专利名称：一种悬空熔丝型表面贴装熔断器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种悬空熔丝型表面贴装熔断器。
背景技术：
随着科学技术的发展，电力/电子产品日益多样化、复杂化，所应用的电路保护元件已非昔日的简单的玻璃管保险丝，而是已发展成为一个门类繁多的新型电子元件领域。表面贴装熔断器作为一种轻薄小的新型元件，适用于结构紧凑、体积微小的各类电子产品的保护电路中，其应用领域非常广阔。悬空熔丝型的熔断器以及固体器件型熔断器是目前小型表面贴装熔断器的主要两大类型。悬空熔丝型的小型熔断器是将熔丝(导线)悬挂在中空的外壳中。熔丝的两端用端头电极以不同的方式固定。由于空气的传热系数比大多数固体小得多，因此悬空熔丝型 的熔断器较固体器件型的熔断器需要较少的能量就能将熔丝熔断，其电阻亦可以较小。AEM公司的Airmatrix系列小型熔断器是将熔丝(导线)悬挂在中空的外壳中，该类熔断器具有电阻小、耗能低等优点，并可通过相应的制造方法快速、大量地生产。熔丝(导线)与端头连接的可靠性是悬空熔丝型的表面贴装熔断器的重要指标。将熔丝与端头连接固定的传统方法是使用焊锡将熔丝两端焊接在两个端头上。这种设计的缺点是焊锡在熔融时会与常用的熔丝材料，如铜，形成低熔点合金。这种低熔点合金的形成会降低熔断器熔断特性的一致性。美国专利US2010245025 (Al)揭示了不需要焊接而将熔丝与端头连接的新型表面贴装熔断器的结构，揭示的一种类型熔断器包括一个外壳，两个端头金属帽，及一根延伸至外壳及端帽外的熔丝，熔丝在端头金属帽外表面弯曲形成电连接，熔断器在焊接到PCB板上时，焊接使用的锡膏将熔丝、端头金属帽以及PCB板连接成一体，确保熔断器内部无焊锡。此种熔断器具有以下缺点第一，端帽与熔丝之间为物理连接方式存在可靠性风险，单纯依靠焊接PCB板时使用的锡膏将熔丝、端头金属帽以及PCB板连接成一体，当锡膏爬锡高度不够或有焊接缺陷时，会导致熔丝与端帽连接不良；第二，焊接存在方向性，即焊接面必须为线弯曲的方向，这为生产和加工带来极大的不便；第三，夕卜壳与金属帽之间的连接强度很难保证，此外，这种熔断器采用外壳与金属帽之间逐个组装而成，生产效率较低。专利US2010245025 (Al)同时揭示的另一种类型的熔断器，其包括一个玻璃外壳、一根延伸至外壳外的熔丝，此种熔断器内部无焊锡，可使熔断器熔断特性一致，但是熔丝是通过热压或封装或金属化的方式固定的，需要采用逐个组装的方法装配而成，生产效率较低，而且外壳是玻璃，容易破碎。日本特许公布JP2006-244948揭示了用两层电路板叠合制作悬空熔丝(导线)型表面贴装熔断器的方法。该方法制作的熔断器具有熔丝延伸到外壳以外的特征，熔丝的两端仅通过端面与覆盖电极形成面接触，这样设置不能确保连接强度和足够的可靠性，尤其在熔断器经受冷热冲击时，基体与覆盖电极之间的膨胀冷缩差异极易导致基体与覆盖电极之间剥离，从而导致熔丝与覆盖电极连接失效。中国专利200910007157. 6提供了一种表面贴装熔断器及制造方法。该方法制作的熔断器不仅熔丝两端端面与覆盖电极形成电连接，同时由于中层端电极与覆盖层相电连接，而熔丝两端的侧面紧贴中层端电极，实现了熔丝与覆盖电极的间接连接特征，提高了连接可靠性，但熔丝端头与覆盖电极的连接仍未形成三维立体连接，不能确保连接强度和足够的可靠性，尤其在熔断器经受冷热冲击时，熔丝与覆盖电极之间的膨胀冷缩差异易导致熔丝与覆盖电极连接失效。另外，熔丝悬空在有限的空间中，当熔断器熔断时会释放较多的热量，所释放的热量若在有限的空间内无法释放或被吸收，会导致熔断器外壳炸裂，烧板碳化，甚至产生飞弧现象。
