CN111315126A - 具有集成熔断和消弧的印刷电路板 - Google Patents
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Abstract
具有集成熔断的电路板包括具有在其表面上形成的电路迹线的绝缘基板，该电路迹线包括第一电路迹线部分和第二电路迹线部分。易熔连接件将第一电路迹线部分电连接到第二电路迹线部分，该易熔连接件包括从第一电路迹线部分延伸至第二电路迹线部分的平坦表面。介电回流焊封装了从第一电路迹线部分到第二电路迹线部分的平坦表面上的易熔连接件。
Description
背景技术
本发明的实施方案整体涉及具有集成熔断保护的印刷电路板，并且更具体地，涉及用于提供具有集成平面熔断与消弧的印刷电路板的装置和方法。
印刷电路板通常使用导电迹线将电子部件互连以形成电路模块或组件。印刷电路板通常具有层状构造，其中导电层经由粘合剂层附接到电绝缘层。可使用各种蚀刻技术来移除导电层的部分并形成限定所期望的电路几何形状的导电迹线。电子部件通常包括一般焊接或电连接到导电迹线分离的表面安装器件，或直接集成到导电迹线中的薄膜器件。印刷电路板可包括具有安装到板的一个或两个表面上的电子部件的单层板，或具有安装在垂直堆叠的层上或层之间的电子部件的多层板。在任一种情况下，将电子部件直接集成到导电迹线中可降低印刷电路板的尺寸要求。
许多印刷电路板应用需要耦接到电路板的电路的电熔断器。在接收到电力过载(例如，过载电流或短路电流)时，电熔断器可中断电路中的电连接。遗憾的是，分离的表面安装熔断器可能需要显著的高度和表面积，该高度和表面积可影响印刷电路板的尺寸要求。进一步地，将电子部件直接形成印刷电路板的技术可能是复杂且昂贵的。例如，一些电子部件不能方便地在印刷电路板的现有加工步骤内形成，从而增加了制造期间的时间和费用。因此，需要一种在印刷电路板上形成电熔断器的方便方法，使空间要求和成本最小化。
进一步地，用于印刷电路板的电熔断器常常易受开路电弧的影响。电熔断器中的熔断器元件的电阻加热将熔断器元件加热至其热熔点，这使熔断器熔断并且可蒸发熔断器元件的一部分。当蒸气消散时，在蒸气中的熔断器元件中通常会产生电弧放电。因此，整个熔断器中产生电流，直到电弧放电衰减，使得熔断的熔断器不会立即中断电流的流动。在高压或高电流应用中，电弧放电可能缓慢耗散，并且在蒸气耗散之后可能仍然是一个问题。此外，由电弧放电产生的电压尖峰可能破坏使用印刷电路板的电气装置的电气部件。
因此，期望提供一种具有使制造复杂性最小化的集成熔断的印刷电路板。进一步地，期望提供一种具有带有消弧的集成熔断以防止开路电弧的印刷电路板。
发明内容
根据本发明的一个方面，具有集成熔断的电路板包括具有在其表面上形成的电路迹线的绝缘基板，该电路迹线包括第一电路迹线部分和第二电路迹线部分。易熔连接件将第一电路迹线部分电连接到第二电路迹线部分，该易熔连接件包括从第一电路迹线部分延伸至第二电路迹线部分的平坦表面。介电回流焊封装了从第一电路迹线部分到第二电路迹线部分的平坦表面上的易熔连接件。
根据本发明的另一方面，具有集成熔断的电路板包括电绝缘基板、形成在电绝缘基板上以形成电路的导电迹线以及定位在该导电迹线中的一个或多个熔断器元件。该一个或多个熔断器元件中的每一个可以被配置为在接收到电力过载时打开电路。介电封装件围绕该一个或多个熔断器元件中的每一个定位，以通过回流到相应的开式熔断器元件中来防止开路电弧。
根据本发明的另一个方面，一种形成印刷电路板的方法包括：在其第一表面上提供具有导电迹线基板的电绝缘基板，以及蚀刻导电迹线基板以在电路迹线中形成具有至少一个易熔连接件的电路迹线。该至少一个易熔连接件中的每一个包括电路迹线的一部分，其具有从相应易熔连接件的第一端部到第二端部的减小的横截面积。该方法还包括在电路迹线上施加电介质，以便将至少一个易熔连接件中的每一个从第一端部到第二端部进行封装。
