CN101313382A - 具有空腔形成外壳的熔丝 - Google Patents

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CN101313382A CNA200680043689XA CN200680043689A CN101313382A CN 101313382 A CN101313382 A CN 101313382A CN A200680043689X A CNA200680043689X A CN A200680043689XA CN 200680043689 A CN200680043689 A CN 200680043689A CN 101313382 A CN101313382 A CN 101313382A
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Abstract

公开一种表面安装熔丝，包括：衬底；施加在所述衬底上的熔丝元件；施加在所述衬底上的第一和第二端子；将所述熔丝元件与所述第一和第二端子电连接的第一和第二导体；和耦合至所述衬底的外壳，所述外壳覆盖所述第一和第二导体，并限定用以覆盖所述熔丝元件的至少一部分的空腔，所述空腔允许在所述熔丝元件断开时所述熔丝元件的形变。

Description

具有空腔形成外壳的熔丝
技术领域
本发明总的涉及电路保护，更具体地，涉及熔丝(fuse)保护。
背景技术
印刷电路板(“PCB”)已经逐渐应用于各种电气设备和电子设备中。位于PCB上的组件控制电子装置。随着便携式电话和其它手持电子装置被设计和制造地越来越小，在PCB上节省空间的需求变得重要。
在PCB上形成的电路与更大规模的电路类似，需要防止电过载的保护。具体地，电信产业中的电路板以及其它电路都需要防止电过载的保护。这种保护可通过物理固定至PCB的小型熔丝来提供。
对于大部分熔丝共同的一个问题是在熔丝元件断开时该元件的潜在性机械形变。熔丝可防止两种类型的过电流情况，一种是峰值或瞬时电流超过熔丝的额定峰值电流，另一种是由于过载情况或i2R能量而产生的能量的量超过总能量的额定条件或“允许通过”能量的额定条件。特别地，由瞬时电流冲击引起的熔丝断开可直接导致熔丝元件的严重机械形变。
为了多个原因，熔丝的传导部分需要被电绝缘。熔丝元件的机械形变可以使得绝缘部分破裂，或者从断开的熔丝处飞走。在精密的PCB环境下，这种破裂或弹射会对电子装置的其它组件构成损坏。
某些熔丝(例如，自动片形熔丝或管形熔丝)提供了绝缘壳，对所述绝缘壳设定尺寸并配置为提供气隙或弧形阻挡，以吸收断开熔丝或机械形变的熔丝元件的能量。这种气隙和弧形阻挡不能满足对衬底和熔丝元件直接应用绝缘涂料的表面安装熔丝。
因此，需要提供一种具有灭弧能力的表面安装熔丝，并且能够在其断开时抵挡机械形变和熔丝元件的破坏。
发明内容
这里描述了可表面安装的熔丝，其允许在熔丝元件断开时该熔丝的机械破坏和形变。所述熔丝还提供了单独的灭弧特征。在一个实施例中，所述熔丝包括：衬底；施加在所述衬底上的熔丝元件；施加在所述衬底上的第一和第二端子；将所述熔丝元件与所述第一和第二端子电连接的第一和第二导体；和耦合至所述衬底的外壳。所述外壳被配置为覆盖所述第一和第二导体。所述外壳还限定用以覆盖所述熔丝元件的至少一部分的空腔，所述空腔允许在所述熔丝元件断开时所述熔丝元件的形变。
所述衬底可以由任意适合的材料构成，例如FR-4、环氧树脂、陶瓷、涂树脂箔、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、玻璃及其任意组合。所述熔丝元件、第一和第二端子以及第一和第二导体中的至少一个由以下的至少一种材料构成，所述材料包括例如：铜、锡、镍、银、金、它们的合金及任意组合。所述端子例如可电镀有多个导电层，例如，附加铜层、镍层、银层、金层、锡层和/或铅锡层。所述熔丝元件和导体例如可形成为一根铜线，其中所述元件相对于所述导体变薄或变窄。通过一种工艺将所述熔丝元件、第一和第二端子以及第一和第二导体中的至少一个施加在所述衬底上，所述工艺包括例如：蚀刻、金属化、层压、粘附及其任意组合。
所述外壳可由任意适合的绝缘材料构成。在一个优选实施例中，所述材料至少基本上是刚性的，从而它保持它的形状并保持有利的空腔。用于外壳的适合材料包括硬硅、聚碳酸酯、FR-4或三聚氰胺。
在一个实施例中，外壳包括盖部分和从盖部分延伸的侧壁部分。所述盖部分具有至少基本均匀的厚度，这是期望的，因为在盖的整个区域上应用足够的绝缘部分，而不具有额外的、浪费的厚度区域。在一个实施方式中，例如，机械地、化学地、热地或经由其任意组合将延伸的侧壁部分耦合至衬底。
在一个实施例中，将异种金属(例如，锡或锡铅焊料)施加在所述熔丝元件上期望断开的位置处。所述锡或锡铅焊料具有比铜元件更低的熔点，从而在过电流或过载条件下，更低熔点的金属首先熔化，对所述元件增加热量，并加快了它的响应时间。随后，熔丝元件在该期望位置处断开。
可对外壳设定尺寸，以具有与基础衬底相同的覆盖面积(长度和宽度)，或具有与衬底不同的覆盖面积。如果相同，则可在将衬底和外壳组装之后，将端子电镀到它们两者的边缘上。如果不同，则可在将衬底和外壳组装之前，将端子电镀到衬底的边缘上。在另一实施例中，将所述端子(i)电镀到所述衬底和所述外壳上，或(ii)仅电镀到所述衬底上。
