CN102184805B - 薄型片式温度保险丝及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄型片式温度保险丝，包括第一及第二金属引脚、易熔合金和具有封闭空间的绝缘密封体，第一及第二金属引脚成一直线设置，第一金属引脚的第一端部和第二金属引脚的第一末端分别穿设进绝缘密封体并与绝缘密封体密封连接，且第一端部和第一末端间隔设置，易熔合金位于封闭空间内并分别与第一端部和第一末端连接，其中第一端部和/或第一末端与绝缘密封体和/或易熔合金凹凸配合连接，还提供了相关制造方法，本发明设计独特，构思巧妙，结构简洁，反应灵敏，性能稳定，具有高抗拉拔力，能够在锂电池低概率故障发生温度急剧上升时，能快速熔断，从物理上切断电路，彻底保护电路，消除安全隐患，避免故障扩大，适于大规模推广应用。

Description

薄型片式温度保险丝及其制造方法

技术领域

本发明涉及电子类相关产品过温保护技术领域，特别涉及保险丝技术领域，具体是指一种薄型片式温度保险丝及其制造方法。

背景技术

随着科技的快速发展，手机、数码相机、摄像机、MP3/4/5等设备的普及，以锂电池为代表的小型电源需求正在进一步扩大。尤其是手机的应用，基本已普及到人手一部，手机的普及直接带动了手机零部件特别是手机电池市场规模的扩大。

但由于锂是一种化学性质非常活泼的元素，有不稳定、过热等的物理特性，在受外力破坏瞬间易起火、爆炸，因此安全设计的不同，充电系统的不同、散热系统的不同，都会对锂离子电池的安全性能产生影响，如果使用不当，如电池过充或充电时电流过大，都有可能使电池温度急剧上升，从面引发爆炸，甚至引发人身事故，对周围环境及人员构成安全隐患，而且为了适应功能越来越强大的手机，手机电池已从原先的小容量发展到现在的超大容量，大容量电池在高温下爆炸的威力比小容量电池要大数倍，这无疑又加大了手机的安全隐患。因此，为了确保电池的安全性，锂电池中通常设置有保险装置，当电路短路或其它因素使电池的温度急剧上升时，该保险装置会将电池电路切断，从而防止电池温度继续上升，避免事故发生。

常用的保险装置为PTC热敏电阻等。当电路出现短路或过流时，PTC动作由低阻态呈现高阻态，电路断开，在故障未消除前，PTC的可恢复性对安全没有好处。其次PTC反应慢，当电路长时间过流时，电池温度上升，因PTC最低的转折温度多数在120℃左右，当温度上升到120℃时PTC动作呈高阻态，保护电路，但120℃对电池的应用也是相当不安全的。

温度保险丝是由特殊合金材料制作而成的元件，当电池内部或外部产生短路或其他原因导致电池内部温度升高达到合金的熔化温度时，紧贴着电芯的片式温度保险丝中合金就会快速熔断，起到完全关断效果，从而切断电池的外部回路，防止电池爆炸，产生人身伤害事件。虽然片式温度保险丝是一次性保护元件，其一旦动作，整个电池就不能再工作了。当然，随着锂离子电池的制造技术水平越来越高，其质量越来越好，这种偶然故障出现的概率越来越小，一旦出现异常就不让该电池可以继续使用，反而变成了温度保险丝的优点。由于温度保险丝尺寸小、电阻低、关断温度精准、无残余电流等特点，在手机电池等领域特别是大工作电流如电子书等领域也越来越被广范地使用。

以往公开的发明专利，如公开号CN101763982A，在其公开的资料中提供了一种薄型温度熔断器(保险丝)的制备方法，其中在金属引脚与易熔合金连接以及上载带与下载带的连接上，并未明确提出增强可焊性和亲密性的方法，而金属引脚与易熔合金的连接不合理可能会引起熔断速度、温度灵敏度等异常，上载带与下载带的连接不合理可能会引起助熔剂的泄露、抗拉拔力减弱等异常。同时此类保险丝制作过程中需靠夹具定位金属引脚，产品为单只加工，这样工序复杂，成本难以压缩且无法完全保证两金属引脚呈一条直线。

