CN108028158A - 熔丝元件 - Google Patents
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Abstract
提供通过熔丝单元的低电阻化来谋求高额定值化并且能够谋求小型化的熔丝元件。具有熔丝单元2和冷却部件3,熔丝单元2设置有:因热量而熔断的截断部9从冷却部件3隔离并且热传导性相对低的低热传导部7;以及在截断部9以外的部位与冷却部件3接触或靠近并且热传导性相对高的高热传导部8。
Description
技术领域
本发明涉及安装在电流路径上并通过熔断而截断该电流路径的熔丝元件,特别涉及小型化、低电阻化且能谋求大电流对应的熔丝元件。本申请以在日本于2015年10月9日申请的日本申请号特愿2015-201383及在日本于2016年1月13日申请的日本申请号特愿2016-004691为基础主张优先权,该申请通过被参照而被引入至本申请。
背景技术
一直以来,使用当流过超过额定值的电流时自发热而熔断、截断该电流路径的熔丝单元(fuse element)。作为熔丝单元,多使用例如将焊锡封入玻璃管的电极夹固定型熔丝、或在陶瓷基板表面印刷了Ag电极的贴片熔丝、使铜电极的一部分变细而装入塑料外壳的螺纹固定或***型熔丝等。
然而,在上述已有的熔丝单元中,指出不能通过回流进行表面安装、电流额定值低的问题点。
另外,在设想回流安装用的速断熔丝元件的情况下,一般从熔断特性上考虑在熔丝单元中优选熔点为300℃以上的加铅高熔点焊锡,以不会因回流的热量而熔化。然而,在RoHS指令等中,只是有限地认可含铅焊锡的使用,认为今后无铅化的要求会加强。
即,作为熔丝单元,要求:可以利用回流进行表面安装而对熔丝元件的安装性优异;提高额定值而能够对应大电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-26577号公报。
发明内容
发明要解决的课题
为了对应这样的要求,还提出了使用Cu等的高熔点、低电阻的金属的熔丝单元。作为这种熔丝单元,具有以矩形板状成形并对长度方向的大致中央部局部地将宽度收窄的构造。或者,还提出整体上呈比电极尺寸细的金属线状构造的熔丝单元。这样的熔丝单元使该收窄宽度的窄小部高电阻化而作为截断自发热的截断部。
在此,在使用高熔点的熔丝单元的情况下,在熔断时发热至高温,所以存在这样的风险:当连接熔丝单元的电极端子靠近截断部时,端子温度会上升到高熔点金属的熔点附近,引起使表面安装用的连接焊锡熔化等的问题。因此,需要加长熔丝单元的长度、并确保截断部与电极端子的距离。
另一方面,熔丝单元的低电阻化上缩短熔丝单元长度、或扩大熔丝单元截面积是有效的,但因为在熔断时熔丝单元的热量造成的影响,难以谋求进一步提高电流额定值。另外,因为熔丝单元长度变长也难以将使用熔丝单元的熔丝元件小型化。
因此,本发明目的在于提供通过熔丝单元的低电阻化来谋求高额定值化而且能够谋求小型化的熔丝元件。
用于解决课题的方案
为了解决上述的课题,本发明所涉及的熔丝元件具有:熔丝单元;以及冷却部件,上述熔丝单元设置有:因热量而熔断的截断部从上述冷却部件隔离并且热传导性相对低的低热传导部;以及在上述截断部以外的部位与上述冷却部件接触或靠近并且热传导性相对高的高热传导部。
发明效果
依据本发明,通过将熔丝单元的截断部的周围与冷却部件热性接触,抑制熔丝单元在过电流时的发热并提升额定电流,并且抑制对端子部的影响,能够谋求小型化。
附图说明
[图1]图1是示出适用本发明的熔丝元件的图,(A)是外观立体图,(B)是截面图。
[图2]图2(A)是示出嵌合了熔丝单元的冷却部件的外观立体图,图2(B)是冷却部件的外观立体图。
[图3]图3(A)是示出截断部熔断的熔丝单元的外观立体图,图3(B)是示出熔丝单元熔断的熔丝元件的截面图。
[图4]图4(A)(B)是示出适用本发明的熔丝元件的另一方式的截面图。
[图5]图5是示出通过形成由金属材料构成的冷却部件的支撑部件来夹持熔丝单元的熔丝元件的截面图。
[图6]图6是示出适用本发明的熔丝元件的另一方式的截面图。
[图7]图7是示出适用本发明的熔丝元件的另一方式的截面图。
[图8]图8是示出适用本发明的熔丝元件的另一方式的图,(A)是冷却部件的外观立体图,(B)是示出嵌合了熔丝单元的冷却部件的外观立体图,(C)是熔丝元件的外观立体图。
[图9]图9是示出形成比熔丝单元的截断部的宽度还短的槽部的冷却部件的外观立体图。
[图10]图10是示出沿着熔丝单元的截断部间断地形成槽部的冷却部件的外观立体图。
[图11]图11(A)是配置了圆柱状的熔丝单元的冷却部件的外观立体图,图11(B)是利用圆柱状的熔丝单元的熔丝元件的外观立体图。
[图12]图12(A)是示出并联配置三个熔丝单元的冷却部件的外观立体图,图12(B)是并联配置三个熔丝单元的熔丝元件的外观立体图。
[图13]图13(A)是示出高熔点熔丝单元并联配置在熔丝单元之间的冷却部件的外观立体图,图13(B)是高熔点熔丝单元并联配置在熔丝单元之间的熔丝元件的外观立体图。
[图14]图14是示出在冷却部件的与熔丝单元的接触表面形成金属层的熔丝元件的截面图。
[图15]图15是示出在冷却部件的与熔丝单元的接触表面形成粘接剂层的熔丝元件的截面图。
[图16]图16是示出因低熔点金属的熔化、流动而变形的熔丝单元的截面图。
[图17]图17(A)是示出配置了形成变形限制部的熔丝单元的冷却部件的外观立体图,图17(B)是采用了形成变形限制部的熔丝单元的熔丝元件的截面图。
[图18]图18(A)是示出熔丝单元的端子部形成在背面侧的冷却部件的外观立体图,图18(B)是将熔丝单元的端子部形成在冷却部件的背面侧的熔丝元件的截面图。
[图19]图19(A)是示出熔丝单元的端子部形成在外侧的冷却部件的外观立体图,图19(B)是将熔丝单元的端子部形成在冷却部件的外侧的熔丝元件的截面图。
[图20]图20(A)是形成非贯通孔的熔丝单元的回流安装前的截面图,图20(B)是图20(A)所示的熔丝单元的回流安装后的截面图。
[图21]图21(A)是示出贯通孔内被填充第2高熔点金属层的熔丝单元的截面图,图21(B)是示出非贯通孔内被填充第2高熔点金属层的熔丝单元的截面图。
[图22]图22(A)是示出设置截面为矩形状的贯通孔的熔丝单元的截面图,图22(B)是示出设置截面为矩形状的非贯通孔的熔丝单元的截面图。
[图23]图23是示出将第2高熔点金属层设置到孔的开口端侧的上侧的熔丝单元的截面图。
[图24]图24(A)是示出将非贯通孔对置地形成的熔丝单元的截面图,图24(B)是示出不使非贯通孔对置而形成的熔丝单元的截面图。
[图25]图25是示出在低熔点金属层混合第1高熔点粒子的熔丝单元的截面图。
[图26]图26(A)是在低熔点金属层中混合粒径比低熔点金属层的厚度小的第1高熔点粒子的熔丝单元的回流安装前的截面图,图26(B)是图26(A)所示的熔丝单元的回流安装后的截面图。
[图27]图27是示出向低熔点金属层压入第2高熔点粒子的熔丝单元的截面图。
[图28]图28是示出向第1高熔点金属层及低熔点金属层压入第2高熔点粒子的熔丝单元的截面图。
[图29]图29是示出在第2高熔点粒子的两端形成突缘部的熔丝单元的截面图。
[图30]图30是熔丝元件的电路图,(A)示出熔丝单元熔断前,(B)示出熔丝单元熔断后。
[图31]图31(A)是示出在冷却部件形成发热体的熔丝元件的截面图,(B)是电路图。
[图32]图32(A)是示出在包覆发热体的绝缘层上形成发热体引出电极的熔丝元件的截面图,图32(B)是电路图。
[图33]图33(A)是示出采用设置有多个截断部的熔丝单元的熔丝元件的截面图,图33(B)是电路图。
[图34]图34是示出采用形成有凹部的熔丝单元的熔丝元件的一个例子的截面图。
[图35]图35是省略一个冷却部件而示出采用形成有凹部的熔丝单元的熔丝元件的立体图。
[图36]图36是示出采用形成有凹部的熔丝单元的熔丝元件的一个例子的外观立体图。
[图37]图37是示出采用形成有凹部的熔丝单元的熔丝元件的一个例子的截面图。
[图38]图38(A)是示出图34所示的熔丝元件的熔丝单元熔断的状态的截面图,图38(B)是省略一个冷却部件而示出熔丝单元熔断的状态的立体图。
[图39]图39是示出采用将两端作为端子部的熔丝单元的熔丝元件的一个例子的截面图。
[图40]图40是省略一个冷却部件而示出采用将两端作为端子部的熔丝单元的熔丝元件的立体图。
[图41]图41是示出采用将两端作为端子部的熔丝单元的熔丝元件的一个例子的外观立体图。
[图42]图42是示出采用设置变形限制部的熔丝单元的熔丝元件的一个例子的截面图。
[图43]图43是省略一个冷却部件而示出采用设置变形限制部的熔丝单元的熔丝元件的立体图。
[图44]图44是示出采用设置变形限制部的熔丝单元的熔丝元件的一个例子的外观立体图。
[图45]图45是示出在冷却部件的背面设置端子部的熔丝元件的一个例子的截面图。
[图46]图46(A)是省略一个冷却部件而示出并联配置3块熔丝单元的熔丝元件的立体图,图46(B)是外观立体图。
[图47]图47(A)是省略一个冷却部件而示出配置高熔点熔丝单元的熔丝元件的立体图,图47(B)是外观立体图。
[图48]图48是省略一个冷却部件而示出采用多个截断部并联的熔丝单元的熔丝元件的立体图。
[图49]图49是用于说明具备多个截断部的可熔导体的制造工序的平面图,(A)示出以端子部一体地支撑截断部的两侧的可熔导体,(B)示出以端子部一体地支撑截断部的一侧的可熔导体。
[图50]图50(A)是示出在冷却部件形成发热体的熔丝元件的一个例子的截面图,(B)是电路图。
[图51]图51(A)是示出在包覆发热体的绝缘层上形成发热体引出电极的熔丝元件的一个例子的截面图,图51(B)是电路图。
[图52]图52(A)是示出采用设置有多个截断部的熔丝单元的熔丝元件的一个例子的截面图,图52(B)是电路图。
[图53]图53是示出适用本发明的熔丝元件的另一方式的截面图。
[图54]图54是示出适用本发明的熔丝元件的另一方式的截面图。
[图55]图55是示出采用在一面形成凹部的熔丝单元的熔丝元件的截面图。
[图56]图56是示出采用在两面形成凹部的熔丝单元的熔丝元件的截面图。
[图57]图57是示出不隔着金属层而由一对冷却部件直接夹持形成有凹部的熔丝单元的熔丝元件的截面图。
具体实施方式
以下,一边参照附图,一边对适用本发明的熔丝元件详细地进行说明。此外,本发明并不仅限于以下的实施方式,显然在不脱离本发明的要点的范围内能够进行各种变更。另外,附图是示意性的,各尺寸的比例等有不同于现实的情况。具体尺寸等应该参考以下的说明进行判断。另外,显然附图相互之间也包含彼此尺寸的关系或比例不同的部分。
本发明所涉及的熔丝元件1用于实现小型且高额定值的熔丝元件,一边平面尺寸为3~5mm×5~10mm、高度为2~5mm这样小型,一边谋求电阻值为0.2~1mΩ、50~150A额定值这样高额定值化。此外,本发明显然能够适用于具备所有尺寸、电阻值及电流额定值的熔丝元件。
如图1(A)(B)所示,熔丝元件1具有:连接在外部电路的电流路径上、通过接通超过额定值的电流自发热(焦耳热)而熔断从而截断该电流路径的熔丝单元2;以及与熔丝单元2接触或靠近的冷却部件3。
熔丝单元2例如如图2(A)所示那样以矩形板状形成,通电方向的两端部成为与未图示的外部电路的连接电极连接的端子部5a、5b。熔丝单元2被上下一对冷却部件3a、3b夹持,并且向冷却部件3a、3b外导出一对端子部5a、5b,经由端子部5a、5b能够与外部电路的连接电极连接。此外,对于熔丝单元2的具体结构,将在后面进行详细说明。
另外,熔丝元件1通过利用上下一对冷却部件3a、3b夹持熔丝单元2,在熔丝单元2内形成从冷却部件3a、3b隔离且热传导性相对低的低热传导部7和与冷却部件3a、3b接触或靠近且热传导性相对高的高热传导部8。冷却部件3能够优选使用陶瓷等的热传导性高的绝缘材料,并且能够通过粉体成型等来以任意的形状成型。另外,冷却部件3优选热传导系数为1W/(m·k)以上。此外,冷却部件3也可以利用金属材料来形成,但是从防止与周围部件的短路、及操作性的观点来说优选将表面绝缘包覆。上下一对冷却部件3a、3b例如通过粘接剂互相结合,从而形成元件壳体。
低热传导部7是指在与跨在熔丝单元2的端子部5a、5b间的通电方向正交的宽度方向上沿着熔丝单元2熔断的截断部9而设置,至少一部分与冷却部件3a、3b隔离而不会热性接触,而在熔丝单元2的平面内热传导性相对低的部位。
