CN106531587B - 一种过流保护装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子器件技术领域，尤其涉及一种过流保护装置及其制造方法；该过流保护装置包括熔断体和具有空腔的绝缘体；绝缘体包括相叠置的第一盖板和第二盖板，第一盖板开设有第一凹腔，第二盖板开设有与第一凹腔相配合的第二凹腔，第一凹腔和第二凹腔相盖合形成空腔；第一盖板的长度小于第二盖板的长度，且第一盖板紧密压合于第二盖板的中部，第一盖板的两端部设置有第一端电极，第二盖板的两端部设置有与第一端电极电性连接的第二端电极；熔断体夹设在第一盖板与第二盖板之间，且熔断体的中部悬置在空腔中，熔断体的两端部伸出第一盖板的两端面，并与第二端电极电性连接。本发明安全分断能力高，易于生产制造，且熔断体和端部电极连接可靠性高。

Description

一种过流保护装置及其制造方法

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，尤其涉及一种过流保护装置及其制造方法。

背景技术

过流保护装置是一种由熔断体和支撑或保护熔断体的绝缘体组成的装置，其利用熔点较低的金属材料或浆料制成金属丝/片作为熔断体，串联在被保护电路中，当电路或电路中的设备过载或发生故障时，熔断体因发热而被瞬时熔断，从而切断电路，达到保护电路或设备的目的。随着过流保护装置微型化的发展，熔断体的分断安全问题逐渐成为高电压、大电流应用时需要考虑的重点因素。在故障电流过大或短路断开的瞬间，熔断体上会产生能量强大的电弧，如果熔断体附近没有设置熄灭此种电弧的材料，过流保护装置就会燃烧甚至有产生爆炸的危险，轻则烧毁电路中其他贵重元件，重则甚至会因电弧引燃发生火灾、危及人身安全。

中国专利201220702979.3中提出一种表面贴装熔断器，采用增加绝缘壳内部容积的方法，将传统陶瓷管壳状熔断器的端帽用铜片代替，并在绝缘壳内部填充灭弧材料，从而提高了熔断器的额定分断能力，使其可满足250VAC/50A的分断要求。但该熔断器熔芯固定较为困难，且其生产方式为单个组装，导致生产效率低，生产成本相对较高，不利于大量生产。

此外，中国专利200810092353.3、200910007157.6、201110123326.X和201220063222.4分别提供了一种悬空熔丝型表面贴装熔断器及制作方法，通过在上、下绝缘基板中部分别形成一个凹腔，两绝缘基板之间通过粘合剂粘合，金属熔丝置于两绝缘基板间形成悬空熔丝结构，凹腔内填充灭弧剂，以吸收熔断器在熔丝熔断过程中释放的能量，熔丝有部分露出绝缘体端部外侧并弯曲使其贴近于端面电极，在绝缘外壳盖板相对的内侧面上设置加强电极，并延伸到绝缘体两端边缘与端面电极相电连接，使得加强电极的端部与端面电极有接触，同时使得熔丝的两端分别与相应的加强电极之间形成面接触，保证了熔丝与端面电极连接的可靠性。采用该类熔断器可满足250VAC/100A分断条件要求，且其制造方法简单，成本较低，易实现工业化连续生产。

然而，该类熔断器同样存在以下问题：

1)由于金属熔体、端部电极、绝缘基板间受冷热冲击时热膨胀系数不一致，导致产品在使用一段时间后会出现由于熔丝与端面电极在冷热冲击下附着力变小而松动；

2)两绝缘基板采用普通的环氧树脂材料制作，而由于环氧树脂的玻璃化转变温度(Tg)较低，因此在熔断器发生电流过载时，很容易引起其绝缘体外壳发生变形；

3)在上下绝缘基板通过粘合剂进行粘合的过程中，过多的胶会顺着熔丝外流并覆盖线头，容易导致熔丝与端电极连接出现异常而无法正常工作。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种体积小，安全分断能力高，易于生产制造，且产品安全可靠的过流保护装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种过流保护装置，包括熔断体和具有空腔的绝缘体；所述绝缘体包括相叠置的第一盖板和第二盖板，所述第一盖板开设有第一凹腔，所述第二盖板开设有与所述第一凹腔相配合的第二凹腔，所述第一凹腔和所述第二凹腔相盖合形成所述空腔；

