CN107887232B - 一种高度密封的中空结构熔断器的制造方法及熔断器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高度密封的中空结构熔断器制造方法，包括如下步骤：制作含端电极的盖板，在盖板远离端电极的一侧整片贴合固态粘合层并开凹槽，将熔体置于固态粘合层上，熔体置于凹槽及孔上，将两块分别作为上盖板及下盖板的远离端电极的一侧通过固态粘合层预贴合，相对设置的多个凹槽合围形成多个空腔；高温压合制成预成品，在端电极的位置切割预成品，导电化并电镀，分粒后制成熔断器；本发明还公开另外一种高度密封的中空结构熔断器的制造方法及由以上两种方法制得的高度密封的中空结构熔断器；本发明提供的高度密封的中空结构熔断器的制造方法，工艺简单，制得的产品粘结和密封强度高。

Description

一种高度密封的中空结构熔断器的制造方法及熔断器

技术领域

本发明涉及电气保护元件领域，尤其是提供一种高度密封的中空结构熔断器的制造方法及由该方法制得的一种高度密封的中空结构熔断器。

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。随着现代电子技术的发展，不管是电子产品，汽车电子还是工业领域的各种动力设备，对于熔断器的小型化、可靠性等的要求越来越高，尤其是在汽车电路保护中，需要达到汽车的严格要求：熔断器特性应当干净利落，断后电阻高，整个熔断过程在封装里面进行，抑制电弧的特性应当良好，并且能够承受冲击和振动，且要求在125℃及以上的温度条件下满足2000小时的稳定运行，远高于消费类电子产品中在125℃及以上的温度条件下稳定运行1000小时的要求；不同于消费类电子中的熔断器通常不会抽真空，车规产品（如点火线圈等）要求产品要在高温（>50℃）高真空度（>500帕）条件下浸入在环氧胶中封装，对于熔断器的密封性提出更高的要求，细微的裂纹都会导致在高真空高温状态下有胶进入本体而影响熔断器的电性能，尤其是小尺寸产品，对于加工提出更高更苛刻的要求。

现有技术中的一种小型熔断器是将熔断体放在中空的外壳中，中空壳体间采用涂布或印刷方式将粘结剂涂敷与结合面上，通过高温固化的方式将壳体粘合。这种制造方式具有明显的缺陷：首先，胶层采用涂布或印刷方式涂敷，导致胶层的均匀性难以保证，易出现局部涂胶缺陷点；其次，中空壳体通过机加工的方式形成，由于产品尺寸小，易对基体材料造成微裂纹，对于密封性及分断要求高的应用领域有较高风险；再次，在低过载条件下，由于腔体较小，当腔体内胶较多时这些胶容易碳化，导致熔体熔断后，熔断器的电阻偏低。

此外，熔断体采用铜/镀锡金属，在高温严酷环境下容易氧化或形成合金，无法满足高稳定性要求的应用领域，尤其是汽车电子的应用领域。例如现有技术中的套帽型管状熔断器，其熔体布入一个中空的腔内，并通过焊锡将熔体两端焊接在两个端头上，这种设计有以下缺点：1.焊锡在熔融时会与常用的熔体材料（如铜）形成低熔点合金，影响产品性能；2.用锡作为焊接材料，连接熔体与端头上的金属帽，由于锡熔点较低，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，此现象日益严重；3.端头密封性难以保证尤其对于密封性及可靠性要求较高的领域，封装用的灌封胶易沿着端头进入，影响产品的电性能，造成严重的电性失效等问题；4. 单一设备自动化，制造效率低，无法满足市场需求。

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高度密封的中空结构熔断器的制造方法，以解决现有技术中中空结构熔断器胶层不均匀导致密封程度较低的问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种高度密封的中空结构熔断器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

