JP2020087652A - 保護素子 - Google Patents

Abstract

【課題】定格電流および遮断電流が大きな保護素子を提供する。【解決手段】保護素子は、導電部１０の導電体と、端子６４，６４の対と、ケース１２とを備える。導電体はジュール熱積分値が所定の値以上になると溶断する。端子６４，６４の対は、導電体に接続される。ケース１２は、導電体を収容する。端子６４，６４が、露出面１００と、導通部１０２とを有している。露出面１００は、平坦である。露出面１００は、ケース１２の外に露出する。導通部１０２は、露出面１００を導電体５４に導通させる。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電流ヒューズといった保護素子に関する。

特許文献１は、保護素子を開示する。この保護素子は、基板と、導電体と、端子の対と、ロウ材の対と、ケースとを備える。導電体は基板の一方の面に固定される。導電体はジュール熱積分値が所定の値以上になると溶断する。ロウ材の対は端子それぞれの一端を基板の他方の面へ基板の他方の面に沿って固定する。基板に複数のスルーホールが形成されている。端子の対が、互いに異なるスルーホールを経由して、導電体と導通している。ケースは、導電体を収容する。特許文献１に開示された保護素子は外部から力を受けることによる影響が抑えられる。

特開２０１６−１４３６４４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された保護素子には、定格電流および遮断電流の大きさについて改善の余地がある。

本発明は、このような問題を解決するものである。本発明の目的は、定格電流および遮断電流が大きな保護素子を提供することにある。

図面を参照し本発明の保護素子を説明する。なおこの欄で図中の符号を使用したのは発明の内容の理解を助けるためであって内容を図示した範囲に限定する意図ではない。

上述した課題を解決するために、本発明のある局面に従うと、保護素子は、導電体５４と、端子６４，６４の対と、ケース１２とを備える。導電体５４はジュール熱積分値が所定の値以上になると溶断する。端子６４，６４の対は、導電体５４に接続される。ケース１２は、導電体５４を収容する。端子６４が、露出面１００と、導通部１０２とを有している。露出面１００は、平坦である。露出面１００は、ケース１２の外に露出する。導通部１０２は、露出面１００を導電体５４に導通させる。

導電体５４はジュール熱積分値が所定の値以上になると溶断する。導通部１０２は、露出面１００を導電体５４に導通させる。露出面１００が導電体５４に導通するので、導電体５４の熱は露出面１００に伝わる。露出面１００は、ケース１２の外に露出する。その露出面１００が平坦なので、その露出面１００を平坦な導体に接続すると、ケース１２により移動経路が制限されている熱をその平坦な導体へより多く伝えることができる。露出面１００がより多くの熱を伝えるので、そうでない場合に比べ、導電体５４のジュール熱積分値は所定の値以上になり難い。導電体５４のジュール熱積分値が所定の値以上になり難いと、導電体５４により多くの電流を流すことが可能になる。その結果、保護素子の定格電流および遮断電流が大きくなる。

また、上述した導通部１０２が、端子ベース部１４０と、外周連続部１４２とを有していることが望ましい。端子ベース部１４０は、露出面１００を導電体５４に導通させる。端子ベース部１４０は、露出面１００を支持する。外周連続部１４２は、一方連続面を形成する。一方連続面は、露出面１００の外周に接し露出面１００から端子ベース部１４０に接するように延びケース１２の外に露出する面である。

端子ベース部１４０が、露出面１００を導電体５４に導通させる。端子ベース部１４０が、露出面１００を支持する。これにより、導電体５４から露出面１００および露出面１００への熱の経路が形成される。熱の経路が形成されるので、導電体５４から流出した熱はその経路でも蓄積される。連続面は、その熱の経路に接する。連続面は露出する。これにより、その熱の経路に蓄積された熱は端子６４，６４の外へ排出される。その熱が排出されるので、その熱の排出が抑えられる場合に比べ、導電体５４におけるジュール熱積分値の増加は抑えられる。ジュール熱積分値の増加が抑えられると、導電体５４のジュール熱積分値は所定の値以上になり難くなる。導電体５４のジュール熱積分値が所定の値以上になり難くなると、導電体５４により多くの電流を流すことが可能になる。その結果、保護素子の定格電流および遮断電流が大きくなる。

