CN217562508U - 一种新型保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型保护装置，包括基板，所述基板表面设置有第一电极和第二电极，所述基板上设置有发热体，所述发热体表面覆盖有一绝缘层，所述绝缘层上方设置有中间电极，所述发热体上方设置有一熔断件，所述熔断件与第一电极、第二电极和中间电极连接，所述基板上还盖设有一绝缘盖，所述熔断件包括第一高温金属材料层和第二低温金属材料层，所述熔断件采用无铅材料，熔断件通过无铅焊料搭接在电极上，所述熔断件表面覆盖有防止氧化的助熔剂。通过上述方式，本实用新型具有过充电保护、过放电保护与过电流保护等功能，由高温无铅熔丝材料搭配无铅焊料结合陶瓷基板与厚膜积层线路来实现无铅产品的开发。

Description

一种新型保护装置

技术领域

本实用新型涉及电子设备保护技术领域，特别是涉及一种新型保护装置。

背景技术

针对锂二次电源的发展趋势，近年来储能装置高度普及，举凡小功率的手机、笔记本电脑等信息产品以及大功率的电动工具与载人电动车等，都需要二次电源，最常见的方式是利用干电池或是可充式电池，除了要有一级保护的设计之外，也要有对于当一级保护功能失效时的二次保护措施，当中所需的二次保护措施，亦即本计划提供的同时具有过电流、过温度与过电压的监测与敏锐反应的关键零组件与整体方案，以确保提升整体电池的安全性，达到电池保护的目的。

一般三端保险丝的熔丝与其焊料主要成份为锡与铅，为避免客户端在进行SMT制程组装元件时，因回焊温度过高而产生熔丝熔融的现象，而形成整个电路断路，故需使用较高熔点的材料来制作，以确保此现象不会发生，提升材料熔点的方式为材料合金，通常合金的主要材料为锡与铅，当铅的比例愈高则熔点愈高，然而随着环保意识逐渐抬头，虽然高铅含量产品为国际绿色管理的排外项目，但不可否认的铅是有害物质，会对环境造成破坏并对人体有危害的现象，如头晕、贫血、失眠、记忆力衰退与关节痛等，为达到保护环境与人类健康为目的。

专利号CN202121046093.3的中国专利公开了保护元件及其电路保护装置，保护元件中的熔断件包括不同熔点的金属层，与传统的含铅锡片相比，可降低熔断件电阻值而达到低表面温度和高电流的特性，没有给出熔断件如何焊接到电极上的，此外熔断件在熔化后收缩，因此会加高以接触绝缘盖的内表面，如果含有塑料，可能会燃烧。

基于以上缺陷和不足，有必要对现有的技术予以改进，设计出一种新型保护装置。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种新型保护装置，具有过充电保护、过放电保护与过电流保护等功能，由高温无铅熔丝材料搭配无铅焊料结合陶瓷基板与厚膜积层线路来实现无铅产品的开发。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种新型保护装置，该种新型保护装置包括基板，所述基板表面设置有第一电极和第二电极，所述基板上设置有发热体，所述发热体表面覆盖有一绝缘层，所述绝缘层上方设置有中间电极，所述发热体上方设置有一熔断件，所述熔断件与第一电极、第二电极和中间电极连接，所述基板上还盖设有一绝缘盖，形成容纳所述发热体和所述熔断件的内部空间，所述熔断件包括第一高温金属材料层和第二低温金属材料层，所述熔断件采用无铅材料，熔断件通过无铅焊料搭接在电极上，所述熔断件表面覆盖有防止氧化的助熔剂。

优选的是，所述第一高温金属材料层的熔点高于第二低温金属材料层的熔点。

优选的是，所述熔断件采用银锡合金，所述熔断件的第一高温金属材料层和第二低温金属材料层均采用银锡合金而具有更低的电阻特性，从而可将所述一种新型保护装置的额定电流由45A提升至60A。

