CN102664127A

CN102664127A - 表面贴装熔断器

Info

Publication number: CN102664127A
Application number: CN2012101427560A
Authority: CN
Inventors: 田伟; 龚建; 仇利民; 杨兆国
Original assignee: Suzhou Jingxun Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Jingxun Technology Co Ltd
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2032-05-10
Also published as: CN102664127B; WO2013166788A1

Abstract

本发明公开一种表面贴装熔断器，包括熔断芯片，此熔断芯片主要由端电极、陶瓷基片、熔体层和灭弧玻璃层组成，所述熔体层位于陶瓷基片上表面，两个所述端电极分别位于熔体层两侧并与所述熔体层电连接，所述灭弧玻璃层覆盖于所述熔体层和端电极中靠熔体层的区域，还包括一中间具有圆形通孔的熔断本体，所述熔断芯片位于此熔断本体的圆形通孔内，两个金属盖分别位于所述熔断本体两端并覆盖其圆形通孔从而形成密闭腔，所述端电极通过焊片与所述金属盖电连接。本发明表面贴装熔断器具有耐高温、高强度，能很好地将熔丝与灭弧玻璃包裹在内，大大的提高熔断器的整体强度和分断能力以及耐冷热冲击能力，且便于大批量生产。

Description

表面贴装熔断器

技术领域

本发明涉及熔断器技术领域，具体涉及一种高电压，高可靠性表面贴装熔断器。

背景技术

表面贴装熔断器主要应用于印刷电路板和其它电路的过流保护，其原理在于当电路发生故障或异常时，熔断器金属熔体自身熔断切断电流实现保护电路。

现有的表面贴装熔断器及其制作有：独石工艺制作的熔断器、片阻工艺制作的熔断器和在绝缘体内穿金属丝的熔断器。独石工艺制作的方法是在陶瓷生坯基板上通过厚膜印刷一层或多层熔体，经过横向和纵向切割形成单个元件的生坯，再经过共烧、封端及电镀得到，其优点是其玻璃陶瓷具有较强的灭弧能力，因此能达到较大的分断能力，缺点是它的制作周期较长，熔断体与生坯共烧时存在相互渗透风险而导致一致性不佳；片阻工艺是一个很成熟的工艺，其基本工艺是首先提供具有正反面的绝缘基片，基片上有横向和纵向的切槽，从而将基片分割成多个矩形单元，随后在基片上的各单元上分别形成表电极、背电极和熔体以及覆盖熔体的保护层，将基片沿纵向切槽分割为多条基片，在各条基片的两侧端面上形成端头内电极，最后将各条基片按横向切槽分割成多个矩形单元从而得到所需要的芯片，其优点是工艺制造流程简单，制作周期短，能大批量生产，其缺点是不能应用在高电压、高可靠性环境中；在绝缘体内穿金属丝的熔断器最常见的是将熔丝传人陶瓷体内空腔后再与端电极相联，其优点是该熔断器分断能力较大，且一致性也较好，缺点是熔丝细小易断，穿丝工艺复杂，效率低下，很难进行大批量的制作，且熔丝形状可设计受限。

发明内容

本发明目的是提供一种表面贴装熔断器，此表面贴装熔断器具有耐高温、高强度，能很好地将熔丝与灭弧玻璃包裹在内，大大的提高熔断器的整体强度和分断能力以及耐冷热冲击能力，且便于大批量生产。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种表面贴装熔断器，包括熔断芯片，此熔断芯片主要由两个端电极、陶瓷基片、熔体层和灭弧玻璃层组成，所述熔体层位于陶瓷基片上表面，两个所述端电极分别位于熔体层两侧并与所述熔体层电连接，所述灭弧玻璃层覆盖于所述熔体层和端电极中靠熔体层的区域，还包括一中间具有圆形通孔的熔断本体，所述熔断芯片位于此熔断本体的圆形通孔内，两个金属盖分别位于所述熔断本体两端并覆盖其圆形通孔从而形成密闭腔，所述端电极通过焊片与所述金属盖电连接。

上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：

1、上述方案中，所述圆形通孔内熔断芯片和熔断本体之间填充有添加物。

2、上述方案中，所述熔断本体材料为氧化锆和氧化铝的复合陶瓷。

3、上述方案中，所述陶瓷基片材料为镁橄榄石陶瓷。

4、上述方案中，所述陶瓷基片和熔体层之间设置有玻璃釉层。

5、上述方案中，所述端电极由表电极、背电极和侧电极组成，此表电极位于所述熔体层一侧，所述端电极中靠熔体层的区域为此表电极中的部分区域，所述背电极位于所述陶瓷基片下表面，所述侧电极电连接所述表电极和背电极；所述表电极中未被所述灭弧玻璃层覆盖的区域通过所述焊片与所述金属盖电连接。

