CN107452558A - 一种表面贴装熔断器及其制造方法 - Google Patents

一种表面贴装熔断器及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种表面贴装熔断器，包括一侧向内凹陷形成容置腔的绝缘壳体、包括两个导电电极及熔断部的熔丝主体及包覆所述熔断部的灭弧部，所述熔断部位于所述容置腔内，两个所述导电电极在所述容置腔内具有锚定部，所述导电电极伸出所述容置腔；所述灭弧部包括灭弧材料，所述灭弧材料含有金属水合物/含水硅酸盐矿物/含水硅铝酸盐矿物的一种或者几种；所述熔丝主体为导电金属材料一体成型的金属件，所述熔丝主体表面覆盖了由低熔点金属构成的薄层；本发明还提供两种所述表面贴装熔断器的制作方法；本发明的表面贴装熔断器大大缩短了灭弧的时间，避免了二次起弧、燃烧等问题以及熔断过程中熔断器出现炸裂、炸飞、烧板等情况的发生。

Description

一种表面贴装熔断器及其制造方法
技术领域
本发明涉及电气保护元件领域，尤其是提供一种表面贴装熔断器及其制造方法。
背景技术
熔断器，通常被用作电路保护器件，并与电路中要保护的组件形成电连接。一类熔断器，包括配置在中空绝缘外壳内的熔体，当在电路中发生故障情况例如过流情况时，熔体可以熔化并中断电路，以避免保护的组件或电路受到损害。以往的熔断器，熔体和焊接用端帽呈分体结构，一方面使得熔断器的结构比较复杂，生产成本较高，另一方面，呈分体结构的熔体和端帽生产组装不当容易出现接触不良的情况，影响电路的正常运行。
专利CN201320839953 公开了一种贴片熔断器结构，其包括一个包含熔丝线路和焊接用电极的金属片，一个外盖，一个防爆层和铺设其下方的高导热层。该外盖和防爆层间围成了中空凹穴和气室。该结构由于采用防爆层加盖密封，对熔断器各部分结构的尺寸公差要求较高，生产工艺较为复杂。此外，该结构对熔断器熔断后形成的电弧熄灭效果不理想，可能导致过流时熔断器本体的破裂，甚至会损坏被保护的电路和周围的电路组件。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种表面贴装熔断器，实现了更稳定的灭弧效果。
本发明的另外目的是提供两种所述表面贴装熔断器的制造方法。
为了达到上述目的，本发明提供一种表面贴装熔断器，包括：
绝缘壳体，所述绝缘壳体的一侧向内凹陷形成容置腔；
熔丝主体，所述熔丝主体包括两个导电电极及设置在所述导电电极之间的熔断部，所述熔断部位于所述容置腔内，所述导电电极伸出所述容置腔；
灭弧部，所述灭弧部包括灭弧材料，所述灭弧部包覆所述熔断部；
其特征在于，
所述灭弧材料含有金属水合物、含水硅酸盐矿物及含水硅铝酸盐矿物的一种或者几种；
所述熔丝主体为导电金属材料一体成型的金属件，所述熔丝主体表面覆盖由低熔点金属构成的薄层；
两个所述导电电极分别自所述容置腔的出口向所述容置腔的内顶壁延伸并向所述出口的方向回折下弯后形成锚定部，之后两个所述导电电极分别与所述熔断部的长度方向的两端固定连接。
其中，所述导电电极伸出所述容置腔后向所述绝缘壳体的两侧外壁弯折，方便与电路板或其他电路的连接；灭弧材料选用金属水合物、含水硅酸盐矿物及含水硅铝酸盐矿物的一种或者几种，这些灭弧材料的热分解温度介于300-900℃之间，在热分解时能大量吸热并能释放出水蒸气，所述灭弧材料还可以包括金属氧化物、玻璃粉及中空玻璃微球的一种或者几种，其中所述中空玻璃微球的直径为1-200微米；所述低熔点金属的薄层可以和导电金属形成合金化效应，进一步降低熔断部的熔融温度，使其低于所述灭弧材料的分解温度，从而使所述灭弧材料能够在所述熔断部熔断后及时分解，吸收大量热量并释放出水蒸气，淬灭电弧。
熔断部可以为曲面，也可以为平面。当所述熔断部为平面时，所述熔断部所在的平面与所述出口所述绝缘壳体的端壁所在的平面平行。所述导电电极具有的该种锚定部具有锚定作用，增加了所述导电电极在所述容置腔内的充填材料内的长度、接触面积及粘附强度，使得在所述熔断部熔断气化后，所述表面贴装熔断器的主体仍有足够强度附着在电路板上。