发明内容本实用新型的目的是提供一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，该表面贴装熔断器上熔丝与端面电极的连接更可靠，且该表面贴装熔断器具有良好的耐火、防碳化和防飞弧能力。 为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，包括具有内腔的绝缘体，所述绝缘体包括相叠置的第一盖板和第二盖板，所述第一盖板、所述第二盖板相对的内侧面均开设有凹槽，所述第一盖板、所述第二盖板的凹槽合拢形成所述内腔；侧面端电极，所述第一盖板、所述第二盖板中至少有一个盖板的外侧面的两端设置有所述侧面端电极；熔丝，所述熔丝夹设在所述第一盖板与所述第二盖板之间，并且所述熔丝的中间部分悬置在所述内腔中，所述熔丝的两端部均伸出在所述绝缘体两端面的外面；端面电极，所述绝缘体两端面上设置有所述端面电极，相对应的所述端面电极与所述侧面端电极相连接；所述熔断器还包括加强电极，所述第一盖板、所述第二盖板相对的内侧面中至少有一个内侧面的两端部上设置有所述加强电极，所述加强电极的端部分别向所述绝缘体的端部延伸并与相对应的所述端面电极形成面接触，所述熔丝的两端分别与对应的所述加强电极形成面接触；灭弧剂，所述灭弧剂填充设置在所述内腔中，且所述灭弧剂包覆住所述熔丝悬置在所述内腔中的中间部分的外侧周面。优选地，所述第一盖板、所述第二盖板的内侧面上均设置有所述加强电极。优选地，所述加强电极的端部分别向所述绝缘体的两端延伸至所述绝缘体的两侧面边缘，所述加强电极的整个端部均与相对应端部的所述端面电极接触设置。优选地，所述加强电极呈弧形。优选地，所述内腔的腔壁上涂设有耐燃涂层。优选地，所述熔丝露出所述绝缘体外面的两端部均发生弯曲，所述两弯曲端部分别贴近于所述绝缘体的相应端面，所述端面电极包覆住所述两弯曲端部。进一步优选地，所述端面电极包覆住所述绝缘体的整个端面。优选地，所述第一盖板、所述第二盖板相对的内侧面相粘结固定连接，所述熔丝通过粘结固定在所述第一盖板和第二盖板相对的内侧面之间。[0025]由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点(I)通过在绝缘体外壳盖板相对的内侧面上设置加强电极，并延伸到绝缘体两端边缘与端面电极相电连接，使得加强电极的端部与端面电极有接触，从而提高端面电极与绝缘体之间的结合力，同时使得熔丝的两端分别与相应的加强电极之间形成面接触，实现熔丝与端面电极的间接连接，较大程度上提高了连接的可靠性，使得该熔断器在经受冷热冲击时，即使熔丝、端面电极以及绝缘体发生膨胀收缩差异，端面电极与绝缘体的两端侧面之间仍相结合，从而保证了熔丝与端面电极连接的可靠性；(2)通过在绝缘体盖板的内腔中填充灭弧剂使得熔丝熔断过程中释放的能量被灭弧剂有效吸收，提高熔断器耐火、防碳化和防飞弧能力，从而保证熔断器熔断过程中不出现炸飞、烧板或飞弧情况。
附图I为本实用新型中悬空熔丝型表面贴装熔断器的立体图； 附图2为本实用新型中悬空熔丝型表面贴装熔断器的主视图；附图3为附图2中沿A-A方向的剖视图；附图4为制造本实用新型的悬空熔丝型表面贴装熔断器时对于熔断器阵列的纵向和横向切割的说明图；附图5为制造本实用新型的悬空熔丝型表面贴装熔断器的过程中，两块基板在相叠置粘结后切割前的纵向剖视图一，熔丝夹设在两块基板之间，熔丝周围被灭弧剂包裹；附图6为制造本实用新型的悬空熔丝型表面贴装熔断器的过程中，相叠置粘结的两块基板在沿穿孔的中间位置切割后并电镀上端面电极的纵向剖视图二，熔丝周围被灭弧剂包裹。其中1、绝缘体；2、第一盖板；3、第二盖板；4、内腔；5、侧面端电极；6、端面电极；7、平面电极；8、凹面电极；9、覆盖电极；10、熔丝；11、灭弧剂；12、加强电极；13、穿孔；14、电极条带；15、基板。