制作盖板：取两块绝缘板，分别在两块所述绝缘板的一侧形成端电极，制成包括上盖板及下盖板的盖板；

贴膜：在所述上盖板的远离所述端电极的一侧和/或所述下盖板的远离所述端电极的一侧整片贴合固态粘合层；

开凹槽：在所述上盖板的远离所述端电极的一侧及所述下盖板的远离所述端电极的一侧通过机械的方式形成凹槽制成凹槽阵列；

装熔体：将熔体置于所述固态粘合层上，所述熔体的一部分置于在所述凹槽阵列的所述凹槽上；

贴合上、下盖板：将所述上盖板的远离所述端电极的一侧与所述下盖板的远离所述端电极的一侧通过所述固态粘合层预贴合；所述凹槽阵列中，多个所述上盖板的所述凹槽与对应位置的所述下盖板的所述凹槽合围形成多个空腔，所述熔体的一部分置于在所述空腔中；

压固上、下盖板：将所述上盖板及所述下盖板高温压合，此时所述固态粘合层固化制成预成品；

切割：在所述端电极的位置切割所述预成品并切断所述熔体形成所述高度密封的中空结构熔断器的宽度方向的侧壁，在所述侧壁上通过活化设置侧面端电极，所述侧面端电极将所述上盖板的所述端电极、所述熔体及所述下盖板的所述端电极电连接；

分粒：根据所述高度密封的中空结构熔断器的宽度方向的侧壁的位置切割所述预成品形成所述高度密封的中空结构熔断器的长度方向的侧壁，制成单个高度密封的中空结构熔断器。

本发明中所述的盖板也可以为多块板叠加而成，例如表面设有端电极的绝缘板与含有凹槽的空腔板叠加制成。根据需要，熔体可以为多件并联设置的熔体。本发明中所使用的固态粘合层为纯胶膜，纯胶膜具有半固化（在未达到胶固化的温度时，纯胶膜呈半固态，可以将上下面初步粘合在一起；此时加压增温使得其达到固化温度，胶完全固化）的特点，整片纯胶膜均匀性更好且无结构缺陷，从而提升产品的密封性，保证产品在极端环境下的密封特性，经测试产品可通过高温（>50℃）高真空度（>500帕）的密封性要求；同时，解决了现有技术中的液态的粘结剂在印刷或涂布的过程中偏位而进入腔体内进而影响熔断器电性的问题。同时，整片固态粘合层贴附于基板表面，与基板同时进行机加工（开槽及钻孔等），避免了单独加工时因粘合层较软不易形成与腔体匹配的形状而影响粘合强度及密封特性的情况发生，同时对基板起到一定的缓冲保护作用，避免机加工过程中出现裂纹。本发明中侧壁上通过活化设置所述侧面端电极中，所述的活化是指在所述侧壁上设置导电层作为侧面端电极，所述侧面端电极将所述上盖板的所述端电极、所述熔体及所述下盖板的所述端电极电连接。其中，设置导电层的方式包括但不限于：将所述侧壁碳活化或喷涂导电胶后，经过电镀使得所述侧壁活化制得所述侧面端电极。

优选地，在所述切割步骤之前，在所述上盖板的所述端电极处及所述下盖板的所述端电极处通过机械的方式形成贯穿所述上盖板及所述下盖板的孔；在所述切割步骤中，切割的位置位于所述孔的位置。所述孔为圆孔，也可以为方孔、槽或其他任意形状。

进一步优选地，在所述开凹槽步骤后，进行所述打孔步骤，再进行所述装熔体的步骤；在所述贴合上、下盖板的步骤中，多个所述上盖板的所述孔与对应位置的所述下盖板的所述孔合并形成多个通孔。

进一步优选地，在所述压固上、下盖板步骤之后，进行所述打孔步骤，再进行所述切割步骤；在所述贴合上、下盖板的步骤中，多个所述上盖板的所述孔与对应位置的所述下盖板的所述孔合并形成多个通孔。

