[发明专利]薄膜型熔断器及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜型熔断器，还涉及该熔断器的制造方法。

背景技术

熔断器，又叫保险丝，是一种历史悠久的过电流保护器件，其原理是利用过电流时产生的热量，将熔丝熔断，从而将电流切断，保护电器和人身的安全。熔断器的结构都由两个端电极，一根或多根熔丝，及基体构成，熔丝的两端分别与两个端电极联接，基体包括支撑熔丝和电极的部分，及保护熔丝的部分。有些基体材料，兼有支撑和保护的功能。

按制造技术来划分，小型表面贴装熔断器主要分为厚膜（thick film）型和薄膜（thin film）型。厚膜型的熔断器的熔丝是用厚膜电路的加工方法，用丝网印刷将导电的金属浆料印在熔丝的部位，经烧结，使金属浆料成为致密的导电通道。薄膜型的熔断器多采用半导体加工的方法，用溅射（sputtering）或化学镀（electroless plating）在基体上涂敷很薄的金属层（种子层），然后涂上感光胶，或贴上感光胶膜，再用光刻（photolithography），在感光胶上形成熔丝的图形，然后用电镀的方法在曝露出种子金属层的熔丝图形部位，进一步沉积金属，将其厚度增致熔丝的所需厚度，其后，要用脱胶剂，将感光膜除去，还要用腐蚀性溶液，将原来复盖在感光膜下面的金属种子层溶去。

厚膜方法较简单，而且成本较低，但缺点是难以制造很薄和尺寸很小的熔

丝。而薄膜方法能制造很薄和尺寸很小的熔丝，但缺点是溅射的设备成本高，化学镀会产生化学废料，成本也不低。美国专利 5,166,656和5,943,764揭示了相关的制造过程、材料和设计。

美国专利5,166,656是用溅射的方法，将铝沉积在玻璃基板上，然后用光刻的方法将部分铝膜复盖，然后用腐蚀的方法，将部分铝膜溶解。为了保护铝膜，再用硅沉积在其上，并用环氧将其与另一玻璃基板粘合。

美国专利5,943,764揭示了用印刷线路板（PCB）及类似的材料制作薄膜熔断器的方法。该方法是将印刷线路板上下的铜膜全部腐蚀溶解，然后在PCB上钻孔，再用化学镀（electroless plating），将整个PCB的上下表面和通孔的表面，全部镀上铜。这种将原有的铜膜全部腐蚀溶解，又用化学镀将所有的表面全部镀上铜的过程，消耗大量的化学品，同时又产生大量的废液。通孔的电镀，目的是将上表面的熔丝与下表面的端头电极连接，以便在下表面电极焊在线路板上时，形成连通熔丝的电路。为了在全部镀上铜的上表面上制成端电极和熔丝，及在下表面上制成端电极，上下表面均要用光敏胶覆盖，并用光刻的方法制成需要的图型，然后再把不需要的部分腐蚀掉，这一过程也会产生含铜的废液。值得注意的是，经过上述过程制成的半产品，端头与熔丝为同一材料并具有同一厚度，但在实际应用中，因为端头要承受表面贴装时的耐焊性和连接可靠性的要求，需要一定的厚度，而低额定电流的熔断器的熔丝，需要做到相当薄（如专利中所提的0.25微米），为了将端头增厚，还要经过反复的掩膜、光刻、电镀等过程。

总结一下，美国专利5,166,656的薄膜型熔断器是用溅射的方法在基板上制作导电的种子层，需要昂贵的真空溅射设备，耗能高。美国专利5,943,764的薄膜型熔断器制作方法中，将印刷线路板（PCB）上下的铜膜全部腐蚀溶解，然后在PCB上钻孔，再用化学镀（electroless plating），将整个PCB的上下表面和通孔的表面，全部镀上铜。这种将原有的铜膜全部腐蚀溶解，又用化学镀将所有的表面全部镀上铜的过程，消耗大量的化学品，同时又产生大量的废液。另外，其权利要求的特征中，明确地规定了熔丝和端头是同时沉积生成的，熔丝和端头只能使用同样的材料，但在熔断器的制造中，通常要用不同的熔点的材料来做熔丝，以达到不同的熔断特性，这在上述专利所揭示的方法，是无法达成的。现有技术限制了使用不同材料来优化熔断器性能的可能。

发明内容

本发明的第一个目的是提供设置纳米导电粉末层从而能获得不同熔断特性的薄膜型熔断器；

本发明的第二个目的是批量加工上述薄膜型熔断器的制造方法，该制造方法使用了上下表面覆铜片的线路板，充分利用线路板上现有的铜片来制造表面端电极，减少了材料的消耗，减少了将铜片完全去除所耗费的化学品，也减少了将铜片除去所产生的废液，该制造方法还采用纳米导电粉末，这样能够在不使用费用高昂的真空磁控溅射设备下，就能够用覆铜线路板做出不同熔断特性要求的薄膜熔断器。