CN118414682A - 陶瓷印刷熔断器制造 - Google Patents

Abstract

提供了一种印刷熔断器制造。印刷熔断器包括低热导率陶瓷基板以及印刷在基板上的可熔元件。印刷在基板上的可熔元件包括分别由增加印刷厚度部分隔开的一系列减小印刷厚度部分，该减小印刷厚度部分限定用于可熔元件的可熔操作的薄弱点。

Description

陶瓷印刷熔断器制造

背景技术

本公开的领域总体上涉及电路保护熔断器，并且更具体地，涉及用于电动车辆(EV)的高压直流(DC)电力系统的陶瓷基板上的印刷熔断器制造。

熔断器广泛用作过电流和短路保护装置，以防止对电路造成代价高昂的损坏。熔断器端子典型地在电源或电力供应与布置在电路中的电气部件或部件的组合之间形成电连接。一个或多个可熔线路或可熔元件或者一个熔断器元件组件连接在熔断器端子之间，使得当流经熔断器的电流超过预先确定的极限时，可熔元件熔融并断开通过熔断器的一个或多个电路以防止电气部件损坏。

在对更小且更轻的熔断器封装的需求越来越大的市场中，高压直流电源系统对熔断器制造商提出了特殊的挑战。要在更小的物理空间中实现期望的熔断器熔融时间并在高电压、高电流应用中管理日益严重的电弧能量是很难完成的。涉及相对极端的循环电流负载的某些类型的DC电力系统带来了更进一步的挑战，这些挑战倾向于导致熔断器的过早失效。在EV电力系统的背景下，过早的熔断器失效是固有的问题，期望改进。

附图说明

参考以下附图描述了非限制性和非详尽性实施例，其中，除非另有指定，否则相似的附图标记在整个附图中指代相似的部分。

图1示出了电力系统中所生成的示例性瞬态电流脉冲曲线。

图2A是已知电力熔断器的透视图。

图2B是图2A中所示的电力熔断器的熔断器元件组件的透视图。

图2C是图2B中所示的熔断器元件组件的薄弱点的示意图。

图2D是示出在负载电流循环事件下的图2B中所示的熔断器元件组件的薄弱点的示意图。

图2E是示出在负载电流循环事件之后失效的图2B中所示的熔断器元件组件的薄弱点的示意图。

图3是示例性电力熔断器的局部透视图。

图4是示例性熔断器元件组件的一部分的截面放大视图。

图5是将导体与薄弱点附接的示意图。

图6是熔断器元件组件的示例性实施例的示意图。

图7是包括图6中所示的熔断器元件组件的电力熔断器的替代实施例。

图8是薄弱点上方的第二介电层的示意图。

具体实施方式

电动车辆技术的最新进展给熔断器制造商提出了独特的挑战。电动车辆制造商正在为工作电压远高于传统车辆配电系统的配电系统寻求可熔电路保护，同时正在寻求更小的熔断器以满足电动车辆的规格和需求。

用于传统内燃发动机驱动的车辆的电力系统在相对低的电压下运行，典型地在处于或低于约48VDC下运行。然而，用于电驱动的车辆(在本文中称为电动车辆(EV))的电力系统在高得多的电压下运行。EV的相对高的电压系统(例如，200VDC及以上)与内燃机使用的12伏或24伏传统蓄电池以及最新的48伏电源系统相比，通常使得电池能够存储来自电源更多的能量，并且以更低的损耗(例如，热损耗)向车辆的电动马达提供更多的能量。

EV原始设备制造商(OEM)采用电路保护熔断器来保护全电池电动车辆(BEV)、混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力电动车辆(PHEV)中的电气负载。跨每种EV类型，EV制造商寻求使EV每次电池充电的里程范围的最大化，同时降低所有者的成本。实现这些目标取决于EV系统的能量储存和电力输送，以及由电力系统承载的车辆部件的尺寸、体积和质量。较小和/或较轻的车辆将比较大和较重的车辆更有效地满足这些需求。因而，现在正在仔细检查所有EV部件以寻求潜在的尺寸、重量和成本节省。

