CN107408474B - 开关元件 - Google Patents
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Abstract
开关元件中,不依赖物理的机械要素的连动而谋求小型化并且迅速使电路工作。在开关元件中,具有:第1、第2电极11、12;搭载在第1电极11上的第1可熔导体13;以及经由绝缘体10而与第1电极11邻接且熔点比第1可熔导体13高的高熔点金属体15,第1可熔导体13的面积具有与第1电极11的连接面积以上的大小,利用高熔点金属体15的通电所伴随的发热来使第1可熔导体13熔化,经由该熔化导体13a使第1电极11及第2电极12连接、使之电短路。
Description
技术领域
本发明关于开关元件,特别关于谋求小型化且通过表面安装能够容易装入到要动作的元件的开关元件。
本申请以在日本于2014年12月18日申请的日本专利申请号特愿2014-256735为基础主张优先权,该申请通过被参照,被引入至本申请。
背景技术
作为使警报器工作的开关元件,一般使用警报用熔丝。若示出警报用熔丝的一个例子,则如图29所示,在熔丝座200内设置有:分别与使警报器工作的警报电路205连接并且平常时分离配置的一对警报接点201、202;使警报接点201、202接触的弹簧203;以及将弹簧203保持在向与警报接点202分离的位置施力的位置的熔丝线204。
警报接点201、202通过接触来使警报电路205工作,通过板簧等的具有弹性的导通材料来形成,并靠近配置。警报电路205进行例如蜂鸣器或灯的工作、利用晶闸管或继电器电路的驱动等来进行的警报***的工作等。
弹簧203通过熔丝线204以向与警报接点202分离的位置施力的状态被保持。而且,弹簧203因熔丝线204熔断而弹性恢复,按压警报接点202而接触警报接点201。
熔丝线204将弹簧203以弹性位移的状态保持,并且若根据各种传感器的检测进行通电,则利用自发热来熔断,释放弹簧203。
先前技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-76610号公报。
发明内容
发明要解决的课题
现有的警报用熔丝使用这样的结构:通过熔丝线204将弹簧203以弹性位移的状态保持,并且使熔丝线204熔断而释放该弹簧203的应力,从而物理地按压警报接点202,由此使警报接点201、202间短路。这样的警报用熔丝中,由于使用利用机械要素的物理的连动来使警报电路工作的结构,所以确保警报接点201、202或弹簧203的可动范围等而警报用熔丝的结构变大,难以使用于窄小化的电路,另外制造成本也高。
另外,为了警报接点201、202的短路必须熔断熔丝线204,因此继续通电超过额定的电流,只要熔丝线204不熔断就不能使警报电路工作。
因此,本发明的目的在于提供不依赖物理的机械要素的连动而谋求小型化并且迅速使电路工作的开关元件。
用于解决课题的方案
为了解决上述的课题,本发明所涉及的开关元件,具有:第1、第2电极;搭载在上述第1电极上的第1可熔导体;以及经由绝缘体而与上述第1电极邻接且熔点比上述第1可熔导体高的高熔点金属体,上述第1可熔导体的面积具有与上述第1电极的连接面积以上的大小,上述第1可熔导体重叠在上述第2电极上,利用上述高熔点金属体的通电所伴随的发热使上述第1可熔导体熔化,经由该熔化导体连接上述第1电极及第2电极、使之电短路。
另外,本发明所涉及的开关元件,具有:第1、第2电极;搭载在上述第1电极上的第1可熔导体;以及经由绝缘体而与上述第1电极邻接且熔点比上述第1可熔导体高的高熔点金属体,上述第1可熔导体的面积具有与上述第1电极的连接面积以上的大小,利用上述高熔点金属体的通电所伴随的发热使上述第1可熔导体熔化,经由该熔化导体连接上述第1电极及第2电极、使之电短路,上述高熔点金属体在使上述第1可熔导体熔化、使上述第1、第2电极短路之后熔断。
发明效果
依据本发明,第1可熔导体的面积具有与第1电极重叠的连接面积以上的大小。由此,本发明中,为在第1、第2电极间跨接而凝聚,第1可熔导体具有足够的熔化导体的体积,能够可靠地使第1、第2电极间短路。
附图说明
[图1]图1是示出适用本发明的开关元件的工作前的状态的图,(A)是俯视图,(B)是A-A’截面图,(C)是B-B’截面图,(D)是C-C’截面图。
[图2]图2是示出开关元件的高熔点金属体发热,经由可熔导体的熔化导体而第1、第2电极短路的状态的图,(A)是俯视图,(B)是A-A’截面图,(C)是B-B’截面图,(D)是C-C’截面图。
[图3]图3是示出开关元件的高熔点金属体熔断的状态的图,(A)是俯视图,(B)是A-A’截面图,(C)是B-B’截面图,(D)是C-C’截面图。
[图4]图4是开关元件的电路图,(A)示出工作前,(B)示出开关导通的状态,(C)示出由高熔点金属体构成的熔丝被切断的状态。
[图5]图5是示出警报电路的电路图。
[图6]图6是示出连接高熔点金属体与第1电极的开关元件的图,(A)是俯视图,(B)是A-A’截面图,(C)是电路图。
[图7]图7是示出在盖部件形成盖部电极的开关元件的截面图。
[图8]图8是示出在绝缘基板的表面上使高熔点金属体与第1、第2电极及第1可熔导体重叠的开关元件的图,(A)是俯视图,(B)是A-A’截面图。
[图9]图9是示出将高熔点金属体形成在绝缘基板的背面,并与形成在绝缘基板的表面的第1、第2电极及第1可熔导体重叠的开关元件的图,(A)是俯视图,(B)是A-A’截面图。
[图10]图10是示出在第2电极上搭载第2可熔导体的开关元件的工作前的状态的俯视图。
[图11]图11是示出将第1可熔导体以与第1、第2电极绝缘的状态搭载的开关元件的图,(A)是省略盖部件而示出的俯视图,(B)是C-C’截面图,(C)是示出第1可熔导体熔化的状态的C-C’截面图。
[图12]图12是示出将第1可熔导体以与第1、第2电极绝缘并且通过粘接剂来固定的状态搭载的开关元件的图,(A)是俯视图,(B)是C-C’截面图。
[图13]图13是示出将第1可熔导体以与第1电极绝缘并且通过粘接剂来固定的状态搭载,将第2可熔导体以与第2电极绝缘并且通过粘接剂来固定的状态搭载的开关元件的图,(A)是俯视图,(B)是C-C’截面图。
[图14]图14是示出具备第1可熔导体且第1、第2电极和高熔点金属体经由绝缘体而邻接的开关元件的图,(A)是俯视图,(B)是A-A’截面图。
[图15]图15是示出高熔点金属体的俯视图。
[图16]图16是示出第1、第2电极和高熔点金属体经由绝缘体而邻接的状态的图,(A)是俯视图,(B)是A-A’截面图。
[图17]图17是示出第1、第2电极和高熔点金属体经由绝缘体而邻接的开关元件的图,(A)示出工作前,(B)示出第1可熔导体熔化,使第1、第2电极短路的状态,(C)示出高熔点金属体熔断的状态。
[图18]图18是示出具备第1、第2可熔导体且第1、第2电极和高熔点金属体经由绝缘体而邻接的开关元件的图,(A)是俯视图,(B)是A-A’截面图。
[图19]图19是示出具备第1、第2可熔导体,且第1、第2电极和高熔点金属体经由绝缘体而邻接的开关元件的图,(A)示出工作前,(B)示出第1、第2可熔导体熔化,第1、第2电极短路的状态,(C)示出高熔点金属体熔断的状态。
[图20]图20是示出将第1可熔导体以与第1、第2电极绝缘的状态搭载的开关元件的图,(A)是省略盖部件而示出的俯视图,(B)是A-A’截面图,(C)是示出第1可熔导体熔化的状态的A-A’截面图。