因此，需要提供一种薄型片式温度保险丝，其反应灵敏，性能稳定，具有高抗拉拔力，能够在锂电池低概率故障发生温度急剧上升时，能快速熔断，从物理上切断电路，彻底保护电路，消除安全隐患，避免故障扩大。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种薄型片式温度保险丝及其制造方法，该薄型片式温度保险丝设计独特，构思巧妙，结构简洁，反应灵敏，性能稳定，具有高抗拉拔力，能够在锂电池低概率故障发生温度急剧上升时，能快速熔断，从物理上切断电路，彻底保护电路，消除安全隐患，避免故障扩大，适于大规模推广应用。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种薄型片式温度保险丝，其特点是，包括第一金属引脚、第二金属引脚、易熔合金和具有封闭空间的绝缘密封体，所述第一金属引脚和所述第二金属引脚成一直线设置，所述第一金属引脚包括第一端部，所述第二金属引脚包括第一末端，所述第一端部和所述第一末端分别穿设进所述绝缘密封体并与所述绝缘密封体密封连接，且所述第一端部和所述第一末端间隔设置，所述易熔合金位于所述封闭空间内并分别与所述第一端部和所述第一末端连接，其中所述第一端部和/或所述第一末端与所述绝缘密封体和/或所述易熔合金凹凸配合连接。

也就是说，至少所述第一端部和所述第一末端之一与至少所述绝缘密封体和所述易熔合金之一凹凸配合连接。

较佳地，所述第一端部和/或所述第一末端与所述易熔合金凹凸配合连接，所述第一端部和/或所述第一末端设置有凸台，所述易熔合金设置有与所述凸台配合的凹部或通孔，所述凸台位于所述凹部或通孔中。

较佳地，所述第一端部和/或所述第一末端与所述易熔合金凹凸配合连接，所述第一端部和/或所述第一末端设置有凹部或通孔，所述易熔合金设置有与所述凹部或通孔配合的凸台，所述凸台位于所述凹部或通孔中。

较佳地，所述第一端部和/或所述第一末端与所述绝缘密封体凹凸配合连接，所述第一端部和/或所述第一末端设置有凸台，所述绝缘密封体设置有与所述凸台配合的凹部，所述凸台位于所述凹部中。

较佳地，所述第一端部和/或所述第一末端与所述绝缘密封体凹凸配合连接，所述第一端部和/或所述第一末端设置有凹部或通孔，所述绝缘密封体设置有与所述凹部或通孔配合的凸台，所述凸台位于所述凹部或通孔中。

较佳地，所述第一端部和/或所述第一末端与所述绝缘密封体凹凸配合连接，所述第一端部和/或所述第一末端设置有通孔，所述绝缘密封体设置有连接柱，所述连接柱穿设所述通孔且两端分别与所述绝缘密封体自身连接。

所述绝缘封闭体可以采用任何合适的方式制成，较佳地，所述绝缘封闭体由所述上载带和所述下载带密封连接而成。所述上载带和所述下载带的连接可以采用任何合适的方式，例如焊接。所述上载带和所述下载带的材料可以采用任何合适的材料，例如塑料膜，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜、聚碳酸酯膜中的一种。

为了加快易熔合金的熔断速度，较佳地，所述薄型片式温度保险丝还包括助溶剂层，所述助溶剂层包覆在所述易熔合金上。

为了加快易熔合金的熔断速度，较佳地，所述易熔合金的两端宽、中间窄，所述易熔合金的两端分别与所述第一端部和所述第一末端连接。

在本发明的第二方面，提供了一种上述的薄型片式温度保险丝的制造方法，其特点是，包括以下步骤：

1)在金属带上冲切出多排仍然与所述金属带连接的所述第一金属引脚和所述第二金属引脚，其中每排所述第一金属引脚和所述第二金属引脚中所述第一金属引脚的所述第一端部和和所述第二金属引脚的所述第一末端间隔设置，并用所述易熔合金分别连接所述第一端部和所述第一末端；

2)采用绝缘材料制成多个所述绝缘密封体，同时将每排所述第一金属引脚和所述第二金属引脚中所述第一端部和所述第一末端以及连接所述第一端部和所述第一末端的所述易熔合金封闭在所述封闭空间内；

3)冲切出单独的所述薄型片式温度保险丝；

其中，所述第一端部和/或所述第一末端与所述绝缘密封体和/或所述易熔合金凹凸配合连接。

易熔合金将第一端部和第一末端连接可以采用任何合适的方式，例如可以焊接相连，可通过热熔、激光、超声波、冷压等方式相连，易熔合金两端需完全覆盖第一端部和/或第一末端上具有的通孔、凹部或凸台上。

