專利名稱：薄膜型熔斷器及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜型熔斷器，還涉及該熔斷器的制造方法。
背景技術(shù)：
熔斷器，又叫保險(xiǎn)絲，是一種歷史悠久的過電流保護(hù)器件，其原理是利用過電流時產(chǎn)生的熱量，將熔絲熔斷，從而將電流切斷，保護(hù)電器和人身的安全。熔斷器的結(jié)構(gòu)都由兩個端電極，一根或多根熔絲，及基體構(gòu)成，熔絲的兩端分別與兩個端電極聯(lián)接，基體包括支撐熔絲和電極的部分，及保護(hù)熔絲的部分。有些基體材料，兼有支撐和保護(hù)的功能。按制造技術(shù)來劃分，小型表面貼裝熔斷器主要分為厚膜(thick film)型和薄膜(thin film)型。厚膜型的熔斷器的熔絲是用厚膜電路的加工方法，用絲網(wǎng)印刷將導(dǎo)電的金屬漿料印在熔絲的部位，經(jīng)燒結(jié)，使金屬漿料成為致密的導(dǎo)電通道。薄膜型的熔斷器多采用半導(dǎo)體加工的方法，用派射(sputtering)或化學(xué)鍍(electroless plating)在基體上涂敷很薄的金屬層(種子層)，然后涂上感光膠，或貼上感光膠膜，再用光刻(photolithography),在感光膠上形成熔絲的圖形,然后用電鍍的方法在曝露出種子金屬層的熔絲圖形部位，進(jìn)一步沉積金屬，將其厚度增致熔絲的所需厚度，其后，要用脫膠劑，將感光膜除去，還要用腐蝕性溶液，將原來復(fù)蓋在感光膜下面的金屬種子層溶去。厚膜方法較簡單，而且成本較低，但缺點(diǎn)是難以制造很薄和尺寸很小的熔
絲。而薄膜方法能制造很薄和尺寸很小的熔絲，但缺點(diǎn)是濺射的設(shè)備成本高，化學(xué)鍍會產(chǎn)生化學(xué)廢料，成本也不低。美國專利5，166，656和5，943，764揭示了相關(guān)的制造過程、材料和設(shè)計(jì)。美國專利5，166，656是用濺射的方法，將鋁沉積在玻璃基板上，然后用光刻的方法將部分鋁膜復(fù)蓋，然后用腐蝕的方法，將部分鋁膜溶解。為了保護(hù)鋁膜，再用硅沉積在其上，并用環(huán)氧將其與另一玻璃基板粘合。美國專利5，943，764揭示了用印刷線路板(PCB)及類似的材料制作薄膜熔斷器的方法。該方法是將印刷線路板上下的銅膜全部腐蝕溶解，然后在PCB上鉆孔，再用化學(xué)鍍(electroless plating),將整個PCB的上下表面和通孔的表面,全部鍍上銅。這種將原有的銅膜全部腐蝕溶解，又用化學(xué)鍍將所有的表面全部鍍上銅的過程，消耗大量的化學(xué)品，同時又產(chǎn)生大量的廢液。通孔的電鍍，目的是將上表面的熔絲與下表面的端頭電極連接，以便在下表面電極焊在線路板上時，形成連通熔絲的電路。為了在全部鍍上銅的上表面上制成端電極和熔絲，及在下表面上制成端電極，上下表面均要用光敏膠覆蓋，并用光刻的方法制成需要的圖型，然后再把不需要的部分腐蝕掉，這一過程也會產(chǎn)生含銅的廢液。值得注意的是，經(jīng)過上述過程制成的半產(chǎn)品，端頭與熔絲為同一材料并具有同一厚度，但在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)槎祟^要承受表面貼裝時的耐焊性和連接可靠性的要求，需要一定的厚度，而低額定電流的熔斷器的熔絲，需要做到相當(dāng)薄(如專利中所提的0. 25微米)，為了將端頭增厚，還要經(jīng)過反復(fù)的掩膜、光刻、電鍍等過程?？偨Y(jié)一下，美國專利5，166，656的薄膜型熔斷器是用濺射的方法在基板上制作導(dǎo)電的種子層，需要昂貴的真空濺射設(shè)備，耗能高。美國專利5，943，764的薄膜型熔斷器制作方法中，將印刷線路板(PCB)上下的銅膜全部腐蝕溶解，然后在PCB上鉆孔，再用化學(xué)鍍(electroless plating),將整個PCB的上下表面和通孔的表面,全部鍍上銅。