[图21]图21是示出将第1可熔导体以与第1、第2电极绝缘并且通过粘接剂来固定的状态搭载的开关元件的图,(A)是俯视图,(B)是A-A’截面图。
[图22]图22是示出将第1可熔导体以与第1电极绝缘并且通过粘接剂来固定的状态搭载,并将第2可熔导体以与第2电极绝缘并且通过粘接剂来固定的状态搭载的开关元件的图,(A)是俯视图,(B)是A-A’截面图。
[图23]图23是示出具有高熔点金属层和低熔点金属层,并具备包覆构造的可熔导体的立体图,(A)示出以低熔点金属层为内层并以高熔点金属层包覆的构造,(B)示出以高熔点金属层为内层并以低熔点金属层包覆的构造。
[图24]图24是示出具备高熔点金属层和低熔点金属层的层叠构造的可熔导体的立体图,(A)示出上下2层构造,(B)示出内层及外层的3层构造。
[图25]图25是示出具备高熔点金属层和低熔点金属层的多层构造的可熔导体的截面图。
[图26]图26是示出在高熔点金属层的表面形成线状的开口部并露出低熔点金属层的可熔导体的俯视图,(A)是沿着长度方向形成开口部,(B)是沿着宽度方向形成开口部。
[图27]图27是示出在高熔点金属层的表面形成圆形的开口部并露出低熔点金属层的可熔导体的俯视图。
[图28]图28是示出在高熔点金属层形成圆形的开口部,内部填充有低熔点金属的可熔导体的俯视图。
[图29]图29是示出现有的警报元件的图,(A)是工作前的截面图,(B)是工作后的截面图。
具体实施方式
以下,一边参照附图,一边对适用本发明的开关元件详细地进行说明。此外,本发明不只局限于以下的实施方式,在不脱离本发明的要点的范围内当然可以进行各种变更。另外,附图是示意性的,存在各尺寸的比例等不同于现实的情况。具体的尺寸等应参考以下的说明进行判断。另外,当然附图相互之间也包括互相的尺寸的关系或比例不同的部分。
[开关元件]
适用本发明的开关元件1,如图1所示,具有:绝缘基板10;在绝缘基板10上靠近而形成的第1、第2电极11、12;搭载在第1电极11上的第1可熔导体13;以及经由绝缘基板10在同一面上与第1电极11邻接且熔点比第1可熔导体13高的高熔点金属体15。此外,图1(A)是第1可熔导体熔断前的开关元件1除了盖部件20之外而示出的俯视图,图1(B)是A‐A’截面图,图1(C)是B‐B’截面图,图1(D)是C‐C’截面图。
该开关元件1中,第1、第2电极11、12与由蜂鸣器或灯或者警报***等构成的警报器31连接,因高熔点金属体15的发热而使第1可熔导体13熔化,从而因该熔化导体使第1、第2电极11、12间短路,使作为警报器31的蜂鸣器或灯或者警报***等工作。
绝缘基板10使用例如氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆等的具有绝缘性的部件以大致方形状形成。除此之外,绝缘基板10也可以使用环氧玻璃基板、酚醛基板等的使用于印刷布线基板的材料。
[第1、第2电极]
第1、第2电极11、12在绝缘基板10的表面10a上,互相靠近配置并且通过分离而开路。另外,在第1电极11搭载有后述的第1可熔导体13。关于第1、第2电极11、12,高熔点金属体15伴随通电而发热,从而如图2所示,第1可熔导体13的熔化导体13a在第1、第2电极11、12间跨接而凝聚、结合,构成经由该熔化导体13a而短路的开关2。此外,图2(A)是第1可熔导体熔断时的开关元件1除了盖部件20之外而示出的俯视图,图2(B)是A‐A’截面图,图2(C)是B‐B’截面图,图2(D)是C‐C’截面图。
第1、第2电极11、12被高熔点金属体15加热,从而能够使第1可熔导体13的熔化导体13a容易凝聚。
第1、第2电极11、12分别经由设置在绝缘基板10的侧面10b、10c的齿形结构(Castellation)而与设置在背面10f的外部连接端子11a、12a连接。第1、第2电极11、12经由这些外部连接端子11a、12a而与警报器31连接,通过开关元件1的动作,成为对该警报器31的供电路径(参照图5)。
第1、第2电极11、12能够使用Cu或Ag等的一般的电极材料来形成。另外,优选通过镀层处理等的公知方法在第1、第2电极11、12的表面上镀敷Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等的覆膜。由此,开关元件1能够防止第1、第2电极11、12的氧化,可靠地保持第1可熔导体13的熔化导体。另外,在将开关元件1回流安装的情况下,连接第1可熔导体13的连接用焊锡17或者形成第1可熔导体13的外层的低熔点金属熔化,从而能够防止对第1、第2电极11、12进行熔蚀(焊锡腐蚀)。
[高熔点金属体]
高熔点金属体15是通电时发热的具有导电性的部件,熔点比第1可熔导体13高,例如由W、Mo、Ru、Cu、Ag、或者以这些为主成分的合金等构成。高熔点金属体15能够通过将这些合金或者组合物、化合物的粉状物与树脂粘合剂等混合,使用丝网印刷技术对作成膏状的混合物进行图案形成,进行烧成等而形成。
高熔点金属体15在绝缘基板10的表面10a上与第1、第2电极11、12并排地配置。由此高熔点金属体15经由绝缘基板10而与第1电极11邻接,若伴随通电而发热,则热会经由绝缘基板10而传递,能够使搭载在第1电极11上的第1可熔导体13熔化。
另外,高熔点金属体15经由设置在绝缘基板10的侧面10b、10c的齿形结构而与设置在背面10f的外部连接端子15a连接。高熔点金属体15经由外部连接端子15a而与成为警报器31工作的触发器的功能电路32连接,因功能电路32的异常所伴随的过电流而发热(参照图5)。
另外,高熔点金属体15在与第1可熔导体13靠近的位置,形成有相对较细、因电流集中而局部地发热至高温的发热部15b。通过在与第1可熔导体13靠近的位置设置发热部15b,高熔点金属体15有效率地使第1可熔导体13熔化,能够使第1、第2电极11、12迅速短路。
如图1所示,高熔点金属体15在功能电路32正常工作时,流过额定内的适当的电流。而且,高熔点金属体15在因功能电路32的异常而流过过电流时发热,如图2所示,使第1可熔导体13熔化,并经由熔化导体13a使第1、第2电极11、12短路。其后,高熔点金属体15也继续发热,从而如图3所示,因自身的焦耳热而熔断。由此,高熔点金属体15的因功能电路32的异常造成的过电流被截断,停止发热。即,高熔点金属体15作为使第1可熔导体13熔化并且通过自发热来截断自身的供电路径的熔丝发挥功能。此外,图3(A)是第1可熔导体13及高熔点金属体15熔断时的开关元件1除了盖部件20之外而示出的俯视图,图3(B)是A‐A’截面图,图3(C)是B‐B’截面图,图3(D)是C‐C’截面图。
另外,高熔点金属体15通过局部地设置成为高温的发热部15b,在该发热部15b熔断。此时,高熔点金属体15由于发热部15b相对较细地形成,所以熔断时产生的电弧放电也收敛到小规模,与后述的第1绝缘层16的包覆效果一起,能够防止熔化导体的飞散。
此外,高熔点金属体15除了通过印刷上述的导电膏来图案形成以外,也可以使用铜箔或银箔等的高熔点金属箔、或铜线或银线等的高熔点金属线来形成。另外,在使用高熔点金属箔或高熔点金属线来构成高熔点金属体15的情况下,由于高熔点金属体15熔断后的熔化导体的泄漏问题比导电图案少,所以作为绝缘基板10能够适宜使用热传导性优异、并且能够迅速熔化第1可熔导体13的陶瓷基板。
[第1绝缘层]
