专利名称：一种低温共烧多孔陶瓷堆叠保护元件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种过流保护元件，特别是涉及一种采用原位固化堆叠工艺生产的低温共烧多孔陶瓷电流保护元件。
背景技术：
应用于电源开关、变压器等电气设备中的高压限流熔断器通常需要包含一个灭弧装置(拥有灭弧材料或特殊结构)，用以帮助熄灭熔断器元件在故障电流状态下动作时产生的电弧，从而避免过大电流产生的热量使熔断体元件熔融和汽化，并在熔断器内部形成高压热流的现象，导致产品发生爆裂等不安全熔断问题。松下电器国际专利申请号PCT/JP2007/055083 (中国专利申请号200780009165. 3)在制作贴片式熔断器时，提出采用上下两个基台用粘合剂粘结，基台中部形成一个凹部空间的方式制作电流熔断器。进而功得电子在中国专利申请号201010122121. 5中提出在基板内设置埋入式微穴结构以形成泄压聚热空间，用来聚焦熔断体在电流通过时所产生的高温，并泄除熔断体在熔断时所产生的压力，实现产品在大功率高电压上的应用。但此结构具有明显的缺点微穴在产品堆叠及烧结时容易产生变形，造成微穴尺寸难于控制，且其微穴大小也受到了限制；另外熔断体在微穴上铺设时，容易因重力作用而向下凹陷，造成熔断体长度难于控制，从而最终产品熔断特性的一致性会变得较差。
实用新型内容针对上述问题，本实用新型提供的是一种通过采用具有极低导热系数和大比表面积的材料，来降低产品功耗，分散熔断体动作时所产生的高压热流对产品自身的冲击作用，从而提高产品安全性的低温共烧多孔陶瓷堆叠保护元件。为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案一种低温共烧陶瓷堆叠保护元件，包括第一陶瓷基板、第二陶瓷基板，设置在第一、第二陶瓷基板之间的熔体层和第一、第二陶瓷基板两端的端电极，所述的熔体层是由LTCC陶瓷膜片和电极图形组成的，所述的电极图形包括引出电极和熔断体两部分，所述的端电极分别与两个引出电极电性相连，所述第一、第二陶瓷基板在朝向熔体层一侧为LTCC多孔陶瓷膜片，陶瓷基板中的LTCC多孔陶瓷膜片与熔体层相接触，所述的保护元件两个侧面印刷有玻璃电极保护层；所述陶瓷基板是由至少一层LTCC陶瓷膜片和至少一层LTCC多孔陶瓷膜片组成的；所述熔体层位于LTCC多孔陶瓷膜片的正上方；所述的熔体层的电极图形采用单层结构，熔体层由两层LTCC陶瓷膜片和两层LTCC陶瓷膜片之间的电极图形组成；或者所述的熔体层的电极图形采用多层并联结构，熔体层由两层以上的LTCC陶瓷膜片和各个LTCC陶瓷膜片之间的电极图形组成；或者所述的熔体层的电极图形采用多层串联结构，熔体层由至少四层的偶数层数的LTCC陶瓷膜片和各个LTCC陶瓷膜片之间的电极图形组成，并在中间各层LTCC陶瓷膜片间上打孔并灌注导电浆料，形成各层电性相连的堆叠膜片。本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点[0006]I.本发明创新性地将多孔陶瓷材料结构应用到过流保护元件的灭弧功能上，通过将多孔陶瓷结构包围在熔断体层上、下两面，运用其较大的孔比表面积和开孔率，使这些孔在保护元件动作时，可以起到分散由于熔断体熔融或气化产生的高压热流对瓷体及产品两端头的冲击作用，以及通过孔的毛细吸收现象将熔融熔体吸入孔内，避免保护元件有不能断开或残阻较低等缺陷；2.多孔陶瓷包覆层可以起到保温隔热的作用。多孔陶瓷的导热系数一般比陶瓷基板低一个数量级以上，从而可以降低因基板散热速度快带来的热损耗，产品的功耗相对较少；3.多孔陶瓷可以起到支撑熔断体的作用，避免了熔断体的凹陷变形，从而熔断体的尺寸一致性较好；4.采用多孔LTCC陶瓷堆叠工艺可以方便的实现多层熔断体元件的串、并联结构设计，从而提高产品额定电流的设计规格极限。
·图I是本实用新型涉及的陶瓷膜片堆叠成陶瓷基板后的局部立体外观示意图；图2是本实用新型涉及的印刷电极图形后的LTCC陶瓷膜片局部俯视外观示意图；图3是本实用新型涉及的堆叠熔体层后的陶瓷基板的局部立体外观示意图；图4是本实用新型涉及的堆叠熔体层(设计一)后的陶瓷基板的侧视图；图5是本实用新型涉及的堆叠熔体层(设计二)后的陶瓷基板的侧视图；图6是本实用新型涉及的堆叠熔体层(设计三)后的陶瓷基板的侧视图；图7是本实用新型涉及的堆叠完成(设计一)后的陶瓷基板的侧面剖视图；图8是本实用新型涉及的切割后的保护元件产品的立体外观示意图；图9是本实用新型涉及的印刷玻璃保护层后的保护元件产品的立体外观示意图；图10是本实用新型涉及的印刷产品标识后的保护元件产品的立体外观示意图；图11是本实用新型涉及的形成端电极后的保护元件产品的立体外观示意图；图中1 一陶瓷基板 11 一LTCC陶瓷膜片12—LTCC多孔陶瓷膜片2—熔体层21一电极图形 211—引出电极 212—熔断体 3—保护兀件产品 31—保护兀件生坯 32—玻璃保护电极层 33—保护元件产品标识 4 一保护元件端电极。