[发明专利]一种薄膜片式保险丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及片式电子元器件，特别是一种薄膜片式保险丝及其制备方法。

背景技术

目前，常见的片式保险丝有四种结构：一是采用流延层压法完成电极、熔断体结构，切割形成矩形外形，最后电镀形成端头；二是采用氧化铝陶瓷基片上厚膜印刷电极及熔断体，由树脂或玻璃包覆形成保护层，再通过沿原基片上的凹槽折条折

粒形成矩形外形；三是采用铜箔压合聚酰亚胺树脂，形成单层PCB结构，在其上面形成第1金属膜，在第1金属膜上通过表面处理方式层叠形成第2金属膜，通孔电镀形成端头后，裁切形成矩形外形；四是采用氧化铝陶瓷基片上形成隔热层，再在隔热层上溅射铜金属层，再通过湿法刻蚀方式得出所需要的图形，然后通过电镀方式加厚铜层、电镀Sn层，最后树脂包覆形成保护层，再通过沿原基片上的凹槽折条折粒形成矩形外形。

保险丝的工作原理即是通过保险丝电阻的热效应，在通过额定的熔断电流时及时的熔断。保险丝的阻值控制是产品合格率控制的关键。同时在正常工作的电路中，保险丝的阻抗对电路中的信号有负面，故保险丝的阻值通常都尽可能低。部分便携式产品为了降低功耗，通常会使用十几毫欧、甚至几毫欧的保险丝。

以上所述第一、二种结构保险丝制程简单，但所采用熔断体图形化工艺对阻值的控制精度不高，产品的熔断一致性较差。第三种结构保险丝所使用的聚酰亚胺树脂材料成本高，且聚酰亚胺树脂机械强度不高，耐热性不良，因此在实际应用中焊接时，产品容易出现变形、异常熔断或阻值变化过大。第四种结构保险丝是在绝缘基片中间用矽橡胶形成隔热层，并在其上形成熔断体金属层，因此熔断体金属层不平，存在不能得到均匀的熔断体膜层的缺点。另外，隔热层以及覆盖熔断体上表面的矽橡胶层机械强度差，容易因外力作用而使熔断体膜层受损伤。同时第三、四种结构中低熔点金属层(Sn)是用电镀方式沉积，膜层厚度控制不精确，从而影响产品的阻值精度以及熔断特性一致性。

另外第三、四种结构产品制造过程较复杂，时间较冗长。保险丝熔断体层至少由二层金属体组成，第一金属层和顶层金属层分别须经过光刻方法，形成掩模，再通过电镀方式生成，最后还需除去光致抗蚀层。操作复杂，同时涉及薄膜、光刻、电镀等工艺技术，较难控制，制程也较长。所用材料和人工成本都较多，造成制造成本较高。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种薄膜片式保险丝，其熔断特性高度一致，且可靠性优异。

本发明的另一个目的是提供一种薄膜片式保险丝的制备方法，其结合了厚膜、薄膜工艺的特点，在制造时可精确的控制保险丝熔断体的图形结构及阻值，从而达到以极高的合格率生产的保险丝产品，并且有效缩短制程，降低了制造成本。

本发明的目的是这样实现的：一种薄膜片式保险丝，包括陶瓷基片，其特征在于：所述的陶瓷基片采用低导热陶瓷基片，其背面设有背电极层，正面由内到外依次为印刷而成的改性层、沉积而成的熔断体金属层并通过冷烧蚀对熔断体金属层进行图形化形成的熔断体图形、沉积而成的低温助熔金属层、印刷而成的保护层，陶瓷基片两端包覆端电极。

所述的低导热陶瓷基片为导热系数低于20W/(m·K)的陶瓷基片。

所述的熔断体金属层是镍含量为2％～10％的合金铜层。

所述的改性层为石英砂玻璃层或环氧树脂层。

所述的低温熔融金属选用锡锌合金或锡锌铝合金。

上述薄膜片式保险丝的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)于低导热陶瓷基片背面印刷背电极层并烧结；

(2)于低导热陶瓷基片正面印刷表面改性材料，并固化或烧结形成改性层；

(3)通过薄膜沉积方式在改性层上形成熔断体金属层；

(4)采用冷烧蚀对熔断体金属层进行图形化，形成熔断体图形；

(5)于改性层上印刷光阻层，光阻层覆盖在引出电极上上并裸露全部或部分熔断体金属层；

(6)低温助熔金属层沉积；

(7)移去光阻层；

(8)保护印刷层，完整覆盖熔断体图形。

所述步骤(4)中，采用UV激光或皮秒/飞秒的超短脉冲激光对熔断体金属层进行激光蚀刻。

本发明以低导热陶瓷基板为载体，产品具有良好的熔断特性、绝缘密封性和抗机械碰撞、抗折弯能力；选用含有石英砂的基片改性材料，可大幅度提升产品熔断特性、产品熔断时的灭弧效果以及熔断后的绝缘特性；结合薄膜沉积技术与激光冷烧蚀技术实现的熔断体图形化，其图形精度可达到微米级，熔断体金属层以及低温助熔金属层厚度精度可达到0.1微米，因此阻值精度可达到0.5％以上，熔断特性高度一致。