根据以下具体实施方式和附图，本发明的各种其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
附图示出了目前预期用于执行本发明的优选的实施方案。
在附图中：
图1为根据本发明的一个实施方案具有集成熔断保护的电气装置的透视图。
图2为根据本发明的一个实施方案关于耦接在两个电路迹线之间的熔断器元件的图1中电气装置的一部分的细部图。
图3为根据本发明的一个实施方案的图1的电气装置的侧视图，并且面向其上具有集成平面熔断的导电迹线和介电封装件的绝缘基板。
图4为根据本发明的一个实施方案关于结合到导电迹线中的熔断器元件的图3中电气装置的一部分的详细视图。
图5为根据本发明的一个实施方案具有开式无弧熔断器的印刷电路板的横剖视图。
图6为根据本发明的一个实施方案示出制造具有集成熔断保护的印刷电路板的步骤的流程图。
图7为根据本发明的一个实施方案的一对具有熔断保护的多层印刷电路板的横剖视图。
具体实施方式
相对于具有集成熔断的印刷电路板来描述本发明的操作环境。虽然将相对于在电路迹线内部形成的具有平面熔断的印刷电路板来描述本发明，但本发明的实施方案同样适用于具有在电路迹线外部形成的平面熔断的印刷电路板。
现在参见图1，示出了根据本发明的一个实施方案具有集成熔断器保护的电气装置30。电气装置30优选地包括具有层状构造的印刷电路板32，该层状构造包括电绝缘基板34、导电层36和将导电层粘结到电绝缘基底的粘合剂层38。导电迹线几何形状40(也称为电路迹线)可被蚀刻到导电层36中以将安装到印刷电路板上的电子部件电互连。在一个优选的实施方案中，将一个或多个易熔连接件42(也称为熔断器元件或电熔断器)蚀刻到导电迹线40中，以为电气装置30提供内部平面薄膜熔断。电气装置30可具有模块化构型，该构型为印刷电路板组件提供可置换的互连装置。因此，电气装置30可提供电路卡，该电路卡为使用印刷电路板组件的产品提供串联熔断短路保护。
在本发明的一个实施方案中，电绝缘基板34优选地由FR4环氧树脂形成，但电绝缘基板34可由玻璃环氧树脂、陶瓷、电绝缘聚合物或任何其它合适的材料形成。导电迹线40在电绝缘基板34上或其内形成一个或多个电路44，以电连接耦接到印刷电路板32的电子部件46。在本发明的一个实施方案中，导电迹线40形成蚀刻在电绝缘基板34的第一表面50上的多个电路迹线部分48。电子部件46可包括形成于导电迹线40中的一个或多个易熔连接件42，每个易熔连接件电连接一对电路迹线部分48。
电熔断器42可通过将导电迹线40蚀刻到形成易熔连接件42的减小的横截面积而形成，该易熔连接件42分离两个相邻电路迹线部分48。每个易熔连接件42被配置为在相邻的一对电路迹线部分48之间打开电连接，从而为电路44提供熔断器保护。如图所示，易熔连接件52将第一电路迹线部分54电连接到第二电路迹线部分56。易熔连接件52可包括从第一电路迹线部分54延伸至第二电路迹线部分56的平坦表面58。介电封装件60(也称为介电回流焊)可施加在导电迹线40上，以向电绝缘基板34上的部件提供保护和电隔离。因此，介电封装件60可将平坦表面58上的易熔连接件52从第一电路迹线部分54封装到第二电路迹线部分56，从而提供具有集成平面熔断的印刷电路板32。
导电迹线40可布线在电绝缘基板34上或穿过电绝缘基板34，以形成用于电气装置30所期望的电路图案。例如，多个电路迹线部分48可布线在电绝缘基板34上或穿过电绝缘基板34，以电连接安装在印刷电路板32上的各种电子部件46(例如，易熔连接件42或其他电子部件)。多个电路迹线部分48可被布线到印刷电路板32的一个或多个隔离区62中，例如，可被穿过电绝缘基板34形成的一个或多个隔离间隙64围绕的区域。导电迹线40被显示为布线到电绝缘基板34上的隔离区62中，其中导电迹线40具有形成在隔离区62内的非线性图案66。导电迹线40的非线性图案66可形成布线在隔离区62内的多个平行曲线，该多个平行曲线紧密间隔开且相邻以形成螺旋图案68，允许更大长度的导电迹线40，其中集成熔断器42被布线到隔离区62中。
