CN206059326U - 片式超敏感型电流保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种片式超敏感型电流保护器,将熔体设置在绝缘基板的正反两面，通过在绝缘基板上设置导通孔实现正反两面熔体的电连接，且熔体至少一部分为平面螺旋型，充分利用了片式电流保护器有限的空间，使熔体的长度大幅增加，增加了熔体的电阻值，使电流保护器能在很小的额定电流环境中起到保护作用。本实用新型结构设计新颖，且易于生产制造，可以利用现有成熟工艺去制作，无需增加新的设备，能够实现快速大量的生产。

Description

片式超敏感型电流保护器

技术领域

本实用新型属于一种片式保护器，具体涉及一种在极小电流条件下便能做出保护动作的超敏感型电流保护器。

背景技术

现有技术中体积微小的片式电流保护器，在异常的过电流通过熔断体时，熔断体发热断开，从而保护电路。当电路中的额定电流非常小的时候，电流保护器需要非常敏感，在极小电流条件下也能产生一定的热量时熔断体断开，才能达到保护电路的目的，这就需要增加熔体的电阻，通常的做法是将熔体宽度减小或者增加熔丝的长度，如图1为传统片式电流保护器的熔体图案，现有技术为了增加电阻，设计熔体为图2的蛇形图案。而在电子产品体积要求越来越小的情况下，保护器的体积也要求越来越轻薄短小，在有限的体积内增加熔丝的长度非常困难。如中国专利95195031.2通过多层堆叠的方式增加熔丝长度，在多层基板上印制熔断元件，形成层叠结构，达到多层熔丝串联增加长度，但是这种工艺难度大，导致成本非常高，同时还会增加整个保护器的厚度。

实用新型内容

针对现有技术中片式电流保护器无法有效增加熔断器长度的问题，本实用新型提出一种电流保护器的设计方案，能够有效利用微小轻薄的保护器基板两面的空间，利用现有工艺便能批量生产的片式超敏感性电流保护器。

本实用新型的技术方案为：

一种片式超敏感型电流保护器,包括绝缘基板，所述绝缘基板的左、右两端设有端部电极，两端部电极之间通过熔体形成电连接，其特征在于：

所述熔体包括设置在绝缘基板正面的正面熔体和设置在绝缘基板背面的背面熔体，绝缘基板上设有贯穿绝缘基板正面与背面的导通孔，所述导通孔中设有电的导体，所述正面熔体与背面熔体通过所述导通孔内的导体连接，所述正面熔体或背面熔体还设有一个以上呈平面螺旋型的部分，所述导通孔设置在平面螺旋型部分的中心处；所述熔体与两端部电极的连接点位于绝缘基板的同一面或不同面。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

方案一：所述正面熔体、背面熔体分别设有呈平面螺旋型的部分，所述导通孔位于正面熔体和背面熔体平面螺旋型部分的中心处，所述正面熔体的一端与其一端部电极连接，正面熔体落在其平面螺旋型部分中心处的另一端与导通孔内的导体形成电连接；所述背面熔体的一端与另一端部电极连接，背面熔体落在其平面螺旋型部分中心处的另一端与所述导通孔内的导体形成电连接。

方案二：所述正面熔体/背面熔体包括呈平面螺旋型的两部分，绝缘基板上对应设有两个导通孔，分别落在两平面螺旋型部分的中心处，两平面螺旋型部分的外侧一端分别与对应的端部电极连接，两平面螺旋型部分的内侧一端与相应导通孔内的导体形成电连接，两导通孔内的导体再通过背面熔体/正面熔体形成电连接。

在方案二基础上，所述背面熔体/正面熔体也可进一步设置分别以所述两个导通孔为中心环绕的呈平面螺旋型的两部分，背面熔体/正面熔体上呈平面螺旋型的两部分的外侧一端相互连接，内侧一端分别与其中心处导通孔内的导体连接。

