一种内置隔热层的熔断器及其制作工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种熔断器及其制作工艺，熔断器包括玻璃陶瓷基体、埋设在玻璃陶瓷基体内的可熔金属导体、设置在可熔金属导体的至少一面上的隔热层以及设置在玻璃陶瓷基体上的端电极，所述的隔热层由多孔陶瓷玻璃复合材料制成。所述的制作工艺利用紫外固化技术，经ＵＶ固化成型，低温共烧制造出熔断器。本发明专利技术隔热层的热导率低，有效减少了金属导体的散热，从而在一定电流强度的熔断要求下所需的电阻更小。本发明专利技术制作工艺简单，所得熔断器各层之间结合紧密，具有优异的灭弧性能和极高的稳定性。这种结构的表面贴装熔断器，不仅具有高度可靠的熔断特性，而且具有低电阻，低功耗的特点，从而可降低线路中的能量损耗，节省能源，可广泛应用于小型便携式电子产品的线路保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内置隔热层的熔断器及其制作工艺，更具体地说，本专利技术涉及一种内置隔热层的表面贴装型的独石式熔断器，该熔断器属于电路保护器件，用于电器的过电流保护。
技术介绍
熔断器是一种被普遍用于电路中过电流保护的器件。熔断器安装在电路中，电路正常工作时，只相当于一根导线，能够长时间稳定的导通电流；由于电源或外部干扰而发生电流波动时，也应能承受一定范围的过载；保证电路安全运行。只有当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，升高的电流有可能损坏电路中的其他器件，也有可能烧毁电器甚至造成火灾时，熔断器就会切断电流，从而起到保护电器的作用。许多过电流保护的熔断器中采用金属丝、金属片或金属膜作为熔断元件，这些金属材料主要由铜、铝或银等组成。可流过这些导体而不使其熔化的最大可能电流强度由导体的几何形状和横截面确定，当流经熔断元件的电流超过规定的量值时，电流产生的热量将会熔化熔断元件，切断下游电子组件受过载电流的影响，从而保护电子组件。熔断器工作过程中内部的热平衡方程式表达：Q＝I2Rt其中Q为发热量，I为电流，R为电阻，t为时间。特定保护电流的熔断器对电流I和熔断时间t是有一定的规定。需要的熔断热量Qr等于发热量减去散热量。Qr＝Q-散热量需要的熔断热量Qr由材料的物性所决定。当散热量越大，发热量Q也要相应增加，才能维持足够的熔断热量Qr。Q越大时，电阻R就越大。电阻较大的熔断器在电路中会消耗较大的电能。在采用电池供电的电器中，使用电阻较大的熔断器亦会使电池使用时间减少。因此需要通过降低材料的热导率来减少热量的散失，从而可以相应的降低熔断器的电阻。目前有关的专利中介绍了低热导率的熔断器其制备方式有两种，第一种是采用高氧化铝比例的陶瓷作衬底在其与导体之间添加中间层，中间层一般为玻璃体，其结构大致为威旭BC元件贝士拉革公司在其中国专利技术专利申请200580029173.5中提到的熔断保险丝结构，其载体衬底为高热导率的氧化铝陶瓷，在载体衬底和可熔金属导体之间布置了具有低热导率的中间层，其中中间层由以丝网印刷方法施加的低熔点无机玻璃糊剂形成或由以岛式印刷施加的有机中间层形成。JP08/102244A介绍了采用低热导率的玻璃釉层为中间层，中间层所用的材料为铅硅酸盐玻璃(PbO·ZnO·B2O3·SiO2)。此种制备方式缺点主要是采用的无机玻璃作为隔热层其热导率相比于高分子聚合物要明显高，绝热性能相对较差。第二种制备方式是采用低热导率的氧化铝含量低的衬底为基底，JP2003/173728A描述了金属导体的熔断保险装置和覆盖层布置在衬底上，衬底具有低热导率，减少电流引起的热量的散失，因此有利于电导体的熔化。