现在参见图2，示出了图1的电气装置30的一部分的详细局部透视图，以更好地示出其特征。图2示出了形成于导电迹线40中的多个易熔连接件42，其中每个易熔连接件电连接相应的一对电路迹线部分48，从而形成具有集成熔断的电路44。因此，在第一电路迹线部分54和第二电路迹线部分56之间形成易熔连接件52以形成电路44。易熔连接件52被配置为响应于电路44中的电力过载而在第一电路迹线部分54和第二电路迹线部分56之间打开电路44。易熔连接件52可具有低于相邻电路迹线部分54、56的用于热电击穿的电流等级，使得易熔连接件52由于电路44中的电力过载所引起的电阻加热而打开，例如，电气装置30中的过载电流或短路电流(图1)。
如上所述，可通过蚀刻在导电迹线40中形成易熔连接件52。易熔连接件52优选地具有比在垂直于电路44中的电流的方向上截取的第一电路迹线部分54和第二电路迹线部分56两者较小的横截面积。较小的横截面积赋予易熔连接件52比在电路44中提供热弱点的电路迹线54、56更低的用于热电击穿的电流等级。在本发明的其他实施方案中，易熔连接件52可由与相邻电路迹线54、56的材料交替的材料(例如，较弱电等级的铜或铜合金)形成以提供热弱点。易熔连接件52可由具有低于电路迹线部分54、56的热熔融温度的材料制成，并且可通过将两种或更多种材料接合在一起而形成。在本发明的一些实施方案中，易熔连接件52可由不同于电路迹线54、56的材料形成并且具有较小的横截面积。
每个易熔连接件52可被形成为具有定位在易熔连接件52的与绝缘基板34相对的一侧上(即易熔连接件52的顶表面)的平坦表面58。如上所述，易熔连接件52可通过蚀刻导电迹线40的一个节段以具有减小的横截面积而形成，因此熔断器元件的平坦表面58可与相邻电路迹线部分54、56中的每一个的表面平面地对齐。易熔连接件52的平坦表面58可与第一电路迹线部分54和第二电路迹线部分56中的每一个的表面70、72成平面，但该平坦表面可与第一电路迹线和第二电路迹线中的仅一者或两者都不的表面成平面。如果导电迹线40由铜层压形成，则导电迹线可具有相对的第一平坦表面和第二平坦表面71、73，其中第一平坦表面71耦接到电绝缘基板34。第二平坦表面73可形成蚀刻到导电迹线40中的易熔连接件52的平坦表面58。
在本发明的其他实施方案中，易熔连接件52可具有定位在相邻电路迹线部分54、56的周边内或定位在相邻电路迹线部分的周边外部的平坦表面58。易熔连接件52可形成为具有向外延伸超过每个电路迹线部分54、56的外周边的平坦表面58，其中易熔连接件的一个或多个侧面74、76定位在每个电路迹线部分54、56的外周边内。易熔连接件52的外周边可完全形成于相邻电路迹线部分54、56的周边的内部。另选地，易熔连接件52可形成为外周边完全在相邻电路迹线部分54、56的周边外部。
介电回流焊60可被施加在易熔连接件52上以防止从第一电路迹线部分54到第二电路迹线部分56的电弧。介电回流焊60可包括基于环氧树脂的高介电灌封材料。在一个优选的实施方案中，介电回流焊60可在易熔连接件52的平坦表面58上从第一电路迹线部分54到第二电路迹线部分56形成，以将易熔连接件封装在电绝缘基板34上。介电回流焊60可围绕开式易熔连接件52(即熔断的熔断器)流动，以防止第一电路迹线部分54和第二电路迹线部分56之间的开路电弧。也就是说，介电回流焊60优选地施加在易熔连接件52的平坦表面58上，以流入开式熔断器连接件中。易熔连接件52可被介电回流焊60封装以流入开式熔断器元件中，从而防止开路电弧。