這種將原有的銅膜全部腐蝕溶解，又用化學(xué)鍍將所有的表面全部鍍上銅的過程，消耗大量的化學(xué)品，同時又產(chǎn)生大量的廢液。另外，其權(quán)利要求的特征中，明確地規(guī)定了熔絲和端頭是同時沉積生成的，熔絲和端頭只能使用同樣的材料，但在熔斷器的制造中，通常要用不同的熔點(diǎn)的材料來做熔絲，以達(dá)到不同的熔斷特性，這在上述專利所揭示的方法，是無法達(dá)成的?，F(xiàn)有技術(shù)限制了使用不同材料來優(yōu)化熔斷器性能的可能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是提供設(shè)置納米導(dǎo)電粉末層從而能獲得不同熔斷特性的薄膜型熔斷器；
本發(fā)明的第二個目的是批量加工上述薄膜型熔斷器的制造方法，該制造方法使用了上下表面覆銅片的線路板，充分利用線路板上現(xiàn)有的銅片來制造表面端電極，減少了材料的消耗，減少了將銅片完全去除所耗費(fèi)的化學(xué)品，也減少了將銅片除去所產(chǎn)生的廢液，該制造方法還采用納米導(dǎo)電粉末，這樣能夠在不使用費(fèi)用高昂的真空磁控濺射設(shè)備下，就能夠用覆銅線路板做出不同熔斷特性要求的薄膜熔斷器。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案
本發(fā)明首先涉及一種薄膜型熔斷器，包括
絕緣的基體，該基體具有上表面、下表面、相對的端面；
表面端電極，所述基體的上表面和下表面的兩端均設(shè)置有所述表面端電極；
復(fù)合熔絲，該復(fù)合熔絲電連接在所述基體上表面的兩端所述表面端電極之間，所述復(fù)合熔絲包括涂覆在所述基體上表面位于所述兩端表面端電極之間的絕緣部位上的納米導(dǎo)電粉末層、電鍍在所述納米導(dǎo)電粉末層上的金屬層；
端面電極，所述基體的相對的端面上均設(shè)置有所述端面電極，該端面電極電連接了所述基體上表面和下表面的相應(yīng)端的所述表面端電極，所述端面電極包括涂覆在所述基體的相應(yīng)端的端面上的納米導(dǎo)電粉末層、電鍍在該納米導(dǎo)電粉末層上的金屬層；
保護(hù)層，該保護(hù)層包覆在所述復(fù)合熔絲上。上述的薄膜型熔斷器，表面端電極與熔絲是分開設(shè)置的，首先在基體上下表面的兩端設(shè)置出表面端電極(該表面端電極的材料譬如說采用銅)，然后在基體上表面兩端的表面端電極之間涂覆納米導(dǎo)電粉末，采用納米導(dǎo)電粉末對絕緣基材表面進(jìn)行活化，接著在納米導(dǎo)電粉末層上電鍍金屬層，納米導(dǎo)電粉末鑲嵌在金屬層中，形成復(fù)合材料的熔絲，納米導(dǎo)電粉末能夠采用納米銀粉或納米碳粉，金屬層能夠采用銅、鋅或鎳，這樣當(dāng)用銅鍍在銀粉上，能夠形成銅與銀粉的復(fù)合熔絲，或者說，用鋅鍍在碳粉上，能夠形成鋅與碳粉的復(fù)合熔絲，使用不同的材料及材料的組合，能夠制得不同電阻率和不同熔點(diǎn)的熔絲，從而獲得不同熔斷特性的熔斷器。采用納米導(dǎo)電粉末對絕緣基材表面進(jìn)行活化，然后再鍍金屬層，相比傳統(tǒng)的化學(xué)鍍銅工藝(是在絕緣基材表面先吸附一層活性的鈀粒子，然后再鍍銅，鈀是一種十分昂貴的金屬)，工藝簡單，成本低。為了保護(hù)熔絲，需要設(shè)置保護(hù)層，該保護(hù)層的材料能夠采用感光阻燃油墨、硅橡膠、環(huán)氧樹脂、水玻璃或耐火的無機(jī)粘合劑。為了提高熔斷器的分?jǐn)嗪蜏缁∧芰Γw上表面位于兩端表面端電極之間的絕緣部位上具有滅弧層，復(fù)合熔絲的納米導(dǎo)電粉末層涂覆在滅弧層上，滅弧層能夠采用和保護(hù)層類似的防火/耐火/滅弧材料。優(yōu)選地，所述基體上表面的兩端表面端電極在相對的中間部位上均凸出形成接頭，所述復(fù)合熔絲的兩端分別電連接在所述基體上表面的兩端表面端電極的凸出接頭上。