JP2010098024A - 回路保護部品 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、過電圧だけでなく過電流が印加されても電子機器を保護できる回路保護部品を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明の回路保護部品は、絶縁基板１の一面１ａにおいて端部電極２間を接続するヒューズエレメント３と、絶縁基板１の両端部に設けられ、かつ端部電極２と接続された第１、第２の外部電極４ａ，４ｂと、絶縁基板１の一面１ａと対向する他面１ｂに形成された第１、第２、第３の引出電極５ａ，５ｂ，５ｃと、第１の引出電極５ａと第２の引出電極５ｂとの間および第２の引出電極５ｂと第３の引出電極５ｃとの間を少なくとも覆うように設けられ、かつ金属粉と樹脂からなる過電圧保護材料層６とを有し、かつ第１の引出電極５ａと第３の引出電極５ｃをそれぞれ第１の外部電極４ａと第２の外部電極４ｂに接続するとともに、第２の引出電極５ｂを絶縁基板１の側面に形成された第３の外部電極４ｃに接続したものである。
【選択図】図３

Description

本発明は電子機器を保護する回路保護部品に関するものである。

従来のこの種の回路保護部品は、過電流が印加されるとオープンになる過電流保護部と、静電気等による過電圧が印加されると電流が流れる過電圧保護部とを直列に接続して一体化したものとなっていた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００７−８２３０２号公報

上記した従来の回路保護部品は、信号ラインとグランドとの間に設けられているため、過電圧が印加された場合はこの過電圧をグランドに逃がすことにより、電子機器を保護することはできるが、過電流が印加された場合に電子機器を保護しようとすれば、信号ライン上に別個に過電流保護部を形成する必要があり、そのため、従来の回路保護部品においては、過電流が印加された場合は電子機器を保護できないという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、過電圧だけでなく過電流が印加された場合でも電子機器を保護することができる回路保護部品を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁基板の一面の両端部に形成された端部電極と、前記絶縁基板の一面において前記端部電極間を接続するヒューズエレメントと、前記絶縁基板の両端部に設けられ、かつ前記端部電極と接続された第１、第２の外部電極と、前記絶縁基板の一面と対向する他面に形成された第１、第２、第３の引出電極と、前記第１の引出電極と第２の引出電極との間および前記第２の引出電極と第３の引出電極との間を少なくとも覆うように設けられ、かつ金属粉と樹脂からなる過電圧保護材料層とを有し、かつ前記第１の引出電極と第３の引出電極をそれぞれ前記第１の外部電極と第２の外部電極に接続するとともに、前記第２の引出電極を前記絶縁基板の側面に形成された第３の外部電極に接続したもので、この構成によれば、第１、第２の外部電極を信号ラインに接続し、かつ第３の外部電極をグランドに接続することにより、過電圧が印加された場合は過電圧保護材料層を介してこの過電圧をグランドに逃がして電子機器を保護することができ、また、過電流が印加された場合はヒューズエレメントがオープンになって電子機器を保護することができるため、過電圧だけでなく過電流が印加された場合でも電子機器を保護することができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、第３の外部電極を絶縁基板の一側面に１つ、他側面に１つ形成し、前記第３の外部電極を回路保護部品を上面から見て点対称になる位置に設けるようにしたもので、この構成によれば、実装時の方向性をなくすことができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、ヒューズエレメントに流れる電流経路が蛇行状になるようにしたもので、この構成によれば、ヒューズエレメントのインダクタンス値を高くすることができるため、過電圧保護材料層を介してグランドに逃がしきれなかった過電圧をヒューズエレメントで除去でき、これにより、過電圧に対して電子機器をより確実に保護できるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の回路保護部品は、絶縁基板の一面の両端部に形成された端部電極と、前記絶縁基板の一面において前記端部電極間を接続するヒューズエレメントと、前記絶縁基板の両端部に設けられ、かつ前記端部電極と接続された第１、第２の外部電極と、前記絶縁基板の一面と対向する他面に形成された第１、第２、第３の引出電極と、前記第１の引出電極と第２の引出電極との間および前記第２の引出電極と第３の引出電極との間を少なくとも覆うように設けられ、かつ金属粉と樹脂からなる過電圧保護材料層とを有し、かつ前記第１の引出電極と第３の引出電極をそれぞれ前記第１の外部電極と第２の外部電極に接続するとともに、前記第２の引出電極を前記絶縁基板の側面に形成された第３の外部電極に接続しているため、第１、第２の外部電極を信号ラインに接続し、かつ第３の外部電極をグランドに接続することにより、過電圧が印加された場合は過電圧保護材料層を介してこの過電圧をグランドに逃がして電子機器を保護することができ、また、過電流が印加された場合はヒューズエレメントがオープンになって電子機器を保護することができ、これにより、過電圧だけでなく過電流が印加された場合でも電子機器を保護することができるという優れた効果を奏するものである。

以下、本発明の一実施の形態における回路保護部品について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における回路保護部品の主要部の上面図、図２は同回路保護部品の主要部の裏面図、図３は図１、図２におけるＡ−Ａ線断面図である。