应当认识到，集成熔断可用于50伏特以下的低压应用中，其中在热清除熔断器元件的过电流事件中期望打开熔断器。在低压应用中，可通过光致抗蚀剂涂层、内部基板材料和熔断器连接件元件来提供整个熔断器的电隔离。然而，在较高电压应用中，电弧可能仍然是一个令人关注的问题。也就是说，当熔断器元件热熔融时，在熔断器已在过载电流事件中清除之后，当表面电压足够高的情况下，其可保持在标准PCBA基板材料上产生电压弧的电势。虽然集成熔断可用于高达50伏特的低电压应用中，但介电回流焊60可防止高达600伏特的整个易熔连接件52上的开路电弧。介电回流焊60也可施加在印刷电路板32的较大区域上，以保护电子部件46免受冲击和氧化。
现在参见图3，根据本发明的一个实施方式，印刷电路板32被显示为在面向电绝缘基板34的其上具有导电迹线40的表面的方向上。如前所述，导电迹线40可形成在电绝缘基板34上或穿过电绝缘基板34以形成电路44。一个或多个熔断器元件42可被定位在导电迹线40中，该一个或多个熔断器元件42中的每一个被配置为在接收到电力过载时打开电路44。介电封装件60优选地围绕一个或多个熔断器元件42中的每一个定位，以通过回流到相应的开式熔断器元件中来防止开路电弧。因此，电气装置30包括集成的无弧熔断。
导电迹线40被显示为布线到印刷电路板32上的圆形隔离区62中。隔离区62可由第一隔离间隙78和第二隔离间隙80形成，该隔离间隙各自包括在圆形隔离区域62的相对侧上穿过电绝缘基板34形成的半圆形狭槽。电绝缘基板34在第一和第二隔离间隙78、80之间包括第一桥接器82和第二桥接器84，以将导电迹线40布线到隔离区62中。介电封装件60可延伸到一个或多个隔离间隙开口64(例如，第一隔离间隙78、第二隔离间隙80)中的每一个中以封装隔离区62。介电封装件60可形成在隔离区62上和电绝缘基板34的周围相邻部分上。如图1所示，介电封装件60也可延伸穿过一个或多个隔离间隙64以封装隔离区62的与导电迹线40和电绝缘基板34的周围相邻部分相对的一侧。
重新参见图3，导电迹线40的一部分包括非线性构型66，其中该部分的多个区段86彼此相邻地布置，并且其中该一个或多个熔断器元件42包括定位在该多个区段86中的多个熔断器元件106，该多个熔断器元件106被串联布置。导电迹线40的多个区段86形成在电绝缘基板34的隔离区62上或之内，隔离区62基本上被形成于电绝缘基板34中的一个或多个开口64(例如，隔离间隙)围绕，其中导电迹线40被布线到隔离区62中。在一个实施方案中，导电迹线40沿循螺旋构造88进入和离开圆形隔离区62的中心。也就是说，导电迹线40具有第一和第二螺旋部件90、92，该第一和第二螺旋部件沿循相邻螺旋路径进入隔离区62的中心部分。第一螺旋部件90和第二螺旋部件92可各自形成大约两个围绕彼此缠绕的圆形环，以串联连接在隔离区62的中心部分中。第一螺旋部件90和第二螺旋部件92可在它们沿螺旋构造88彼此缠绕时形成多个平行曲线。因此，导电迹线40的多个区段86可形成导电迹线的螺旋部分88。
一个或多个隔离间隙94可形成于电绝缘基板34中并将导电迹线40的多个区段86中的每一个进行分隔。隔离间隙94可各自包括形成在电绝缘基板34中/穿过电绝缘基板34以分离两个或更多个电路迹线部分48的狭槽，或者可分离围绕隔离间隙缠绕的单个电路迹线的部分。图3示出了分离间隙94，其将位于隔离区62内的导电迹线40的第一平行曲线96与第二平行曲线98分隔。多个平行曲线中的每一个可由形成在一对相邻平行曲线之间的隔离间隙94分隔。导电迹线40可围绕一个或多个隔离间隙94布线，使得由隔离间隙94分隔的电路迹线部分48串联耦接。例如，第一平行曲线96包括串联耦接到第二平行曲线98的第三电路迹线部分100的第一电路迹线部分54和第二电路迹线部分56。隔离间隙94可形成在并联耦接的电路迹线部分之间或在未电连接的电路迹线部分之间形成。
介电封装件60优选地覆盖导电迹线40的非线性部分66。介电封装件60可延伸到隔离区62内的每个隔离间隙94中，以在多个区段86之间形成介电阻挡。也就是说，介电封装件60可延伸穿过每个隔离间隙94以沿多个平行曲线68封装导电迹线40。多个电路迹线部分48可形成在与相邻的隔离间隙94略微间隔开的电绝缘基板34上，从而在电绝缘基板34上产生凸缘102，以在相应的电路迹线部分和隔离间隙94之间支撑介电封装件60。介电封装件60也可延伸穿过隔离间隙94以封装隔离区62的与导电迹线40相对的侧面104。介电封装件60可覆盖在多个平行曲线中形成的多个熔断器元件106，其中平行曲线以相邻的紧密间隔开的关系布置，以使覆盖有介电封装件60的电绝缘基板34的面积最小化。
