PCB基体熔断器的制作方法

本实用新型涉及熔断器技术领域，具体来说涉及以PCB板为基体并设有合金效应点的熔断器。

背景技术：

熔断器(fuse)是指当电流超过规定值时，以其自身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。

目前市场上以PCB板为基体的小型熔断器有熔体层悬空结构和金属铜箔蚀刻两种方式，相比起陶瓷基板的熔断器，PCB板作为基体的熔断器成本更低、工艺更简单。但是，在做熔断测试以及分断测试的时候，有部分PCB板熔断器产品熔体层熔断不够完全，残留部分的熔体层在大电流大电压作用下温度持续上升，当温度超过300℃后，PCB板变黑甚至烧毁，导致PCB板熔断器无法承受较高的电压。且PCB板为基体的熔断器更易燃烧，由于结构限制，在缩小体积的同时，无法同时提升熔断器的分断能力和抗浪涌能力的问题更为突出。所以，以PCB板为基体的小型熔断器目前只能应用于低压直流领域，并且此类型的熔断器经常耐不住频发的浪涌冲击而失效，从而产生安全隐患。

值得注意的是，针对前述熔体层熔断不够完全的技术问题，目前已知可通过在熔体层上焊锡以形成合金效应点，从而在合金效应点处形成含锡合金，能够大幅降低合金效应点处的熔化温度并提高阻抗，以助于熔断熔体层。然而，PCB基板的热传导性能相比于陶瓷基板更差，因此，当热能传递量较少时，热能容易蓄积导致熔体层快速熔断；反之，当热能传递量较多时，将导致熔体层不易蓄热熔断，造成熔断器的一致性差，不能实现精准熔断以保护下游电路的目的，同时也大幅降低了熔断器产品使用时的安全可靠性。

有鉴于此，确有必要对现有的合金熔断器作进一步的改进，以改善其熔断特性，提升熔断器产品的使用安全性。

技术实现要素：

鉴于上述情况，本实用新型提供一种PCB基体熔断器，通过在熔断器的PCB基体内填设灭弧材料，解决了现有以PCB板为基体并设有合金效应点的熔断器导致的技术问题，达到在熔断元件熔断时有效灭弧、提高熔断器的熔断一致性精准度等目的。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是提供一种PCB基体熔断器，其包括基体和包覆于所述基体两端的二端电极，所述基体包括PCB基体和熔断元件，所述熔断元件设于所述PCB基体的上表面或者内部，所述熔断元件的上表面设有合金效应点，所述熔断元件的两端端部与所述端电极导电连接；其中，所述PCB基体中填设有灭弧材料，所述灭弧材料为选自三聚氰胺(melamine)、氰尿酸(cyanuricacid)、氰尿酸三聚氰胺(melaminecyanurate)、胍(guanidine)、碳酸胍(guanidinecarbonate)、胍乙酸(guanidineacetate)、1,3-二苯(1,3-diphenylguanidine)、鸟嘌呤(guanine)、尿素(urea)、磷酸脲(ureaphosphate)、乙内酰脲(hydantoin)、尿囊素(allantoin)、氢氧化镁(Mg(OH)2)中的一种或一种以上的混合物。

本实用新型熔断器的实施例中，所述熔断器还包括介电层；所述熔断元件设于所述PCB基体的上表面上，所述介电层设于所述熔断元件的上表面并覆盖所述合金效应点；所述介电层中填设灭弧材料，所述灭弧材料为选自三聚氰胺(melamine)、氰尿酸(cyanuricacid)、氰尿酸三聚氰胺(melaminecyanurate)、胍(guanidine)、碳酸胍(guanidinecarbonate)、胍乙酸(guanidineacetate)、1,3-二苯(1,3-diphenylguanidine)、鸟嘌呤(guanine)、尿素(urea)、磷酸脲(ureaphosphate)、乙内酰脲(hydantoin)、尿囊素(allantoin)、氢氧化镁(Mg(OH)2)中的一种或一种以上的混合物。

本实用新型熔断器的实施例中，所述PCB基体成形有至少二层PCB层，所述熔断器在任意相邻的二层所述PCB层之间设有一所述熔断元件；各所述熔断元件的上表面上设有合金效应点，且各所述熔断元件的两端端部分别与所述端电极导电连接。

