对陶瓷芯片型熔断器的改进制造技术

超小型电路保护器包括至少一具有至少一个熔断元件的陶瓷材料层和一覆盖层，构成层叠结构。其两端设有导电端子。其中一层具有一个以上的熔断元件，该元件可并联或串联。单层的每个熔断元件可包括两个或多个串联或并联的熔断元件。其制造方法包括在多个未烧结的陶瓷材料基片上印制多个熔断元件，将基片堆积形成一层叠结构，将层叠结构切成单个单元，并在该单元两端覆盖导电材料，形成端子。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电路保护器，更具体地说本专利技术涉及一种陶瓷芯片电路保护器，具有位于一个或多个基片层上的载流元件。本专利技术也涉及一种制造本专利技术的陶瓷芯片电路保护器的方法。超小型电路保护器适合用于尺寸和空间限制显得较为突出的应用场合，例如电子设备的电路板，以实现电子电路的密集封装和小型化。超小型电路保护器或者芯片型熔断器与其他类型的熔断器相比具有较小的“立足之地”，与常规的熔断器相比，在电路板上需要较小的水平空间或“实地”。随着对熔断器的电压和电流要求的提高，通常需要提供具有较大尺寸的熔断器，亦即具有较大长度和直径的熔断器来满足所需的容量。在这样的情况下，在电路板和其他类似应用场合下的尺寸和空间问题就变得更为突出。陶瓷芯片型熔断器的制造方式通常是在陶瓷或玻璃基片上设置金属元件，将一层绝缘覆盖层设置在上述被设置的层上，对所形成的的结构进行切割或冲切，从而获得单个的熔断器。所述切割工序是较为困难和昂贵的。此外，通过设置薄膜熔断元件来制作的超小型熔断器通常限于较低的电压和电流切断容量。本专利技术提供了一种简单和相对低廉的适合于表面安装的超小型电路保护器的制作方法。本专利技术还提供了一种超小型电路保护器，与具有类似尺寸的常规电路保护器相比，本专利技术的电路保护器具有改善了的短路电流切断容量。更具体地说，本专利技术提供了一种采用一块基片材料来制作多个超小型电路保护器的方法，它有利于形成基片和迅速地将基片切割为单个的熔断器单元。本专利技术还提供了一种适合于高电压和大电流使用的可在表面上安装的超小型电路保护器，它结构紧凑，且尺寸较小。本专利技术的可在表面上安装的超小型熔断器包括设置在一个基片上的熔断元件，该熔断元件在基片的两端与与接触焊盘相连接。此外，所述熔断器可以包括多个陶瓷基片层，至少在某些层的表面上设置了可熔断元件。根据熔断器所需要的电压和电流承受容量，可以将不同层上的可熔断元件以串联或并联方式相互连接起来。根据本专利技术的一个方面，至少在熔断器的某些层上具有置于其上的单个熔断元件。此外，可熔断元件也可以设置在熔断器的至少某些层上，并包括两个或多个以串联方式相互连接起来的可熔断元件。多层的串联可熔断元件可以并联起来，形成一个单个的芯片型熔断器。根据本专利技术的另一方面，可熔断元件可以包括两个或多个并联起来的可熔断元件。在一个单个的芯片型熔断器中，可以将多层被连接起来的可熔断元件以串联方式连接起来。根据本专利技术的方法，采用未经烧结或未经焙烧的陶瓷材料来制作基片。在基片的上表面上设置导电金属薄膜，形成彼此相隔的等距平行列。在基片的上表面上以垂直于所述薄膜列的方式设置导电线或印刷元件形式的熔断元件，它们排列成彼此相隔的等距平行行。在所述基片的所述薄膜列和熔断元件行上层叠由未经烧结的陶瓷制成的第二板。所述第二板覆盖和封闭所述薄膜列和熔断元件行。此后，对所形成的结构进行冲切，冲切的方式是纵向通过金属薄膜列，横向位于熔断元件行之间，从而使所获得的单个熔断器单元在其两端具有金属薄膜条，以及跨越所述金属薄膜条之间的由一端延伸到另一端的熔断元件。对冲切获得的单个熔断器单元进行焙烧，以便使陶瓷基片和覆盖板硬化，并在熔断元件和金属薄膜之间形成内部金属键。在单个熔断器单元的端部涂覆导电材料，形成用于电路中连接的电气端子。根据本专利技术的一个方面，可以通过将线材滚压在基片中来设置线状熔断元件。施加压力能够使得线状熔断元件埋入到基片中，并有利于线状熔断元件与金属薄膜之间的接触。根据本专利技术的另一方面，对层叠结构进行冲切，使所形成的单个熔断器单元具有彼此相对的端部表面和相对的横向表面。位于每个单元的每个端部的金属条延伸到一个端部表面和两个横向表面，从而使覆盖在单元上的电气端子能够在所述端部表面和横向表面处与所述金属条相接触。根据本专利技术的另一方面，所述端子涂覆层包括由银或银合金构成的第一涂覆层，施加在所述第一覆盖层上的由镍构成的第二涂覆层，以及施加在所述镍覆盖层上的由锡/铅合金构成的第三涂覆层。