CN105551905B - 一种悬空熔丝型表面贴装熔断器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种悬空熔丝型表面贴装熔断器及其制备方法。其中悬空熔丝型表面贴装熔断器包括：具有第一空腔的至少一个空腔板、分别叠置在所述空腔板上下方的上基板和下基板、侧面端电极、以及多层和并联熔丝；所述上基板至少包括顶板，所述下基板至少包括底板；所述上基板和/或下基板与所述空腔板在两端处形成有盲孔；所述上基板和/或下基板的外侧面的两端以及所述盲孔的表面设置有侧面端电极；所述熔丝的中间部分悬空在所述第一空腔中且所述熔丝的两端位于所述盲孔底部。这种悬空熔丝、多层和并联熔丝结构的熔断器的最重要特征是可以实现电流分流，从而使熔断器具有高分断，抗高脉冲和浪涌的能力。

Description

一种悬空熔丝型表面贴装熔断器及其制备方法

技术领域

本发明属于悬空熔丝型表面贴装熔断器，尤其涉及一种通过盲孔电镀实现的悬空熔丝型表面贴装熔断器及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展,电力/电子产品日益多样化、复杂化,所应用的电路保护元件已非昔日的简单的玻璃管保险丝,而是已发展成为一个门类繁多的新型电子元件领域.表面贴装熔断器作为一种轻薄小的新型元件，适用于结构紧凑，体积微小的各类电子产品的保护电路中，其应用领域非常广阔。

中空熔丝型的熔断器以及固体器件型熔断器是目前小型表面贴装熔断器的主要两大类型。中空熔丝型的小型熔断器是将熔丝(导线)悬挂在中空的外壳中。熔丝的两端用端头电极以不同的方式固定。

熔丝(导线)制造方法及其安放方式与端头连接的可靠性是悬空熔丝型的熔断器的重要指标。

传统熔丝中空熔丝型表面贴装熔断器，有2大类型：

第一类是：方型的陶瓷管，其熔丝布入一个中空的腔内，并通过焊锡将熔丝两端焊接在两个端头上，这种设计的有2个缺点

1.是焊锡在熔融时会与常用的熔丝材料，如铜，形成低熔点合金，影响产品性能

2.用锡作为焊接材料，连接熔丝与端头上的金属帽，其熔点较低，在

高温焊接下易出现断开的问题，特别是电子产品无铅焊接推广，此现象日益显现。

第二类是：以有机物作为壳体的，在腔体中间放置熔丝，以通孔电镀的方式将熔丝与表面电极连接再一起，典型产品有日本特许公布JP2006-244948与中国专利201110123326.X这两款产品都是用电路板叠合制作悬空熔丝(导线)型表面贴装熔断器，其特点是电镀的方式将熔丝与表面电极连接再一起，解决方型的陶瓷管焊接不良的问题，但这种设计也有以下3点缺陷：

1.熔丝位于产品中间，通过通孔电镀来连接表面的电极，但电路板材料，

其通孔内孔壁基材的膨胀系数较大与高于镀层金属，这样在较高温度下，镀层会与基材剥离，从而导致熔丝被拉长，如熔丝较小则会被拉断

2.带有空腔的电路板需要用胶粘合，一部分胶顺线往孔外流并覆盖线头，造成熔丝与熔丝的连接性变差，从而影响产品性能。

3.熔丝暴露通孔内，没有固定，易被折伤，造成熔丝与熔丝的连接性变差，从而影响产品性能。

此外传统中空熔丝型表面贴装熔断器，一般是将熔丝布置在空腔的中间，这种结构的要求空腔四周的孔壁有一定强度能抵御熔断，熔断是产生给冲击；而随着电子产品小型化，要求熔断器更为轻薄，这样需要压缩孔壁的厚度，当孔壁厚度薄到一定程度，则可能会被熔断，熔断是产生能量给冲破.这样就制约中空熔丝型表面贴装熔断器小型化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种悬空熔丝型表面贴装熔断器及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