本实用新型熔断器的实施例中，所述熔断元件设于所述PCB基体的内部，所述熔断元件的纵向截面成形为相互连接的回路状多层结构，所述多层结构包括最上层、至少一中间层、最下层以及纵向连接段；其中，所述最上层，一端与所述端电极导电连接，另一端和与其相邻的下层端部之间通过所述纵向连接段导电连接；所述中间层，一端和与其相邻的上层端部之间通过所述纵向连接段导电连接，另一端和与其相邻的下层端部之间通过所述纵向连接段导电连接；所述最下层，一端与所述端电极导电连接，另一端和与其相邻的上层端部之间通过所述纵向连接段导电连接。

本实用新型熔断器的实施例中，所述熔断元件中间层的横向截面成形为直条状。

本实用新型熔断器的实施例中，所述熔断元件的中间层的横截面成形为回路状。

本实用新型熔断器的实施例中，所述熔断元件为上表面设有所述合金效应点的铜层，所述铜层的两端与所述二端电极接触连接，所述合金效应点是通过印刷技术形成于所述熔断元件上表面的锡层结构。

本实用新型熔断器的实施例中，所述端电极包括导电层、镍层及锡层，所述导电层包括侧电极、上部电极及下部电极，所述侧电极设于所述基体的端面上并与所述熔断元件的端部连接导电，所述上部电极与所述侧电极的上端连接导电并覆设于所述基体的上部，所述下部电极与所述侧电极的下端连接导电并覆设于所述基体的下部；所述镍层形成并覆盖于所述导电层的外表面，所述锡层形成并覆盖于所述镍层的外表面。

本实用新型熔断器的实施例中，所述灭弧材料经混合工序分布于所述PCB基体的浆料中，以填设在所述PCB基体内部。

本实用新型熔断器的实施例中，所述熔断器的基体通过所述熔断元件分隔形成PCB层，所述PCB层包括二PCB层区以及一灭弧层区，所述二PCB层区分别与所述二端电极连接，所述灭弧层区同层形成在所述二PCB层区之间，所述灭弧材料填设于所述灭弧层区内。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

(1)本实用新型PCB基体熔断器通过在与熔断元件接触的PCB基体中填设灭弧材料，能够在熔断元件发生电弧现象时，有效起到灭弧作用。

(2)本实用新型熔断器通过将熔断元件成形为回路状多层结构，以延长熔断元件两端之间的长度，并提高熔断元件的阻抗，形成慢熔保险丝，保证提高熔断器的熔断一致性精准度。

本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。

附图说明

图1是本实用新型熔断器第一实施例的纵向剖视结构示意图。

图2是本实用新型熔断器第二实施例的纵向剖视结构示意图。

图3是本实用新型熔断器第三实施例的纵向剖视结构示意图。

图4是本实用新型熔断器第三实施例的熔断元件中间层结横向剖视结构示意图。

图5是本实用新型熔断器第四实施例的熔断元件中间层横向剖视结构示意图。

图6是本实用新型第四实施例的熔断元件中间层上设置单一合金效应点的第一实施态样示意图。

图7是本实用新型第四实施例的熔断元件中间层上设置单一合金效应点的第二实施态样示意图。

图8是本实用新型第四实施例的熔断元件中间层上设置多个合金效应点的第一实施态样示意图。

图9是本实用新型第四实施例的熔断元件中间层上设置多个合金效应点的第二实施态样示意图。

图10是本实用新型熔断器第五实施例的纵向剖视结构示意图。

附图标记与部件的对应关系如下：

PCB基体10；PCB层11；PCB层区111；灭弧层区112；熔断元件20；最上层21；中间层22；最下层23；纵向连接段24；合金效应点30；介电层40；端电极50；导电层51；镍层52；锡层53；侧电极54；上部电极55；下部电极56。

具体实施方式

在这里将公开本实用新型的详细的具体实施方案。然而应当理解，所公开的实施方案仅仅是本实用新型的典型例子，并且本实用新型可以通过多种备选形式来实施。因此，这里所公开的具体结构和功能细节不是限制性的，仅是以权利要求为原则，作为向本领域技术人员说明不同实施方式的代表性原则。