由外壳限定的空腔至少部分地填充有机械柔性的、灭弧材料，例如橡胶性硅树脂。柔性硅树脂吸收熔丝断开的能量。它的柔性特征还使得元件在不破坏外壳的情况下移动。柔性硅树脂或其它柔软材料可以这样的方式直接施加在元件，即在硅树脂和外壳的底部直接存在空间或间隙。或者，柔性硅树脂可完全填充间隙。
具有固定在绝缘衬底的多个熔丝元件的表面安装熔丝也可以采用刚性的空腔提供外壳，例如，盖。2005年1月28日提交的题为“DualFuse Link Thin Film Fuse”并转让给本申请的最终受让人的美国专利申请No.11/046,367公开了这种多元件熔丝，其全部内容清楚地结合于此以资参考。
这里，一个熔丝可保护相同电路或多个不同电路的多个导电路径。熔丝的熔丝元件可设定相同或不同的额定条件。可将多个元件以彼此非对称的关系放置，从而难以不正确地安装熔丝。此外，除了端子和熔丝元件金属化之外，还可对绝缘衬底的某些部分金属化，有助于在焊接期间均衡熔丝。这样，由于不均衡的金属化模式而构成的在焊接期间潜在的不等表面张力被均衡。这种附加的金属化可使得多元件熔丝至少在某种程度上可自动对准。还设置端子的结构，使得例如在将熔丝焊接到PCB之后在不需要翻转熔丝的情况下可对熔丝进行诊断性检测。
各个多元件的实施例包括具有例如彼此X形关系、平行关系、垂直关系或交叉形关系的熔丝链。在一个实施例中，每一个熔丝链延伸至唯一的一对端子。在另一实施例中，熔丝链共享一个端子，即接地或公共端子。
多元件熔丝可具有上和下空腔形成外壳。空腔形成外壳均覆盖元件和导体的至少部分或从元件延伸或延伸至元件的线。在一个实施例中，用多个导电层建立端子，使其至少基本上与上和下外壳平齐。或者，衬底可被研磨(mill)或成形，从而端子或衬底的外侧边缘相对于衬底的内部、熔丝元件部分升高。
在一个实施例中，表面安装熔丝包括：衬底；施加在所述衬底上的熔丝元件；和施加在所述衬底上的第一和第二端子。所述表面安装熔丝还包括：将所述熔丝元件与所述第一和第二端子电连接的第一和第二导体；和耦合至所述衬底的外壳，所述外壳覆盖所述第一和第二导体，并限定用以覆盖所述熔丝元件的至少一部分的空腔，所述空腔允许在所述熔丝元件断开时所述熔丝元件的形变。
在另一实施例中，表面安装熔丝包括：衬底；施加在所述衬底上的熔丝元件；施加在所述衬底上的第一和第二端子；和将所述熔丝元件与所述第一和第二端子电连接的第一和第二导体。所述表面安装熔丝还包括：耦合至所述衬底的外壳，所述外壳具有不同于所述衬底的覆盖面积，并限定用以覆盖所述熔丝元件的至少一部分的空腔，所述空腔允许在所述熔丝元件断开时所述熔丝元件的机械形变。
在另一实施例中，表面安装熔丝包括：衬底；施加在所述衬底上的熔丝元件；施加在所述衬底上的第一和第二端子；将所述熔丝元件与所述第一和第二端子电连接的第一和第二导体。所述表面安装熔丝还包括：耦合至所述衬底的外壳，所述外壳限定用以覆盖所述熔丝元件的至少一部分的空腔，所述空腔(i)允许在所述熔丝元件断开时所述熔丝元件的机械形变；和(ii)至少部分地填充有灭弧、机械柔性材料。
因此，这里公开的实例的优点在于提供了一种改进的可表面安装熔丝。
这里公开的实例的另一优点在于提供了一种具有空隙提供外壳的表面安装熔丝，其减轻在熔丝元件断开时熔丝元件的机械破坏或变形的影响。
这里公开的实例的另一优点在于提供了这样的表面安装熔丝和外壳，其中所述空腔还加载有机械柔性的灭弧材料。
这里公开的实例的另一优点在于提供了这样的表面安装熔丝和外壳，其具有包括多熔丝链的单个熔丝。
本发明的额外特征和优点被描述于此，并且根据所附的具体实施方式和附图将变得清楚。
附图说明
图1是具有空腔形成外壳的表面安装熔丝的一个实施例的正剖视图，其中所述外壳具有与熔丝的基本衬底不同的覆盖面积(footprint)。
图2是具有空腔形成外壳的表面安装熔丝的一个实施例的正剖视图，其中所述外壳具有与熔丝的基本衬底相同的覆盖面积，以及所述空腔部分地填充有机械柔性的、灭弧材料。
图3具有空腔形成外壳的表面安装熔丝的一个实施例的正剖视图，其中所述外壳具有与熔丝的基本衬底相同的覆盖面积，以及所述空腔完全地填充有机械柔性的、灭弧材料。
图4A至图4C分别是具有空腔形成外壳的熔丝的一个实施例的顶视图、正视图和仰视图，该熔丝包括具有蛇形(serpentine)排列的多个熔丝元件。
图5A至图5C分别是具有空腔形成外壳的熔丝的另一实施例的顶视图、正视图和仰视图，该熔丝包括具有非对称的、平行关系的多个熔丝元件。
图6A至图6C分别是具有空腔形成外壳的熔丝的另一实施例的顶视图、正视图和仰视图，该熔丝包括具有非对称的、X形关系的多个熔丝元件。
图7A至图7C分别是具有空腔形成外壳的熔丝的另一实施例的顶视图、正视图和仰视图，该熔丝包括具有非对称的、交叉形关系的多个熔丝元件。
图8A至图8C分别是具有空腔形成外壳的熔丝的另一实施例的顶视图、正视图和仰视图，该熔丝包括具有多负载端子的多熔丝元件，所述多个负载端子与单个或接地或共同端子可熔地连接。
图9A至图9C分别是具有空腔形成外壳的熔丝的另一实施例的顶视图、正视图和仰视图，其中设定为相同或不同额定电流的多个可熔元件位于熔丝的一侧。
具体实施方式
现在参照附图，具体地，在图1中，通过表面安装熔丝10a示出了具有空腔形成外壳的熔丝的一个实施例。熔丝10a包括绝缘衬底12。衬底12可以由任意适当的绝缘材料构成。在优选实施例中，绝缘材料是电绝缘和热绝缘的。用于衬底12的适当材料包括：FR-4、环氧树脂、陶瓷、涂树脂箔、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、玻璃和其中任意适当的组合。