通常来讲，较大的部件倾向于具有较高的关联材料成本，倾向于增加EV的整体尺寸或在缩小的车辆体积中占据过多量的空间，并且倾向于引入较大的质量，较大的质量直接减少单次电池充电的车辆里程。然而，已知的高电压电路保护熔断器是相对大且相对重的部件。从历史上来看，并且有充分的理由，电路保护熔断器在尺寸上有增加的趋势以满足高电压电力系统的需求，而非较低电压系统的需求。因而，保护高电压EV电力系统所需的现有熔断器比保护常规内燃发动机驱动的车辆的较低电压电力系统所需的现有熔断器大得多。期望较小且较轻的高压电力熔断器，以满足EV制造商的需求，而不牺牲电路保护性能。

用于现有技术EV的电力系统可以在高达450VDC或甚至更高的电压下运行。增加的电力系统电压合意地在每次电池充电时向EV输送更多的电力。然而，此类高压电力系统中的电气熔断器的运行条件比较低电压系统更苛刻。具体地，对于较高电压电力系统，与熔断器断开时的电弧放电条件相关的规范可能特别难以满足，尤其当与减小电气熔断器的尺寸的行业偏好相结合时。由现有技术EV施加在电力熔断器上的电流循环负载还倾向于施加机械应变和磨损，机械应变和磨损可能致使常规熔断器元件的过早失效。虽然已知电力熔断器目前可以供EV OEM在现有技术EV应用的高电压电路中使用，但是能够满足用于EV的高压电力系统要求的传统电力熔断器的尺寸和重量对于在新EV中实施来说是不切实际的，更不用说成本了。

至少可以说，提供相对较小的电力熔断器，使其能够处理现有技术EV电力系统的高电流和高电池电压，同时在熔断器元件在高电压下运行时仍提供可接受的断路性能，是具挑战性的。近来，已努力改进用于在EV电力系统中使用的在更小封装尺寸中具有更高电流能力的熔断器和熔断器元件，其能够处理熔断器的操作中增加量的电弧能量并提供期望的电路保护性能。此类改进的熔断器包括冲压和成形的熔断器元件，该熔断器元件与电弧阻挡材料和硅化填料材料的特定应用并联连接。然而，形成熔断器元件的冲压工艺使得熔断器元件在经受EV电力系统中的极端热循环时容易过早机械故障。这在本领域中有时被称为熔断器疲劳。

为满足电动车辆中现有技术DC电力系统的特殊需求，陶瓷材料基板上的印刷熔断器制造正在兴起兴趣。陶瓷基板上的印刷熔断器元件可以有利地避免EV电力系统的负载循环中的热机械疲劳和熔断器的关联有害操作，已经发现，该热机械疲劳和熔断器的关联有害操作不期望地发生在独立式金属熔断器元件中经由冲压或冲孔过程替代地形成的熔断器元件中。印刷熔断器元件和独立式导体材料的组合因取得一些成功而已被提议用于EV电力系统应用。参见例如美国专利第11,087,943号。虽然这些可以以不受热机械循环引起的熔断器疲劳影响的方式在EV电源系统中可靠地进行，但是期望较小且较为不复杂的熔断器元件，同时又不损害电路保护性能。因此，需要改进来满足本领域中长期存在并且未满足的需求。

为了最大程度地理解本发明，下文阐述了对用于电力熔断器的现有技术和EV电力系统应用中呈现的问题的讨论，随后是本发明的示例性实施例，其克服了现有熔断器解决方案的缺陷。虽然在EV应用以及特定类型和额定值的熔断器的背景下进行了描述，但是本公开的益处不一定限于EV应用或所描述的特定额定值。而是，相信本公开的益处更广泛地应用于许多不同的电力系统应用，并且也可以部分地或整体地实践以构造具有与本文讨论的那些相似或不同的额定值的不同类型的熔断器。方法方面在以下讨论中将是部分显而易见的并且部分明确的。

