CN116206933A - 一种抗浪涌多层结构片式保险丝及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗浪涌多层结构片式保险丝及其制作方法，所述的抗浪涌多层片式保险丝自内而外依序是由陶瓷基板、陶瓷基板正反面熔断电极、正反面保护层和金属端头构成，所述的熔断电极分别置于陶瓷基板的正反面，熔断电极上覆盖保护层，只露出熔断电极的两端，并与基板两侧的金属端头相连。本发明还涉及制造这种片式保险丝的方法，在陶瓷基板的正反面覆盖熔断电极，然后，在每一层熔断电极上覆盖绝缘保护层，只露出两端电极，将整个陶瓷基板分裂成多个保险丝单元，封端，电镀至成品。本发明将熔断电极置于陶瓷基板正反面，散热均匀，工艺简单，大大提高了保险丝的耐脉冲能力。

Description

一种抗浪涌多层结构片式保险丝及其制作方法

技术领域

本发明一种抗浪涌多层结构片式保险丝及制作方法涉及一种应用线路保护领域的陶瓷片式保险丝，以及制作这种片式保险丝的方法。

背景技术

表面贴装保险丝广泛用于过流防护领域，这种小型化元件更适合用于现在的集成要求很高的PCB线路板上。这种贴片保险丝相较于引脚保险丝具有更小的体。传统保险丝是通过电流产生热量达到熔断效果，但电路的不稳定性往往会存在脉冲电流，而这种脉冲电流往往是正常工作电流的好几倍，这就导致保险丝出现误动作的现象，大大降低了保险丝的可靠性和安全性。申请号为200810235440.X的中国发明采用多层结构的方式，在基板上方堆叠多层熔丝，每一层熔丝上都有保护层，并且多层熔丝形成首尾相连的串联结构。这种结构可以在大电流冲击下，由于多层熔丝的情况，散热速度会提高，从而熔断时间变长，这就可以在大的浪涌电流冲击下，不会发生误熔断。但是这种方式的缺点在于制备过程中多层熔丝和保护层需要经过多次高温烧结，多层熔丝反复到达熔点，这样会使得保险丝的阻值发生漂移；并且熔丝和保护层叠加的方式结构复杂，容易在过流时，表面温度会过高，可能会影响其他元器件。

另外，公开号CN202011178151.8的中国专利申请公开了一种基于低温共烧陶瓷技术的表面贴装保险丝及其制备方法；该制备方法包括如下步骤：依次制备低温共烧陶瓷粉、有机载体、低温共烧陶瓷浆料、熔丝电极浆料、端电极浆料、正电极层和背电极层，然后在陶瓷基板上依次印刷低温共烧陶瓷浆料、熔丝电极浆料、端电极浆料，再对各印刷浆料层进行共烧，得到面贴装保险丝半成品；然后，在该面贴装保险丝半成品上制作玻璃保护层和标识字符，最后经后处理工序获得表面贴装保险丝成品；该制备方法利用低温共烧陶瓷技术，解决了熔丝电极浆料印刷时扩散和表面不平整的问题，使熔丝的图形更加完整、清晰，可控性较高；制备的面贴装保险丝熔断过程迅速，而且不会出现拉弧的现象。

实用新型专利CN202021962073.6提供了一种表面贴装保险丝，包括基板单体，基板单体的上、下表面中的任一面上设有一凹槽，凹槽内填充有导电浆料，导电浆料经高温烧结后形成熔体；还包括四个面电极，两个面电极设置在基板单体的上表面，另外两个面电极与之对应地设置在基板单体的下表面，任意一个表面上的面电极覆盖在熔体的上部；通过在基板单体上预先制造凹槽，凹槽填充有导电浆料，经过高温烧结后在凹槽内形成保险丝熔体。导电浆料在凹槽内，它的流动受限不会如印刷在陶瓷基板表面的浆料那样会外溢流动，烧结成的熔体图形、尺寸严格同设计一致，从而使得产品最终的熔断一致性高，贴片保险丝只需刮涂一次，就可以完成熔丝导电浆料的涂覆，产品率高、批次一致性好。

上述结构都是在陶瓷基板的一面设置单层或多层熔体结构 ，只是通过制备工艺改进而改善保险丝的性能。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种抗浪涌片式保险丝，不但阻值集中，而且具有耐脉冲能力。

本发明的再一目的在于：提供所述抗浪涌片式保险丝的制备方法。

本发明的目的可以通过下述方案实现：一种抗浪涌片式保险丝，包括陶瓷基板、熔断电极、绝缘保护层和金属端头，其中，其熔断电极分为两层，分别置于陶瓷基板的上下面，在每层熔断电极上覆盖绝缘保护层，且每层熔断电极与金属端头相连，呈熔断电极并联结构。