施加在衬底上的是导体34a和34b，以及熔丝元件50，在一个实施例中它们是或包括铜线。导体和元件50可以用一根铜线构成，所述的一根铜线在一个部分变窄和/或变薄，以形成所述元件。通过任意适当的蚀刻或金属化工艺将铜线蚀刻于衬底12上。用于将金属蚀刻于衬底12上的一个适当的工艺在转让给本申请的最终受让人的美国专利No.5,943,764(“’764专利”)中有所描述，其全部内容合并与此以资参考。金属化熔丝10a的衬底12的另一可能方式是将导体34a和34b以及元件50粘附至衬底12。将熔丝10a的导体34a和34b粘附至衬底12的一个适当的方法在转让给本申请的最终受让人的美国专利No.5,977,860中有所描述，其全部内容合并与此以资参考。或者，导体34a和34b以及元件50是铜、锡、镍、银、金、它们的合金及任意组合。
如上所述，在导体34a和34b向彼此方向延伸时，它们变窄和/或变薄。导体34a和34b的变窄/变薄的部分是在出现过电流或过载情况时路径断开的最可能位置。因此，这一部分称作熔丝元件50。
在所示实施例中，异种金属(dissimilar metal)沉积物51位于熔丝元件50上。在实施例中，沉积物51包括纯锡、镍或锡和铅的组合物，例如焊料。沉积物51具有比导体34a、34b以及熔丝元件50更低的熔点。为此，沉积物51可以是具有比导体34a、34b以及熔丝元件50更低熔点的任意金属或合金。沉积物51的增加有助于保证对应的熔丝元件50在变窄的位置断开。当由于过电流情况使得沉积物51热起来时，合金熔化，并使得热增加点传递到熔丝元件50上，接下来所述熔丝元件50在沿着导体34a和34b的其它点之前熔化。这样，熔丝10a断开的点是可控制和可重复的。
导体34a和34b与端子40a和42a电通信。如在’764专利中讨论的，期望将多个导电层置于一个或多个端子40a和42a上。端子40a和42a的导电层可包括任意数量的以下的层以及这些层的组合，即：铜、镍、银、金、锡和铅锡和其它适合金属。端子可具有相同或不同数量和类型的导电层。
将至少半刚性的空腔形成外壳53a固定至衬底12。外壳53a包括盖部分61和从盖部分61向下延伸的侧壁部分63。盖部分61具有至少基本均匀的厚度，这是期望的，因为这样保证了在任意区域都不提供不必要的绝缘量的情况下提供了适当的绝缘水平。外壳53a由任意适合的刚性、绝缘材料(例如，硅树脂、聚碳酸酯、FR-4或三聚氰胺)构成。
盖部分61和侧壁部分63形成空腔57a。侧壁部分63从盖部分61延伸，以产生相同高度的空隙或空腔。
空腔57a提供了空间，以在元件50断开时用于元件50的移动和变形，而不会接下来使得外壳53a变形或移动。通过任意适合的方法(例如，机械地、粘合地和/或热地或以任意其它适合的方式)将侧壁部分63附着于衬底12。外壳53a覆盖在所示实施例中的元件50、沉积物51和导体34a和34b的全部。端子40a和40b保持暴露。器件10a的外壳53a具有比衬底12更小的覆盖面积(footprint)(长度和宽度)。因此，例如在将外壳53a粘附于衬底12之前，在衬底12上形成端子40a和40b。
熔丝10a可被设定用于任意适合的表面安装峰值电流和允通能量的额定条件。
在图2中，将至少半刚性的空腔形成外壳53b固定至衬底12。外壳53a包括盖部分61和从盖部分61向下延伸的侧壁部分63。盖部分61具有至少基本均匀的厚度，如上所述这是期望的。外壳53b由上文列出的任意适合材料构成。用于构成图1的外壳53a的所有材料和方法都适用于图2的外壳53b。此外，如下所述，外壳53b具有与衬底12相同的覆盖面积。
盖部分61和侧壁部分63形成空腔57b。空腔57b提供了空间，以在元件50断开时用于元件50的移动和变形，而不会接下来使得外壳53b变形或移动。此外，将机械柔性的、灭弧材料59b(例如硅树脂)施加在熔丝元件50、沉积物51、端子34a和34b的一部分以及衬底12的一部分上。然而，气隙仍存在于材料59b和外壳53b的盖部分61的内部表面之间。
灭弧材料59b从断开的熔丝元件50吸收能量。而它的弹力或柔性特征使得元件50在不会使得外壳53b变形或破裂的情况下变形。在灭弧材料59b周围的开放空间57b也能够在元件50断开时使得材料和元件移动。
通过任意适合的方法(例如，机械地、粘合地和/或热地)将侧壁部分63固定于衬底12。外壳53b覆盖熔丝元件50、沉积物51和导体34a和34b的全部。器件10b的外壳53b具有与衬底12相同的覆盖面积(长度和宽度)。因此，在一个实施例中，例如在将外壳53b粘附于衬底12之后，在衬底12和外壳53b上形成端子40a和42b。
熔丝10b可被设定用于任意适合的表面安装峰值电流和允通能量的额定条件。
在图3中，将至少半刚性的空腔形成外壳53c固定至衬底12。外壳53c包括盖部分61和从盖部分61向下延伸的侧壁部分63。盖部分61具有至少基本均匀的厚度，如上所述这是期望的。外壳53c由上文列出的任意适合材料构成。
盖部分61和侧壁部分63形成空腔，在所示实施例中所述空腔完全填满有灭弧材料59c。空腔提供了空间，以在熔丝元件50断开时用于熔丝元件50的移动和变形，而不会接下来使得外壳53c变形或移动。此外，机械的柔性灭弧材料59c从断开的熔丝元件50吸收能量。而它的弹力或柔性特征使得熔丝元件50在不会使得外壳53c变形或破裂的情况下变形。