图1示出了EV电力系统应用中的示例性电流驱动曲线100，该EV电力系统应用可以使得传统电力熔断器、并且具体地是其中的包括冲压薄弱点的一个或多个熔断器元件易受负载电流循环疲劳的影响。在图1中，电流沿纵轴示出，时间沿横轴示出。在典型的EV电力系统应用中，电力熔断器用作电路保护装置以防止电气故障条件对电气负载造成损坏。电力系统可以在高于500V的电压和/或在高于150安培(A)的电流下运行。考虑到图1的示例，EV电力系统在相对短的时间段内经历了电流负载的大的看似随机的变化，例如，在-250A与150A之间。电流的看似随机的变化产生了由基于EV车辆的驾驶员的行为、交通状况和/或道路状况的看似随机的驾驶习惯所造成的不同大小的电流脉冲序列。这在EV驱动马达、主驱动电池和包括在系统中的任何保护性电力熔断器上产生了实际上无限种电流负载循环。

对于EV的加速(对应于电池耗尽)和EV的减速(对应于再生电池充电)两者，图1的电流脉冲曲线中所例示的此类随机电流负载条件本质上是循环的。这种电流循环负载通过焦耳效应加热过程将热循环应力施加在熔断器元件上，并且更具体地，施加在电力熔断器中的熔断器元件组件的薄弱点中。熔断器元件的这种热循环负载特别地将机械膨胀和收缩循环施加在熔断器元件薄弱点上。这种对熔断器元件薄弱点的反复机械循环负载会产生累积应变，该累积应变随着时间的推移，薄弱点回受到损坏，直至断裂。出于本说明书的目的，这种热机械过程和现象在本文中被称为熔断器疲劳。如下文进一步解释的，熔断器疲劳主要归因于熔断器承受驱动曲线时的蠕变应变。熔断器元件薄弱点中所生成的热量是致使熔断器疲劳的主要机制。

图2A示出了拟用于与EV电力系统一起使用的示例性高压电力熔断器200。电力熔断器200包括外壳202、被配置为连接到线路和负载侧电路的端子片204、206以及熔断器元件组件208，该熔断器元件组件通过设在端板226、228上的端子接触块222、224完成端子片204、206之间的电连接。当经受预先确定的电流条件时，熔断器元件组件208的至少一部分熔融、破裂或以其他方式在结构上失效，并且断开端子片204、206之间的电路路径。因此，负载侧电路与线路侧电路电隔离以保护负载侧电路部件在发生电气故障条件时免受损坏。

图2B进一步详细示出了电力熔断器200的熔断器元件组件208。熔断器元件组件208通常由独立式导电材料条形成为由倾斜区段242、244连接的一系列共面区段240。倾斜区段242、244形成在从平面区段240的平面之外或弯曲出该平面之外。

在所示的示例中，平面区段240限定多个横截面积减小的区段(在本领域中称为薄弱点)。薄弱点241由平面区段240中的孔限定。薄弱点241对应于平面区段240的在相邻孔之间的狭窄部分。在电流流经熔断器元件组件208时，薄弱点241处减小的横截面积将比熔断器元件组件208的其余部分经历更高的热量集中。

熔断器元件组件208的薄弱点241通常通过金属冲压或冲孔过程制造。然而，对于具有上述类型的循环电流负载的EV应用，已经发现此类冲压或冲孔的熔断器元件来形成薄弱点241是不利的。此类冲压或冲孔的熔断器元件设计不期望地在熔断器元件薄弱点241上引入机械应变和应力，使得导致较短的使用寿命。这种短的熔断器使用寿命本身以由薄弱点241处的熔断器元件的热机械疲劳循环导致的有害熔断器操作的形式表现出来。