具体实施方式
以下结合附图和具体的实施例来对本实用新型的悬空熔丝型表面贴装熔断器的结构作进一步的阐述。参见图1-3所示，一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，包括具有内腔的绝缘体I、侧面端电极5、端面电极6、熔丝10。绝缘体I包括相叠置的第一盖板2和第二盖板3，第一盖板2、第二盖板3相对的内侧面上均开设有凹槽，第一盖板2和第二盖板3上的凹槽相合拢形成绝缘体I的内腔4，第一盖板2、第二盖板3采用绝缘材料制成。第一盖板2、第二盖板3的外侧面的两端上均设置有侧面端电极5，熔丝10夹设在第一盖板2和第二盖板3之间，熔丝10的中间部分悬置在内腔4中，绝缘体I的两端面上设置有端面电极6，相对应端部的端面电极6与侧面端电极5相电连接。本实用新型的特别设计在于该熔断器还包括加强电极12和灭弧剂11，加强电极12设置在第一盖板2、第二盖板3相对的内侧面的两端部上，力口强电极12分别向绝缘体I的两端延伸并与相对应的端面电极6形成面接触，同时，熔丝10的两端与对应端部的加强电极12之间也形成面接触，设置时可使得熔丝10两端的部分周向侧面分别与对应的加强电极12相紧密贴合以形成面接触，这样便通过加强电极12形成了熔丝10与端面电极6之间的间接连接。在这里，加强电极12分别向绝缘体I的两端延伸至绝缘体I的两侧面边缘，加强电极12的整个端部与相对应端部的端面电极6均有结合。第一盖板2、第二盖板3均能够采用电路板基板，通过腐蚀的方式将电路板上的部分电极材料去除，腐蚀后的电路板即为设置有侧面端电极5和加强电极12的第一盖板2和第二盖板3。灭弧剂11填充设置在内腔4中，熔丝10悬置在内腔4的中间部分被灭弧剂11包裹，灭弧剂11可采用高比热容填充物，如硅橡胶、陶瓷、金属氧化物颗粒等物质，也可以为两种或两种以上上述颗粒的混合物，或者上述颗粒与其它材料的混合物，如水玻璃或氢氧化镁等，其受热分解后可放出水分子，吸热并淬灭电弧的等离子体。这样，当熔丝10熔断时释放的能量可被灭弧剂11有效地吸收，从而保证熔断器在熔断过程中不出现炸飞、烧板或飞弧情况。在内腔4的墙壁上还涂设有耐燃涂层(图中未标示出)，该耐燃涂层可采用硅橡胶、水玻璃等，这样能够增强熔断器的耐火性能。熔丝10的两端均伸出在绝缘体I两端面的外面，第二盖板3上的凹槽包括中间大槽和开设在中间大槽相对槽边上的小槽，熔丝10穿出小槽，实现两端部伸出在绝缘体I两 端面的外面。第一盖板2和第二盖板3叠置时通过胶粘剂粘结固定在一起，熔丝10也通过胶粘剂粘结地固定夹设在第一盖板2和第二盖板3相对的内侧面之间，熔丝10除了设置在第二盖板3的小槽内，还有其他设置方式，譬如将第一盖板2的凹槽设置为包括中间大槽、两边小槽，将熔丝设置在第一盖板2的小槽内，这也能够实现熔丝10固定夹设在第一盖板2和第二盖板3之间，再或者，第一盖板2和第二盖板3上的凹槽均设置为包括中间大槽、两边小槽，这样，第一盖板2和第二盖板3在叠置时，第一盖板2和第二盖板3的大槽、小槽分别对应合拢，熔丝10通过合拢的小槽穿出绝缘体I的外面，并悬置在合拢的大槽内。熔丝10露出绝缘体I外面的两端部均发生弯曲，熔丝10弯曲的两端部均贴近绝缘体I的相应端面设置，两端的端面电极6分别包覆住熔丝10的弯曲两端部，熔丝10侧面在靠近两端位置与加强电极12紧贴，而加强电极12与相对应的第一盖板2或第二盖板3是一体的，加强电极12与相对应端面的端面电极6相连接增大了端面电极6与绝缘体I之间的结合力，同时熔丝10两端的侧面紧贴加强电极12，实现了熔丝10与端面电极6的间接连接特征，较大程度上提高了连接的可靠性。