作为优选，所述正面熔体或背面熔体上设有一列锡层，起到助熔的作用。

所述锡层覆盖熔体与导通孔内导体的连接点，该点为易熔点。

作为优选，所述导通孔的直径设为50-100微米。

所述导通孔的孔壁上设有铜层，所述铜层的内侧面设有锡层，该锡层的内侧填充有灭弧材料。所述导通孔中，一般所述铜层的厚度为导通孔孔径的10-30％，锡层的厚度为导通孔直径的5-10％。

上述方案中的平面螺旋从外围到中心以顺时针方向环绕，可减少电感。

有益效果：

本实用新型将熔体设置在绝缘基板的正反两面，通过在绝缘基板上设置导通孔实现正反两面熔体的电连接，且熔体至少一部分为平面螺旋型，充分利用了片式电流保护器有限的空间，使熔体的长度大幅增加，增加了熔体的电阻值，使电流保护器能在很小的额定电流环境中起到保护作用。本实用新型结构设计新颖，且易于生产制造，可以利用现有成熟工艺去制作，无需增加新的设备，能够实现快速大量的生产。

附图说明

图1 为传统片式电流保护器的熔体形状的示意图；

图2 为现有技术片式电流保护器一实施例熔体形状的示意图；

图3为本实用新型第一实施例中保护器正面的结构示意图；

图4为本实用新型第一实施例中保护器背面的结构示意图；

图5为本实用新型第二实施例中保护器正面的结构示意图；

图6为本实用新型第二实施例中保护器背面的结构示意图；

图7为本实用新型第三实施例中保护器的结构示意图；

图8为本实用新型第一实施例中导通孔的侧剖图；

图9为本实用新型第四实施例中导通孔的侧剖图；

11-正面熔体，12-背面熔体，2-绝缘基板，31-正面电极，32-背面电极，4-导通孔，5-锡层，6-铜层，7-锡层，8-灭弧材料,9-易熔点。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例结合附图来对本实用新型进行详细阐述。

实施例一：

一种片式超敏感型电流保护器，包括绝缘基板2和熔体，所述绝缘基板2的两端设有端部电极，所述端部电极包括设置在绝缘基板2正面的正面电极31和设置在绝缘基板2背面的背面电极32，所述熔体包括设置在绝缘基板2正面的正面熔体11和设置在绝缘基板2背面的背面熔体12。所述绝缘基板2的中心位置还设置了贯穿绝缘基板2正面与背面的导通孔4，导通孔4内设置了电镀层或者导电填充物构成的导体。

如图3所示，为电流保护器的正面，所述正面熔体11的一端与左边的正面电极31形成电连接，正面熔体11落在平面螺旋型部分中心处的另一端与导通孔4中导体形成电连接。

如图4所示，为电流保护器的背面，所述背面熔体12的一端与右边的背面电极32形成电连接，背面熔体12落在平面螺旋型部分中心处的另一端与导通孔4中导体形成电连接。

所述正面熔体11、背面熔体12的主体均呈平面螺旋型，所述平面螺旋以导通孔4为中心呈“回”形环绕，从最外围开始，以顺时针或者逆时针的方向一圈一圈环绕，直至接触导导通孔4为止。

以生产外观尺寸为6*3*0.5mm的保护器为例，以现有技术只在单面覆盖铜箔，蚀刻成蛇形熔体的保护器，其额定电流最低只能达到为1A左右，而本实施例中，在熔体材料与线宽不变的情况下，保护器额定电流可以达到0.2A甚至更低。

本实施例的电流保护器的第一种制造方法如下：使用PCB板作为绝缘基板2，PCB板两面覆盖有铜箔，进行表面处理（黑化或者棕化）；在PCB板的中心利用镭射的方式钻孔制成导通孔4，导通孔直径一般可设为70微米，对导通孔4进行电镀填孔，如图8所示为导通孔4的侧剖图，使导通孔4中充满导电材料（如铜层6）；在PCB板的两面按照图3、图4所示的熔体和电极形状曝光显影在铜箔上蚀刻出电极和熔体图案，熔体的平均线宽为50微米；在两端正面电极和两端背面电极之间覆盖保护层，包裹所有熔体图案，裸露出电极部分，接着在PCB板的两端侧面上以溅射方式设置端面电极，用于连接正面电极和表面电极，或者，在正面、背面电极处打孔并在孔壁上电镀，用于连接正面电极和背面电极，最后正面、背面和端面电极上电镀铜、镍、锡，完成保护器的制作。