图2C示出了在通过金属板250冲出孔252之后的金属板250的截面图。在冲孔或冲压过程之后，沿着孔252的边界256出现微撕裂254。

如图2D和图2E所示，熔断器元件组件208的薄弱点241经历重复的高电流脉冲和循环电流事件(图2D)，这致使由晶粒边界破裂引起的金属疲劳，随后是熔断器元件组件208中的薄弱点241处的裂纹扩展和失效(图2E)。熔断器元件组件208的机械约束是冲压的熔断器元件设计和制造中所固有的，遗憾地是，已经发现这些机械约束在重复的负载电流循环期间促进薄弱点241的面内屈曲。这种面内屈曲是对金属晶粒边界的损坏的结果，在金属晶粒边界处，相邻金属晶粒之间发生分离或滑移。薄弱点241的此类屈曲随着时间的推移而发生，并且随着更高的瞬态电流脉冲而加速并且更为显著。瞬变电流脉冲中的加热-冷却增量越大，机械影响就越大，并因此薄弱点241的原位屈曲变形就越大。

由瞬变电流脉冲的加热效应引起的金属的反复物理机械操纵继而引起金属熔断器元件的晶粒结构的变化。这些机械操纵有时被称为加工金属。对金属的加工将引起晶粒边界的强化，在晶粒边界处，相邻晶粒被紧密地约束到邻近晶粒。对金属的过度加工将导致晶粒边界的破裂，晶粒在晶粒边界上滑移经过彼此，并且引起所谓的滑移带或滑移面。晶粒之间的这种滑移和分离导致电阻的局部增加，电阻的局部增加通过增加电流脉冲的加热效应来加速疲劳过程。滑移带的形成是疲劳裂纹首先开始的地方。

如所理解的，对金属进行冲压或冲孔以形成熔断器元件组件208的制造方法在熔断器元件薄弱点241的所有冲压边缘上引起局部滑移带，因为形成薄弱点241的冲压过程是剪切和撕裂机械过程。这种撕裂过程对带有许多滑移带区域的薄弱点241产生预应力。滑移带和疲劳裂纹，结合由于热效应所描述的屈曲，最终致使与电气故障条件无关的薄弱点241的过早结构失效。与电力系统中有问题的电气条件无关的此类过早失效模式有时被称为熔断器的有害操作(nuisance operation)。由于一旦熔断器元件失效，连接到熔断器的电路就无法操作，直到更换熔断器为止，因此从EV车制造商和消费者两者的角度来看，在EV电力系统中避免此类有害操作是非常理想的。实际上，鉴于对EV车辆及其电力系统的兴趣日益增加，熔断器疲劳的影响被认为是车辆设计中的负面关键质量(CTQ)属性。

图3示出了替代电力熔断器300，其包括外壳308中的元件组件302，其中端子片304、306被配置为将电力熔断器300连接到线路和负载侧电路。熔断器元件组件302的电连接通过设在端板332、334上的端子接触块322、324和端子片304、306来完成。当经受预先确定的电流条件时，熔断器元件组件302的至少一部分熔融、破裂或以其他方式在结构上失效，并且断开端子片304、306之间的电路路径。因此，负载侧电路与线路侧电路电隔离，以保护负载侧电路部件在发生电气故障条件时免受损坏。

为了解决熔断器疲劳问题，每个熔断器元件组件302包括基板310、印刷在基板上的多个薄弱点312以及单独提供的独立式导体314，该独立式导体组装到基板310并使其互连。读者可参考美国专利第11,087,943号，该专利通过引用并入本文以获取进一步细节。有益的是，熔断器元件组件302在构造中的任何地方都不包括冲压或冲孔的薄弱点(或材料过程的任何关联撕裂或剪切)，并且电力熔断器300因此不受与冲压或冲孔的薄弱点相关联的熔断器疲劳问题的影响。因此，电力熔断器300比电力熔断器200更好地适合于EV电力系统应用，但是熔断器的制造相对复杂。期望更简单又可靠的熔断器制造。