本发明一方面提供了一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，包括：

具有第一空腔的至少一个空腔板、分别叠置在所述空腔板上下方的上基板和下基板、侧面端电极、以及熔丝；所述上基板至少包括顶板，所述下基板至少包括底板；

所述上基板和/或下基板与所述空腔板在两端处形成有盲孔；

所述基板和/或下基板的外侧面的两端以及所述盲孔的表面设置有侧面端电极；

所述熔丝的中间部分悬空在所述第一空腔中且所述熔丝的两端位于所述盲孔底部。

优选的，

所述上基板和下基板均与所述空腔板在两端处形成有盲孔；

所述上基板和下基板的外侧面的两端以及所述盲孔的表面设置有侧面端电极；

所述表面贴装熔断器还包括位于所述熔断器两端面的，所述端面电极连接对应端的侧面端电极；

所述熔丝有两个，且分别位于空腔板与上基板之间、空腔板与下基板之间。

优选的，还包括：

所述上基板为顶板，所述下基板为底板。

优选的，还包括：

所述上基板为依次叠置的顶板和上绝热阻燃板，所述下基板为依次叠置的下绝热阻燃板和底板。

优选的，所述上绝热阻燃板和/或下绝热阻燃板上开设有与所述空腔板上的第一空腔对应的第二空腔。

优选的，所述第一空腔中填充有填料，所述填料包括金属氧化物和/或金属的氢氧化物。

优选的，所述熔丝呈直线状、曲线状或绕线的线束。

优选的，所述熔丝为金属/合金材料的冲压片，或通过薄膜技术蚀刻出来的金属/合金材料丝/片；所述熔丝材料为Cu，Ag，Ni，Sn，Zn，W，Fe，Cr，Al，Mo中的一种或至少两种组成的合金。

优选的，所述熔丝的表面，涂覆含有氢氧化镁，氢氧化铝，石英砂，氧化铝的灭弧层。

本发明另一方面还提供了上述所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(a)在准备好的上基板和/或下基板的一面制作侧面端电极图形，在准备好的至少一个绝缘板上挖第一空腔，制成至少一个空腔板；

(b)在所述上基板和/或下基板上钻孔，形成通孔阵列；

(c)将所述上基板、熔丝、空腔板、下基板依次压合在一起，所述熔丝夹在所述上基板与所述空腔板之间，和/或所述熔丝夹在所述下基板与所述空腔板之间；所述熔丝的部分悬空在所述空腔板的第一空腔上，所述熔丝的部分暴露在所述通孔中，所述上基板和/或下基板与所述空腔板之间形成盲孔阵列；

(d)进行盲孔电镀且沿所述盲孔阵列的中间部位切割所述上基板、熔丝、空腔板以及下基板，使所述熔丝与对应的侧面端电极形成面连接，切断的所述熔丝的两端位于所述盲孔底部；

(e)根据第一空腔阵列进行相应的切割，形成单个熔断器。优选的，所述步骤(d)中先进行盲孔电镀后再沿所述盲孔阵列的中间部位切割所述上基板、熔丝、空腔板以及下基板。

优选的，所述步骤(d)中先沿所述盲孔阵列的中间部位切割所述上基板、熔丝、空腔板以及下基板，再进行盲孔电镀。

优选的，所述步骤(c)还包括在所述第一空腔中填充填料。

优选的，所述上基板包括顶板和上绝热阻燃板，所述下基板包括底板和下绝热阻燃板；

所述上绝热阻燃板和/或下绝热阻燃板上开设有与所述第一空腔对应的第二空腔。

本发明将熔丝由产品的中间移至产品上部，并在熔丝两端的顶部处开一个盲孔，利用盲孔电镀的方式将熔丝固定在盲孔的底部，这样不但解决了熔丝在通孔内镀层与基材剥离，从而导致熔丝被拉长或拉断的问题，还解决熔丝暴露通孔内，没有固定，易被折伤的问题.

