一种大电流保护元件的制作方法

本发明属于电路保护，具体涉及一种具有过流、过压双重保护的保护元件，其主要特点是具有双电流熔断路径，大电流载流能力。

背景技术：

1、锂离子充电电池在手机、笔记本、平板电脑、数码相机等便携式移动设备中已得到大量地应用，并且正在越来越多地应用到储能电池、两轮车电池、无人机、扫地机等诸多新的领域中。其具有诸多优越性能的同时，却依然有着一旦充放电管理不当，就可能会起火燃烧、爆炸等缺点，特别是在电动车上应用时，因为其使用锂离子电池的数量或体积非常巨大，一旦发生燃烧或爆炸，甚至会有危及到生命的危险。

2、目前主要的保护元件有pptc、smd fuse、breaker、自控型保护元件、ic加mos等元件作为二级保护元件，自控型保护元件作为一种既能防止过流、又能防止过压的更安全的保护元件，得到越多的发展与重视。目前市场上广泛使用的自控型保护元件多为小电流（12a、15a），如应用于手机、平板电脑等便携式移动设备中，而大电流应用领域如储能、电动自行车、无人机、扫地机、电动平衡车，因没有大电流规格的自控型保护元件，常常采用多颗并联的形式使用。

3、对于市场应用而言，多颗小电流自控型保护元件并联虽能满足部分大电流终端设备应用场景（如60a左右的两轮车），但较难满足超大电流应用领域，如200a及以上的储能领域。同时多颗并联将造成设计板面大，设计难度高，对元件性能一致性的担忧。因此，市场迫切需要一种大电流的自控型保护元件。

4、常规设计大电流的自控型保护元件的方式是增大产品尺寸。而同等尺寸下，要么采用更低电阻率的导体材料；要么通过采用更大更厚的保险丝组件，使得产品的内阻更低。首先，因产品使用的需求，产品既要满足高于260℃以上耐热性安装需求，同时又希望产品触发保护时快速熔断，保险丝组件具有尽可能低的熔点。此时保险丝组件的熔点需要260℃~320℃，但处于该温度范围的保险丝组件电阻率较高，很难需找到熔点范围内且电阻率较低的保险丝组件。因此，采用更大更厚的保险丝组件是较为可行方案，但一味的增大增厚保险丝组件将会给将为产品快速熔断增大风险。

5、因此，有必要设计一种全新的产品方案，开发出满足应用于大电流的自控型保护元件。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种大电流保护元件，其具有过流、过压双重保护功能，具有大电流电气参数规格，可满足使用于大电流终端领域。

2、本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种大电流保护元件，包括由陶瓷基板承载的第一导体回路模块和第二导体回路模块，包括：

3、第一导体回路模块，由第一陶瓷基板、第一发热体、第一绝缘层、第一保险丝组件系统性构成独立单元模块；其中，第一陶瓷基板，内设有若干对堵孔或通孔；第一发热体，设置于陶瓷基板正上方；第一绝缘层，层叠于第一发热体正上方，至少覆盖第一发热体；第一保险丝组件，位于第一绝缘层正上方，使用焊料焊接，横跨连接第一发热体引出电极和第一上电极；电流的主要路径，同时可实现熔断部件形成开路；

4、第二导体回路模块，由第二陶瓷基板、第二发热体、第二绝缘层、第二保险丝组件系统性构成独立单元模块；其中，第二陶瓷基板内，可不设堵孔或通孔，作为第二发热体、第二绝缘层、第二导体回路的载体基板，同时也充当最终产品的上盖；第二发热体，设置于陶瓷基板内表面；第二绝缘层，层叠于第二发热体正上方，至少覆盖第二发热体；第二保险丝组件，位于第二绝缘层正上方，使用焊料焊接，横跨连接第二发热体引出电极和第二上电极；为电流的路径之一，同时可实现熔断部件形成开路；