另外,高热传导部8是指在截断部9以外的部位中、至少一部分与冷却部件3a、3b接触或靠近而热性接触,且在熔丝单元2的平面内热传导性相对高的部位。此外,高热传导部8不与冷却部件3热性接触即可,除了与冷却部件3直接接触之外,也可以经由具备热传导性的部件而接触。
如图3(A)(B)所示,熔丝元件1在熔丝单元2的平面内,沿着截断部9设置有低热传导部7,并且在截断部9以外的部位形成有高热传导部8,从而在超过额定值的过电流时熔丝单元2发热之际,积极地向外部散去高热传导部8的热,抑制截断部9以外的部位的发热,并且使热量集中到沿着截断部9形成的低热传导部7,从而能够一边抑制热量对端子部5a、5b的影响一边熔断截断部9。由此,熔丝元件1中,熔丝单元2的端子部5a、5b间被熔断,能够截断外部电路的电流路径。
因而,熔丝元件1以矩形板状形成熔丝单元2,并且缩短通电方向上的长度,从而谋求低电阻化,提高电流额定值, 并且抑制经由连接用焊锡等与外部电路的连接电极连接的端子部5a、5b的过热,从而消除熔化表面安装用的连接用焊锡等的问题,并能实现小型化。
在此,熔丝单元2优选使高热传导部8的面积宽于低热传导部7的面积。由此,熔丝单元2选择性地加热、熔断截断部9,并且积极地散去截断部9以外的部位的热量而抑制端子部5a、5b过热造成的影响,能够谋求小型化、高额定值化。
另外,如图2(B)所示,熔丝元件1通过在冷却部件3的与截断部9对应的位置形成槽部10,与熔丝单元2的截断部9以外的部位接触或靠近,并且在槽部10上重叠有截断部9。由此,熔丝元件1通过使得熔丝单元2的截断部9与热传导系数比冷却部件3低的空气接触,形成低热传导部7。
而且,熔丝元件1因为熔丝单元2被上下一对冷却部件3夹持,从而截断部9的两面侧与槽部10重叠(图1(B))。由此,截断部9与截断部9以外的部位的热传导性之差变大,能够可靠地在截断部9熔断,并且提高高热传导部8的冷却效率,抑制熔丝单元2的发热造成的端子部5a、5b的过热。
此外,如图4(A)所示,熔丝元件1也可以通过在截断部9的两侧配置、粘接冷却部件3a、3b,来使截断部9与空气接触。在该情况下,为了防止截断部9熔断时的熔丝单元2的飞散,优选设置至少覆盖截断部9上的盖部件。
图5是示出在截断部9的两侧配置由金属材料构成的冷却部件3a、3b的熔丝元件1的截面图。由金属材料构成的冷却部件3a、3b被由绝缘材料构成的支撑部件21支撑。而且,熔丝元件1通过利用设置冷却部件3a、3b的支撑部件21夹持熔丝单元2而形成。支撑部件21能够采用例如工程塑料、陶瓷基板、玻璃环氧基板等公知的绝缘性材料。
冷却部件3a、3b形成在熔丝单元2的除了重叠截断部9的位置以外的区域,例如如图5所示,分开设置在遍及熔丝单元2的宽度方向而设置的截断部9的两侧。而且,熔丝元件1因为熔丝单元2经由由金属材料构成的冷却部件3a、3b而被支撑部件21夹持,从而熔丝单元2的截断部9从冷却部件3a、3b隔离而成为热传导性相对低的低热传导部7,并且截断部9的两侧与冷却部件3a、3b接触或靠近而成为热传导性相对高的高热传导部8。此外,构成冷却部件3a、3b的金属材料层具备使截断部9与支撑部件21充分地隔离、在截断部9与截断部9以外的部位的热传导性上设置差异而能使截断部9可靠地熔断所需要的厚度。金属材料层的厚度优选为100μm以上。
此外,在构成冷却部件3a、3b的金属材料层与熔丝单元2之间也可以适当地隔着导电性的粘接剂15或焊锡96。熔丝元件1经由粘接剂15或者焊锡96而连接冷却部件3a、3b与熔丝单元2的高热传导部8,从而使得相互的密合性较高,并能将热量更加有效率地传递到冷却部件3a、3b。
图5所示的熔丝元件1使用板状的熔丝单元2,并且能够通过以形成由金属材料层构成的冷却部件3a、3b的支撑部件21夹持熔丝单元2来形成,不需要凹部或槽部的加工而制造工序变得容易。而且,熔丝元件1在熔丝单元2的平面内沿着截断部9设置有低热传导部7,并且在截断部9以外的部位形成有高热传导部8,从而在超过额定值的过电流时熔丝单元2发热之际,经由由金属材料层构成的冷却部件3a、3b而积极地向外部散去高热传导部8的热量,从而抑制截断部9以外的部位的发热,并且使热量集中到沿着截断部9形成的低热传导部7,从而能够熔断截断部9,并能够截断外部电路的电流路径。
此外,熔丝元件1优选如图5所示在熔丝单元2的两面截断部9的两侧形成由金属材料构成的冷却部件3a、3b,只要在熔丝单元2的至少一个面中截断部9的两侧形成有冷却部件3a或冷却部件3b,则能够在截断部9与截断部9以外的部位之间在热传导性上设置差异。
另外,如图4(B)所示,熔丝元件也可以具有热传导系数比冷却部件3a、3b低的绝热部件4,熔丝单元2的截断部9与绝热部件4接触或靠近,从而形成热传导性比高热传导部8相对低的低热传导部7。此外,绝热部件4也可以通过配置在图1所示的冷却部件3a、3b的槽部10而与截断部9接触或靠近。
此外,如图6所示,关于熔丝元件,也可以夹持熔丝单元2的上下一对冷却部件3的一个冷却部件3a在与截断部9对应的位置形成槽部10,在截断部9上配置槽部10并且与截断部9以外的部位接触或靠近,另一个冷却部件3b不设置槽部10,而与熔丝单元2的截断部9及截断部9以外的部位接触或靠近。
图6所示的熔丝元件20中也在截断部9和截断部9以外的部位在热传导性上设置差异,在熔丝单元2的平面内,沿着截断部9设置有低热传导部7,并且在截断部9以外的部位形成有高热传导部8。由此,熔丝元件20在超过额定值的过电流时熔丝单元2发热之际,积极地向外部散去高热传导部8的热量,抑制截断部9以外的部位的发热,并且使热量集中到沿着截断部9形成的低热传导部7,从而能够熔断截断部9。
此外,熔丝元件也可以使冷却部件3重叠在熔丝单元2的一个面侧,另一个面侧被盖部件13覆盖。图7所示的熔丝元件30在熔丝单元2的下表面使形成槽部10的冷却部件3接触或靠近,上表面被盖部件13覆盖。冷却部件3中,槽部10与熔丝单元2的截断部9重叠,而与截断部9以外的部位接触或靠近。
在图7所示的熔丝元件30中,也在截断部9与截断部9以外的部位在热传导性上设置差异,在熔丝单元2的平面内,沿着截断部9设置有低热传导部7,并且在截断部9以外的部位形成有高热传导部8。由此,在超过额定值的过电流时熔丝单元2发热之际,积极地向外部散去高热传导部8的热量,抑制截断部9以外的部位的发热,并且使热量集中到沿着截断部9形成的低热传导部7,从而能够熔断截断部9。
熔丝元件30通过导出端子部5a、5b,并将冷却部件3配置在安装到形成外部电路的电路基板的安装面侧,从而能够向电路基板侧传递熔丝单元2的热量,并能更加有效率地冷却。
此外,熔丝元件30也可以在与对电路基板的安装面相反侧配置冷却部件3,在导出端子部5a、5b的安装面侧配置盖部件13。在该情况下,因为端子部5a、5b与盖部件13的侧面相接而抑制热量经由冷却部件3传递到端子部5a、5b,能够进一步减少熔化表面安装用的连接用焊锡等的风险。
另外,如图2(B)所示,熔丝元件1在冷却部件3的夹持熔丝单元2的表面设置有嵌合熔丝单元2的嵌合凹部12。嵌合凹部12具有当上下一对冷却部件3a、3b夹持熔丝单元2时与熔丝单元2的两面接触或靠近的深度,并且能向外部导出端子部5a、5b地两端开路。而且,熔丝元件1在对接上下一对冷却部件3时,如图1(A)(B)所示,除了导出端子部5a、5b的开口部之外被密闭,并且上下一对冷却部件3的各嵌合凹部12与熔丝单元2的表面接触或靠近。
此外,以下说明的熔丝元件1的结构也能在上述的熔丝元件20、30中适用。如图8(A)~(C)所示,熔丝元件1也可以在至少一个冷却部件3设置嵌合凹部12。在该情况下,熔丝元件1在由一对冷却部件3夹持时,因熔丝单元2而形成间隙,能够向外部排出熔丝单元2熔断时产生的单元材料气化的气体。因而,熔丝元件1能够防止因气体的发生而内压变高造成的壳体破坏。
[槽部]
另外,熔丝元件1在熔丝单元2的与通电方向正交的截断部9的宽度方向上连续形成有槽部10。此时,如图2所示,熔丝元件1通过槽部10具有比熔丝单元2的宽度W1长的宽度W2,在熔丝单元2的截断部9的整个宽度上形成有低热传导部7。因而,熔丝元件1中,截断部9在整个宽度上被加热,从而能够熔断。
此外,如图9所示,熔丝元件1也可以使槽部10的宽度W2小于熔丝单元2的宽度W1,遍及截断部9的长度方向的一部分而形成低热传导部7。或者,如图10所示,熔丝元件1也可以通过在熔丝单元2的宽度方向上间断地形成多个槽部10,在截断部9的长度方向上间断地形成低热传导部7。
如图9、图10所示,在截断部9的一部分设置有低热传导部7的情况下,若超过额定值的过电流时熔丝单元2发热,则截断部9因低热传导部7加热、熔断,以该低热传导部7的熔化为契机能使截断部9在整个宽度上熔断。
在此,形成在冷却部件3的槽部10的熔丝单元2通电方向上的长度L1,在如图2所示采用矩形板状的熔丝单元2的情况下,优选为熔丝单元2的截断部9中的最小宽度以下,进一步优选为熔丝单元2的截断部9中的最小宽度的1/2以下。
截断部9中的最小宽度是指在矩形板状的熔丝单元的表面中熔丝单元2的截断部9的与导通方向正交的宽度方向的最小宽度,在截断部9呈现圆弧状、锥形状、阶梯差状等的形状、形成为宽度比截断部9以外的部位更窄的情况下是指其最小宽度,如图2(A)所示截断部9以与截断部9以外的部位相同的宽度形成的情况下是指熔丝单元2的宽度W1。
熔丝元件1使槽部10的长度L1为截断部9中的最小宽度以下,再窄到截断部9中的最小宽度的1/2以下,从而抑制熔断时的电弧放电的发生,并能提高绝缘电阻。
[棒状熔丝单元]
另外,熔丝元件也可以使用棒状的熔丝单元。例如,图11(A)(B)所示的熔丝元件40具有:圆柱状的熔丝单元41;设置在熔丝单元41的两端的一对端子片42a、42b;以及夹持熔丝单元41的上下一对冷却部件3a、3b。熔丝元件40中,冷却部件3a、3b嵌合到端子片42a、42b之间,从而与端子片42a、42b共面,通过冷却部件3a、3b及端子片42a、42b来构成元件壳体。
熔丝元件40在上下一对冷却部件3a、3b中与熔丝单元41的截断部9对应的位置形成槽部10,并且通过夹持熔丝单元41,在熔丝单元41内形成有从冷却部件3a、3b隔离且热传导性相对低的低热传导部7、和与冷却部件3a、3b接触或靠近且热传导性相对高的高热传导部8。
熔丝元件40优选使形成在冷却部件3的槽部10的熔丝单元41通电方向上的长度L1为熔丝单元2的截断部9中的最小径的2倍以下。截断部9中的最小径是指熔丝单元41的截断部9中的与导通方向正交的宽度方向的最小径,在截断部9呈现朝着中央而直径逐渐缩小的圆锥状、或小径的圆柱经由阶梯差而连续等的形状、以比截断部9以外的部位小径形成的情况下是指其最小径,如图11(A)所示在截断部9以与截断部9以外的部位相同直径形成的情况下是指熔丝单元41的直径。
熔丝元件40通过使槽部10的长度L1窄到截断部9中的熔丝单元41的最小径的2倍以下,抑制熔断时发生电弧放电,并能提高绝缘电阻。
另外,上述的熔丝元件1、40优选使形成在冷却部件3的槽部10的熔丝单元2、41通电方向上的长度L1为0.5mm以上。熔丝元件1、40通过设置长度0.5mm以上的低热传导部7,形成与过电流时的高热传导部8的温度差,能够选择性地熔断截断部9。
另外,上述的熔丝元件1、40优选使形成在冷却部件3的槽部10的熔丝单元2、41通电方向上的长度L1为5mm以下。熔丝元件1、40在槽部10的长度L1超过5mm时,增大截断部9的面积,所以会相应地延长熔断所需要的时间而速熔断性差,另外,电弧放电造成的熔丝单元2、41的飞散量增大,有可能因周围附着的熔化金属而招致绝缘电阻下降。
另外,上述的熔丝元件1、40优选使靠近的熔丝单元2、41的高热传导部8与冷却部件3a、3b的最小间隙为100μm以下。如上所述,熔丝单元2、41被冷却部件3a、3b夹持,从而与冷却部件3a、3b接触或靠近的部位成为高热传导部8。此时,使熔丝单元2、41的高热传导部8与冷却部件3a、3b的最小间隙为100μm以下,从而能够使熔丝单元2、41的截断部9以外的部位和冷却部件3大致密合,使得超过额定值的过电流时的发热经由冷却部件3传递到外部,能够仅将截断部9选择性地熔断。另一方面,若熔丝单元2、41的高热传导部8与冷却部件3a、3b的最小间隙超过100μm,则该部位的热传导性会下降,在超过额定值的过电流时有可能截断部9以外的没有予期的部位变高温、熔化。
