專利名稱：：一種高可靠性片式保險絲的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于熔斷器領(lǐng)域，具體涉及一種用于保護(hù)電子元器件的貼片保險絲的制備方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有的片式保險絲及其制作可分為三大類，即獨(dú)石工藝制作的保險絲、片阻工藝法制作的保險絲以及在絕緣體內(nèi)穿金屬絲的保險絲。獨(dú)石工藝方法是在陶瓷生坯基板上通過厚膜印刷一層或多層熔體，經(jīng)過橫向和縱向切割形成單個元件的生坯，再經(jīng)過共燒、封端及電鍍得到，其優(yōu)點(diǎn)是滅弧能力較強(qiáng)，且能達(dá)到較大的分?jǐn)嗄芰?，缺點(diǎn)是它的制作周期較長，且較難在保險絲芯片上形成標(biāo)記；在絕緣體內(nèi)穿金屬絲的保險絲最常見的是在陶瓷體內(nèi)留下孔洞，將熔絲穿入孔洞后再與端電極相聯(lián)，其優(yōu)點(diǎn)是該保險絲分?jǐn)嗄芰艽?，且一致性也較好，缺點(diǎn)是要預(yù)先開膜，且陶瓷體穿絲的工藝復(fù)雜效率低下，很難進(jìn)行大批量的制作；而片阻工藝法是一個很成熟的工藝，其基本工藝是首先提供具有正反面的絕緣基片，基片上有橫向和縱向的切槽，從而將基片分割成多個矩形單元，隨后在基片上的各單元上分別形成面電極、背電極和熔體以及覆蓋熔體的保護(hù)層，將基片沿縱向切槽分割為多條基片，在各條基片的兩側(cè)端面上形成端頭內(nèi)電極，最后將各基片按橫向切槽分割成多個矩形單元從而得到所需要的芯片，制造流程簡單，且每一流程的制作周期都很短，大大提高了產(chǎn)量降低了制造成本，因而得到了廣泛的采用。用片阻工藝法制片式保險絲在現(xiàn)階段分為三種方法，一種是厚膜工藝法，其特點(diǎn)是用絲網(wǎng)直接在基片上印刷熔體；一種是薄膜工藝法，其運(yùn)用了表面沉積、電鍍、光刻等技術(shù)使基片表面形成熔體；最后一種是多元金屬法，往往是先進(jìn)行厚膜印刷得到一特定熔體圖形(有時會先在絕緣基板上形成一隔熱層)，燒結(jié)后再在其上用薄膜法形成不同材料的第二或第三金屬層。多元金屬法充分運(yùn)用到了低熔點(diǎn)金屬在融化時對高熔點(diǎn)金屬的合金效用，既提高了抗浪涌能力，又能保證其在過載時速斷性，是目前使用得最多的一種片式保險絲的制作方法。上述多元金屬法片式保險絲的一種現(xiàn)有結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括絕緣基片100,基片下表面兩背電極101,基片上面積小于基片的隔熱層102，第二金屬層103,第一金屬層105為銅金屬層，頂層107為錫金屬層，第一保護(hù)層108,第二保護(hù)層109,端頭內(nèi)電極IIO,端電極lll。上述多元金屬法片式保險絲的制造方法包括如下步驟一提供基片，材質(zhì)為氧化鋁；二形成背電極在基片下表面的左右兩側(cè)形成兩背電極，材質(zhì)為銀；三形成隔熱層于基片上表面中央形成隔熱層，其面積小于基片，材質(zhì)為矽橡膠；四形成第二金屬層以薄膜沉積法形成覆蓋基片上表面的第二金屬層，材質(zhì)為鈦鴒合金和銅；五形成第一光刻抗蝕劑層于第二金屬層上形成第一光刻抗蝕劑層；六暴光顯影對第一光致抗蝕劑層進(jìn)行暴光顯影，移除第一光致抗蝕劑層中的左右兩側(cè)及銜接兩側(cè)的中間部份，使預(yù)備形成的第一金屬層對應(yīng)位置部分第二金屬層棵露；七形成第二金屬層將基片放置于電鍍槽中，于棵露的第二金屬層上形成第-，八除去剩余的第一光致抗蝕劑層將不需要的第一光致抗蝕劑層移除，使原被第一光致抗蝕劑層覆蓋的第二金屬層棵露；九蝕刻第二金屬層蝕刻移除未被第