第1、第2电极11、12及高熔点金属体15在绝缘基板10的表面10a上被第1绝缘层16包覆。第1绝缘层16为了谋求第1、第2电极11、12及高熔点金属体15的保护及绝缘,并且抑制高熔点金属体15熔断时的电弧放电而设置,例如由玻璃层构成。
第1绝缘层16覆盖高熔点金属体15的发热部15b,并且形成在第1、第2电极11、12的除了前端部11b、12b之外的区域上。即,第1、第2电极11、12中,前端部11b、12b从第1绝缘层16露出,使得后述的第1可熔导体13的熔化导体13a能够凝聚、结合。
另外,第1绝缘层16在与第1电极11重叠的一部分形成有开口部16a。而且,第1电极11在前端部11b及开口部16a设置有连接用焊锡17,通过该连接用焊锡17在前端部11b与开口部16a之间跨接,在第1绝缘层16上支撑第1可熔导体13。
[第2绝缘层]
另外,也可以在高熔点金属体15与绝缘基板10之间形成第2绝缘层24。第2绝缘层24与第1绝缘层16同样,由玻璃等构成。
此时,第2绝缘层24也可以在包括发热部15b的中心的区域局部地形成。高熔点金属体15的发热部15b的中心附近层叠在第2绝缘层24上。由此,如图3所示,高熔点金属体15中,发热部15b横跨第2绝缘层24而形成,第2绝缘层24的热传导率小于绝缘基板10且熔断时在第2绝缘层24上截断。因而,高熔点金属体15能够提高熔断后的绝缘电阻,并能可靠地防止泄漏。
[第1可熔导体]
经由第1绝缘层16而搭载在第1、第2电极11、12上的第1可熔导体13,能够使用利用高熔点金属体15的发热迅速熔化的任一种金属,能够适宜使用例如焊锡、或以Sn为主成分的无铅焊锡等的低熔点金属。
另外,第1可熔导体13也可以含有低熔点金属和高熔点金属。作为低熔点金属,优选使用焊锡、或以Sn为主成分的无铅焊锡等,作为高熔点金属,优选使用Ag、Cu或以这些为主成分的合金等。通过含有高熔点金属和低熔点金属,在将开关元件1回流安装的情况下,即便回流温度超过低熔点金属的熔化温度而低熔点金属熔化,也能抑制低熔点金属向外部流出,维持第1可熔导体13的形状。另外,熔断时,低熔点金属也熔化,从而对高熔点金属进行熔蚀(焊锡腐蚀),由此能够在高熔点金属的熔点以下的温度下迅速熔断。此外,第1可熔导体13如后面说明的那样,能够由各种结构形成。
在此,第1可熔导体13通过连接用焊锡17连接到第1电极11上。而且,第1可熔导体13的面积具有与第1电极11重叠的连接面积以上的大小。即,第1可熔导体13连接到第1电极11上,并且具有与第1电极11重叠的连接面积以上的面积,优选向第2电极12侧伸出而被支撑。
由此,为在第1、第2电极11、12的各前端部11b、12b跨接间而凝聚,第1可熔导体13具有足够的熔化导体13a的体积,能使第1、第2电极11、12间可靠地短路。
此外,第1可熔导体13的面积具有与第1电极11的连接面积的2倍以上,这对为使第1、第2电极11、12间可靠地短路而确保足够的熔化导体13a的量来说是优选的。
另外,如图1(A)(D)所示,第1可熔导体13也可以被层叠在第2电极12上的第1绝缘层16支撑,从而重叠在第2电极12上。由此,若第1可熔导体13因高熔点金属体15的发热而熔化,则熔化导体13a凝聚到第1、第2电极11、12的各前端部11b、12b上,并且凝聚的熔化导体13a结合,能够使第1、第2电极11、12间更加可靠地短路。
此外,为了防止氧化、提高润湿性等,第1可熔导体13优选涂敷有焊剂18。
[开关电路/警报电路]
如以上那样的开关元件1具有如图4所示那样的电路结构。即,开关元件1构成这样的开关2,即第1电极11和第2电极12在正常时开路(图4(A)),因高熔点金属体15的发热而第1可熔导体13熔化时,经由该熔化导体13a短路(图4(B))。此外,第1、第2电极11、12的各外部连接端子11a、12a构成开关2的两端子。而且,在开关2短路后,高熔点金属体15因自发热而熔断,供电路径被截断,从而停止发热(图4(C))。
而且,开关元件1例如装入到警报电路30而使用。图5是示出警报电路30的电路结构的一个例子的图。警报电路30具备:通过开关元件1的开关2来使警报器31工作的工作电路33;以及与工作电路电性独立地形成并具有由熔点比第1可熔导体13高的高熔点金属体15构成的熔丝串联连接到电源的功能电路的控制电路34。
如图5所示,开关元件1中,开关2的两外部连接端子11a、12a连接到由蜂鸣器或灯或者警报***等构成的警报器31。另外,开关元件1中,高熔点金属体15的两外部连接端子15a连接到功能电路32。
具有这样结构的开关元件1,对于构成使警报器31动作的开关2的第1、第2电极11、12,通过邻接地形成的高熔点金属体15的发热来使第1可熔导体13熔化,经由该熔化导体使之短路。即,开关元件1采取如下的可以说通过热连接而连动的结构,即:高熔点金属体15和第1、第2电极11、12物理地、电性独立地构成,第1、第2可熔导体13、14利用高熔点金属体15的热而熔化,从而短路。
因而,开关元件1不是通过弹簧或警报接点等的机械要素的连结、结合来构成,另外能够不依赖机械要素的物理的连动而工作,因此能够在绝缘基板10的面内紧凑地设计,在窄小化的安装区域也可以安装。另外,开关元件1谋求减少部件件数、制造工时数,能够谋求低成本化。进而,开关元件1能够通过回流安装等来表面安装绝缘基板10,在窄小化的安装区域中,也能简单地进行安装。
在实际使用时,开关元件1因功能电路32的不良而会有过电流流过高熔点金属体15。于是,如图2及图4(B)所示,高熔点金属体15发热,由此,第1可熔导体13熔化。第1可熔导体13的熔化导体比开口部16a面积大,且凝聚到被高熔点金属体15加热的第1、第2电极11、12的各前端部11b、12b上并加以结合。由此,开关元件1中,第1、第2电极11、12间短路,能够使警报器31工作。即,开关元件1中,开关2成为导通(图3、图4(C))。关于警报电路30,开关元件1的开关2成为导通,从而警报器31通过工作电路33来工作。
此时,开关元件1通过在高熔点金属体15的第1可熔导体13附近设置较细地形成的发热部15b,高电阻的发热部15b成为高温,能够有效率地使第1可熔导体13熔化,使第1、第2电极11、12迅速短路。另外,关于高熔点金属体15,高电阻的发热部15b只是局部成为高温,面向侧缘的两外部连接端子15a散热效果也相互作用而被保持在较低温。因此,开关元件1中,外部连接端子15a的安装用焊锡也不会熔化。
如图3所示,在第1、第2电极11、12间短路后高熔点金属体15也继续发热,因自身的焦耳热而截断。由此,开关元件1截断利用功能电路32进行的通电,停止发热(图4(C))。此时,开关元件1因为高熔点金属体15被第1绝缘层16包覆,所以抑制电弧放电,能够抑制熔化导体的爆发式的飞散。另外,通过在高熔点金属体15设置较细地形成的发热部15b,使熔断部位窄小化,能够减少飞散的熔化导体的量。
进而,通过将第2绝缘层24设置在绝缘基板10与发热部15b之间,高熔点金属体15的熔化导体切入绝缘基板10的表面10a,能够防止因熔化残渣连续而造成的泄漏。另外,通过将第2绝缘层24局部地形成在发热部15b的中心区域,高熔点金属体15在第2绝缘层24上被截断,能够可靠地截断。
这样,开关元件1通过熔点比第1可熔导体13高的高熔点金属体15发热,能够可靠地使第1可熔导体13先于高熔点金属体15熔化,使第1、第2电极11、12短路。即,开关元件1中,高熔点金属体15的截断并不会成为使第1、第2电极11、12短路的要件。因而,开关元件1能够作为伴随功能电路32的异常传递流过超过高熔点金属体15的额定的电流的情况的警报开关而使用。