优选地，在所述贴膜的步骤中，在所述上盖板的远离所述端电极的一侧和所述下盖板的远离所述端电极的一侧分别整片贴合所述固态粘合层。

所述固态粘合层具有一定厚度及韧性，机加工时对于基材形成缓冲及保护作用，防止因机加工应力导致的基材裂纹影响基体强度及密封性；对于尺寸要求更小的产品，机加工应力影响更大，无缓冲层加工极易形成微裂纹，影响产品强度及密封性。采用固态粘合层后，对上基板及下基板机加工时，产品可以做的更小，可以加工更大尺寸的腔体而不产生裂纹，从而提高产品分断能力，使产品熔断更彻底，同时解决低过载条件下的熔断后电阻偏低问题。

进一步优选地，所述熔体为熔丝。当所述穿孔步骤位于所述装熔体的步骤之前时，在所述贴合上、下盖板的步骤中，所述熔体的一部分位于所述通孔中；在所述切割的步骤中，将所述熔体弯曲贴合在所述高度密封的中空结构熔断器的宽度方向的侧壁上。当所述穿孔步骤位于所述压固上、下盖板步骤之后时，打孔的步骤将熔丝也切断。

进一步优选地，所述熔体设置在熔体板上，在所述装熔体的步骤中，将所述熔体板贴合在所述固态粘合层上；在所述贴合上、下盖板的步骤中，将所述上盖板的远离所述端电极的一侧与所述下盖板的远离所述端电极的一侧通过所述固态粘合层分别与所述熔体板的上、下表面预贴合，在打孔的步骤中，所述熔体板的对应位置也被所述孔贯通，也可以不被所述孔贯通。

进一步优选地，所述熔体板朝向所述上盖板的一侧和/或朝向所述下盖板的一侧设有所述熔体。

进一步优选地，所述上盖板及所述下盖板采用耐高温的材料制成，所述耐高温材料包括但不限于聚酰亚胺树脂(polyimide 简称PI）、聚四氟乙烯（Poly tetrafluoroethylene，简写为PTFE）及陶瓷等。所述盖板采用耐高温的材料代替传统的中低TG有机壳体材料，提高了产品的耐高温性能，减少碳化的影响。

进一步优选地，所述熔体为表层镀有防氧化金属层的导电金属制成。所述导电金属为高温导电金属，例如Cu。所述防氧化金属层可以为银。采用镀有防氧化金属层的导电金属作为熔体，使得熔断器可以满足高温高稳定性的应用要求，尤其是汽车电子等恶劣的使用环境中。

本发明还提供一种高度密封的中空结构熔断器，其特征在于：由前文任一所述的高度密封的中空结构熔断器的制造方法制得。

本发明提供的高度密封的中空结构熔断器的制造方法，工艺简单，制造效率高，可快速、大量地生产高度密封的中空结构熔断器，且产品尺寸可以做的更小，腔体可以做的更大，不易产生粘结缺陷及机加工裂纹，大大提升了产品的粘结强度和密封强度，避免碳化及断后电阻偏低问题，适合小型化及高可靠性高安全性电路保护方案中使用。

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高度密封的中空结构熔断器的制造方法中盖板贴合固态粘合层后的剖视图；

图2为本发明中的实施例一的高度密封的中空结构熔断器的制造方法中开槽及钻孔后的剖视图；

图3为本发明中的实施例一的高度密封的中空结构熔断器的制造方法中上盖板及下盖板压合并固化后的剖视图；

图4为本发明中的实施例一的高度密封的中空结构熔断器的制造方法中熔丝弯折并电镀后的剖视图；

图5为本发明中的实施例二的高度密封的中空结构熔断器的制造方法中盖板装熔体后的剖视图；

图6为本发明中的实施例二的高度密封的中空结构熔断器的制造方法中上盖板及下盖板压合并固化后的剖视图；

图7为本发明中的实施例二的高度密封的中空结构熔断器的制造方法中钻孔并在宽度方向切割后的剖视图；

图8为本发明中的高度密封的中空结构熔断器的制造方法中的切割说明图；

图9为本发明中的实施例三的高度密封的中空结构熔断器的制造方法流程示意图。

附图中，1-盖板；11-上盖板；12-下盖板；13-端电极；2-纯胶膜；3-熔体；4-凹槽；5-孔。

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1-4所示，本发明的一个实施例提供一种高度密封的中空结构熔断器的制造方法，包括如下步骤：

