專利名稱：一種慢斷型表面貼裝熔斷器及其制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電路保護(hù)用熔斷器領(lǐng)域，特別涉及一種新型大功率慢斷表面貼裝熔斷 器及其制作工藝。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，線路保護(hù)元件在越來越多的電路板中得到應(yīng)用，而其中過流保護(hù)元件可有 效降低過電流對元件器以及使用者的損傷，而提供這種過流保護(hù)功能的元件之一是表面貼 裝熔斷器。因表面貼裝熔斷器可與片式電阻、電容、電感等元件采用相同的組裝工藝組裝到 電路板上，因此其應(yīng)用遍及通訊設(shè)備、電腦、視聽設(shè)備以及電源變換器等。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的 逐步拓展，表面貼裝熔斷器的系列劃分也有最初的快斷型、慢斷型衍生出抗高浪涌、大電流 等類型。但表面貼裝熔斷器受其自身的尺寸及材料強(qiáng)度限制，較難制作出大功率高額定電 流的慢斷型熔斷器產(chǎn)品。中國發(fā)明專利ZL95193295.0《面上安裝式保險絲》中提供了一種在FR4環(huán)氧樹脂 基片上制作熔斷器的方法，此方法可制作小尺寸(EIA0603和EIA0402等)、低冷態(tài)電阻的熔 斷器，但其直線型的熔絲在過載電流的條件下熔斷較快，無法實現(xiàn)慢速熔斷。中國發(fā)明專利ZL97196373. 8《表面貼裝熔斷器及其制造方法》中提供了一種蛇形 的熔絲結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以有效提高熔絲的散熱面積，使得熔斷器在過載時產(chǎn)生的熱量能 夠及時向周圍散發(fā)，進(jìn)而在高過載條件下可以承受較大的脈沖沖擊。但此方法只能在基片 表面制作熔絲，且無法制作多層熔絲結(jié)構(gòu)，使得熔斷器的額定電流受到很大限制，用此方法 目前無法制作EIA0603尺寸額定電流超過5A的慢斷型表面貼裝熔斷器；同時，因熔絲只能 制作在基片表面，熔絲熔斷瞬間其周圍介質(zhì)的滅弧性能較差，四濺的飛弧存在一定的安全 急 ^^ ο中國實用新型專利ZL200820217547. 7中公開了一種多層片式保險絲，其包括陶 瓷基片、背電極、面電極、熔絲，保護(hù)層和金屬端頭，其中熔絲為多層，相鄰層熔絲依次首尾 相接，相接熔絲的兩端頭分別與基片兩側(cè)的面電極相接，每層熔絲上有保護(hù)層。該結(jié)構(gòu)的熔 斷器是采用在陶瓷基片上印刷一層與面電極連接的熔絲，然后在電極上面印刷保護(hù)層，再 在保護(hù)層上面印刷熔絲，如此交替印刷，實現(xiàn)相鄰層熔絲首尾相連，相連熔絲的兩個端頭分 別與基片兩側(cè)的面電極連接。此結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)多層熔絲的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，優(yōu)點是有效的提高了熔 絲的散熱面積，可實現(xiàn)熔斷器慢速熔斷的特性；缺點是交替式的熔絲結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，每層熔 絲都需要經(jīng)過干燥、燒結(jié)工藝才能完成。同時，因相鄰層熔絲中間夾有保護(hù)層，保護(hù)層制作 和燒結(jié)后的一致性將對上層熔絲結(jié)構(gòu)以及相鄰熔絲的連接產(chǎn)生較大影響。雖然本方法可 實現(xiàn)多層熔絲結(jié)構(gòu)，但其工藝復(fù)雜，較難實現(xiàn)大功率高額定電流、低冷態(tài)電阻的慢斷型熔斷
ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的慢斷型表面