电力熔断器300有时被称为混合方法，经由在基板310上限定薄弱点的印刷熔断器元件和金属导体314的组合，该金属导体不是印刷元件，但同样不包括冲孔或冲压特征。导体314改善了熔断器清除时间，并且还有助于清除EV的高电压、高电流DC电力系统中的电弧能量。期望在非混合构造(即，在基板上仅包括印刷元件的构造)中实现期望的熔断器清除时间。

然而，发明人已意识到，非混合构造中的熔断器断开时间对于EV电力系统可能会高的令人无法接受。例如，在EV电力系统应用中，针对800％过电流的期望断开时间为约20ms，但是在能够在500VDC操作系统中处理400A的现有非混合熔断器构造中的实验观察值高达300ms。此外，已知的非混合印刷熔断器构造通常无法在高压、高电流DC电力系统(诸如EV电力系统)中的熔断器的操作中容纳电弧能量。

下文描述了非混合印刷熔断器元件的示例性实施例以及制造此类熔断器元件的方法，其有利地避免了冲压或冲孔制造过程在薄弱点造成的应变损坏，同时还为EV电力系统应用提供了期望的断开时间和有效的灭弧机制。在示例性实施例中，薄弱点经由增材印刷过程直接形成到平面基板上，从而避免冲孔或冲压过程在材料上造成微撕裂。整个熔断器元件形成在基板上，而不需要上述混合解决方案的任何单独提供的导体元件。因此避免了与单独提供的导体元件相关联的制造成本和组装步骤。

图4和图5示出了为了克服上述电力熔断器200和300中的熔断器元件的缺陷而提出的熔断器元件组件400的印刷制造的示例性实施例。

所示的示例中的印刷熔断器制造包括基板405以及在基板的表面上的一系列连续印刷的金属层410。连续印刷的层在基板上提供图案化的金属化部分，这些金属部分可通过图案中各层提供的不同厚度的金属材料用作熔断元件。在设想到的实施例中，基板405由已知的陶瓷材料制造，而金属层可以是银或本领域已知的其他金属或金属合金。金属层可以是铜、铜合金、铝或铝合金。金属层被印刷以形成彼此分开的厚区段415和薄区段420。厚区段415具有比薄区段420多的层数，薄区段420作为横截面积减小的薄弱点进行可熔操作，以在基板上与所示的示例中的薄区段420相对应的各个位置处断开电路路径，该示例包括由基板405上的厚区段415分开的三个间隔开的薄区段420。如图5所示，诸如玻璃之类的介电层425可以基板上被印刷在限定薄弱点的薄区段420下方。在图4和图5的示例中，限定薄区段420和厚区段415的金属化层通常覆盖基板405的整个表面，并且薄区段420在厚区段415之间连续延伸。也就是说，如图4和图5所示，在基板的整个宽度上，薄区段420覆盖厚区段415之间的整个区域。

发明人已经发现，印刷熔断器元件400在EV电力系统中的成功操作(或不成功操作)取决于与期望的断开时间和防电弧考虑因素相平衡的基板材料和基板405的热导率。这呈现了必须协调的复杂的一组问题。

改变熔断器元件400中的薄弱点的印刷厚度可以调节熔断器的断开时间。通常来讲，较薄的薄弱点将比较厚的薄弱点熔断得更快，尽管印刷过程可能在利用图4和图5中所示的连续薄弱点实现一些期望的熔融时间方面能力有限。

基板405的热导率也将影响薄弱点处的熔断器元件400的熔融时间。通常来讲，基板405的热导率越高，就越能从薄弱点吸取热量并增长薄弱点处的熔融时间，而基板405的热导率较低，就越有效地将热量集中在薄弱点本身，从而缩短薄弱点处的熔融时间。

