一种PCB基体熔断器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种PCB基体熔断器及其制造方法，以PCB基板作为基体，采用阻燃灭弧胶包覆PCB基板，并在PCB基板上表面的熔体层的效应点部位包覆助熔体，在助熔体上包覆采用阻燃灭弧胶制作的灭弧保护层，使熔体层的易熔断的效应点部位被完全包覆在阻燃灭弧胶中，且阻燃灭弧胶具有三维弹性结构的灭弧层以及纳米填料，当熔断器遇到大电流大电压时，分断电弧产生等离子体向外喷溅，灭弧层会吸收大量热量并承受等离子的能量冲击，纳米填料吸收大量热量同时部分分解产生阻燃灭弧气体，加速短路电流的衰减，最终熄灭电弧，提高分断能力，也同时提高了抗浪涌能力；该制造方法工艺成熟，对于小型的高抗浪涌高分断能力的熔断器而言，成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种PCB基体熔断器及其制造方法
本专利技术涉及一种熔断器，具体的说，是涉及一种以PCB基板为基体的用于过流过压保护的熔断器结构及其制造方法。
技术介绍
随着现在电子工业的发展，电子产品领域中元件小型化、集成化要求越来越高，片式保护元件的体积也大大缩小了。然而，在缩小片式保护元件体积的同时，目前尚欠缺有效的方案能够同时提高其分断性能和抗浪涌能力。特别是宽度在6.5mm以下的片式熔断器尚无法承受220V或者更高电压，并且在长期的使用中，保护元件也难以耐受频繁开关机以及间接雷电等浪涌的冲击，进而很难保持性能的长期稳定和有效。分断能力是指在额定电压下，熔断器能够安全断开电路，并且不发生破损时的最大电流值。熔断器必须能在不破坏周围电路的情况下断开故障电路，从而避免在故障发生熔断器熔断时出现持续飞弧、引燃、熔断器烧毁、连同接触件一起熔融、出新熔断器标记无法辨认等现象，并且阻止开路电压通过断开的熔体层元件再次触发电弧。而熔断器的抗浪涌能力是指在雷击浪涌和长期频繁的开关机产生的浪涌作用下，熔断器不发生衰退和失效。对于高抗浪涌型熔断器，其熔断热能值比较高，而熔断时发热量越大，预飞弧时间即熔断时间越长，其相应分断时电弧也会越强，所以单纯的紧靠改变熔体的材料、长度、截面很难同时提升熔断器的分断能力和抗浪涌能力。对于传统的有内腔的瓷管类熔断器可以填充灭弧介质如石英砂来切断电流，但6.3mm宽度以下的贴片型熔断器尚没有有效方法提升分断能力并保有高的抗浪涌能力。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板做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受不住频繁的浪涌冲击而失效，从而产生安全隐患。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种PCB基体熔断器，该熔断器同时具备高分断性能和高抗浪涌能力。技术手段：本专利技术所述的一种PCB基体熔断器，包括PCB基板、两个端电极和熔体层，所述两个端电极分别包覆在PCB基板两端，所述熔体层设置于PCB基板上表面且熔体层两端分别与两个端电极连接；所述PCB基板至少在上表面还附着有基板包覆层，基板包覆层采用阻燃灭弧胶制成；所述熔体层位于所述基板包覆层外部，熔体层的效应点部位还包覆有助熔体，所述助熔体上包覆有一层灭弧保护层，所述灭弧保护层的制备材料至少包括阻燃灭弧胶。其中，熔体层的效应点部位指包覆助熔体后形成的易熔断位置。