CN107426921A - 一种满足过回流焊的自控制型保护器及其制造方法 - Google Patents

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胡志明
钱朝勇
吴国臣
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Abstract

本发明涉及一种可以耐受高压的自控制型保护器,属电子产品用自控制保护元器件,包括陶瓷基板、电极、绝缘层和主导电回路,其中:所述的陶瓷基板的为矩形陶瓷薄板,在该陶瓷基板的四个边上对称设有电极一、二、三和四,在其中的一对相对的电极对上连接有发热层,在该发热层上设有绝缘层,在绝缘层上设有电极层;至少在另一对电极上设有阻挡层,在电极层与阻挡层之间通过焊接或印刷并烧结的方式连接主导电回路。本发明不但有常规大电流保险丝的功能,同时具有自主控制加速主导电回路的快速熔断功能。阻挡层的设计可以在产品过回流焊贴装时,有效阻止爬锡影响主导电回路,从而安全过回流焊。

Description

一种满足过回流焊的自控制型保护器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种满足过回流焊的自控制型保护器及其制造方法,属电子产品用自控制保护元器件,特别适用于锂离子电池用自控制保护元器件。
背景技术
锂离子充电电池在手机、笔记本、平板电脑、数码相机等便携式移动设备中已得到大量地应用,并且正在越来越多地应用到储能电池、电动自行车电池、无人机、扫地机、电动平衡车等诸多新的领域中。其具有诸多优越性能的同时,却依然有着一旦充放电管理不当,就可能会起火燃烧、爆炸等缺点,特别是在电动车上应用时,因为其使用锂离子电池的数量或体积非常巨大,一旦发生燃烧或爆炸,甚至会有危及到生命的危险。
目前锂离子电池广泛应用两级以上的充放电保护回路,一级保护采用IC加MOSFET,已基本上能起到正常的过流、过压、防反充等各项保护。但一旦一级保护失效(虽然这种概率很小,但也还是有这种可能性),就需要二级保护起到必要的保护作用,目前二级保护有PTC、Breaker、SMD Fuse、温度保险丝、IC加MOSFET、自控制保护器多种保护方式。但锂离子电池除了过高电压充电有危险外,过低电压也会使锂离子电池处于危险的状态,上述多种保护方式,除自控制保护器能有一定的过低电压保护功能外,其它各种保护方式均无低电压保护功能。
目前市场上的自控制保护器,在过回流焊贴装时常出现PCB上锡膏沿电极爬到保护器的主导电回路两边,影响主导电回路的保护工作,甚至出现过炉已经熔断现象无法起到正常保护作用功能。
发明内容
本发明目的在于提供一种满足过回流焊的自控制型保护器。
本发明的再一目的在于:提供上述一种满足过回流焊的自控制型保护器的制造方法。
本发明目的通过下述方案实现:一种可以耐受高压的自控制型保护器,包括陶瓷基板、电极、绝缘层和主导电回路,其中:所述的陶瓷基板的为矩形陶瓷薄板,在该陶瓷基板的四个边上对称设有电极一、二、三和四,在其中的一对相对的电极对上连接有发热层,在该发热层上设有绝缘层,在绝缘层上设有电极层;至少在另一对电极上设有阻挡层,在电极层与阻挡层之间通过焊接或印刷并烧结的方式连接主导电回路。
本发明不但有常规大电流保险丝的功能,而且同时有自主控制加速主导电回路的快速熔断功能。特别是阻挡层可以在产品过回流焊贴装时有效阻止爬锡影响主导电回路,从而安全过回流焊。
在上述方案基础上,所述的阻挡层为绝缘材料的条形状、或环状,伸出电极至陶瓷基板上。
所述的陶瓷基板厚度不大于0.5mm。该薄型陶瓷基板可以是氧化铝、氧化锆等为主要原料的基材经冲压或激光切割等工艺加工形成,厚度在0.5mm以下。
本发明提供上述的一种可以耐受高压的自控制型保护器的制备方法,依下述步骤:
1)陶瓷基板表面的四周对称印刷导体浆料,经高温烧结后形成电极一、二、三、四;
2)一对相对的电极对之间印刷电阻浆料,经高温烧结后形成发热层;
3)在发热层上方印刷介质浆料,并将整个发热层覆盖,经过高温烧结形成绝缘层;
4)在绝缘层上方印刷一条导体浆料,经过高温烧结形成电极层;
5)至少在另一对相对的电极对上印刷或者溅射或者喷涂绝缘材料,根据绝缘材料种类采用高温烧结,或者低温固化形成阻挡层一,二;
6)在电极层与阻挡层一、二之间通过焊接或印刷并烧结的方式连接主导电回路。