基板材料并且还有其传导性将进一步影响电弧放电条件。具有热导率较高的某些类型的陶瓷基板材料(例如，氧化铝)可以在暴露于电弧放电能量(具体地是由电弧放电产生的热量)时被击穿，并发射可能不期望地延长电弧放电的元素，而热导率较低的基板(例如，镁橄榄石和滑石)可能不被很快地击穿，并且将不发射促成电弧放电的元素，并因此可以减少电弧放电耗竭时间。因而，与导电率较高的基板相比，导电率较低的基板的电弧放电将耗竭得更快。

图5中所示的介电层425也可能影响在薄弱点的操作中向基板405的热量传递，并且可能影响基板405的击穿点，并且因此从电弧放电管理的角度来看是考虑因素。

可以认识到，许多具有一系列材料属性的基板材料是可用的。例如，已知氧化铝(Al₂O₃)基板材料的范围从约8瓦每米-开尔文(W/(m·K))至约32W/(m·K)。相反，已知镁橄榄石基板材料具有约5W/(m·K)的热导率，并且已知滑石基板材料具有约2W/(m·K)至约3W/(m·K)的热导率。出于本发明的目的，对于较高电压、较高电流DC电力系统(诸如上文描述的那些)，在约2W/(m·K)至约14W/(m·K)范围内的热导率可能是优选的。然而，为了进行比较，实验表明，对于EV电力系统应用，具有约24W/(m·K)的热导率的基板倾向于将断开时间延长到无法接受的水平。

图6示出了印刷熔断器元件组件600的另一示例性实施例，其包括对EV电力系统操作的进一步增强功能。熔断器元件组件600包括基板615，该基板在印刷厚度增加和印刷厚度减小的图案化部分中金属化有印刷层。当金属层被印刷在印刷厚度增加部分和印刷厚度减小部分中时，印刷厚度减小部分限定用于印刷在基板615上的可熔元件605的可熔操作的薄弱点。在一些实施例中，基板615具有最高至约1.2mm的增加印刷厚度和最低至约10微米的限定薄弱点的减小印刷厚度。

与图4和图5中所示的连续薄弱点不同，薄弱点以离散分段延伸，该离散分段仅覆盖薄弱点下方的基板和/或介电层的一部分，并且仅覆盖厚部分之间的区域的一部分。在所示的示例中，所限定的薄弱点以基本上小于基板宽度尺寸640的宽度尺寸以及以等于基板长度尺寸635的长度尺寸延伸。在一些实施例中，所限定的薄弱点以最高至约5mm的宽度尺寸以及约1mm的长度尺寸延伸。

在所示的示例性实施例中，熔断器元件组件600至少部分地被灭弧填料610包围。灭弧填料610可在所限定的薄弱点之间延伸。选择用于灭弧填料610的材料，使得其具有相对高的热传导和吸收能力。当所限定的薄弱点在预先确定的电流条件下熔融时，电弧放电开始并从所限定的薄弱点和基板615迁移到包围的灭弧填料610中以用于高效冷却和快速熄灭。

在一些实施例中，印刷在基板615上的可熔元件605包括银。基板615是低热导率基板。在一些实施例中，基板615可以具有基本上小于24W/(m·K)的热导率。在其他实施例中，基板615可以具有约5W/(m·K)或更小的热导率。

在一些实施例中，基板615可以是滑石或镁橄榄石，而不是氧化铝。作为镁基基板，滑石和镁橄榄石比铝基基板氧化铝吸收更多的能量。在熔断器元件组件600承受高电流脉冲时，期望更大的能量吸收来延长基板615的寿命，以避免金属疲劳。除了增加的能量吸收之外，滑石和镁橄榄石是硅酸盐，而不是氧化铝之类的金属氧化物，因此滑石和镁橄榄石提供了增强的电弧抑制能力，以避免熔断器元件组件600的金属疲劳。

