CN101964287B - 薄膜片式保险丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄膜片式保险丝及其制备方法，包括陶瓷基片，其中所述陶瓷基片背面设有背电极层；正面粘贴有预封装好的熔断体，该熔断体内外两侧通过树脂或聚酰亚胺材料层压合封装；陶瓷基片两端包覆端电极。本发明以陶瓷基板为载体，产品具有良好的绝缘密封性和抗机械碰撞、抗折弯能力；针对不同产品选择不同基片改性材料，可大幅度提升产品熔断特性；结合薄膜沉积技术与激光冷烧蚀技术实现的熔断体图形化，其图形精度可达到微米级，阻值精度可达到0.5％以上。

Description

薄膜片式保险丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及片式电子元器件，特别是一种薄膜片式保险丝及其制备方法。
背景技术
目前，常见的片式保险丝有四种结构：一是采用流延层压法完成电极、熔断体结构，切割形成矩形外形，最后电镀形成端头；二是采用铜箔压合FR4板材，形成单层PCB结构，通孔电镀形成端头后，裁切形成矩形外形；三是采用氧化铝陶瓷基片上厚膜印刷电极及熔断体，由树脂或玻璃包覆形成保护层，再通过沿原基片上的凹槽折条折粒形成矩形外形；四是采用氧化铝陶瓷基片上溅射铜导电层，再通过湿法刻蚀方式得出所需要的图形，然后通过电镀方式加厚铜层，最后树脂包覆形成保护层，再通过沿原基片上的凹槽折条折粒形成矩形外形。
保险丝的工作原理即是通过保险丝电阻的热效应，在通过额定的熔断电流时及时的熔断。保险丝的阻值控制是产品合格率控制的关键。同时在正常工作的电路中，保险丝的阻抗对电路中的信号有负面，故保险丝的阻值通常都尽可能低。部分便携式产品为了降低功耗，通常会使用十几毫欧、甚至几毫欧的保险丝。以上四种类型的保险丝均是通过沿用厚膜、薄膜电阻、MLCC或者PCB的生产方式制造片式保险丝。这几种方式都无法同时完成熔断体图形及阻值的同时精确控制。
发明内容
为解决上述问题，本发明的的目的在于提供一种薄膜片式保险丝，其熔断特性高度一致，且可靠性优异。
本发明的另一个目的是提供一种薄膜片式保险丝的制备方法，其结合了厚膜、薄膜工艺的特点，在制造时可精确的控制保险丝熔断体的图形结构及阻值，从而达到以极高的合格率生产的保险丝产品。
本发明的目的是这样实现的：一种薄膜片式保险丝，包括陶瓷基片，其特征在于：所述陶瓷基片背面设有背电极层；正面粘贴有预封装好的熔断体，该熔断体内外两侧通过树脂或聚酰亚胺材料层压合封装；陶瓷基片两端包覆端电极。
所述的预封装好的熔断体是先流延树脂或聚酰亚胺材料层，然后将预先设定厚度的铜箔压合成为一体，采用冷烧蚀对铜箔进行图形化形成熔断体，最后再次以树脂或聚酰亚胺材料层压合覆盖熔断体。
所述的树脂选自玻璃化温度在170℃以上的环氧树脂。
一种薄膜片式保险丝的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)于所述陶瓷基片背面印刷背电极层并烧结；
(2)制备内外两侧通过树脂或聚酰亚胺预先压合封装好的熔断体：先准备树脂或聚酰亚胺材料，然后将预先设定厚度的铜箔压合成为一体，采用冷烧蚀对铜箔进行图形化形成熔断体，最后再次以树脂或聚酰亚胺材料压合覆盖熔断体；
(3)将步骤(2)的预封装好的熔断体粘贴于陶瓷基片正面。
所述步骤(2)中的冷烧蚀，采用UV激光或皮秒/飞秒的超短脉冲激光对铜箔进行激光蚀刻。
所述步骤(2)中的树脂选自玻璃化温度在170℃以上的环氧树脂。
所述步骤(2)中树脂或聚酰亚胺材料与铜箔压合时的热压温度150～280℃，压力5～15kg/cm2。