制作盖板：取两块绝缘板作为盖板1，分别在两块盖板1的一侧形成端电极13，盖板1包括上盖板11及下盖板12，盖板1采用耐高温的材料制成，所述耐高温材料包括但不限于PI、PTFE及陶瓷等；

贴膜：在上盖板11的远离端电极13的一侧和下盖板12的远离端电极13的一侧整片贴合固态粘合层，本实施例中所述固态粘合层为纯胶膜2；

开凹槽：在上盖板11的远离端电极13的一侧及下盖板12的远离端电极13的一侧通过机械的方式形成凹槽4制成凹槽阵列；

打孔：在上盖板11的端电极13处及下盖板12的端电极13处通过机械的方式形成贯穿上盖板11及下盖板12的孔5制成孔阵列，本实施例中的孔5为圆孔，所述的孔5也可以是贯穿上盖板11及下盖板12的槽；

装熔体：本实施例中熔体3为熔丝，熔丝为表面镀有银金属层的铜材质制成，将熔体3置于纯胶膜2上，熔体2的一部分置于在凹槽阵列的凹槽4上，熔体2的另一部分置于在所述孔阵列的孔5上；

贴合上、下盖板：将上盖板11的远离端电极13的一侧与下盖板12的远离端电极13的一侧通过纯胶膜2预贴合，上盖板11与下盖板12呈镜面对称；所述凹槽阵列中，多个上盖板11的凹槽4与对应位置的下盖板12的凹槽4合围形成多个空腔；所述孔阵列中，多个上盖板11的孔5与对应位置的下盖板12的孔5合并形成多个通孔；熔体3的一部分置于在所述空腔中，熔体3的另一部分置于在所述通孔中；

压固上、下盖板：将上盖板11及下盖板12高温压合，此时纯胶膜2固化形成预成品；

切割：在所述通孔的位置切割所述预成品并切断熔体2形成所述高度密封的中空结构熔断器的宽度方向的侧壁，将熔体2弯曲贴合在所述通孔的侧壁上，将所述侧壁的上盖板11及下盖板12喷涂导电胶并电镀制成侧面端电极，使得上盖板11的端电极13、熔体2及下盖板12的端电极13实现电连接；

分粒：根据所述高度密封的中空结构熔断器的宽度方向的侧壁的位置切割所述预成品形成所述高度密封的中空结构熔断器的长度方向的侧壁，制成单个高度密封的中空结构熔断器。图8显示了本方法中切割及分粒的说明图。

实施例二

如图5-8所示，本发明的另一个实施例提供另外一种高度密封的中空结构熔断器的制造方法，包括如下步骤：

制作盖板：取两块绝缘板作为盖板1，分别在两块盖板1的一侧形成端电极13，盖板1包括上盖板11及下盖板12，盖板1采用耐高温的材料制成，所述耐高温材料包括但不限于PI、PTFE及陶瓷等；