[熔丝单元的并联配置]
另外,熔丝元件也可以并联连接多个熔丝单元2作为熔丝单元。如图12(A)(B)所示,熔丝元件50例如在冷却部件3a并联配置有3块熔丝单元2A、2B、2C。熔丝单元2A~2C以矩形板状形成,并且在两端弯曲形成有端子部5a、5b。而且,熔丝单元2A~2C通过各端子部5a、5b与外部电路的共同的连接电极连接而并联连接。由此,熔丝元件50具有与使用1块熔丝单元2的上述的熔丝元件1相等的电流额定值。此外,各熔丝单元2A~2C隔着熔断时不会与邻接的熔丝单元接触的程度的距离而并联配置。
如图12(A)所示,关于熔丝单元2A~2C,截断端子部5a、5b间的电流路径的截断部9与形成在冷却部件3a的槽部10重叠等,从而在平面内沿着截断部9设置有低热传导部7,并且在截断部9以外的部位形成有高热传导部8。而且,熔丝单元2A~2C若在超过额定值的过电流时发热,则经由冷却部件3积极地向外部散去高热传导部8的热量,能够抑制截断部9以外的部位的发热,并且使热量集中到沿着截断部9形成的低热传导部7,从而熔断截断部9。
此时,熔丝单元2A~2C从电阻值较低的部分流过较多的电流而依次熔断。熔丝元件50因为所有的熔丝单元2A~2C熔断而截断外部电路的电流路径。
在此,熔丝元件50在对熔丝单元2A~2C接通超过额定值的电流,并熔断时,发生电弧放电的情况下,也能防止熔化的熔丝单元在大范围飞散,并因飞散的金属而重新形成电流路径,或者飞散的金属附着到端子或周围的电子部件等的情形。
即,熔丝元件50使熔丝单元2A~2C并联,因此当通电超过额定值的电流时,较多的电流流过电阻值低的熔丝单元2,因自发热而依次熔断,仅在最后剩下的熔丝单元2熔断时发生电弧放电。因而,依据熔丝元件50,在最后剩下的熔丝单元2熔断时发生电弧放电的情况下,也对应熔丝单元2的体积而成为小规模的放电,能够防止熔化金属的***性的飞散,另外也能大幅提高熔断后的绝缘性。另外,熔丝元件50因为多个熔丝单元2A~2C逐个熔断,所以在各熔丝单元的熔断上所需要的热能量较少即可完成,能够以短时间截断。
另外,熔丝元件50也可以通过使多个熔丝单元2之中一个熔丝单元的截断部9的宽度窄于其他熔丝单元的截断部9的宽度等,来控制熔断顺序。另外,熔丝元件50优选并联配置3个以上的熔丝单元2,并使并联方向的两侧以外的至少一个熔丝单元2的宽度窄于其他的熔丝单元的宽度。
例如,熔丝元件50通过使熔丝单元2A~2C之中正中央的熔丝单元2B的一部分或全部的宽度窄于其他熔丝单元2A、2C的宽度,并在截面积上设置差异,从而使熔丝单元2B相对高电阻化。由此,熔丝元件50在接通了超过额定值的电流时,首先从比较低电阻的熔丝单元2A、2C通过较多的电流并熔断。这些熔丝单元2A、2C的熔断并不是伴随自发热造成的电弧放电而进行的,也没有熔化金属的***性的飞散。然后,电流集中到剩下的高电阻化的熔丝单元2B,最后伴随着电弧放电而熔断。由此,熔丝元件50能够依次熔断熔丝单元2A~2C。熔丝单元2A~2C在截面积小的熔丝单元2B熔断时发生电弧放电,但是按照熔丝单元2B的体积成为小规模的放电,能够防止熔化金属的***性的飞散。
另外,熔丝元件50使设置在内侧的熔丝单元2B最后熔断,从而即便发生电弧放电也能通过先熔断的外侧的熔丝单元2A、2C来捕获熔丝单元2B的熔化金属。因而,抑制熔丝单元2B的熔化金属的飞散,并能防止熔化金属造成的短路等。
[高熔点熔丝单元]
另外,熔丝元件50也可以具有熔化温度比熔丝单元2高的高熔点熔丝单元51,并使多个熔丝单元2和高熔点熔丝单元51隔着既定间隔而配置。如图13所示,熔丝元件50例如在冷却部件3并联配置有熔丝单元2A、2C和3块高熔点熔丝单元51。
高熔点熔丝单元51能够使用例如Ag、Cu或者以这些为主成分的合金等的高熔点金属。另外,高熔点熔丝单元51也可以如后述那样由低熔点金属和高熔点金属构成。高熔点熔丝单元51与熔丝单元2同样以大致矩形板状形成,并且在两端部有弯曲形成端子部52a、52b,这些端子部52a、52b和熔丝单元2的各端子部5a、5b一起与外部电路的共同的连接电极连接,从而与熔丝单元2并联连接。由此,熔丝元件50具有与使用1块熔丝单元2的上述的熔丝元件1相等以上的电流额定值。此外,各熔丝单元2A、2C及高熔点熔丝单元51隔着熔断时不会与邻接的熔丝单元接触的程度的距离而并联配置。
如图13所示,高熔点熔丝单元51与熔丝单元2A、2C同样,通过截断端子部52a、52b间的电流路径的截断部9与形成在冷却部件3的槽部10重叠等,在平面内沿着截断部9设置有低热传导部7,并且在截断部9以外的部位形成有高热传导部8。而且,高熔点熔丝单元51若在超过额定值的过电流时发热,则积极地向外部散去高热传导部8的热量,抑制截断部9以外的部位的发热,并且使热量集中到沿着截断部9而形成的低热传导部7,从而能够熔断截断部9。
而且图13所示的熔丝元件50在超过额定值的过电流时,熔点低的熔丝单元2A、2C先熔断,熔点高的高熔点熔丝单元51最后熔断。因而,高熔点熔丝单元51按照其体积能够在短时间内截断,另外,即便在最后剩下的高熔点熔丝单元51熔断时发生电弧放电的情况下,根据高熔点熔丝单元51的体积而成为小规模的放电,能够防止熔化金属的***性的飞散,另外也能大幅提高熔断后的绝缘性。熔丝元件50因为所有的熔丝单元2A、2C及高熔点熔丝单元51熔断,所以截断外部电路的电流路径。
在此,高熔点熔丝单元51优选配置在与熔丝单元2一起并联配置多个的并联方向的两侧以外的场所。例如高熔点熔丝单元51如图13所示,优选配置在两个熔丝单元2A、2C之间。
通过在最后熔断设置于内侧的高熔点熔丝单元51,即便发生电弧放电,也能通过先熔断的外侧的熔丝单元2A、2C来捕获高熔点熔丝单元51的熔化金属,并能抑制高熔点熔丝单元51的熔化金属的飞散,从而防止熔化金属造成短路等。
[金属层]
另外,在上述的各熔丝元件1、20、30、40、50中,冷却部件3也可以在与熔丝单元2、51的接触表面的一部分或全部设置金属层14。以下,利用图14以熔丝元件1为例进行说明。金属层14能够通过例如涂敷由焊锡或Ag、Cu或使用这些的合金构成的金属膏等来形成。通过在冷却部件3的与熔丝单元2的接触表面设置金属层14,从而熔丝单元2提高高热传导部8的热传导性,并能更加有效率地进行冷却。
此外,金属层14既可以设置在上下一对冷却部件3的双方,也可以设置在任一个上。另外金属层14不仅可以设置在冷却部件3的夹持熔丝单元2的表面,还可以设置在背面侧。
另外,上述的各熔丝元件1也可以在冷却部件3的安装到外部电路的电路基板的背面设置与外部电路的连接电极连接的连接电极,并且不在熔丝单元2设置端子部5a、5b。在该情况下,熔丝元件1使得金属层14和形成在背面的连接电极通过通孔、凹凸结构等来导通。
[粘接剂]
另外,上述的各熔丝元件1、20、30、40、50也可以用粘接剂15来将熔丝单元2、51连接到冷却部件3。以下,利用图15并以熔丝元件1为例进行说明。粘接剂15设置在冷却部件3和熔丝单元2的截断部9以外的部位。由此,熔丝元件1能够经由粘接剂15提高冷却部件3与熔丝单元2的高热传导部8的密合性,并能更有效率地向冷却部件3传递热量。
粘接剂15能够使用公知的任一种粘接剂,但是从促进熔丝单元2的冷却的方面来说优选具有高的热传导性(例如,KJR-9086:信越化学工业株式会社制,SX720:CEMEDINE株式会社制,SX1010:CEMEDINE株式会社制)。另外,粘接剂15也可以采用使粘合剂树脂含有导电性粒子的导电性粘接剂。作为粘接剂15采用导电性粘接剂也能提高冷却部件3与熔丝单元2的密合性,并且能够经由导电性粒子有效率地向冷却部件3传递高热传导部8的热量。另外,也可以取代粘接剂15而以焊锡连接。
[熔丝单元]
接着,对熔丝单元2进行说明。此外,以下说明的熔丝单元2的结构还能适用于熔丝单元40、51。上述的熔丝单元2为焊锡或以Sn为主成分的无铅焊锡等的低熔点金属、或者低熔点金属和高熔点金属的层叠体。例如,熔丝单元2为由内层和外层构成的层叠构造体,作为内层具有低熔点金属层2a,作为在低熔点金属层2a层叠的外层具有高熔点金属层2b(图1(B)参照)。
低熔点金属层2a优选为以Sn为主成分的金属,是一般被称为“无铅焊锡”的材料。低熔点金属层2a的熔点未必一定高于回流温度,在200℃左右熔化也可。高熔点金属层2b是层叠在低熔点金属层2a的表面的金属层,例如,由Ag或Cu或以这些中的任一种为主成分的金属构成,具有在通过回流炉来将熔丝元件1、20、30、40、50安装在外部电路基板上的情况下也不熔化的较高的熔点。
熔丝单元2通过作为外层在成为内层的低熔点金属层2a层叠高熔点金属层2b,在回流温度超过低熔点金属层2a的熔化温度的情况下,也不至于作为熔丝单元2熔断。因而,熔丝元件1能够通过回流来有效率地安装。
另外,熔丝单元2在流过既定的额定电流的期间,也不会因自发热而熔断。而且,若有比额定值高的值的电流流过,则因自发热而从低熔点金属层2a的熔点开始熔化,能够使端子部5a、5b间的电流路径迅速截断。例如,在以Sn‐Bi类合金或In‐Sn类合金等构成低熔点金属层2a的情况下,熔丝单元2从140℃或120℃前后这样低温开始熔化。此时,熔丝单元2例如作为低熔点金属使用含有40%以上的Sn的合金,从而使得熔化的低熔点金属层2a对高熔点金属层2b进行熔蚀,由此高熔点金属层2b在比熔化温度低的温度下熔化。因而,熔丝单元2能够利用低熔点金属层2a对高熔点金属层2b的熔蚀作用而在短时间内熔断。
另外,熔丝单元2由于在成为内层的低熔点金属层2a层叠高熔点金属层2b而构成,比现有的由高熔点金属构成的贴片熔丝等能够大幅降低熔断温度。因而,与高熔点金属单元相比,熔丝单元2不仅宽大地形成而且将通电方向较短地形成,从而大幅提高电流额定值的同时谋求小型化,且能够抑制热量对与电路基板的连接部位的影响。另外,比具有相同电流额定值的现有的贴片熔丝更能谋求小型化、薄型化,且速熔断性也优异。
另外,熔丝单元2能够提高对于向装入熔丝元件1的电气***瞬间施加异常高的电压的电涌(surge)的耐性(耐脉冲性)。即,熔丝单元2例如连在100A的电流流过数msec这样的情况下不许熔断。这一点,因为在极短时间流过的大电流会流过导体的表层(表皮效应),所以熔丝单元2在作为外层设置有电阻值低的Ag镀层等的高熔点金属层2b的情况下,能够使得通过电涌而施加的电流容易流过,并能防止自发热造成的熔断。因而,熔丝单元2与现有的由焊锡合金构成的熔丝相比,能够大幅地提高对于电涌的耐性。
熔丝单元2能够通过采用电解镀法等的成膜技术来在低熔点金属层2a的表面制造高熔点金属2b。例如,熔丝单元2能够通过对焊锡箔或丝状焊锡的表面实施Ag镀而有效率地制造。
另外,高熔点熔丝单元51能够与熔丝单元2同样地制造。此时,高熔点熔丝单元51能够通过采用例如使高熔点金属层2b的厚度厚于熔丝单元2的、或者熔点比熔丝单元2所使用的高熔点金属高的高熔点金属等,使熔点高于熔丝单元2。
此外,熔丝单元2优选形成低熔点金属层2a的体积大于高熔点金属层2b的体积。熔丝单元2通过低熔点金属因自发热而熔化来熔蚀高熔点金属,由此能够迅速熔化、熔断。因而,熔丝单元2通过使低熔点金属层2a的体积形成得比高熔点金属层2b的体积多,来促进该熔蚀作用,从而能够迅速截断端子部5a、5b间。
[变形限制部]
另外,熔丝单元2也可以设置抑制熔化的低熔点金属的流动并限制变形的变形限制部。这是按照如下进行的。即,熔丝元件的用途从电子设备扩大到产业用机械、电动汽车、电动自行车、汽车等的大电流用途,要求更进一步的高额定值化、低电阻化,因此熔丝单元也进行着大面积化。然而,在将采用大面积化的熔丝单元的熔丝元件进行回流安装的情况下,如图16所示,因为被高熔点金属102包覆的低熔点金属101在内部熔化并流出到电极上、或者因为供给到电极上的安装用焊锡的流入,而在熔丝单元100产生变形。这是因为大面积化的熔丝单元100刚性较低,并且因伴随低熔点金属101的熔化的张力而局部发生倒塌或膨胀的缘故。这样的倒塌或膨胀在整个熔丝单元100上以起伏状显现。
而且,产生这样的变形的熔丝单元100,在因低熔点金属101的凝聚而膨胀的部位中电阻值会下降,相反地,在低熔点金属101流出的部位中电阻值会上升,从而在电阻值产生偏差。其结果,担心不能维持既定熔断特性,如在既定温度或电流下不熔断、或者熔断花费时间、相反地在小于既定温度或电流值下会熔断等。