根据制作多层熔断器的方法，首先用未经烧结或未经焙烧的陶瓷材料制作基片。在所述基片的上表面上以等距的方式设置导电金属薄膜，最好形成平行的列。在所述基片的上表面上以等距的方式设置导电薄膜形式的熔断元件，最好形成平行的行，其延伸方向基本上与所述列相交叉，最好相垂直。将多个采用上述方式制作的基片堆放在一起，使所述列和行相互对齐，从而形成一种层叠结构。将一个未经烧结的陶瓷覆盖板层叠在最上面的基片上。采用适合的方法对所形成的层叠结构进行切割，其方式最好是纵向通过金属薄膜列，横向位于熔断元件行之间，从而使所形成的单个芯片型熔断器单元的相对两端具有金属条，在金属薄膜条之间的空间上具有一个由熔断器一端延伸到另一端的熔断元件。对单个的熔断器单元进行烧结，以便使陶瓷基片层和覆盖板硬化，并在熔断亢件和金属薄膜之间形成金属键。在单个单元的端部采用通常的方法涂覆导电材料，以便形成电气端子，用于连接熔断元件。根据本专利技术的另一方面，单个的芯片型熔断器具有相对的端部表面和相对的横向表面。对层叠结构的切割方式使得每一个单元的每一个端部的金属条延伸到一个端部表面和两个横向表面，从而使涂覆到单元上的电气端子能够与位于端部表面和横向表面处的金属条相接触。这种方式可以将熔断元件连接起来，形成一个并联结构。根据本专利技术的另一方面，通过适合的方式，例如冲压、激光或者喷水等等，在未经烧结的陶瓷基片的适当位置上形成孔。使所述孔金属化，亦即采用真空抽吸或者其他适合的技术将导电金属材料置于孔之中。将导电薄膜以一列单个焊盘的形式设置在基片表面上，从而使得该焊盘与预定的金属化孔相接触。熔断元件材料被设置成与两个焊盘相连接。此外，也可以首先设置熔断元件材料，然后再设置薄膜，或者同时设置熔断器材料和薄膜。将多个基片重叠起来形成层叠结构，并使各层上的焊盘和熔断元件彼此对齐。对层叠结构进行切割，从而使得焊盘、熔断元件和金属化孔的图形形成一种电气通道。对切割而成的单个熔断器单元进行烧结，使得陶瓷基片和覆盖层硬化，并在相互接触部位上的金属化孔、熔断元件和金属薄膜之间形成金属键。单个熔断器单元的端部通常涂覆导电材料，形成电气端子，以便完成每一个熔断器中的串联回路。下面将结合附图对本专利技术进行详细的说明，在附图中相同的元件将采用相同的附图标记表示，其中附图说明图1是根据本专利技术的方法制作的电路保护器的透视图；图2是所述电路保护器沿着图1中2-2线的剖视图；图3是所述电路保护器沿着图2中3-3线的剖视图；图4是一个基片的顶视图，显示了本专利技术的设置步骤；图5是图4所示基片经过一个随后步骤之后的顶视图；图6是由图4、5所示的基片和一个覆盖层形成的层叠结构的端视图；图7是上述层叠结构与图6所示视图相垂直的端视图；图8是由图6、7所示层叠结构制成的单个熔断器单元的透视图；图9是本专利技术的多层电路保护器的透视图；图10A是图9所示电路保护器沿着该图中10-10线的剖视图，示出了本专利技术的电路保护器的第一种实施例；图10B与图10A相应的剖视图，示出了本专利技术的电路保护器的第二种实施例；图11是本专利技术的电路保护器的分解视图；图12是具有两个串联熔断元件的基片层的顶视图；图13是具有两个并联熔断元件的基片层的顶视图；图14是一个基片的顶视图，示出了如图10A所示电路保护器的设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作芯片型熔断器的方法，其特征在于，包括如下步骤： 采用未经烧结的陶瓷材料制成至少一个基片元件； 在至少一个所述基片元件的上表面上用导电薄膜形成多个彼此相隔的列和行，所述导电薄膜行基本上与所述导电薄膜列的延伸方向相垂直； 在所述基片的上表面上施加由未经烧结的陶瓷材料制成的覆盖层，以便形成一个层叠结构； 分割所述的层叠结构，形成多个单个的芯片型熔断器，其中每一个芯片型熔断器包括一个熔断元件，该熔断元件包括位于两个端部的由导电薄膜形成的金属薄膜焊盘，以及连接所述焊盘的由导电金属薄膜形成的导电元件； 对所述芯片型熔断器进行烧结，以便使所述未经烧结的陶瓷材料硬化，并在所述导电金属与电金属薄膜焊盘之间形成金属键。

【技术特征摘要】