もしくは、上述した連続面が端子ベース部１４０から見て外側に張り出す曲面であることが望ましい。

連続面が張り出すと、これらの面が平坦な場合に比べて、これらの面から熱が排出されやすくなる。連続面と露出面１００との境界部分がロウ材その他の材料によって露出面１００と共に平坦な導体に接続されると、その材料を介してその平坦な導体へより多くの熱が排出されやすくなる。熱が排出されやすくなると、その熱の排出が抑えられる場合に比べ、導電体５４におけるジュール熱積分値の増加は抑えられる。その結果、保護素子の定格電流および遮断電流が大きくなる。

また、上述した端子６４，６４の対における露出面１００の面積の和が導電体５４の表面積より大きいことが望ましい。

端子６４，６４の対における露出面１００の面積の和が導電体５４の表面積より大きいと、その面積の和がその表面積より小さい場合に比べ、導電体５４から流出した熱が排出されやすくなる。その結果、保護素子の定格電流および遮断電流が大きくなる。

本発明によれば、定格電流および遮断電流が大きな保護素子を提供できる。

本発明のある実施形態にかかる保護素子の斜視図である。 本発明のある実施形態にかかる保護素子の断面図である。 本発明のある実施形態にかかる導電部の平面図である。 本発明のある実施形態にかかる端子の斜視図である。

以下、本発明について図面に基づき詳細に説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。従って、それらについての詳細な説明は繰返さない。

［構成の説明］
図１は、本実施形態にかかる保護素子の斜視図である。図２は、本実施形態にかかる保護素子の断面図である。図２において、本実施形態にかかる保護素子は、中央部分で端子６４に沿って切断されている。図１と図２とに基づいて、本実施形態にかかる保護素子の構成が説明される。

本実施形態にかかる保護素子は、導電部１０と、ケース１２と、接触材１４と、密封材１６と、補強材１８とを備える。導電部１０は電流が流れる部分である。ケース１２は導電部１０を収容する。接触材１４は導電部１０と共にケース１２に収容される。密封材１６は、ケース１２に収容された導電部１０を被覆する。密封材１６は、ケース１２内部を密封する。補強材１８は、ケース１２を補強する。

図３は、本実施形態にかかる導電部１０の平面図である。図３において、ロウ材５６の一部は取り除かれている。図１ないし図３に基づいて、本実施形態にかかる導電部１０の構成が説明される。

本実施形態にかかる導電部１０は、基板５０と、一対の表電極５２と、導電体５４と、ロウ材５６と、合金基部５８と、低融点合金６０と、一対の裏電極６２と、一対の端子６４，６４とを有する。

基板５０はガラスエポキシ樹脂（ガラス繊維にエポキシ樹脂をしみ込ませた後、そのエポキシ樹脂に熱硬化処理を施すことによって、そのエポキシ樹脂を板状にしたもの）製である。

表電極５２は、基板５０のいずれかの面に配置される。本実施形態では、表電極５２が配置されている面を基板５０のおもて面とみなす。本実施形態の場合、表電極５２として銅箔が基板５０のおもて面に固定される。

導電体５４は、基板５０のおもて面に固定される。ケース１２の中において、導電体５４はケース１２の内周面に対向するように固定される。導電体５４は電流が流れるとその電流のエネルギの一部を熱にする。導電体５４はジュール熱積分値が所定の値以上になると自ずと溶断する。「ジュール熱積分値」とは、ヒューズのエレメント（本実施形態の場合、導電体５４が「ヒューズのエレメント」に相当する）に溜まるエネルギのことである。ジュール熱積分値の算出式は周知なのでここではその説明は繰返されない。本実施形態の場合、導電体５４は線材である。本実施形態の場合、導電体５４の一端は表電極５２の一方に接続されている。導電体５４の他端は表電極５２の他方に接続されている。本実施形態の場合、導電体５４は錫メッキされた純銅製である。

