一种高分断能力微型保护元件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高分断能力微型保护元件，包括分开一定距离的两金属片电极(1)，焊接在所述两金属片电极(1)上的金属熔丝(2)，电镀在两金属片电极(1)端头的焊接用铜电极(5)、镍电极(6)和锡电极(7)，其特征在于该熔断器还有：一灭弧材料层(3)，金属熔丝(2)包裹于灭弧材料层(3)中；一基体壳层(4)，金属熔丝(2)、灭弧材料层(3)和部分金属片电极(1)塑封在基体壳层(4)中，金属片电极(1)端头露于基体壳层(4)外。本实用新型具有体积小、内阻低、耐浪涌能力强、可靠性高、分断能力佳等显著优点，制造工艺简单，易于实现连续生产。
【专利说明】—种高分断能力微型保护元件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高分断能力微型保护元件，特别涉及一种采用两层复合的耐高温灭弧材料结构形成的一种微型熔断器。
【背景技术】
[0002]贴片保险丝的常见结构主要有两种形式，其一是将丝状熔断体悬空安装在管状壳体内，管体两端以端帽密封管体并提供与内部熔丝的电连接及表面焊接的功能。这类管体材料一般常用陶瓷或玻璃制成，其机械强度较高，而韧性不足，若保险丝工作在较高电压下，当过电流发生而保险丝分断时，保险丝熔断产生的电弧容易造成其管体的炸开及破损，导致保险丝不能安全动作，严重时会造成人身事故。另一类贴片保险丝的结构为将熔断体成型在一块基板表面上，再外加一保护层盖住熔断体，然后在保险丝的两端形成两个端头以引出熔断体并进行表面焊接。这类保险丝所用基板材料常为陶瓷或PCB材质，而保护层材料常为树脂或低温玻璃，这种结构保险丝的抗浪涌能力一般较以熔丝为熔断体的结构差，且当其尺寸小到一定程度后，在较高的工作电压下分断时，电弧也会造成保险丝的保护层或基板破裂，损毁产品，甚至危及人身安全。
[0003]在设计微型贴片保险丝时，为了保证其安全分断的能力，如何有效灭弧就成了主要关注的焦点。对应保险丝的不同结构，其灭弧方式也主要为在保险丝管体内填充灭弧材料和在熔断体上印刷灭弧涂层两种，其作用机理在于灭弧材料包覆熔断体，分断时产生的电弧可以被灭弧材料熄灭，从而提高了保险丝的分断能力。目前主要常用的灭弧填充材料为石英砂或其它无机粉体，这类颗粒状灭弧材料的不足之处在于其填充效率较低，且往往由于它们较强的导热性能而会对保险丝元件的熔断特性产生一定影响；另外，该类产品的结构往往以陶瓷作为绝缘外壳，瓷体本身不具有灭弧能力，且其机械强度对高电压大电流下的分断特性有很大影响。作为灭弧涂层印刷在熔断体上的材料主要是一些具有烧蚀特性的有机树脂或低温玻璃，但这些材料的耐高温性能较差，且对熔体包覆时厚度较薄，灭弧作用也不理想。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本实用新型的目的是提出一种具有高分断能力微型保护元件(熔断器)，其主要采用高温硅胶或高温有机硅树脂等灭弧材料包覆金属熔体的方式，并以热固性树脂整体塑封得到具有产气灭弧能力的产品基体壳层结构，通过两层灭弧材料复合结构来实现本实用新型高分断能力的微型熔断器。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:一种高分断能力微型保护元件，包括分开一定距离的两金属片电极，焊接在所述两金属片电极上的金属熔丝，电镀在两金属片电极端头的焊接用铜电极、镍电极和锡电极，还包括:
[0006]一灭弧材料层，所述金属熔丝包裹于灭弧材料层中；
[0007]—基体壳层，所述金属熔丝、灭弧材料层和部分金属片电极塑封在基体壳层中，金属片电极端头露于基体壳层外。
[0008]所述金属片电极为铜或铜合金，采用模具冲压成型需要的形状；所述金属熔丝常采用铜、铜合金、镍等导电材料制成的金属丝材，丝材的类型及长度，根据熔断器的尺寸和实际应用来选择；所述金属熔丝与金属片通过邦定工艺点焊连接，它克服了传统焊锡连接的一些弊端，比如熔断器产品阻值等电性能的波动、焊锡连接的结合点受高温影响严重等，而邦定的结合点几乎不受温度的影响，且邦定连接的效率很高，工艺非常成熟；所述金属熔丝与金属电极片的桥接可以采用单根焊接、两根及以上并联焊接、绕在玻璃纤维线上焊接等多种邦定方式；所述灭弧材料通过厚膜印刷工艺填充到金属熔丝周围，以保证产品具有较强的灭弧能力；所述灭弧材料优选可耐温度达300°C以上的高温硅胶或高温有机硅树脂材料；所述基体壳层是通过将金属片电极、金属熔丝、灭弧材料整体放在与塑封模具配合的治具中排列整齐，再放到已经达到一定温度的塑封模具中，通过注胶筒把热固性树脂快速注入模具的空穴部分形成的；所述塑封后的产品要求两端金属片电极至少有1/3部分露出在壳体外面，以在其上面形成焊接用电极；所述焊接用电极是先通过电镀的方式在金属片电极两端头上形成一层铜电极，接着再形成一层镍电极和锡电极。