凸出接頭譬如說呈梯形。設(shè)置凸出 接頭，是為了滿足表面端電極與熔絲連接的可靠性要求。除了用不同的納米導(dǎo)電粉末和不同的金屬材料來做成不同性能的熔絲外，還能采用不同形狀的熔絲使得熔斷器達(dá)到不同的熔斷特性。譬如說，熔絲制作成線形或弧形。為了使熔斷器能做到快斷型，我們將熔絲做成兩端大，中間小的形狀，使通電時的發(fā)熱集中在中間段，以達(dá)到較快熔斷的目的；為了使熔絲的散熱能力提高，我們將熔絲做成彎曲的弧形，這樣能增加單位體積內(nèi)熔絲的表面積，來達(dá)到熔斷器慢斷的目的；為了使熔絲能經(jīng)受較大的脈沖電流，我們在熔絲的中間部位加上金屬塊，用其熱容來延緩熔絲在經(jīng)受短時間和大電流脈沖時熔絲的溫升,達(dá)到耐脈沖的目的。作為一種具體的實(shí)施方式，所述端面電極和位于所述基體上表面和下表面上的相應(yīng)端的表面端電極上鍍覆有連續(xù)的焊錫層。設(shè)置焊錫層，能夠保證電極在表面貼裝時的可焊性。本發(fā)明還涉及制備薄膜型熔斷器的方法，該方法依次包括以下步驟
(I)采用上下表面覆銅片的線路板，通過光刻-化學(xué)腐蝕在所述線路板上下表面的銅片上均加工形成表面端電極圖案，該表面端電極圖案中多條表面端電極條相平行間隔排列，相鄰兩條所述表面端電極條之間為去除銅片后露出的絕緣部位；
(2 )在所述線路板上表面的絕緣部位上涂覆納米導(dǎo)電粉末，形成納米導(dǎo)電粉末層；
(3)在所述納米導(dǎo)電粉末層上電鍍金屬層，形成復(fù)合層；
(4)通過光刻-化學(xué)腐蝕在所述復(fù)合層上加工形成熔絲圖案，該熔絲圖案中多條熔絲沿著所述表面端電極條的長度方向間隔排列，每條所述熔絲均電連接在對應(yīng)的相鄰兩條所述表面端電極條之間；
(5)在所述熔絲圖案上涂覆或印刷保護(hù)層，該保護(hù)層干燥或固化后，定型；
(6)在所述表面端電極條的中間沿著該表面端電極條的長度方向切割所述線路板，切割出的端面上涂覆納米導(dǎo)電粉末，形成納米導(dǎo)電粉末層，然后在該納米導(dǎo)電粉末層上電鍍金屬層，形成端面電極條，該端面電極條電連接了所述線路板上下表面對應(yīng)位置的表面端電極條；
(7)在所述熔絲圖案的相鄰兩條熔絲的中間部位上沿著所述表面端電極條的寬度方向切割所述線路板，得到單個所述薄膜型熔斷器。在上述方法中，采用線路板上現(xiàn)有的銅片通過光刻-化學(xué)腐蝕來制得表面端電極條，這樣減少了材料的消耗，減少了將銅片完全去除所耗費(fèi)的化學(xué)品，也減少了將銅片除去所產(chǎn)生的廢液，在線路板上表面的相鄰兩條表面端電極條之間的絕緣部位上涂覆納米導(dǎo)電粉末，然后再電鍍金屬，形成復(fù)合層，通過光刻-化學(xué)腐蝕在復(fù)合層上加工形成熔絲圖案，然后再對熔絲圖案加保護(hù)層，接著對線路板進(jìn)行切割，加工形成端面電極，最后切割成單個產(chǎn)品，切割工作能夠在劃片機(jī)上進(jìn)行，本方法通過應(yīng)用納米技術(shù)形成熔絲，避免使用了費(fèi)用高昂的真空磁控濺射設(shè)備，而且熔絲能夠通過不同的納米導(dǎo)電粉末和不同的金屬制成，從而獲得不同熔斷特性要求的薄膜熔斷器。本方法還實(shí)現(xiàn)了熔斷器的批量加工，提高了生產(chǎn)效率。本方法中光刻-化學(xué)腐蝕能夠采用干膜/濕膜獲得光刻圖形，通常采用干膜，因?yàn)榫饶軡M足要求，較易控制，成本較低。