ロウ材５６の対は、表電極５２と導電体５４とを接続する。これにより、表電極５２と導電体５４との間が導通する。ロウ材５６の対は、表電極５２を介して基板５０のおもて面に導電体５４を固定する。

合金基部５８は、基板５０のおもて面に固定される。低融点合金６０は合金基部５８を介して基板５０に固定される。

低融点合金６０は、導電体５４と同様に、基板５０のおもて面に配置される。低融点合金６０もケース１２の内周面に対向する。本実施形態の場合、低融点合金６０は導電体５４の中央部分をまたぐようにして導電体５４を覆っている。本実施形態の場合「低融点合金」とは、上述した導電体５４が溶断する温度以下の融点であり、かつ、融解した状態であれば上述した導電体５４が溶解する合金のことである。このような低融点合金６０は周知である。したがって、ここではその詳細な説明は繰返されない。

裏電極６２は、基板５０の面のうち、上述したおもて面から見て裏にあたる面に配置される。本実施形態では、この面を基板５０の裏面とみなす。本実施形態の場合、裏電極６２は、表電極５２と同様に銅箔である。一対の裏電極６２のうち一方は、一対の表電極５２のうち一方の裏にあたる位置に配置される。一対の裏電極６２のうち他方は、一対の表電極５２のうち他方の裏にあたる位置に配置される。

一対の端子６４の一方が一対の裏電極６２の一方に接続される。一対の端子６４の他方が一対の裏電極６２の他方に接続される。図１に示されるように、端子６４はケース１２の側壁３０を貫通する。

基板５０はスルーホール７０を有する。本実施形態の場合、基板５０は４個のスルーホール７０を有する。表電極５２の一方と裏電極６２の一方とはスルーホール７０において互いに接続されている。これにより、表電極５２の一方と裏電極６２の一方との間が導通する。表電極５２の他方と裏電極６２の他方とは別のスルーホール７０において互いに接続されている。その結果、端子６４の一方を流れた電流は、裏電極６２の一方と表電極５２の一方とを経て導電体５４に流れる。導電体５４に流れた電流は、裏電極６２の他方と表電極５２の他方とを経て端子６４の他方を流れる。

図４は、本実施形態にかかる端子６４の斜視図である。図４に基づいて、本実施形態にかかる端子６４の構成が説明される。端子６４は、露出面１００と、導通部１０２とを有している。露出面１００は、平坦である。露出面１００は、ケース１２の外に露出する。本実施形態の場合、保護素子が備える端子６４，６４の露出面１００の面積の和は、導電体５４の表面積より大きい。導通部１０２は、裏電極６２を介して露出面１００を導電体５４に導通させる。

本実施形態の場合、導通部１０２は、端子ベース部１４０と、外周連続部１４２とを有している。端子ベース部１４０は、裏電極６２に接続される。これにより、端子ベース部１４０は露出面１００を導電体５４に導通させることとなる。端子ベース部１４０は、露出面１００を支持する。端子ベース部１４０は、露出面１００をケース１２の縁３２および密封材１６よりも突出させる（図１参照）。外周連続部１４２は、連続面を形成する。この連続面は、露出面１００の外周に接し露出面１００から端子ベース部１４０に接するように延びケース１２の外に露出する面である。この連続面は、端子ベース部１４０から見て外側に張り出す曲面である。

本実施形態の場合、端子６４，６４の対の露出面１００，１００は、同一の平面上に配置される。すなわち、端子６４，６４の対の一方の露出面１００は、端子６４，６４の対の他方の露出面１００と同一平面上に配置される。