有益效果：本专利技术所述的一种PCB基体熔断器，通过在熔体层和PCB基板之间设置采用阻燃灭弧胶制成的基板包覆层，并且在熔体层效应点部位设置助熔体，使其成为易熔断部位，在助熔体上覆盖采用阻燃灭弧胶制作的灭弧保护层，同时提高了熔断器分断能力及抗浪涌能力；阻燃灭弧胶在熔体层熔断或分断时能同时起到阻燃和灭弧的作用，还有能帮助熔体层迅速分开无残留的作用，当熔断器遇到大电流大电压时在阻燃灭弧胶的帮助下，液态金属迅速向四周扩散，切断了电流，温度不会持续上升，使保险丝能够承受更大的电流和电压；熔体层的熔断部分整个被阻燃灭弧胶完全包裹，也实现了高抗浪涌能力。其中，所述阻燃灭弧胶包括1000重量份纯净水、10重量份环氧体系胶或硅橡胶体系胶、2-5重量份固化剂以及1-3重量份灭弧剂；灭弧剂为氢氧化铝、氢氧化镁、三聚氰胺、二氧化硅、氧化铝、氧化铁中的至少一种。因此，本专利技术的阻燃灭弧胶采用高压电力上防电弧用的环氧体系胶或硅橡胶体系胶作为保护，具有三维弹性体结构的灭弧层，其中填充了纳米填料的灭弧剂，当分断电弧产生，形成等离子体向外喷溅，灭弧层会吸收大量热量并能承受等离子的能量冲击，所述的纳米填料吸收大量热量并且部分材料分解产生阻燃灭弧气体，加速短路电流的衰减，最终熄灭电弧，提高产品的分断能力。所述若干保护层还包括上保护层，所述上保护层包覆所述熔体层及所述灭弧保护层，上保护层的制备材料至少包括UV固化材料。UV固化材料相对硬度高，粘结力强，可以有效抵抗外力；同时出现短路电流或者大过载电流时，耐高温的上保护层亦可以吸收大量热量，提高熔断器的可靠性。所述端电极包括上表面电极、下表面电极、侧导电极、内部电极以及外部电极；所述上表面电极和下表面电极分别位于PCB基板的上下表面；所述侧导电极位于PCB基板的端部，侧导电极连通所述上表面电极和下表面电极；所述内部电极包覆所述上表面电极、下表面电极以及侧导电极；所述外部电极包覆所述内部电极。内部电极用于加厚电极，降低端电极电阻，防止大电流时端电极被击穿，或者因端电极发热量大，焊料熔融导致的产品脱落；外部电极可防止内部电极氧化，并且提供焊接性能。对应于上述PCB基体熔断器，本专利技术同样提供了一种PCB基体熔断器的制造方法的技术方案以能够制造上述同时具备高分断性能和高抗浪涌能力的PCB基体熔断器。一种PCB基体熔断器的制造方法，包括下述步骤：(1)将1000重量份纯净水、10重量份环氧体系胶或硅橡胶体系胶、2-5重量份固化剂以及1-3重量份灭弧剂混合搅拌均匀，制得阻燃灭弧胶；(2)将PCB基板浸泡在阻燃灭弧胶中，取出所述PCB基板干燥固化，使PCB基板至少在上表面形成阻燃灭弧胶材质的基板包覆层；(3)在PCB基板上下表面压合金属箔；(4)通过电镀方式在PCB基板两端形成连通上下表面金属箔的侧导电极；(5)采用蚀刻工艺在PCB基板的上表面金属箔上形成熔体层以及分别位于熔体层两端并与熔体层连成一体的两个上表面电极，采用蚀刻工艺在PCB基板的下表面金属箔上形成与两个上表面电极对应的两个下表面电极；(6)在所述熔体层中心部位覆盖一层锡材料的助熔体；(7)制作灭弧保护层，使所述灭弧保护层完全包覆助熔体，灭弧保护层的制备材料至少包括阻燃灭弧胶；(8)采用电镀铜工艺形成包覆所述上表面电极、下表面电极以及侧导电极的内部电极，并采用电镀或化学镀工艺在内部电极外部形成包覆内部电极的外部电极，即得。其中，所述步骤(1)中灭弧剂为氢氧化铝、氢氧化镁、三聚氰胺、二氧化硅、氧化铝、氧化铁中的至少一种。所述步骤(7)还制作有上保护层，所述上保护层包覆所述熔体层及所述灭弧保护层，上保护层的制备材料至少包括UV固化材料。