在上述方案基础上，所述的陶瓷基板的正反面的熔断电极位置相对应，并且形状相同，绝缘保护层覆盖熔断电极的中间，露出两端电极，该两端电极与金属端头相连，形成两层熔断电极并联的结构。

其中，所述的金属端头有一层或者多层金属或者合金材料，当为多层时，内部是一层银合金，中间覆盖一层镍，外部是锡合金。

所述的熔断电极层采用金、银、铜或铝中的一种或一种以上，厚度在5um-30um，并且熔断电极的中间部分的形状可以是蝴蝶结形，S形等。

所述的绝缘保护层采用玻璃材料，并且有一定的空隙，该空隙可以提高一定空间承载所述熔断电极时的碎片和能量，从而起到了绝缘保护的作用。

本发明还提供了一种上述多层结构片式保险丝的制备方法，包括下述步骤：

第一步，在陶瓷基板正反两面按设计要求印刷熔断电极浆料，烘干，烧结，陶瓷基板的正反面的熔断电极位置相对应，并且形状相同；

第二步，在所述熔断电极上印刷保护层，并露出熔断电极的二端，然后，烘干、烧结且烧结温度低于第一步，成多层结构基板；

第三步，将烧结后多层结构基板对应切割线裂片成单个保险丝，封端形成端头内电极，电镀，使露出的熔断电极两端与金属端头相连，并且各层熔断电极间呈并联结构，得到成品。

本发明在陶瓷基板上、下表面形成熔断电极和在各熔断电极表面部分覆盖的绝缘保护层均采用传统的丝网印刷的方式实现，设在陶瓷基板的上下表面的熔断电极位置对应，并且形状相同；绝缘保护层只覆盖熔断电极中间的熔丝部分，露出两端电极；两端电极与端头金属层相连，形成两层熔断电极并联的结构。

对应切割线裂片成单个保险丝，最后封端形成端头内电极，电镀得到最后的成品。

本发明提供了一种抗浪涌多层结构片式保险丝熔断电极置于陶瓷基板正反面，结构简单、散热均匀；在保证熔断一致性的同时，大大提高了保险丝的耐脉冲能力。本发明提供的制作工艺简单，多层熔丝一次高温烧结成型，产品的成品率高，克服了多层熔丝多次高温烧结带来的阻值发生漂移的缺陷。

附图说明

图1是本发明所述的表面贴装保险丝的结构示意图；

图2是陶瓷基板；

图3为在陶瓷基板上下表面形成上下熔断电极的截面示意图；

图3A是图3的俯视示意图，熔丝为S形；

图4是在上下熔断电极表面覆有绝缘保护层的截面示意图；

图4A是4的俯视示意图；

图中标号说明：

1——陶瓷基板；

2、3——上、下熔断电极；

4、5——上、下保护层；

6、7——左、右金属层。

具体实施方式

实施例1

图1所示，本发明抗浪涌多层结构片式保险丝，是表面贴装多层结构的片式保险丝，该保险丝中包含了陶瓷基板1，上、下熔断电极2、3，上、下绝缘保护层4、5，以及左、右金属端头6、7，各层通过丝网印刷，以及电镀的方式完成产品的制备，按下述步骤：

第一步、在陶瓷基板1正反面形成上、下熔断电极2、3：

如图2和3所示，准备陶瓷基板1，在陶瓷基板1的正面，通过丝网印刷的方式形成正面的上熔断电极2，该熔断电极的主要材质是银；放入烘箱中150℃干燥10分钟；在陶瓷基板1的反面，通过丝网印刷的方式形成下熔断电极3，位置与上熔断电极相对应，材质也是银，放入烘箱中150℃干燥10分钟，接着放入烧结炉中烧结，不高于700℃烧结60分钟，如图3所示；

第二步、在上下熔断电极表面形成绝缘保护层

如图4所示，通过丝网印刷的方式在上熔断电极2表面形成上绝缘保护层4，其完全覆盖中间电极部分，且部分覆盖两端电极，放入烘箱中150℃干燥10分钟，重复上述覆盖绝缘保护层，达到正面电极的绝缘保护层的设计厚度；

在下熔断电极3表面通过丝网印刷的方式覆盖下绝缘保护层5，完全覆盖中间电极部分，部分覆盖两端电极，放入烘箱中150℃干燥10分钟，重复上述覆盖绝缘保护层，达到期望下熔断电极3的保护层厚度，接着放入烧结炉中烧结，最高温度650℃烧结60分钟，得到图4所示的多层结构基板；