一金屬層覆蓋的第二金屬層裸露部分；十形成第二光致抗蝕劑層；十一暴光顯影進(jìn)行暴光顯影，第二光致抗蝕劑層剩下覆蓋第一金屬層兩側(cè)端的兩第二光致抗蝕劑塊層，使第一金屬層的中間部分完全棵露；十二形成頂層金屬層在第一金屬層中間棵露部分電鍍頂層金屬層；十三除去第二光致抗蝕劑層塊除去第二光致抗蝕劑層塊；十四形成第一保護(hù)層以矽橡膠形成至少覆蓋熔斷體層的第一保護(hù)層；十五形成第二保護(hù)層以環(huán)氧樹脂形成第二保護(hù)層；十六形成端頭內(nèi)電極以賊鍍方式在基片的左右端面形成端頭內(nèi)電極；十七形成端電極以滾鍍方式形成端電極。上述多元金屬法制作的保險絲存在一個致命的缺點(diǎn)是容易老化。由于銅金屬層與錫金屬層之間是緊密接觸的，在接觸的時候往往伴隨著相互的滲透，而滲透的程度與時間和溫度相互正關(guān)系，即隨著時間的增加滲透的程度愈厲害、隨著溫度的增加滲透的程度愈厲害，而且在正常的工作中往往是伴隨著較多的發(fā)熱，特別是當(dāng)保險絲有非常瞬間的浪涌時(此浪涌電流不足以使保險絲在該時刻熔斷)，錫金屬層由于熔點(diǎn)較低產(chǎn)生部分融化，該融化的錫加速了對高熔點(diǎn)金屬銅的滲透，久而久之，本來屬于不同層的兩層金屬逐步形成了一個合金層，這時，當(dāng)一個正常的浪涌電流通過時，由于銅錫合金的熔點(diǎn)較低，這時可能會出現(xiàn)意外的熔斷現(xiàn)象。當(dāng)然，銅錫兩層金屬形成了一個合金層是一個極端的假設(shè)，但隨著合金層的從無到有，從小到大的過程實際上確是抗浪涌能力逐漸P爭低的過程。上述多元金屬法制作的保險絲另一個缺點(diǎn)是由于錫層與銅層是緊密接觸的，在工作時它參與了電流的分配，這對于熔斷特性的一致性來說是一個不利的因素，因為在制作過程中不同芯片的銅層或錫層的厚度、寬度及均勻性總存在著差異，這些差異在操作過程中唯一能被方便檢測的是通過芯片冷電阻的測量，而且一般地，在同一種型號的片式保險絲里，我們就是通過檢測內(nèi)阻來篩選合格的產(chǎn)品的，這樣，針對這種由兩層金屬參與導(dǎo)電的保險絲就存在這么一個問題總電阻相等的兩個保險絲，可能一個保險絲的銅電阻相對于另一個保險絲的銅電阻大，而其錫電阻相對另一個保險絲的錫電阻則小。眾所周知，銅的電阻率、密度、導(dǎo)熱性等與錫有著很大的差別，這就造成了可能通過冷電阻嚴(yán)格分選出的"合格"的保險絲其熔斷特性會有較大的差異。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種貼片保險絲的制備方法，該方法制備的保險絲能確保所需的速斷性、耐脈沖性等熔斷特性，更主要的是，由于其在長期的使用中不易老化，熔斷的曲線更為穩(wěn)定，可有效地使用在諸如航天、軍工等要求嚴(yán)酷的設(shè)備中。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種高可靠性片式保險絲的制備方法是先在基板上形成背電極，然后在基板上根據(jù)保險絲金屬熔體的形狀，采用絲網(wǎng)印刷法或沉積電鍍掩膜蝕刻的方法在絕緣基板上形成第一金屬層；將金屬漏網(wǎng)貼在基板上，第一金屬層的兩端被遮擋，用汽相沉積法沉積一絕緣層；移開金屬漏網(wǎng)，用絲網(wǎng)印刷法在絕緣層上印刷第二金屬層，再將保護(hù)層覆蓋在基板的除兩端電極所在部位的上表面，以保護(hù)熔體；最后形成形成端頭內(nèi)電極和端電極，即得成品。本發(fā)明方法中，第一金屬層的材質(zhì)為銀、銅或金。所說的絕緣層的厚度為l-5微米，材質(zhì)為導(dǎo)熱性和絕緣性均好的金屬氧化物或氧化物的混合物，其軟化點(diǎn)溫度小于第一金屬層的熔點(diǎn)溫度但高于第二金屬層的熔點(diǎn)。