现在参见图4，根据本发明的一个实施方案，图3的电气装置30的详细视图示出了结合到电绝缘基板34上的导电迹线40中的熔断器元件52。图4还示出了熔断器元件52，其包括与电绝缘基板34相对并与第一电路迹线部分54和第二电路迹线部分56的表面70、72分别对准的平坦表面58。在一个实施方案中，每个熔断器元件52可具有平坦的顶表面58，并且每个平坦的顶表面58可被布置成与导电迹线40成平面。每个熔断器元件52的平坦顶表面58沿着导电迹线40从相应熔断器元件的第一端部108延伸至相对的第二端部110，介电封装件60形成在从相应电熔断器元件的第一端部108延伸到第二端部110的每个平坦表面58上。
熔断器元件52可被蚀刻到导电迹线40中，其中在熔断器元件的相对端处具有锥形部分112、114，该锥形部分将每个相应的电路迹线部分54、56连接到熔断器元件的较薄的易熔连接件部分116。较薄的易熔连接件部分116可沿循对应于导电迹线40的直线或弯曲路径，或者可沿循甚至在导电迹线几何形状的弯曲部分中的直线路径。图4示出了熔断器元件52的一个实施方案，该熔断器元件具有大约两倍于导电迹线40的宽度120的长度118和大约为电路迹线宽度的五分之一的宽度122。然而，熔断器元件52的尺寸可根据熔断器和电气装置30的所期望的级别和应用而变化(图3)。例如，熔断器元件52的长度118和宽度122可等于导电迹线宽度120的任何合适的分数或倍数(例如，0.25x、0.5x、0.75x、1x、1.5x、2x等)。
现在参见图5，其示出了根据本发明的一个实施方案垂直于电绝缘基板34截取的开式无弧熔断器124的横剖视图。介电回流焊60优选地封装易熔连接件124以防止第一电路迹线部分54和第二电路迹线部分56之间的开路电弧。易熔连接件124被显示为已打开以中断第一电路迹线部分54和第二电路迹线部分56之间的电连接的熔断的熔断器124。易熔连接件124被配置为由于电力过载引起的电阻加热而打开。介电回流焊60流入开式易熔连接件124中，以防止第一电路迹线部分54和第二电路迹线部分56之间的开路电弧。也就是说，介电回流焊60可围绕打开的易熔连接件124流动，以将第一电路迹线部分54与第二电路迹线部分56分隔。当易熔连接件124接近热熔融点时，熔断器元件可加热介电回流焊60，使得其更容易地流入打开的易熔连接件124中。
介电回流焊60可被施加在从第一电路迹线部分54延伸至第二电路迹线部分56的易熔连接件124的平坦表面58上。介电回流焊60可延伸超过在第一电路迹线部分54和/或第二电路迹线部分56上的平坦表面58。虽然施加在平坦表面58上的介电回流焊60可流入打开的易熔连接件124中，但施加在第一电路迹线部分54和第二电路迹线部分56上的介电回流焊可流入打开的易熔连接件124中。另选地，介电回流焊60可被施加到易熔连接件124的平坦表面58的一部分，使得平坦表面58的另一部分保持未覆盖。介电回流焊60可被施加在第一侧表面74、第二侧表面76(图2)、平坦表面58或它们的任何组合中的任一个上，以流入开式易熔连接件124并防止开路电弧。除了平坦表面58之外，介电回流焊60还可施加在易熔连接件124的第一侧表面74和第二侧表面76(图2)上以封装熔断器元件。