针对这样的问题,熔丝单元2通过设置变形限制部,能够将熔丝单元2的变形抑制在能抑制熔断特性的偏差的一定范围内,并能维持既定熔断特性。
如图17(A)(B)所示,变形限制部6是设置在低熔点金属层2a的一个或多个孔11的侧面11a的至少一部分被与高熔点金属层2b连续的第2高熔点金属层16包覆而成。孔11能够通过例如使针等的尖锐物扎入低熔点金属层2a、或者利用模具来对低熔点金属层2a实施冲压(press)加工等来形成。另外,孔11以既定图案例如四方格子状或者六方格子状遍及低熔点金属层2a的整个面而同样地形成。
构成第2高熔点金属层16的材料与构成高熔点金属层2b的材料同样,具有不会根据回流温度熔化的较高的熔点。另外,第2高熔点金属层16与高熔点金属层2b相同材料,从制造效率上,优选在高熔点金属层2b的形成工序中一并形成。
如图17(B)所示,这样的熔丝单元2被一对冷却部件3a、3b夹持后,熔丝元件1搭载到各种电子设备的外部电路基板,并被回流安装。
此时,熔丝单元2通过在低熔点金属层2a层叠作为外层在回流温度中也不熔化的高熔点金属层2b并且设置变形限制部6,在熔丝元件1对外部电路基板的回流安装等中即便曝露在高温环境下的情况下也能通过变形限制部6来将熔丝单元2的变形抑制在能抑制熔断特性的偏差的一定范围内。因而,熔丝元件1在熔丝单元2被大面积化的情况下也能回流安装,并能提高安装效率。另外,熔丝单元2在熔丝元件1中能够实现额定值的提高。
即,熔丝单元2在低熔点金属层2a开出孔11,并且具备以第2高熔点金属层16包覆孔11的侧面11a的变形限制部6,从而在因回流炉等的外部热源而在低熔点金属层2a的熔点以上的高热环境中短时间曝露的情况下,熔化的低熔点金属的流动也因包覆孔11的侧面11a的第2高熔点金属层16而得到抑制并且支撑构成外层的高熔点金属层2b。因而,熔丝单元2能够抑制利用张力来使熔化的低熔点金属凝聚而膨胀、或者熔化的低熔点金属流出而变薄,从而发生局部倒塌或膨胀的情形。
由此,熔丝单元2能够防止在回流安装时的温度中电阻值伴随局部地倒塌或膨胀等的变形而变动,并能维持在既定温度或电流下以既定时间熔断的熔断特性。另外,熔丝单元2在熔丝元件1回流安装到外部电路基板后,该外部电路基板再回流安装到其他电路基板等、反复曝露在回流温度下的情况下也能维持熔断特性,并能提高安装效率。
另外,如后述那样,在熔丝单元2是从大张单元片切出而制造的情况下,从熔丝单元2的侧面露出低熔点金属层2a,并且该侧面经由连接用焊锡而与设置在外部电路基板的连接电极接触。在该情况下,熔丝单元2也通过变形限制部6来抑制熔化的低熔点金属的流动,因此通过从该侧面吸入熔化的连接用焊锡来增加低熔点金属的体积,从而电阻值也不会局部降低。
此外,如图18(A)(B)所示,熔丝单元2也可以嵌合到冷却部件3a的侧面,并且使两端向冷却部件3a的背面侧弯曲,并在冷却部件3a的背面侧形成端子部5a、5b。
另外,如图19(A)(B)所示,熔丝单元2也可以嵌合到冷却部件3a的侧面,并且使两端向冷却部件3a的外侧弯曲,并在冷却部件3a的外侧形成端子部5a、5b。此时,如图19(B)所示,熔丝单元2也可以使端子部5a、5b与冷却部件3a的背面共面的方式弯曲,或者,也可以从冷却部件3a的背面突出的方式弯曲。
如图18、图19所示,熔丝单元2通过将端子部5a、5b形成在从冷却部件3a的侧面进一步向背面侧或者外侧弯曲的位置,抑制构成内层的低熔点金属的流出、或连接端子部5a、5b的连接用焊锡的流入,从而能够防止局部的倒塌或膨胀造成的熔断特性的变动。
在此,如图17(B)所示,孔11既可以形成为沿厚度方向贯通低熔点金属层2a的贯通孔,或者如图20(A)所示,也可以形成为非贯通孔。在将孔11形成为贯通孔的情况下,包覆孔11的侧面11a的第2高熔点金属层16,与层叠在低熔点金属层2a的表面/背面的高熔点金属层2b连续。
另外,在将孔11形成为非贯通孔的情况下,如图20(A)所示,孔11优选被第2高熔点金属层16包覆到底面11b。熔丝单元2在将孔11形成为非贯通孔,因回流加热而低熔点金属流动的情况下,也通过包覆孔11的侧面11a的第2高熔点金属层16来抑制流动并且支撑构成外层的高熔点金属层2b,因此如图20(B)所示,熔丝单元2的厚度的变动轻微,不会使熔断特性变动。
另外,如图21(A)(B)所示,孔11也可以被第2高熔点金属层16填充。通过用第2高熔点金属层16来填充孔11,熔丝单元2能够提高支撑构成外层的高熔点金属层2b的变形限制部6的强度而进一步抑制熔丝单元2的变形,并且通过低电阻化能够提高额定值。
如后述那样,第2高熔点金属层16例如能够在开出孔11的低熔点金属层2a利用电解镀等来形成高熔点金属层2b时同时形成,并能通过调整孔径、电镀条件来以第2高熔点金属层16填埋孔11内。
另外,如图20(A)所示,孔11也可以形成为截面锥形状。孔11例如能够向低熔点金属层2a扎入针等的尖锐物而开口,从而与该尖锐物的形状相应地形成为截面锥形状。另外,如图22(A)(B)所示,孔11也可以形成为截面矩形状。熔丝单元2例如能够利用与截面矩形状的孔11对应的模具来对低熔点金属层2a进行冲压加工等,从而开出截面矩形状的孔11。
此外,变形限制部6有孔11的侧面11a的至少一部分被与高熔点金属层2b连续的第2高熔点金属层16包覆即可,如图23所示,被第2高熔点金属层16包覆到侧面11a的上侧也可。另外,变形限制部6也可以在形成低熔点金属层2a和高熔点金属层2b的层叠体之后,从高熔点金属层2b的上方扎入尖锐物,从而开出孔11或使孔11贯通并且将高熔点金属层2b的一部分压入孔11的侧面11a,从而作为第2高熔点金属层16。
如图23所示,通过在孔11的侧面11a的开口端侧的一部分层叠与高熔点金属层2b连续的第2高熔点金属层16,也通过层叠在孔11的侧面11a的第2高熔点金属层16来抑制熔化的低熔点金属的流动,并且支撑开口端侧的高熔点金属层2b,从而能够抑制熔丝单元2的局部的倒塌或膨胀的发生。
另外,如图24(A)所示,变形限制部6也可以将孔11形成为非贯通孔,并且与低熔点金属层2a的一个面及另一个面互相对置而形成。另外,如图24(B)所示,变形限制部也可以将孔11形成为非贯通孔,并且不与低熔点金属层2a的一个面及另一个面互相对置地形成。通过与低熔点金属层2a的两面互相对置或非对置地形成非贯通的孔11,也利用包覆各孔11的侧面11a的第2高熔点金属层16来限制熔化的低熔点金属的流动,并且支撑构成外层的高熔点金属层2b。因而,熔丝单元2能够抑制因张力而熔化的低熔点金属凝聚后膨胀、或者熔化的低熔点金属流出而变薄,以及发生局部倒塌或膨胀。
此外,从制造效率上,变形限制部6优选在孔11的侧面11a具备电镀液能够流入的孔径,以通过电解镀来包覆第2高熔点金属层16,例如孔的最小径设为50μm以上,更优选为70~80μm。此外,孔11的最大径能够根据第2高熔点金属层16的镀层极限或熔丝单元2的厚度等的关系进行适当设定,但是孔径变大时有初始电阻值上升的倾向。
另外,变形限制部6优选使孔11的深度为低熔点金属层2a的厚度的50%以上。若孔11的深度比这浅,则不能抑制熔化的低熔点金属的流动,而伴随熔丝单元2的变形有可能招致熔断特性的变动。
另外,变形限制部6优选以既定密度例如每15×15mm上一个以上的密度在低熔点金属层2a形成孔11。
另外,变形限制部6优选将孔11形成在至少在过电流时熔丝单元2熔断的截断部9。熔丝单元2的截断部9与槽部10重叠,没有被冷却部件3a、3b支撑,是刚性相对低的部位,因此在该部位中因低熔点金属的流动而容易产生变形。因此,通过在熔丝单元2的截断部9开出孔11并且通过第2高熔点金属层16包覆侧面11a,抑制熔断部位中的低熔点金属的流动并能防止变形。
另外,变形限制部6优选将孔11设置在熔丝单元2的设置有端子部5a、5b的两端侧。熔丝单元2中,端子部5a、5b使构成内层的低熔点金属层2a露出并且经由连接用焊锡等来与外部电路的连接电极连接。另外,熔丝单元2由于两端部没有被冷却部件3a、3b夹持,所以刚性较低且容易变形。因此,熔丝单元2通过在该两端侧设置侧面11a被第2高熔点金属层16包覆的孔11,来提高刚性,并能有效地防止变形。
熔丝单元2能够通过在低熔点金属层2a开出构成变形限制部6的孔11后,利用电镀技术来在低熔点金属层2a成膜高熔点金属而制造。熔丝单元2能够通过例如在长尺状的焊锡箔开出既定孔11后,对表面实施Ag镀而制造单元膜,在使用时,根据尺寸进行切断,来有效率地制造,另外能够容易使用。
此外,熔丝单元2通过蒸镀等的薄膜形成技术、或其他众所周知的层叠技术,也能在层叠了低熔点金属层2a和高熔点金属层2b的熔丝单元2中形成变形限制部6。
另外,变形限制部6也可以通过在形成低熔点金属层2a和高熔点金属层2b的层叠体后,从高熔点金属层2b的上方扎入尖锐物,而开出孔11或使孔11贯通,并且将具有粘性或者粘弹性的高熔点金属层2b的一部分压入孔11的侧面11a而作为第2高熔点金属层16。
此外,熔丝单元2也可以在构成外层的高熔点金属层2b的表面形成未图示的防氧化膜。熔丝单元2因为外层的高熔点金属层2b进一步被防氧化膜包覆,例如在作为高熔点金属层2b形成Cu镀层的情况下,也能防止Cu的氧化。因而,熔丝单元2能够防止因Cu的氧化而熔断时间变长的情况,能够短时间内熔断。
另外,熔丝单元2能够作为高熔点金属层2b使用Cu等的廉价但容易氧化的金属,不用Ag等的高价材料而能够形成。
高熔点金属的防氧化膜能够采用与低熔点金属层2a相同的材料,例如能够采用以Sn为主成分的无铅焊锡。另外,防氧化膜能够通过对高熔点金属层2b的表面实施镀锡来形成。此外,防氧化膜也能通过Au镀层或预焊剂来形成。
另外,熔丝单元2也可以从大张单元片以期望的尺寸切出。即,也可以形成整个面上一样地形成了变形限制部6的由低熔点金属层2a和高熔点金属层2b的层叠体构成的大张单元片,切出多个任意尺寸的熔丝单元2而形成。从单元片切出的熔丝单元2,由于变形限制部6在整个面一样地形成,所以即便从切断面露出低熔点金属层2a,也通过变形限制部6抑制熔化的低熔点金属的流动,因而能够抑制从切断面的连接用焊锡的流入或低熔点金属的流出,并能防止伴随厚度变动的电阻值的偏差及熔断特性的变动。
另外,通过在上述的长尺状的焊锡箔开出既定孔11后,对表面实施电解镀来制造单元膜,将它切断成既定长度的制法中,熔丝单元2的尺寸会被单元膜的宽度所限制,需要按每个尺寸制造单元膜。
然而,通过形成大张单元片,能够以期望的尺寸切出熔丝单元2,尺寸的自由度变高。
另外,若对长尺状的焊锡箔实施电解镀,则在电场集中的长度方向上的侧缘部较厚地镀有高熔点金属层2b,难以得到均匀厚度的熔丝单元2。因此,在熔丝元件上,因熔丝单元2的该壁厚部位而在与冷却部件3之间产生间隙,为了防止高热传导部8中的热传导系数的下降,需要设置填埋该间隙的粘接剂15等。
然而,通过形成大张单元片,能够避开该壁厚部位而切出熔丝单元2,从而能够得到整个面上均匀厚度的熔丝单元2。因而,从单元片切出的熔丝单元2,仅仅配置在冷却部件3也能提高与冷却部件3的密合性。
另外,如图25所示,熔丝单元2也可以通过向低熔点金属层2a混合熔点比低熔点金属层2a高的第1高熔点粒子17来形成变形限制部6。第1高熔点粒子17采用具有在回流温度下也不会熔化的高熔点的物质,例如能够使用由Cu、Ag、Ni等的金属或包含这些的合金构成的粒子、玻璃粒子、陶瓷粒子等。另外,第1高熔点粒子17为球状、鳞片状等,不管其形状如何。此外,第1高熔点粒子17在使用金属或合金等的情况下,因为比重比玻璃或陶瓷大而适应性良好且分散性优异。
变形限制部6通过在低熔点金属材料混合第1高熔点粒子17后,通过以膜状成型等而形成第1高熔点粒子17以单层分散配置的低熔点金属层2a,然后,层叠高熔点金属层2b而形成。另外,变形限制部6也可以通过在层叠高熔点金属层2b后沿厚度方向冲压熔丝单元2而使第1高熔点粒子17密合到高熔点金属层2b。由此,变形限制部6中,高熔点金属层2b被第1高熔点粒子17支撑,在因回流加热而低熔点金属熔化的情况下,也通过第1高熔点粒子17抑制低熔点金属的流动并且支撑高熔点金属层2b,从而能够抑制发生熔丝单元2的局部的倒塌或膨胀。
另外,如图26(A)所示,变形限制部6也可以向低熔点金属层2a混合粒径比低熔点金属层2a的厚度小的第1高熔点粒子17。在该情况下,如图26(B)所示,变形限制部6也通过第1高熔点粒子17来抑制熔化的低熔点金属的流动,并且支撑高熔点金属层2b,从而能够抑制发生熔丝单元2的局部的倒塌或膨胀。