第二金屬層的材質(zhì)為錫，其圖形的線條與第一金屬層的部分線條在俯視下重合。保護(hù)層材料為玻璃漿料、硅樹脂、聚酰胺或環(huán)氧樹脂等。由上述方法制得的貼片保險絲，包括陶瓷基片1、第一金屬層2、絕緣層3、第二金屬層4、封裝層5、背電極6和金屬端頭。第一金屬層2和第二金屬層4之間有一絕緣層相隔開，且絕緣層的軟化點(diǎn)溫度在第一金屬層和第二金屬層之間。所說的金屬端頭包括端頭內(nèi)電極7、端電極鎳8和端電極錫9。其優(yōu)點(diǎn)在于第二金屬層錫與第一金屬層相隔開，在正常的狀態(tài)下二者不會相互滲透而形成合金層，避免了前面所講到的老化現(xiàn)象；由于第二金屬層在常態(tài)下不參與電流的分配，在冷態(tài)下所測量到的電阻完全是第一金屬層的電阻，這樣通過阻值篩選出的合格的保險絲，其熔斷特性更為一致。另外，相對于現(xiàn)有方法而言，本發(fā)明制作過程簡單，制造成本亦相應(yīng)大大降低。第一金屬層使用了厚膜印刷方式，比使用光刻腐蝕方式更加簡單，效率更高，而且控制精度并不會比光刻低，在該產(chǎn)品上使用該技術(shù)能力已足夠。本發(fā)明方法制得的貼片保險絲，其工作原理主要是隨著保險絲過負(fù)載時間的增加或過負(fù)栽的繼續(xù)變大，第一金屬層發(fā)熱，溫度上升，當(dāng)達(dá)到絕緣層的軟化點(diǎn)時，絕緣層撕開一缺口，這時，已經(jīng)熔融的第二金屬層錫迅速進(jìn)入到第一金屬層，使第一金屬層瞬間熔斷，從而達(dá)到了保護(hù)電路的目的。圖1是本發(fā)明制備方法流程圖圖2為本發(fā)明方法制得的貼片保險絲結(jié)構(gòu)示意圖l.基板2.第一金屬層3.絕緣層4.第二金屬層5.封裝層6.背電極7.端頭內(nèi)電極8.端電極鎳9.端電極錫圖3是現(xiàn)有多元金屬法片式保險絲的結(jié)構(gòu)示意圖具體實施例方式實施例1:貼片保險絲的制備制備流程如圖1，具體操作如下一提供基板l，材質(zhì)以氧化鋁或滑石瓷為主二形成背電極在基板1下表面的左右兩側(cè)，通過絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電漿料形成背電極圖形6，導(dǎo)電漿料材質(zhì)含銀；三、放入干燥爐中干燥(溫度150。C時間15min)四形成正面電相_在基板1的正面通過絲網(wǎng)印刷形成正面電極2,材質(zhì)含銀；五、放入干燥爐中干燥(溫度150。C時間15min)六、放入燒結(jié)爐中燒結(jié)(最高溫度600。C一850。C時間60min)七、形成熔絲圖形在兩個面電極之間通過絲網(wǎng)印刷方式將熔絲漿料印刷在陶資片上，熔絲的兩頭分別搭接在面電極上面，與面電極形成電氣連接。熔絲的圖形可以是直線形，也可以是其他任何形狀，一般常見的還有蛇形等。熔絲漿料的成分主要是一些導(dǎo)電金屬，一般可以由銀、把、銅、鉑等材料中的一種或多種組成。該圖形還可以和面電極圖形一起設(shè)計成一個整體的"工"字形，在印刷時兩個圖形一次印刷成型。為了便于圖示說明，這里將熔絲和面電極合二為一后統(tǒng)稱為面電極，即一個"工"字形的面電極。八、放入燒結(jié)爐中燒結(jié)(最高溫度600°C—850°C時間60min)九形成絕緣層用金屬漏網(wǎng)對齊貼在基板的正面；將貼有金屬漏網(wǎng)的基板通過汽相沉積法在基板1和正面電極2上被上一層很薄的氧化物材料；十形成第二金屬層通過絲網(wǎng)印刷在絕緣層3上形成第二金屬層4，其范圍小于絕緣層3，材質(zhì)為錫；十一形成保護(hù)層(封裝層5)通過絲網(wǎng)印刷方式在覆蓋有以上圖形的表面上印刷一層保護(hù)材料(可以是環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂等材料)，該圖形的長度小于陶瓷片的長度，印刷在正中位置，將面電極露出來；十二形成端頭內(nèi)電極以濺鍍方式在基板1左右端面鍍上內(nèi)電極7，材質(zhì)為Ni-Cr合金；十三形成端電極以滾鍍方式形成覆蓋背、正面電極、端頭內(nèi)電極的端電極8和9，材質(zhì)分別是鎳和錫。