所述绝缘材料可以为任何合适的形式，较佳地，所述绝缘材料为上绝缘层和下绝缘层，所述上绝缘层和所述下绝缘层密封连接而成多个所述绝缘封闭体。上绝缘层和下绝缘层的连接可以采用任何合适的方式，例如焊接。上绝缘层和下绝缘层的材料可以采用任何合适的材料，例如塑料膜，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜、聚碳酸酯膜中的一种。上绝缘层和下绝缘层与第一端部和第一末端焊接时，可通过热压或超声波方式实现。

为了加快易熔合金的熔断速度，较佳地，在所述步骤2)之前，还包括步骤：11)在所述易熔合金上设置助溶剂层。助溶剂层可以采用涂布或印刷方式实现。

为了加快助溶剂固化，更佳地，在所述步骤2)和所述步骤11)之间，还包括步骤：12)在所述助溶剂层上设置固化剂层。固化剂层可以是常温固化剂层或光固化剂层，可通过涂布方式实现，涂布完成后，再进行表面固化。

最后，还可以进行修边、清洗、终检，最终形成薄型片式温度保险丝成品。

本发明的有益效果具体在于：

1、本发明的薄型片式温度保险丝包括第一金属引脚、第二金属引脚、易熔合金和具有封闭空间的绝缘密封体，第一金属引脚包括第一端部，第二金属引脚包括第一末端，第一端部和第一末端分别穿设进绝缘密封体并与绝缘密封体密封连接，且第一端部和第一末端间隔设置，易熔合金位于封闭空间内并分别与第一端部和第一末端连接，其中第一端部和/或第一末端与绝缘密封体和/或易熔合金凹凸配合连接，设计独特，构思巧妙，结构简洁，反应灵敏，性能稳定，具有高抗拉拔力，能够在锂电池低概率故障发生温度急剧上升时，能快速熔断，从物理上切断电路，彻底保护电路，消除安全隐患，避免故障扩大，适于大规模推广应用。

2、本发明的薄型片式温度保险丝的制造方法是在金属带上冲切出多排仍然与所述金属带连接的所述第一金属引脚和所述第二金属引脚，所述第一金属引脚和所述第二金属引脚在焊接易熔合金、点助熔剂以及上下绝缘层包裹前均与金属带连接在一起，最后再冲切出单个的薄型片式温度保险丝，可减少传统在制造过程所需的定位夹具，避免了上片、下片工序，同时能完全保证第一金属引脚和第二金属引脚处于一条直线，适合自动化、大批量生产，适于大规模推广应用。

附图说明

图1是本发明的薄型片式温度保险丝的第一具体实施例的分解示意图。

图2是图1所示的第一具体实施例的下载带与第一金属引脚和第二金属引脚焊接的俯视示意图。

图3是图2的第一金属引脚和第二金属引脚与易熔合金焊接的俯视示意图。

图4是本发明的薄型片式温度保险丝的制造方法的一具体实施例形成的中间产品的分解示意图。

图5a是本发明的薄型温度保险丝的第二具体实施例的第一金属引脚和第二金属引脚的俯视示意图。

图5b是图5a所示的第一金属引脚和第二金属引脚的侧视示意图。

图6a是本发明的薄型温度保险丝的第三具体实施例的第一金属引脚和第二金属引脚的俯视示意图。

图6b是图6a所示的第一金属引脚和第二金属引脚的侧视示意图。

图7a是本发明的薄型温度保险丝的第四具体实施例的第一金属引脚和第二金属引脚的俯视示意图。

图7b是图7a所示的第一金属引脚和第二金属引脚的侧视示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。其中相同的部件采用相同的附图标记。

实施例1

请参见图1-3所示，图1-3显示的是本发明的薄型片式温度保险丝的第一具体实施例。

该薄型片式温度保险丝包括第一金属引脚1、第二金属引脚2、易熔合金6和具有封闭空间的绝缘密封体，所述第一引脚1和所述第二引脚2成一直线设置，所述第一金属引脚1包括第一端部11，所述第二金属引脚2包括第一末端21，所述第一端部11和所述第一末端21分别穿设进所述绝缘密封体并与所述绝缘密封体焊接，且所述第一端部11和所述第一末端21间隔设置，所述易熔合金6位于所述封闭空间内并分别与所述第一端部11和所述第一末端21焊接。