优选地，所述锚定部上开设有开孔和/或凹陷，与锚定部配合可以进一步提升导电电极在所述容置腔内的锚定力。
优选地，所述的低熔点金属为锡。
优选地，所述灭弧部还包括粘结剂。
进一步优选地，所述粘结剂为有机粘结剂或无机粘结剂，包括但不限于硅橡胶、硅酸盐或水玻璃等粘结剂。
进一步优选地，所述灭弧部中的所述粘结剂的质量百分比为5-90%。
优选地，所述导电电极具有凸出的不连通的辅助电极，所述辅助电极位于所述容置腔内。
所述辅助电极增加了所述导电电极在所述容置腔内的充填材料内的锚定作用，增加了所述导电电极在所述容置腔内的充填材料中的粘附强度，使得在所述熔断部熔断气化后，所述表面贴装熔断器的主体仍有足够强度附着在电路板上。
进一步优选地，所述辅助电极与所述熔断部并列排布。所述辅助电极及所述熔断部可以分别都呈不规则图形、弧形或直线型，所述辅助电极及所述熔断部的长度方向相近或相同。
优选地，所述辅助电极与所述熔断部位于同一平面。
对所述熔断部表面包覆所述灭弧部时，所述辅助电极可以在不影响所述表面贴装熔断器的电特性的基础上增大熔丝主体中部的挂胶面积，有效防止所述灭弧部的流失。
优选地，所述灭弧部填满所述容置腔与所述熔丝主体之间的空间。这种设置可以使所述灭弧部同时起到密封熔丝的作用，这样的熔断器的生产工艺更为简单。也可以在充填满所述灭弧部的所述容置腔的开口处用所述隔热树脂密封，这样可以达到更好的隔热密封效果。
优选地，所述灭弧部与所述绝缘壳体之间充填隔热树脂；所述隔热树脂优选环氧树脂。这样的结构可以具有更好的隔热密封效果。
本发明还提供一种所述表面贴装熔断器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S11、将一整片导电金属材料光刻/蚀刻形成多个相连的熔丝矩阵，在所述熔丝矩阵表面整体镀覆低熔点金属层，将所述熔丝矩阵折弯成型，制成包括折弯部及水平部的弯曲熔丝矩阵；
S12、将所述绝缘外壳植入根据所述弯曲熔丝矩阵的排列方式预先设置的装载板中形成绝缘外壳矩阵，所述绝缘外壳的开口朝向一致；
S13、将所述弯曲熔丝矩阵对应位置组装至所述绝缘外壳矩阵上，所述弯曲熔丝矩阵的每个所述折弯部位于所述绝缘外壳矩阵中的所述绝缘外壳的所述容置腔中；
S14、将所述灭弧部的浆料填充入所述绝缘外壳的所述容置腔中，并加热固化；
S15、切割或冲断所述弯曲熔丝矩阵的连接处，将所述水平部超出所述绝缘壳体的外侧的部分向所述绝缘壳体的外侧面折弯。
优选地，在进行所述步骤S12之后，在所述绝缘外壳的所述容置腔的底部灌装少量所述灭弧部，再进行所述步骤S13，以避免熔丝熔断部周围空隙的存在，影响灭弧效果。
本发明还提供另外一种所述表面贴装熔断器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S21、将一整片导电金属材料光刻/蚀刻形成多个相连的熔丝矩阵，在所述熔丝矩阵表面整体镀覆低熔点金属层，将所述熔丝矩阵折弯成型，制成包括折弯部及水平部的弯曲熔丝矩阵；
S22、将所述灭弧部的浆料包覆在所述熔断部的上表面及下表面，并加热固化；
S23、将所述绝缘外壳植入根据所述弯曲熔丝矩阵的排列方式预先设置的装载板中形成绝缘外壳矩阵，所述绝缘外壳的开口朝向一致；
S24、将所述弯曲熔丝矩阵对应位置组装至所述绝缘外壳矩阵上，所述弯曲熔丝矩阵的每个所述折弯部位于所述绝缘外壳矩阵中的所述绝缘外壳的所述容置腔中；
S25、将所述隔热树脂填充入所述绝缘外壳的所述容置腔中，并加热固化；
S26、切割或冲断所述弯曲熔丝矩阵的连接处，将所述水平部超出所述绝缘壳体的外侧的部分向所述绝缘壳体的外侧面折弯。
优选地，所述步骤S22中的所述灭弧部的包覆方式为点胶/浸润的方式。