在步驟(2)中，納米導(dǎo)電粉末是直接或間接地涂覆在線路板上表面的絕緣部位上的，間接地涂覆的意思是指先在線路板上表面的絕緣部位上涂覆滅弧材料，然后在滅弧材料上涂覆納米導(dǎo)電粉末，這樣能提高熔斷器的分?jǐn)嗪蜏缁∧芰?。在步驟(4)中，熔絲圖案中非熔絲區(qū)域會殘留納米導(dǎo)電粉末層，采用高壓噴水去除，相比于傳統(tǒng)的薄膜工藝(是用化學(xué)除膠渣-即用強(qiáng)氧化劑比如高錳酸鉀來去除金屬活化層)，既節(jié)能又環(huán)保。在步驟(6 )中，在形成所述端面電極條后，在所述端面電極條、所述線路板上下表面對應(yīng)位置的表面端電極條上電鍍形成連續(xù)的焊錫層，這樣確保了表面貼裝熔斷器時的可焊性。在步驟(I)與步驟(6)之間還存在印刷字碼和字碼保護(hù)層的步驟，該印刷字碼和字碼保護(hù)層的步驟包括在所述線路板下表面的絕緣部位上印刷字碼，然后在所述字碼上涂覆或印刷保護(hù)層，該保護(hù)層干燥或固化后，定型。通過字碼能標(biāo)識出不同型號的熔斷器。


附圖I顯示了上下表面均覆銅片的線路板；
附圖2顯示了在圖I的線路板的上下表面覆蓋可感光膜和光掩膜；
附圖3為經(jīng)過光刻-化學(xué)腐蝕在熔斷器的下表面形成的表面端電極形狀；
附圖4為經(jīng)過光刻-化學(xué)腐蝕在熔斷器的上表面形成的表面端電極形狀；
附圖5顯示了在熔斷器的上表面復(fù)合熔絲電連接在兩端表面端電極之間；
附圖6為本發(fā)明的熔斷器的側(cè)面示意 附圖7為附圖6中A處放大 附圖8為附圖6中B處放大 附圖9為兩端大中間小的熔絲的示意 附圖10為弧形熔絲的示意 附圖11為中間加金屬塊的熔絲的示意 附圖12為批量制造熔斷器的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖來進(jìn)一步闡述本發(fā)明薄膜型熔斷器的結(jié)構(gòu)和制造方法。在圖I中，采用上下表面均覆銅片Ia和Ib的線路板2為制作熔斷器的原材料，對線路板2進(jìn)行光刻-化學(xué)腐蝕，具體來說，用可感光膜3a、3b分別壓合在線路板2的上下表面，然后在可感光膜3a、3b的表面覆蓋光掩膜4a、4b，如圖2所示。光掩膜4a、4b上有黑色的部分和透光的部分，在經(jīng)過紫外光的曝光后，可感光膜3a、3b對應(yīng)于光掩膜4a、4b透光的部分受紫外光照射聚合，這樣能夠保護(hù)線路板2上對應(yīng)的覆銅部位，可感光膜3a、3b對應(yīng)于光掩膜4a、4b黑色(不透光)的部分沒有受到紫外光照射，不會聚合，可用堿性溶液洗去，則無法保護(hù)住線路板2上相應(yīng)的覆銅部位，然后將被可感光膜3a、3b覆蓋的覆銅線路板2放到氧化性的腐蝕液中，能將無法被可感光膜3a、3b保護(hù)的覆銅部位溶解，留下需要的部位形成表面端電極，如 圖4中的上表面端電極6a、6b以及圖3中下表面端電極5a、5b。上述光刻-化學(xué)腐蝕的設(shè)計(jì)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握的現(xiàn)有技術(shù)，線路板2的上下表面通過光刻-化學(xué)腐蝕得到所需的光刻圖形，即形成所需的表面端電極。上下光掩膜4a、4b的圖形不同，導(dǎo)致線路板2上下表面的表面端電極形狀也不同，下面的光掩膜4b透光部分的圖形為矩形，使得下表面的表面端電極5a、5b也為矩形，這樣方便熔斷器表面貼裝時的焊接，如圖3所示，線路板2下表面在表面端電極5a、5b之間的部位為去除銅片的絕緣部位。上面的光掩膜4a透光部分的圖形在內(nèi)側(cè)中間部分形成梯形狀凸起，故線路板2上表面的表面端電極6a、6b在相對的中間部位也均凸出，形成接頭，以滿足與熔絲連接的可靠性要求，如圖4所示，線路板2上表面的表面端電極6a、6b之間為去除銅片的絕緣部位7。在實(shí)際運(yùn)用中，一塊線路板2是能夠加工出多個薄膜型熔斷器的，也就是說，線路板2通過光刻-化學(xué)腐蝕會加工出多組表面端電極，出于簡單考慮、方便描述，這里圖3和圖4以及下面的圖5和圖6中表面端電極以及熔絲均是應(yīng)用在單個薄膜型熔斷器上的。