所述绝缘密封体由上载带8和下载带5焊接而成。第一金属引脚1的第一端部11和第二金属引脚2的第一末端21均分别设置两排并排通孔，即端头通孔3和中部通孔4，端头通孔3位于易熔合金6与所述第一端部11和所述第一末端21的焊接处，中部通孔4位于上载带8和下载带5焊接处，两载带通过中部通孔4能相互胶着，实现紧密连接。

请参见图4所示，上述的薄型片式温度保险丝的制造过程简述如下：

第一步：取宽度为20mm，长度不限的金属带10，将金属带10通过冲切形成多排仍与金属带10连接的第一金属引脚1和第二金属引脚2，每排第一金属引脚1的第一端部11和第二金属引脚2的第一末端21间隔设置，中间预留1.5mm间距，在第一金属引脚1的第一端部11和第二金属引脚2的第一末端21通过冲切或激光形成两排并排通孔，即端头通孔3和中部通孔4，金属带10为0.1mm厚的表面镀镍钢带，冲切后可成条收置也可成卷收置。

第二步：将聚对苯二甲酸乙二醇酯PET膜制成宽4mm，长度与第一步制得的金属带10匹配的下PET膜20，厚度为0.1～0.2mm。将下PET膜20通过热压或胶水连接在第一金属引脚1和第二金属引脚2下方，且中部通孔4在下PET膜20尺寸范围内；

第三步：将易熔合金6制成两端宽，中间窄形状，两端宽，尺寸为长0.5mm*宽0.15mm；中间窄，尺寸为长1.5mm*宽0.12mm，将易熔合金6两宽端与第一端部11和第一末端21通过热熔/激光/超声波等方式焊接连接，其中端头通孔3位于焊接处，端头通孔3可以更好的提升焊接亲密性；

第四步：用点胶机将助熔剂涂布在易熔合金6上面，通过紫外光固化形成助熔剂层7。

第五步：将聚对苯二甲酸乙二醇酯PET膜制成宽4mm，长度与第二步制得的下PET膜20匹配的上PET膜30，厚度为0.1～0.2mm，将上PET膜30罩在助熔剂层7上方，通过热压或胶水方式与下PET膜20连接，且上PET膜30和下PET膜20通过中部通孔4胶着，实现紧密连接。形成由上PET膜30、下PET膜20组成的多个绝缘密封体，每个绝缘密封体的封闭空间均包裹助熔剂层7、易熔合金6、第一端部11和第一末端21；

第六步：通过冲切将第一金属引脚1和第一金属引脚2从金属带10分离，同时将上PET膜30和下PET膜20按特设尺寸冲断形成上载带8和下载带5，制得单只薄型片式温度保险丝；

第七步：经修边、清洗、终检后形成薄型片式温度保险丝。

实施例2

其它结构和尺寸与实施例1相同，仅第一金属引脚1的第一端部11和第二金属引脚2的第一末端21与易熔合金6的焊接方式不同。请参阅图5a和5b所示，第一端部11和第一末端21设有并排的凸台9，凸台9高0.1～0.15mm，类似实施例1的图3所示，采用冷压方式将易熔合金6与第一端部11和第一末端21压合，凸台9位于压合处。

实施例3

其它结构和尺寸与实施例1相同，仅第一金属引脚1的第一端部11和第二金属引脚2的第一末端21与易熔合金6的焊接方式不同。请参阅图6a和6b所示，第一端部11和第一末端21设有一排通孔，即端头通孔3。类似实施例1的图3所示，易熔合金6与第一端部11和第一末端21的焊接方式采用激光焊接，端头通孔3位于焊接处。

实施例4

其它结构和尺寸与实施例1相同，仅第一金属引脚1的第一端部11和第二金属引脚2的第一末端21与易熔合金6的焊接方式不同。请参阅图7a和7b所示，第一端部11和第一末端21设有一排通孔，即中部通孔4，所处位置不同于实施例3中端头通孔3的位置。类似实施例1的图3所示，易熔合金6与第一端部11和第一末端21的焊接方式采用激光焊接。请参照图1和图2所示，中部通孔4位置恰好在下载带5与上载带8的焊接处，两载带通过中部通孔4能相互胶着，实现紧密连接。

实施例5性能测试

对实施例1～4制得的保险丝进行性能测试，测试结果如表1所示。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					端头凸台	×	√	×	×
端头通孔	√	×	√	×
					中部通孔	√	×	×	√
拉拔力N	30	8	15	18
					熔断时间s	9	15	9	11