优选的是，所述基板采用陶瓷基板。

优选的是，所述绝缘盖背面底部设置有若干用于储存并固定助熔剂的凸柱。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

熔断件表面覆盖有助熔剂，助熔剂可防止熔断件表面氧化，发热体升温以将熔断件予以熔化，熔化的熔断件流向两层及中间电极而熔断以切断电流以确保安全，为了加快和确保熔断件的有效熔断，熔断件被助熔剂覆盖以防止氧化；

绝缘盖的背部底面以创新设计，增加复数个的凸柱，让助熔剂可储存并固定在既定位置，使三端熔断件在启动保护时，可更稳定的达到快速熔断熔丝，以达到保护的效果；

此外熔断件在熔化后收缩，因此会加高以接触绝缘盖的内表面，如果含有塑料，可能会燃烧,不同高度的凸柱可以解决此问题；

熔断件采用无铅材料并通过无铅焊料搭接在电极，不会对环境造成破坏，不会对人体有危害现象，达到保护环境与人类健康为目的；

熔断件包括第一高温金属材料层和第二低温金属材料层，所述第二低温金属材料层的熔点低于第一高温金属材料层的熔点，在后续回焊时，即使回焊温度高于第二低温金属材料层的熔点，不会任意流动或产生严重变形，且第二低温金属材料层熔融会侵蚀第一高温金属材料层，接着，对于第二低温金属材料层，具有较低熔点者会进一步侵蚀具有较高熔点者，从而加速熔断件的熔断，而提供保护；

具有过充电保护、过放电保护与过电流保护等功能，由高温无铅熔丝材料搭配无铅焊料结合陶瓷基板与厚膜积层线路来实现无铅产品的开发。

附图说明

图1为一种新型保护装置的结构示意图。

其中，1-基板；11-第一电极；12-第二电极；13-中间电极；2-发热体；3-绝缘层；4-熔断件；5-绝缘盖；6-助熔剂。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型较佳实施例进行详细阐述，以使实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，本实用新型实施例包括：

一种新型保护装置，该种新型保护装置包括基板1、发热体2、绝缘层3、熔断件4、绝缘盖5和助熔剂6，所述基板1采用陶瓷基板，所述基板1表面设置有第一电极11和第二电极12，所述基板1上设置有发热体2，所述发热体2表面覆盖有一绝缘层3，所述绝缘层3上方设置有中间电极13，所述发热体2上方设置有一熔断件4，所述熔断件4与第一电极11、第二电极12和中间电极13连接，所述基板1上还盖设有一绝缘盖5，形成容纳所述发热体2和所述熔断件4的内部空间，所述熔断件4包括第一高温金属材料层41和第二低温金属材料层42，所述第二低温金属材料层42的熔点低于第一高温金属材料层41的熔点，在后续回焊时，即使回焊温度高于第二低温金属材料层42的熔点，不会任意流动或产生严重变形，且第二低温金属材料层42熔融会侵蚀第一高温金属材料层41，接着，对于第二低温金属材料层42，具有较低熔点者会进一步侵蚀具有较高熔点者，从而加速熔断件的熔断，而提供保护，所述熔断件4采用无铅材料，熔断件4通过无铅焊料搭接在电极上，所述熔断件4表面覆盖有防止氧化的助熔剂6，所述绝缘盖5背面底部设置有若干用于储存并固定助熔剂6的凸柱51，使三端熔断件4在启动保护时，可更稳定的达到快速熔断熔丝，以达到保护的效果。

所述熔断件4的第一高温金属材料层41和第二低温金属材料层42均采用银锡合金，在产品尺寸与结构设计空间的限制下，熔断件尺寸因此也被限制，银锡合金材料熔断件具有更低的电阻特性，在与竞争者相同的熔丝尺寸下，可将应用的额定电流由45A提升至60A，并将原有应用的市场再扩大。