为利于对本实用新型的了解，以下结合附图及实施例进行说明。

请参阅图1至图10，本实用新型提供一种PCB基体熔断器，其包括基体和包覆于所述基体两端的二端电极50，所述基体包括PCB基体10和熔断元件20构成的多层结构；所述PCB基体10包括单层或者多层PCB层11，所述熔断元件20设于所述PCB基体10的上表面或者所述多层PCB层11之间(即设于所述PCB基体10内部)，所述熔断元件20的上表面设有合金效应点30，且所述熔断元件20的两端端部与所述端电极50导电连接。

其中，图1、图2、图3、图4及图5分别显示了本实用新型熔断器的第一、第二、第三、第四及第五实施例结构示意图。于本实用新型实施例中，定义沿所述熔断器基体的单层结构延伸方向为横向，单层结构的截面为横向截面(如图4、图5)，且沿所述熔断器基体的多层结构层叠方向为纵向，所述多层结构的截面为纵向截面(如图1、图2、图3、图10)。

本实用新型通过在所述PCB基体10中填设有灭弧材料，以在熔断元件20熔断发生电弧现象时实现灭弧效果，避免电路毁损。其中，所述灭弧材料为选自三聚氰胺(melamine)、氰尿酸(cyanuricacid)、氰尿酸三聚氰胺(melaminecyanurate)、胍(guanidine)、碳酸胍(guanidinecarbonate)、胍乙酸(guanidineacetate)、1,3-二苯(1,3-diphenylguanidine)、鸟嘌呤(guanine)、尿素(urea)、磷酸脲(ureaphosphate)、乙内酰脲(hydantoin)、尿囊素(allantoin)、氢氧化镁(Mg(OH)2)中的一种或一种以上的混合物。

于本实用新型实施例中，所述灭弧材料是在制备PCB基体10的过程中填设于其中。如第一、第二、第三、第四实施例(依序对应于图1、图2、图3、图5)，分别显示所述灭弧材料可通过预先混合在用以印刷形成PCB层11的浆料中，从而实现将灭弧材料填设在PCB层11中，并使PCB层11与熔断元件20接触，以在熔断时起到灭弧效果。

此外，如第五实施例(图10)，由于熔断元件20上设有合金效应点30的区域是容易熔断位置，所述PCB基体10可通过将所述PCB层11以印刷工艺在同层位置分隔形成PCB层区111及灭弧层区112，其中，所述PCB层区111为一般不含灭弧材料的PCB结构，所述灭弧层区112为内部填设有灭弧材料的PCB结构。是以，通过将灭弧材料混合在用以印刷形成所述灭弧层区112的浆料中，并使所述灭弧层区112与所述合金效应点30相对应地位于所述熔断元件20的上下两侧，从而实现将灭弧材料填设在PCB层11中，并使灭弧层区112和熔断元件20设置合金效应点30的区域接触，以在熔断时起到灭弧效果。

进一步地，所述一般不含灭弧材料的PCB结构是由环氧树脂制成的层板状结构，所述含有灭弧材料的PCB结构是由由环氧树脂与所述灭弧材料混合后制成的层状结构。较佳地，所述环氧树脂内植入有玻璃纤维。

于本实用新型实施例中，如图3、图4、图5所示，本实用新型可通过在所述PCB基体10内设置呈回路状的熔断元件20，使熔断元件20的长度延长及/或增加熔断元件20的截面面积，从而提高熔断元件20的阻抗，使本实用新型熔断器形成慢熔式熔断器，以保证提高熔断器的熔断一致性精准度。

于本实用新型实施例中，如图1所示，所述熔断元件20为上表面设有所述合金效应点30的铜层，所述铜层的两端与所述二端电极50接触连接，所述合金效应点30是通过印刷技术形成于所述熔断元件20上表面的锡层结构。其中，由于所述合金效应点30的厚度相较于熔断元件20的厚度极小，故本实用新型仅于图1中绘出所述合金效应点30的位置示意图，于本实用新型其他熔断器的纵向截面示意图中省略合金效应点30。