在線路板2的上下表面加工形成表面端電極6a、6b、5a、5b后,在線路板2上表面的絕緣部位7上，涂覆納米導(dǎo)電粉末，納米導(dǎo)電粉末能夠是銀粉或碳粉，粉體顆粒的直徑為10-300納米，然后在納米導(dǎo)電粉末的表面上，鍍上金屬層，讓納米導(dǎo)電粉末鑲嵌在金屬層中，形成復(fù)合材料的熔絲8，如圖5所示。用銅鍍在銀粉上，能夠形成銅與銀粉的復(fù)合熔絲，或者將鋅鍍在碳粉上，能夠形成鋅與碳粉的復(fù)合熔絲。復(fù)合熔絲中采用材料的組合，能夠制成不同電阻率和不同熔點(diǎn)的熔絲8。復(fù)合熔絲8電連接在線路板2上表面的兩端表面端電極6a、6b之間，其連接如圖5所示，為了保證熔絲8連接的可靠性，上面提到，兩端表面端電極6a、6b在相對的中間部位均凸出形成接頭，復(fù)合熔絲8的兩端分別電連接在兩端表面端電極6a、6b的凸出接頭上。為了保護(hù)熔絲，在熔絲8上包覆有感光阻燃油墨、硅橡膠、環(huán)氧樹脂、水玻璃或耐火的無機(jī)粘合劑制得的保護(hù)層9，如圖6所示。在由線路板2加工制得的薄膜型熔斷器中，薄膜型熔斷器的絕緣的基體21 (如圖6)是由線路板2的絕緣板切割而成的，在圖6中，為了完成絕緣的基體21的上表面電極6a、6b與下表面電極5a、5b的連接，在基體21的相對端面10a、10b上涂布納米級的導(dǎo)電粉末，然后用電鍍的方法，在導(dǎo)電粉末層上鍍上金屬層，如銅層或鎳層等，形成端面電極IOa和10b，端面電極IOa和IOb電連接了上下表面相應(yīng)端的表面端電極，即通過端面電極IOa和IOb實(shí)現(xiàn)6a與5a,6b與5b的電連接,如圖6所示。為了保證熔斷器在表面貼裝時的可焊性，在端面電極IOa和IOb和位于基體21上表面和下表面上的相應(yīng)端的表面端電極6a與5a，6b與5b上鍍覆有連續(xù)的焊錫層Ila和lib。下面總結(jié)一下薄膜型熔斷器的制備方法，參見圖12 (示出了局部的線路板)，該制備方法包括以下步驟(I)采用上下表面覆銅片la、lb的線路板2，通過光刻-化學(xué)腐蝕在線路板2上下表面的銅片la、lb上均加工形成表面端電極圖案，該表面端電極圖案中多條表面端電極條相平行間隔排列，相鄰兩條表面端電極條之間為去除銅片后露出的絕緣部位，圖12中示出了線路板2上表面的多條表面端電極條6相平行間隔排列，通過后續(xù)的切割加工能夠?qū)⒈砻娑穗姌O條6加工成如圖4-6所示的單個薄膜型熔斷器上的表面端電極6a、6b ；(2)在線路板2上加工形成表面端電極圖案后，在線路板2上表面的絕緣部位上直接涂覆納米導(dǎo)電粉末，形成納米導(dǎo)電粉末層，或者在線路板2上表面的絕緣部位上先涂覆滅弧材料，然后在滅弧材料上涂覆納米導(dǎo)電粉末，形成納米導(dǎo)電粉末層；(3)在納米導(dǎo)電粉末層上電鍍金屬層，形成復(fù)合層；(4)通過光刻-化學(xué)腐蝕在復(fù)合層上加工形成熔絲圖案，該熔絲圖案中多條熔絲8沿著表面端電極條6的長度方向間隔排列，每條熔絲8均電連接在對應(yīng)的相鄰兩條表面端電極條6之間；(5)在熔絲圖案上涂覆或印刷保護(hù)層，該保護(hù)層干燥后，固化定型；(6)在表面端電極條6的中間沿著該表面端電極條6的長度方向切割線路板2，切割出的端面上涂覆納米導(dǎo)電粉末，形成納米導(dǎo)電粉末層，然后在該納米導(dǎo)電粉末層上電鍍金屬層，形成端面電極條，該端面電極條電連接了線路板2上下表面對應(yīng)位置的表面端電極條；(7)在熔絲圖案的相鄰兩條熔絲8的中間部位上沿著表面端電極條6的寬度方向切割線路板2，得到單個薄膜型熔斷器，在單個薄膜型熔斷器中，上面提到，上表面的表面端電極條6會被切割形成表面端電極6a、6b,同樣,下表面的表面端電極條(圖12中未不出)會被切割形成圖3和圖6中的表面端電極5a、5b，端面電極條會被切割形成電連接上下表面端電極的端面電極10a、10b，熔絲8大致處于上表面的中間部位，電連接在表面端電極6a、6b之間。在步驟(6 )中，在形成端面電極條后，在端面電極條、線路板上下表面對應(yīng)位置的表面端電極條上電鍍形成連續(xù)的焊錫層，這樣確保了表面貼裝熔斷器時的可焊性。