从表1可以观察出，

实施例1与实施例3比较增加了金属引脚中部通孔，但抗拉拔力大辐提升，说明上下载带通过中部通孔4紧密焊接，可有效防止助熔剂泄露；

实施例1与实施例4比较增加了端头通孔3，熔断速度加快2s，说明提升易熔合金6与金属引脚亲密性可加速保险丝动作。

在本发明中，第一端部11和第一末端21的端头通孔3，便于和易熔合金6焊接，有效的增加易熔合金6与第一金属引脚1及第二金属引脚2的亲密性，提升了熔断性能；

第一端部11和第一末端21的凸台9，因无论激光还是热熔，工作时都有会产生一定温度，在要求更低的熔断温度时，冷压易熔合金6满足焊接条件；

第一端部11和第一末端21的中部通孔4，有利于与上载带8及下载带5的焊接，可有效增强保险丝的抗拉拔力，同时在上载带8和下载带5包裹的空间压力加大时有效的防止保险丝在未工作前助熔剂的泄漏。

第一金属引脚和第二金属引脚在焊接易熔合金、点助熔剂以及上绝缘层和下绝缘层包裹前均与金属带连接在一起，可减少传统在制造过程所需的定位夹具，避免了上片、下片工序，同时能完全保证两金属引脚即第一金属引脚和第二金属引脚处于一条直线，适合自动化、大批量生产。

综上，本发明的薄型片式温度保险丝设计独特，构思巧妙，结构简洁，反应灵敏，性能稳定，具有高抗拉拔力，能够在锂电池低概率故障发生温度急剧上升时，能快速熔断，从物理上切断电路，彻底保护电路，消除安全隐患，避免故障扩大，适于大规模推广应用。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种薄型片式温度保险丝的制造方法，其特征在于，所述薄型片式温度保险丝包括第一金属引脚、第二金属引脚、易熔合金和具有封闭空间的绝缘密封体，所述第一金属引脚和所述第二金属引脚成一直线设置，所述第一金属引脚包括第一端部，所述第二金属引脚包括第一末端，所述第一端部和所述第一末端分别穿设进所述绝缘密封体并与所述绝缘密封体密封连接，且所述第一端部和所述第一末端间隔设置，所述易熔合金位于所述封闭空间内并分别与所述第一端部和所述第一末端连接，其中所述第一端部和/或所述第一末端与所述绝缘密封体和/或所述易熔合金凹凸配合连接，所述的薄型片式温度保险丝的制造方法包括以下步骤：

1）在金属带上冲切出多排仍然与所述金属带连接的所述第一金属引脚和所述第二金属引脚，其中每排所述第一金属引脚和所述第二金属引脚中所述第一金属引脚的所述第一端部和所述第二金属引脚的所述第一末端间隔设置，并用所述易熔合金分别连接所述第一端部和所述第一末端；

2）采用绝缘材料制成多个所述绝缘密封体，同时将每排所述第一金属引脚和所述第二金属引脚中所述第一端部和所述第一末端以及连接所述第一端部和所述第一末端的所述易熔合金封闭在所述封闭空间内；

3）冲切出单独的所述薄型片式温度保险丝；

所述步骤中，其中所述第一端部和/或所述第一末端与所述绝缘密封体和/或所述易熔合金凹凸配合连接。

2.根据权利要求1所述的薄型片式温度保险丝的制造方法，其特征在于，所述绝缘材料为上绝缘层和下绝缘层，所述上绝缘层和所述下绝缘层密封连接而成多个所述绝缘封闭体。

3.根据权利要求1所述的薄型片式温度保险丝的制造方法，其特征在于，在所述步骤2）之前，还包括步骤：

11）在所述易熔合金上设置助溶剂层。

4.根据权利要求3所述的薄型片式温度保险丝的制造方法，其特征在于，在所述步骤2）和所述步骤11）之间，还包括步骤：

12）在所述助溶剂层上设置固化剂层。

5.根据权利要求1所述的薄型片式温度保险丝的制造方法，其特征在于，所述第一端部和/或所述第一末端设置有通孔、凹部或凸台，所述易熔合金的两端通过焊接或冷压完全覆盖所述第一端部和/或所述第一末端上具有的通孔、凹部或凸台上从而实现凹凸配合连接。

6.根据权利要求1所述的薄型片式温度保险丝的制造方法，其特征在于，所述第一端部和/或所述第一末端设置有另外的通孔、凹部或凸台，所述密封绝缘体通过焊接或热压完全覆盖所述第一端部和/或所述第一末端上具有的另外的通孔、凹部或凸台上从而实现凹凸配合连接。

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