通过任意适合的方法(例如，机械地、粘合地和/或热地)将侧壁部分63固定于衬底12。外壳53c覆盖元件50、沉积物51和导体34a和34b的全部。器件10c的外壳53c具有与衬底12相同的覆盖面积(长度和宽度)。因此，在一个实施例中，例如在将外壳53c粘附于衬底12之后，在衬底12和外壳53c上形成端子40a和40b。
熔丝10c也可被设定用于任意适合的表面安装峰值电流和允通能量的额定条件。
任意熔丝10a至10c可以以任意期望的表面安装尺寸(例如，0402、0604、0805和/或1206封装)来提供。可根据任意适用的行业标准来部署导体40a、42a、40b、42b、40c、42c。
现在，参照图4A至4C，通过熔丝10d示出双熔丝链(fuse link)的可表面安装熔丝的一个实施例，其分别具有上下空腔形成外壳53d和55d。熔丝10d包括衬底12，其具有顶部14和底部16。衬底12还具有前部26、后部28、左侧30和右侧32。熔丝10d包括分别附接在顶部和底部表面14、16的分开的导电路径或熔丝链34、36。熔丝链34包括分开的导电路径34a和34b(统称为熔丝链34)。
金属沉积物51置于导电路径34a和34b之间的分界面上，大约在熔丝链34的中部。同样，熔丝链36包括两个分开的路径36a和36b(统一称为熔丝链36)。金属沉积物52置于导电路径36a和36b之间的分界面上，大约在熔丝链36的中部。第一熔丝链34和金属沉积物51位于衬底12的顶部14上。第二熔丝链36和金属沉积物52位于衬底12的底部16上。
在一个实施例中，熔丝链34和36是或包括铜线。通过任意适当的蚀刻或金属化工艺(例如，上述用于熔丝10a的工艺)将铜线蚀刻或粘附于衬底12上。在一个实施例中，金属沉积物51和52包括如上所述的锡铅组合物，例如焊料，并且与上述相同方式操作。即，金属沉积物51和52的增加有助于保证对应的熔丝链在变窄位置(例如，锡铅点50和52)断开。
如图所示，导电路径34a延伸至位于衬底12的一角的端子40。如图4A所示，导电路径34b延伸至位于衬底12的第二角的第二端子42。如图4C所示，在一个实施例中，熔丝链34的端子40和42从顶部14向下延伸到侧部30和32，覆盖衬底12的底部16的一部分。沿着衬底的多个表面对端子的延伸能够使得例如在将熔丝安装到母印刷电路板(“PCB”)之后从熔丝的一侧或在不需要翻转熔丝的情况下对每一个熔丝链进行诊断性检测。
图4C示出具有第二金属沉积物52的第二蛇形熔丝链36的端子44和46。如图4C所示，导电路径36a延伸至位于衬底12的第三角的端子44。导电路径36b延伸至位于沿衬底12后部28的端子46。如图4A和4B所示，端子44在侧面30和前部26向上，以及沿着衬底12的顶部14的一部分延伸。类似地，端子46在后部28向上，以及沿着衬底12的顶部14的一部分延伸。
如图4A至4C所示，熔丝链34和36不延伸至衬底12的四个角的其中一个。然而，沿着衬底12的顶部14、前部26、侧部32和底部16的一部分对第四角进行金属化。即，提供了不与熔丝链34和36中任一个电连接的第四端子48。
因为多个原因提供单独的端子48。首先，在衬底12的第四角的金属化能够将熔丝10d适当焊接到母PCB。使得熔丝10d的所有四个角能够焊接(例如，回流焊接)到母PCB有助于保证将熔丝10d水平地安装在PCB上，而没有倾斜或与熔丝10d的角的一侧或多侧向上成角度。虚设端子48在将熔丝10d焊接到PCB时平衡表面张力，从而熔丝10d在X-Y或沿着母PCB表面的平面方向正确排列。端子48还能够在所有四个角使得熔丝10d固定，以加强在熔丝10d和母PCB之间的连接。端子48还在诊断方面有帮助作用。
将第四角与虚设端子48金属化的另一原因是将制造过程流程化。如’764专利中所述，制造熔丝10d的一个最终步骤是从一大片的多个熔丝切出或剪出各熔丝。可使用与’764专利中所述的非常类似的工艺来生产熔丝10d。因此，在制造步骤中在一个点处的熔丝10d邻近于多达8个其它熔丝(4个横向和4个对角线方向)。在虚设端子48的四分之一圆邻近于3个其它熔丝的3个端子的四分之一圆。4个熔丝的4个四分之一圆在一起形成一个孔或洞。与不电镀虚设端子48部分而仅电镀用于其它熔丝的实际端子的3个四分之一洞相比，电镀整个洞要更容易。因为多个原因，虚设端子48是期望的。
如上所述，期望在端子40、42、44、46和48中的一个或多个上放置多个导电层。端子40至46的导电层可包括任意数量的以下的层以及这些层的组合，即：铜、镍、银、金、锡和铅锡和其它适合金属。端子可具有相同或不同数量和类型的导电层。
因为多个原因，在图4A至4C中的端子的配置是有利的。首先，熔丝链34和36与相关的金属沉积物51和52彼此热断开(decouple)。因为一个原因，金属沉积物51和52位于衬底12的彼此相对侧。此外，金属沉积物51和52在横向或在平面方向上相对于彼此未对准。即，不直接将元件放置在彼此的上方和下方。相反，从图4A和4C的顶部和底部看出，分别对元件51和52的间隔或排列进行偏移。元件51和52的间隔在三维空间中有助于使元件彼此绝缘，以防止错误触发。
在图4A至4C中所示的熔丝链配置的另一优点在于可对熔丝链和金属沉积物设置不同尺寸或结构，以产生不同额定条件的熔丝链。例如，位于衬底12的顶部14上的熔丝链34(包括分开的路径34a和34b)和金属沉积物51的额定条件(例如，10安培)可以不同于底侧熔丝链36(包括路径36a和36b)和金属沉积物52(其额定条件可以是5安培或1 5安培)。一般地，可熔链和相关的金属沉积物中的任一个可设定具有任意适合的安培数和允通能量的额定条件。