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。如图11所示的一种低温共烧多孔陶瓷堆叠保护元件3，包括陶瓷基板I、熔体层2和端电极4。如图I所示，所述的陶瓷基板I是在堆叠了至少一层LTCC陶瓷膜片11的基础上继续堆叠至少一层LTCC多孔陶瓷膜片12至需要的厚度而成。所述的熔体层2是由LTCC陶瓷膜片11和电极图形21组成，如图2所示，电极图形21印刷在未堆叠的LTCC陶瓷膜片11上，并在所述的电极图形21上方再堆叠一层LTCC陶瓷膜片11覆盖层以形成产品熔体层2 ；所述的电极图形21包括保护元件的引出电极211和熔断体212两部分。如图4、图5、图6所示，所述的电极图形21有单层、多层并联、多层串联熔体三种结构；所述的单层结构是熔体层2由两层LTCC陶瓷膜片11和两层LTCC陶瓷膜片11之间的电极图形21组成；所述的多层并联结构是熔体层2由两层以上的LTCC陶瓷膜片11和各个LTCC陶瓷膜片11之间的电极图形21组成；所述的多层串联结构是熔体层3由至少四层的偶数层数的LTCC陶瓷膜片11和各个LTCC陶瓷膜片11之间的电极图形21组成，并在中间各层LTCC陶瓷膜片11间上打孔并灌注导电浆料，形成各层电性相连的堆叠膜片。如图6所示，以形成各层电性相连的堆叠熔体层2。如图3所示，在所述堆叠的陶瓷基板I上堆叠熔体层2，使得所述熔体层2位于LTCC多孔陶瓷膜片11的上方；如图7所示，再将另一陶瓷基板I继续堆叠至已具有所述熔体层2的陶瓷基板I上，此新叠加的陶瓷基板I中的LTCC多孔陶瓷膜片层12与熔体层2相接触，LTCC陶瓷膜片11层在最外层；如图8所示为完成堆叠的保护元件产品31 ；经一定温度烧结后就得到了保护元件3。如图9所示，在所述的保护元件3的两个侧面印刷玻璃电极保护层32 ;如图10所示，在所述的保护元件3的两个表面印刷产品标识33，用以标注产品的商标、负载电压、负载电流或使用功率等一个或几个方面的信息；如图11所示，在所述保护元件3两端涂敷端电极4，所述的端电极4与产品内部熔体层2中电极图形21的两引出电极211部分电性连接，并实现产品的表面焊接功能。·
权利要求1.一种低温共烧陶瓷堆叠保护元件，包括第一陶瓷基板、第二陶瓷基板，设置在第一、第二陶瓷基板之间的熔体层和第一、第二陶瓷基板两端的端电极，所述的熔体层是由LTCC陶瓷膜片和电极图形组成的，所述的电极图形包括引出电极和熔断体两部分，所述的端电极分别与两个引出电极电性相连，其特征在于所述第一、第二陶瓷基板在朝向熔体层一侧为LTCC多孔陶瓷膜片，陶瓷基板中的LTCC多孔陶瓷膜片与熔体层相接触，所述的保护元件两个侧面印刷有玻璃电极保护层。
2.根据权利要求I所述低温共烧陶瓷堆叠保护元件，其特征在于所述陶瓷基板是由至少一层LTCC陶瓷膜片和至少一层LTCC多孔陶瓷膜片组成的。
3.根据权利要求I所述低温共烧陶瓷堆叠保护元件，其特征在于所述熔体层位于LTCC多孔陶瓷膜片的正上方。
4.根据权利要求I所述的一种低温共烧陶瓷堆叠保护元件，其特征在于所述的熔体层的电极图形采用单层结构，熔体层由两层LTCC陶瓷膜片和两层LTCC陶瓷膜片之间的电极图形组成；或者所述的熔体层的电极图形采用多层并联结构，熔体层由两层以上的LTCC陶瓷膜片和各个LTCC陶瓷膜片之间的电极图形组成；或者所述的熔体层的电极图形采用多层串联结构，熔体层由至少四层的偶数层数的LTCC陶瓷膜片和各个LTCC陶瓷膜片之间的电极图形组成，并在中间各层LTCC陶瓷膜片间上打孔并灌注导电浆料，形成各层电性相连的堆叠膜片。
专利摘要本实用新型涉及一种低温共烧多孔陶瓷堆叠保护元件，该元件的陶瓷基板是在堆叠了至少一层LTCC陶瓷膜片的基础上继续堆叠至少一层LTCC多孔陶瓷膜片而成，在所述堆叠的陶瓷基板上堆叠熔体层，使得所述熔体层位于LTCC多孔陶瓷膜片的正上方，再将另一陶瓷基板堆叠至已具有所述熔体层的陶瓷基板上，此新叠加的陶瓷基板中的LTCC多孔陶瓷膜片层与熔体层相接触，LTCC陶瓷膜片层在最外层，所述的保护元件两个侧面印刷有玻璃电极保护层，采用具有极低导热系数和大比表面积的材料，分散熔断体动作时所产生的高压热流对产品自身的冲击作用。
文档编号H01H85/046GK202695359SQ20122038756
公开日2013年1月23日 申请日期2012年8月6日 优先权日2012年8月6日
发明者刘明龙, 杨漫雪, 徐松宏, 南式荣 申请人:南京萨特科技发展有限公司