另外,如图27所示,熔丝单元2也可以通过向低熔点金属层2a压入熔点比低熔点金属层2a高的第2高熔点粒子18而形成变形限制部6。第2高熔点粒子18能够使用与上述的第1高熔点粒子17同样的物质。
变形限制部6通过向低熔点金属层2a压入第2高熔点粒子18而进行埋入,然后,层叠高熔点金属层2b而形成。此时,第2高熔点粒子18优选沿厚度方向贯通低熔点金属层2a。由此,变形限制部6在高熔点金属层2b被第2高熔点粒子18支撑,并且因回流加热而低熔点金属熔化的情况下,也通过第2高熔点粒子18来抑制低熔点金属的流动并且支撑高熔点金属层2b,从而能够抑制发生熔丝单元2的局部的倒塌或膨胀。
另外,如图28所示,熔丝单元2也可以向高熔点金属层2b和低熔点金属层2a压入熔点比低熔点金属层2a高的第2高熔点粒子18来形成变形限制部6。
变形限制部6通过向低熔点金属层2a和高熔点金属层2b的层叠体压入第2高熔点粒子18并埋入低熔点金属层2a内而形成。此时,第2高熔点粒子18优选沿厚度方向贯通低熔点金属层2a及高熔点金属层2b。由此,变形限制部6在高熔点金属层2b被第2高熔点粒子18支撑,并且因回流加热而低熔点金属熔化的情况下,也通过第2高熔点粒子18抑制低熔点金属的流动并且支撑高熔点金属层2b,从而能够抑制发生熔丝单元2的局部的倒塌或膨胀。
此外,变形限制部6也可以在低熔点金属层2a形成孔11,并且层叠第2高熔点金属层16,进而向该孔11内***第2高熔点粒子18。
另外,如图29所示,变形限制部6也可以在第2高熔点粒子18设置与高熔点金属层2b接合的突缘部19。突缘部19能够通过例如使第1高熔点粒子17压入高熔点金属层2b和低熔点金属层2a后,沿厚度方向对熔丝单元2进行冲压,压垮第2高熔点粒子18的两端而形成。由此,变形限制部6在高熔点金属层2b与第2高熔点粒子18的突缘部19接合而更加牢固地支撑,并且因回流加热而低熔点金属熔化的情况下,也通过第2高熔点粒子18来抑制低熔点金属的流动,并且通过突缘部19来支撑高熔点金属层2b,从而能够抑制发生熔丝单元2的局部的倒塌或膨胀。
这样的熔丝元件1具有图30(A)所示的电路结构。熔丝元件1经由端子部5a、5b而安装到外部电路,从而装入该外部电路的电流路径上。熔丝元件1在熔丝单元2中有既定的额定电流流过的期间,也不会因自发热而熔断。而且,熔丝元件1在超过额定值的过电流通电时熔丝单元2自发热而截断部9熔断,从而截断端子部5a、5b间,由此截断该外部电路的电流路径(图30(B))。
此时,如上所述,熔丝单元2中,高热传导部8中的发热带来的热量经由冷却部件3被积极地冷却,能够选择性地使沿着截断部9形成的低热传导部7过热。因而,熔丝单元2不仅抑制热量对端子部5a、5b的影响并且能够熔断截断部9。
另外,由于含有熔点比高熔点金属层2b低的低熔点金属层2a,因过电流造成的自发热而从低熔点金属层2a的熔点开始熔化,并开始浸蚀高熔点金属层2b。因而,熔丝单元2通过利用低熔点金属层2a对高熔点金属层2b的浸蚀作用,能够使得高熔点金属层2b在比自身的熔点低的温度下熔化,并迅速熔断。
[发热体]
另外,熔丝元件也可以在冷却部件形成发热体,并根据该发热体的发热熔断熔丝单元。例如,图31(A)所示的熔丝元件60在一个冷却部件3a的槽部10的两侧形成有发热体61和覆盖发热体61的绝缘层62。
发热体61是通电时发热的具有导电性的部件,例如由镍铬、W、Mo、Ru等或包含这些的材料构成。发热体61能够通过将这些合金或者组合物、化合物的粉状体与树脂粘合剂等混合而做成膏状,并利用网版印刷技术在冷却部件3a上对它进行图案形成,然后烧成等而形成。
另外,发热体61形成在槽部10的两侧,从而设置在熔丝单元2的形成有截断部9的低热传导部7的附近。因而,熔丝元件60中,发热体61发热的热量还传递到低热传导部7并能够熔断截断部9。此外,发热体61既可以仅在槽部10的一侧形成,另外,也可以在另一个冷却部件的槽部10的两侧或一侧形成。
另外,发热体61被绝缘层62包覆。由此,发热体61经由绝缘层62而与熔丝单元2重叠。绝缘层62为了谋求发热体61的保护及绝缘、并且有效率地向熔丝单元2传递发热体61的热量而设置,例如由玻璃层构成。
此外,发热体61也可以形成在层叠在冷却部件3a的绝缘层62的内部。另外,发热体61既可以在与形成有槽部10的冷却部件3a的表面相反侧的背面形成,或者,也可以在冷却部件3a的内部形成。
如图31(B)所示,发热体61经由发热体电极63而与外部的电源电路连接,在需要截断外部电路的电流路径的情况下,从外部的电源电路通电。由此,熔丝元件60利用发热体61的发热来熔断装入到外部电路的电流路径上的熔丝单元2的截断部9,从而能够截断外部电路的电流路径。在外部电路的电流路径截断后,来自电源电路的通电被切断,从而发热体61停止发热。
此时,熔丝单元2因为发热体61的发热而经由高热传导部8散去发热体61的热量并且选择性地在低热传导部7中从熔点比高熔点金属层2b低的低熔点金属层2a的熔点开始熔化,并开始浸蚀高熔点金属层2b。因而,熔丝单元2利用低熔点金属层2a对高熔点金属层2b的浸蚀作用,使得高熔点金属层2b在比自身的熔化温度低的温度下截断部9被熔化,从而能够迅速截断外部电路的电流路径。
另外,如图32(A)所示,熔丝元件70也可以隔着绝缘层62的槽部10,而例如仅在左侧的表面形成发热体61、绝缘层62及发热体引出电极64,并经由连接用焊锡(未图示)使熔丝单元2与发热体引出电极64连接。发热体61一端与发热体引出电极64连接,另一端与跟外部的电源电路连接的发热体电极63连接。由此,发热体61经由发热体引出电极64而与熔丝单元2热性、电连接。此外,熔丝元件70也可以在与设置有发热体61等的槽部10的一侧相反侧(图32(A)的右侧),设置热传导性优异的绝缘层62而使得高度一致。
该熔丝元件70形成达到发热体电极63、发热体61、发热体引出电极64及熔丝单元2的到发热体61的通电路径。另外,熔丝元件70经由发热体电极63而与向发热体61通电的电源电路连接,通过该电源电路控制经发热体电极63和熔丝单元2的通电。
图32所示的熔丝元件70具有如图32(B)所示的电路结构。即,熔丝元件70是由经由端子部5a、5b而与外部电路串联连接的熔丝单元2、和经由熔丝单元2及发热体引出电极64而通电并发热从而熔化熔丝单元2的发热体61构成的电路结构。而且,熔丝元件70中,熔丝单元2的端子部5a、5b及发热体电极63与外部电路基板连接。
由这样的电路结构构成的熔丝元件70,在出现需要截断外部电路的电流路径的情况下,通过设置在外部电路的电流控制元件而发热体61通电。由此,熔丝元件70因发热体61的发热而熔断装入到外部电路的电流路径上的熔丝单元2的截断部9。由此,熔丝单元1能够可靠地熔断端子部5a、5b间,从而能够截断外部电路的电流路径。
此外,熔丝元件也可以在熔丝单元2多处设置截断部9。图33所示的熔丝元件80在熔丝单元2设置有两处截断部9并且在冷却部件3a的与截断部9对应的位置设置有两处槽部10。另外,图33所示的冷却部件3a在两个槽部10之间的表面上与发热体61、包覆发热体的绝缘层62、及发热体61的一端连接并且与熔丝单元2连接的发热体引出电极64按照该顺序设置。
另外,冷却部件3a在与槽部10的设置有发热体61等的一侧相反侧,设置有绝缘层62,成为与发热体引出电极64大致相同高度。而且,熔丝单元2适当经由连接用焊锡而搭载到这些发热体引出电极64及绝缘层62上,并且被一对冷却部件3a、3b夹持。由此,熔丝单元2使与槽部10重叠的截断部9成为低热传导部7,并使与绝缘层62重叠的部位成为高热传导部8。
发热体61的一端与发热体引出电极64连接,另一端与跟外部的电源电路连接的发热体电极63连接。由此,发热体61经由发热体引出电极64而与熔丝单元2热性、电连接。
图33所示的熔丝元件80具有如图33(B)所示的电路结构。即,熔丝元件80是由经由端子部5a、5b而与外部电路串联连接的熔丝单元2、和通过从发热体电极63到熔丝单元2的通电路径而通电并因发热而熔化熔丝单元2的发热体61构成的电路结构。而且,熔丝元件80中,熔丝单元2的端子部5a、5b及发热体电极63与外部电路基板连接。
由这样的电路结构构成的熔丝元件80,在出现需要截断外部电路的电流路径的情况下,通过设置在外部电路的电流控制元件而发热体61通电、发热。发热体61的发热经过绝缘层62及发热体引出电极64传递到熔丝单元2,设置在左右的低热传导部7被积极地加热,因此截断部9熔断。此外,熔丝单元2在高热传导部8中对来自发热体61的热量积极地进行冷却,因此还能抑制端子部5a、5b被加热带来的影响。由此,熔丝单元2能够可靠地熔断端子部5a、5b间,从而能够截断外部电路的电流路径。另外,因为熔丝单元2的熔断而发热体61的通电路径也被截断,因此发热体61的发热也停止。
[凹部形成单元]
接着,对适用本发明的熔丝元件的进一步的变形例进行说明。此外,在以下说明的熔丝元件90~160中,对于与上述的熔丝元件1、20、30、40、50、60、70、80相同的部件标注相同的标号并省略其详细。
图34~图36所示的熔丝元件90具有:熔丝单元91,连接到外部电路的电流路径上,因接通超过额定值的电流自发热(焦耳热)而熔断并截断该电流路径;以及冷却部件92,与熔丝单元91接触或靠近。
熔丝单元91形成有截断部9并且形成有从冷却部件92隔离的凹部93。凹部93是用来在熔丝单元91搭载到冷却部件92时,使截断部9从冷却部件92隔离而形成热传导性相对低的低热传导部7,沿着截断部9,在与熔丝单元91的通电方向正交的宽度方向上形成。
另外,如图34所示,凹部93形成为桥接状,以使熔丝单元91的与截断部9对应的位置从冷却部件92隔离。桥接状的凹部93也可以使顶面平坦的方式形成,另外,如图37所示,也可以使顶面以圆弧状弯曲的方式形成。另外,熔丝单元91形成有与形成桥接状的凹部93的面相反侧的面比凹部93的两侧更加突出的凸部94。此外,凹部93能够通过将平板状的熔丝单元冲压成型等而形成。
此外,熔丝单元91具有与上述的熔丝单元2相同的构造。即,熔丝单元91为焊锡或以Sn为主成分的无铅焊锡等的低熔点金属、或低熔点金属和高熔点金属的层叠体,例如将由以Sn为主成分的金属构成的低熔点金属层91a设为内层,作为层叠在低熔点金属层91a的外层具有由Ag或Cu或以这些中的任一个为主成分的金属构成的高熔点金属层91b。
另外,熔丝单元91优选形成为使低熔点金属层91a的体积大于高熔点金属层91b的体积。熔丝单元91因自发热而熔化低熔点金属,从而对高熔点金属进行熔蚀,由此能够迅速地熔化、熔断。因而,熔丝单元91通过将低熔点金属层91a的体积形成为大于高熔点金属层91b的体积,能够促进该熔蚀作用,并能迅速截断截断部9。
熔丝元件90通过上下一对冷却部件92a、92b来夹持熔丝单元91,从而在熔丝单元91内,形成有因凹部93而从冷却部件92a隔离并且热传导性相对低的低热传导部7、和与冷却部件92a、92b接触或靠近并且热传导性相对高的高热传导部8。低热传导部7在与熔丝单元91的通电方向正交的宽度方向上沿着熔丝单元91熔断的截断部9而设置,高热传导部8在截断部9以外的部位至少有一部分与冷却部件92a、92b接触或靠近而热性接触。
冷却部件92能够适当使用陶瓷等的热传导性高的绝缘材料,并能通过粉体成型等来成型为任意形状。另外,冷却部件92也可以由热硬化性或光硬化性的树脂材料形成。或者,冷却部件92也可以由热塑性树脂材料形成。进而,冷却部件92也可以由硅酮类树脂材料或环氧类树脂材料形成。另外,冷却部件92也可以在绝缘基板上形成由上述的各种树脂材料构成的树脂层。
另外,冷却部件92优选热传导系数为1W/(m・k)以上。此外,冷却部件92也可以采用金属材料来形成,但是从防止与周围部件的短路、及操作性的观点来说优选对表面进行绝缘包覆。上下一对冷却部件92a、92b例如通过粘接剂来互相结合,从而形成元件壳体。
夹持熔丝单元91的一对冷却部件92a、92b之中,支撑与熔丝单元91的形成凹部93的面相反侧的面的冷却部件92b,在与熔丝单元91对置的面的、与向桥接状的凹部93的相反侧突出的凸部94对应的位置,形成有槽部10,并与凸部94隔离。另外,冷却部件92b通过上述的粘接剂15与熔丝单元91的截断部9以外的部位连接。