在熔丝10d的顶部14和底部16上的熔丝链的不对称排列使得熔丝10d的不正确安装更加困难。即，熔丝链34的端子40和42以及金属沉积物51的安装覆盖面积不同于位于熔丝10d的底部16上的熔丝链36和端子44和46的安装覆盖面积(例如，将不匹配或不能安装在与端子44和46匹配的安装垫上)。相反也是如此。即，与熔丝链36的端子44和46匹配的母PCB的安装垫将不匹配或不能安装至熔丝链34的端子40和42。因此，在熔丝10d上的熔丝链34和36的配置防止或趋向于防止组装者将不正确额定条件的熔丝放置在电路中，或不正确地安装熔丝10d。
如图4B所示，熔丝10d包括空腔形成外壳53d和55d。外壳53d和55d包括如上所述的盖和侧壁部分。通过上述的任意方法将侧壁部分固定于衬底12。外壳53d和55d形成能使得(位于沉积物51、52处的)元件在断开时变形但又不会使得外壳53d和55d变形或移动的空隙或空腔。如上所述，空腔可部分地或全部地填充有机械柔性的灭弧材料，例如硅树脂。
外壳53d和55d也在图4A和4B中的透视图中示出。如图所示，外壳53d和55d覆盖链45a的部分和沉积物51和52。与外壳53a至53c类似，外壳53d和55d抑制可熔链34和36以及金属沉积物51和52的侵蚀和氧化。所述外壳还例如通过提供一表面(在该表面上，通过工具用真空来拾放熔丝10d)来保护这些元件，以防止在熔丝10d的分配和制造中的机械碰撞并辅助该过程。所述的外壳还有助于控制当可熔链之一在过载条件下断开时发生的熔化、离子化和弓形化(arch)。
如图4B所示，分别通过多个金属层44a/44b和48a/48b建立端子44和48，从而端子的外层至少基本上分别与外壳53d和55d的顶部和底部平齐。这使得熔丝10d能够正确安装在表面上。以类似的方式建立端子40和42。
在可选实施例中，对衬底12的顶部14和底部16进行加工、研磨(mill)、蚀刻、初步成形，或形成为具有内部下降或凹进区，然后由外壳53d和55d覆盖。在增加到固定衬底12时外壳53d和55d的位置至少基本上与衬底12的外端子平齐。
先前对于图4A至4C的熔丝10d所描述的教导适用于这里讨论的其它熔丝。其它熔丝主要在熔丝链、金属沉积物和相关端子的配置和排列方面不同。对于衬底、可熔链、端子和金属沉积物的上述每一种材料适用于其它熔丝中的每一个。为了便于例示，不在所有情况下重复对于上述熔丝中的每一个的制造或应用的那些材料和方法。
为了例示的目的，对每一个熔丝给予名称，以描述在各熔丝上的熔丝链和金属沉积物的形状或相对配置。因此，对图4A至4C中描述的熔丝10d标记为蛇形熔丝，因为熔丝链36为蛇形。因此，对图5A至5C中描述的熔丝60标记为对称、平行熔丝。
在图5A至5C中，对称、平行熔丝60包括与上述图4A至4C中的蛇形熔丝10d相同的许多组件。具体地，熔丝60包括绝缘衬底62，其具有顶部64、底部66、后部68、侧部70和72以及前部76。将熔丝链84和86电镀、蚀刻、粘附或固定于衬底62。熔丝链84包括分别延伸至端子90和92的导电路径84a和84b。熔丝链86包括分别延伸至端子94和96的导电路径86a和86b。金属沉积物100位于熔丝链84上，以帮助提供在过电流条件下熔丝链84断开的确切点。类似地，金属沉积物102位于熔丝链86上，以帮助提供熔丝链86断开的确切点。
对熔丝链84和86设定尺寸(厚度和宽度)，以在设定和期望过电流水平下断开。熔丝链84和86可设定彼此相同或不同的额定条件。假设熔丝链和熔丝端子平行和对称排列，则熔丝链期望具有相同的额定条件，从而不管衬底12的表面64或66是否置于母PCB上，熔丝都可以正确安装。
如图5A至5C所示，端子90至96分别在衬底62的各侧部70和72、前部76和后部68的上/下延伸。端子还分别沿相对的顶部64或底部66的一部分延伸。与图4A至4C的熔丝10d不同，熔丝60的所有4个角被端子90至96占用，所述端子90至96的每一个从可熔链84和86中的一个延伸。因此，图5A至5C的熔丝60不需要虚设端子。
在熔丝60的平行、对称排列中，或在这里描述的任意熔丝中，可清楚地想到，提供2个衬底62，以将具有第三可熔链和元件的内部金属层、延伸到第三组端子的第三组导电路径夹在中间。在一个实施例中，将所述第三组端子(未示出)金属化到2个衬底62的外侧，例如，在前部76和后部68，或远离端子90至96所在的角。因此，每个部件有多于两个熔丝链和金属沉积物也是可能的。本发明还包括提供位于绝缘层之间的任意数量的绝缘衬底和导电层。每个单独的可熔链延伸至位于熔丝的至少一个外部表面上的端子。3个或更多端子分别可设定相同的额定条件、某些不同的额定条件、每一个都不同的额定条件或其组合。
如图5B所示，熔丝60包括空腔形成外壳83和85。外壳83和85包括如上所述的盖和侧壁部分。通过上述的任意方法将侧壁部分固定至衬底62。外壳83和85形成能使得(位于沉积物100、102处的)元件在断开时变形但又不会使得外壳83和85变形或移动的空隙或空腔。如上所述，空腔可部分地或全部地填充有机械柔性的灭弧材料，例如硅树脂。
外壳83和85也在图5A和5B中的透视图中示出。如图所示，外壳83和85覆盖链84和86的部分和沉积物100和102。
外壳83和85抑制可熔链以及金属沉积物100和102的侵蚀和氧化。所述外壳还例如通过提供一表面(在该表面上，通过工具用真空来拾放熔丝60)来保护那些元件，以防止在熔丝60的分配和制造中的机械碰撞，并辅助该分配和制造。所述的外壳还有助于控制当可熔链之一在过载条件下断开时发生的熔化、离子化和弓形化。