經(jīng)上述步驟制得的片式保險絲結(jié)構(gòu)如圖2,包括陶瓷基片1、第一金屬層2、絕緣層3、第二金屬層4、封裝層5、背電極6和金屬端頭，第一金屬層2和第二金屬層4之間絕緣層3。實施例2:通過上述實施例l做出S1206-V-2A產(chǎn)品，按照GB9364.4-2006及GB9364.1-19977檢驗項目和技術(shù)要求進(jìn)行測試，完全滿足性能要求，特別是老化試驗結(jié)果相對于傳統(tǒng)的多元金屬法更是大有改善，其兩倍電流和十倍電流的熔斷時間的散差遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于前者。為了便于說明，列出上述試驗的對照表表一老化試驗對比<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注老化試驗條件為各取樣品20只，在溫度為30。C濕度為60%通以額定電流200h,樣品結(jié)束后分別做兩倍電流和十倍電流的熔斷時間。本試驗所用到儀器BXC-35A熔斷測試儀，DS5062M數(shù)字示波器，HWS-08A高溫高濕恒溫爐。權(quán)利要求1、一種高可靠性片式保險絲的制備方法，是先在基板上形成背電極，然后在基板上根據(jù)保險絲金屬熔體的形狀，采用絲網(wǎng)印刷法或沉積電鍍掩膜蝕刻的方法在絕緣基板上形成第一金屬層；將金屬漏網(wǎng)貼在基板上，第一金屬層的兩端被遮擋，用汽相沉積法沉積一絕緣層；移開金屬漏網(wǎng)，用絲網(wǎng)印刷法在絕緣層上印刷第二金屬層，再將保護(hù)層覆蓋在基板的除兩端電極所在部位的上表面，以保護(hù)熔體；最后形成形成端頭內(nèi)電極和端電極，即得成品。2、根據(jù)權(quán)利要求1所說的高可靠性片式保險絲的制備方法，其特征在于，第一金屬層2的材質(zhì)為銀、銅或金。3、根據(jù)權(quán)利要求2所說的高可靠性片式保險絲的制備方法，其特征在于，所說的絕緣層的厚度為1-5微米，材質(zhì)為導(dǎo)熱性和絕緣性均好的金屬氧化物或氧化物的混合物，其軟化點(diǎn)溫度小于第一金屬層的熔點(diǎn)溫度但高于第二金屬層的熔點(diǎn)。4、根據(jù)權(quán)利要求3所說的高可靠性片式保險絲的制備方法，其特征在于，第二金屬層的材質(zhì)為錫。全文摘要本發(fā)明屬于熔斷器領(lǐng)域，具體涉及一種用于保護(hù)電子元器件的貼片保險絲的制備方法。具體是先在基板上形成背電極，然后在基板上根據(jù)保險絲金屬熔體的形狀，采用絲網(wǎng)印刷法或沉積電鍍掩膜蝕刻的方法在絕緣基板上形成第一金屬層；將金屬漏網(wǎng)貼在基板上，第一金屬層的兩端被遮擋，用汽相沉積法沉積一絕緣層；移開金屬漏網(wǎng)，用絲網(wǎng)印刷法在絕緣層上印刷第二金屬層，再將保護(hù)層覆蓋在基板的除兩端電極所在部位的上表面，以保護(hù)熔體；最后形成形成端頭內(nèi)電極和端電極，即得成品。該方法工藝簡單，制備的保險絲能確保所需的速斷性、耐脈沖性等熔斷特性，其在長期的使用中不易老化，熔斷的曲線更為穩(wěn)定。文檔編號H01H69/00GK101447370SQ200810235439公開日2009年6月3日申請日期2008年11月25日優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日發(fā)明者南式榮,曹小明,楊漫雪,陸秀榮申請人:南京薩特科技發(fā)展有限公司