[发明专利]芯片型保险丝及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种芯片型保险丝，可以表面贴装方式固定在电路板上，特别涉及一种在熔丝上方具备中空穴的芯片型保险丝构造及其制作方法。中空穴更可以形成密封状态，包含小于1个大气压力的气体。

背景技术

保险丝广泛应用于电子和电机工业，保护产品免于过大电流的破坏和可能发生的起火灾难。其原理是当电流流经具备适当阻抗的导电熔丝，当电流超过额定规格时，熔丝因过热而烧断，隔绝电流进入产品。而烧断后的阻抗愈高，则隔绝效果愈佳。通常熔丝的截面积愈大，则阻抗愈低，额定电流愈高。保险丝与被保护的电路串联，在额定电流范围内使用时，电压降与温度上升愈少愈好。而熔丝经由过大电流加热，在完全熔断前会产生电弧，其是瞬间且局部的高能量，破坏力很强，是保险丝设计与制作上必须考虑的重要因素。

传统的保险丝由中空的绝缘体构成，成份是玻璃或陶瓷。绝缘体内放置细长形的熔丝，使用的材料通常是银和铜的合金。在绝缘体的两端分别压合或黏结一个金属盖，并与熔丝的两端分别对应连接。电流经过熔丝产生的热和过大电流负载下产生的电弧，完全限制在中空的绝缘体内。传统的保险丝必须通过焊接在电路板上的保险丝座与电路串联，亦可进行替换，工业界已使用多年，通常使用在电子和电机产品的电源输入端。缺点是尺寸太大，常用的小尺寸规格(直径×长度)是5×20毫米(mm)，不适合现今电子产品轻薄短小的需求。

为了适应电子产品轻薄短小的需要，工业界于近年来推出芯片型保险丝，特点是尺寸小，常用的长度与宽度规格是1.6×0.8毫米(mm)与3.2×1.6毫米(mm)，可以表面贴装方式固定在电路板上。因其尺寸小，不仅可应用于电源输入端，更可使用于产品内部的电路板与线路，形成多层次的保护。另外因其可以自动化机器生产，制造费用比传统的保险丝更低。

请参阅图1，现有技术的芯片型保险丝1包含基板11、熔丝12、保护层19、两个端电极14和两个末端垫16。基板11电绝缘，通常是长方形，其材质是氧化铝陶瓷、玻璃或高分子。熔丝12的成份是金、银、铝、铜、白金等金属，以溅镀、电镀等薄膜制造工艺制作于基板11的表面。两个金属材料的末端垫16分别连接到熔丝12的两端，其宽度较熔丝12大，厚度和熔丝12一样或更厚，材料可不同于熔丝12。为了制作方便，末端垫16的材料和厚度，最好能和熔丝12相同，如图1所示。

用以导电的端电极14形成于基板11两端的侧边，经由末端垫16与熔丝12的两端分别对应连接，是芯片型保险丝1与电路板(未显示)的接点。保护层19涂布于熔丝12与基板11的表面，其材料是玻璃或耐温高分子，隔离或减少环境中的湿气、氧气与机械力等对熔丝12的腐蚀与破坏。

上述现有技术的芯片型保险丝1虽然结构简明，但是保护层19与熔丝12直接接触，因此在额定电流范围内使用时，熔丝12所产生的高热易造成保护层19内的局部高温与热应力，因此会降低芯片型保险丝1长期使用的可靠度。尤其在过大电流的负载下，熔丝12完全熔断前所产生的高热与电弧，熔化或破坏保护层19，导致熔融状态下的熔丝材料很可能飞溅出去，造成邻近金属线路之间的短路，甚至引发起火意外。

美国专利公告第5,726,621号与第6,034,589号公开一种芯片型保险丝，提供局部改进技术，对原本为一条的熔丝结构，改成多条熔丝并联的结构，并以绝缘层隔绝相邻的两条熔丝。其以“绝缘层-熔丝-绝缘层-熔丝----绝缘层”的多层堆叠方式，将电流分散至多处，其中的绝缘层由玻璃和陶瓷材料构成。这些发明减少上述公知技术的热应力与保护层破坏问题，但是熔丝仍然与绝缘层直接接触，上述热应力与保护层破坏的问题并未彻底解决，而且多层堆叠方式的制造成本较高。

因此，本发明的目的在于提供一种在熔丝上方具备中空穴的芯片型保险丝，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有中空穴的芯片型保险丝。本发明以电绝缘材料为基板，将导电熔丝制作在基板之上；保护层形成于熔丝的上方，且在熔丝的外围与基板黏结，因此在熔丝与保护层之间形成中空穴。该中空穴阻绝保护层和熔丝的直接接触，所以在额定电流范围内使用时，保护层内不会形成局部高温与热应力，提高长期使用的可靠度。该中空穴还可以避免熔丝在过大电流负载下产生的高热和电弧熔化或破坏保护层，以确保零件的完整与使用安全。中空穴还可以形成密封状态，将小于1个大气压力的气体密封在内。