其中,根据主导电回路的熔断体的材料,在主导电回路上方添加助熔剂。
在上述方案基础上,所述的阻挡层采用丝印工艺或者喷涂工艺或者溅射工艺或者曝光显影工艺将绝缘材料覆盖在电极上,所述的绝缘材料作为阻焊材料,为介质浆料、阻焊油墨,或者绝缘树脂。
所述的电极可采用丝印工艺将导体浆料印刷在陶瓷基板后经高温烧结后形成。导体浆料可以由银、铂、钯、金、铜、锌、铝等导电性良好的金属及其氧化物的一种或多种构成。
所述的主导电回路可以是高分子PTC热敏电阻、双金属片、低熔点合金(如铋铟锡合金)、高熔点合金(如锡铅、锡银、锡铅锑合金)、熔断体金属材料(银、铂、钯、金、铜、锌、铝等导电性良好的金属及其氧化物)、表面贴装型式的保险丝元件,以及合金表面镀银或镀锡的复合合金。
所述的发热层采用丝印工艺将电阻浆料印刷在陶瓷基板后经高温烧结后形成。电阻浆料可以是钌基、铂基、钯基的一种或多种构成。
所述的绝缘层采用丝印工艺将介质浆料印刷在有发热层的陶瓷基板后经高温烧结后形成。介质浆料可以是玻璃浆、陶瓷浆、玻璃釉等无机非金属绝缘材料构成。
本发明的优越性在于:不但有常规大电流保险丝的功能,同时具有自主控制加速主导电回路的快速熔断功能。阻挡层的设计可以在产品过回流焊贴装时有效阻止爬锡影响主导电回路,从而安全过回流焊。
附图说明
图1在陶瓷基板的四周对称印刷有电极一、二、三、四;
图2在陶瓷基板上电极三、四之间设有发热层;
图3在陶瓷基板上发热层和连接发热层的部分电极三、四之间覆盖有绝缘层;
图4在陶瓷基板上电极一、二上分别设有阻挡层一、二;
图5在绝缘层上有电极层;
图6在电极层与阻挡层一、二之间连接了主导电回路;
图7在图6基础上在主导电回路上有助熔剂层;
图中标号说明:
11、12、13、14——电极一、二、三、四;
15——电极层;
2——陶瓷基板;
3——发热层;
4——绝缘层;
51、52——阻挡层一、二;
6——主导电回路;
7——助熔剂。
具体实施方式
如图1在陶瓷基板的四周对称印刷有电极一、二、三、四,图2在陶瓷基板上电极三、四之间设有发热层,图3在陶瓷基板上发热层和连接发热层的部分电极三、四之间覆盖有绝缘层,图4在陶瓷基板上电极一、二上分别设有阻挡层一、二,图5在绝缘层上有电极层,图6在电极层与阻挡层一、二之间连接了主导电回路和图7在图6基础上在主导电回路上有助熔剂层所示:
一种可以耐受高压的自控制型保护器,包括陶瓷基板2、电极、绝缘层4和主导电回路6,其中:所述的陶瓷基板2的为矩形陶瓷薄板,在该陶瓷基板的四个边上对称设有电极一、二、三和四11、12、13、14,在其中的一对相对的电极三、四13、14上连接有发热层3,在该发热层3上设有绝缘层4,在绝缘层4上设有电极层15;在另一对电极一、二11、12上分设有阻挡层一、二51、52,在电极层15与阻挡层一、二51、52之间通过焊接或印刷并烧结的方式连接主导电回路6。
所述的阻挡层一、二51、52为绝缘材料的条形状结构,也可是环状、矩形、椭圆形等,且伸出电极一、二11、12至陶瓷基板2上。
所述的陶瓷基板2厚度不大于0.5mm。
本发明一种可以耐受高压的自控制型保护器的制备方法,依下述步骤:
1)在陶瓷基板2的上表面的四周对称印刷导体浆料,经高温烧结后形成电极一、二、三、四11、12、13、14,如图1所示;
2)一对相对的电极三、四13、14之间印刷电阻浆料,经高温烧结后形成发热层3,如图2所示;
3)在陶瓷基板2上,发热层3的上表面印刷介质浆料,并将整个发热层3覆盖,经过高温烧结形成绝缘层4,如图3所示;
4)在另一对相对的电极对,电极一、二11、12对上印刷或者溅射或者喷涂绝缘材料,根据绝缘材料种类采用高温烧结,或者低温固化形成阻挡层一,二51、52,如图4所示;
5)在绝缘层4上方印刷一条导体浆料,经过高温烧结形成电极层15,如图5所示;
6)在电极层15与阻挡层一、二51、52之间通过焊接或印刷并烧结的方式连接主导电回路6,如图6所示。
根据主导电回路6的熔断体的材料,在主导电回路6上方可添加助熔剂7层,如图7所示。
本实施例在电极层15与阻挡层一、二51、52之间印刷锡膏焊接合金形成主导电回路6,在合金上面加上的助熔剂7为助熔松香。
本发明所述的阻挡层采用丝印工艺或者喷涂工艺或者溅射工艺或者曝光显影工艺将绝缘材料覆盖在电极上形成的,为线形、矩形或椭圆形,所述的绝缘材料作为阻焊材料,为介质浆料、阻焊油墨,或者绝缘树脂。

