TWI683339B - 免焊表面安裝保險絲 - Google Patents

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王進松
呂繼勇
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Abstract

一種免焊表面安裝保險絲包括一底座，其具有界定一空腔的一底板及多個鄰接的側壁、一保險絲元件，其包括一橫跨在兩個電極部分之間的分隔部分，該分隔部分和該等電極部分是由一連續的材料件形成，該分隔部分懸置在該空腔內低於該底座的該等側壁的頂緣、及一蓋件，其具有一頂板及多個鄰接的側壁，該蓋件以該蓋件的側壁的底緣被設置在該底座的側壁的頂緣底下的方式被套設在該底座及該保險絲元件上，其中該底座的該空腔容納一完全包圍該分隔部分的保險絲填料。

Description

免焊表面安裝保險絲
本揭露內容大致上係關於電路保護裝置的領域，更具體地係關於免焊表面安裝保險絲。
傳統的表面安裝保險絲包括一設置在一殼體的一空腔內的保險絲元件，該殼體是由一蓋件和一底座所界定，該蓋件和該底座以垂直底疊置的方式被固定在一起。該底座界定該殼體和該空腔的下部，且該蓋件界定該殼體和該空腔的上部。電極被設置在該殼體的相反的外側上且在底座和蓋件的接合處被焊料連接至保險絲元件的端部。“保險絲填料”材料(如，沙子)可在該保險絲被組裝之前被設置在該底座內，低於該保險絲元件。該保險絲填料有助於熄滅在可熔斷的元件熔化時或在超電流(overcurrent)情況下會斷開時發生的電弧，藉以緩和電弧並吸收會將保險絲燒斷的熱。
上述的保險絲配置具有數項缺點。例如，被用來將電極連接至該保險絲元件的該焊料會因為施用不 當、高溫操作(如，在高電流應用時)、及/或機械應力的關係而劣化，因而造成保險絲的永久故障。熔化溫度高於表面安裝回焊(reflow)溫度之高溫、高含鉛量的焊料已被使用，用以確保在表面安裝保險絲中電極和保險絲元件之間的連接，但此焊料被認為會造成環境的污染。
和上述保險絲配置有關的另一項缺點是該保險絲填料在該底座所界定的該殼體的下部中只能被設置成低於該保險絲元件，藉以讓該保險絲元件的上部未被覆蓋。該被外露的保險絲元件的上部在超電流情況發生時會容易遭受電弧的侵害。此外，從該保險絲的該上部發出的熱未被該保險絲填料吸收或只被該保險絲填料部分吸收且會燒斷該保險絲，造成危險的情況。再者，當該保險絲元件熔化時從保險絲元件釋出的有毒的金屬蒸氣會從該殼體的該底座和該蓋件的接合處逸出。
本發明的改良對於這些及其它的情況是很有幫助的。
此章節被提供來以簡化的形式介紹在下面的〔實施方式〕章節中被進一步描述的概念。此章節的內容並不是要確認本所請之發明主體的關鍵特徵或主要特徵，也不是要用來協助決定本案所請之發明主體的範圍。
一依據本揭露內容的免焊表面安裝保險絲的示範性實施例可包括一底座，其具有界定一空腔的一底板 及多個鄰接的側壁、一保險絲元件，其包括一橫跨在兩個電極部分之間的分隔部分，該分隔部分和該等電極部分是由一連續的材料件形成，該分隔部分懸置在該空腔內低於該底座的該等側壁的頂緣、及一蓋件，其具有一頂板及多個鄰接的側壁，該蓋件以該蓋件的側壁的底緣被設置在該底座的側壁的頂緣底下的方式被套設在該底座及該保險絲元件上，其中該底座的該空腔容納一包圍且覆蓋該分隔部分的保險絲填料。
10‧‧‧保險絲
12‧‧‧底座
14‧‧‧保險絲元件
16‧‧‧蓋件
18‧‧‧底板
20a‧‧‧鄰接的側壁
20b‧‧‧鄰接的側壁