另外,高熔点金属体15利用自身的焦耳热来截断,从而自动停止发热。因而,开关元件1无需设置对利用功能电路32的供电进行限制的机构,而能够以简单的结构停止高熔点金属体15的发热,能够谋求元件整体的小型化。
[连接部]
另外,开关元件1也可以如图6(A)~(C)所示,形成连接高熔点金属体15与搭载第1可熔导体13的第1电极11的连接部19。连接部19例如使用与高熔点金属体15或第1电极11相同的导电材料,能够通过在与高熔点金属体15或第1电极11相同的工序中图案形成而设置。
通过连接高熔点金属体15与第1电极11,开关元件1在高熔点金属体15因通电而发热时,使热经由连接部19及第1电极11而传递到第1可熔导体13,能够更加迅速地熔化。因此,连接部19优选通过热传导性优异的Ag或Cu等的金属材料来形成。
[盖部件/盖部电极]
开关元件1在绝缘基板10上安装有保护内部的盖部件20。开关元件1中,绝缘基板10被盖部件20覆盖,从而其内部被保护。盖部件20具有构成开关元件1的侧面的侧壁21和构成开关元件1的上表面的顶面部22,侧壁21连接在绝缘基板10上,从而成为封闭开关元件1的内部的盖体。该盖部件20与上述绝缘基板10同样,例如,使用热塑性塑料、陶瓷、环氧玻璃基板等的具有绝缘性的部件来形成。
另外,如图7所示,盖部件20也可以在顶面部22的内面侧形成盖部电极23。盖部电极23形成在跨接第1、第2电极11、12的各前端部11b、12b间而重叠的位置。该盖部电极23在高熔点金属体15发热、第1可熔导体13熔化时,与凝聚于第1、第2电极11、12上的熔化导体13a接触而润湿扩展,从而增加保持熔化导体13a的容许量,能够使第1、第2电极11、12更加可靠地短路。
[变形例1]
此外,适用本发明的开关元件也可以在绝缘基板的表面上,使高熔点金属体与第1、第2电极重叠。此外,在以下的说明中,对于与上述的开关元件1同样的结构,标注相同标号并省略其详细情况。该开关元件40如图8(A)(B)所示,高熔点金属体15跨接绝缘基板10的表面10a的相对置的侧面10d、10e侧的缘部之间而形成。另外,开关元件40中,第1、第2电极11、12形成在绝缘基板10的表面10a的相对置的侧面10b、10c侧的缘部。
高熔点金属体15在绝缘基板10的大致中央部被第1绝缘层41包覆。另外,高熔点金属体15经由形成在绝缘基板10的侧面10d、10e的齿形结构而与形成在背面10f的外部连接端子15a连接。另外,高熔点金属体15形成有通过使第1、第2电极11、12重叠的中间部比两端部更细地形成而发热至高温的发热部15b。
第1、第2电极11、12经由形成在绝缘基板10的侧面10b、10c的齿形结构而与形成在背面10f的外部连接端子11a、12a连接。另外,第1、第2电极11、12从侧面10b、10c侧的缘部跨接到第1绝缘层41的上表面而形成,在第1绝缘层41的上表面彼此前端部11b、12b靠近并且分离,从而处于开路。另外,第1、第2电极11、12除了前端部11b、12b之外,被第2绝缘层42包覆。
在第2绝缘层42在一部分形成有开口部42a。而且,第1电极11在前端部11b及开口部42a设置有连接用焊锡,通过该连接用焊锡在前端部11b与开口部42a之间跨接,在第2绝缘层42上支撑第1可熔导体13。
在此,第1可熔导体13的面积具有与第1电极11重叠的连接面积以上的大小。而且,优选具有与第1电极11的连接面积的2倍以上的面积,进而优选为第1可熔导体13向第2电极12侧伸出,并被形成在第2电极2上的第2绝缘层42支撑。
由此,开关元件40中,第1、第2电极11、12的前端部11b、12b及第1可熔导体13的至少一部分,与高熔点金属体15的发热部15b重叠。此外,为防止氧化、提高润湿性等,在第1可熔导体13上涂敷有焊剂18。
第1、第2绝缘层41、42与上述的开关元件1的绝缘层16同样,能够适宜使用玻璃等的绝缘材料。
依据这样的开关元件40,由于第1、第2电极11、12及第1可熔导体13与高熔点金属体15的发热部15b重叠地配置,所以能够使第1可熔导体13因发热部15b的发热而迅速熔化,使第1、第2电极11、12短路。此时,开关元件40中,发热部15b和第1、第2电极11、12及第1可熔导体13经由由玻璃等构成的第1、第2绝缘层41、42连续地层叠,因此能够有效率地传导发热部15b的热。
另外,关于开关元件40,为在第1、第2电极11、12的各前端部11b、12b间跨接而凝聚,第1可熔导体13具有足够的熔化导体13a的体积,能够使第1、第2电极11、12间可靠地短路。
[第3绝缘层]
另外,开关元件40也可以在高熔点金属体15与绝缘基板10之间形成第3绝缘层43。第3绝缘层43与第1、第2绝缘层41、42同样,由玻璃等构成。此时,第3绝缘层43也可以在包含发热部15b的中心的区域局部地形成。高熔点金属体15中,发热部15b的中心附近层叠在第3绝缘层43上。由此,高熔点金属体15中,发热部15b横跨第3绝缘层43而形成,当熔断时在第3绝缘层43上截断。因而,高熔点金属体15能够提高熔断后的绝缘电阻,能够可靠地防止泄漏。
[变形例2]
另外,适用本发明的开关元件也可以在绝缘基板的表面形成第1、第2电极,在绝缘基板的背面形成高熔点金属体,从而使高熔点金属体和第1、第2电极重叠。此外,在以下的说明中,对于与上述的开关元件1同样的结构,标注相同标号并省略其详细情况。该开关元件50如图9所示,跨接绝缘基板10的背面10f的相对置的侧面10d、10e侧的缘部之间而形成高熔点金属体15。另外,开关元件50中,第1、第2电极11、12形成在绝缘基板10的表面10a的相对置的侧面10b、10c侧的缘部。
高熔点金属体15在绝缘基板10的大致中央部被第1绝缘层51包覆。另外,高熔点金属体15与形成在绝缘基板10的侧面10d、10e侧的缘部的未图示的外部连接端子连接。另外,高熔点金属体15形成有通过使第1、第2电极11、12重叠的中间部比两端部更细地形成而发热至高温的发热部15b。
第1、第2电极11、12经由形成在绝缘基板10的侧面10b、10c的齿形结构而与形成在背面10f的未图示的外部连接端子连接。另外,第1、第2电极11、12在从侧缘10b、10c到绝缘基板10的表面10a的大致中央部使彼此的前端部11b、12b靠近并且分离,从而处于开路。另外,第1、第2电极11、12除了前端部11b、12b之外,被第2绝缘层52包覆。
在第2绝缘层52在一部分形成有开口部52a。而且,第1电极11在前端部11b及开口部52a设置有连接用焊锡,通过该连接用焊锡在前端部11b与开口部52a之间跨接,在第2绝缘层52上支撑第1可熔导体13。
在此,第1可熔导体13的面积具有与第1电极11重叠的连接面积以上的大小。而且,优选具有与第1电极11的连接面积的2倍以上的面积,进而优选第1可熔导体13向第2电极12侧伸出,被形成在第2电极12上的第2绝缘层52支撑。
由此,开关元件50中,第1、第2电极11、12的前端部11b、12b及第1可熔导体13的至少一部分,与高熔点金属体15的发热部15b重叠。此外,为防止氧化、提高润湿性等,在第1可熔导体13上涂敷有焊剂18。
第1、第2绝缘层51、52与上述的开关元件1的绝缘层16同样,能够适宜使用玻璃等的绝缘材料。