6、上述方案中，所述金属盖与熔断本体侧面之间设置有金属层。

7、上述方案中，一保护层覆盖于所述灭弧玻璃层和端电极表面。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明提供的表面贴装熔断器，与独石工艺制作的熔断器相比，其同样具备较大的分断能力，并且制作周期短；本发明是在制备有高软化点的致密的绝缘玻璃釉层的陶瓷基片上，通过厚膜印刷、分步烧结工艺制作熔丝层，因此不存在类似于独石工艺的熔丝与基材共烧时相互渗透问题，进而不存在因熔丝渗透而导致的芯片一致性不佳问题。

2、本发明提供的表面贴装熔断器，与片阻工艺制作的熔断器相比，其同样能进行大批量生产，另外其熔断器本体材料具有耐高温、高强度，因此能很好地将熔丝与灭弧玻璃包裹在内，大大的提高熔断器的整体强度和分断能力以及耐冷热冲击能力。此工艺制作的熔断器能应用在高电压、高可靠性环境中。

3、本发明提供的表面贴装熔断器，与在绝缘体内穿金属丝的熔断器相比，其分断能力也较大，且一致性也较好，并且其工艺简单，效率高，能大批量生产，焊接可靠性也较好，特别是熔丝形状可任意设计。

4. 本发明提供的表面贴装熔断器，其陶瓷基片上制作的致密的玻璃釉，具备高的软化点，低的导热系数，因此高软化点的致密玻璃釉层可避免熔丝烧结过程中相互渗透问题，另外玻璃釉其低的导热系数也克服了陶瓷基片导热系数大的问题。

5. 本发明提供的表面贴装熔断器，其陶瓷本体为氧化锆和氧化铝的复合陶瓷，其耐高温、高强度等特性，为熔断器提供了高强度的外壳，克服了片阻工艺制作的熔断器无高强度外壳而导致分断能力不高的问题。

6.本发明提供的表面贴装熔断器，其陶瓷基板为镁橄榄石陶瓷，其较低的导热系数，以及较高的强度等特性，能够降低熔断器热散失问题，从而降低电路能耗等问题。

7.本发明提供的表面贴装熔断器，其结构特点为芯片与陶瓷本体之间空隙填充有缓冲层，由于缓冲层中添加有二氧化硅，也使得缓冲层具有熄灭电弧能力，缓冲层中的硅胶成分，能够在熔断器失效时，将熔断器破坏过程中的能量吸收。

附图说明

图1为本发明熔断本体结构示意图；

图2为本发明具有金属层的熔断本体结构示意图；

图3为本发明陶瓷基片结构示意图；

图4为本发明具有玻璃釉层的陶瓷基片结构示意图；

图5为本发明具有背电极的陶瓷基片结构示意图；

图6-8为本发明表面贴装熔断器制造流程示意图；

图9为附图6的俯视结构示意图；

图10为附图7的俯视结构示意图；

图11为附图8的俯视结构示意图；

图12为本发明表面贴装熔断器局部剖视结构示意图；

图13为本发明表面贴装熔断器局部剖视结构示意图。

以上附图中： 1、熔断芯片；2、端电极；3、陶瓷基片；4、熔体层；5、灭弧玻璃层；6、圆形通孔；7、熔断本体；8、金属盖；9、焊片；10、缓冲层；11、玻璃釉层；12、表电极；13、背电极；14、侧电极；15、保护层；16、金属层。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例：一种表面贴装熔断器，如附图1-13所示，包括熔断芯片1，此熔断芯片1主要由两个端电极2、陶瓷基片3、熔体层4、灭弧玻璃层5和保护层15组成，所述熔体层4位于陶瓷基片3上表面，两个所述端电极2分别位于熔体层4两侧并与所述熔体层4电连接，所述灭弧玻璃层5覆盖于所述熔体层4和端电极2中靠熔体层的区域，还包括一中间具有圆形通孔6的熔断本体7，所述熔断芯片1位于此熔断本体7的圆形通孔6内，两个金属盖8分别位于所述熔断本体7两端并覆盖其圆形通孔6从而形成密闭腔，所述端电极2通过焊片9与所述金属盖8电连接。

一保护层15覆盖于所述灭弧玻璃层5和端电极2表面，此保护层15为矿物改性的双酚类树脂，矿物含量40%~50%。

上述圆形通孔6内熔断芯片1和熔断本体7之间填充有缓冲层10，此缓冲层10为二氧化硅改性的硅胶，其中二氧化硅含量20%~60%。

上述熔断本体7材料为氧化锆和氧化铝的复合陶瓷，其中氧化锆含量5%~20%。

上述陶瓷基片3材料为镁橄榄石陶瓷基板。

上述陶瓷基片3和熔体层4之间设置有玻璃釉层11。

上述端电极2由表电极12、背电极13和侧电极14组成，此表电极12位于所述熔体层4一侧，所述端电极2中靠熔体层的区域为此表电极12中的部分区域，所述背电极13位于所述陶瓷基片3下表面，所述侧电极14电连接所述表电极12和背电极13；所述侧电极14通过所述焊片9与所述金属盖8电连接。