现在参见图6，并且继续参考图1至图5，示出了根据本发明的一个实施方案用于形成具有集成熔断器保护的印刷电路板32的过程200的流程图。过程200在STEP 202处通过在其第一表面50上提供具有导电迹线基板36的电绝缘基板34来开始。导电迹线基板36可包括经由粘合剂层38耦接到电绝缘基板34的铜层压件。过程200在STEP 204处继续，方法是蚀刻导电迹线基板36以形成电路迹线40，在该电路迹线40中具有至少一个易熔连接件52，该至少一个易熔连接件52中的每一个包括电路迹线40的一部分，其具有从相应的易熔连接件52的第一端部108到第二端部110的减小的横截面积。电路迹线40的一部分可包括包含多个易熔连接件106的多个非线性区段或部分(例如，多个平行曲线)。多个非线性区段中的每一个可沿着电绝缘基板34上的紧密间隔开的相邻路径布线。
在执行STEP 204时，可使用常规光刻技术将导电迹线40蚀刻到导电层36中。首先，可在导电层36上施加光致抗蚀剂材料层(未示出)。可使用掩模或光刻工艺将导电迹线40的所期望的几何形状成像到光致抗蚀剂材料上，其中易熔连接件42也成像到光致抗蚀剂材料上。将未掩蔽的光致抗蚀剂材料固化，未掩蔽的光致抗蚀剂材料覆盖导电迹线40的所期望的几何形状和易熔连接件42。将固化的光致抗蚀剂材料进行显影，移除暴露铜层36的未固化光致抗蚀剂材料。保留在所期望的导电迹线40和易熔连接件42上的固化的光致抗蚀剂材料在进一步加工期间提供保护。暴露的铜层36可通过蚀刻，优选地使用氯化铁溶液从电绝缘基板34移除。将剩余的固化的光致抗蚀剂从铜层36移除，留下具有形成在电绝缘基板34上的集成熔断器42的所期望的电路迹线部分48。
过程200通过形成穿过电绝缘基板34的多个隔离间隙94而在STEP 206处继续，使得多个非线性区段68中的每一个通过多个隔离间隙中的一个与另一个隔离间隙分隔。多个隔离间隙94可包括(至少部分地)穿过电绝缘基板34形成的一个或多个狭槽，该一个/多个狭槽被配置为接收覆盖电路迹线40的介电封装件60。过程200通过穿过基本上围绕多个非线性区段68的电绝缘基板34形成一个或多个隔离间隙64而在STEP 208处继续，电路迹线40在电绝缘基板上布线到被隔离间隙围绕的区域中。一个或多个隔离间隙64可包括基本上围绕电路迹线40的多个非线性区段68的一对隔离间隙78、80。另选地，位于隔离区62周围或多个非线性区段68之间的隔离间隙64、94中的任一个可在形成电路迹线40之前形成。
过程200在STEP 210处继续，方法是在电绝缘基板34上施加介电封装件60以封装至少一个易熔连接件52中的每一个。介电封装件60可被施加在从至少一个易熔连接件52中的每一个的第一端部108至第二端部110、与电绝缘基板34相对的电路迹线40的一侧上。该至少一个易熔连接件52中的每一个包括在电路迹线40的与电绝缘基板34相对的一侧上的平坦表面58，以在其上接收介电封装件60。介电封装件60可通过封装包含多个非线性区段68的电绝缘基板34的区域而容易地施加到每个易熔连接件52。介电封装件60优选地包括具有高介电强度和体积电阻率的环氧树脂或树脂材料。介电封装件60可被配置为在易熔连接件52接收到电力过载时流入打开的易熔连接件124，以防止第一电路迹线部分54和第二电路迹线部分56之间的开路电弧，其中介电封装件60防止高达600伏特的整个易熔连接件52中的开路电弧。
现在参见图7，示出了根据本发明的一个实施方案的一对多层印刷电路板300、302的横剖视图。通过多层印刷电路板300、302中的每一个中的通孔通路304、306截取横剖视图，该通孔在相应板中的层之间提供电连接。多层印刷电路板300、302中的每一个包括以堆叠构造形成在电绝缘基板34的片材层上和/或内部的一个或多个电路迹线308、310。每个通孔通路304、306包括穿过多层印刷电路板300、302形成的孔312，该多层印刷电路板电镀有导电材料314。因此，每个通孔通路304、306将位于印刷电路板的第一层上的一个或多个电子部件互连到位于第二层上的一个或多个电子部件。导电焊盘316可形成在一个或多个层的表面上，以将电镀孔连接到相应层上的电子部件(例如，电路迹线、电熔断器等)。导电焊盘316被显示为位于第一多层电路板300和第二多层电路板302的外层上。