本发明以陶瓷基板为载体，产品具有良好的绝缘密封性和抗机械碰撞、抗折弯能力；针对不同产品选择不同基片改性材料，可大幅度提升产品熔断特性；结合薄膜沉积技术与激光冷烧蚀技术实现的熔断体图形化，其图形精度可达到微米级，阻值精度可达到0.5％以上。
附图说明
图1-图4分别是本发明薄膜片式保险丝的侧面、顶面、底面以及截面的结构示意图；
图5-图10分别是本发明薄膜片式保险丝的制备过程中各步骤制得的产品示意图；
图11是本发明的陶瓷基片的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步描述本发明，但本发明并不限于所述特定例子。
如图1-4所示，本发明是一种薄膜片式保险丝，包括陶瓷基片1，该陶瓷基片1背面设有背电极层2；正面粘贴有预封装好的熔断体4，该熔断体4内外两侧通过树脂或聚酰亚胺材料层3、5压合封装；陶瓷基片1两端包覆端电极6。
一种薄膜片式保险丝的制备方法，包括以下步骤：
首先，于氧化铝陶瓷基片1背面印刷背电极层2并烧结；
然后，制备内外两侧通过树脂或聚酰亚胺材料层3、5预先压合封装好的熔断体4：先制备树脂或聚酰亚胺材料层3，然后将预先设定厚度的铜箔热压成为一体，采用冷烧蚀对铜箔进行图形化形成熔断体4，最后再次以树脂或聚酰亚胺材料层5压合覆盖熔断体4；
最后将预封装好的熔断体4通过热固型聚酰亚胺胶粘贴于陶瓷基片1正面。最后进行切割，封端形成端头。
其中RCC工艺所选用的树脂选择高玻璃化温度(Tg170℃以上)、低吸水率、低介电常数、低介质损耗、高可靠性的环氧树脂为主，优选BT树脂、热固型PPE树脂、氰酸树脂。聚酰亚胺薄膜选用杜邦Kapton，并根据产品设计选用相应厚度铜箔，涂布热固型聚酰亚胺胶后热压，固化后成分与聚酰亚胺薄膜材料一样。热压温度150～280℃，压力5～15kg/cm2。
为了简化改性材料印刷及导电薄膜沉积过程，可使用RCC(涂树脂铜箔)、柔性电路板(聚酰亚胺铜箔)等工艺预先压合封装好熔断体4。RCC工艺为通过流延环氧树脂材料得到半固化的环氧树脂薄片，并通过专门压合设备利用树脂本身的粘性与预先设定厚度的铜箔进行热压成为一体，达到黏附及固化的过程，制得以树脂为基材的特殊导电板材。热压温度150～280℃，压力5～15kg/cm2。柔性电路板工艺为以聚酰亚胺薄膜为基材，通过专门胶水及压合设备将预先设定厚度的铜箔压合成为一体。此类预成型的导电材料以铜箔为导电层，以特种树脂或聚酰亚胺为基材，经过紧密贴合而成。由于采用固定成型的材料，生产过程仅需流延、压合或单压合一道工序，制造过程简单，非常适于大批量生产。而对于导电层图形化，采用冷烧蚀对铜箔进行图形化形成熔断体4，采用此种方法可得到非常高阻值精度的熔断体4图形，而不会对铜箔所贴合树脂或聚酰亚胺造成损害。最后熔断体4封装，导电层图形化后再次进行压合树脂或聚酰亚胺材料层5，作为保护层将图形化后的导电层覆盖住。
采用本发明的方法，熔断体4主体结构导电铜层的厚度、成分高度一致，图形高度一致，阻值的高度一致。另外还解决了保险丝产品无铅焊接容易失效，长期可靠性较差的问题。
本发明薄膜片式保险丝及其制造方法，如图5-10所示，具体包括以下步骤：
步骤一：背电极印刷，如图5所示。在陶瓷基片1划槽面的每个单元上用丝网印刷的方式印刷导电浆料形成背电极；然后经高温烧结(温度在800～850℃)后形成背电极层2；
步骤二：预制导电层，如图6所示。RCC(涂树脂铜箔)、柔性电路板(聚酰亚胺铜箔)等工艺预成型的导电层。RCC工艺为通过流延特殊树脂材料，并通过专门压合设备将预先设定厚度的铜箔压合成为一体，成为以树脂为基材的特殊导电板材。柔性电路板工艺为以聚酰亚胺薄膜为基材，通过热固型聚酰亚胺胶及压合设备将预先设定厚度的铜箔压合成为一体。熔断体4以铜箔为导电层，基材为特种树脂或聚酰亚胺材料层3，经过紧密贴合而成；