因熔丝置于盲孔的底部，其与侧面端电极连接长度相当于整个盲孔直径，即使一部分胶顺线往孔外流并覆盖部分线头，也有较大面积熔丝与侧面端电极连接，不会造成熔丝与熔丝的连接性变差。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的表面贴装熔断器的立体图；

图2是本发明的表面贴装熔断器的爆炸图；

图3是本发明纯中空结构的熔断器各层的爆炸图；

图4是本发明无绝热阻燃层的熔断器各层的爆炸图；

图5是本发明单层熔丝的熔断器的产品立体图；

图6是本发明单层熔丝的熔断器各层的爆炸图；

图7是本发明空腔填充填料示意图；

图8是制造本发明的表面贴装熔断器切割的说明图；

图9A-9C为熔丝的不同形状示意图；

图10为本发明熔断器制备方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如图10所示，本发明提供了一种悬空熔丝型表面贴装熔断器的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(a)在准备好的上基板和下基板的一面制作侧面端电极图形，将另一面制成光板或挖有盲腔。该上、下基板其既可以采用覆铜板，也可以采用有机塑料电镀而成。在准备好的绝缘板上挖第一空腔，制成空腔板，空腔板可以是多个，该绝缘板具体可采用光板，直接CNC(Computer numerical control数字机床)挖腔，此空腔内还可以添加填料如图7所示，该填料包括金属氧化物和/或金属的氢氧化物。吸热型的填料如石英砂，氧化铝，氧化镁或反应型填料如氢氧化镁，氢氧化铝，三聚氰胺盐类以提高性能。

优选实施例中，还可以在空腔内添加灭弧材料，灭弧材料可以包括各种玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、无机盐，或者这些灭弧材料、其他已知灭弧材料的混合物或结合物。灭弧材料可以选择无机粘结剂，中空玻璃微球，石英砂或其他金属氧化物如ZrO2等。

本发明中还可以通过铣、冲压等机械加工方法在绝缘板上形成中间空腔。

(b)在上基板和下基板上钻孔，形成通孔阵列。形成的通孔阵列如图9中的1100所示。

(c)将上基板、熔丝、空腔板、下基板依次压合在一起。该实施例中，采用两个熔丝层，一层夹在上基板与空腔板之间，另一层夹在下基板与空腔板之间(如图2、3所示)。其中，熔丝的部分悬空在空腔板的第一空腔上，熔丝的部分暴露在通孔中，上基板和下基板与空腔板之间形成盲孔阵列。

(d)进行盲孔电镀且沿盲孔阵列的中间部位切割上基板、熔丝、空腔板以及下基板，使熔丝与对应的侧面端电极形成面连接。使孔内熔丝与两端的侧面端电极形成面连接，切断的熔丝的两端位于盲孔底部，与对应端的侧面端电极连接。

(e)根据第一空腔阵列进行相应的切割，形成单个熔断器。

本发明步骤(d)中可以先进行盲孔电镀后再沿所述盲孔阵列的中间部位切割所述上基板、熔丝、空腔板以及下基板，也可以先沿所述盲孔阵列的中间部位切割所述上基板、熔丝、空腔板以及下基板再进行盲孔电镀。在上述方法中，形成的是采用对称布置熔丝工艺。为使上下的侧面端电极连接，本发明还在步骤(c)中，在压合后，在两端面处形成端面电极，如图1中的900。利用对冲的原理，这种设计可以大大降低产品壳壁的冲击力。提高了产品的性能，同时也降低了产品的厚度，使中空熔丝型表面贴装熔断器可以做的更轻薄。

本发明中，上述的上基板可以包括顶板和上绝热阻燃板，下基板可以包括底板和下绝热阻燃板，当然，上基板可以只包括顶板，下基板可以只包括底板。本发明的绝热阻燃板为一种低导热系数，耐高温的材料，如玻璃纤维增强的复合树脂材料，液晶材料，聚酰亚胺，聚四氟乙烯，石棉板，云母片等。