图7示出了第一多层电路板300，其中每个层具有通过外部熔断器元件318耦接到通孔通路304的电路迹线308。图7还示出了第二多层电路板302，其中每个层具有带有内部熔断器元件52的电路迹线310。虽然内部熔断器元件52可形成在电路迹线310内，但外部熔断器元件318可独立于电路迹线308在电绝缘基板34上形成。例如，外部熔断器元件318可分别沉积在通孔通路304/电绝缘基板34上，以连接电路迹线308，而不是蚀刻到导电迹线中。介电封装件60可形成在外部熔断器元件318的平坦表面上，以形成在通孔通路304上形成的无弧熔断器。在本发明的另一个实施方案中，外部熔断器元件可在通孔通路304上形成以连接形成于不同层上的电路迹线308。例如，外部熔断器元件可形成在通孔312的内表面上，以将电路板300的一个层上的电路迹线308连接到电路板的另一层上的电路迹线。介电封装件可封装在通孔312的内表面上的外部熔断器元件，以将由外部熔断器元件连接的电路迹线308与通孔通路304电隔离。
有利的是，本发明的实施方案提供了具有带消弧的集成薄膜熔断的印刷电路板。印刷电路板可包括在电绝缘基板上形成的导电迹线以形成电路。可在导电迹线中形成各自具有平坦表面的一个或多个熔断器元件，其中一个或多个熔断器元件中的每一个被配置为在接收到电力过载时打开电路。印刷电路板还可包括在一个或多个熔断器元件中的每一个的平坦表面上形成的介电封装件，以通过回流到相应的开式熔断器元件中来防止开路电弧。也就是说，当熔断器元件加热到其热熔点时，封装的高介电材料围绕开式熔断器元件回流，从而防止开路电弧。因此，介电回流允许熔断器元件在过载电流事件中打开，但在短路事件中避免电弧。
因此，根据本发明的一个实施方案，具有集成熔断的电路板包括具有在其表面上形成的电路迹线的绝缘基板，该电路迹线包括第一电路迹线部分和第二电路迹线部分。易熔连接件将第一电路迹线部分电连接到第二电路迹线部分，该易熔连接件包括从第一电路迹线部分延伸至第二电路迹线部分的平坦表面。介电回流焊封装了从第一电路迹线部分到第二电路迹线部分的平坦表面上的易熔连接件。
根据本发明的另一个实施方案，具有集成熔断的电路板包括电绝缘基板、形成在电绝缘基板上以形成电路的导电迹线以及定位在导电迹线中的一个或多个熔断器元件。该一个或多个熔断器元件中的每一个可以被配置为在接收到电力过载时打开电路。介电封装件围绕该一个或多个熔断器元件中的每一个定位，以通过回流到相应的开式熔断器元件中来防止开路电弧。
根据本发明的另一个实施方案，形成印刷电路板的方法包括在其第一表面上提供具有导电迹线基板的电绝缘基板，以及蚀刻导电迹线基板以在电路迹线中形成具有至少一个易熔连接件的电路迹线。该至少一个易熔连接件中的每一个包括电路迹线的一部分，其具有从相应易熔连接件的第一端部到第二端部的减小的横截面积。该方法还包括在电路迹线上施加电介质，以便将至少一个易熔连接件中的每一个从第一端部到第二端部进行封装。
该书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使得本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，则此类其他示例意图在权利要求书的范围内。
Claims (20)
1.一种具有集成熔断的电路板，包括：
绝缘基板，所述绝缘基板包括在其表面上形成的电路迹线，所述电路迹线包括第一电路迹线部分和第二电路迹线部分；
易熔连接件，所述易熔连接件将所述第一电路迹线部分电连接到所述第二电路迹线部分，所述易熔连接件包括从所述第一电路迹线部分延伸至所述第二电路迹线部分的平坦表面；和
介电回流焊，所述介电回流焊将所述平坦表面上的所述易熔连接件从所述第一电路迹线部分到所述第二电路迹线部分进行封装。
2.根据权利要求1所述的具有集成熔断的电路板，其中所述平坦表面被定位在所述易熔连接件与所述绝缘基板相对的一侧上。