20c‧‧‧鄰接的側壁
20d‧‧‧鄰接的側壁
22‧‧‧空腔
24a‧‧‧安裝柱
24b‧‧‧安裝柱
26‧‧‧頂板
28a‧‧‧鄰接的側壁
28b‧‧‧鄰接的側壁
28c‧‧‧鄰接的側壁
28d‧‧‧鄰接的側壁
30‧‧‧空腔
32a‧‧‧安裝孔
32b‧‧‧安裝孔
34‧‧‧分隔部分
36a‧‧‧電極部分
36b‧‧‧電極部分
38a‧‧‧端子
38b‧‧‧端子
40a‧‧‧穿孔
40b‧‧‧穿孔
41‧‧‧槽口
42a‧‧‧懸掛部
42b‧‧‧懸掛部
44a‧‧‧面向下的口袋
44b‧‧‧面向下的口袋
46a‧‧‧側壁
46b‧‧‧側壁
48a‧‧‧托架
48b‧‧‧托架
49a‧‧‧面向上的口袋
49b‧‧‧面向上的口袋
50a‧‧‧垂直段
50b‧‧‧垂直段
52a‧‧‧水平段
52b‧‧‧水平段
54‧‧‧保險絲填料
圖1是一立體圖，其顯示出一依據本揭露內容的免焊表面安裝保險絲的示範性實施例；圖2是示於圖1中的免焊表面安裝保險絲在拿掉蓋件後的俯視圖；圖3是一剖面圖，其顯示出沿著圖1的A-A平面所取之圖1中的免焊表面安裝保險絲的剖面。
一依據本揭露內容的免焊表面安裝保險絲的示範性實施例現將參考附圖被更完整地描述，免焊表面安裝保險絲的較佳實施例被呈現在附圖中。然而，免焊表面安裝保險絲可以許多不同的形式被來體現且不應被解讀為侷限在本文中提出的實施例。反而是，這些實施例被提出使得本揭露內容會更徹底及完整，且將免焊表面安裝保險 絲的範圍完全傳達給熟習此技藝者。除非有作出不同的表示，否則在圖式中相同的元件符號係指相同的元件。
現參考圖1，一依據本揭露內容的免焊表面安裝保險絲10(其在下文中被稱為“保險絲10”)的示範性實施例被示出。為了方便及清楚起見，“頂部”、“底部”、“上”、“下”、“垂直”、“水平”、“高度”、“寬度”、及“深度”等用語會被使用於本文中來描述保險絲10和它的不同構件之間的相對位置、方位、及尺寸，所有這些用語都是相對於該保險絲10在圖1中表現出來的形狀及方位。
該保險絲10可包括一底座12、一保險絲元件14、及一蓋件16。該保險絲元件14可以一種垂直疊置的方式被“夾設(sandwich)”在該底座12和該蓋件16之間，這將於下文中更詳細地描述。該底座12和該蓋件16可用任何適合的電絕緣材形成，其包括但不侷限於玻璃、陶瓷、塑膠等等。該保險絲元件14可用任何適合的導電材料形成，其包括但不侷限於錫、鎳、銅、鋅等等。
該底座12可以大致上是一具有開放的上部的盒形件。該底座12可包括一底板18及鄰接的側壁20a，20b，20c，20d，其界定出一內部空腔22。配成對之分隔開的安裝柱24a，24b可從相反的側壁20b，20d的頂緣向上延伸出(參見圖2)。
該蓋件16可以大致上是一具有開放的底部的盒形件。該蓋件16可包括一頂板26及鄰接的側壁28a，28b，28c，28d，其界定出一內部空腔30。該蓋件16的 內部寬度及深度可大於該底座12的外部寬度及外部深度以允許該蓋件16如圖3所示地套在該底座12及該保險絲元件14上。這將於下文中更詳細地描述。配成對之分隔開的安裝孔32a，32b可被形成在該頂板26中且可被配置成用來在組裝該保險絲10時接納該底座12的該等安裝柱24a，24b。