如图1-3所示，熔断器2500依次包括顶板100、上绝热阻燃板200、上熔丝300、空腔板400、下熔丝350、底板150以及下绝热阻燃板250。顶板100外侧面的两端有侧面端电极110，底板150的外侧面的两端也有侧面端电极(图中未示出)。如图1所示，在熔断器2500的两个端面还设有端面电极900，连接对应端的顶板100和底板150上的侧面端电极110。这使得上熔丝300和下熔丝350之间电连接。其中顶板100﹑底板150是由覆铜电路板通过腐蚀方法，将表面附有铜箔的电路板的部分铜箔除去而制成一侧形成表面端电极110；并与上绝热阻燃板200﹑下绝热阻燃板250﹑叠在一起钻孔，并同上熔丝300，下熔丝350依次压合在空腔板400上，形成盲孔800，再电镀将上熔丝300，下熔丝350上覆盖镀层，使其与表面端电极110连接。

图3，为本发明图1熔断器各层的爆炸图，其在图1-2的基础上通过上腔板500、上腔板550替换上绝热阻燃板200﹑下绝热阻燃板250，使其熔丝300与350完全悬空，改善熔丝贴壁的影响。或者说在上绝热阻燃板200﹑下绝热阻燃板250上开设第二空腔，第一空腔和第二空腔组成的结构使得熔丝300与350完全悬空。

图4是本发明另一实施例的熔断器各层的爆炸图，其在图1-2的基础上，取消上绝热阻燃板200﹑下绝热阻燃板250。

图5-6，是本发明再一实施例中的熔断器各层的爆炸图，其在图1-2的基础上，取消下绝热阻燃板250与下熔丝350，同时也取消侧面电镀层即端面电极900，这是为了满足市场上采用单线即可满足要求的情况设置的。

图9A-9C，显示了3种具体形状的熔丝，通过更改熔丝310、320、330的形状，可以实现快慢断、高低等多种产品的切换。

图8描述了整片的熔断器部件，用于后续切割成单个熔断器的示意图。

1100为压合后钻的通孔并通过电镀使孔内覆盖金属层实现熔丝板与顶板、底板侧面端电极导通，1200为纵向切割线，1300为横向切割线，2500为单个熔断器。

在利用上述制造方法生产本发明的表面贴装熔断器时，由于采用模块化的制造方法，只需更换熔丝形状、厚度、材料即可生产不同的类型产品，且各层板之间无关联可以独立制造，只需最后装配压合，故其工艺流程大大将低，可实现快速大量生产。

上述发明的表面贴装熔断器，通过在顶板﹑绝热阻燃板上开孔，与下层空腔板，形成一个盲孔，将熔丝置于盲孔底部，并利用盲孔电镀的方式将熔丝固定在盲孔的底部，这样不但解决了先前日本特许公布JP2006-244948与中国专利201110123326.X其熔丝在通孔内镀层与基材剥离，从而导致熔丝被拉长或拉断的问题，还解决熔丝暴露通孔内，没有固定，易被折伤的问题，以及胶覆盖部分线头的问题。

针对盲孔需要控制孔径的纵横比，一般需要将其纵横比在0.3以下，而0.3以上则需要采用填孔电镀；而本发明利用在盲孔底部开了一条槽，将上下层导通，便于电镀药水贯通，使传统的电镀线也可以将电镀的纵横比做到0.5以上。

本发明另一个实施例中，为实现高电流、高分断、抗高脉冲/浪涌度熔断器，可以制作中空多层、并联熔丝结构，多层是指多个图1所示结构熔断器的叠加。在具体制备时，可以按照上述各层板的叠加顺序层压，之后进行切割、盲孔电镀等步骤。在中空多层结构中，每一空腔板对应的熔丝结构形成并联。

熔丝可以是用传统的单金属或者合金线，也可以是绕线的线束(单金属或合金熔丝绕在玻璃纤维线束上)，还可以是金属/合金材料的冲压片，还可以是通过薄膜技术蚀刻出来的金属/合金材料丝或者片，以上所有金属/合金材料可以是Cu，Ag，Ni，Sn，Zn，W，Fe，Cr，Al，Mo等金属及其合金材料。本发明中的熔丝还可以是碳纤维等无机材料

另外熔丝的表面可涂覆含有氢氧化镁，氢氧化铝，石英砂，氧化铝等灭弧材料的灭弧层，以避免烧板。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (14)