此外，与氧化铝相比，滑石和镁橄榄石具有降低的热导率，滑石为3W/m/K，并且镁橄榄石为5W/m/K。期望降低的热导率来提高基板615熔融和熄灭电弧的速度，从而缩短熔断器元件组件600的熔融时间。期望氧化铝的替代基板材料来缩短在300VDC的800％下为300ms的熔融时间。使用热导率较低的替代基板材料，诸如滑石，降低了达到800安培值所需的时间量。相比于用于基板615的使用0.6mm厚的氧化铝的160ms的熔融时间，使用0.6mm厚的滑石可以实现16ms的缩短的熔融时间，或者使用0.7mm厚的镁橄榄石可以实现3.3ms的缩短的熔融时间。

此外，滑石和镁橄榄石在室温下具有更接近用于可熔元件605的金属在室温下的热膨胀系数的热膨胀系数。期望降低基板615与印刷可熔元件605之间的热膨胀系数的差异，以延长基板615的寿命从而避免金属疲劳。

图7示出了包括熔断器元件组件600的电力熔断器700的另一实施例。熔断器元件600包括导体，该导体具有安装在薄弱点上的共面连接器区段以及在基板之上延伸的倾斜延伸区段，使得灭弧填料可以被设置为包围熔断器元件组件的至少一部分，从而有效地熄灭在熔断器元件组件在预先确定的电流条件下断开之后所生成的电弧。灭弧填料可以包括石英砂。

图7中所示的替代实施例是任选的，并且不受所示的部件的限制。例如，电力熔断器700可以包括另一种外壳、另一种结构和/或一个以上熔断器元件。

图8示出了作为替代熔断器元件组件800的一部分、在薄弱点810上方的第二介电层。介电层815包括在基板805上方的第一介电层和在薄弱点810上方的第二介电层。介电层815可能影响在薄弱点工作时向基板的热传递，并且可能影响基板的击穿点，并且因此从电弧放电管理的角度来看是考虑因素。替代熔断器元件组件800可以在电力熔断器700中使用，代替熔断器元件组件600。

现在相信本公开的益处和优点已经关于所公开的示例性实施例进行了充分说明。

本文描述了电力熔断器和熔断器元件组件及其制造方法的各种实施例，包括在基板上形成的多个薄弱点，而没有冲压的薄弱点开口，从而避免在承受瞬态负载电流循环事件时熔断器元件组件中的热机械疲劳应变。此外，熔断器组件包括导体，该导体具有安装在薄弱点上的共面连接器区段以及在基板之上延伸的倾斜延伸区段，使得灭弧填料可以被设置为包围熔断器元件组件的至少一部分，从而有效地熄灭在熔断器元件组件在预先确定的电流条件下断开之后所生成的电弧。

虽然描述了部件、组件和系统的示例性实施例，但部件、组件和系统的变体是可能的，以实现类似的优点和效果。具体地，部件和组件的形状和几何形状以及组件中的部件的相对位置在不脱离所描述的发明概念的情况下可以与所描述和描绘的那些不同。而且，在某些实施例中，所描述的组件中的某些部件可以省略，以适应特定类型的熔断器或特定安装的需要，同时仍提供熔断器所需的性能和功能性。

已公开了印刷熔断器的实施例。印刷熔断器包括基板以及印刷在基板上的可熔元件。印刷在基板上的可熔元件包括分别由印刷厚度增加部分隔开的一系列印刷厚度减小部分，该印刷厚度减小部分限定用于可熔元件的可熔操作的薄弱点。