5、将第一导体回路模块和第二导体回路模块上下镜像层叠分布，采用支撑导体进行支撑固定和导电连接。

6、在上述方案基础上，上下镜像层叠分布的第一导体回路模块和第二导体回路模块，有中间间隙，采用填充助熔断剂层或填充焊料层，或者，第一导体回路模块和第二导体回路模块中间无缝隙。通过支撑导体进行固定，使得上下镜像层叠分布的第一导体回路模块和第二导体回路模块平行并联连接，可实现第一端口和第二端口接入外部电路，电流从第一端口的第一陶瓷基板的堵孔或通孔流入后，同时流经第一保险丝组件和第二保险丝组件，最终从第一陶瓷基板的另一侧的堵孔或通孔流出第二端口。

7、第一发热体的电流输入端（第三端）与第二发热体的电流输入端短接于一处，外部电压或电流可从第三端口进入，第一发热体和第二发热体同时工作，同时熔断第一保险丝组件和第二保险丝组件，实现切断电路功能。

8、本发明的大电流保护元件，除了第一陶瓷基板和第二陶瓷基板可以存在略微差别外，第一导体回路模块和第二导体回路模块可简单看作两个完全相同的模块单元，其外观等同于两个回路模块（保护元件）上下镜像层叠分布，通过支撑导体连接。大电流保护元件通过设有两个并联分布的保险丝组件，实现大电流载流能力。

9、本发明其具有过流、过压双重保护功能，具有大电流电气参数规格，可满足使用于大电流终端领域。摒弃寻找熔点范围合适且电阻率较低的保险丝组件新材料方案，同时避免一味的增大增厚保险丝组件将会给将为产品快速熔断增大风险。另辟蹊径，从产品结构化入手，创新性的发明一种全新的产品结构方案。即最终实现大电流应用需求。

技术特征：

1.一种大电流保护元件，陶瓷基板承载的导体回路和导电电极，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的大电流保护元件，其特征在于，当第一保险丝组件和第二保险丝组件之间形成有缝隙时，填充助熔断剂层或填充焊料层。

3.如权利要求1或2所述的大电流保护元件，其特征在于；横跨第一保险丝组件的第一上电极与所述横跨第二保险丝组件的第二上电极上下位置通过支撑导体连接导通。

4.如权利要求1所述的大电流保护元件，其特征在于，所述第一保险丝组件与所述第二保险丝组件在电气上都有独立的电流路径。

5.如权利要求1所述的大电流保护元件，其特征在于，所述第一发热体与所述第二发热体在电气上都有独立的电流路径。

6.如权利要求5所述的大电流保护元件，其特征在于，所述第一发热体与所述第二发热体并联连接，且所述第一发热体的电流输入端与所述第二发热体的电流输入端短接于一处。

7.如权利要求1所述的大电流保护元件，其特征在于，所述的第二陶瓷基板和第二陶瓷基板的形状相同，材质相同。

8.如权利要求1或7所述的大电流保护元件，其特征在于，所述第二陶瓷基板内不设置堵孔或通孔，电流从一侧的第一陶瓷基板的堵孔或通孔流入后，同时流经第一保险丝组件和第二保险丝组件，最终从第一陶瓷基板的另一侧的堵孔或通孔流出。

9.如权利要求1所述的大电流保护元件，其特征在于，

10.如权利要求9所述的大电流保护元件，其特征在于，所述的第一陶瓷基板和第二陶瓷基板使用包括氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆类具有绝缘性的部件；或者，第一陶瓷基板和第二陶瓷基板采用玻璃氧化基板、酚醛基板类用于印刷布线基板的材料。

11.如权利要求9所述的大电流保护元件，其特征在于，第二引入电极a，第二引入电极b与第一引入电极a，第一引入电极b的组成及连接结构相同。

技术总结
本发明提供一种大电流保护元件，其具有过流、过压双重保护功能，通过设有两个并联分布的保险丝组件，实现大电流载流能力，可满足使用于大电流终端领域。摒弃寻找熔点范围合适且电阻率较低的保险丝组件新材料方案，同时避免一味的增大增厚保险丝组件将会给将为产品快速熔断增大风险。另辟蹊径，从产品结构化入手，创新性的发明一种全新的产品结构方案。即最终实现大电流应用需求。

技术研发人员：夏心俊,钱朝勇,郑强,韩乔磊,王开成,张梅芳
受保护的技术使用者：上海维安电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13