贴膜：在上盖板11的远离端电极13的一侧和下盖板12的远离端电极13的一侧整片贴合固态粘合层，本实施例中所述固态粘合层为纯胶膜2；

开凹槽：在上盖板11的远离端电极13的一侧及下盖板12的远离端电极13的一侧通过机械的方式形成凹槽4制成凹槽阵列；

装熔体：本实施例中熔体3为涂覆在熔体板上的金属层，熔体3表面镀有银金属层，将熔体板贴合在纯胶膜2上，熔体2的一部分置于在凹槽阵列的凹槽4上；

贴合上、下盖板：将上盖板11的远离端电极13的一侧与下盖板12的远离端电极13的一侧通过纯胶膜2分别与熔体板的上、下表面预贴合，上盖板11与下盖板12呈镜面对称；所述凹槽阵列中，多个上盖板11的凹槽4与对应位置的下盖板12的凹槽4合围形成多个空腔；熔体3的一部分置于在所述空腔中；

压固上、下盖板：将上盖板11及下盖板12高温压合，此时纯胶膜2固化形成预成品；

打孔：在上盖板11的端电极13处及下盖板12的端电极13处通过机械的方式形成贯穿上盖板11、熔体板及下盖板12的孔5制成孔阵列，本实施例中的孔为圆孔，所述孔阵列中，多个上盖板11的孔5与对应位置的下盖板12的孔5合并形成多个通孔，其中所述的孔5也可以是贯穿上盖板11、熔体板及下盖板12的槽；

切割：在所述通孔的位置切割所述预成品并切断熔体2形成所述高度密封的中空结构熔断器的宽度方向的侧壁，将所述侧壁的上盖板11及下盖板12碳活化处理并电镀制成侧面端电极，使得上盖板11的端电极13、熔体2及下盖板12的端电极13实现电连接；

分粒：根据所述高度密封的中空结构熔断器的宽度方向的侧壁的位置切割所述预成品形成所述高度密封的中空结构熔断器的长度方向的侧壁，制成单个高度密封的中空结构熔断器。图8显示了本方法中切割及分粒的说明图。

实施例三

如图9所示，本发明的第三个实施例提供一种高度密封的中空结构熔断器的制造方法，包括如下步骤：

S11制作盖板：取两块绝缘板作为盖板1，分别在两块盖板1的一侧形成端电极13，盖板1包括上盖板11及下盖板12，盖板1采用耐高温的材料制成，所述耐高温材料包括但不限于PI、PTFE及陶瓷等；

S12贴膜：在上盖板11的远离端电极13的一侧和下盖板12的远离端电极13的一侧整片贴合固态粘合层，本实施例中所述固态粘合层为纯胶膜2；

S13开凹槽：在上盖板11的远离端电极13的一侧及下盖板12的远离端电极13的一侧通过机械的方式形成凹槽4制成凹槽阵列；

S14装熔体：本实施例中熔体3为涂覆在熔体板上的金属层，熔体3表面镀有银金属层，将熔体板贴合在纯胶膜2上，熔体2的一部分置于在凹槽阵列的凹槽4上；

S15贴合上、下盖板：将上盖板11的远离端电极13的一侧与下盖板12的远离端电极13的一侧通过纯胶膜2分别与熔体板的上、下表面预贴合，上盖板11与下盖板12呈镜面对称；所述凹槽阵列中，多个上盖板11的凹槽4与对应位置的下盖板12的凹槽4合围形成多个空腔；熔体3的一部分置于在所述空腔中；

S16压固上、下盖板：将上盖板11及下盖板12高温压合，此时纯胶膜2固化形成预成品；

S17切割：在所述端电极的位置切割所述预成品并切断熔体2形成所述高度密封的中空结构熔断器的宽度方向的侧壁，将所述侧壁的上盖板11及下盖板12碳活化处理并电镀形成侧面端电极，使得上盖板11的端电极13、熔体2及下盖板12的端电极13实现电连接；

S18分粒：根据所述高度密封的中空结构熔断器的宽度方向的侧壁的位置切割所述预成品形成所述高度密封的中空结构熔断器的长度方向的侧壁，制成单个高度密封的中空结构熔断器。图8显示了本方法中切割及分粒的说明图。