所述第一盖板的长度小于所述第二盖板的长度，且所述第一盖板紧密压合于所述第二盖板的中部，所述第一盖板的两端部设置有第一端电极，所述第二盖板的两端部设置有与所述第一端电极电性连接的第二端电极；

所述熔断体夹设在所述第一盖板与所述第二盖板之间，且所述熔断体的中部悬置在所述空腔中，所述熔断体的两端部伸出所述第一盖板的两端面，并与所述第二端电极电性连接。

作为本发明过流保护装置的一种改进，所述空腔为真空腔或惰性气体腔，所述空腔的腔壁上涂覆有灭弧涂层。其中，真空腔或惰性气体腔使得过流保护装置的绝热效果良好，并在分断时达到快速的灭弧效果；而且真空负压状态下，使得两盖板间的粘合力增加，防止盖板开裂。而灭弧涂层可采用高比热容填充物，如硅橡胶、陶瓷、金属氧化物颗粒等物质，也可以为两种或两种以上上述颗粒的混合物，或者上述颗粒与其它材料的混合物，如水玻璃或氢氧化镁等，其受热分解后可放出水分子，吸热并淬灭电弧的等离子体。这样，当熔断体熔断时释放的能量可被灭弧涂层有效地吸收，从而保证过流保护装置在熔断过程中不出现炸飞、烧板或飞弧情况。

作为本发明过流保护装置的一种改进，所述第一盖板和所述第二盖板均为含有耐电弧填料的陶瓷基板或树脂基板；所述耐电弧填料为二氧化硅、三氧化二铝、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化镁和氧化锆中的至少一种。通过在陶瓷基板或树脂基板中引入耐电弧填料，可有效减少绝缘体的膨胀，并使过流保护装置发生熔断动作时，具有良好的绝热与耐电弧能力，避免绝缘体保护壳过热。

作为本发明过流保护装置的一种改进，所述绝缘体的形状呈“凸”字形；所述空腔的形状为方形、椭球形或球形。其中，“凸”字形绝缘体结构，一方面，可使第一盖板和第二盖板直接粘接，从而避开了第一盖板与第二盖板的端电极粘接而造成粘合力降低的问题，提高了粘接的可靠性；另一方面，有效防止胶粘剂覆盖线头而造成熔断体与端电极连接可靠性低的缺陷；其中，需要说明的是，所述空腔还可根据实际需要设置为其他不规则形状，且所述空腔可设置为多个。

作为本发明过流保护装置的一种改进，所述第一盖板的长度为所述第二盖板的长度的6/10～9/10。若第一盖板长度过大，无法保证第一盖板和第二盖板之间的粘合强度，同时也无法解决两盖板粘合过程中因胶粘剂外流覆盖线头的问题；若第一盖板长度过小，会导致熔断体裸露，无法满足实际使用需求。

作为本发明过流保护装置的一种改进，所述第一端电极包括第一侧面端电极和第一端面电极；所述第二端电极包括第二侧面端电极和第二端面电极；所述熔断体的两端部与所述第二侧面端电极电性连接。

作为本发明过流保护装置的一种改进，所述第一盖板至少包括依次叠置的顶板和第一绝热阻燃板，所述第二盖板至少包括依次叠置的第二绝热阻燃板和底板；所述第一凹腔位于所述第一绝热阻燃板的中央，所述第二凹腔位于所述第二绝热阻燃板的中央。