該保險絲元件14可被形成為一已被彎折、壓褶、鑄造、切割、衝壓、鑽孔、模製或以其它方式被形成以界定該被顯示的形狀之單一連續的材料件或材料量，其包括一水平地橫跨在兩個電極部分36a，36b(其具有電連接端子38a，38b)之間的分隔部分34。該保險絲元件14可被建構成使得該分隔部分34被設置在該底部12的該空腔22內及使得該等端子38a，38b在該保險絲10被組裝時被設在該蓋件16的下方及外面，這將於下文中更詳細地描述。應指出的是，沒有焊料、黏著劑或其它緊固手段被用來將該分隔部分34結合至該保險絲元件14的該等電極部分36a，36b。因此，相對於在傳統的表面安裝保險絲中經常使用的焊接式接合，該分隔部分34和該等電極36a，36b的接合點較不易因為高溫操作及/或機械應力而造成過早故障。配成對之間隔開來的穿孔40a，40b可被形成在電極部分36a，36b內且可被置成在該保險絲10被組裝時用來接納底座12的安裝柱24a，24b(如圖2所示)。
仍參考圖1，該保險絲元件14的該分隔部分 34可以比由其縱長端部延伸出的電極部分36a，36b窄，因此在導電面積/體積方面較小(亦參見圖2)。一槽口41可被形成在該分隔部分34上用以相較於電極部分36a，36b進一步減小該分隔部分34的導電面積/體積，但此特徵並非是必要的。因此，該分隔部分34可提供一“弱聯結(weak link)”於該保險絲元件14內，其被建構來在電流超過一預定的門檻值(即，保險絲的額定值)流經該保險絲元件14時斷裂或熔斷。該槽口41可藉由提供多個電弧通道來提高該保險絲的斷電容量(breaking capacity)。在一些被想到的實施例中，該分隔部分34可以比電極部分36a，36b薄，因而讓該保險絲10遭遇到一錯誤的電流時可更快速地反應。再者，亦可在現地應用時降低保險絲功率消耗及溫度。進一步想到的是，一錫覆蓋物可被設置在該分隔部分34上以進一步降低保險絲功率消耗及溫度。熟習此技藝者將可瞭解到的是，構成該分隔部分34的特定尺寸、體積、及導電材料都對該保險絲10的保險絲額定值有貢獻。
現參考圖3，沿著圖1的A-A平面所取的保險絲10的剖面側視圖被示出。特別參考保險絲元件14，電極部分36a，36b可從該分隔部分34的縱長端部向上延伸出且可終止於各自最上端的懸掛部42a，42b，其被彎折或以其它方式被形成為倒U形以界定面向下的口袋44a，44b，用來以緊密間隙的關係承接該基座12的相反側壁20b，20d的頂緣。側壁46a，46b可從懸掛部42a， 42b向下延伸且可終止於各自最下端的托架48a，48b(包括端子38a，38b)，其其被彎折或以其它方式被形成為U形以界定面向上的口袋49a，49b，用來承接該蓋件16的相反側壁28b，28d的底緣。保險絲10的其它實施例被考慮，其中托架48a，48b的垂直段50a，50b及/或水平段52a，52b被省略。如果只有垂直段50a，50b被省略的話，則托架48a，48b的水平段52a，52b可界定電極部分36a，36b的端子38a，38b。如果托架48a，48b垂直段50a，50b和水平段52a，52b都被省略的話，則側壁46a，46b的最下面的末端可界定電極部分36a，36b的端子38a，38b。
底座的空腔22可用保險絲填料54來填充，其可在該保險絲10被組裝之前被設置在該空腔22內。該保險絲填料54可以是或可以包括熟習此技藝者所知之適合用於表面安裝保險絲的各種熄弧材料。此材料的一種非限制性的例子是二氧化矽。
