丝，其特征在于，

上述端头内电极用溅镀方式形成。

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