作为本发明过流保护装置的一种改进，所述熔断体为通过冲压或蚀刻技术形成的金属/合金材料丝/片；所述熔断体呈直线状、曲线状或绕线状。

作为本发明过流保护装置的一种改进，所述第一盖板和所述熔断体的数量均设置为至少两个，其分别设置在所述第二盖板的两侧。其中，需要说明的是，本发明的第一盖板和第二盖板之间根据需要可以增加至少一层夹层，熔断体位于盖板与夹层之间或夹层与夹层之间，增加一层夹层即可增加一层熔断体，不同层之间的熔断体相互并联并都与端电极电性连接，多层并联的熔断体可以分担电路中的电流，当电路中的电流过大时，过大的电流会分担到更多层的熔断体上，从而分担熔断过程中造成的破坏力，进而避免过流保护装置因熔断过程的破坏力过大而导致的破损并对周围的器件造成破坏。

本发明的另一目的在于提供一种上述的过流保护装置的制造方法，其包括以下步骤：

步骤一、首先准备第一基板和第二基板，应用层压或冲压技术，使第一基板形成第一凹腔阵列，使第二基板形成第二凹腔阵列；

步骤二、先对靠近第二凹腔的两端部进行金属化，接着将熔断体放置在第二凹腔阵列的中轴线上，同时使熔断体与金属化部分进行焊接和固定；

步骤三、使第一基板的长度与第二基板非金属化部分的长度相同，在真空或惰性气氛下，使第一基板压合粘接在第二基板上形成具有空腔的绝缘体阵列；

步骤四、对绝缘体的两端部进行二次金属化形成端电极，并通过模切刀对基板进行切割即制成单个过流保护装置。

相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：

1)本发明通过使第一盖板的长度小于第二盖板的长度，同时使熔断体的两端部伸出所述第一盖板的两端面，并与所述第二端电极电性连接；这样在第一盖板和第二盖板进行压合粘接时，不会因为胶的外流造成熔断体与端电极连接异常而开路，有效提高了熔断体与端电极连接的可靠性。

2)本发明采用含有耐电弧填料的陶瓷基板或树脂基板，并通过“凸”形绝缘体结构的设计，消除了过流保护装置在使用过程中由于金属熔体、端部电极、绝缘盖板间受冷热冲击时热膨胀系数不一致性造成的影响，提高了熔断体与端部电极连接的稳定性。

3)本发明通过设置真空腔或惰性气体腔，并在腔壁涂覆灭弧涂层的设计，大大提高了产品在高电压、大电流下的分断能力和耐电弧能力。

4)本发明过流保护装置制作工艺简单，生产成本较低，生产效率高，易实现工业化连续生产。

附图说明

图1为本发明的结构示意图之一。

图2为图1的分解示意图之一。

图3为图1的分解示意图之二。

图4为图1的分解示意图之三。

图5为图1的分解示意图之四。

图6为本发明的结构示意图之二。

图7为图6的分解示意图。

图8为制造本发明的过流保护装置过程中进行切割前的俯视图。

图中：1-熔断体；2-绝缘体；21-第一盖板；211-顶板；212-第一绝热阻燃板；22-第二盖板；221-第二绝热阻燃板；222-底板；3-第一端电极；31-第一侧面端电极；32-第一端面电极；4-第二端电极；41-第二侧面端电极；42-第二端面电极；5-空腔；51-第一凹腔；52-第二凹腔；6-灭弧涂层。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式和说明书附图对本发明及其有益效果作进一步详细说明，但本发明的具体实施方式不限于此。

如图1～8所示，一种过流保护装置，包括熔断体1和具有空腔5的绝缘体2；熔断体1为通过冲压或蚀刻技术形成的金属/合金材料丝/片；其中，熔断体1可以是直线状、曲线状或绕线状；绝缘体2包括相叠置的第一盖板21和第二盖板22，第一盖板21开设有第一凹腔51，第二盖板22开设有与第一凹腔51相配合的第二凹腔52，第一凹腔51和第二凹腔52相盖合形成空腔5；第一盖板21的长度小于第二盖板22的长度，且第一盖板21紧密压合于第二盖板22的中部，第一盖板21的两端部设置有第一端电极3，第二盖板22的两端部设置有与第一端电极3电性连接的第二端电极4；熔断体1夹设在第一盖板21与第二盖板22之间，且熔断体1的中部悬置在空腔5中，熔断体1的两端部伸出第一盖板21的两端面，并与第二端电极4电性连接。