DE69512519T2公开了表-->面贴装的保险装置，其中薄层熔断导体布置在衬底上和衬底优选是FR-4环氧化物和聚酰胺。此制备方式的缺点主要是成本较高，且耐热温度较低，灭弧性能不高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的内置隔热层的熔断器，其电阻小，散热小且成本较低，制备工艺简单。本专利技术还提供一种熔断器的制作工艺，其工艺简单，且所得熔断器的各层之间结合紧密，灭弧性能、耐高温性能以及稳定性好。为解决以上技术问题，本专利技术采取的一种技术方案是：一种熔断器，包括玻璃陶瓷基体、埋设在玻璃陶瓷基体内的可熔金属导体、设置在可熔金属导体的至少一面上的隔热层以及设置在所述玻璃陶瓷基体上的端电极，所述的隔热层由多孔陶瓷玻璃复合材料制成，该多孔陶瓷玻璃复合材料通过如下步骤制备：a、将多孔陶瓷粉与低熔点玻璃粉按重量比1.5～9∶1一起进行湿法研磨至粒度大小为0.1～10μm，烘干过筛得混合粉料；所述的多孔陶瓷粉孔隙率为40％～90％，热导率为0.1W/m＊K～0.002W/m＊K；所述低熔点玻璃粉为熔点在600℃以下的玻璃粉；b、将步骤a所得混合粉料放入马弗炉中，于500℃～800℃下预烧8～16小时；c、对经过步骤b的混合粉料进行湿法研磨至粒度小于等于5μm，烘干过筛即得多孔陶瓷玻璃复合材料。根据本专利技术，所述的玻璃陶瓷基体是已知的，主要为致密的氧化铝陶瓷，其热导率在1.3W/m＊K～3.5W/m＊K之间。本专利技术的多孔陶瓷玻璃复合材料的孔隙率在50％～80％之间，热导率小于等于1W/m＊K。本专利技术中，低熔点玻璃粉是指熔点在600℃以下的玻璃粉，包括但不限于一氧化二钠、氧化钙、二氧化硅、氧化铋、氧化镁的一种或多种的混合物，代表性的玻璃粉有例如钠钙玻璃粉、硅酸盐玻璃粉。本专利技术中，多孔陶瓷粉可以是氧化铝、三氧化二硼、二氧化硅、氧化锌、氧化钡中的一种或多种的混合物，代表性的多孔陶瓷粉有例如微粉硅胶。所述的多孔陶瓷粉孔隙率在40％～90％之间，热导率在0.002W/m＊K～0.1W/m＊K之间。根据本专利技术的一个优选方案，多孔陶瓷玻璃复合材料由微粉硅胶和钠钙玻璃粉组成，二者配比为6∶4，8∶2或9∶1，优选9∶1。根据本专利技术的又一优选方案，多孔陶瓷玻璃复合材料由微粉硅胶和硅酸盐玻璃粉组成，二者配比为6∶4，8∶2或9∶1，优选9∶1。根据本专利技术熔断器的一个具体方面，可熔金属导体的上面和下面均设有隔热层。本专利技术采取的又一技术方案是：一种熔断器的制作工艺，包括(1)、通过逐层添加的成型过程获得熔断器生胚；(2)、对熔断器生胚依次进行排胶和烧结处理；(3)、连接端电极得到熔断器，其中，步骤(1)的具体过程为：分别制得带有粘结剂的玻璃陶瓷涂料、带有粘结剂的可熔金属粉末的浆料以及带有粘结剂的多孔陶瓷玻璃复合材料的浆料，然后按照熔断器各层的排布，通过涂布浆料和固化浆料形成陶瓷基体层(1)，通过-->丝网印刷方式印刷以及固化浆料形成可熔金属导体(2)和隔热层(3)，最终获得玻璃陶瓷基体(1)、可熔金属导体(2)以及隔热层(3)的组合体即为熔断器生胚，所述的粘结剂为可紫外固化的粘结剂，可干燥固化的溶剂型粘结剂或二者的组合，不同种类的浆料所采用的粘结剂相同或不同。优选地，上述制作工艺中，所采用的粘结剂为可紫外固化的粘结剂，带有该可紫外固化的粘结剂的浆料可以通过紫外照射实现固化。当然，也可以使用溶剂型的粘结剂，其中溶剂包括业内熟知的有机溶剂和水，此时固化可通过干燥实现。上述制作工艺的步骤(2)中，所述排胶具体过程为：将组合体放置于排胶炉中，升温到300℃～450℃，保温1～5小时；所述烧结在温度600℃～1100℃，优选600℃～900℃下进行。