依据这样的开关元件50,由于第1、第2电极11、12及第1可熔导体13与高熔点金属体15的发热部15b重叠地配置,所以能够使第1可熔导体13因发热部15b的发热而迅速熔化,使第1、第2电极11、12短路。此时,开关元件50中,作为绝缘基板10,使用陶瓷基板等的热传导性优异的材料,从而能够与将高熔点金属体15形成在与设置有第1可熔导体13的面同一面的情况同等地进行加热,因此是适宜的。
另外,关于开关元件50,为在第1、第2电极11、12的各前端部11b、12b间跨接而凝聚,第1可熔导体13具有足够的熔化导体13a的体积,能够使第1、第2电极11、12间可靠地短路。
[第3绝缘层]
另外,开关元件50也可以在高熔点金属体15与绝缘基板10之间形成第3绝缘层53。第3绝缘层53与第1、第2绝缘层51、52同样,由玻璃等构成。此时,第3绝缘层53也可以在包含发热部15b的中心的区域局部地形成。高熔点金属体15中,发热部15b的中心附近层叠在第3绝缘层53上。由此,高熔点金属体15中,发热部15b横跨第3绝缘层53而形成,当熔断时在第3绝缘层53上截断。因而,高熔点金属体15能够提高熔断后的绝缘电阻,能够可靠地防止泄漏。
[第2可熔导体]
此外,开关元件1如图10所示,也可以在第2电极12上搭载第2可熔导体14。第2可熔导体14能够通过与第1可熔导体13相同的材料来形成。另外,第2可熔导体14与第1可熔导体13同样,通过设置在第2电极12的前端部12b及形成在第1绝缘层16上的开口部16a的连接用焊锡来连接。另外,第2可熔导体14也与第1可熔导体13同样,优选具有与第2电极12的连接面积以上的面积,并向第1电极11侧伸出而被支撑。
开关元件1通过设置第1、第2可熔导体13、14,使更多的熔化导体在第1、第2电极11、12间跨接而凝聚,能够更加迅速且更加可靠地使第1、第2电极11、12间短路。
开关元件40、50也同样,也可以在第2电极上设置第2可熔导体14。
[变形例3]
另外,适用本发明的开关元件也可以使第1可熔导体以与第1、第2电极分别绝缘状态搭载在第1、第2电极的附近。此外,在以下的说明中,对于与上述的开关元件1、50同样的结构,标注相同标号并省略其详细情况。该开关元件60中,第1可熔导体13经由第1绝缘层16从第1电极11上向第2电极12侧搭载,优选如图11(A)(B)所示在第1、第2电极11、12间跨接而搭载,从而在第1、第2电极11、12的附近,以与第1、第2电极11、12分别绝缘状态搭载。
由此,第1可熔导体13具有与第1电极11重叠的连接面积以上的面积,为在第1、第2电极11、12的各前端部11b、12b间跨接而凝聚,具有足够的熔化导体13a的体积,能够使第1、第2电极11、12间可靠地短路。
另外,第1可熔导体13如图11(B)所示,优选通过具有绝缘性的盖部件20来谋求定位。盖部件20在第1绝缘层16上根据第1可熔导体13所搭载的位置,形成有定位阶状部25,搭载到绝缘基板10上,从而由定位阶状部25限制第1可熔导体13的搭载位置。由此,第1可熔导体13在曝露于回流温度等的高温环境的情况下,也能保持于跨接在第1、第2电极11、12间的既定位置。
开关元件60在第1可熔导体13因高熔点金属体15的发热而熔化时,如图11(C)所示,因表面张力来使表面积最小的力发挥作用,以球状鼓起。即,第1可熔导体13以向第1、第2电极11、12的相对置的前端部11b、12b间鼓起的方式凝聚,因此能够使第1、第2电极11、12间自动短路。
此外,为防止氧化、提高润湿性等,第1可熔导体13优选涂敷焊剂18。
[变形例4]
另外,适用本发明的开关元件也可以经由绝缘层,将第1可熔导体搭载在第1电极上,并且利用粘接剂来固定。此外,在以下的说明中,对于与上述的开关元件1、50、60同样的结构,标注相同标号并省略其详细情况。该开关元件70中,第1可熔导体13经由第1绝缘层16从第1电极11上向第2电极12侧搭载,优选如图12(A)(B)所示搭载于跨接在第1、第2电极11、12间的既定位置,并且利用粘接剂来固定。
在第1绝缘层16上设置有粘接剂71,通过该粘接剂71在第1绝缘层16上支撑第1可熔导体13。由此,第1可熔导体13被固定在第1绝缘层16上的搭载位置,在曝露于回流温度等的高温环境的情况下,也能保持于跨接在第1、第2电极11、12间的既定位置。
即便在开关元件70中,若第1可熔导体13也因高熔点金属体15的发热而熔化,则因表面张力来使表面积最小的力发挥作用,以球状鼓起。即,第1可熔导体13以向第1、第2电极11、12的相对置的前端部11b、12b间鼓起的方式凝聚,因此能够使第1、第2电极11、12间自动短路。
此外,作为粘接剂71,能够使用公知的粘接剂,但是为了在第1可熔导体13伴随高熔点金属体15的发热而熔化时有效率地传递热,优选热传导率高的粘接剂。
另外,为防止氧化、提高润湿性等,第1可熔导体13优选涂敷焊剂18。
[变形例5]
另外,适用本发明的开关元件也可以经由绝缘层将第1可熔导体搭载在第1电极上并且利用粘接剂来固定,并经由绝缘层将第2可熔导体搭载在第2电极上并且利用粘接剂来固定。此外,在以下的说明中,对于与上述的开关元件1、50、60、70同样的结构,标注相同标号并省略其详细情况。
该开关元件80如图13(A)(B)所示使第1可熔导体13经由第1绝缘层16从第1电极11上向第2电极12侧伸出而搭载,并且利用设置在第1绝缘层16的表面的粘接剂71来固定。由此,第1可熔导体13被固定在第1绝缘层16上的搭载位置,在曝露于回流温度等的高温环境的情况下,也能保持在第1电极11上的既定位置。
同样地开关元件80中,第2可熔导体14经由第1绝缘层16从第2电极12上向第1电极11侧伸出而搭载,并且利用设置在第1绝缘层16的表面的粘接剂71来固定。由此,第2可熔导体14被固定在第1绝缘层16上的搭载位置,在曝露于回流温度等的高温环境的情况下,也能保持在第2电极12上的既定位置。
即便在开关元件80中,若第1、第2可熔导体13、14也因高熔点金属体15的发热而熔化,则因表面张力来使表面积最小的力发挥作用,以球状鼓起。此时,粘接剂71优选设置在从第1绝缘层16露出的第1电极11和第2电极12的前端部11b、12b附近的第1绝缘层16的表面。即,第1、第2可熔导体13、14以向第1、第2电极11、12的相对置的前端部11b、12b间鼓起的方式凝聚,因此能够使第1、第2电极11、12间自动短路。
另外,为防止氧化、提高润湿性等,第1、第2可熔导体13、14优选涂敷焊剂18。
[变形例6]
另外,适用本发明的开关元件除了如上述在绝缘基板10上形成第1、第2电极11、12及高熔点金属体15之外,如以下说明的那样,也可以不具备绝缘基板而构成。此外,在以下的说明中,对于与上述的开关元件1、40、50、60、70、80相同的部件标注同一标号并省略其详细情况。
图14所示的开关元件90具有:由金属板等的导电体构成的第1、第2电极91、92;在第1电极91上经由第1绝缘体93而搭载的第1可熔导体13;以及经由第2绝缘体94而与第1电极91邻接并由熔点比第1可熔导体13高的金属板等的导体构成的高熔点金属体95。此外,图14(A)是第1可熔导体13熔断前的开关元件90的俯视图,图14(B)是A-A’截面图。
