高可靠性熔断器

摘要

本发明公开一种高可靠性熔断器，包括熔断芯片，此熔断芯片主要由两个端电极、陶瓷基片、第一熔体层和第一灭弧玻璃层组成，第一灭弧玻璃层覆盖于所述第一熔体层和端电极中靠熔体层的区域；端电极由表电极、背电极和侧电极组成，位于所述陶瓷基片上表面的所述表电极位于所述第一熔体层一侧；一中间具有圆形通孔的熔断本体，其端头制备有金属层，熔断芯片位于此熔断本体的圆形通孔内；熔断本体材料为氧化锆掺杂氧化铝陶瓷，其中氧化锆含量5%~20%；所述陶瓷基片材料为镁橄榄石陶瓷基板。本发明熔断器减少拉弧并且降低熔断后重新短路的风险，且具有耐高温、高强度，能很好地将熔丝与灭弧玻璃包裹在内。

权利要求

1.一种高可靠性熔断器，包括熔断芯片（1），此熔断芯片（1）主要由两个端电极（2）、陶瓷基片（3）、第一熔体层（4）和第一灭弧玻璃层（5）组成，所述第一熔体层（4）位于陶瓷基片（3）上表面，两个所述端电极（2）分别位于第一熔体层（4）两侧并与所述第一熔体层（4）电连接，所述第一灭弧玻璃层（5）覆盖于所述第一熔体层（4）和端电极（2）中靠熔体层的区域，其特征在于：所述端电极（2）由表电极（12）、背电极（13）和侧电极（14）组成，位于所述陶瓷基片（3）上表面的所述表电极（12）位于所述第一熔体层（4）一侧，所述端电极（2）中靠第一熔体层（4）的区域为此表电极（12）中的部分区域，所述背电极（13）位于所述陶瓷基片（3）下表面，所述侧电极（14）电连接所述表电极（12）和背电极（13）；一第二熔体层（17）位于陶瓷基片（3）下表面，两个所述背电极（13）分别位于所述第二熔体层（17）两侧并与所述第二熔体层（17）电连接；一第二灭弧玻璃层（18）覆盖于所述第二熔体层（17）和背电极（13）中靠第二熔体层（17）的区域；

一中间具有圆形通孔（6）的熔断本体（7），其端头制备有金属层（16），所述熔断芯片（1）位于此熔断本体（7）的圆形通孔（6）内，两个金属盖（8）分别位于所述熔断本体（7）两端并覆盖其圆形通孔（6）从而形成密闭腔，所述端电极（2）通过焊片（9）与所述金属盖（8）电连接；所述熔断本体（7）材料为氧化锆掺杂氧化铝陶瓷，其中氧化锆含量5%~20%；所述陶瓷基片（3）材料为镁橄榄石陶瓷基板。

2.根据权利要求1所述的高可靠性熔断器，其特征在于：所述圆形通孔（6）内熔断芯片（1）和熔断本体（7）之间填充有缓冲层（10），此缓冲层（10）为二氧化硅改性的硅胶，其中二氧化硅含量20%~60%。

3.根据权利要求1所述的高可靠性熔断器，其特征在于：一保护层（15）覆盖于所述第一灭弧玻璃层（5）、表电极（12）、第二灭弧玻璃层（18）和背电极（13）表面，此保护层（15）为矿物改性的双酚类树脂，矿物含量40%~50%。

说明书

高可靠性熔断器

技术领域

[0001] 本发明涉及熔断器技术领域，具体涉及一种高可靠性熔断器。

背景技术

[0002] 现有的熔断器及其制作有：独石工艺制作的熔断器、片阻工艺制作的熔断器和在绝缘体内穿金属丝的熔断器。独石工艺制作的方法是在陶瓷生坯基板上通过厚膜印刷一层或多层熔体，经过横向和纵向切割形成单个元件的生坯，再经过共烧、封端及电镀得到，其优点是其玻璃陶瓷具有较强的灭弧能力，因此能达到较大的分断能力，缺点是它的制作周期较长，熔断体与生坯共烧时存在相互渗透风险而导致一致性不佳；片阻工艺是一个很成熟的工艺，其基本工艺是首先提供具有正反面的绝缘基片，基片上有横向和纵向的切槽，从而将基片分割成多个矩形单元，随后在基片上的各单元上分别形成表电极、背电极和熔体以及覆盖熔体的保护层，将基片沿纵向切槽分割为多条基片，在各条基片的两侧端面上形成端头内电极，最后将各条基片按横向切槽分割成多个矩形单元从而得到所需要的芯片，其优点是工艺制造流程简单，制作周期短，能大批量生产，其缺点是不能应用在高电压、高可靠性环境中；在绝缘体内穿金属丝的熔断器最常见的是将熔丝传人陶瓷体内空腔后再与端电极相联，其优点是该熔断器分断能力较大，且一致性也较好，缺点是熔丝细小易断，穿丝工艺复杂，效率低下，很难进行大批量的制作，且熔丝形状可设计受限。