3貼裝熔斷器，其制備工藝簡單。本發(fā)明同時還要提供一種工藝簡單、成本低廉的慢斷型表面貼裝熔斷器的制作工 藝。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取的一種技術(shù)方案是一種慢斷型表面貼裝熔斷 器，其包括玻璃陶瓷基體、設(shè)置在玻璃陶瓷基體內(nèi)的熔絲以及設(shè)置在玻璃陶瓷基體兩端部 的金屬端電極，其中，所述熔絲由相互平行排列的多個熔絲單元構(gòu)成，且各熔絲單元的兩端 部分別與金屬端電極相連接。優(yōu)選地，所述多個熔絲單元沿著玻璃陶瓷基體的高度方向分布。熔絲單元的形狀 或圖案優(yōu)選為非直線型且包含至少兩個大于等于90°的彎曲段。例如熔絲單元可以為蛇形 或其它形狀以提高散熱面積。多個熔絲單元的形狀可以相同或不同，優(yōu)選相同。所述金屬端電極可以是本領(lǐng)域公知的三層結(jié)構(gòu)，即從熔絲單元的端部自內(nèi)而外依 次設(shè)置的金屬銀層、保護(hù)鎳層和錫層，每個熔絲單元與玻璃陶瓷基體、金屬端電極連接緊 密，產(chǎn)品可靠性高。本發(fā)明采取的另一技術(shù)方案是一種上述的慢斷型表面貼裝熔斷器的制作工藝， 熔斷器包括位于底部的下玻璃陶瓷基體層、位于頂部的上玻璃陶瓷基體層、位于下玻璃陶 瓷基體層和上玻璃陶瓷基體層之間的至少一個熔絲單元層，熔絲單元層包含至少一個所述 熔絲單元，該制作工藝包括如下步驟(1)、制作毛坯體在承載板上自下而上分別制作所述各層的生坯，其中，玻璃陶瓷 基體層的生坯通過涂布含有玻璃陶瓷粉和第一粘合劑的第一漿料并固化形成，熔絲單元層 的生坯通過絲網(wǎng)印刷或鋼板印刷含有可熔金屬導(dǎo)體粉和第二粘合劑的第二漿料并固化形 成；(2)、對毛坯體進(jìn)行排膠和燒結(jié)處理以除去第一粘合劑和第二粘合劑；(3)、在經(jīng)過步驟(2)的毛坯體的兩端上連接金屬端電極。步驟(3)的具體過程是首先使毛坯體的兩端部沾上銀，烘干，燒銀，使得毛坯體 的兩端上形成與之緊密連接的銀層，然后在銀層上依次電鍍鎳層和錫層。所述第一粘合劑、第二粘合劑均為可紫外光固化或可干燥固化的粘合劑。根據(jù)本發(fā)明，熔斷器可以僅含一個包括有多個熔絲單元的熔絲單元層，也即，多個 熔絲單元水平分布在玻璃陶瓷基體上。然而，具有多個熔絲單元層的熔斷器是優(yōu)選的，則熔 斷器還包括位于兩相鄰的熔絲單元層之間的中間玻璃陶瓷基體層，該中間玻璃陶瓷層的生 坯也通過涂布含有玻璃陶瓷粉和第一粘合劑的第一漿料并固化形成。根據(jù)本發(fā)明的制作工藝中，玻璃陶瓷基體的生坯的涂布固化形成方法以及熔絲單 元的絲網(wǎng)或鋼網(wǎng)印刷方法均可采用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。由于上述技術(shù)方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明熔斷器采用多個熔絲單元并聯(lián)的方式，提高了熔絲與周圍基體材料的接 觸面積，實現(xiàn)較好的散熱性能；并且因周圍的基體材料具有較強(qiáng)的滅弧性能，使得熔絲熔斷 起弧的瞬間，電弧可以迅速被周圍的材料吸收，實現(xiàn)瞬間滅弧的目的，從而提高了大功率慢 斷微型表面貼裝熔斷器的分?jǐn)嗄芰桶踩浴?、本發(fā)明熔斷器中的熔絲單元可與玻璃陶瓷基體一起采用共燒的方式一次燒結(jié) 成型，工藝簡單。
3、本發(fā)明熔斷器的制作工藝簡單、成本低廉。


圖1為實施例1熔斷器的立體示意圖；圖2為實施例1熔斷器的主視剖視示意圖；圖3為實施例1熔斷器的熔絲單元的俯視示意圖；圖4為實施例1熔斷器的毛坯體的制作工藝流程圖；圖5為實施例2熔斷器的熔絲單元的俯視示意圖；圖6為實施例3熔斷器的熔絲單元的俯視示意圖；圖7為實施例4熔斷器的熔絲單元的俯視示意圖；其中1、玻璃陶瓷基體；10、下玻璃陶瓷基體層(下生坯層)；11、上玻璃陶瓷基體 層(上生坯層)；12、中間玻璃陶瓷基體層(中間生坯層)；2、熔絲；20、熔絲單元；21、熔絲 單元層；3、金屬端電極；30、銀層；31、鎳層；32、錫層；4、承載板。