本发明提供的高度密封的中空结构熔断器的制造方法，工艺简单，制造效率高，可快速、大量地生产高度密封的中空结构熔断器，且产品尺寸可以做的更小，腔体可以做的更大，不易产生粘结缺陷及机加工裂纹，大大提升了产品的粘结强度和密封强度，避免碳化及断后电阻偏低问题，适合小型化及高可靠性高安全性电路保护方案中使用。

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 (8)

1.一种高度密封的中空结构熔断器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

制作盖板：取两块绝缘板，分别在两块所述绝缘板的一侧形成端电极，制成包括上盖板及下盖板的盖板；

贴膜：在所述上盖板的远离所述端电极的一侧和/或所述下盖板的远离所述端电极的一侧整片贴合纯胶膜；

开凹槽：在所述上盖板的远离所述端电极的一侧及所述下盖板的远离所述端电极的一侧通过机械的方式形成凹槽；

装熔体：将熔体置于所述纯胶膜上，所述熔体的一部分置于所述凹槽上；

贴合上、下盖板：将所述上盖板的远离所述端电极的一侧与所述下盖板的远离所述端电极的一侧通过所述纯胶膜预贴合；多个所述上盖板的所述凹槽与对应位置的所述下盖板的所述凹槽合围形成多个空腔，所述熔体的一部分置于在所述空腔中；

压固上、下盖板：将所述上盖板及所述下盖板高温压合，制成预成品；

切割：在所述端电极的位置切割所述预成品并切断所述熔体形成所述高度密封的中空结构熔断器的宽度方向的侧壁，在所述侧壁上通过活化设置侧面端电极，所述侧面端电极将所述上盖板的所述端电极、所述熔体及所述下盖板的所述端电极电连接；

分粒：根据所述高度密封的中空结构熔断器的宽度方向的侧壁的位置切割所述预成品形成所述高度密封的中空结构熔断器的长度方向的侧壁，制成单个高度密封的中空结构熔断器；

在所述切割步骤之前还包括打孔步骤，所述打孔步骤为：在所述上盖板的所述端电极处及所述下盖板的所述端电极处通过机械的方式形成贯穿所述上盖板及所述下盖板的孔；在所述切割步骤中，切割的位置位于所述孔的位置。

2.根据权利要求1所述的高度密封的中空结构熔断器的制造方法，其特征在于：在所述开凹槽步骤后，进行所述打孔步骤，再进行所述装熔体的步骤；在所述贴合上、下盖板的步骤中，多个所述上盖板的所述孔与对应位置的所述下盖板的所述孔合并形成多个通孔。

3.根据权利要求1所述的高度密封的中空结构熔断器的制造方法，其特征在于：在所述压固上、下盖板步骤之后，进行所述打孔步骤，再进行所述切割步骤；在所述贴合上、下盖板的步骤中，多个所述上盖板的所述孔与对应位置的所述下盖板的所述孔合围形成多个通孔。

4.根据权利要求1所述的高度密封的中空结构熔断器的制造方法，其特征在于：所述熔体为熔丝。

5.根据权利要求1所述的高度密封的中空结构熔断器的制造方法，其特征在于：所述熔体设置在熔体板上，在所述装熔体的步骤中，将所述熔体板贴合在所述纯胶膜上；在所述贴合上、下盖板的步骤中，将所述上盖板的远离所述端电极的一侧与所述下盖板的远离所述端电极的一侧通过所述纯胶膜分别与所述熔体板的上、下表面预贴合。

6.根据权利要求5所述的高度密封的中空结构熔断器的制造方法，其特征在于：所述熔体板朝向所述上盖板的一侧和/或朝向所述下盖板的一侧设有所述熔体。

7.根据权利要求1所述的高度密封的中空结构熔断器的制造方法，其特征在于：所述熔体为表层镀有防氧化金属层的导电金属制成。

8.一种熔断器，其特征在于：由权利要求1-7任一所述的高度密封的中空结构熔断器的制造方法制得。