[0009]本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点:常规以金属熔丝作为熔断体的熔断器往往尺寸较大，而相对厚/薄膜工艺形成的熔断体，金属熔丝具有内阻低、抗浪涌能力强等显著优点，邦定工艺在传统二极管的制作中是一种非常成熟的技术，将它移植到熔断器的生产中，可以方便地实现金属熔丝与电极片间通过点焊方式结合，也排除了锡焊带来的缺点；另外，通常采用的灭弧材料各有不足，本实用新型以两层复合的灭弧材料结构，采用的高温硅胶或高温有机硅树脂灭弧材料，由于将有机树脂中的碳替换为了硅，其耐受温度大大增强，通常可较长时间承受300°C及以上高温，从而也提高了产品的灭弧能力；并且，采用热固性树脂作为基体壳层，比陶瓷或玻璃壳体具有更大的韧性，在高温电弧作用下分解产生灭弧气体，快速带走游离金属熔体的热量，并对可游离电子产生消游离作用，也具有较强的灭弧能力，以上两层复合的灭弧材料结构大大提高了产品的分断能力，使产品可满足250VAC/100A及以上的分断条件。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型中微型保护元件的产品剖面图。
[0011]图2是本实用新型中在金属片电极上邦定单根金属熔丝设计的俯视图。
[0012]图3是本实用新型中在金属片电极上邦定两根金属熔丝设计的俯视图。
[0013]图4是本实用新型中在金属片电极上邦定绕丝金属熔丝设计的俯视图。
【具体实施方式】
[0014]本实用新型提出一种高分断能力微型熔断器的结构，以金属熔丝作为熔断体以保证产品具有较低的内阻和高的抗浪涌能力；以高温硅胶或高温有机硅树脂作为灭弧材料来提高产品的灭弧能力；以热固性树脂塑封作为产品基体壳层以得到具有一定韧性和灭弧能力的壳体。
[0015]下面结合附图和实施例对本实用新型的结构进行详细地描述。
[0016]如图1所示为本实用新型中具有高分断能力微型熔断器的产品剖面图，包括两个分开一定距离的金属电极片1，采用邦定工艺点焊到金属电极片I上的金属熔丝2，通过厚膜印刷工艺填充在金属熔丝2周围起灭弧作用的灭弧材料3，塑封住金属电极片1、金属熔丝2和灭弧材料3，并构成产品壳体的基体壳层4，通过电镀工艺沉积在金属电极片I两端露在基体壳层4外侧部分的铜电极5，以及包覆在铜电极5外面的镍电极6和锡电极7。
[0017]实施例一
[0018]以铜金属片材作为电极片I，采用一根CuAglO成分的金属丝材作为熔丝2，并通过点焊工艺使其在两铜金属片电极I间形成桥接，如图2所示；再将可耐温度400°C的高温有机硅树脂填充在金属熔丝2周围，并于250°C下固化形成灭弧材料3 ;然后将铜金属片电极
1、金属熔丝2、灭弧材料3放在与塑封模具配合的治具中排列整齐，再放到已经达到规定温度的塑封模具中，通过注胶筒把热固性树脂快速注入模具的空穴部分形成基体壳层4 ;最后先在塑封后露在壳体外部的铜金属片电极I周围通过电镀工艺形成铜电极5，再通过电镀方式在铜电极5外面形成一层镍电极6和锡电极7，即得到本实用新型的高分断能力微型熔断器。
[0019]实施例二
[0020]如图3所示，为提高熔断器产品的额定工作电流，采用两根金属熔丝2并联焊接的工艺，从而降低了每根熔丝上的电流值，也相应提高了产品的分断能力。
[0021]其它同实施例一。
[0022]实施例三
[0023]如图4所示，小电流熔断器设计时采用金属熔丝2绕在一根具有绝缘作用的玻璃纤维线21上，并将其作为整体焊接在两个金属片电极I上。
[0024]其它同实施例一。
[0025]本实用新型中的熔断器具有体积小、内阻低、耐浪涌能力强、可靠性高、安全分断能力佳等显著优点，制造工艺简单，设计数量的金属片电极I可以通过将整条金属片材采用模具冲压工艺一次成型，基体壳层4也可以通过将具有设计数量的产品同时装载到塑封模具内一次注胶，从而可以实现产品的大规模连续生产，提高生产效率。
【权利要求】
1.一种高分断能力微型保护元件，包括分开一定距离的两金属片电极(I)，焊接在所述两金属片电极(I)上的金属熔丝(2)，电镀在两金属片电极(I)端头的焊接用铜电极(5)、镍电极(6)和锡电极(7)，其特征在于该保护元件还有: 一灭弧材料层(3)，金属熔丝(2)包裹于灭弧材料层(3)中； 一基体壳层(4)，金属熔丝(2)、灭弧材料层(3)和部分金属片电极(I)塑封在基体壳层(4)中，金属片电极(I)端头露于基体壳层(4)夕卜。
2.根据权利要求1所述的高分断能力微型保护元件，其特征在于:所述灭弧材料层(3)的材料是可耐温度在300°C以上的高温硅胶或高温有机硅树脂材料。
3.根据权利要求1或2所述的高分断能力微型保护元件，其特征在于:所述金属熔丝(2)采用单根焊接、两根及以上并联焊接或绕在玻璃纤维线(21)上的焊接方式。
【文档编号】H01H85/38GK203406256SQ201320530070
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】南式荣, 刘明龙, 艾莹露 申请人:南京萨特科技发展有限公司