如图5B所示，分别通过多个金属层94a/94b和96a/96b建立端子94和96，从而端子的外层至少基本上分别与外壳83和85的顶部和底部平齐。这使得熔丝60能够正确安装在表面上。以类似的方式建立端子90和92。在可选实施例中，结合如上所述的图4B对衬底62进行加工或成形，从而外壳83和85的位置至少基本上与衬底62的外端子平齐。
现在参照图6A至6C，示出第三熔丝110。熔丝110包括与上述熔丝10d至60许多相同的组件。为了清楚原因，熔丝110称为X形对称熔丝。X形对称熔丝110包括衬底112。衬底112由上述的任意材料构成。衬底112包括顶部114、底部116、侧部120和122、前部126以及后部118。
通过上述的任意方法将包括导电路径134a和134b的熔丝链134置于熔丝110的顶部114上。同样，通过上述的任意方法将包括导电路径136a和136b的熔丝链136置于衬底112的底部116上。熔丝链134和136分别包括金属沉积物150和152。
熔丝链134的导电路径134a和134b分别延伸至端子144和142。类似地，熔丝链136的导电路径136a和136b分别延伸至端子140和146。端子140至146覆盖衬底112的每一个角。因此，与图4A至4C中所示的情况类似，不提供虚设端子。如上所述，端子140至146分别在衬底112的前部、后部和侧部的上/下延伸，并覆盖与它们各自熔丝链相反的一部分表面。
X形对称熔丝110很适合具有内部第三或第四等金属层，包括附加熔丝链和金属沉积物。此外，由于熔丝110的对称特性，熔丝链134和136期望具有相同的电流额定条件，从而熔丝110可安装在多个方向，而不需要担心用不正确额定的过电流保护装置来保护电路。
链、端子和元件150和152由上述的任意材料构成。所示的金属沉积物150和152可以相对于从页面向外延伸的轴彼此对齐。由于热耦合原因，所以期望选择性地使金属沉积物的位置偏移。
如图6B所示，熔丝110包括空腔形成外壳153和155。外壳153和155包括如上所述的盖和侧壁部分。通过上述的任意方法将侧壁部分固定至衬底112。外壳153和155形成能使得(位于沉积物150、152处的)元件在断开时变形但又不会使得外壳153和155变形或移动的空隙或空腔。如上所述，空腔可部分地或全部地填充有机械柔性的灭弧材料，例如硅树脂。
外壳153和155也在图6A和6C中的透视图中示出。如图所示，外壳覆盖链134和136的部分和沉积物150、152。
外壳153和155抑制可熔链以及金属沉积物150、152的侵蚀和氧化。所述外壳153和155还例如通过提供一表面(在该表面上，通过工具用真空来拾放熔丝110)来保护那些元件，以防止在熔丝110中的机械碰撞，并辅助该分配和制造。所述的外壳还有助于控制当可熔链之一在过载条件下断开时发生的熔化、离子化和弓形化。
如图6B所示，分别通过多个金属层144a/144b和146a/146b建立端子144和146，从而端子的外层至少基本上分别与外壳153和155的顶部和底部平齐。这使得熔丝110能够正确安装在表面上。以类似的方式建立端子140和142。在可选实施例中，如上所述对衬底112进行加工或成形。
现在参照图7A至7C，示出另一可选择熔丝160。熔丝160包括衬底162和熔丝链184和186。熔丝链184位于衬底162的顶部164上。熔丝链186位于衬底162的底部166上。衬底162还包括侧部170和172、前部176和后部168。
熔丝160与这里所示和所述的其它熔丝不同，因为没有对衬底162的角金属化，而是对侧部170和172、前部176和后部168的内部部分金属化。这些部分的中心示出为具有半圆切口或孔。当在一个片上构成多个熔丝160时，在将熔丝160分开或切成各个熔丝160之前，上述的孔最初是完整的圆。然而，由于熔丝160的前部、后部和侧部的每一个包括端子或金属化，所以熔丝160可焊接到母PCB而不会经受不均衡的表面张力，并且熔丝160是或者倾向于可自动对准，而不需附加的虚设端子。
为了清楚的原因，将熔丝160称为交叉形对称熔丝。熔丝链184和186可设定相同或不同的额定条件。在一个实施例中，由于熔丝160是对称的，并且熔丝链184和186设定相同安培的额定条件，从而可以以多种配置来焊接熔丝，而不用担心不正确安装。熔丝链184和186分别包括金属沉积物200和202，它们可以是这里所述的任意类型。
从上述实例应该理解，本发明公开的熔丝和衬底可具有许多不同的形状、熔丝链配置和端子配置。还对熔丝和衬底设定尺寸，以支持具有任意适合的期望额定条件的熔丝。熔丝的总尺寸可以是1/16英寸(1.59mm)的量级，并且一般地为正方形或具有矩形尺寸。衬底或熔丝的厚度可以在1/64英寸(0.40mm)的量级上。在可选实施例中，熔丝的尺寸大于或小于所列期望的尺寸和/或厚于所列厚度。在一个实施例中，线的厚度在0.005英寸(0.13mm)的量级上。
如图7B所示，熔丝160包括空腔形成外壳183和185。外壳183和185包括如上所述的盖和侧壁部分。通过上述的任意方法将侧壁部分固定至衬底162。外壳183和185形成能使得(位于沉积物200、202处的)元件在断开时变形但又不会使得外壳183和185变形或移动的空隙或空腔。如上所述，空腔可部分地或全部地填充有机械柔性的灭弧材料，例如硅树脂。
在图7A和7B中，外壳183和185示出为覆盖链184和186的部分和沉积物200、202。