优选地，在所述步骤S23之后，在所述绝缘外壳的所述容置腔的底部灌装少量所述隔热树脂，再进行所述步骤S24，以避免熔丝熔断部周围空隙的存在，影响灭弧效果。
进一步优选地，所述灭弧部为由硅橡胶、硅酸盐及水玻璃的一种或几种与金属水合物、含水硅酸盐矿物及含水硅铝酸盐矿物的一种或者几种均匀混合形成。
本发明的有益效果有：
与现有技术相比，本发明提供的表面贴装熔断器，一方面添加了热分解温度在300-900℃并能在热分解时大量吸热并释放出水蒸汽的灭弧材料，另一方面，在熔丝主体表面覆盖有一层低熔点金属，可以和导电金属形成合金化效应，进一步降低熔断部的熔融温度，使其低于灭弧材料的分解温度。因此，灭弧材料能够在熔断部熔断后及时分解，释放水蒸气进而淬灭电弧，大大缩短了灭弧的时间，避免了二次起弧、燃烧等问题以及熔断过程中熔断器出现炸裂、炸飞、烧板等情况的发生。
本发明提供的表面贴装熔断器，导电电极具有凸起的不导通的辅助电极和/或具有锚定部，增加了导电电极在容置腔内的充填材料中的锚定作用和粘附强度，使得在熔断部熔断气化后，熔断器的主体仍有足够强度附着在电路板上。
本发明提供的两种表面贴装熔断器的制造方法，实现了对于包括陶瓷类的绝缘外壳在内的表面贴装熔断器的矩阵式组装，一次可以制备多个熔断器，且制备工艺简单，大大提高了生产效率。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明中的实施例一的表面贴装熔断器的成品立体透视图；
图2为本发明中的实施例一的表面贴装熔断器的制造方法流程示意图；
图3为本发明中的实施例二的表面贴装熔断器的成品结构示意图；
图4为本发明中的实施例二的表面贴装熔断器的熔丝主体结构示意图；
图5为本发明中的实施例二的表面贴装熔断器的制造方法的流程示意图。
附图中，1-绝缘壳体；23-熔断部；24-导电电极；25-辅助电极；26-锚定部；3-灭弧材料；4-隔热树脂。
具体实施方式
通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种表面贴装熔断器，包括：一侧向内凹陷形成容置腔的绝缘壳体1；包括两个导电电极24及设置在导电电极24之间的熔断部23的熔丝主体，熔断部23位于所述容置腔内，熔断部23为两组截面较窄的熔丝主体的一部分，本实施例中两者围成菱形。两个导电电极24伸出所述容置腔，沿绝缘壳体1的一组对侧壁的末端折弯并与该末端贴合，再向该组对侧壁的外缘折弯并延伸贴合；灭弧部包括灭弧材料（图中未标出），该灭弧部包覆熔断部23并填满所述容置腔中；灭弧材料含有金属水合物/含水硅酸盐矿物/含水硅铝酸盐矿物的一种或者几种；所述熔丝主体为导电金属材料一体成型的金属件，所述熔丝主体表面覆盖由低熔点金属构成的薄层；两个导电电极24分别自所述容置腔的出口向所述容置腔的内顶壁延伸并向所述出口的方向回折下弯后形成锚定部26，之后两个导电电极24分别与熔断部23的长度方向的两端固定连接。锚定部26上开设有凹槽，有利于进一步提升锚定作用。
其中，所述的低熔点金属为锡，所述灭弧部还包括粘结剂，所述粘结剂可以为有机粘结剂/无机粘结剂，包括但不限于硅橡胶、硅酸盐或水玻璃等粘结剂；所述灭弧部中的所述粘结剂的质量百分比为5-90%。
如图2所示，本实施例中的表面贴装熔断器的制作方法包括如下步骤：
S11、将一整片导电金属材料光刻/蚀刻形成多个相连的熔丝矩阵，在所述熔丝矩阵表面整体镀覆低熔点金属层，将所述熔丝矩阵折弯成型，制成包括折弯部及水平部的弯曲熔丝矩阵；
S12、将绝缘外壳1植入根据所述弯曲熔丝矩阵的排列方式预先设置的装载板中形成绝缘外壳矩阵，所述绝缘外壳的开口朝上；
S13、将所述弯曲熔丝矩阵对应位置组装至所述绝缘外壳矩阵上，所述弯曲熔丝矩阵的每个折弯部位于所述绝缘外壳矩阵中的绝缘外壳1的所述容置腔中；
S14、将所述灭弧部的浆料填充入绝缘外壳1的所述容置腔中，并加热固化；