其中，第一盖板21和第二盖板22均为含有耐电弧填料的陶瓷基板或树脂基板；耐电弧填料为二氧化硅、三氧化二铝、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化镁和氧化锆中的至少一种。通过在陶瓷基板或树脂基板中引入耐电弧填料，可有效减少绝缘体2的膨胀，并使过流保护装置发生熔断动作时，具有良好的绝热与耐电弧能力，避免绝缘体2保护壳过热。

其中，空腔5为真空腔5或惰性气体腔，空腔5的腔壁上涂覆有灭弧涂层6。真空腔5或惰性气体腔使得过流保护装置的绝热效果良好，并在分断时达到快速的灭弧效果；而且真空负压状态下，使得两盖板间的粘合力增加，防止盖板开裂。而灭弧涂层6可采用高比热容填充物，如硅橡胶、陶瓷、金属氧化物颗粒等物质，也可以为两种或两种以上上述颗粒的混合物，或者上述颗粒与其它材料的混合物，如水玻璃或氢氧化镁等，其受热分解后可放出水分子，吸热并淬灭电弧的等离子体。这样，当熔断体1熔断时释放的能量可被灭弧涂层6有效地吸收，从而保证过流保护装置在熔断过程中不出现炸飞、烧板或飞弧情况。

本发明提供一种该过流保护装置的制造方法，其包括以下步骤：

步骤一、首先准备第一基板和第二基板，应用层压或冲压技术，使第一基板形成第一凹腔51阵列，使第二基板形成第二凹腔52阵列；

步骤二、先对靠近第二凹腔52的两端部进行金属化，接着将熔断体1放置在第二凹腔52阵列的中轴线上，同时使熔断体1与金属化部分进行焊接和固定；

步骤三、使第一基板的长度与第二基板非金属化部分的长度相同，在真空或惰性气氛下，使第一基板压合粘接在第二基板上形成具有空腔5的绝缘体2阵列；

步骤四、对绝缘体2的两端部进行二次金属化形成端电极，并通过模切刀对基板进行切割即制成单个过流保护装置。

在根据本发明的过流保护装置的一实施例中，绝缘体2的形状呈“凸”字形；空腔5的形状为方形、椭球形或球形。其中，“凸”字形绝缘体2结构，一方面，可使第一盖板21和第二盖板22直接粘接，从而避开了第一盖板21与第二盖板22的端电极粘接而造成粘合力降低的问题，提高了粘接的可靠性；另一方面，有效防止胶粘剂覆盖线头而造成熔断体1与端电极连接可靠性低的缺陷；其中，需要说明的是，空腔5还可根据实际需要设置为其他不规则形状，且空腔5可设置为多个。

在根据本发明的过流保护装置的一实施例中，第一盖板21的长度为第二盖板22的长度的6/10～9/10。若第一盖板21长度过大，无法保证第一盖板21和第二盖板22之间的粘合强度，同时也无法解决两盖板粘合过程中因胶粘剂外流覆盖线头的问题；若第一盖板21长度过小，会导致熔断体1裸露，无法满足实际使用需求。

在根据本发明的过流保护装置的一实施例中，第一端电极3包括第一侧面端电极31和第一端面电极32；第二端电极4包括第二侧面端电极41和第二端面电极42；熔断体1的两端部与第二侧面端电极41电性连接。

在根据本发明的过流保护装置的一实施例中，参照图3和图5，第一盖板21至少包括依次叠置的顶板211和第一绝热阻燃板212，第二盖板22至少包括依次叠置的第二绝热阻燃板221和底板222；第一凹腔51位于第一绝热阻燃板212的中央，第二凹腔52位于第二绝热阻燃板221的中央。