第1、第2电极91、92由使用例如Cu或Ag等的一般的电极材料来形成的板状体构成,彼此靠近地配置并分离,从而处于开路。这些第1、第2电极91、92构成这样的开关2,即高熔点金属体95伴随通电而发热,从而第1可熔导体13的熔化导体13a在第1、第2电极91、92间跨接而凝聚、结合(参照图17),经由该熔化导体13a而使之短路。
另外,第1、第2电极91、92形成有与外部电路的连接用的开口部91a、92a。开关元件90中,例如第1、第2电极91、92经由开口部91a、92a而与警报器31连接,开关2导通,从而成为对该警报器31的供电路径(参照图5)。
第1电极91在除了与第2电极92对置的前端部91b之外的区域设置有第1绝缘体93。第1绝缘体93例如能够通过在第1电极91上涂敷玻璃或焊料保护层(Solder rasist)等的绝缘材料,或者通过在第1电极91上粘接具有耐热性的工程塑料等来形成。
同样地,在第2电极92上,也在除了与第1电极91对置的前端部92b之外的区域设置有第1绝缘体93。由此,关于开关元件90,第1、第2电极91、92的前端部91b、92b从第1绝缘体93露出,能够使第1可熔导体13的熔化导体13a凝聚、结合。
在第1电极91的前端部91b设置有连接用焊锡96,通过该连接用焊锡96在第1绝缘体93上支撑第1可熔导体13。
在此,第1可熔导体13的面积具有与第1电极91重叠的连接面积以上的大小。即,第1可熔导体13连接到第1电极91上,并且具有与第1电极91重叠的连接面积以上的面积,优选向第2电极92侧伸出而被支撑。
由此,为在第1、第2电极91、92的各前端部91b、92b间跨接而凝聚,第1可熔导体13具有足够的熔化导体13a的体积,能够使第1、第2电极91、92间可靠地短路。
此外,第1可熔导体13的面积具有与第1电极91的连接面积的2倍以上,这对为使第1、第2电极91、92间可靠地短路而确保足够的熔化导体13a的量来说是优选的。
另外,第1可熔导体13如图14(A)(B)所示,也可以被层叠在第2电极92上的第1绝缘体93支撑,从而重叠在第2电极92上。由此,第1可熔导体13在因高熔点金属体95的发热而熔化时,熔化导体13a会在第1、第2电极91、92的各前端部91b、92b上凝聚,并且凝聚的熔化导体13a结合,能够更加可靠地使第1、第2电极91、92间短路。
此外,优选第1、第2电极91、92与上述的第1、第2电极11、12同样,通过镀层处理等的公知方法在表面上镀敷Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等的覆膜。
[高熔点金属体]
高熔点金属体95是通电时发热的具有导电性的部件,由例如使用W、Mo、Ru、Cu、Ag、或者以这些为主成分的合金等来形成的板状体构成。高熔点金属体95在两端部形成有与外部电路连接用的开口部95a。开关元件90中,例如高熔点金属体95经由开口部95a而与成为警报器31工作的触发器的功能电路32连接,因功能电路32的异常所伴随的过电流而发热(参照图5)。
如图15所示,高熔点金属体95以矩形板状形成并且形成有中央部变细、因电流集中而局部地发热至高温的发热部95b。高熔点金属体95通过在与第1可熔导体13靠近的位置设置发热部95b,有效率地使第1可熔导体13熔化,能够使第1、第2电极91、92迅速短路。
另外,高熔点金属体95如图16(A)、(B)所示,经由第2绝缘体94而与第1电极91邻接。此时,高熔点金属体95中,发热部95b经由第2绝缘体94而与第1、第2电极91、92重叠。第2绝缘体94能够使用例如具有耐热性的工程塑料或玻璃板、陶瓷板等来形成。
由此开关元件90在高熔点金属体95伴随通电而发热时,经由第2绝缘体94及第1电极91而对第1可熔导体13进行加热,能够使第1可熔导体13熔化。另外,开关元件90通过将第1可熔导体13搭载在形成在第2电极92上的第1绝缘体93上,使高熔点金属体95的热经由第2电极92及形成在第2电极92上的第1绝缘体93也传递到第1可熔导体13,能够使之迅速熔化。
如图17(A)所示,开关元件90在功能电路32正常工作时,使额定内的适当的电流流过高熔点金属体95。而且,开关元件90因功能电路32的异常而有过电流流过高熔点金属体95时发热,如图17(B)所示,使第1可熔导体13熔化,经由熔化导体13a使第1、第2电极91、92短路。其后,高熔点金属体95也继续发热,从而如图17(C)所示,发热部95b利用自身的焦耳热来熔断。由此,高熔点金属体95截断因功能电路32的异常造成的过电流,停止发热。即,高熔点金属体95作为使第1可熔导体13熔化并且利用自发热来截断自身的供电路径的熔丝发挥功能。
另外,高熔点金属体95通过局部地设置成为高温的发热部95b,在该发热部95b熔断。此时,高熔点金属体95由于发热部95b相对较细地形成,所以熔断时产生的电弧放电也收敛到小规模,与第2绝缘体94的包覆效果一起,能够防止熔化导体的飞散。
[第2可熔导体]
此外,开关元件90如图18(A)(B)所示,也可以在第2电极92上搭载第2可熔导体14。第2可熔导体14能够通过与第1可熔导体13相同的材料来形成。
此时,开关元件90在设置在第1、第2电极91、92上的第1绝缘体93形成开口部93a,在第1、第2电极91、92的各前端部91b、92b及开口部93a设置连接用焊锡96,在各前端部91b、92b及开口部93a之间跨接而支撑第1、第2可熔导体13、14。
另外,第2可熔导体14也与第1可熔导体13同样,优选具有与第2电极92的连接面积以上的面积。
开关元件90通过设置第1、第2可熔导体13、14,使更多的熔化导体在第1、第2电极91、92间跨接而凝聚,能够更加迅速且更加可靠地,使第1、第2电极91、92间短路。
如图19(A)所示,开关元件90在功能电路32正常工作时,会有额定内的适当的电流流过高熔点金属体95。而且,开关元件90因功能电路32的异常而有过电流流过高熔点金属体95时发热,如图19(B)所示,使第1、第2可熔导体13、14熔化,经由熔化导体13a、14a使第1、第2电极91、92短路。其后,高熔点金属体95也继续发热,如图19(C)所示,发热部95b利用自身的焦耳热来熔断。由此,高熔点金属体95截断因功能电路32的异常造成的过电流,停止发热。即,高熔点金属体95作为使第1、第2可熔导体13、14熔化并且利用自发热来截断自身的供电路径的熔丝发挥功能。
另外,高熔点金属体95通过局部地设置成为高温的发热部95b,在该发热部95b熔断。此时,高熔点金属体95由于发热部95b相对较细地形成,所以熔断时产生的电弧放电也收敛到小规模,与第2绝缘体64的包覆效果一起,能够防止熔化导体的飞散。
[变形例7]
另外,适用本发明的开关元件也可以在第1、第2电极的附近以与第1、第2电极分别绝缘状态搭载第1可熔导体。此外,在以下的说明中,对于与上述的开关元件90同样的结构,标注相同标号并省略其详细情况。关于该开关元件100,如图20(A)~(C)所示,通过使第1可熔导体13经由第1绝缘体93而在第1、第2电极91、92间跨接而搭载,从而在第1、第2电极91、92的附近以与第1、第2电极91、92分别绝缘状态搭载。
由此,第1可熔导体13具有与第1电极91重叠的连接面积以上的面积,为在第1、第2电极91、92的各前端部91b、92b间跨接而凝聚具有足够的熔化导体13a的体积,能够使第1、第2电极91、92间可靠地短路。
另外,第1可熔导体13如图20(B)所示,优选通过具有绝缘性的盖部件101来谋求定位。盖部件101连接在开关元件100的第1、第2电极91、92及第1绝缘体93上。该盖部件101与上述盖部件20同样,例如,使用热塑性塑料、陶瓷、环氧玻璃基板等的具有绝缘性的部件来形成。