本实施例的电流保护器的另一种制造方法如下：使用陶瓷板作为绝缘基板2，在陶瓷基板2上打孔，在导通孔4的孔壁上电镀一层导电层；在绝缘基板2上印刷正面电极和背面电极，干燥烧结；分别在绝缘基板2正面和背面印刷熔体图案，干燥烧结，此制造方法中的熔体材料可以和电极材料不一样；接着在正面和背面电极之间覆盖保护层，包裹所有熔体图案，裸露出电极部分，溅射端面电极用于连接正面电极和背面电极，最后在正面、背面和端面电极上电镀铜、镍、锡，完成保护器的制作。

本实施例中，第一种制造方法制作工艺难度较低，厚度更薄，适合于制作体积更小更薄的保护器。

实施例二：

一种片式超敏感型电流保护器，包括绝缘基板2和熔体，所述绝缘基板的两端设有端部电极，所述端部电极包括设置在绝缘基板2正面的正面电极31，所述熔体包括设置在绝缘基板2正面的正面熔体11和设置在绝缘基板2背面的背面熔体12。所述绝缘基板2上设有左、右两个贯穿绝缘基板2正面与背面的导通孔4，两导通孔4内设置了电镀层或者导电填充物构成的导体。

所述正面熔体11包括呈平面螺旋型的两部分，如图5所示，两平面螺旋型的正面熔体部分分别以上述的左、右两导通孔4为中心环绕，以顺时针或者逆时针的方向一圈一圈环绕，直至接触导通孔为止。所述正面熔体11左边的平面螺旋型部分一端与左边的正面电极31形成电连接，另一端与左边导通孔4内的导体形成电连接；所述正面熔体11右边的平面螺旋型部分一端与右边的正面电极31形成电连接，另一端与右边导通孔4内的导体形成电连接；

所述背面熔体11也包括呈平面螺旋型的两部分，如图6所示，所述端部电极可以根据需要不设置背面电极，背面熔体12的一端（位于左边平面螺旋型部分的中心）与左边导通孔4中的导体形成电连接，背面熔体12的另一端（位于右边平面螺旋型部分的中心）与右边导通孔4中的导体形成电连接。

本实施例中，所述背面熔体12也可以设置为非螺旋形状，只需背面熔体两端接触两边导通孔4中的导体，并且其余部分尽可能的排布占满整个绝缘基板2背面空间也可达到等同的技术效果。

本实施例中，除了可以不设置背面电极和端面电极外，其它结构以及制造方法均与实施例一一致。本实施例由于不需设置背面电极，在保护器的背面有更多的空间可以排布熔体，能够更大程度增加熔体长度。

实施例三：

将第一或第二实施例中的正面或者背面熔体图案，选取不靠近端部电极的位置镀一列锡层5，所述锡层5能够与原熔体采用的铜箔或印刷的金属浆料结合，降低了熔体的熔点，使设置了镀锡层的地方更易熔断，提升保护器的敏感度。

如图6所示，为在第一实施例的正面熔体11中间一列设置锡层5。若使用实施例一中的第一种制作方法，导通孔4的剖面如图8所示，电镀铜填满导通孔4，使正面熔体11和背面熔体12形成电连接，由于正面熔体11和铜层6结合的部分最为脆弱，此处成为易熔点9，采用本实施例的方法在正面熔体11上中间一列设置锡层5，覆盖了易熔点9，更能保证在遇到异常电流时易熔点9迅速熔断。