S15、切割或冲断所述弯曲熔丝矩阵的连接处，将所述水平部超出所述绝缘壳体的外侧的部分向绝缘壳体1的外侧面折弯。
其中，在进行所述步骤S12之后，在绝缘外壳1的所述容置腔的底部灌装少量所述灭弧部，再进行所述步骤S13。
实施例二
如图3-4所示，本实施例提供一种表面贴装熔断器，包括：一侧向内凹陷形成容置腔的绝缘壳体1；包括两个导电电极24及设置在导电电极24之间的熔断部23的熔丝主体，熔断部23位于所述容置腔内，本实施例中的熔断部为两个互相平行的窄片；两个导电电极24伸出所述容置腔，沿绝缘壳体1的一组对侧壁的末端折弯并与该末端贴合，再向该组对侧壁的外缘折弯并延伸贴合；两个导电电极24分别自所述容置腔的出口向所述容置腔的内顶壁延伸并向所述出口的方向回折下弯后形成锚定部26，之后两个导电电极24分别与熔断部23的长度方向的两端固定连接；灭弧部包括灭弧材料3，该灭弧部包覆熔断部23；灭弧材料3含有金属水合物、含水硅酸盐矿物及含水硅铝酸盐矿物的一种或者几种；所述熔丝主体为导电金属材料一体成型的金属件，所述熔丝主体表面覆盖由低熔点金属构成的薄层。
其中，所述的低熔点金属为锡，所述灭弧部还包括粘结剂，所述粘结剂可以为有机粘结剂/无机粘结剂，包括但不限于硅橡胶、硅酸盐或水玻璃等粘结剂；所述灭弧部中的所述粘结剂的质量百分比为5-90%。
与实施例一不同，本实施例中的两个导电电极24分别具有一个凸出的不连通的辅助电极25，辅助电极25位于所述容置腔内，进一步增加电极的稳固性。进一步地，两个辅助电极25与熔断部23位于同一平面并分列熔断部23的两侧。本实施例中的灭弧部只覆盖熔断部23，而容置腔内由隔热树脂4充填，本实施例中的隔热树脂4为环氧树脂。
如图5所示，本实施例中的表面贴装熔断器的制作方法包括如下步骤：
S21、将一整片导电金属材料光刻/蚀刻形成多个相连的熔丝矩阵，在所述熔丝矩阵表面整体镀覆低熔点金属层，将所述熔丝矩阵折弯成型，制成包括折弯部及水平部的弯曲熔丝矩阵；
S22、将所述灭弧部的浆料包覆在熔断部23的上表面及下表面，并加热固化；
S23、将绝缘外壳1植入根据所述弯曲熔丝矩阵的排列方式预先设置的装载板中形成绝缘外壳矩阵，绝缘外壳1彼此平行排列且其开口朝上；
S24、将所述弯曲熔丝矩阵对应位置组装至所述绝缘外壳矩阵上，所述弯曲熔丝矩阵的每个折弯部位于所述绝缘外壳矩阵中的绝缘外壳1的所述容置腔中；
S25、将隔热树脂4填充入绝缘外壳1的所述容置腔中，并加热固化；
S26、切割或冲断所述弯曲熔丝矩阵的连接处，将所述水平部超出所述绝缘壳体的外侧的部分向所述绝缘壳体的外侧面折弯。
其中，所述步骤S22中的所述灭弧部的包覆方式为点胶/浸润的方式。在所述步骤S23之后，在绝缘外壳1的所述容置腔的底部灌装少量隔热树脂4，再进行所述步骤S24，以避免熔丝主体的熔断部23周围空隙的存在，影响灭弧效果。
本发明中的所述灭弧部为由硅橡胶、硅酸盐及水玻璃的一种或几种与金属水合物、含水硅酸盐矿物及含水硅铝酸盐矿物的一种或者几种均匀混合形成；所述灭弧部还可以包括金属氧化物、玻璃粉或中空玻璃微球的一种或者几种。可以将绝缘壳体1的容置腔的内壁包括顶壁及侧壁，相邻两内壁之间采用弧形倒角结构连接，可以减少容置腔内的死角，充填隔热树脂4或者灭弧部的时候可以有效防止空隙产生。
本发明提供的表面贴装熔断器，一方面添加了热分解温度在300-900℃并能在热分解时大量吸热并释放出水蒸汽的灭弧材料，另一方面，在熔丝主体表面覆盖有一层低熔点金属，可以和导电金属形成合金化效应，进一步降低熔断部的熔融温度，使其低于灭弧材料的分解温度。因此，灭弧材料能够在熔断部熔断后及时分解，释放水蒸气进而淬灭电弧，大大缩短了灭弧的时间，避免了二次起弧、燃烧等问题以及熔断过程中熔断器出现炸裂、炸飞、烧板等情况的发生。
以上所揭露的仅为本发明优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种表面贴装熔断器，包括：