有鑑於底座12及保險絲元件14的上述構造，電極部分36a，36b的懸掛部42a，42b可靜置於該底座12的相對的側壁20b，20d的頂緣，讓該保險絲元件14的該分隔部分34被懸置於該空腔22內且低於側壁20a-d的頂緣。因此，當底座12的空腔22被填滿該保險絲填料54時，該保險絲填料54可達到該分隔部分34的上方並可完全覆蓋該分隔部分34。當超電流情況發生在該保險絲元件14中時會從該分隔部分34向上釋出的熱因 而可被該保險絲填料54吸收，緩和了該蓋件16的加熱及燃燒。此外，該保險絲填料54可防止被熔斷的分隔部分34的斷裂端之間的電弧(如果該分隔部分34的頂部被外露(即，未被該保險絲填料54覆蓋)的話此電弧會因而發生)，藉以提供該保險絲10改善的斷電容量。
參考圖3，該蓋件16可套設在該保險絲元件14和該底座12上，讓該蓋件16的側壁28b，28d與電極部分36a，36b的側壁46a，46b緊密地水平比鄰、讓該蓋件16的側壁28a，28c與底座16的的側壁20a，20c緊密地水平比鄰(參見圖1)、且該蓋件16的側壁28b，28d的底緣位於托架48a，48b內。端子38a，38b可從該蓋件16下方突伸出且可因而促進例如對一印刷電路板(PCB)上的電子導線的電連接。底座12、電極部分36a，36b和蓋件16的緊密重疊的側壁20a，20c，28a，28c，28b，28d，及46a，46b可將該保險絲10的內部密封且可有系地防止氣體從保險絲10的內部逸出。例如，當分隔部分34在超電流情況中熔斷時，由重疊的側壁20a，20c，28a，28c，28b，28d，及46a，46b所形成的密封可防止有毒的金屬蒸氣從保險絲10逸出。
當保險絲10被組裝時(即，當底座12、保險絲元件14、及蓋件16以垂直疊置的構造被夾設在一起時)，該底座12的安裝柱24a，24b可延伸穿過在該保險絲元件14內的穿孔40a，40b並進入到該蓋件16的頂板26的安裝孔32a，32b內(參見圖1及圖2)。該等安裝柱 24a，24b可藉由熱鉚接而被熔接至該頂板26，用以將該底座12、該保險絲元件14和該蓋件16牢牢地固定在一起。額外地或替代地，各種其它的方法、物質及/或結構可被用來將保險絲10的構件固定在一起成為組裝好的形態。這些包括但不侷限於各種黏著劑、各種機械式緊固件、焊接及該底座12、該保險絲元件14、及/或該蓋件16的各種可促進它們之間的摩擦套合(friction fit)、壓扣套合(snap fit)、或干涉套合(interference fit)的結構式特徵構造。
當使用於本文中時，以單數型或加了不定冠詞“一(a,an)”來描述的元件或步驟應被理解為沒有排除複數元件或步驟，除非此排除被明確地陳述。此外，本揭露內容的“一實施例”的敘述不應被解讀為排除亦包含被描述的特徵的其它實施例的存在。
雖然本揭露內容參照了特定的實施例，但在不偏離本揭露內容由下面的申請專利範圍所界定的氛圍及範圍下仍有許多的修改、變化及改變的可能。因此，本揭露內容不侷限於被描述的實施例，而是具有下面的申請專利範圍的語文所界定的完整的範圍，以及其等效範圍。
10‧‧‧保險絲
12‧‧‧底座
14‧‧‧保險絲元件
16‧‧‧蓋件
18‧‧‧底板
20a‧‧‧鄰接的側壁
20b‧‧‧鄰接的側壁
20c‧‧‧鄰接的側壁
20d‧‧‧鄰接的側壁
22‧‧‧空腔
24a‧‧‧安裝柱
24b‧‧‧安裝柱
26‧‧‧頂板
28a‧‧‧鄰接的側壁
28b‧‧‧鄰接的側壁
28c‧‧‧鄰接的側壁
28d‧‧‧鄰接的側壁
30‧‧‧空腔
32a‧‧‧安裝孔
32b‧‧‧安裝孔
34‧‧‧分隔部分
36a‧‧‧電極部分
36b‧‧‧電極部分
38a‧‧‧端子
38b‧‧‧端子
40a‧‧‧穿孔
40b‧‧‧穿孔
41‧‧‧槽口

Claims (20)