第三步、形成端头电极

将印刷好的多层结构基板沿着切割线裂成单个的保险丝，然后进行封端，电镀，可以采用现有的工艺，用震动使得单个保险丝插入到带孔的板上，用背面贴胶带的方法保证所有的露出的保险丝在同一水平平面上，固定好浸到端银液中，然后刮平烘干，对另一端重复步骤，直到得到两端封好的保险丝，然后进行干燥，烧结，在最高温度630℃烧结60分钟，电镀主要是通过滚镀的方式形成覆盖封端电极，材质分别是镍和锡，制得图1所示上下双层熔断电极并联的片式保险丝。

与传统保险丝的比较

通过上述实施例1做出的保险丝10组，对比相接近阻值的传统单层保险丝的性能测试，满足过流性能测试要求，并且本发明中的片式保险丝在8倍电流抗浪涌实验结果相对于传统保险丝具有很大的改善，具体见下列实验对照表1： 10ln熔断时间本发明表现了优异性能，传统结构的保险丝在阻值相近的情况下，本发明熔断时间增加了100 ms

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Claims (9)

1.一种抗浪涌片式保险丝，包括陶瓷基板、熔断电极、绝缘保护层和金属端头，其特征在于，其熔断电极分为两层，分别置于陶瓷基板的上下面，在每层熔断电极上覆盖绝缘保护层，且每层熔断电极与金属端头相连，呈熔断电极并联结构。

2.根据权利要求1所述的抗浪涌片式保险丝，其特征在于，所述的陶瓷基板的正反面的熔断电极位置相对应，并且形状相同，绝缘保护层覆盖熔断电极的中间，露出熔断电极的两端电极，该两端电极与金属端头相连，形成两层熔断电极并联的结构。

3.根据权利要求1或2所述的抗浪涌片式保险丝，其特征在于，所述的金属端头有一层或者多层金属或者合金材料，当为多层时，内部是一层银合金，中间覆盖一层镍，外部是锡合金。

4.根据权利要求1或2所述的抗浪涌片式保险丝，其特征在于，所述的熔断电极层采用金、银、铜或铝中的一种或一种以上，厚度在5um-30um。

5.根据权利要求1所述的抗浪涌片式保险丝，其特征在于，所述的绝缘保护层采用玻璃材料，并且有一定的空隙，该空隙可以提高一定空间承载所述熔断电极被熔断时的碎片和能量。

6.一种抗浪涌片式保险丝的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

第一步，在陶瓷基板正反两面按设计要求印刷熔断电极浆料，烘干，烧结，陶瓷基板的正反面的熔断电极位置相对应，并且形状相同；

第二步，在所述熔断电极上印刷保护层，并露出熔断电极的二端，然后，烘干、烧结且烧结温度低于第一步，成多层结构基板；

第三步，将烧结后多层结构基板对应切割线裂片成单个保险丝，封端形成端头内电极，电镀，使露出的熔断电极两端与金属端头相连，并且各层熔断电极间呈并联结构，得到成品。

7.根据权利要求6所述的抗浪涌片式保险丝的制备方法，其特征在于，第一步中，先在陶瓷基板的正面，通过丝网印刷的方式形成正面的上熔断电极，该熔断电极材质以银为主；放入烘箱中150℃干燥10分钟；然后，

在陶瓷基板的反面，通过丝网印刷的方式形成下熔断电极，位置与上熔断电极相对应，该下熔断电极材质也是以银为主，放入烘箱中150℃干燥10分钟；最后，

放入烧结炉中烧结，不高于700℃烧结60分钟。

8.根据权利要求6所述的抗浪涌片式保险丝的制备方法，其特征在于，第二步中，通过丝网印刷的方式在上熔断电极表面形成上绝缘保护层，其完全覆盖中间电极部分，且部分覆盖两端电极，放入烘箱中150℃干燥10分钟，重复所述的覆盖绝缘保护层步骤，达到正面电极的绝缘保护层的设计厚度；

在下熔断电极表面通过丝网印刷的方式覆盖下绝缘保护层，完全覆盖中间电极部分，部分覆盖两端电极，放入烘箱中150℃干燥10分钟，重复上述覆盖绝缘保护层，达到下熔断电极的设计保护层厚度；最后，

放入烧结炉中烧结，最高温度650℃烧结60分钟，得到多层结构基板。

9.根据权利要求6或8所述的抗浪涌片式保险丝的制备方法，其特征在于，第三步中，将印刷好的多层结构基板沿着切割线裂成单个的保险丝，然后进行封端，电镀，将每个单个保险丝插入到带孔的板上，并保证所有的露出的保险丝在同一水平平面上，固定好浸到端银液中，然后刮平烘干，对另一端重复步骤，直到得到两端封好的保险丝，然后，进行干燥，在最高温度630℃烧结60分钟完成封端；通过滚镀的方式形成覆盖封端电极，材质分别是镍和锡，得到上下双层熔断电极并联的抗浪涌片式保险丝。

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