绝缘壳体，所述绝缘壳体的一侧向内凹陷形成容置腔；
熔丝主体，所述熔丝主体包括两个导电电极及设置在所述导电电极之间的熔断部，所述熔断部位于所述容置腔内，所述导电电极伸出所述容置腔；
灭弧部，所述灭弧部包括灭弧材料，所述灭弧部包覆所述熔断部；
其特征在于，
所述灭弧材料含有金属水合物、含水硅酸盐矿物及含水硅铝酸盐矿物的一种或者几种；
所述熔丝主体为导电金属材料一体成型的金属件，所述熔丝主体表面覆盖由低熔点金属构成的薄层；
两个所述导电电极分别自所述容置腔的出口向所述容置腔的内顶壁延伸并向所述出口的方向回折下弯后形成锚定部，两个所述锚定部分别与所述熔断部固定连接。
2.根据权利要求1所述的表面贴装熔断器，其特征在于：所述灭弧部还包括粘结剂,所述粘结剂为有机粘结剂/无机粘结剂，所述粘结剂包括但不限于硅橡胶、硅酸盐或水玻璃等粘结剂，所述灭弧部中的所述粘结剂的质量百分比为5-90%。
3.根据权利要求1所述的表面贴装熔断器，其特征在于：所述锚定部上开设有开孔和/或凹陷。
4.根据权利要求1所述的表面贴装熔断器，其特征在于：所述导电电极具有凸出的不连通的辅助电极，所述辅助电极位于所述容置腔内。
5.根据权利要求4所述的表面贴装熔断器，其特征在于：所述辅助电极与所述熔断部并列排布。
6.根据权利要求1-5任一所述的表面贴装熔断器，其特征在于：所述灭弧部填满所述容置腔与所述熔丝主体之间的空间。
7.根据权利要求1-5任一所述的表面贴装熔断器，其特征在于：所述灭弧部与所述绝缘壳体之间充填隔热树脂，所述隔热树脂包括但不限于环氧树脂。
8.一种权利要求6所述的表面贴装熔断器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S11、将一整片导电金属材料光刻/蚀刻形成多个相连的熔丝矩阵，在所述熔丝矩阵表面整体镀覆低熔点金属层，将所述熔丝矩阵折弯成型，制成包括折弯部及水平部的弯曲熔丝矩阵；
S12、将所述绝缘外壳植入根据所述弯曲熔丝矩阵的排列方式预先设置的装载板中形成绝缘外壳矩阵，所述绝缘外壳的开口朝向一致；
S13、将所述弯曲熔丝矩阵对应位置组装至所述绝缘外壳矩阵上，所述弯曲熔丝矩阵的每个所述折弯部位于所述绝缘外壳矩阵中的所述绝缘外壳的所述容置腔中；
S14、将所述灭弧部的浆料填充入所述绝缘外壳的所述容置腔中，并加热固化；
S15、切割或冲断所述弯曲熔丝矩阵的连接处，将所述水平部超出所述绝缘壳体的外侧的部分向所述绝缘壳体的外侧面折弯。
9.一种权利要求7所述的表面贴装熔断器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S21、将一整片导电金属材料光刻/蚀刻形成多个相连的熔丝矩阵，在所述熔丝矩阵表面整体镀覆低熔点金属层，将所述熔丝矩阵折弯成型，制成包括折弯部及水平部的弯曲熔丝矩阵；
S22、将所述灭弧部的浆料包覆在所述熔断部的上表面及下表面，并加热固化；
S23、将所述绝缘外壳植入根据所述弯曲熔丝矩阵的排列方式预先设置的装载板中形成绝缘外壳矩阵，所述绝缘外壳的开口朝向一致；
S24、将所述弯曲熔丝矩阵对应位置组装至所述绝缘外壳矩阵上，所述弯曲熔丝矩阵的每个所述折弯部位于所述绝缘外壳矩阵中的所述绝缘外壳的所述容置腔中；
S25、将所述隔热树脂填充入所述绝缘外壳的所述容置腔中，并加热固化；
S26、切割或冲断所述弯曲熔丝矩阵的连接处，将所述水平部超出所述绝缘壳体的外侧的部分向所述绝缘壳体的外侧面折弯。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于：所述灭弧部为由硅橡胶、硅酸盐及水玻璃的一种或几种与金属水合物、含水硅酸盐矿物及含水硅铝酸盐矿物的一种或者几种均匀混合形成。
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