另外,支撑熔丝单元91的形成凹部93的面的冷却部件92a,与熔丝单元91对置的面形成为平坦。另外,冷却部件92a在与高热传导部8对应的位置形成有金属层95,经由焊锡96等的导电性的连接材料而金属层95和熔丝单元91电气、机械地连接。此外,作为冷却部件92a和熔丝单元91的连接材料也可以采用具有导电性的粘接剂15。熔丝元件90经由粘接剂15及焊锡96而连接冷却部件92a、92b与熔丝单元91的高热传导部8,因此相互的密合性变高,能更加有效率地向冷却部件92a、92b传递热量。
金属层95以与凹部93的形成位置对应的位置为界分开在熔丝单元91的通电方向的两侧。另外,冷却部件92a中,与搭载熔丝单元91的面相反侧的面成为安装熔丝元件90的对外部电路基板的安装面,形成有一对外部连接电极97a、97b。这些外部连接电极97a、97b通过焊锡等的连接材料来与形成在该外部电路基板的连接电极连接。另外,外部连接电极97a、97b经由形成导电层的通孔98a及形成在冷却部件92a的侧面的凹凸结构98b而与金属层95连接。
由此,熔丝元件90中,一对外部连接电极97a、97b间经由熔丝单元91连接,熔丝单元91构成外部电路的通电路径的一部分。另外,熔丝元件90通过熔丝单元91在截断部9中熔断,能够截断外部电路的通电路径。
此时,熔丝元件90在熔丝单元91的平面内,沿着截断部9设置有低热传导部7,并且在截断部9以外的部位形成有高热传导部8,从而如图38所示,在超过额定值的过电流时熔丝单元91发热之际,积极地向外部散去高热传导部8的热量,不仅抑制截断部9以外的部位的发热,而且使热量集中到沿着截断部9形成的低热传导部7,从而抑制热量对外部连接电极97a、97b的影响并且能够熔断截断部9。由此,熔丝元件90中,熔丝单元91的外部连接电极97a、97b间被熔断,从而能够截断外部电路的电流路径。
因此,熔丝元件90不仅将熔丝单元91形成为大致矩形板状,而且通过缩短通电方向上的长度而谋求低电阻化,从而提高电流额定值,并且通过抑制经由连接用焊锡等而与外部电路的连接电极连接的外部连接电极97a、97b的过热来消除熔化表面安装用的连接用焊锡等的问题,并能实现小型化。
在此,熔丝单元91优选使高热传导部8的面积大于低热传导部7的面积。由此,熔丝单元91对截断部9进行选择性地加热、熔断,并且积极地散去截断部9以外的部位的热量而抑制外部连接电极97a、97b的过热带来的影响,并能谋求小型化、高额定值化。
在此,形成在熔丝单元91的凹部93在熔丝单元91的通电方向上的长度L2,如图35所示在采用大致矩形板状的熔丝单元91的情况下,优选为熔丝单元91的截断部9中的最小宽度以下,进一步优选为熔丝单元91的截断部9中的最小宽度的1/2以下。
截断部9中的最小宽度是指大致矩形板状的熔丝单元的表面中熔丝单元91的截断部9上与导通方向正交的宽度方向的最小宽度,截断部9呈圆弧状、锥形状、阶梯差状等的形状,在形成为宽度比截断部9以外的部位窄的情况下是指其最小宽度,如图35所示在截断部9以与截断部9以外的部位相同的宽度形成的情况下是指熔丝单元91的宽度W1。
熔丝元件90通过使凹部93的长度L2窄到截断部9中的最小宽度以下,再窄到截断部9中的最小宽度的1/2以下,抑制熔断时发生电弧放电,并能提高绝缘电阻。
另外,上述的熔丝元件90优选使凹部93在熔丝单元91的通电方向上的长度L2为0.5mm以上。熔丝元件90通过设置长度0.5mm以上的低热传导部7,与过电流时的高热传导部8形成温度差,从而能够选择性地熔断截断部9。
另外,上述的熔丝元件90优选使凹部93在熔丝单元91的通电方向上的长度L2为5mm以下。熔丝元件90在凹部93的长度L2超过5mm时,截断部9的面积增大,因此相应地熔断所需要的时间延长而速熔断性差,另外,电弧放电造成的熔丝单元91的飞散量增大,从而有可能因附着到周围的熔化金属而招致绝缘电阻的下降。
另外,上述的熔丝元件90优选使靠近的熔丝单元91的高热传导部8与冷却部件92a、92b的最小间隙为100μm以下。如上所述,熔丝单元91被冷却部件92a、92b夹持,从而与冷却部件92a、92b接触或靠近的部位成为高热传导部8。此时,使熔丝单元91的高热传导部8与冷却部件92a、92b的最小间隙为100μm以下,从而能够使熔丝单元91的截断部9以外的部位与冷却部件92a、92b大致密合,经由冷却部件92a、92b而将超过额定值的过电流时的发热传递到外部,能够仅对截断部9进行选择性地熔断。另一方面,若熔丝单元91的高热传导部8与冷却部件92a、92b的最小间隙超过100μm,则该部位的热传导性会下降,有可能在超过额定值的过电流时截断部9以外的没有予期的部位过热、熔化。
[端子部]
另外,如图39~图41所示,熔丝元件90与熔丝单元2同样,也可以将熔丝单元91的通电方向的两端部作为与外部电路的连接电极连接的端子部5a、5b。端子部5a、5b嵌合到冷却部件92a的侧缘,从而朝向冷却部件92a的背面侧。图39所示的熔丝单元91被上下一对冷却部件92a、92b夹持,并且一对端子部5a、5b被导出到冷却部件92a、92b之外,从而能够经由端子部5a、5b与外部电路的连接电极连接。
通过在熔丝单元91形成成为与外部电路基板的连接端子的端子部5a、5b,与经由通孔98a或凹凸结构98b及外部连接电极97而与外部电路基板连接的情况相比,能够降低熔丝元件整体的电阻,并能提高额定值。
另外,省去了在冷却部件92a设置外部连接电极97a、97b、通孔98a及凹凸结构98b的工序,并简化生产工序。此外,冷却部件92a无需设置外部连接电极97a、97b、通孔98a及凹凸结构98b,但是也可以为了冷却用途或者提高连接强度而设置。
[变形限制部]
另外,如图42~图44所示,熔丝单元91也可以设置抑制熔化的低熔点金属的流动并限制变形的变形限制部6。如上所述,通过设置变形限制部6,将熔丝单元91的变形抑制到能抑制熔断特性的偏差的一定范围内,能够维持既定熔断特性。因而,熔丝元件90在熔丝单元91被大面积化的情况下也能回流安装,从而能够提高安装效率,另外,能够实现额定值的提高。
此外,在熔丝单元91中,也与熔丝单元2同样,能够适用变形限制部6的各种结构(参照图17~图29)。
此外,如图45(A)(B)所示,熔丝单元91也可以嵌合到冷却部件92a的侧面,并且使两端向冷却部件92a的背面侧弯曲,并在冷却部件92a的背面侧形成端子部5a、5b。
另外,在熔丝单元91中,也与熔丝单元2同样,也可以嵌合到冷却部件92a的侧面,并且使两端向冷却部件92a的外侧弯曲,并在冷却部件92a的外侧形成端子部5a、5b(参照图19)。此时,熔丝单元91既可以使端子部5a、5b以与冷却部件92a的背面共面的方式弯曲,或者,也可以从冷却部件92a的背面突出的方式弯曲。
熔丝单元91通过将端子部5a、5b形成在从冷却部件92a的侧面进一步向背面侧或者外侧弯曲的位置,抑制构成内层的低熔点金属的流出、或连接端子部5a、5b的连接用焊锡的流入,从而能够防止局部的倒塌或膨胀造成熔断特性变动。
这样的熔丝元件90与熔丝元件1同样,具有图30(A)所示的电路结构。熔丝元件90经由外部连接电极97a、97b或端子部5a、5b而与外部电路安装,从而装入到该外部电路的电流路径上。熔丝元件90在熔丝单元91中流过既定的额定电流的期间,根据自发热也不会熔断。而且,熔丝元件90在超过额定的过电流通电时熔丝单元91因自发热而熔断截断部9,从而截断外部连接电极97a、97b或端子部5a、5b间,由此截断该外部电路的电流路径(图30(B))。
此时,如上所述,熔丝单元91中,高热传导部8中的发热带来的热量经由冷却部件92a、92b被积极地冷却,能够选择性地使沿着截断部9形成的低热传导部7过热。因而,熔丝单元91不仅抑制热量对外部连接电极97a、97b或端子部5a、5b的影响并且能够熔断截断部9。
另外,由于含有熔点比高熔点金属层91b低的低熔点金属层91a,因过电流造成的自发热而从低熔点金属层91a的熔点开始熔化,并开始浸蚀高熔点金属层91b。因而,熔丝单元91通过利用低熔点金属层91a对高熔点金属层91b的浸蚀作用,能够使得高熔点金属层91b在比自身的熔点低的温度下熔化,并迅速熔断。
[熔丝单元的并联配置]
另外,熔丝元件也可以并联连接多个熔丝单元91作为熔丝单元。如图46(A)(B)所示,熔丝元件110例如在冷却部件92a并联配置有3块熔丝单元91A、91B、91C。熔丝单元91A~91C以矩形板状形成,并且在两端弯曲形成有端子部5a、5b。而且,熔丝单元91A~91C通过各端子部5a、5b与外部电路的共同的连接电极连接而并联连接。由此,熔丝元件110具有与使用1块熔丝单元91的上述的熔丝元件90相等的电流额定值。此外,各熔丝单元91A~91C隔着熔断时不会与邻接的熔丝单元接触的程度的距离而并联配置。
熔丝单元91A~91C遍及截断端子部5a、5b间的电流路径的截断部9而形成有凹部93,从冷却部件92a隔离,并且向桥接状的凹部93的相反侧突出的凸部94与形成在冷却部件92b的槽部10隔离。由此,熔丝单元91A~91C在平面内沿着截断部9设置有低热传导部7,并且在截断部9以外的部位形成有高热传导部8。而且,熔丝单元91A~91C若在超过额定值的过电流时发热,则经由冷却部件92a、92b积极地向外部散去高热传导部8的热量,不仅抑制截断部9以外的部位的发热,而且使热量集中到沿着截断部9形成的低热传导部7,从而能够熔断截断部9。
此时,熔丝单元91A~91C从电阻值较低开始流过较多的电流而依次熔断。熔丝元件110因为所有的熔丝单元91A~91C熔断而截断外部电路的电流路径。
在此,熔丝元件110与上述的熔丝元件50同样,通过向熔丝单元91A~91C通电超过额定值的电流并依次熔断,即便在最后剩下的熔丝单元91熔断时发生电弧放电的情况下,也根据熔丝单元91的体积而成为小规模的放电,从而能够防止熔化的熔丝单元大范围飞散,并因飞散的熔丝单元而重新形成电流路径,或者飞散的金属附着到端子或周围的电子部件等的情形。另外,熔丝元件110因为多个熔丝单元91A~91C逐个熔断,所以各熔丝单元的熔断所需要的热能量较少即可完成,能够以短时间截断。
另外,熔丝元件110也可以通过多个熔丝单元91之中一个熔丝单元的截断部9的宽度窄于其他熔丝单元的截断部9的宽度等来进行相对高电阻化,从而控制熔断顺序。另外,熔丝元件110优选并联配置3个以上的熔丝单元91,并使并联方向的两侧以外的至少一个熔丝单元91的宽度窄于其他的熔丝单元的宽度。
例如,熔丝元件110通过使熔丝单元91A~91C之中正中央的熔丝单元91B的一部分或全部的宽度窄于其他熔丝单元91A、91C的宽度,并在截面积上设置差异,从而使熔丝单元91B相对高电阻化。由此,熔丝元件110在接通了超过额定值的电流时,首先从比较低电阻的熔丝单元91A、91C通过较多的电流,不会伴随电弧放电而熔断。然后,电流集中到剩下的高电阻化的熔丝单元91B,最后伴随电弧放电而熔断,但是根据熔丝单元91B的体积而成为小规模的放电,从而能够防止熔化金属的***性的飞散。
另外,熔丝元件110使设置在内侧的熔丝单元91B最后熔断,从而即便发生电弧放电也能通过先熔断的外侧的熔丝单元91A、91C来捕获熔丝单元91B的熔化金属。因而,抑制熔丝单元91B的熔化金属的飞散,并能防止熔化金属造成的短路等。
[高熔点熔丝单元]
另外,熔丝元件110也可以具有熔化温度比熔丝单元91高的高熔点熔丝单元111,并使一个或多个熔丝单元91和高熔点熔丝单元111隔着既定间隔而并联配置。如图47(A)(B)所示,熔丝元件110例如在冷却部件92a并联配置有熔丝单元91A、91C和3块高熔点熔丝单元111。
高熔点熔丝单元111与高熔点熔丝单元51同样,能够使用例如Ag、Cu或者以这些为主成分的合金等的高熔点金属。另外,高熔点熔丝单元111也可以由低熔点金属和高熔点金属构成。
另外,高熔点熔丝单元111能够与熔丝单元91同样地制造。此时,高熔点熔丝单元111例如通过使高熔点金属层91b的厚度厚于熔丝单元91、或者采用熔点比熔丝单元91所使用的高熔点金属高的高熔点金属等,能够使熔点高于熔丝单元91。
高熔点熔丝单元111与熔丝单元91A、91C同样以大致矩形板状形成,并且在两端部弯曲形成有端子部112a、112b,这些端子部112a、112b与熔丝单元91A、91C的各端子部5a、5b一起与外部电路的共同的连接电极连接,从而与熔丝单元91A、91C并联连接。由此,熔丝元件110具有与采用1块熔丝单元91的上述的熔丝元件90同等以上的电流额定值。此外,各熔丝单元91A、91C及高熔点熔丝单元111隔着熔断时不会与邻接的熔丝单元接触的程度的距离而并联配置。