外壳183和185抑制可熔链以及金属沉积物200、202的侵蚀和氧化。所述外壳183和185还例如通过提供一表面(在该表面上，通过工具用真空来拾放熔丝160)来保护那些元件，以防止在熔丝160中的机械碰撞，并辅助该分配和制造。所述的外壳还有助于控制当可熔链之一在过载条件下断开时发生的熔化、离子化和弓形化。
如图7B所示，分别通过多个金属层194a/194b和196a/196b建立端子194和196，从而端子的外层至少基本上分别与外壳183和185的顶部和底部平齐。这使得熔丝160能够正确安装在表面上。以类似的方式建立端子190和192。在可选实施例中，如上所述对衬底162进行加工或成形。
现在参照图8A至8C，通过熔丝210示出本发明的表面安装应用的可选实施例。所示的熔丝210包括单独接地或共同端子242，端部242经由分开的熔丝链234和236电连接至负载端子240和244。
熔丝210包括绝缘衬底212。绝缘衬底212包括顶部214、底部216、侧部220和222、前部226以及后部218。熔丝链234位于衬底212的顶部214上。熔丝链234包括延伸至负载端子240的第一导电路径234a。熔丝链234包括延伸至接地或公共端子242的第二导电路径234b。
熔丝链236位于熔丝210的衬底212的底部216上。熔丝链236包括延伸至负载端子244的第一导电路径236a。熔丝链236包括延伸至接地或公共端子242的第二导电路径236b。
金属沉积物250位于熔丝链234上。金属沉积物252位于熔丝链236上。通过上述的任意方法将熔丝链234和236固定于衬底212。类似地，根据这里所述的任意实施例来构成金属沉积物250和252。金属沉积物250和252以及熔丝链234和236可以设定相同或不同的额定条件。熔丝链在三维空间中彼此分离，以用于热断开。由于熔丝210难以不正确安装，所以在熔丝链234和236之间的非对称关系还使得熔丝210很好地适合于不同的电流额定条件。
如图8A和8C所示，经由端子240、242和244对衬底212的4个角中的3个金属化。因为上述的原因，在一个优选实施例中提供了虚设端子246。如进一步所示，每一个端子围绕衬底212的3个不同侧部的部分延伸。端子240至246中的每一个可以用多个导电层(例如多个铜层、镍、银、金或铅锡层)来电镀，这里所讨论的任意熔丝的端子也可以如此。
熔丝210保护通向单个接地或公共端子的多个负载线。应该理解，也可以提供用以将内部金属层夹在中间的2个衬底212，从而使得3个或更多个负载端子可熔性地连接至单个接地或公共端子242。熔丝210保护具有同负(common negation)或地线的多个负载装置。
如图8B所示，熔丝210包括空腔形成外壳253和255。外壳253和255包括如上所述的盖和侧壁部分。通过上述的任意方法将侧壁部分固定至衬底212。外壳253和255形成能使得(位于沉积物250、252处的)元件在断开时变形但又不会使得外壳253和255变形或移动的空隙或空腔。如上所述，空腔可部分地或全部地填充有机械柔性的灭弧材料，例如硅树脂。
在图8A和8C中，外壳253和255示出为覆盖链234和236的部分和沉积物250、252。
外壳253和255抑制可熔链以及金属沉积物250、252的侵蚀和氧化。所述外壳还例如通过提供一表面(在该表面上，通过工具用真空来拾放熔丝210)来保护那些元件，以防止在熔丝210中的机械碰撞，并辅助该分配和制造。所述的外壳还有助于控制当可熔链之一在过载条件下断开时发生的熔化、离子化和弓形化。
如图8B所示，分别通过多个金属层244a/244b和246a/246b建立端子244和246，从而端子的外层至少基本上分别与外壳253和255的顶部和底部平齐。这使得熔丝210能够正确安装在表面上。以类似的方式建立端子240和242。可选择地，如上所述对衬底212进行加工或成形。
现在参照图9A至9C，通过熔丝260示出本发明的另一可选实施例。在每一个先前实施例中，熔丝链和金属沉积物通过位于绝缘衬底的相对侧使得彼此热绝缘。此外，如其中所述，例如当提供3个或更多熔丝链时，在X-Y或在平面方向上，熔丝链和金属沉积物可通过多个衬底分开。另一方面，熔丝260示出可选实施例，其中每一个都具有金属沉积物300和302的多个熔丝链284和286分别位于熔丝260的衬底262的相同表面264上。可以使得熔丝链284和286之间平面分开足够大，以将两个链提供在衬底的相同表面上。因此，可以预期，将多个熔丝链放置在多个表面上，例如，在一个装置中提供共4个熔丝链。
如上所述，熔丝260包括衬底262。衬底262包括顶部264、底部266、侧部270和272、前部276以及后部268。如上所述，熔丝链284和286位于熔丝260的相同顶表面264上。根据需要，熔丝链284和286以及它们各自的金属沉积物300和302设置相同或不同的额定条件。通过上述的任意方法应用熔丝链和金属沉积物，并且熔丝链和金属沉积物包括这里所公开的任意不同材料。
熔丝链284包括延伸至端子290的导电路径284a。熔丝链284的导电路径284b延伸至端子292。类似地，熔丝链286的导电路径286a延伸至端子294，熔丝链286的导电路径286b延伸至端子296。端子290至296的每一个沿衬底262的3个侧部延伸，如图9A和9C所示。图9B还示出可以用上述的多个导电层来电镀端子。