在熔断器经受冷热冲击时，即使熔丝10、端面电极6以及绝缘体I发生膨胀收缩差异，只要保证加强电极12的整个端部与端面电极6结合，就能够使得端面电极6与绝缘体I两端侧面之间结合，从而保证了熔丝10与端面电极6连接的可靠性。在本实施例中，加强电极12呈如图3所示的弧形状，这样可在加强电极12的整个端部与端面电极6结合的情况下，保证第一盖板2和第二盖板3相对的内侧面粘结足够的固定面积，最大限度地减少熔断器熔断过程中飞弧炸飞现象。该熔断器焊接在PCB板上时，由于第一盖板2和第二盖板3的外侧面的两端均设置有侧面端电极5，这样绝缘体I既可以正放(即如图1-2所示的第二盖板3位于第一盖板2下方)也可以倒放(即第一盖板2位于第二盖板3的下方)进行焊接固定，这均能实现PCB板通过侧面端电极5、端面电极6、加强电极12与熔丝10相电连接，当然，在另外的实施方式中，也能够只在第一盖板2和第二盖板3的外侧面的两端设置侧面端电极5。为了提高熔断器在PCB板上的可焊性，则必需增大端面电极的电极材料覆盖面积，在图I中，端面电极6包覆住绝缘体I的整个端面，这样方便了焊接爬锡，最大限度地减少焊接失效现象，尤其对于尺寸较大的表面贴装熔断器，厚度较大端面爬锡困难，则设置端面电极6覆盖住整个端面，显著增强了焊接强度和可靠性。在图I中，绝缘体I的两端面均具有中间凹面、与中间凹面相接的两侧侧面，中间凹面从第一盖板2与内侧面相对的外侧面上延伸到第二盖板3与内侧面相对的外侧面上，熔丝10的弯曲端部位于相应端部的中间凹面内，并贴近该凹面设置，相应的，通过电镀在端面包覆端面电极6时，端面电极6由覆盖在中间凹面上的凹面电极8、与凹面电极8相接的覆盖两侧侧面的平面电极7、覆盖熔丝10弯曲端部的熔丝覆盖电极9组成。这样通过增加端面电极8的覆盖面积，方便爬锡、焊接。为了提高生产率，批量制备本实用新型中所提出的具有加强电极和灭弧剂的悬空熔丝型表面贴装熔断器，其制备方法包括以下步骤(I)准备将要形成第一盖板2和第二盖板3的两块基板15，在两块基板15中至少一块基板15的侧面上加工形成侧面端电极图案，侧面端电极图案采用多条平行的沿纵向方向延伸的电极条带14，这里的纵向方向指的是图4中所示的上下方向，对应地，图4中的 的长度方向和宽度方向。同时，在两块基板15侧面端电极5相背面形成加强电极12图案，加强电极图案采用在侧面端电极相背面的电机圆弧形矩阵。设置电极条带和电极圆弧形矩阵的方式，如上所述，能够在基板上粘附电极材料如铜箔，或者将粘附有电极材料的电路板通过腐蚀去除部分电极材料，形成电极条带14和电极圆弧形矩阵。只在一块基板上或同时在两块基板上加工形成侧面端电极图形，都是可行的，对应于后续加工出的单个熔断器只能一个方向放置焊接，或者正放倒放皆可焊接，同上所述，只在一块基板15上或同时在两块基板15上加工形成加强电极图形，都是可行的，对应于后续加工出的单个熔断器加强电极与端面电极的接触面积小或者大。分别在两块基板15具有加强电极图形的侧面上加工形成凹槽阵列，分别在两块基板15的侧面上加工形成穿孔阵列，如图4所示，加工凹槽阵列和穿孔13阵列的顺序是没有先后的。