1.一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于，包括：

具有第一空腔的至少一个空腔板、分别叠置在所述空腔板上下方的上基板和下基板、侧面端电极、以及熔丝；所述上基板至少包括顶板，所述下基板至少包括底板；

所述上基板和下基板与所述空腔板在两端处形成有盲孔，所述空腔板上开设有连通所述上基板的所述盲孔及所述下基板的所述盲孔的开槽；

所述上基板和/或下基板的外侧面的两端以及所述盲孔的表面设置有侧面端电极；

所述熔丝的中间部分悬空在所述第一空腔中且所述熔丝的两端位于所述盲孔底部。

2.如权利要求1所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于，

所述上基板和下基板均与所述空腔板在两端处形成有盲孔；

所述上基板和下基板的外侧面的两端以及所述盲孔的表面设置有侧面端电极；

所述表面贴装熔断器还包括位于所述熔断器两端面的端面电极，所述端面电极连接对应端的侧面端电极；

所述熔丝至少有两个，且所有所述熔丝平行位于所述空腔内部，并且通过端面电极并联连接。

3.如权利要求1或2所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于，还包括：

所述上基板为顶板，所述下基板为底板。

4.如权利要求1或2所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于，还包括：

所述上基板为依次叠置的顶板和上绝热阻燃板，所述下基板为依次叠置的下绝热阻燃板和底板。

5.如权利要求4所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于，所述上绝热阻燃板和/或下绝热阻燃板上开设有与所述空腔板上的第一空腔对应的第二空腔。

6.如权利要求1或2所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于，所述第一空腔中填充有填料，所述填料包括金属氧化物和/或金属的氢氧化物。

7.如权利要求1或2所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于，所述熔丝呈直线状、曲线状或绕线的线束。

8.如权利要求1或2所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于，所述熔丝为金属/合金材料的冲压片，或通过薄膜技术蚀刻出来的金属/合金材料丝/片；所述熔丝材料为Cu，Ag，Ni，Sn，Zn，W，Fe，Cr，Al，Mo中的一种或至少两种组成的合金。

9.如权利要求1所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于，所述熔丝的表面，涂覆含有氢氧化镁，氢氧化铝，石英砂，氧化铝的灭弧层。

10.如权利要求1所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（a）在准备好的上基板和/或下基板的一面制作侧面端电极图形，在准备好的至少一个绝缘板上挖第一空腔，制成至少一个空腔板；

（b）在所述上基板和/或下基板上钻孔，形成通孔阵列；

（c）将所述上基板、熔丝、空腔板、下基板依次压合在一起，所述熔丝夹在所述上基板与所述空腔板之间，和/或所述熔丝夹在所述下基板与所述空腔板之间；所述熔丝的部分悬空在所述空腔板的第一空腔上，所述熔丝的部分暴露在所述通孔中，所述上基板和/或下基板与所述空腔板之间形成盲孔阵列；

（d）进行盲孔电镀且沿所述盲孔阵列的中间部位切割所述上基板、熔丝、空腔板以及下基板，使所述熔丝与对应的侧面端电极形成面连接；切断的所述熔丝的两端位于所述盲孔底部；（e）根据第一空腔阵列进行相应的切割，形成单个熔断器。

11.如权利要求10所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器的制备方法，其特征在于，所述步骤（d）中先进行盲孔电镀后再沿所述盲孔阵列的中间部位切割所述上基板、熔丝、空腔板以及下基板。

12.如权利要求10所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器的制备方法，其特征在于，所述步骤（d）中先沿所述盲孔阵列的中间部位切割所述上基板、熔丝、空腔板以及下基板，再进行盲孔电镀。

13.如权利要求10所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器的制备方法，其特征在于，

所述步骤（c）还包括在所述第一空腔中填充填料。

14.如权利要求10所述的悬空熔丝型表面贴装熔断器的制备方法，其特征在于，所述上基板包括顶板和上绝热阻燃板，所述下基板包括底板和下绝热阻燃板；

所述上绝热阻燃板和/或下绝热阻燃板上开设有与所述第一空腔对应的第二空腔。