図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態における回路保護部品は、絶縁基板１の上面１ａの両端部に形成された端部電極２と、前記絶縁基板１の上面１ａにおいて前記端部電極２間を接続するヒューズエレメント３と、前記絶縁基板１の両端部に設けられ、かつ前記端部電極２と接続された第１、第２の外部電極４ａ，４ｂと、前記絶縁基板１の上面１ａと対向する裏面１ｂに形成された第１、第２、第３の引出電極５ａ，５ｂ，５ｃと、前記第１の引出電極５ａと第２の引出電極５ｂとの間および前記第２の引出電極５ｂと第３の引出電極５ｃとの間を少なくとも覆うように設けられ、かつ金属粉と樹脂からなる過電圧保護材料層６とを備えている。そして、前記第１の引出電極５ａと第３の引出電極５ｃはそれぞれ前記第１の外部電極４ａと第２の外部電極４ｂに接続するとともに、前記第２の引出電極５ｂは前記絶縁基板１の側面に形成された第３の外部電極４ｃに接続しているものである。

上記構成において、前記絶縁基板１は、その形状が方形状で、かつセラミック等の絶縁材料で構成されている。

前記端部電極２は、絶縁基板１の一面である上面１ａの両端部に設けられ、かつＡｇ等を印刷することによって形成されている。

前記ヒューズエレメント３は、絶縁基板１の上面１ａにおいて端部電極２と同時にＡｇ等を印刷することにより形成され、かつ端部電極２間を接続するように直線状に設けられている。なお、このヒューズエレメント３は、端部電極２とは別個に、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ等の金属をめっきしたり、スパッタしたりする等の方法で形成してもよい。

また、ヒューズエレメント３には複数の切込み３ａが形成され、この切込み３ａはヒューズエレメント３の対向する側面から交互に設けられている。これにより、ヒューズエレメント３に流れる電流経路が蛇行状になるようにできる。この構成により、ヒューズエレメント３のインダクタンス値を高くすることができるため、過電圧保護材料層６を介してグランドに逃がしきれなかった過電圧をヒューズエレメント３で除去でき、これにより、過電圧に対して電子機器をより確実に保護できる。なお、ヒューズエレメント３の形状自体を蛇行状にしてもよい。

さらに、このヒューズエレメント３と前記絶縁基板１との間には、絶縁基板１より熱伝導率の低い下地層を設けてもよい。そして、このヒューズエレメント３が過電流保護部となる。

前記ヒューズエレメント３（過電流保護部）は、過電流が印加されると発熱し、その熱により溶断してオープンとなり、それ以上の電流が流れるのを阻止するようになっている。

前記第１、第２の外部電極４ａ，４ｂは、絶縁基板１の両端部に設けられ、かつ端部電極２とそれぞれ接続されている。また、前記第３の外部電極４ｃは、絶縁基板１の一側面に１つ、他側面に１つ設けられ、かつ第２の引出電極５ｂと接続されている。そしてまた、第１〜第３の外部電極４ａ〜４ｃは、銀系の材料で構成され、かつその表面にはめっき膜（図示せず）が形成されている。

前記第１、第２、第３の引出電極５ａ，５ｂ，５ｃは、絶縁基板１の上面１ａと対向して実装面となる裏面１ｂにおいて、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ等の金属をスパッタ、蒸着等することにより形成されている。また、前記第１の引出電極５ａと第２の引出電極５ｂとの間および前記第２の引出電極５ｂと第３の引出電極５ｃとの間には５０μｍ以下の隙間７がエッチング、レーザ照射等の方法によって設けられている。

そしてまた、前記第１の引出電極５ａは第１の外部電極４ａに接続され、かつ第３の引出電極５ｃは第２の外部電極４ｂに接続されている。さらに、前記第２の引出電極５ｂの一部は絶縁基板１の両側面に露出して第３の外部電極４ｃに接続されている。

前記過電圧保護材料層６は、第１の引出電極５ａと第２の引出電極５ｂとの間の隙間７、第２の引出電極５ｂと第３の引出電極５ｃとの間の隙間７を覆うように、第１、第２、第３の引出電極５ａ，５ｂ，５ｃの一部に形成されている。また、この過電圧保護材料層６は、平均粒径が０．３〜１０μｍで球状のＮｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ等からなる金属粉、メチルシリコーン等のシリコーン系樹脂、および適当な有機溶剤との混合物から作製した過電圧保護材料ペーストを、スクリーン印刷法で印刷することにより形成されるものである。そしてまた、この過電圧保護材料層６と、過電圧保護材料層６に覆われている第１、第２、第３の引出電極５ａ，５ｂ，５ｃが過電圧保護部となっている。

この過電圧保護材料層６（過電圧保護部）は、通常時には絶縁抵抗が高いため、電流は流れないが、過電圧が印加されると電流が流れ、それをグランドにバイパスさせるようになっている。

また、前記ヒューズエレメント３および過電圧保護材料層６を少なくとも覆うように、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等からなる保護膜８が形成されている。