如图47所示,高熔点熔丝单元111与熔丝单元91A、91C同样,遍及截断端子部112a、112b间的电流路径的截断部9而形成凹部93,从冷却部件92a隔离,并且向桥接状的凹部93的相反侧突出的凸部94与形成在冷却部件92b的槽部10隔离。由此,高熔点熔丝单元111在平面内沿着截断部9设置有低热传导部7,并且在截断部9以外的部位形成有高热传导部8。而且,高熔点熔丝单元111若在超过额定值的过电流时发热,则积极地向外部散去高热传导部8的热量,不仅抑制截断部9以外的部位的发热,而且使热量集中到沿着截断部9形成的低热传导部7,从而能够熔断截断部9。
而且图47所示的熔丝元件110在超过额定值的过电流时,熔点低的熔丝单元91A、91C先熔断,熔点高的高熔点熔丝单元111最后熔断。因而,高熔点熔丝单元111对应其体积能够在短时间内截断,另外,即便在最后剩下的高熔点熔丝单元111熔断时发生电弧放电的情况下,对应高熔点熔丝单元111的体积也成为小规模的放电,能够防止熔化金属的***性的飞散,另外也能大幅提高熔断后的绝缘性。熔丝元件110因为所有的熔丝单元91A、91C及高熔点熔丝单元111熔断,所以截断外部电路的电流路径。
在此,高熔点熔丝单元111优选配置在与熔丝单元91一起并联配置多个的并联方向的两侧以外的场所。例如高熔点熔丝单元111如图47所示,优选配置在两个熔丝单元91A、91C之间。
通过在最后熔断设置于内侧的高熔点熔丝单元111,即便发生电弧放电,也能通过先熔断的外侧的熔丝单元91A、91C来捕获高熔点熔丝单元111的熔化金属,并能抑制高熔点熔丝单元111的熔化金属的飞散,从而防止熔化金属造成的短路等。
[截断部并联单元]
另外,如图48所示,适用本发明的熔丝元件也可以采用并联多个截断部9的熔丝单元112。此外,在熔丝单元的说明中,对于与上述的熔丝单元91相同的结构标注相同的标号并省略其细节。
熔丝单元112以板状形成,在两端部设置有与外部电路连接的端子部5a、5b。而且,熔丝单元112跨在一对端子部5a、5b间而形成有多个截断部9,至少在一个、优选在所有的截断部9,形成有从冷却部件92a隔离的凹部93。此外,熔丝单元112与上述的熔丝单元91同样优选含有低熔点金属层和高熔点金属层,另外,能够通过各种结构来形成。
以下,以采用并联三个截断部9A~9C的熔丝单元112的情况为例进行说明。如图48所示,各截断部9A~9C跨在端子部5a、5b间而搭载,从而构成熔丝单元112的多个通电路径。而且,多个截断部9A~9C因伴随过电流的自发热而熔断,通过所有的截断部9A~9C的熔断,来截断端子部5a、5b间的电流路径。
此外,熔丝单元112在因通电超过额定值的电流而熔断时,也会依次熔断各截断部9A~9C,因此最后剩下的截断部9熔断时发生的电弧放电也为小规模的放电,能够防止熔化的熔丝单元会大范围飞散,并因飞散的金属而重新形成电流路径,或者飞散的金属附着到端子或周围的电子部件等的情形。另外,熔丝单元112因为多个截断部9A~9C逐个熔断,所以各截断部9A~9C的熔断所需要的热能量较少即可完成,能够以短时间截断。
熔丝单元112也可以通过使多个截断部9A~9C的之中一个截断部9的一部分或全部的截面积小于其他熔断部的截面积,进行相对高电阻化。另外,熔丝单元112优选如图48所示设置三个截断部9A、9B、9C,并且使正中的截断部9B最后熔断等,设置3个以上的熔断部,并且使内侧的熔断部最后熔断。
通过使一个截断部9相对高电阻化,熔丝单元91在通电超过额定值的电流时,从比较低电阻的截断部9开始通电较多的电流而熔断。然后,电流集中到剩下的该高电阻化的截断部9,最后随着电弧放电而熔断。因而,熔丝单元112能够使截断部9A~9C依次熔断,另外,仅在截面积小的截断部9熔断时发生电弧放电,因此对应截断部9的体积而成为小规模的放电,从而能够防止熔化金属的***性的飞散。
另外,即便在正中的截断部9B最后熔断时发生电弧放电,也能通过先熔断的外侧的截断部9A、9C来捕获截断部9B的熔化金属,抑制截断部9B的熔化金属的飞散,并能防止熔化金属造成的短路等。
如图49(A)所示,形成有这样的多个截断部9的熔丝单元112,例如能够通过对板状的包含低熔点金属和高熔点金属的板状体113的中央部两处以矩形状进行冲孔后,利用冲压成型等来形成凹部93及端子部5a、5b而制造。熔丝单元112中,并联的三个截断部9A~9C的两侧通过端子部5a、5b被一体地支撑。另外,设置的熔丝单元112也可以通过连接构成端子部5a、5b的板状体和构成截断部9的多个板状体来制造。此外,如图49(B)所示,熔丝单元112也可以使并联的三个截断部9A~9C的一端被端子部5a一体地支撑,在另一端分别形成有端子部5b。
[发热体]
另外,熔丝元件也可以在冷却部件形成发热体,并通过该发热体的发热也熔断熔丝单元。例如,图50(A)所示的熔丝元件120在一个冷却部件92a的与低热传导部7对置的位置的两侧形成有发热体61,并且发热体61被绝缘层62包覆。
如上所述,发热体61是通电时发热的具有导电性的部件,例如由镍铬、W、Mo、Ru等或包含这些的材料构成,并且能够利用网版印刷技术等形成在冷却部件92a上。
另外,发热体61设置在熔丝单元91的形成有截断部9的低热传导部7的附近。因而,熔丝元件120中,发热体61发热的热量也传递到低热传导部7,从而能够熔断截断部9。此外,发热体61既可以仅在与低热传导部7对置的位置的一侧形成,另外,也可以在另一个冷却部件92b的槽部10的两侧或一侧形成。
另外,发热体61被绝缘层62包覆。由此,发热体61隔着绝缘层62而与熔丝单元91重叠。绝缘层62为了谋求发热体61的保护及绝缘,并且为了有效率地向熔丝单元91传递发热体61的热量而设置,例如由玻璃层构成。
此外,发热体61也可以形成在与冷却部件92a层叠的绝缘层62的内部。另外,发热体61既可以形成在与冷却部件92a的表面相反侧的背面,或者,也可以形成在冷却部件92a的内部。
如图50(B)所示,发热体61经由发热体电极63而与外部的电源电路连接,在出现需要截断外部电路的电流路径的情况下,从外部的电源电路通电。由此,熔丝元件120通过发热体61的发热,熔断装入到外部电路的电流路径上的熔丝单元91的截断部9,从而能够截断外部电路的电流路径。在外部电路的电流路径截断后,切断来自电源电路的通电,停止发热体61的发热。
此时,熔丝单元91因为发热体61的发热而经由高热传导部8散去发热体61的热量并且选择性地在低热传导部7中从熔点比高熔点金属层91b低的低熔点金属层91a的熔点开始熔化,且利用高熔点金属层91b的浸蚀作用,使截断部9迅速熔化,从而能够截断外部电路的电流路径。
另外,熔丝元件如图51(A)所示的熔丝元件130那样,也可以仅在绝缘层62的与低热传导部7对置的位置的一侧例如左侧的表面形成发热体61、绝缘层62及发热体引出电极64,并经由连接用焊锡(未图示)使熔丝单元91与发热体引出电极64连接。发热体61一端与发热体引出电极64连接,另一端与跟外部的电源电路连接的发热体电极63连接。发热体引出电极64与熔丝单元91连接。由此,发热体61经由发热体引出电极64而与熔丝单元91热性、电连接。此外,熔丝元件130也可以在与设置有发热体61等的低热传导部7的一侧相反侧(图51(A)的右侧),设置热传导性优异的绝缘层62而使高度一致。
该熔丝元件130形成达到发热体电极63、发热体61、发热体引出电极64及熔丝单元91的到发热体61的通电路径。另外,熔丝元件130经由发热体电极63而与向发热体61通电的电源电路连接,通过该电源电路来控制在发热体电极63和熔丝单元91的通电。
熔丝元件130具有如图51(B)所示的电路结构。即,熔丝元件130是由经由端子部5a、5b而与外部电路串联连接的熔丝单元91、和经由熔丝单元91及发热体引出电极64通电而发热从而熔化熔丝单元91的发热体61构成的电路结构。而且,熔丝元件130中,熔丝单元91的端子部5a、5b及发热体电极63与外部电路基板连接。
由这样的电路结构构成的熔丝元件130,在出现需要截断外部电路的电流路径的情况下,通过设置在外部电路的电流控制元件使发热体61通电。由此,熔丝元件130因为发热体61的发热而熔断装在外部电路的电流路径上的熔丝单元91的截断部9。由此,熔丝单元91使端子部5a、5b间可靠地熔断,从而能够截断外部电路的电流路径。
另外,熔丝元件也可以在熔丝单元91多处设置截断部9。图52(A)所示的熔丝元件140在熔丝单元91设置有两处截断部9并且在冷却部件92a的与截断部9对置的位置之间依次设置有发热体61、包覆发热体的绝缘层62、及与发热体61的一端连接并且与熔丝单元91连接的发热体引出电极64。
另外,冷却部件92a在发热体61的两侧也设置有绝缘层62,成为与发热体引出电极64大致相同高度。而且,熔丝单元91适当经由连接用焊锡而搭载到这些发热体引出电极64及绝缘层62上,并且被一对冷却部件92a、92b夹持。由此,熔丝单元91使通过凹部93而与冷却部件92a隔离的截断部9成为低热传导部7,并使与绝缘层62重叠的部位成为高热传导部8。
发热体61的一端与发热体引出电极64连接,另一端与跟外部的电源电路连接的发热体电极63连接。由此,发热体61经由发热体引出电极64而与熔丝单元91热性、电连接。
图52(A)所示的熔丝元件140具有如图52(B)所示的电路结构。即,熔丝元件140是由经由端子部5a、5b而与外部电路串联连接的熔丝单元91、和通过从发热体电极63到熔丝单元91的通电路径通电的发热而熔化熔丝单元91的发热体61构成的电路结构。而且,熔丝元件140中,熔丝单元91的端子部5a、5b及发热体电极63与外部电路基板连接。
由这样的电路结构构成的熔丝元件140,在出现需要截断外部电路的电流路径的情况下,通过设置在外部电路的电流控制元件来使发热体61通电、发热。发热体61的发热经过绝缘层62及发热体引出电极64传递到熔丝单元91,左右设置的低热传导部7被积极地加热,因此截断部9熔断。此外,熔丝单元91在高热传导部8中对来自发热体61的热量积极地进行冷却,因此还能抑制端子部5a、5b被加热带来的影响。由此,熔丝单元91能够使端子部5a、5b间可靠地熔断,从而能够截断外部电路的电流路径。另外,因为熔丝单元91的熔断而发热体61的通电路径也被截断,因此发热体61的发热也停止。
[绝热部件]
另外,熔丝元件也可以具有热传导系数比冷却部件92a、92b低的绝热部件4,熔丝单元91的截断部9与绝热部件4接触或靠近,从而形成热传导性比高热传导部8相对低的低热传导部7。在图53所示的熔丝元件90中,绝热部件4配置在冷却部件92a的、与熔丝单元91的凹部93对应的位置,从而与截断部9接触或靠近配置。
[盖部件]
另外,熔丝元件也可以在熔丝单元91的一个面侧使冷却部件92a重叠,另一个面侧被盖部件13覆盖。图54所示的熔丝元件150中,冷却部件92a与熔丝单元91的下表面接触或靠近,上表面被盖部件13覆盖。冷却部件92a通过凹部93与熔丝单元91的截断部9隔离,与截断部9以外的部位接触或靠近。
在图54所示的熔丝元件150中,也通过截断部9和截断部9以外的部位在热传导性设置差异,在熔丝单元91的平面内,沿着截断部9设置有低热传导部7,并且在截断部9以外的部位形成有高热传导部8。由此,当超过额定值的过电流时熔丝单元91发热之际,积极地向外部散去高热传导部8的热量,能够抑制截断部9以外部位的发热,并且热量集中到沿着截断部9而形成的低热传导部7,从而熔断截断部9。
熔丝元件150导出端子部5a、5b,并且在安装到形成有外部电路的电路基板的安装面侧配置冷却部件92a,从而能够向电路基板侧传递熔丝单元91的热量,并能更加有效率地进行冷却。
此外,熔丝元件150也可以在与对电路基板的安装面相反侧配置冷却部件92a,在导出端子部5a、5b的安装面侧配置盖部件13。在该情况下,端子部5a、5b与盖部件13的侧面相接,因而抑制热量经由冷却部件92a传递到端子部5a、5b,能够进一步减少熔化表面安装用的连接用焊锡等的风险。
[凹部]
此外,熔丝单元91除了形成桥接状的凹部93之外,如图55、图56所示,也可以仅设置相反面的截断部9没有形成从截断部9以外的部位突出的凸部的凹部99。凹部99能够通过例如沿着熔丝单元91的截断部9实施冲压加工、或者在截断部9的两侧进一步设置金属层等,以相对沿着截断部9形成凹部的方式加工而形成。