在根据本发明的过流保护装置的一实施例中，参照图6～7，第一盖板21和熔断体1的数量均设置为至少两个，其分别设置在第二盖板22的两侧。其中，需要说明的是，本发明的第一盖板21和第二盖板22之间根据需要可以增加至少一层夹层，熔断体1位于盖板与夹层之间或夹层与夹层之间，增加一层夹层即可增加一层熔断体1，不同层之间的熔断体1相互并联并都与端电极电性连接，多层并联的熔断体1可以分担电路中的电流，当电路中的电流过大时，过大的电流会分担到更多层的熔断体1上，从而分担熔断过程中造成的破坏力，进而避免过流保护装置因熔断过程的破坏力过大而导致的破损并对周围的器件造成破坏。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种过流保护装置，其特征在于：包括熔断体和具有空腔的绝缘体；

所述绝缘体包括相叠置的第一盖板和第二盖板，所述第一盖板开设有第一凹腔，所述第二盖板开设有与所述第一凹腔相配合的第二凹腔，所述第一凹腔和所述第二凹腔相盖合形成所述空腔；

所述第一盖板的长度小于所述第二盖板的长度，且所述第一盖板紧密压合于所述第二盖板的中部，所述第一盖板的两端部设置有第一端电极，所述第二盖板的两端部设置有与所述第一端电极电性连接的第二端电极；

所述熔断体夹设在所述第一盖板与所述第二盖板之间，且所述熔断体的中部悬置在所述空腔中，所述熔断体的两端部伸出所述第一盖板的两端面，并与所述第二端电极电性连接。

2.根据权利要求1所述的过流保护装置，其特征在于：所述空腔为真空腔或惰性气体腔，所述空腔的腔壁上涂覆有灭弧涂层。

3.根据权利要求1所述的过流保护装置，其特征在于：所述第一盖板和所述第二盖板均为含有耐电弧填料的陶瓷基板或树脂基板；所述耐电弧填料为二氧化硅、三氧化二铝、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化镁和氧化锆中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的过流保护装置，其特征在于：所述绝缘体的形状呈“凸”字形；所述空腔的形状为方形、椭球形或球形。

5.根据权利要求1所述的过流保护装置，其特征在于：所述第一盖板的长度为所述第二盖板的长度的6/10～9/10。

6.根据权利要求1所述的过流保护装置，其特征在于：所述第一端电极包括第一侧面端电极和第一端面电极；所述第二端电极包括第二侧面端电极和第二端面电极；所述熔断体的两端部与所述第二侧面端电极电性连接。

7.根据权利要求1所述的过流保护装置，其特征在于：所述第一盖板至少包括依次叠置的顶板和第一绝热阻燃板，所述第二盖板至少包括依次叠置的第二绝热阻燃板和底板；所述第一凹腔位于所述第一绝热阻燃板的中央，所述第二凹腔位于所述第二绝热阻燃板的中央。

8.根据权利要求1所述的过流保护装置，其特征在于：所述熔断体为通过冲压或蚀刻技术形成的金属/合金材料丝/片；所述熔断体呈直线状、曲线状或绕线状。

9.根据权利要求1所述的过流保护装置，其特征在于：所述第一盖板和所述熔断体的数量均设置为至少两个，其分别设置在所述第二盖板的两侧。

10.一种权利要求1所述的过流保护装置的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、首先准备第一基板和第二基板，应用层压或冲压技术，使第一基板形成第一凹腔阵列，使第二基板形成第二凹腔阵列；

步骤二、先对靠近第二凹腔的两端部进行金属化，接着将熔断体放置在第二凹腔阵列的中轴线上，同时使熔断体与金属化部分进行焊接和固定；

步骤三、使第一基板的长度与第二基板非金属化部分的长度相同，在真空或惰性气氛下，使第一基板压合粘接在第二基板上形成具有空腔的绝缘体阵列；

步骤四、对绝缘体的两端部进行二次金属化形成端电极，并通过模切刀对基板进行切割即制成单个过流保护装置。