另外,盖部件101在第1绝缘体93上根据第1可熔导体13所搭载的位置,形成有定位阶状部102,搭载到第1、第2电极91、92上,从而由定位阶状部102限制第1可熔导体13的搭载位置。由此,第1可熔导体13在曝露于回流温度等的高温环境的情况下,也能保持于跨接在第1、第2电极11、12间的既定位置。
开关元件100在第1可熔导体13因高熔点金属体95的发热而熔化时,如图20(C)所示,因表面张力来使表面积最小的力发挥作用,以球状鼓起。即,第1可熔导体13的熔化导体13a以向第1、第2电极91、92的相对置的前端部91b、92b间鼓起的方式凝聚,因此能够使第1、第2电极91、92间自动短路。
此外,为防止氧化、提高润湿性等,第1可熔导体13也可以涂敷焊剂。另外,开关元件100也可以由一对盖部件101从上下夹住第1、第2电极91、92。由此,开关元件100能够防止熔化导体的流出或周围的污损,并且提高操作性。
[变形例8]
另外,适用本发明的开关元件也可以经由绝缘层,将第1可熔导体搭载在第1电极上,并且利用粘接剂来固定。此外,在以下的说明中,对于与上述的开关元件90、100同样的结构,标注相同标号并省略其详细情况。该开关元件110如图21(A)(B)所示使第1可熔导体13经由第1绝缘体93搭载于跨接在第1电极91、92间的既定位置,并且利用粘接剂来固定。
第1绝缘体93在表面设置有粘接剂71,通过该粘接剂71在第1绝缘体93上支撑第1可熔导体13。由此,第1可熔导体13被固定在第1绝缘体93上的搭载位置,在曝露于回流温度等的高温环境的情况下,也能保持于跨接在第1、第2电极91、92间的既定位置。
即便在开关元件110中,若第1可熔导体13也因高熔点金属体95的发热而熔化,则因表面张力来使表面积最小的力发挥作用,以球状鼓起。即,第1可熔导体13的熔化导体13a以向第1、第2电极91、92的相对置的前端部91b、92b间鼓起的方式凝聚,因此能够使第1、第2电极91、92间自动短路。
另外,为防止氧化、提高润湿性等,第1可熔导体13也可以涂敷焊剂18。
[变形例9]
另外,适用本发明的开关元件也可以经由绝缘体将第1可熔导体搭载在第1电极上并且利用粘接剂来固定,并经由绝缘体将第2可熔导体搭载在第2电极上并且利用粘接剂来固定。此外,在以下的说明中,对于与上述的开关元件90、100、110同样的结构,标注相同标号并省略其详细情况。
该开关元件120如图22(A)(B)所示使第1可熔导体13经由第1绝缘体93从第1电极91上向第2电极92侧伸出而搭载,并且利用设置在第1绝缘体93的表面的粘接剂71来固定。由此,第1可熔导体13被固定在第1绝缘体93上的搭载位置,在曝露于回流温度等的高温环境的情况下,也能保持在第1电极91上的既定位置。
同样地开关元件120中,第2可熔导体14经由第1绝缘体93从第2电极92上向第1电极91侧伸出而搭载,并且利用设置在第1绝缘体93的表面的粘接剂71来固定。由此,第2可熔导体14被固定在第1绝缘体93上的搭载位置,在曝露于回流温度等的高温环境的情况下,也能保持在第2电极92上的既定位置。
即便在开关元件120中,若第1、第2可熔导体13、14也因高熔点金属体95的发热而熔化,则因表面张力来使表面积最小的力发挥作用,以球状鼓起。此时,粘接剂71优选设置在从第1绝缘层16露出的第1电极11和第2电极12的前端部11b、12b附近的第1绝缘层16的表面。即,第1、第2可熔导体13、14的熔化导体13a、14a以向第1、第2电极91、92的相对置的前端部91b、92b间鼓起的方式凝聚,因此能够使第1、第2电极91、92间自动短路。
另外,为防止氧化、提高润湿性等,第1、第2可熔导体13、14也可以涂敷焊剂。
[可熔导体的变形例]
第1、第2可熔导体13、14既可以由焊锡形成,或者也可以含有低熔点金属和高熔点金属。高熔点金属层130由Ag、Cu或以这些为主成分的合金等构成,低熔点金属层131由Sn或以Sn为主成分的无铅焊锡、Sn/In类焊锡、Sn/Bi类焊锡等构成。此时,第1、第2可熔导体13、14如图23(A)所示,也可以使用作为外层设置高熔点金属层130、作为内层设置低熔点金属层131的可熔导体。在该情况下,第1、第2可熔导体13、14既可为低熔点金属层131的整个面被高熔点金属层130包覆的构造,也可为除了相对置的一对侧面以外被包覆的构造。利用高熔点金属层130或低熔点金属层131的包覆构造,能够使用镀层等的公知成膜技术来形成。
另外,如图23(B)所示,第1、第2可熔导体13、14也可以使用作为内层设置高熔点金属层130、作为外层设置低熔点金属层131的可熔导体。在该情况下,第1、第2可熔导体13、14也既可为高熔点金属层130的整个面被低熔点金属层131包覆的构造,也可为除了相对置的一对侧面被包覆的构造。
另外,如图24所示,第1、第2可熔导体13、14也可为层叠高熔点金属层130和低熔点金属层131的层叠构造。
在该情况下,如图24(A)所示,第1、第2可熔导体13、14作为由被第1、第2电极11、12、91、92支撑的下层和层叠在下层上的上层构成的2层构造而形成,既可以在成为下层的高熔点金属层130的上表面层叠成为上层的低熔点金属层131,也可以相反地在成为下层的低熔点金属层131的上表面层叠成为上层的高熔点金属层130。或者,如图24(B)所示,第1、第2可熔导体13、14既可以形成为由内层和层叠在内层的上下表面的外层构成的3层构造,也可以在成为内层的低熔点金属层131的上下表面层叠成为外层的高熔点金属层130,也可以相反地在成为内层的高熔点金属层130的上下表面层叠成为外层的低熔点金属层131。
另外,如图25所示,第1、第2可熔导体13、14也可为交替地层叠高熔点金属层130和低熔点金属层131的4层以上的多层构造。在该情况下,第1、第2可熔导体13、14也可为被构成最外层的金属层包覆整个面或除了相对置的一对侧面之外被包覆的构造。
另外,第1、第2可熔导体13、14也可以在构成内层的低熔点金属层131的表面以条纹状局部地层叠高熔点金属层130。图26是第1、第2可熔导体13、14的俯视图。
图26(A)所示的第1、第2可熔导体13、14在低熔点金属层131的表面在宽度方向以既定间隔在长度方向形成多个线状的高熔点金属层130,从而沿着长度方向形成线状的开口部132,从该开口部132露出低熔点金属层131。第1、第2可熔导体13、14从开口部132露出低熔点金属层131,从而增加熔化的低熔点金属与高熔点金属的接触面积,能够进一步促进高熔点金属层130的浸蚀作用而提高熔断性。开口部132例如能够通过对低熔点金属层131实施构成高熔点金属层130的金属的局部镀层而形成。
另外,如图26(B)所示,第1、第2可熔导体13、14也可以在低熔点金属层131的表面在长度方向以既定间隔在宽度方向形成多个线状的高熔点金属层130,从而沿着宽度方向形成线状的开口部132。
另外,如图27所示,第1、第2可熔导体13、14也可以在低熔点金属层131的表面形成高熔点金属层130,并且遍及高熔点金属层130的整个面而形成圆形的开口部133,并从该开口部133露出低熔点金属层131。开口部133例如能够通过对低熔点金属层131实施构成高熔点金属层130的金属的局部镀层来形成。