另外，在易熔点9涂覆助熔剂也可达到这种效果。

实施例四：

对实施例一和实施例二中电流保护器的制造方法进一步改善如下：使用PCB板作为绝缘基板，PCB板正反两面覆盖有铜箔，进行表面处理（黑化或者棕化），在PCB板的中心利用镭射的方式钻孔，一般导通孔直径为50-100微米，在导通孔壁上电镀薄薄的一层铜，电镀铜层6厚度的比例为孔径直径10-30％，再继续在导通孔壁的铜层上电镀一层锡，电镀锡层7的厚度为孔径的5-10％，继续在锡层7上设置灭弧材料8，填满整个导导通孔。此时的导通孔4剖面图如图9所示，由于导通孔4中电镀的铜层和锡层7结合后，降低了熔点，并且此处阻值较大，成为最易熔断处，所以在此处填充灭弧材料，能够提高保护器的分断性能，使保护器遭受超大电流，熔断能量较大时，灭弧材料熄灭电弧、吸收能量，保证保护器不燃烧或爆炸。经过实验，本实施例中，6*3*0.5mm的保护器，最佳的尺寸是导通孔孔径70um，电镀铜层10-30um，电镀锡层5um。

同时，在上述各实施例中，正面熔体11和背面熔体12的螺旋形状若按照电流方向均设为顺时针环绕，能够减少电感。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种片式超敏感型电流保护器,包括绝缘基板，所述绝缘基板的左、右两端设有端部电极，两端部电极之间通过熔体形成电连接，其特征在于：

所述熔体包括设置在绝缘基板正面的正面熔体和设置在绝缘基板背面的背面熔体，绝缘基板上设有贯穿绝缘基板正面与背面的导通孔，所述导通孔中设有电的导体，所述正面熔体与背面熔体通过所述导通孔内的导体连接，所述正面熔体或背面熔体还设有一个以上呈平面螺旋型的部分，所述导通孔设置在平面螺旋型部分的中心处；所述熔体与两端部电极的连接点位于绝缘基板的同一面或不同面。

2.根据权利要求1所述的一种片式超敏感型电流保护器，其特征在于：

所述正面熔体、背面熔体分别设有呈平面螺旋型的部分，所述导通孔位于正面熔体和背面熔体平面螺旋型部分的中心处，所述正面熔体的一端与其一端部电极连接，正面熔体落在其平面螺旋型部分中心处的另一端与导通孔内的导体形成电连接；所述背面熔体的一端与另一端部电极连接，背面熔体落在其平面螺旋型部分中心处的另一端与所述导通孔内的导体形成电连接。

3.根据权利要求1所述的一种片式超敏感型电流保护器，其特征在于：

所述正面熔体/背面熔体包括呈平面螺旋型的两部分，绝缘基板上对应设有两个导通孔，分别落在两平面螺旋型部分的中心处，两平面螺旋型部分的外侧一端分别与对应的端部电极连接，两平面螺旋型部分的内侧一端与相应导通孔内的导体形成电连接，两导通孔内的导体再通过背面熔体/正面熔体形成电连接。

4.根据权利要求3所述的一种片式超敏感型电流保护器，其特征在于：

所述背面熔体/正面熔体也包括分别以所述两个导通孔为中心环绕的呈平面螺旋型的两部分，背面熔体/正面熔体上呈平面螺旋型的两部分的外侧一端相互连接，内侧一端分别与其中心处导通孔内的导体连接。

5.根据权利要求1所述的一种片式超敏感型电流保护器，其特征在于，所述正面熔体或背面熔体上设有一列锡层。

6.根据权利要求5所述的一种片式超敏感型电流保护器，其特征在于，所述锡层覆盖熔体与导通孔内导体的连接点。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种片式超敏感型电流保护器，其特征在于，所述导通孔的直径为50-100微米。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的一种片式超敏感型电流保护器，其特征在于，所述导通孔的孔壁上设有铜层，所述铜层的内侧面设有锡层，该锡层的内侧填充有灭弧材料。

9.根据权利要求8所述的一种片式超敏感型电流保护器，其特征在于，所述导通孔中，铜层的厚度为导通孔孔径的10-30％，锡层的厚度为导通孔直径的5-10％。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的一种片式超敏感型电流保护器，其特征在于，所述平面螺旋从外围到中心以顺时针方向环绕。