不僅如此，為了標(biāo)識出不同型號或不同熔斷特性的熔斷器，在步驟(I)與步驟(6)之間還存在印刷字碼和字碼保護(hù)層的步驟，該印刷字碼和字碼保護(hù)層的步驟包括在線路板2下表面的絕緣部位上印刷字碼，然后在字碼上涂覆或印刷保護(hù)層，該保護(hù)層干燥后，固化定型。概括一下，制得的單個薄膜型熔斷器，如圖6所示，具有絕緣的基體21、表面端電極、復(fù)合熔絲8、端面電極、保護(hù)層9，基體21具有上表面、下表面、相對的端面，基體21的上表面和下表面的兩端均設(shè)置有表面端電極6a、6b、5a、5b,復(fù)合熔絲8電連接在基體21上表面的兩端表面端電極6a、6b之間，所述復(fù)合熔絲8包括涂覆在基體21上表面位于兩端表面端電極6a、6b之間的絕緣部位上的納米導(dǎo)電粉末層81、電鍍在納米導(dǎo)電粉末層81上的金屬層82，如圖7，基體21的相對的端面上均設(shè)置有端面電極10a、10b，該端面電極10a、10b電連接了基體21上表面和下表面的相應(yīng)端的表面端電極6a與5a、6b與5b,端面電極IOb包括涂覆在基體21的相應(yīng)端的端面上的納米導(dǎo)電粉末層IOb-I、電鍍在該納米導(dǎo)電粉末層IOb-I上的金屬層10b-2，如圖8，端面電極IOa的設(shè)置與端面電極IOb是相對稱的，保護(hù)層9包覆在復(fù)合熔絲8上。該薄膜型熔斷器中，能夠通過不同的納米導(dǎo)電粉末與不同的金屬材料，做成不同熔點(diǎn)的熔絲，從而得到不同熔斷特性的熔斷器，另外，采用不同形狀的熔絲也能使熔斷器達(dá)到不同的熔斷特性，在圖9中，熔絲呈兩端大中間小的形狀，使熔絲通電時的發(fā)熱集中在中間段，以達(dá)到較快熔斷的目的，制得快斷型熔斷器；在圖10中，將熔絲做成彎曲的弧形，以增加單位體積內(nèi)熔絲的表面積，提高熔絲的散熱能力，得到慢斷型熔斷器；在圖11中，在熔絲的中間加有金屬塊，用其熱容來延緩熔絲在經(jīng)受短時間和大電流脈沖時熔絲的溫升，使得熔絲能經(jīng)受較大的脈沖電流，得到耐脈沖型熔斷器。上述不同形狀要素能夠結(jié)合起來，以得到特定熔斷特性的熔斷器。下面給出三種不同復(fù)合熔絲的熔斷器以及相應(yīng)制備方法的具體實(shí)施例。具體實(shí)施例一具有碳-銅復(fù)合熔絲的薄膜熔斷器，制備方法如下:
1.將上下表面有半Oz銅膜的PCB板裁剪成6英寸方塊；
2.通過光刻-化學(xué)腐蝕制備上下表面的表面端電極條，光刻-化學(xué)腐蝕能夠采用干膜或濕膜獲得光刻圖形，通常采用干膜，因?yàn)榫饶軡M足要求，易于實(shí)施，成本較低； 3.在PCB板上表面的絕緣部位上涂覆納米導(dǎo)電粉末層，納米導(dǎo)電粉末層的導(dǎo)電顆粒是納米碳粉，納米碳粉的平均顆粒度是大約20-300nm ；
4.在納米導(dǎo)電粉末層上電鍍銅薄膜層，采用工業(yè)通用電鍍銅設(shè)備均勻電鍍一層2-5um的銅薄膜(電流密度5-20A/平方英尺；電鍍時間5-15分鐘)；
5.干膜/光刻/化學(xué)腐蝕制備熔絲；
6.在PCB板下表面的絕緣部位上印刷字碼；
7.在上表面涂覆或印刷熔絲保護(hù)層，在下表面涂覆或印刷字碼保護(hù)層，熔絲或字碼保護(hù)層的材料可以是各種感光阻燃油墨，或硅橡膠，或環(huán)氧樹脂，或水玻璃，或耐火的無機(jī)粘合劑，干燥或高溫固化定型(100-200° C);
9.在上、下表面端電極連接槽內(nèi)表面(即切割出的端面)上涂覆納米導(dǎo)電碳粉層；
10.在納米導(dǎo)電碳粉層上電鍍10-30um的Ni，制備上下表面端電極連接用端面電極，然后在上下表面端電極以及端面電極電鍍2-10um的Sn ；