如上所述，在同时具有侧面端电极图案、加强电极和凹槽阵列的基板15上，侧面端电极图案和加强电极图案在相对的侧面上，加强电极图案和凹槽阵列设置在相同的侧面上，并且穿孔13穿过侧面端电极图案和加强电极图案；(2)在第一盖板2和第二盖板3的凹槽阵列中填充灭弧剂11，在内腔4涂布耐燃涂层，将两块基板15叠置粘结，熔丝10通过粘结固定夹在两块基板15之间的凹槽中，基板15叠置时保证两块基板15上相对应的凹槽相合拢，形成空腔阵列，两块基板15上相对应的穿孔13正对连通，熔丝10的部分悬置在空腔中，还有部分暴露在穿孔13中，如图5所示，暴露在穿孔13中的熔丝10形成了后续加工出的单个熔断器露在外面的部分，为了保证两块基板15的穿孔13正对无偏差，在穿孔阵列加工中，将两块基板15叠置起来，进行冲压、钻等机械加工方法形成；(3)沿着穿孔13的中间部位，即沿着图4中的纵向方向切割相叠置粘结的两块基板15，切割出第一盖板2和第二盖板3的断面，并切断熔丝12，电极条带14和电极圆弧形矩阵也进行了相应的切割，如图6所示，第一盖板2和第二盖板3的断面上具有穿孔13形成的中间凹面、与中间凹面详解的两侧侧面，切断下来的熔丝10的两端部露出在第一盖板2和第二盖板3相应的中间凹面的外面，上述的切割是在相叠置粘结的两块基板15的内部进行的，不切割到基板15至少一端的边缘，如图4所示，这样保证了后续的处理工艺能对整个基板进行，即批量处理，切割能够通过机械切割、激光切割等方法形成；(4)将熔丝10露出的两端部弯曲，贴近第一盖板2或第二盖板3相应的中间凹面，弯曲熔丝10的端部能够通过机械冲压或高压气吹形成；(5)在第一盖板2和第二盖板3的整个端面以及熔丝10的弯曲端面上电镀，形成端面电极6，保证端面电极6覆盖住第一盖板2和第二盖板3的中间凹面、两侧侧面和熔丝的弯曲端部，保证端面电极6与加强电极11端部相电连接，并且端面电极6与侧面端电极5相电连接，图6显示了在电镀时，切割的电极条带14上也被电镀上镀层，在实际生产过程中，在电极条带14上进行多层电镀才会形成侧面端电极5，同样多层镀层才会形成端面电极6 (各附图中没有明确画出多层镀层)。由于在电镀前进行了切割以及将熔丝10的端部弯曲贴近中间凹面，这样活化电镀后形成的端面电极覆盖住整个第一盖板2和第二盖板3的端面，包覆住熔丝10的弯曲端面，实现了端面电极6与熔丝10的端部的稳定连接，并且
最大限度地增大了端面电极6的覆盖面积，同时端面电极6与加强电极12的整个端面相结合，保证了端面电极与绝缘体I两端侧面的紧密结合，提高熔断器的可焊性和电连接的可靠性；(6)根据空腔阵列，即图4所示的横向方向进行相应的切割，即形成单个熔断器。综上，本实用新型的一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，通过将加强电极12布置在绝缘体I外壳盖板相对的内侧面上，并延伸到绝缘体I两端边缘与端面电极6连接，使得加强电极12的端部与端面电极6有接触，提高端面电极6与绝缘体I之间的结合力，同时使得熔丝10的两端分别与相应的加强电极12之间形成面接触，实现熔丝10与端面电极6的间接连接，较大程度上提高了连接的可靠性，这使得该熔断器在经受冷热冲击时，即使熔丝、端面电极以及绝缘体发生膨胀收缩差异，端面电极6与绝缘体I的两端侧面之间仍相结合，从而保证了熔丝10与端面电极6连接的可靠性。本实用新型同时通过在绝缘体I盖板内腔4中填充设置灭弧剂11，使得熔丝10熔断过程中释放的能量被灭弧剂11有效吸收，提高熔断器耐火、防碳化和防飞弧能力，从而保证熔断器熔断过程中不出现炸飞、烧板或飞弧情况。通过相应的制备方法能够实现该悬空熔丝型表面贴装熔断器的快速、批量生产，生产效率高。