设置有凹部99的熔丝单元91不会形成比截断部9的两侧更加突出的凸部94。因此,采用设置有凹部99的熔丝单元91的熔丝元件160,能够使夹持熔丝单元91的上下一对冷却部件92a、92b两者平坦化。熔丝元件160也通过截断部9和截断部9以外的部位在热传导性上设置差异,在熔丝单元91的平面内,沿着截断部9设置有低热传导部7,并且在截断部9以外的部位形成有高热传导部8。由此,熔丝元件160在超过额定值的过电流时熔丝单元91发热之际,积极地向外部散去高热传导部8的热量,不仅抑制截断部9以外的部位的发热,而且使热量集中到沿着截断部9而形成的低热传导部7,从而能够熔断截断部9。
此外,如图57所示,熔丝元件160也可以不用设置金属层95而直接通过冷却部件92a、92b来夹持熔丝单元91。此时,可以适当地使粘接剂15介于冷却部件92a、92b与熔丝单元91之间。
另外,冷却部件92b也可以在与截断部9对应的位置设置槽部10。另外,熔丝单元91也可以在任一个面设置凹部99,或者在两个面设置凹部99。另外,形成在熔丝单元91两面的凹部99,既可以形成在对置的位置,也可以不对置。
标号说明
1 熔丝元件;2 熔丝单元;2a 低熔点金属层;2b 高熔点金属层;3 冷却部件;5 端子部;6 变形限制部;7 低热传导部;8 高热传导部;9 截断部;10 槽部;11 孔;12 嵌合凹部;13 盖部件;14 金属层;15 粘接剂;16 第2高熔点金属层;17 第1高熔点粒子;18 第2高熔点粒子;19 突缘部;20 熔丝元件;21 支撑部件;30 熔丝元件;40 熔丝元件;41 熔丝单元;42 端子片;50 熔丝元件;51 高熔点熔丝单元;52 端子部;60 熔丝元件;61 发热体;62 绝缘层;63 发热体电极;64 发热体引出电极;70 熔丝元件;80 熔丝元件;90 熔丝元件;91熔丝单元;92 冷却部件;93 凹部;94 凸部;95 金属层;96 焊锡;97 外部连接电极;98a 通孔;98b 凹凸结构;99 凹部;110 熔丝元件;111 高熔点熔丝单元;120 熔丝元件;130 熔丝元件;140 熔丝元件;150 熔丝元件;160 熔丝元件。
Claims (56)
1. 一种熔丝元件,具有:
熔丝单元;以及
冷却部件,
上述熔丝单元设置有:因热量而熔断的截断部从上述冷却部件隔离并且热传导性相对低的低热传导部;以及在上述截断部以外的部位与上述冷却部件接触或靠近并且热传导性相对高的高热传导部。
2.如权利要求1所述的熔丝元件,其中,上述高热传导部的面积大于上述低热传导部的面积。
3.如权利要求1或2所述的熔丝元件,其中,
具有热传导系数低于上述冷却部件的绝热部件,
上述熔丝单元因上述截断部与上述绝热部件接触或靠近而成为上述低热传导部。
4.如权利要求1所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元中上述截断部与空气接触而成为上述低热传导部。
5.如权利要求1、2、4的任一项所述的熔丝元件,其中,上述冷却部件在与上述截断部对应的位置形成有槽部,在上述槽部上重叠有上述截断部。
6.如权利要求5所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元被一对上述冷却部件夹持,上述截断部的两面侧与上述槽部重叠。
7.如权利要求1、2、4的任一项所述的熔丝元件,其中,
上述熔丝单元被一对上述冷却部件夹持,
一个上述冷却部件在与上述截断部对应的位置形成有槽部,将上述槽部配置在上述截断部上,并且与上述截断部以外的部位接触或靠近,
另一个上述冷却部件与上述截断部及上述截断部以外的部位接触或靠近。
8.如权利要求5所述的熔丝元件,其中,在上述熔丝单元的一个面重叠有上述冷却部件。
9.如权利要求5所述的熔丝元件,其中,在上述熔丝单元的与通电方向正交的上述截断部的宽度方向上连续地形成有上述槽部。
10.如权利要求9所述的熔丝元件,其中,上述槽部在上述熔丝单元的与通电方向正交的上述截断部的宽度方向的一部分或全部上形成。
11.如权利要求5所述的熔丝元件,其中,在上述熔丝单元的与通电方向正交的上述截断部的宽度方向上间断地形成有多个上述槽部。
12.如权利要求5所述的熔丝元件,其中,
上述熔丝单元为板状,
上述槽部在上述熔丝单元的通电方向上的长度,为上述熔丝单元的上述截断部中的最小宽度以下。
13.如权利要求12所述的熔丝元件,其中,上述槽部在上述熔丝单元的通电方向上的长度,为上述熔丝单元的上述截断部中的最小宽度的1/2以下。
14.如权利要求5所述的熔丝元件,其中,
上述熔丝单元为棒状,
上述槽部在上述熔丝单元的通电方向上的长度,为上述熔丝单元的上述截断部中的最小径的2倍以下。
15.如权利要求5所述的熔丝元件,其中,上述槽部在上述熔丝单元的通电方向上的长度为0.5mm以上。
16.如权利要求5所述的熔丝元件,其中,上述槽部在上述熔丝单元的通电方向上的长度为5mm以下。
17.如权利要求1、2、4的任一项所述的熔丝元件,其中,靠近的上述熔丝单元的高热传导部与上述冷却部件的最小间隙为100μm以下。
18.如权利要求1、2、4的任一项所述的熔丝元件,其中,多个上述熔丝单元隔着既定间隙而并联连接。
19.如权利要求18所述的熔丝元件,其中,具有熔化温度高于上述熔丝单元的高熔点熔丝单元,多个上述熔丝单元和上述高熔点熔丝单元隔着既定间隔并联连接。
20.如权利要求1、2、4的任一项所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元延伸至上述冷却部件的外部,具有安装用端子部。
21.如权利要求19所述的熔丝元件,其中,上述高熔点熔丝单元延伸到冷却部件的外部,具有安装用端子部。
22.如权利要求1、2、4的任一项所述的熔丝元件,其中,上述冷却部件为绝缘材料。
23.如权利要求22所述的熔丝元件,其中,上述冷却部件为陶瓷。
24.如权利要求22所述的熔丝元件,其中,上述冷却部件在与上述熔丝单元的接触部表面的一部分或全部形成有金属层。
25.如权利要求1、2、4的任一项所述的熔丝元件,其中,上述冷却部件为金属材料。
26.如权利要求1、2、4的任一项所述的熔丝元件,其中,上述冷却部件的热传导系数为1W/(m·k)以上。
27.如权利要求1、2、4的任一项所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元以粘接剂连接到上述冷却部件。
28.如权利要求27所述的熔丝元件,其中,上述粘接剂具有热传导性。
29.如权利要求28所述的熔丝元件,其中,上述粘接剂具有导电性。
30.如权利要求24所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元以焊锡连接到上述冷却部件。
31.如权利要求1、2、4的任一项所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元具有低熔点金属和熔点比上述低熔点金属高的高熔点金属的层叠体,上述低熔点金属熔蚀上述高熔点金属并进行熔断。
32.如权利要求31所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元使内层为上述低熔点金属、外层为上述高熔点金属。
33.如权利要求32所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元设置有抑制熔化的上述低熔点金属的流动、并限制变形的变形限制部。
34.如权利要求1、2、4的任一项所述的熔丝元件,其中具有:
形成在上述冷却部件并配置在上述熔丝单元的上述低热传导部附近的一个或多个发热体;
覆盖上述发热体的绝缘层;以及
形成在上述绝缘层的表面的一个或多个电极,
上述熔丝单元与上述电极连接。
35.如权利要求1所述的熔丝元件,其中,
上述熔丝单元中,上述截断部形成有从上述冷却部件隔离的凹部,
上述冷却部件中,与上述熔丝单元的形成有上述凹部的面对置的面形成为平坦。
36.如权利要求35所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元中,与上述截断部对应的位置在从上述冷却部件隔离的方向以桥接状形成。
37.如权利要求35或36所述的熔丝元件,其中,上述高热传导部的面积大于上述低热传导部的面积。
38.如权利要求35或36所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元中,上述截断部与空气接触而成为上述低热传导部。
39.如权利要求1、2、4的任一项所述的熔丝元件,其中,
上述熔丝单元形成有上述截断部从上述冷却部件隔离的凹部,
上述冷却部件在上述熔丝单元的与形成有上述凹部的面对置的面的与上述截断部对应的位置形成有槽部,在上述槽部上重叠有上述截断部。
40.如权利要求36所述的熔丝元件,其中,
上述熔丝单元被一对上述冷却部件夹持,
上述熔丝单元的与形成有上述凹部的面对置的一个上述冷却部件形成为平坦,与上述截断部以外的部位接触或靠近,
与上述熔丝单元的跟形成有上述凹部的面相反侧的面对置的另一个上述冷却部件,在上述熔丝单元的与向上述凹部的相反侧突出的凸部对应的位置形成有槽部,与上述截断部以外的部位接触或靠近。
41.如权利要求35所述的熔丝元件,其中,
上述熔丝单元在与形成有上述凹部的面相反侧的面没有设置凸部,而被一对上述冷却部件夹持,
一对上述冷却部件的与上述熔丝单元对置的面均形成为平坦。
42.如权利要求35、36、40、41的任一项所述的熔丝元件,其中,
上述熔丝单元为板状,
上述凹部在上述熔丝单元的通电方向上的长度,为上述熔丝单元的上述截断部中的最小宽度以下。
43.如权利要求35、36、40、41的任一项所述的熔丝元件,其中,靠近的上述熔丝单元的高热传导部与上述冷却部件的最小间隙为100μm以下。
44.如权利要求35、36、40、41的任一项所述的熔丝元件,其中,多个上述熔丝单元隔着既定间隙并联连接。
45.如权利要求35、36、40、41的任一项所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元延伸至上述冷却部件的外部,具有安装用端子部。
46.如权利要求35、36、40、41的任一项所述的熔丝元件,其中,上述冷却部件为绝缘材料。
47.如权利要求46所述的熔丝元件,其中,上述冷却部件为陶瓷。
48.如权利要求46所述的熔丝元件,其中,上述冷却部件为树脂材料。
49.如权利要求46所述的熔丝元件,其中,上述冷却部件在与上述熔丝单元的接触部表面的一部分或全部形成有金属层。
50.如权利要求35、36、40、41的任一项所述的熔丝元件,其中,上述冷却部件为金属材料。
51.如权利要求35、36、40、41的任一项所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元通过粘接剂来与上述冷却部件连接。
52.如权利要求49所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元通过焊锡来与上述冷却部件连接。
53.如权利要求35、36、40、41的任一项所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元具有低熔点金属和熔点比上述低熔点金属高的高熔点金属的层叠体,上述低熔点金属熔蚀并熔断上述高熔点金属。
54.如权利要求53所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元以上述低熔点金属为内层、以上述高熔点金属为外层。
55.如权利要求54所述的熔丝元件,其中,上述熔丝单元设置有抑制熔化的上述低熔点金属的流动并限制变形的变形限制部。
56.如权利要求35、36、40、41的任一项所述的熔丝元件,其中具有:
形成在上述冷却部件并配置在上述熔丝单元的上述低热传导部附近的一个或多个发热体;
覆盖上述发热体的绝缘层;以及
形成在上述绝缘层的表面的一个或多个电极,
上述熔丝单元与上述电极连接。
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