根据上述制作工艺的一个具体方面，仅在可熔金属导体的一面上设有隔热层，则步骤①可以按如下步骤进行：首先涂布一层带有可用紫外光固化的粘结剂的玻璃陶瓷层，紫外固化该涂层形成第一玻璃陶瓷基体；然后在第一玻璃陶瓷基体上通过丝网印刷方式印刷一层带有可用紫外光固化的粘结剂的金属粉末浆料，紫外固化所述金属粉末浆料形成可熔金属导体；再通过丝网印刷方式将带有可用紫外光固化的粘结剂的多孔陶瓷玻璃复合材料的浆料印刷在可熔金属导体上，紫外固化该层浆料，获得所述隔热层；最后在所述隔热层上面涂布一层带有可用紫外光固化的粘结剂的玻璃陶瓷层，紫外固化该玻璃陶瓷层形成第二玻璃陶瓷基体，所述第一玻璃陶瓷基体和所述第二玻璃陶瓷基体共同构成玻璃陶瓷基体。根据上述制作工艺的又一具体方面：在可熔金属导体的上面和下面均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔断器，其包括玻璃陶瓷基体（１）、埋设在所述玻璃陶瓷基体（１）内的可熔金属导体（２）、设置在所述可熔金属导体（２）的至少一面上的隔热层（３，３’，３”）以及设置在所述玻璃陶瓷基体（１）上的端电极，其特征在于：所述的隔热层（３，３’，３”）由热导率小于等于１Ｗ／ｍ＊Ｋ的多孔陶瓷玻璃复合材料制成，所述多孔陶瓷玻璃复合材料通过如下步骤制备：ａ、将多孔陶瓷粉与低熔点玻璃粉按重量比１．５～９∶１一起进行湿法研磨至粒度大小为０．１～１０μｍ，烘干过筛得混合粉料，其中所述多孔陶瓷粉的孔隙率为４０％～９０％，热导率为０．００２Ｗ／ｍ＊Ｋ～０．１Ｗ／ｍ＊Ｋ，所述低熔点玻璃粉为熔点在６００℃以下的玻璃粉；ｂ、将步骤ａ所得混合粉料放入马弗炉中，于５００℃～８００℃下预烧８～１６小时；ｃ、对经过步骤ｂ的混合粉料进行湿法研磨至粒度小于等于５μｍ，烘干过筛即得所述多孔陶瓷玻璃复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种熔断器，其包括玻璃陶瓷基体(1)、埋设在所述玻璃陶瓷基体(1)内的可熔金属导体(2)、设置在所述可熔金属导体(2)的至少一面上的隔热层(3，3’，3”)以及设置在所述玻璃陶瓷基体(1)上的端电极，其特征在于：所述的隔热层(3，3’，3”)由热导率小于等于1W/m＊K的多孔陶瓷玻璃复合材料制成，所述多孔陶瓷玻璃复合材料通过如下步骤制备：a、将多孔陶瓷粉与低熔点玻璃粉按重量比1.5～9∶1一起进行湿法研磨至粒度大小为0.1～10μm，烘干过筛得混合粉料，其中所述多孔陶瓷粉的孔隙率为40％～90％，热导率为0.002W/m＊K～0.1W/m＊K，所述低熔点玻璃粉为熔点在600℃以下的玻璃粉；b、将步骤a所得混合粉料放入马弗炉中，于500℃～800℃下预烧8～16小时；c、对经过步骤b的混合粉料进行湿法研磨至粒度小于等于5μm，烘干过筛即得所述多孔陶瓷玻璃复合材料。2.根据权利要求1所述的熔断器，其特征在于：在所述可熔金属导体(2)的上下两面均设有所述隔热层(3’，3”)。3.根据权利要求1所述的熔断器，其特征在于：所述多孔陶瓷粉为选自氧化铝、三氧化二硼、二氧化硅、氧化锌、氧化钡中的一种或多种的混合物。4.根据权利要求3所述的熔断器，其特征在于：所述多孔陶瓷粉为微粉硅胶。5.根据权利要求1或4所述的熔断器，其特征在于：所述低熔点玻璃粉为选自一氧化二钠、氧化钙、二氧化硅、氧化铋、氧化镁的一种或多种的混合物。6.根据权利要求5所述的熔断器，其特征在于：所述低熔点玻璃粉为钠钙玻璃粉或硅酸盐玻璃粉。7.根据权利要求1所述的熔断器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李向明，汪立无，林丹博，邓学锋，
申请(专利权)人：AEM科技苏州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32