选用高导电银膏制作内层电路电极，选用电阻浆料制作发热体2，选用高绝缘浆料制作电气绝缘层3，结合各层线路成一积层回路，积层回路通过厚膜积层印刷制程形成具有发热功能的积层线路基板，厚膜积层印刷制程是以陶瓷基板经雷射加工，各层线路则以网版印刷技术整合在陶瓷基板上，通过高温共晶烧成的方式，形成具有发热功能的积层线路基板，藉由设计与材料技术，来限制电池的可负载的功率及达到要求的耐电压，当电池发生过充电现象时，可藉IC提供信号，FET提供驱动电源来启动发热层，快速的将熔丝熔断以达到保护效果。

所述第一电极11、第二电极12和中间电极13选用高导电银膏，利用其优良的导电性及容许流通大电流密度的特性，当做连贯各层线路布局的导体。

所述发热体2选用功率较高的电阻浆料，借由电阻来限制电池的可负载的功率，并能匹配多串并的锂离子电池的工作电压所需求的电阻，故利用其特点以提升其产品特性。

所述绝缘层3选用高绝缘浆料，作为积层回路间的绝缘层，对于组件在长期保持在通电的情况下，具有较好的阻绝性，当上、下层通电时，能有效保护材料不和空气接触，隔绝氧化的现象发生，可提升产品信赖度，利用材料上述优点，提升隔绝水气特性，可通过高温高湿严苛的环境下测试。

一般SMT制程条件在245～260度之间，而竞争者使用的熔丝材质为锡铅合金，为了符合经SMT制程后熔丝达到不熔融的状态，通常会将铅的比例提升至大于85％，但含铅量越高对人体的危害也越深，而实施例采用不含铅材料的熔断件，以达到无铅产品开发的目的，另外，在产品尺寸与结构设计空间的限制下，熔丝尺寸因此也被限制，实施例熔断件材料具有更低的电阻特性，在与竞争者相同的熔丝尺寸下，可将应用的额定电流由45A提升至60A，并将原有应用的市场再扩大，如手持式的电动工具扩展到园林机应用、无人机原有的拍摄功能提升到可承载负重的农务型无人机，来帮助农业喷洒农药与扩大至更大的电流的市场应用，如电脑等信息产品、E-bike...等，另外在绝缘盖的背部底面以创新设计，增加复数个的凸柱，让助熔剂可储存并固定在既定位置，使三端保险丝在启动保护时，可更稳定的达到快速熔断熔丝，以达到保护的效果。

本实用新型一种新型保护装置，具有过充电保护、过放电保护与过电流保护等功能，由高温无铅熔丝材料搭配无铅焊料结合陶瓷基板与厚膜积层线路来实现无铅产品的开发。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种新型保护装置，包括基板，所述基板表面设置有第一电极和第二电极，所述基板上设置有发热体，所述发热体表面覆盖有一绝缘层，所述绝缘层上方设置有中间电极，所述发热体上方设置有一熔断件，所述熔断件与第一电极、第二电极和中间电极连接，所述基板上还盖设有一绝缘盖，形成容纳所述发热体和所述熔断件的内部空间，其特征在于：所述熔断件包括第一高温金属材料层和第二低温金属材料层，所述熔断件采用无铅材料，熔断件通过无铅焊料搭接在电极上，所述熔断件表面覆盖有防止氧化的助熔剂。

2.根据权利要求1所述的一种新型保护装置，其特征在于：所述第一高温金属材料层的熔点高于第二低温金属材料层的熔点。

3.根据权利要求2所述的一种新型保护装置，其特征在于：所述熔断件采用银锡合金,所述熔断件的第一高温金属材料层和第二低温金属材料层均采用银锡合金而具有更低的电阻特性，从而可将所述一种新型保护装置的额定电流由45A提升至60A。

4.根据权利要求1所述的一种新型保护装置，其特征在于：所述基板采用陶瓷基板。

5.根据权利要求1所述的一种新型保护装置，其特征在于：所述绝缘盖背面底部设置有若干用于储存并固定助熔剂的凸柱。

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