由于熔丝260相对对称，所以在焊接期间产生的表面张力应该均衡，使得将熔丝260安装到母PCB的工艺至少在某种程度上自动对准。例如，当对熔丝链提供有不同电流额定条件时，可选择地以非对称的方式配置熔丝。
如图9B所示，熔丝260包括空腔形成外壳283。外壳283包括如上所述的盖和侧壁部分。通过上述的任意方法将侧壁部分固定至衬底262。外壳283形成能使得元件在断开时变形但又不会使得外壳283变形或移动的空隙或空腔。如上所述，空腔可部分地或全部地填充有机械柔性的灭弧材料，例如硅树脂。
外壳283抑制可熔链以及金属沉积物的侵蚀和氧化。所述外壳还例如通过提供一表面(在该表面上，通过工具用真空来拾放熔丝260)来保护那些元件，以防止在熔丝260中的机械碰撞，并辅助该分配和制造。所述的外壳还有助于控制当可熔链之一在过载条件下断开时发生的熔化、离子化和弓形化。
如图9B所示，分别通过多个金属层建立端子294和296，从而端子的外层至少基本上分别与外壳283和285的顶部和底部平齐。这使得熔丝260能够正确安装在表面上。以类似的方式建立端子290和292。
外壳283和285的至少一个顶部包括标记或商标记号304，其包括任意适合的信息，例如熔丝额定条件信息、制造商信息等。这里所述的任意实施例可具有记号304。
应该理解，对这里描述的当前优选实施例的各种改变和修改对于本领域普通技术人员是清楚的。在不脱离本发明的精神和范围以及在不缩小本发明意图的优点的情况下，可以进行这种改变和修改。因此，本发明意图通过所附权利要求覆盖这种改变和修改。

Claims (20)

1.一种表面安装熔丝，包括：
衬底；
施加在所述衬底上的熔丝元件；
施加在所述衬底上的第一和第二端子；
将所述熔丝元件与所述第一和第二端子电连接的第一和第二导体；和
耦合至所述衬底的外壳，所述外壳覆盖所述第一和第二导体，并限定用以覆盖所述熔丝元件的至少一部分的空腔，所述空腔允许在所述熔丝元件断开时所述熔丝元件的形变。
2.权利要求1所述的表面安装熔丝，其中所述衬底由以下材料构成的组中所选择的材料构成，所述材料包括：FR-4、环氧树脂、陶瓷、涂树脂箔、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、玻璃及它们的任意组合。
3.权利要求1所述的表面安装熔丝，其中所述熔丝元件、第一和第二端子以及第一和第二导体中的至少一个由以下材料构成的组中所选择的至少一种材料构成，所述材料包括：铜、锡、镍、银、金、它们的合金及任意组合。
4.权利要求1所述的表面安装熔丝，其中通过经由以下工艺构成的组中所选择的工艺将所述熔丝元件、第一和第二端子以及第一和第二导体中的至少一个施加在所述衬底上，所述工艺包括：蚀刻、金属化、层压、粘附及它们的任意组合。
5.权利要求1所述的表面安装熔丝，其中所述外壳包括具有至少基本上均匀厚度的盖部分。
6.权利要求1所述的表面安装熔丝，其中所述外壳包括从所述盖部分延伸的侧壁部分，所述侧壁部分耦合至所述衬底。
7.权利要求1所述的表面安装熔丝，其中机械地、化学地、热地或经由它们的任意组合将所述外壳耦合至所述衬底。
8.权利要求1所述的表面安装熔丝，其中所述表面安装熔丝在所述熔丝元件上期望断开的位置处包括异种金属的沉积物。
9.权利要求1所述的表面安装熔丝，其中将所述第一和第二端子(i)电镀到所述衬底和所述外壳上，或(ii)仅电镀到所述衬底上。
10.权利要求1所述的表面安装熔丝，其中所述外壳具有从以下特征组成的组中选择的至少一个特征，所述特征包括：(i)至少基本上是刚性的；(ii)具有至少基本上与所述衬底相同的覆盖面积；和(iii)被设置成用以覆盖多个熔丝元件的尺寸。
11.权利要求1所述的表面安装熔丝，其中所述空腔至少部分地填充有灭弧材料。
12.一种表面安装熔丝，包括：
衬底；
施加在所述衬底上的熔丝元件；
施加在所述衬底上的第一和第二端子，以及将所述熔丝元件与所述第一和第二端子电连接的第一和第二导体；和
耦合至所述衬底的外壳，所述外壳具有不同于所述衬底的覆盖面积，并限定用以覆盖所述熔丝元件的至少一部分的空腔，所述空腔允许在所述熔丝元件断开时所述熔丝元件的机械形变。
13.权利要求12所述的表面安装熔丝，其中所述空腔至少部分地填充有灭弧材料。
14.权利要求12所述的表面安装熔丝，其中所述外壳覆盖所述第一和第二导体。
15.权利要求12所述的表面安装熔丝，其中将所述第一和第二导体仅电镀到所述衬底上。
16.一种表面安装熔丝，包括：
衬底；
施加在所述衬底上的熔丝元件；
施加在所述衬底上的第一和第二端子；
将所述熔丝元件与所述第一和第二端子电连接的第一和第二导体；
耦合至所述衬底的外壳，所述外壳限定用以覆盖所述熔丝元件的至少一部分的空腔，所述空腔(i)允许在所述熔丝元件断开时所述熔丝元件的机械形变；和(ii)至少部分地填充有灭弧、机械柔性材料。
17.权利要求16所述的表面安装熔丝，其中所述外壳覆盖所述第一和第二导体。
18.权利要求16所述的表面安装熔丝，其中将所述第一和第二端子(i)电镀到所述衬底和所述外壳上，或(ii)仅电镀到所述衬底上。
19.权利要求16所述的表面安装熔丝，其中所述外壳具有从以下特征组成的组中选择的至少一个特征，所述特征包括：(i)至少基本上是刚性的；(ii)具有至少基本上与所述衬底相同的覆盖面积；和(iii)被设置成用以覆盖多个熔丝元件的尺寸。
20.权利要求16所述的表面安装熔丝，其中所述外壳包括具有至少基本上均匀厚度的盖部分。
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