步骤三：导电铜层图形化，如图7所示。通过皮秒、飞秒、UV激光器等具有冷烧蚀特性的激光器对导电铜层进行图形化形成熔断体4，同时又完全不会影响底层改性材料的特性。并且通过精确控制图形长度来完成熔断体的阻值修调，以达到阻值的高度一致；
步骤四：保护层贴合，如图8所示，熔断体4再次进行压合树脂或聚酰亚胺材料层5，作为保护层将熔断体4覆盖住；
步骤五：预封装好的熔断体4的贴合，如图9所示。在陶瓷基片划槽面的反面通过热固型聚酰亚胺胶粘贴预封装好的熔断体4；
步骤六：标记印刷，如图10所示，在保护表面印刷标记7；
步骤七：沿陶瓷基片1划槽位置切割预封装好的熔断体4；
步骤八：利用陶瓷基片1本身的横向划槽10将基片折成条状；
步骤九：在条状产品的端面上溅射镍铬，形成如图4所示的端电极6；
步骤十：利用陶瓷基片本身的纵向划槽11，将条状产品折裂成单个小单元；
步骤十一：将小单元的产品经过电镀，在端电极的表面形成两层镀层，起到耐焊和可焊目的；
步骤十二：性能测试，包装，入库。
实施例
在陶瓷基片划槽面的每个单元上用丝网印刷的方式印刷导电浆料形成背电极2；然后经高温烧结(温度在800-850℃)后形成背电极层；预制导电层，以聚酰亚胺薄膜为基材，通过热固型聚酰亚胺及压合设备将预先设定厚度的铜箔压合成为一体，热压温度200℃，压力10kg/cm2；通过UV激光器对导电铜层进行图形化，并通过精确控制图形长度来完成熔断体的阻值修调，以达到阻值的高度一致；熔断体4再次进行压合聚酰亚胺材料层5，作为保护层将熔断体4覆盖住(热压参数同上)；在保护表面印刷标记7；将陶瓷基片折成条状；在条状产品的端面上溅射镍铬，形成端电极6；将条状产品折裂成单个小单元；将小单元的产品经过电镀，在端电极的表面形成两层镀层，起到耐焊和可焊的目的；性能测试，包装，入库。

Claims (7)

1.一种薄膜片式保险丝，包括陶瓷基片，其特征在于：所述陶瓷基片背面设有背电极层；正面粘贴有预封装好的熔断体，该熔断体内外两侧通过树脂或聚酰亚胺材料层压合封装；陶瓷基片两端包覆端电极。
2.根据权利要求1所述的薄膜片式保险丝，其特征在于：所述的预封装好的熔断体是先流延树脂或聚酰亚胺材料层，然后将预先设定厚度的铜箔压合成为一体，采用冷烧蚀对铜箔进行图形化形成熔断体，最后再次以树脂或聚酰亚胺材料层压合覆盖熔断体。
3.根据权利要求1所述的薄膜片式保险丝，其特征在于：所述的树脂选自玻璃化温度在170℃以上的环氧树脂。
4.一种薄膜片式保险丝的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）于陶瓷基片背面印刷背电极层并烧结；
（2）制备内外两侧通过树脂或聚酰亚胺预先压合封装好的熔断体：先制备树脂或聚酰亚胺材料层，然后与预先设定厚度的铜箔压合成为一体，采用冷烧蚀对铜箔进行图形化形成熔断体，最后再次以树脂或聚酰亚胺材料层压合覆盖熔断体；（3）将步骤（2）的预封装好的熔断体粘贴于陶瓷基片正面。
5.根据权利要求4所述的薄膜片式保险丝的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的冷烧蚀，采用UV激光或皮秒或飞秒的超短脉冲激光对铜箔进行激光蚀刻。
6.根据权利要求4所述的薄膜片式保险丝的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的树脂选自玻璃化温度在170℃以上的环氧树脂。
7.根据权利要求4所述的薄膜片式保险丝的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中树脂或聚酰亚胺材料层与铜箔压合时的热压温度150～280℃，压力5～15kg/cm2。
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