于本实用新型实施例中，所述端电极50包括导电层51、镍层52及锡层53，所述导电层51包括侧电极54、上部电极55及下部电极56，所述侧电极54设于所述基体的端面上并与所述熔断元件20的端部连接导电，所述上部电极55与所述侧电极54的上端连接导电并覆设于所述基体的上部，所述下部电极56与所述侧电极54的下端连接导电并覆设于所述基体的下部；所述镍层52形成并覆盖于所述导电层51的外表面，所述锡层53形成并覆盖于所述镍层52的外表面。

以上说明了本实用新型PCB基体熔断器的主要结构特征，以下请再配合参阅图1至图10，逐一说明本实用新型熔断器的第一实施例至第五实施例的具体实施方式。

本实用新型熔断器的第一实施例如图1所示，其熔断器的基体包括PCB基体10、熔断元件20、合金效应点30及介电层40，所述熔断元件20设于所述PCB基体10的上表面上，所述介电层40设于所述熔断元件20的上表面并覆盖所述合金效应点30；其中，所述介电层40中填设有灭弧材料，所述灭弧材料为选自三聚氰胺(melamine)、氰尿酸(cyanuricacid)、氰尿酸三聚氰胺(melaminecyanurate)、胍(guanidine)、碳酸胍(guanidinecarbonate)、胍乙酸(guanidineacetate)、1,3-二苯(1,3-diphenylguanidine)、鸟嘌呤(guanine)、尿素(urea)、磷酸脲(ureaphosphate)、乙内酰脲(hydantoin)、尿囊素(allantoin)、氢氧化镁(Mg(OH)2)中的一种或一种以上的混合物。

于本实用新型第一实施例中，所述端电极50导电层51的侧电极54覆设于所述PCB基体10与所述熔断元件20的端部表面上，所述上部电极55覆设于所述熔断元件20的上表面端部处并与所述介电层40的端部同层邻接，所述下部电极56覆设于所述PCB基体10的下表面端部处；所述端电极50的镍层52覆设于所述导电层51的外表面，所述锡层53覆设于所述镍层52的外表面。

进一步，于本实用新型第一实施例中，所述PCB基体10内填设的灭弧材料与所述介电层40内填设的灭弧材料可以相同、部分相同或者完全不同。具体地，所述PCB基体10较佳以颗粒状灭弧材料与PCB浆料混合后构成内部填设有灭弧材料的PCB基体10；所述介电层40包括与所述熔断元件20接触的涂覆材料层，其中，所述介电层40较佳通过涂覆性能好的灭弧材料以形成所述涂覆材料层，或者，将灭弧材料混在其他涂覆材料中以形成所述涂覆材料层，从而形成内部填设有灭弧材料的介电层40。

本实用新型熔断器的第二实施例如图2所示，所述PCB基体10成形有至少二层PCB层11，所述熔断器在任意相邻的二层所述PCB层11之间设有一所述熔断元件20；各所述熔断元件20的上表面上设有合金效应点30，且各所述熔断元件20的两端端部分别与所述端电极50导电连接。

具体地，于本实用新型第二实施例中，如图2所示，所述熔断器的PCB基体10成形为三层PCB层11，并具有二所述熔断元件20间隔设于所述三层PCB层11之间。应被理解的是，于本实用新型第二实施例中，前述PCB基体10及熔断元件20的具体层数仅用于理解可能的实施结构，不应被用于限定第二实施例，亦即，第二实施例中的PCB层11、熔断元件20的层数是可以根据熔断器的工作需求进行调整。

本实用新型熔断器的第三实施例如图3所示，所述熔断元件20设于所述PCB基体10的内部，所述熔断元件20的纵向截面成形为相互连接的回路状多层结构，所述多层结构包括最上层21、至少一中间层22、最下层23以及纵向连接段24；其中，所述最上层21的一端与所述端电极50导电连接，另一端和与其相邻的下层端部之间通过所述纵向连接段24导电连接；所述中间层22的一端和与其相邻的上层端部之间通过所述纵向连接段24导电连接，另一端和与其相邻的下层端部之间通过所述纵向连接段24导电连接，所述熔断元件20可在位于最中间的中间层22或者在每一层结构的上表面设置所述合金效应点30；所述最下层23的一端与所述端电极50导电连接，另一端和与其相邻的上层端部之间通过所述纵向连接段24导电连接。借此，本实用新型熔断器通过所述回路状多层结构，第三实施例的熔断元件20相比于第一实施例的熔断元件20具有更长的导电路径；此外，对于尺寸要求日趋缩减的熔断器来说，所述回路状多层熔断元件20也能够在较小尺寸熔断器内形成与较大尺寸熔断器相同长度的导电路径，以在缩减熔断器尺寸的同时，保证熔断器的分断能力及使用安全性。