11.切割成單個產(chǎn)品。具體實(shí)施例二具有銀-銅復(fù)合熔絲的薄膜熔斷器，制備方法基本同具體實(shí)施例一，只是將步驟3中的納米碳粉換成納米銀粉。具體實(shí)施例三具有碳-鋅復(fù)合熔絲的薄膜熔斷器，制備方法基本同具體實(shí)施例一，只是將步驟4中的銅薄膜換成鋅薄膜。綜上，本發(fā)明的薄膜型熔斷器及制備方法中，利用覆銅線路板作為原材料，并通過與納米材料技術(shù)相結(jié)合，制造不同熔斷特性的熔斷器，還充分利用了覆銅板上的原有的銅片來制造熔斷器的表面端電極，減少了材料的消耗，減少了將銅片完全去除所耗費(fèi)的化學(xué)品，也減少了將銅片除去所產(chǎn)生的廢液，是一種低成品、低消耗、環(huán)保形的生產(chǎn)技術(shù)。納米導(dǎo)電粉體的應(yīng)用，使之能夠在不使用費(fèi)用高昂的真空磁控濺射設(shè)備，也不用會產(chǎn)生不少廢水的化學(xué)鍍過程，就能夠用覆銅線路板做出不同熔斷特性要求的薄膜熔斷器。
權(quán)利要求
1.一種薄膜型熔斷器，包括 絕緣的基體，該基體具有上表面、下表面、相對的端面； 表面端電極，所述基體的上表面和下表面的兩端均設(shè)置有所述表面端電極； 其特征在于該薄膜型熔斷器還包括 復(fù)合熔絲，該復(fù)合熔絲電連接在所述基體上表面的兩端所述表面端電極之間，所述復(fù)合熔絲包括涂覆在所述基體上表面位于所述兩端表面端電極之間的絕緣部位上的納米導(dǎo)電粉末層、電鍍在所述納米導(dǎo)電粉末層上的金屬層； 端面電極，所述基體的相對的端面上均設(shè)置有所述端面電極，該端面電極電連接了所述基體上表面和下表面的相應(yīng)端的所述表面端電極，所述端面電極包括涂覆在所述基體的相應(yīng)端的端面上的納米導(dǎo)電粉末層、電鍍在該納米導(dǎo)電粉末層上的金屬層； 保護(hù)層，該保護(hù)層包覆在所述復(fù)合熔絲上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜型熔斷器，其特征在于所述基體上表面的兩端表面端電極在相對的中間部位上均凸出形成接頭，所述復(fù)合熔絲的兩端分別電連接在所述基體上表面的兩端表面端電極的凸出接頭上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜型熔斷器，其特征在于所述接頭呈梯形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜型熔斷器，其特征在于所述熔絲呈線形或弧形或呈兩端大、中間小的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜型熔斷器，其特征在于所述熔絲的中間部位設(shè)置有金屬塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜型熔斷器，其特征在于所述端面電極和位于所述基體上表面和下表面上的相應(yīng)端的表面端電極上鍍覆有連續(xù)的焊錫層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜型熔斷器，其特征在于所述納米導(dǎo)電粉末層的導(dǎo)電粉末為納米銀粉或納米碳粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜型熔斷器，其特征在于所述金屬層的金屬為銅、鋅或鎳。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜型熔斷器，其特征在于所述保護(hù)層為感光阻燃油墨層、硅橡膠層、環(huán)氧樹脂層、水玻璃層或耐火無機(jī)粘合劑層。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜型熔斷器，其特征在于所述基體上表面位于所述兩端表面端電極之間的絕緣部位上具有滅弧層，所述復(fù)合熔絲的納米導(dǎo)電粉末層涂覆在所述滅弧層上。