具體實施例方式本發(fā)明涉及的表面貼裝熔斷器，包括玻璃陶瓷基體、熔絲以及金屬端電極。其熔絲 為多個熔絲單元構(gòu)成的多層并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每個熔絲單元均處在玻璃陶瓷基體內(nèi)，并與玻璃陶 瓷基體采用共燒的方式一次燒結(jié)成型，形成獨石結(jié)構(gòu)。每個熔絲單元的兩端分別與兩個金 屬端電極連接。所說的金屬端電極可以是業(yè)內(nèi)熟知的三層結(jié)構(gòu)，從與熔絲相連處從內(nèi)向外 依次是金屬銀(也可以是其他導(dǎo)電金屬)層、保護(hù)鎳層和錫層。每個熔絲與玻璃陶瓷基體、 端頭電極連接緊密，產(chǎn)品可靠性高。采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的熔斷器可制作EIA0603尺寸慢斷型表面貼裝熔斷器，其額定電 流可達(dá)8A，額定電壓32Vdc，額定電壓下的分?jǐn)嚯娏髯罡呖蛇_(dá)80A。根據(jù)本發(fā)明大功率慢斷微型表面貼裝熔斷器的制作工藝，需要包含玻璃陶瓷粉末 和第一粘合劑的第一漿料與包含可熔金屬粉末(銀或銀合金)用以形成熔絲單元的第二漿 料。下面以熔絲由兩個熔絲單元構(gòu)成的熔斷器為例，其制作工藝的具體步驟是(1)、在承載板或基帶上通過涂布的方式制作一定厚度的第一漿料并固化，形成下 玻璃陶瓷基體的生坯，此層涂布厚度可一次完成也可分多次完成；(2)、在下玻璃陶瓷基體的生坯上通過絲網(wǎng)或鋼板印刷第二漿料形成特定形狀的 圖案并固化，形成第一熔絲單元的生坯，熔絲單元的長度與單個產(chǎn)品長度相同；(3)、在熔絲單元的生坯上采用涂布的方式制作一定厚度的第一漿料并固化，形成 中間玻璃陶瓷基體的生坯，此層涂布厚度也可一次完成也可分多次完成；(4)、在中間玻璃陶瓷基體的生坯上通過絲網(wǎng)或鋼板印刷第二漿料蛇形圖案并固 化，形成第二熔絲單元的生坯，第二熔絲單元的圖案可以與步驟(2)中形成的第一熔絲單 元的圖案相同，也可是非直線型的其它類型圖案。第二熔絲單元的長度與單個產(chǎn)品長度相 同；(5)、在第二熔絲單元的生坯上采用涂布的方式制作一定厚度的第一漿料并固化， 形成上玻璃陶瓷基體的生坯，此層涂布厚度可一次完成也可分多次完成。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，熔絲單元的個數(shù)可根據(jù)實際需要進(jìn)行增減。即可通過(1)、(2)、(3)、(4)、(5)步完成，或第一漿料和第二漿料重復(fù)多次上述操作實現(xiàn)具有更多 層熔絲單元的結(jié)構(gòu)。在完成上述的涂布和固化步驟后形成多層結(jié)構(gòu)的熔斷器陣列毛坯，將毛坯經(jīng)過橫 向和縱向切割后形成單個產(chǎn)品，剝離后將單個毛坯裝入承載板中進(jìn)行排膠和燒結(jié)處理。排 膠和燒結(jié)過程中通過揮發(fā)，分解，或氧化過程等去除毛坯中的第一粘合劑和第二粘合劑，燒 結(jié)后形成熔絲與玻璃陶瓷基體緊密結(jié)合的“獨石”結(jié)構(gòu)。其后續(xù)加工過程如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，將燒結(jié)后的產(chǎn)品兩端沾銀、烘干、燒銀， 使得產(chǎn)品的兩個端頭銀層與每層熔絲的兩端形成緊密連接。最后進(jìn)行電鍍形成端頭鎳層和 錫層。下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實施例1如圖1、2所示，本實施例的熔斷器包括玻璃陶瓷基體1、熔絲2以及連接在玻璃陶 瓷基體1兩端的金屬端電極3，其中熔絲2由沿著玻璃陶瓷基體1的高度方向分布的兩個相 互平行的熔絲單元20構(gòu)成，每個熔絲單元20的兩端部均分別與金屬端電極3的銀層31相 連接。參見圖3，兩個熔絲單元20的形狀相同，均為蛇形，且具有兩個大于或等于90°的彎 曲段。為便于描述的目的，將在制作熔斷器過程中位于熔絲單元20上方的上玻璃陶瓷 基體層11的生坯稱為“上生坯層”，位于熔絲單元20下方的下玻璃陶瓷基體層10的生坯稱 為“下生坯層”，將位于兩熔絲單元20之間的玻璃陶瓷基體層12的生坯稱為“中間生坯層”。 下面詳細(xì)介紹具有該結(jié)構(gòu)的熔斷器的制作工藝。