US 1994-9-12 08/302,999;US 1995-8-11 08/514,0881.一种制作芯片型熔断器的方法，其特征在于，包括如下步骤采用未经烧结的陶瓷材料制成至少一个基片元件；在至少一个所述基片元件的上表面上用导电薄膜形成多个彼此相隔的列和行，所述导电薄膜行基本上与所述导电薄膜列的延伸方向相垂直；在所述基片的上表面上施加由未经烧结的陶瓷材料制成的覆盖层，以便形成一个层叠结构；分割所述的层叠结构，形成多个单个的芯片型熔断器，其中每一个芯片型熔断器包括一个熔断元件，该熔断元件包括位于两个端部的由导电薄膜形成的金属薄膜焊盘，以及连接所述焊盘的由导电金属薄膜形成的导电元件；对所述芯片型熔断器进行烧结，以便使所述未经烧结的陶瓷材料硬化，并在所述导电金属与导电金属薄膜焊盘之间形成金属键。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在每一个基片元件上施加列和行的步骤包括在未经烧结的陶瓷基片的上表面上印制多个彼此相隔的导电薄膜列；在基片的上表面上印制多个彼此相隔的导电元件，该元件的方向基本上与所述薄膜列的方向相垂直。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的施加薄膜列的步骤包括印制导电金属薄膜构成的单个焊盘列；淀积所述导电元件与两个焊盘相互连接。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为至少两个基片层制备导电薄膜列和导电元件行，所述基片层被置于多个层中，以便形成一个层叠结构，并使每一层的导电元件彼此对齐；在选定的位置上使层间的彼此对齐的列相互连接，以便在它们之间形成电气连接。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在层间对彼此对齐的列进行互连的步骤包括根据薄膜列的位置，在每一基片的预定位置上形成孔；使得所述孔金属化，其中金属化的孔在堆积层的预定位置上与所述列相接触。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对各层的彼此对齐的列所进行的互连将每一个芯片型熔断器中的熔断元件以串联方式连接在一起。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤在烧制步骤之后，在熔断器的两端部位上设置端子；将位于所述熔断元件串一端的焊盘以电气连接的方式与所述端子中的一个相连接，将位于熔断元件串另一端的焊盘以电气连接方式与所述端子中的另一个相连接。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述焊盘与端子相连接的步骤包括为每一个焊盘在孔中提供一导体，该导体由所述焊盘通过其间的基片通向所述端子。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，设置端子的步骤包括在最内层施加一层银合金，在上述最内层上覆盖一层镍，然后在上述镍层上覆盖一层含锡/铅的合金。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在烧制步骤之后在熔断器的两端设置端子，该端子与位于熔断器两端部位上的至少一个焊盘实现电气接触。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，设置端子的步骤包括在最内层施加一层银合金，在上述最内层上覆盖一层镍，然后在上述镍层上覆盖一层含锡/铅的合金。12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在熔断器的两端设置一涂层，其最内层为一层银合金，在上述最内层上覆盖一层镍，然后在上述镍层上覆盖一层含锡/铅的合金，从而形成端子。13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分割层叠结构的步骤使得所形成的每一个芯片型熔断器具有相对的端面和相对的横向侧面，并使得每一层上的每个金属薄膜焊盘延伸到其中一个端面和两个横向侧面；使所述端子与位于每一层两端部位上的焊盘相连接，从而使每一个芯片型熔断器中的多个熔断元件以并联方式相连接。14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的设置多个熔断元件的步骤包括在基片上轧制多个线状熔断元件。...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬惠特尼，基思斯波尔丁，琼温尼特，瓦林达卡尔拉，
申请(专利权)人：库珀工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]