  1. 一種免焊表面安裝保險絲，包含：一底座，其包括界定一空腔的一底板及多個鄰接的側壁；一保險絲元件，其包括一橫跨在兩個電極部分之間的分隔部分，該分隔部分和該等電極部分是由一連續的材料件形成，該分隔部分懸置在該空腔內低於該底座的該等側壁的頂緣；及一蓋件，其包括一頂板及多個鄰接的側壁，該蓋件以該蓋件的該等側壁的底緣被設置在該底座的該等側壁的頂緣之下的方式被套設在該底座及該保險絲元件上。
  2. 如申請專利範圍第1項之免焊表面安裝保險絲，其中該等電極部分界定各自的懸掛部，其延伸在該底座的相反的側壁的各自的頂緣上方並靜置於該等頂緣上。
  3. 如申請專利範圍第1項之免焊表面安裝保險絲，其更包含一安裝柱，其由該底座向上延伸並進入到該頂板內的一安裝孔中。
  4. 如申請專利範圍第3項之免焊表面安裝保險絲，其中該安裝柱被緊固至該頂板。
  5. 如申請專利範圍第3項之免焊表面安裝保險絲，其中該安裝柱延伸穿過形成在該等電極部分的一者內的一穿孔。
  6. 如申請專利範圍第1項之免焊表面安裝保險絲，其中該蓋件的該等側壁和該底座的該等側壁側向地重疊。
  7. 如申請專利範圍第1項之免焊表面安裝保險絲，其中該等電極部分的每一者包括一側壁，其垂直地延伸在該底座的一鄰近的側壁和該蓋件的一鄰近的側壁之間並界定一端子，其由該蓋件的該鄰近的側壁的底緣之下突伸出。
  8. 如申請專利範圍第7項之免焊表面安裝保險絲，其中該端子界定各自的托架，其承接該蓋件的各鄰近的側壁的底緣。
  9. 如申請專利範圍第1項之免焊表面安裝保險絲，其中該底座的該空腔容納一包圍該分隔部分的保險絲填料。
  10. 如申請專利範圍第9項之免焊表面安裝保險絲，其中該保險絲填料覆蓋該分隔部分的頂部。
  11. 一種免焊表面安裝保險絲，包含：一底座，其包括界定一空腔的一底板及多個鄰接的側壁；一保險絲元件，其包括一橫跨在兩個電極部分之間的分隔部分，該分隔部分和該等電極部分是由一連續的材料件形成；及一蓋件，其包括一頂板及多個鄰接的側壁，該蓋件以該蓋件的該等側壁的底緣被設置在該底座的該等側壁的頂緣之下的方式被套設在該底座及該保險絲元件上，其中該底座的該空腔容納一包圍該分隔部分的保險絲填料。
  12. 如申請專利範圍第11項之免焊表面安裝保險絲，其中該分隔部分懸置在該空腔內低於該底座的該等側壁的 頂緣。
  13. 如申請專利範圍第11項之免焊表面安裝保險絲，其中該等電極部分界定各自的懸掛部，其延伸在該底座的相反的側壁的各自的頂緣上方並靜置於該等頂緣上。
  14. 如申請專利範圍第11項之免焊表面安裝保險絲，其更包含一安裝柱，其由該底座向上延伸並進入到該頂板內的一安裝孔中。
  15. 如申請專利範圍第14項之免焊表面安裝保險絲，其中該安裝柱被緊固至該頂板。
  16. 如申請專利範圍第14項之免焊表面安裝保險絲，其中該安裝柱延伸穿過形成在該等電極部分的一者內的一穿孔。
  17. 如申請專利範圍第11項之免焊表面安裝保險絲，其中該蓋件的該等側壁和該底座的該等側壁側向地重疊。
  18. 如申請專利範圍第11項之免焊表面安裝保險絲，其中該等電極部分的每一者包括一側壁，其垂直地延伸在該底座的一鄰近的側壁和該蓋件的一鄰近的側壁之間並界定一端子，其由該蓋件的該鄰近的側壁的底緣之下突伸出。
  19. 如申請專利範圍第18項之免焊表面安裝保險絲，其中該端子界定各自的托架，其承接該蓋件的各鄰近的側壁的底緣。
  20. 如申請專利範圍第11項之免焊表面安裝保險絲，其中該保險絲填料覆蓋該分隔部分的頂部。
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