按照本實施例的熔斷器的制作工藝包括如下步驟(1)、制作毛坯體a、在承載板4上采用涂布的方式制作一定厚度的帶有可紫外光固化的第一粘合 劑和玻璃陶瓷粉的第一漿料，紫外固化該第一漿料形成下生坯層10(見圖4(a))，；b、在下生坯層10上采用絲網(wǎng)印刷的方式印刷含有可紫外光固化的第二粘合劑和 銀或銀合金粉末的第二漿料，并通過紫外光固化形成呈蛇形的熔絲單元層21 (見4(b))；C、在熔絲單元層21上涂布一定厚度的第一漿料，并通過紫外光固化形成中間生 坯層12，中間生坯層12在固化過程中將與下生坯層10和熔絲單元層21形成具有一定結(jié)合 力的整體(見4(c))；d、在中間玻璃陶瓷基體層12上采用絲網(wǎng)印刷的方式印刷第二漿料，并通過紫外 光固化形成蛇形的熔絲單元層21，該熔絲單元層21的形狀與上述的熔絲單元層21的形狀 相同，以便于平均分布兩層熔絲在工作時的承載電流(見4(d))；e、在熔絲單元層21上涂布一定厚度的第一漿料，并通過紫外光固化形成上生坯 層11，該上生坯層11與其接觸的熔絲單元層21和中間生坯層12形成具有一定結(jié)合力的整 體，至此得到生坯(見圖4(e))；f、將生坯經(jīng)過切割處理切割成單個產(chǎn)品，然后將單個產(chǎn)品從承載板4上剝離得到 毛坯體；(2)、采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的排膠和燒結(jié)工序，去除毛坯體中含有的第一粘合 劑和第二粘合劑，形成玻璃陶瓷基體與多層熔絲緊密結(jié)合的坯體。
(3)、采用業(yè)內(nèi)熟知的片式電容、電阻的沾銀工藝，將坯體兩端沾上導(dǎo)電銀漿，并經(jīng) 過干燥、燒結(jié)工藝，將端電極銀層30與坯體內(nèi)部的蛇形熔絲單元20的兩端實現(xiàn)緊密連接， 然后經(jīng)過電鍍鎳和電鍍錫工藝，在端電極銀層30外形成電鍍鎳層31和錫層32，如圖2所
7J\ ο本實施例可實現(xiàn)小尺寸大功率慢斷型表面貼裝熔斷器，采用蛇形熔絲多層并聯(lián)的 結(jié)構(gòu)有助于在過載時的能量擴(kuò)散，降低了能量密度，可確保熔斷器熔斷安全；同時，每層熔 絲的制作過程不受其他層熔絲影響，產(chǎn)品質(zhì)量的一致性好；并且，第一漿料燒結(jié)后具有較好 的滅弧性能，使得此微型表面貼裝熔斷器具有較好的抗脈沖能力和較高的分?jǐn)嗄芰?。實施?按照本實施例的熔斷器的結(jié)果基本同實施例1，不同的是熔絲單元20的形狀為圖 5所示的表面積更大的蛇形形狀。實施例3按照本實施例的熔斷器的結(jié)果基本同實施例1，不同的是熔絲單元20的形狀為圖 6所示的橫向彎曲形狀。實施例4按照本實施例的熔斷器的結(jié)果基本同實施例1，不同的是熔絲單元20的形狀為圖 7所示的形狀。采用上述實施例1的結(jié)構(gòu)和制作工藝做出了 0603SB-5A、0603SB-8A產(chǎn)品。因目前 市面上EIA0603尺寸大功率慢斷微型表面貼裝熔斷器的最大額定電流為5A，無8A產(chǎn)品，所 以只能將用上述實施例1制作的0603SB-5A與傳統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行電性能對比，而根據(jù)本發(fā)明制 作的0603SB-8A產(chǎn)品只能在與上述測試采用相同的測試指標(biāo)的前提下列舉測試結(jié)果。具體 結(jié)果參見本說明書第8頁的表1。從表1可見，本額定電流為5A的熔斷器的2倍額定電流過載和10倍額定電流過 載熔斷時間均較傳統(tǒng)慢斷型熔斷器熔斷慢，這說明采用發(fā)明的熔斷器結(jié)構(gòu)具有較好的散熱 環(huán)境，在相同能量的脈沖測試條件下，本發(fā)明的熔斷器可以承受較大的脈沖沖擊。同時，采 用本發(fā)明制作的額定電流為8A的慢斷型熔斷器，其在32Vdc條件下分段電流可高達(dá)80A，這 也充分體現(xiàn)了本發(fā)明熔斷器的多層熔絲結(jié)構(gòu)具有較好的滅弧性能。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人 士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明 精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種慢斷型表面貼裝熔斷器，包括玻璃陶瓷基體(1)、設(shè)置在所述玻璃陶瓷基體(1)內(nèi)的熔絲(2)以及設(shè)置在所述玻璃陶瓷基體(1)兩端部的金屬端電極(3)，其特征在于所述熔絲(2)由相互平行排列的多個熔絲單元(20)構(gòu)成，各所述熔絲單元(20)的兩端部分別與所述金屬端電極(3)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慢斷型表面貼裝熔斷器，其特征在于所述多個熔絲單元(20)沿著所述玻璃陶瓷基體(1)的高度方向分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的慢斷型表面貼裝熔斷器，其特征在于所述熔絲單元(20)為 