本专利技术同时还提供一种PCB基体熔断器的批量制造方法，包括下述步骤：(1)制备阻燃灭弧胶：将1000重量份纯净水、10重量份环氧体系胶或硅橡胶体系胶、2-5重量份固化剂以及1-3重量份灭弧剂混合搅拌均匀，得阻燃灭弧胶；(2)表面处理：将PCB板浸泡在阻燃灭弧胶中，使所述PCB板至少在上表面形成阻燃灭弧胶材质的基板包覆层，并在PCB板上下表面压合金属箔；(3)制作侧导电极：在所述PCB板上按照PCB基体熔断器的形状大小划分每一颗PCB基板的位置，使PCB板上形成若干阵列排布的PCB基板，在每一颗PCB基板的两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PCB基体熔断器，包括PCB基板、两个端电极和熔体层，所述两个端电极分别包覆在PCB基板两端，所述熔体层设置于PCB基板上表面且熔体层两端分别与两个端电极连接，其特征在于：所述PCB基板至少在上表面还附着有基板包覆层，基板包覆层采用阻燃灭弧胶制成；所述熔体层位于所述基板包覆层外部，熔体层的效应点部位还包覆有助熔体，所述助熔体上包覆有一层灭弧保护层，所述灭弧保护层的制备材料至少包括阻燃灭弧胶。

【技术特征摘要】
1.一种PCB基体熔断器，包括PCB基板、两个端电极和熔体层，所述两个端电极分别包覆在PCB基板两端，所述熔体层设置于PCB基板上表面且熔体层两端分别与两个端电极连接，其特征在于：所述PCB基板至少在上表面还附着有基板包覆层，基板包覆层采用阻燃灭弧胶制成；所述熔体层位于所述基板包覆层外部，熔体层的效应点部位还包覆有助熔体，所述助熔体上包覆有一层灭弧保护层，所述灭弧保护层的制备材料至少包括阻燃灭弧胶。2.根据权利要求1所述的PCB基体熔断器，其特征在于：所述阻燃灭弧胶包括1000重量份纯净水、10重量份环氧体系胶或硅橡胶体系胶、2-5重量份固化剂以及1-3重量份灭弧剂；其中，灭弧剂为氢氧化铝、氢氧化镁、三聚氰胺、二氧化硅、氧化铝、氧化铁中的至少一种。3.根据权利要求1所述的PCB基体熔断器，其特征在于：还包括上保护层，所述上保护层包覆所述熔体层及所述灭弧保护层，上保护层的制备材料至少包括UV固化材料。4.根据权利要求1所述的PCB基体熔断器，其特征在于：所述端电极包括上表面电极、下表面电极、侧导电极、内部电极以及外部电极；所述上表面电极和下表面电极分别位于PCB基板的上下表面；所述侧导电极位于PCB基板的端部，侧导电极连通所述上表面电极和下表面电极；所述内部电极包覆所述上表面电极、下表面电极以及侧导电极；所述外部电极包覆所述内部电极。5.一种PCB基体熔断器的制造方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)将1000重量份纯净水、10重量份环氧体系胶或硅橡胶体系胶、2-5重量份固化剂以及1-3重量份灭弧剂混合搅拌均匀，制得阻燃灭弧胶；(2)将PCB基板浸泡在阻燃灭弧胶中，取出所述PCB基板干燥固化，使PCB基板至少在上表面形成阻燃灭弧胶材质的基板包覆层；(3)在PCB基板上下表面压合金属箔；(4)通过电镀方式在PCB基板两端形成连通上下表面金属箔的侧导电极；(5)采用蚀刻工艺在PCB基板的上表面金属箔上形成熔体层以及分别位于熔体层两端并与熔体层连成一体的两个上表面电极，采用蚀刻工艺在PCB基板的下表面金属箔上形成与两个上表面电极对应的两个下表面电极；(6)在所述熔体层的效应点部位覆盖一层锡材料的助熔体；(7)制作灭弧保护层，使所述灭弧保护层完全包覆助熔体，灭弧保护层的制备材料至少包括阻燃灭弧胶；(8)采用电镀铜工艺形成包覆所述上表面电极、下表面电极以及侧导电极的内部电极，并采用电镀或化学镀工艺在内部电极外部形成包覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：南式荣，陈兴，
申请(专利权)人：南京萨特科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32