任选地，印刷熔断器还包括厚度约10微米的所限定的薄弱点，其以基本上小于基板的宽度尺寸的宽度尺寸以及等于基板的长度尺寸的长度尺寸延伸。所限定的薄弱点宽度尺寸可以为约5mm或更小，并且长度尺寸可以为约1mm。灭弧填料可以在所限定的薄弱点之间延伸。对于用于印刷熔断器的额定电流的800％的电流，所限定的薄弱点以约20ms或更短的熔融时间断开。对于用于印刷熔断器的额定电流的800％的电流，所限定的薄弱点可以以约10ms或更短的熔融时间断开。

任选地，印刷熔断器还包括厚度约1.2mm的低热导率材料的基板，其热导率基本上小于24W/m/K。基板热导率可以为约5W/m/K或更小。印刷熔断器还包括仅位于薄弱点上面的第一介电层以及仅位于薄弱点上面的第二介电层。第一和第二介电层是厚度约12微米的玻璃。

任选地，印刷熔断器还包括银可熔元件以及滑石或镁橄榄石基板。印刷熔断器具有至少300V的额定电压和400A的额定电流。

该书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使本领域普通技术人员能够实践本发明，包括制作并使用任何装置或系统以及执行任何合并方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，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的字面语言没有实质差异的等同结构元件，则这些示例旨在处于权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种印刷熔断器制造件，包括：

基板；以及

印刷在所述基板上的可熔元件，所述可熔元件包括分别由印刷厚度增加部分隔开的一系列印刷厚度减小部分，所述印刷厚度减小部分限定用于所述可熔元件的可熔操作的薄弱点。

2.根据权利要求1所述的印刷熔断器制造件，其中，所述可熔元件包括银。

3.根据权利要求1所述的印刷熔断器制造件，其中，所述薄弱点具有约10微米的厚度。

4.根据权利要求1所述的印刷熔断器制造件，其中，所述基板具有约1.2mm的厚度。

5.根据权利要求1所述的印刷熔断器制造件，进一步包括仅位于所述薄弱点下方的第一介电层。

6.根据权利要求5所述的印刷熔断器制造件，其中，所述第一介电层是玻璃。

7.根据权利要求5所述的印刷熔断器制造件，其中，所述第一介电层和第二介电层具有约12微米的厚度。

8.根据权利要求1所述的印刷熔断器制造件，其中，所述基板是低热导率基板。

9.根据权利要求8所述的印刷熔断器制造件，其中，所述低热导率基板具有基本上小于24W/m/K的热导率。

10.根据权利要求9所述的印刷熔断器制造件，其中，所述低热导率基板具有约5W/m/K或更小的热导率。

11.根据权利要求1所述的印刷熔断器制造件，其中，所述基板为滑石。

12.根据权利要求1所述的印刷熔断器制造件，其中，所述基板为镁橄榄石。

13.根据权利要求1所述的印刷熔断器制造件，其中，所述基板具有长度尺寸和宽度尺寸，并且其中，所述薄弱点以基本上小于所述基板的所述宽度尺寸的宽度尺寸延伸。

14.根据权利要求13所述的印刷熔断器制造件，其中，每个所述薄弱点在所述宽度尺寸上作为分离的多个分段延伸，每个分段在所述宽度尺寸上为约5mm或更小。

15.根据权利要求14所述的印刷熔断器制造件，其中，所述分离的多个分段在所述长度尺寸上延伸约1mm。

16.根据权利要求15所述的印刷熔断器制造件，其中，灭弧填料材料在所述分离的多个分段之间延伸。

17.根据权利要求1所述的印刷熔断器制造件，其中，对于作为用于所述熔断器的额定电流的800％的电流，所述薄弱点以约20ms或更短的熔融时间断开。

18.根据权利要求17所述的印刷熔断器制造件，其中，对于作为用于所述熔断器的所述额定电流的800％的电流，所述薄弱点以约10ms或更短的熔融时间断开。

19.根据权利要求18所述的印刷熔断器制造件，其中，所述熔断器具有至少300V的额定电压。

20.根据权利要求19所述的印刷熔断器制造件，其中，所述熔断器具有400A的额定电流。