第1、第2可熔导体13、14通过从开口部133露出低熔点金属层131,增加熔化的低熔点金属与高熔点金属的接触面积,能够进一步促进高熔点金属的浸蚀作用而提高熔断性。
另外,如图28所示,第1、第2可熔导体13、14也可以在成为内层的高熔点金属层130形成多个开口部134,并使用镀层技术等在该高熔点金属层130成膜低熔点金属层131,向开口部134内填充。由此,第1、第2可熔导体13、14增大熔化的低熔点金属与高熔点金属相接触的面积,因此能够以更短时间低熔点金属对高熔点金属进行熔蚀。
另外,第1、第2可熔导体13、14优选使低熔点金属层131的体积多于高熔点金属层130的体积地形成。第1、第2可熔导体13、14被高熔点金属体15加热,从而低熔点金属熔化而对高熔点金属进行熔蚀,由此能够迅速熔化、熔断。因而,第1、第2可熔导体13、14使低熔点金属层131的体积多于高熔点金属层130的体积地形成,从而促进该熔蚀作用,能够迅速地进行第1、第2电极11、12、91、92间的短路。
标号说明
1、40、50、60、70、80、90、100、110、120 开关元件;2 开关;10 绝缘基板;10a表面;10f 背面;11 第1电极;12 第2电极;13 第1可熔导体;14 第2可熔导体;15 高熔点金属体;16 绝缘层;17 连接用焊锡;18 焊剂;19 连接部;20 盖部件;21 侧壁;22 顶面部;23 盖部电极;30 警报电路;31 警报器;32 功能电路;33 工作电路;34控制电路;41 第1绝缘层;42 第2绝缘层;42a 开口部;51 第1绝缘层;52 第2绝缘层;52a 开口部;71 粘接剂;91 第1电极;92 第2电极;93 第1绝缘体;94 第2绝缘体;95高熔点金属体;96 连接用焊锡;130 高熔点金属层;131 低熔点金属层。
Claims (31)
1.一种开关元件,具有:
第1、第2电极;
搭载在上述第1电极上的第1可熔导体;以及
经由绝缘体而与上述第1电极邻接、作为通过自发热来截断自身的供电路径的熔丝发挥功能且熔点比上述第1可熔导体高的高熔点金属体,
上述第1可熔导体的面积具有与上述第1电极的连接面积以上的大小,
上述第1可熔导体重叠在上述第2电极上,
利用上述高熔点金属体的通电所伴随的发热使上述第1可熔导体熔化,经由该熔化导体连接上述第1电极及第2电极、使之电短路。
2.如权利要求1所述的开关元件,其中,上述第1可熔导体的面积为与上述第1电极的连接面积的2倍以上。
3.如权利要求1所述的开关元件,其中,上述高熔点金属体在使上述第1可熔导体熔化、使上述第1、第2电极短路之后熔断。
4.一种开关元件,具有:
第1、第2电极;
搭载在上述第1电极上的第1可熔导体;以及
经由绝缘体而与上述第1电极邻接且熔点比上述第1可熔导体高的高熔点金属体,
上述第1可熔导体的面积具有与上述第1电极的连接面积以上的大小,
利用上述高熔点金属体的通电所伴随的发热使上述第1可熔导体熔化,经由该熔化导体连接上述第1电极及第2电极、使之电短路,上述高熔点金属体在使上述第1可熔导体熔化、使上述第1、第2电极短路之后熔断。
5.如权利要求1~4的任一项所述的开关元件,其中,上述高熔点金属体是以银或铜为主成分的金属。
6.如权利要求1~4的任一项所述的开关元件,其中,上述高熔点金属体被第1绝缘层包覆。
7.如权利要求6所述的开关元件,其中,上述第1绝缘层以玻璃为主成分。
8.如权利要求1~4的任一项所述的开关元件,其中,在上述第2电极上搭载有第2可熔导体。
9.如权利要求1~4的任一项所述的开关元件,其中,具有绝缘基板,在上述绝缘基板上层叠有上述第1、第2电极。
10.如权利要求9所述的开关元件,其中,上述高熔点金属体由层叠在上述绝缘基板的表面的电极图案构成。
11.如权利要求10所述的开关元件,其中,上述高熔点金属体的电极图案靠近上述可熔导体的位置相对较细,形成因电流集中而局部地发热至高温的发热部。
12.如权利要求9所述的开关元件,其中,在上述高熔点金属体与上述绝缘基板之间形成有第2绝缘层。
13.如权利要求12所述的开关元件,其中,
上述高熔点金属体的电极图案靠近上述可熔导体的位置相对较细,形成因电流集中而局部地发热至高温的发热部,
上述第2绝缘层局部地形成在包含上述发热部的中心的区域。
14.如权利要求12所述的开关元件,其中,上述第2绝缘层以玻璃为主成分。
15.如权利要求9所述的开关元件,其中,上述绝缘基板为陶瓷基板。
16.如权利要求1~4的任一项所述的开关元件,其中,上述高熔点金属体为以铜或银为主成分的箔或线。
17.如权利要求1~4的任一项所述的开关元件,其中,连接搭载上述第1可熔导体的上述第1电极和上述高熔点金属体。
18.如权利要求9所述的开关元件,其中,上述第1、第2电极和上述高熔点金属体并排地配置在上述绝缘基板的同一平面。
19.如权利要求9所述的开关元件,其中,在上述绝缘基板的一个面,上述第1、第2电极经由绝缘层而层叠在上述高熔点金属体上。
20.如权利要求9所述的开关元件,其中,在上述绝缘基板的一个面配置有上述第1、第2电极,在上述绝缘基板的另一个面配置有上述高熔点金属体,至少搭载于上述第1电极上的上述第1可熔导体和上述高熔点金属体重叠。
21.一种开关元件,具有:
第1、第2电极;
在上述第1、第2电极的附近以与上述第1、第2电极分别绝缘状态搭载的第1可熔导体;以及
经由绝缘体而与上述第1电极邻接、作为通过自发热来截断自身的供电路径的熔丝发挥功能且熔点比上述第1可熔导体高的高熔点金属体,
上述第1可熔导体隔着绝缘层搭载在上述第1电极、或上述第1、第2电极上,并通过盖部件来定位,
利用上述高熔点金属体的通电所伴随的发热来使上述第1可熔导体熔化,经由该熔化导体连接上述第1电极及第2电极、使之电短路。
22.如权利要求21所述的开关元件,其中,上述第1可熔导体经由绝缘层搭载在上述第1电极、或上述第1、第2电极上,并通过粘接剂来固定。
23.如权利要求21所述的开关元件,其中,
在上述第1电极上经由绝缘层搭载有上述第1可熔导体,在上述第2电极上经由绝缘层搭载有第2可熔导体,
上述第1、第2可熔导体分别通过粘接剂来固定。
24.如权利要求1~4、21、22、23的任一项所述的开关元件,其中,上述第1可熔导体为焊锡。
25.如权利要求1~4、21、22、23的任一项所述的开关元件,其中,
上述第1可熔导体含有低熔点金属和高熔点金属,
上述低熔点金属因上述高熔点金属体的发热而熔化,并对上述高熔点金属进行熔蚀。
26.如权利要求25所述的开关元件,其中,
上述低熔点金属为焊锡,
上述高熔点金属为Ag、Cu或以Ag或Cu为主成分的合金。
27.如权利要求25所述的开关元件,其中,上述第1可熔导体是内层为低熔点金属、外层为高熔点金属的包覆构造。
28.如权利要求25所述的开关元件,其中,上述第1可熔导体是层叠低熔点金属和高熔点金属的层叠构造。
29.如权利要求25所述的开关元件,其中,上述第1可熔导体的低熔点金属的体积多于高熔点金属的体积。
30.如权利要求1~4、21、22、23的任一项所述的开关元件,其中,在上述第1可熔导体上镀敷有焊剂。
31.如权利要求1~4、21、22、23的任一项所述的开关元件,其中,在上述第1及第2电极表面包覆有Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层的任一种。
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