11.制備如權(quán)利要求I所述的薄膜型熔斷器的方法，其特征在于依次包括以下步驟 (1)采用上下表面覆銅片的線路板，通過光刻-化學(xué)腐蝕在所述線路板上下表面的銅片上均加工形成表面端電極圖案，該表面端電極圖案中多條表面端電極條相平行間隔排列，相鄰兩條所述表面端電極條之間為去除銅片后露出的絕緣部位； (2)在所述線路板上表面的絕緣部位上涂覆納米導(dǎo)電粉末，形成納米導(dǎo)電粉末層； (3)在所述納米導(dǎo)電粉末層上電鍍金屬層，形成復(fù)合層； (4)通過光刻-化學(xué)腐蝕在所述復(fù)合層上加工形成熔絲圖案，該熔絲圖案中多條熔絲沿著所述表面端電極條的長度方向間隔排列，每條所述熔絲均電連接在對應(yīng)的相鄰兩條所述表面端電極條之間；(5)在所述熔絲圖案上涂覆或印刷保護(hù)層，該保護(hù)層干燥或固化后，定型； (6)在所述表面端電極條的中間沿著該表面端電極條的長度方向切割所述線路板，切割出的端面上涂覆納米導(dǎo)電粉末，形成納米導(dǎo)電粉末層，然后在該納米導(dǎo)電粉末層上電鍍金屬層，形成端面電極條，該端面電極條電連接了所述線路板上下表面對應(yīng)位置的表面端電極條； (7)在所述熔絲圖案的相鄰兩條熔絲的中間部位上沿著所述表面端電極條的寬度方向切割所述線路板，得到單個所述薄膜型熔斷器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于在步驟(6)中，在形成所述端面電極條后，在所述端面電極條、所述線路板上下表面對應(yīng)位置的表面端電極條上電鍍形成連續(xù)的焊錫層。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于在步驟(I)與步驟(6)之間還存在印刷字碼和字碼保護(hù)層的步驟，該印刷字碼和字碼保護(hù)層的步驟包括在所述線路板下表面的絕緣部位上印刷字碼，然后在所述字碼上涂覆或印刷保護(hù)層，該保護(hù)層干燥或固化后，定型。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于在步驟(2)中，在所述線路板上表面的絕緣部位上先涂覆滅弧材料，然后在所述滅弧材料上涂覆所述納米導(dǎo)電粉末。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于在步驟(4)中，所述熔絲圖案中非熔絲區(qū)域采用高壓噴水去除殘留的納米導(dǎo)電粉末層。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述光刻-化學(xué)腐蝕采用干膜。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于步驟(6)和(7)中的切割是在劃片機(jī)上進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明公開了薄膜型熔斷器，其中復(fù)合熔絲電連接在基體上表面的兩端表面端電極之間，復(fù)合熔絲包括涂覆在基體上表面位于兩端表面端電極之間的絕緣部位上的納米導(dǎo)電粉末層、電鍍在納米導(dǎo)電粉末層上的金屬層，這樣能夠制得不同電阻率和不同熔點(diǎn)的復(fù)合熔絲，從而獲得不同熔斷特性的熔斷器。本發(fā)明還公開了薄膜型熔斷器的制備方法，利用覆銅線路板作為原材料，并通過與納米材料技術(shù)相結(jié)合，制造不同熔斷特性的熔斷器，還充分利用了覆銅板上的原有的銅片來制造熔斷器的表面端電極，減少了材料的消耗，減少了將銅片完全去除所耗費(fèi)的化學(xué)品，也減少了將銅片除去所產(chǎn)生的廢液。
文檔編號H01H85/041GK102623271SQ20121009184
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者李向明, 汪立無 申請人:Aem科技(蘇州)股份有限公司