发明内容

[0003] 本发明目的是提供一种高可靠性熔断器，此高可靠性熔断器有利于熔体层的金属蒸汽能被灭弧玻璃层均匀的吸收，减少拉弧并且降低熔断后重新短路的风险，还能增大熔断后的绝缘电阻；其次，其具有耐高温、高强度，能很好地将熔丝与灭弧玻璃包裹在内，大大的提高熔断器的整体强度和分断能力以及耐冷热冲击能力。

[0004] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高可靠性熔断器，包括熔断芯片，此熔断芯片主要由两个端电极、陶瓷基片、第一熔体层和第一灭弧玻璃层组成，所述第一熔体层位于陶瓷基片上表面，两个所述端电极分别位于第一熔体层两侧并与所述第一熔体层电连接，所述第一灭弧玻璃层覆盖于所述第一熔体层和端电极中靠熔体层的区域；

[0005] 所述端电极由表电极、背电极和侧电极组成，位于所述陶瓷基片上表面的所述表电极位于所述第一熔体层一侧，所述端电极中靠第一熔体层的区域为此表电极中的部分区域，所述背电极位于所述陶瓷基片下表面，所述侧电极电连接所述表电极和背电极；一第二熔体层位于陶瓷基片下表面，两个所述背电极分别位于所述第二熔体层两侧并与所述第二熔体层电连接；一第二灭弧玻璃层覆盖于所述第二熔体层和背电极中靠第二熔体层的区域；

[0006] 一中间具有圆形通孔的熔断本体，其端头制备有金属层，所述熔断芯片位于此熔断本体的圆形通孔内，两个金属盖分别位于所述熔断本体两端并覆盖其圆形通孔从而形成密闭腔，所述端电极通过焊片与所述金属盖电连接；所述熔断本体材料为氧化锆掺杂氧化铝陶瓷，其中氧化锆含量5%~20%；所述陶瓷基片材料为镁橄榄石陶瓷基板。

[0007] 上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：

[0008] 1、上述方案中，所述圆形通孔内熔断芯片和熔断本体之间填充有缓冲层，此缓冲层为二氧化硅改性的硅胶，其中二氧化硅含量20%~60%。

[0009] 2、上述方案中，一保护层覆盖于所述第一灭弧玻璃层、表电极、第二灭弧玻璃层和背电极表面，此保护层为矿物改性的双酚类树脂，矿物含量40%~50%。

[0010] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

[0011] 1、本发明提供的高可靠性熔断器，其芯片是在制备有高软化点的致密的绝缘玻璃釉层的陶瓷基片上，通过厚膜印刷、分步烧结工艺制作熔丝层，因此不存在类似于独石工艺的熔丝与基材共烧时相互渗透问题，进而不存在因熔丝渗透而导致的芯片一致性不佳问题。

[0012] 2、本发明提供的高可靠性熔断器，其芯片中熔丝可设计成多联体结构、或芯片设计为双面结构，避免因熔断器额定电流增加而增加熔断单元的厚度或是宽度，导致局部熔体金属过量，使熔断时灭弧层不能全部吸收熔断时产生的金属蒸汽。多联体结构能将熔断单元分开并均匀的排列，在熔断时产生的金属蒸汽能被灭弧层均匀的吸收，减少拉弧并且降低熔断后重新短路的风险，还能增大熔断后的绝缘电阻。

附图说明

[0013] 图1为本发明熔断本体结构示意图；

[0014] 图2为本发明具有金属层的熔断本体结构示意图；

[0015] 图3为本发明陶瓷基片结构示意图；

[0016] 图4为本发明具有玻璃釉层的陶瓷基片结构示意图；

[0017] 图5~7为本发明高可靠性熔断器制造流程示意图；

[0018] 图8为附图5的俯视结构示意图；

[0019] 图9为附图6的俯视结构示意图；

[0020] 图10为附图7的俯视结构示意图；

[0021] 图11为本发明高可靠性熔断器局部剖视结构示意图；

[0022] 图12为本发明高可靠性熔断器局部剖视结构示意图。

[0023] 以上附图中： 1、熔断芯片；2、端电极；3、陶瓷基片；4、第一熔体层；5、第一灭弧玻璃层；6、圆形通孔；7、熔断本体；8、金属盖；9、焊片；10、缓冲层；11、玻璃釉层；12、表电极；13、背电极；14、侧电极；15、保护层；16、金属层；17、第二熔体层；18、第二灭弧玻璃层。