具体地，于本实用新型第三实施例中，所述熔断器通过印刷电路工艺，在PCB基体10内部形成所述回路状多层熔断元件20，其中，所述熔断元件20的各层结构(最上层21、中间层22、最下层23)具体通过丝网印刷工艺形成在PCB层11上，所述熔断元件20的纵向连接段24通过印刷电路工艺中的蚀刻技术对已形成的PCB层11进行蚀刻，以形成所述纵向连接段24的容置空间。

图3显示了所述熔断元件20的中间层22为单层结构的熔断器纵向截面示意图；所述中间层22的一端与所述最上层21的端部之间具有所述纵向连接段24导电连接，所述中间层22的另一端与所述中间层22的端部之间具有所述纵向连接段24导电连接；令所述PCB基体10通过所述熔断元件20分隔形成四层端部相连呈回路层状结构的PCB层11，所述四层PCB层11之间界定形成所述熔断元件20的容置空间。应被理解的是，于本实用新型第三实施例中，所述熔断元件20的中间层22层数不限于单层，具体可依熔断器工作需求增设层数。

如图4所示，于本实用新型的第三实施例中，所述熔断元件20中间层22的横向截面可成形为两端分别与纵向连接段24连接的直条状结构。

本实用新型熔断器的第四实施例如图5所示，其熔断器整体的结构大致与图3所示的第三实施例相同，第四实施例与第三实施例的差异仅在于，第四实施例中的熔断元件20中间层22的横向截面成形为两端分别与纵向连接段24连接的回路条状结构；如图5所示，所述中间层22的回路状结构由相互垂直的直条结构连接构成。应被理解的是，所述中间层22的回路状结构不限于如图5的实施态样，也可以是例如图6或图7的实施态样，只要通过延长中间层22两端之间的导电路线长度，以实现提高分断能力的回路状中间层22皆属于本实用新型的保护范畴。更具体地，所述回路状中间层22较佳为对称的回路结构，以使导电路线中点至两端纵向连接段24的距离相等。

其中，如图6至图9所示，说明本实用新型熔断器第四实施例中的合金效应点30设置方式。所述合金效应点30较佳设于熔断元件20的中间层22，且当中间层22为多层时，较佳设于多层中位于熔断器整体中间的层结构上表面，以形成较高的阻抗提升熔断元件20的分断能力。

具体地，如图6、图7，显示中间层22上表面设有单一合金效应点30的第一实施态样及第二实施态样。于此实施例中，所述合金效应点30分别设于图6及图7中间层22的导电路线中间位置。

具体地，如图8、图9，显示中间层22上表面设有多个合金效应点30的第一实施态样及第二实施态样。于此实施例中，所述中间层22的上表面设有三个合金效应点30，所述三个合金效应点30之间等距离地间隔设于所述中间层22的上表面，且靠近两端的两个合金效应点30至所述纵向连接段24的距离较佳相等。

本实用新型熔断器的第五实施例如图10所示，其熔断器整体的结构大致与图2所示的第二实施例相近，第五实施例熔断器的PCB基体10包括至少二层PCB层11及间隔设于相邻二PCB层11之间的熔断元件20，各所述熔断元件20的两端分别与所述端电极50接触连接。

第五实施例与第二实施例的具体区别在于，第五实施例的PCB层11可选择形成一般PCB结构，或者包括二PCB层区111以及一灭弧层区112的PCB结构；具体地，如图10所示，所述二PCB层区111分别与所述二端电极50连接，所述灭弧层区112同层形成在所述二PCB层区111之间，所述灭弧材料填设于所述灭弧层区112内，且所述灭弧层区112与所述合金效应点30相对应地设于所述熔断元件20的相对两侧，以在熔断元件20设有合金效应点30的位置熔断发生电弧现象时，能够起到有效的灭弧作用，避免电路毁损。

以上结合附图及实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。