非直線型，且包含至少兩個大于等于90°的彎曲段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的慢斷型表面貼裝熔斷器，其特征在于所述熔絲單元(20)為 蛇形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的慢斷型表面貼裝熔斷器，其特征在于多個所述熔絲單 元(20)的形狀相同或不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慢斷型表面貼裝熔斷器，其特征在于所述端電極包括與 所述玻璃陶瓷基體(1)和所述熔絲單元(20)的端部相連接的銀層(30)、電鍍在所述銀層 (30)外表面上的鎳層(31)以及電鍍在所述鎳層(31)外表面上的錫層(32)。
7.—種權(quán)利要求1所述的慢斷型表面貼裝熔斷器的制作工藝，所述熔斷器包括位于 底部的下玻璃陶瓷基體層(10)、位于頂部的上玻璃陶瓷基體層(11)、位于所述下玻璃陶瓷 基體層(10)和上玻璃陶瓷基體層(11)之間的至少一個熔絲單元層(21)，所述熔絲單元層(21)包含至少一個所述熔絲單元(20)，其特征在于該制作工藝包括如下步驟(1)、制作毛坯體在承載板上自下而上分別制作所述各層的生坯，其中，玻璃陶瓷基體 層(10，11)的生坯通過涂布含有玻璃陶瓷粉和第一粘合劑的第一漿料并固化形成，熔絲單 元層(21)的生坯通過絲網(wǎng)印刷或鋼板印刷含有可熔金屬導(dǎo)體粉和第二粘合劑的第二漿料 并固化形成；(2)、對毛坯體進(jìn)行排膠和燒結(jié)處理以除去第一粘合劑和第二粘合劑；(3)、在經(jīng)過步驟(2)的毛坯體的兩端上連接金屬端電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作工藝，其特征在于步驟(3)的具體過程是首先使毛坯 體的兩端部沾上銀，烘干，燒銀，使得毛坯體的兩端上形成與之緊密連接的銀層(30)，然后 在銀層(30)上通過電鍍形成鎳層(31)和在鎳層(31)上電鍍形成錫層(32)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作工藝，其特征在于所述第一粘合劑、第二粘合劑為可紫 外光固化或可干燥固化的粘合劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征在于所述熔絲單元層(21)有多個，所 述熔斷器還包括位于兩相鄰的熔絲單元層(21)之間的中間玻璃陶瓷基體層(12)，所述中 間玻璃陶瓷層(12)的生坯也通過涂布含有玻璃陶瓷粉和第一粘合劑的第一漿料并固化形 成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種慢斷型表面貼裝熔斷器及其制作工藝，熔斷器包括玻璃陶瓷基體、設(shè)置在玻璃陶瓷基體內(nèi)的熔絲以及設(shè)置在玻璃陶瓷基體兩端部的金屬端電極，其中，所述熔絲由相互平行排列的多個熔絲單元構(gòu)成，且各熔絲單元的兩端部分別與金屬端電極相連接。熔斷器的制作工藝是將玻璃陶瓷生坯與熔絲單元采用共燒的方式一次燒結(jié)成型。本發(fā)明可實現(xiàn)小尺寸大功率慢斷型表面貼裝熔斷器，采用多個熔絲單元并聯(lián)的結(jié)構(gòu)有助于過載時的能量擴(kuò)散，降低了能量密度，可確保熔斷器熔斷安全；同時，每個熔絲單元的制作過程不受其它層熔絲影響，產(chǎn)品質(zhì)量的一致性好；此外，本發(fā)明熔斷器還具有較好的抗脈沖能力和較高的分?jǐn)嗄芰Α?br> 文檔編號H01H69/02GK101950715SQ20101029918
公開日2011年1月19日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者徐恩慧, 李向明, 楊永林, 汪立無, 鄧學(xué)鋒 申請人:Aem科技(蘇州)有限公司