上述金属盖8与熔断本体7侧面之间设置有金属层16。

本实施例上述内容进一步阐述如下。

1. 熔断本体选择：如附图1所示，选择中空陶瓷的熔断本体7，其内孔形状为圆形，其材料必须满足高度绝缘性和良好的绝热性能，并且能承受-65℃到125℃数千次的冷热冲击。可以选择是氧化铝陶瓷或氧化铝和氧化锆复合陶瓷。

2. 熔断器本体端头金属层制作，如附图2所示，在熔断本体7端头和内孔上制作金属层16。

3. 芯片3的陶瓷基片选择，如附图3所示，芯片的陶瓷基片4，其为正面带有纵横方向刻痕的氧化铝陶瓷，如果需考虑导热方面，须在陶瓷基片表面制作玻璃釉层11。

4. 玻璃釉制作，采用厚膜印刷工艺在陶瓷基板上制作玻璃釉层11，其软化点大于金属熔丝的烧制温度，且具有良好的隔热性能，其烧成后的厚度0.01~0.1mm。常用的玻璃釉层11材料为SiO2·B2O3系或是SiO2·B2O3·Pb2O3系玻璃。

5. 背电极制作，采用厚膜印刷工艺在陶瓷基板上制作背电极13。

6. 熔丝和表电极制作，如附图6所示，可采用丝网印刷、喷墨打印、微刻印、移印等方法在陶瓷基板或玻璃釉上制作熔体层4和表电极12。若表电极太薄，可通过厚膜印刷工艺加厚。

7. 灭弧层制作，如附图7所示，在熔体层4和部分表电极12上制作灭弧玻璃层5。为了能多吸收熔丝熔断时产生的金属蒸汽，灭弧层设计成多孔结构，例如，选择软化点350℃~650℃之间的灭弧玻璃，制作成孔隙直径在0.001mm~0.1mm之间，厚度在0.05mm~0.5mm之间的灭弧玻璃层5。

8. 保护层制作，如附图8所示，在灭弧玻璃层5和部分表电极12上制作保护层15。

9. 侧面导电层制作，如附图8所示，在陶瓷基片侧面制作侧电极14。

10. 熔断器组装，如附图所示，将芯片组装到熔断器本体陶瓷内孔中，再通过真空焊接工艺，使用焊片9将两个金属盖8焊接在内孔中组装有熔体的熔断器本体陶瓷端头上。经电镀后，成为成品。为了提高产品可靠性，可以考虑向芯片和熔断器本体陶瓷内孔空隙中填充添加物。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种表面贴装熔断器，包括熔断芯片（1），此熔断芯片（1）主要由两个端电极（2）、陶瓷基片（3）、熔体层（4）、灭弧玻璃层（5）和保护层（15）组成，所述熔体层（4）位于陶瓷基片（3）上表面，两个所述端电极（2）分别位于熔体层（4）两侧并与所述熔体层（4）电连接，所述灭弧玻璃层（5）覆盖于所述熔体层（4）和端电极（2）中靠熔体层的区域，其特征在于：还包括一中间具有圆形通孔（6）的熔断本体（7），所述熔断芯片（1）位于此熔断本体（7）的圆形通孔（6）内，两个金属盖（8）分别位于所述熔断本体（7）两端并覆盖其圆形通孔（6）从而形成密闭腔，所述端电极（2）通过焊片（9）与所述金属盖（8）电连接

根据权利要求1所述的表面贴装熔断器，其特征在于：所述圆形通孔（6）内熔断芯片（1）和熔断本体（7）之间填充有缓冲层（10），此缓冲层（10）为二氧化硅改性的硅胶，其中二氧化硅含量20%~60%。

2.根据权利要求1所述的表面贴装熔断器，其特征在于：一保护层（15）覆盖于所述灭弧玻璃层（5）和端电极（2）表面，此保护层（15）为矿物改性的双酚类树脂，矿物含量40%~50%。

3.根据权利要求1所述的表面贴装熔断器，其特征在于：所述熔断本体（7）材料为氧化锆和氧化铝的复合陶瓷，其中氧化锆含量5%~20%。

4.根据权利要求1所述的表面贴装熔断器，其特征在于：所述陶瓷基片（3）材料为镁橄榄石陶瓷基板。

5.根据权利要求1所述的表面贴装熔断器，其特征在于：所述陶瓷基片（3）和熔体层（4）之间设置有玻璃釉层（11）。

6.根据权利要求1所述的表面贴装熔断器，其特征在于：所述端电极（2）由表电极（12）、背电极（13）和侧电极（14）组成，此表电极（12）位于所述熔体层（4）一侧，所述端电极（2）中靠熔体层的区域为此表电极（12）中的部分区域，所述背电极（13）位于所述陶瓷基片（3）下表面，所述侧电极（14）电连接所述表电极（12）和背电极（13）；所述侧电极（14）通过所述焊片（9）与所述金属盖（8）电连接。

7.根据权利要求1所述的表面贴装熔断器，其特征在于：所述金属盖（8）与熔断本体（7）侧面之间设置有金属层（16）。