具体实施方式

[0024] 下面结合实施例对本发明作进一步描述：

[0025] 实施例：一种高可靠性熔断器，包括熔断芯片1，此熔断芯片1主要由两个端电极2、陶瓷基片3、第一熔体层4和第一灭弧玻璃层5组成，所述第一熔体层4位于陶瓷基片3上表面，两个所述端电极2分别位于第一熔体层4两侧并与所述第一熔体层4电连接，所述第一灭弧玻璃层5覆盖于所述第一熔体层4和端电极2中靠熔体层的区域；

[0026] 所述端电极2由表电极12、背电极13和侧电极14组成，位于所述陶瓷基片3上表面的所述表电极12位于所述第一熔体层4一侧，所述端电极2中靠第一熔体层4的区域为此表电极12中的部分区域，所述背电极13位于所述陶瓷基片3下表面，所述侧电极14电连接所述表电极12和背电极13；一第二熔体层17位于陶瓷基片3下表面，两个所述背电极13分别位于所述第二熔体层17两侧并与所述第二熔体层17电连接；一第二灭弧玻璃层18覆盖于所述第二熔体层17和背电极13中靠第二熔体层17的区域；

[0027] 一中间具有圆形通孔6的熔断本体7，其端头制备有金属层16，所述熔断芯片1位于此熔断本体7的圆形通孔6内，两个金属盖8分别位于所述熔断本体7两端并覆盖其圆形通孔6从而形成密闭腔，所述端电极2通过焊片9与所述金属盖8电连接；所述熔断本体7材料为氧化锆掺杂氧化铝陶瓷，其中氧化锆含量5%~20%；所述陶瓷基片3材料为镁橄榄石陶瓷基板。

[0028] 上述圆形通孔6内熔断芯片1和熔断本体7之间填充有缓冲层10，此缓冲层10为二氧化硅改性的硅胶，其中二氧化硅含量20%~60%。

[0029] 一保护层15覆盖于所述第一灭弧玻璃层5、表电极12、第二灭弧玻璃层18和背电极13表面，此保护层15为矿物改性的双酚类树脂，矿物含量40%~50%。

[0030] 本实施例上述内容进一步阐述如下。

[0031] 1. 熔断本体选择：如附图1所示，选择中空陶瓷的熔断本体7，其内孔形状为圆形，其材料必须满足高度绝缘性和良好的绝热性能，并且能承受-65℃到125℃数千次的冷热冲击。可以选择是氧化铝陶瓷或氧化铝和氧化锆复合陶瓷。

[0032] 2. 熔断器本体端头金属层制作，如附图2所示，在熔断本体7端头和内孔上制作金属层16。

[0033] 3. 芯片1的陶瓷基片选择，如附图3所示，芯片的陶瓷基片3，其为正面带有纵横方向刻痕的氧化铝陶瓷，如果需考虑导热方面，须在陶瓷基片表面和背面均制作玻璃釉层11。

[0034] 4. 玻璃釉层11制作，采用厚膜印刷工艺在陶瓷基板上制作玻璃釉层11，如图4所示，其软化点大于金属熔丝的烧制温度，且具有良好的隔热性能，其烧成后的厚度0.01~0.1mm。常用的玻璃釉层11材料为SiO2·B2O3系或是SiO2·B2O3·Pb2O3系玻璃。

[0035] 5. 第一熔体层和表电极制作，如附图5所示，可采用丝网印刷、喷墨打印、微刻印、移印等方法在陶瓷基板或玻璃釉上制作第一熔体层4和表电极12。若表电极太薄，可通过厚膜印刷工艺加厚。

[0036] 6．第二熔体层和背电极制作，如附图5所示，可采用丝网印刷、喷墨打印、微刻印、移印等方法在陶瓷基板或玻璃釉上制作第二熔体层17和背电极13。若背电极太薄，可通过厚膜印刷工艺加厚。

[0037] 7. 灭弧层制作，如附图6所示，在第一熔体层4和部分表电极12上制作灭弧玻璃层5；以及在第二熔体层17和部分背电极13上制作灭弧玻璃层5；为了能多吸收熔丝熔断时产生的金属蒸汽，灭弧层设计成多孔结构，例如，选择软化点350℃~650℃之间的灭弧玻璃，制作成孔隙直径在0.001mm~0.1mm之间，厚度在0.05mm~0.5mm之间的灭弧玻璃层5。

[0038] 8. 保护层制作，如附图7所示，在灭弧玻璃层5和部分表电极12上制作保护层15；以及在灭弧玻璃层5和部分背电极13上制作保护层15。

[0039] 9. 侧面导电层制作，如附图7所示，在陶瓷基片侧面制作侧电极14。

[0040] 10. 熔断器组装，如附图11所示，将芯片组装到熔断器本体陶瓷内孔中，再通过真空焊接工艺，使用焊片9将两个金属盖8焊接在内孔中组装有熔体的熔断器本体陶瓷端头上。经电镀后，成为成品。为了提高产品可靠性，可以考虑向芯片和熔断器本体陶瓷内孔空隙中填充添加物（如附图12所示）。

[0041] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。