3.根据权利要求2所述的具有集成熔断的电路板，其中所述易熔连接件的所述平坦表面与所述第一电路迹线部分和所述第二电路迹线部分中的每一个的表面成平面。
4.根据权利要求1所述的具有集成熔断的电路板，其中所述易熔连接件被配置为由于电力过载引起的电阻加热而打开；并且
其中所述介电回流焊流入所述开式易熔连接件以防止所述第一电路迹线部分和所述第二电路迹线部分之间的开路电弧。
5.根据权利要求4所述的具有集成熔断的电路板，其中所述介电回流焊防止高达600伏特的开路电弧。
6.根据权利要求1所述的具有集成熔断的电路板，其中所述介电回流焊包括基于环氧树脂的高介电灌封材料。
7.根据权利要求1所述的具有集成熔断的电路板，其中所述易熔连接件具有比所述第一电路迹线部分和所述第二电路迹线部分两者更小的横截面积。
8.一种具有集成熔断的电路板，包括：
电绝缘基板；
导电迹线，所述导电迹线形成在所述电绝缘基板上以形成电路；
一个或多个熔断器元件，所述一个或多个熔断器元件定位在所述导电迹线中，所述一个或多个熔断器元件中的每一个被配置为在接收到电力过载时打开所述电路；和
介电封装件，所述介电封装件围绕所述一个或多个熔断器元件中的每一个定位，以通过回流到相应的开式熔断器元件中来防止开路电弧。
9.根据权利要求8所述的具有集成熔断的电路板，其中所述一个或多个熔断器元件中的每一个包括平坦顶表面，所述介电封装件覆盖所述相应熔断器元件的所述平坦表面。
10.根据权利要求8所述的具有集成熔断的电路板，其中所述导电迹线的一部分包括非线性构造，其中所述部分的多个区段被布置成彼此相邻的关系，并且
其中所述一个或多个熔断器元件包括定位在所述多个区段中的多个熔断器元件，所述多个熔断器元件被串联布置。
11.根据权利要求10所述的具有集成熔断的电路板，其中所述导电迹线的所述多个区段形成所述导电迹线的螺旋部分。
12.根据权利要求10所述的具有集成熔断的电路板，其中所述介电封装件覆盖所述导电迹线的所述非线性部分。
13.根据权利要求12所述的具有集成熔断的电路板，还包括形成于所述电绝缘基板中并分隔所述导电迹线的所述多个区段中的每一个的一个或多个隔离间隙，并且
其中所述介电封装件延伸到每个隔离间隙中。
14.根据权利要求13所述的具有集成熔断的电路板，其中所述导电迹线的所述多个区段形成在所述电绝缘基板的隔离区上，所述隔离区基本上被形成于所述电绝缘基板中的一个或多个开口围绕，并且所述导电迹线布线到所述隔离区中，并且
其中所述介电封装件延伸到所述一个或多个开口中的每一个中以封装所述隔离区。
15.一种形成印刷电路板的方法，包括：
提供在其第一表面上具有导电迹线基板的电绝缘基板；
蚀刻所述导电迹线基板以在所述电路迹线中形成具有至少一个易熔连接件的电路迹线，所述至少一个易熔连接件的每一个包括所述电路迹线的一部分，所述电路迹线的一部分具有从所述相应易熔连接件的第一端部到第二端部的减小的横截面积；以及
在所述电路迹线上施加电介质，以便将所述至少一个易熔连接件中的每一个从所述第一端部到所述第二端部进行封装。
16.根据权利要求15所述的形成印刷电路板的方法，其中所述至少一个易熔连接件中的每一个包括在所述电路迹线与所述电绝缘基板相对的一侧上的平坦表面，以在其上接收所述电介质。
17.根据权利要求15所述的形成印刷电路板的方法，其中所述至少一个易熔连接件包括多个易熔连接件。
18.根据权利要求17所述的形成印刷电路板的方法，其中所述电路迹线的一部分包括包含所述多个易熔连接件的多个非线性区段。
19.根据权利要求18所述的形成印刷电路板的方法，其中所述电介质封装所述电绝缘基板的包含所述多个非线性区段的区域。
20.根据权利要求19所述的形成印刷电路板的方法，还包括在所述电绝缘基底中形成多个隔离间隙，所述多个隔离间隙包括围绕所述多个非线性区段的隔离间隙和被定位成将所述多个非线性区段中的每一个彼此分隔的隔离间隙，其中所述电介质形成在所述多个隔离间隙中。
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