权利要求1.一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，包括 具有内腔的绝缘体，所述绝缘体包括相叠置的第一盖板和第二盖板，所述第一盖板、所述第二盖板相对的内侧面均开设有凹槽，所述第一盖板、所述第二盖板的凹槽合拢形成所述内腔； 侧面端电极，所述第一盖板、所述第二盖板中至少有一个盖板的外侧面的两端设置有所述侧面端电极； 熔丝，所述熔丝夹设在所述第一盖板与所述第二盖板之间，并且所述熔丝的中间部分悬置在所述内腔中，所述熔丝的两端部均伸出在所述绝缘体两端面的外面； 端面电极，所述绝缘体两端面上设置有所述端面电极，相对应的所述端面电极与所述侧面端电极相连接； 其特征在于所述熔断器还包括 加强电极，所述第一盖板、所述第二盖板相对的内侧面中至少有一个内侧面的两端部上设置有所述加强电极，所述加强电极的端部分别向所述绝缘体的端部延伸并与相对应的所述端面电极形成面接触，所述熔丝的两端分别与对应的所述加强电极形成面接触； 灭弧剂，所述灭弧剂填充设置在所述内腔中，且所述灭弧剂包覆住所述熔丝悬置在所述内腔中的中间部分的外侧周面。
2.根据权利要求I所述的一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于所述第一盖板、所述第二盖板的内侧面上均设置有所述加强电极。
3.根据权利要求I或2所述的一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于所述加强电极的端部分别向所述绝缘体的两端延伸至所述绝缘体的两侧面边缘，所述加强电极的整个端部均与相对应端部的所述端面电极接触设置。
4.根据权利要求I或2或3所述的一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于所述加强电极呈弧形。
5.根据权利要求I所述的一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于所述内腔的腔壁上涂设有耐燃涂层。
6.根据权利要求I所述的一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于所述熔丝露出所述绝缘体外面的两端部均发生弯曲，所述两弯曲端部分别贴近于所述绝缘体的相应端面，所述端面电极包覆住所述两弯曲端部。
7.根据权利要求6所述的一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于所述端面电极包覆住所述绝缘体的整个端面。
8.根据权利要求I所述的一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，其特征在于所述第一盖板、所述第二盖板相对的内侧面相粘结固定连接，所述熔丝通过粘结固定在所述第一盖板和第二盖板相对的内侧面之间。
专利摘要本实用新型公开了一种悬空熔丝型表面贴装熔断器，其中通过在绝缘体外壳盖板相对的内侧面上设置加强电极，并延伸到绝缘体两端边缘与端面电极相电连接，使得加强电极的端部与端面电极有接触，同时使得熔丝的两端分别与相应的加强电极之间形成面接触，并在绝缘体盖板的内腔中填充灭弧剂，该熔断器在经受冷热冲击时，即使熔丝、端面电极以及绝缘体发生膨胀收缩差异，端面电极与绝缘体的两端侧面之间仍相结合，保证了熔丝与端面电极连接的可靠性，该熔断器在熔丝熔断过程中释放的能量被灭弧剂有效吸收，熔断器耐火、防碳化和防飞弧能力有了较大的提高，保证熔断器熔断过程中不出现炸飞、烧板或飞弧情况。
文档编号H01H85/041GK202473804SQ20122006322
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者李向明, 汪立无, 翟玉玲, 贺电, 邓学锋 申请人:Aem科技(苏州)股份有限公司