Claims (6)

1.一种可以耐受高压的自控制型保护器,包括陶瓷基板、电极、绝缘层和主导电回路,其特征在于:所述的陶瓷基板的为矩形陶瓷薄板,在该陶瓷基板的四个边上对称设有电极一、二、三和四,在其中的一对相对的电极对上连接有发热层,在该发热层上设有绝缘层,在绝缘层上设有电极层;至少在另一对电极上设有阻挡层,在电极层与阻挡层之间通过焊接或印刷并烧结的方式连接主导电回路。
2.根据权利要求1所述的一种可以耐受高压的自控制型保护器,其特征在于:所述的阻挡层为绝缘材料的条形状、或环状,且伸出电极至陶瓷基板上。
3.根据权利要求1或2所述的一种可以耐受高压的自控制型保护器,其特征在于:所述的陶瓷基板厚度不大于0.5mm。
4.根据权利要求1至3之任项所述的一种可以耐受高压的自控制型保护器的制备方法,依下述步骤:
1)陶瓷基板表面的四周对称印刷导体浆料,经高温烧结后形成电极一、二、三、四;
2)一对相对的电极对之间印刷电阻浆料,经高温烧结后形成发热层;
3)在发热层上方印刷介质浆料,并将整个发热层覆盖,经过高温烧结形成绝缘层;
4)在绝缘层上方印刷一条导体浆料,经过高温烧结形成电极层;
5)至少在另一对相对的电极对上印刷或者溅射或者喷涂绝缘材料,根据绝缘材料种类采用高温烧结,或者低温固化形成阻挡层一,二;
6)在电极层与阻挡层一、二之间通过焊接或印刷并烧结的方式连接主导电回路。
5.根据权利要求4所述的一种可以耐受高压的自控制型保护器的制备方法,其特征在于:根据主导电回路的熔断体的材料,在主导电回路上方添加助熔剂。
6.根据权利要求4所述的一种可以耐受高压的自控制型保护器的制备方法,其特征在于:所述的阻挡层采用丝印工艺或者喷涂工艺或者溅射工艺或者曝光显影工艺将绝缘材料覆盖在电极上形成的,为线形、矩形或椭圆形,所述的绝缘材料作为阻焊材料,为介质浆料、阻焊油墨,或者绝缘树脂。
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