そしてまた、図４に示すように、上記のようにして得られた回路保護部品本体９の２つの側面、すなわち絶縁基板１の側面には第３の外部電極４ｃが１つずつ形成され、かつ回路保護部品を上面から見て点対称になる位置に設けるようにしているもので、このような構成により、実装時の方向性がなくなる。

上記したように本発明の一実施の形態においては、第１の引出電極５ａと第３の引出電極５ｃを第１の外部電極４ａと第２の外部電極４ｂに接続するとともに、第２の引出電極５ｂを絶縁基板１の側面に形成された第３の外部電極４ｃに接続しているため、第１、第２の外部電極４ａ，４ｂを信号ラインに接続し、かつ第３の外部電極４ｃをグランドに接続することにより、過電圧が印加された場合は過電圧保護材料層６を介してこの過電圧をグランドに逃がして電子機器を保護することができ、また、過電流が印加された場合はヒューズエレメント３がオープンになって電子機器を保護することができ、これにより、過電圧だけでなく過電流が印加された場合でも電子機器を保護することができるという効果が得られるものである。

すなわち、本発明の一実施の形態における回路保護部品は、図５に示すような等価回路となっており、この回路保護部品では、ともに信号ラインに接続された第１の外部電極４ａと第２の外部電極４ｂとの間に過電流が印加されると、ヒューズエレメント３が発熱、溶断してオープンとなって、この回路保護部品と信号ラインで接続された電子機器を保護するようになっている。

また、信号ラインに接続された第１の外部電極４ａまたは第２の外部電極４ｂから過電圧が印加されると、過電圧保護材料層６中に散在する金属粒子間に放電電流が流れ、そしてこの電流を第３の外部電極４ｃを介してグランドにバイパスさせることにより、この回路保護部品と信号ラインで接続された電子機器を保護するようになっている。

さらに、過電圧保護部を２つ形成しているため、双方向からの過電圧（第１の外部電極４ａから入ってくる過電圧、第２の外部電極４ｂから入ってくる過電圧）を抑制できる。例えば、外部から突入してきた異常電圧と、人体と電子機器の端子が接触したときに発生する静電気パルスが、逆方向から入ってきても本発明の回路保護部品においては両方とも抑制することが可能となる。

なお、上記本発明の一実施の形態における回路保護部品においては、ヒューズエレメント３を絶縁基板１の上面（一面）に、過電圧保護材料層６を絶縁基板１の裏面（他面）に形成したものについて説明したが、ヒューズエレメント３を絶縁基板１の裏面（他面）に、過電圧保護材料層６を絶縁基板１の上面（一面）に形成してもよいもので、このような構成にすれば、ヒューズエレメント３の下面が実装基板で覆われ、かつ実装基板との間の隙間が小さくなる。さらに、熱は上方へ逃げる性質を有するのに対し、ヒューズエレメント３は下向きに位置することになるため、ヒューズエレメント３で発生した熱の逃げ道は少なくなる。これらの結果、ヒューズエレメント３で発生した熱の放熱性が悪化するため、ヒューズエレメント３を早く溶断させることができ、これにより、電子機器をより確実に保護することができるものである。

本発明に係る回路保護部品は、過電圧だけでなく過電流が印加された場合でも電子機器を保護することができるという効果を有するものであり、特に電子機器を保護する回路保護部品等において有用となるものである。

本発明の一実施の形態における回路保護部品の主要部の上面図 同回路保護部品の主要部の裏面図 図１、図２におけるＡ−Ａ線断面図 同回路保護部品の斜視図 同回路保護部品の等価回路図

符号の説明

１ 絶縁基板
１ａ 絶縁基板の一面（上面）
１ｂ 絶縁基板の他面（裏面）
２ 端部電極
３ ヒューズエレメント
４ａ〜４ｃ 第１〜第３の外部電極
５ａ〜５ｃ 第１〜第３の引出電極
６ 過電圧保護材料層

Claims (3)

1. 絶縁基板の一面の両端部に形成された端部電極と、前記絶縁基板の一面において前記端部電極間を接続するヒューズエレメントと、前記絶縁基板の両端部に設けられ、かつ前記端部電極と接続された第１、第２の外部電極と、前記絶縁基板の一面と対向する他面に形成された第１、第２、第３の引出電極と、前記第１の引出電極と第２の引出電極との間および前記第２の引出電極と第３の引出電極との間を少なくとも覆うように設けられ、かつ金属粉と樹脂からなる過電圧保護材料層とを有し、かつ前記第１の引出電極と第３の引出電極をそれぞれ前記第１の外部電極と第２の外部電極に接続するとともに、前記第２の引出電極を前記絶縁基板の側面に形成された第３の外部電極に接続した回路保護部品。
2. 第３の外部電極を絶縁基板の一側面に１つ、他側面に１つ形成し、前記第３の外部電極を回路保護部品を上面から見て点対称になる位置に設けるようにした請求項１記載の回路保護部品。
3. ヒューズエレメントに流れる電流経路が蛇行状になるようにした請求項１記載の回路保護部品。

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