［製造方法の説明］
本実施形態にかかる保護素子の製造方法は、導電部形成工程と、接触材塗布工程と、ケース収容工程と、被覆工程とを備える。導電部形成工程において導電部１０が形成される。導電部１０を形成するための具体的な工程は、基板上に形成される周知の保護素子と同様なのでここではその詳細な説明は繰返されない。接触材塗布工程において、導電部１０の導電体５４にシリコーンゴムと粒子状のアルミナとの混合物（この混合物において粒子状のアルミナが含まれていても含まれていなくてもよいことはいうまでもない）が塗布される。ケース収容工程において、まず、ケース１２に補強材１８が固定される。ケース１２は射出成型によって予め製造されている。ケース１２は、導電部１０に被せられる。これにより、接触材塗布工程において塗布された混合物が、導電体５４と補強材１８とに接触する。その後、接触材塗布工程において塗布された混合物は硬化させられる。硬化したその混合物が、接触材１４となる。被覆工程において、まだ硬化していないエポキシ樹脂と粒子状のアルミナとの混合物がケース１２内に充填される。これにより、ケース１２内の導電部１０は被覆される。その後、その充填されたエポキシ樹脂は硬化させられる。エポキシ樹脂が硬化した後の混合物が密封材１６となる。

［使用方法の説明］
本実施形態にかかる保護素子の使用方法は、周知の電流ヒューズと同一である。すなわち、本実施形態にかかる保護素子は、図示されない平坦な導体に接続される。平坦な導体の例には、平坦なプリント基板の表面に形成された電極がある。その平坦な導体を介して、本実施形態にかかる保護素子は図示されない回路に接続される。大きな電流が導電体５４に流れると、導電体５４の温度は所定の温度を超える。導電体５４はジュール熱積分値が所定の値以上になると溶断する。溶断後アークが発生する場合は保護素子内部で消弧される。これにより、保護素子が接続されていた回路において電流が遮断される。

［効果の説明］
本実施形態にかかる保護素子において、露出面１００が平坦なので、その露出面１００を平坦な導体に接続すると、その導体へより多くの熱を伝えることができる。露出面１００がより多くの熱を伝えるので、そうでない場合に比べ、導電体５４のジュール熱積分値は所定の値以上になり難い。導電体５４のジュール熱積分値が所定の値以上になり難いと、導電体５４により多くの電流を流すことが可能になる。その結果、保護素子の定格電流および遮断電流が大きくなる。

また、本実施形態にかかる保護素子では、端子ベース部１４０が、露出面１００を導電体５４に導通させる。端子ベース部１４０が、露出面１００を支持する。これにより、導電体５４から露出面１００への熱の経路が形成される。熱の経路が形成されるので、導電体５４から流出した熱はその経路でも蓄積される。連続面は、その熱の経路に接する。連続面は露出する。これにより、その熱の経路に蓄積された熱は端子６４の外へ排出される。その熱が排出されるので、その熱の排出が抑えられる場合に比べ、導電体５４におけるジュール熱積分値の増加は抑えられる。ジュール熱積分値の増加が抑えられると、導電体５４のジュール熱積分値は所定の値以上になり難くなる。導電体５４のジュール熱積分値が所定の値以上になり難くなると、導電体５４により多くの電流を流すことが可能になる。その結果、保護素子の定格電流および遮断電流が大きくなる。

また、本実施形態にかかる保護素子では、連続面が張り出すので、この連続面が平坦な場合に比べて、この連続面から熱が排出されやすくなる。連続面と露出面１００との境界部分がロウ材その他の材料によって露出面１００と共に平坦な導体に接続されると、その材料を介してその平坦な導体へより多くの熱が排出されやすくなる。熱が排出されやすくなると、その熱の排出が抑えられる場合に比べ、導電体５４におけるジュール熱積分値の増加は抑えられる。その結果、保護素子の定格電流および遮断電流が大きくなる。

また、本実施形態にかかる保護素子では、端子６４，６４の対における露出面１００の面積の和が導電体５４の表面積より大きい。これにより、その面積の和がその表面積より小さい場合に比べ、導電体５４から流出した熱が排出されやすくなる。その結果、保護素子の定格電流および遮断電流が大きくなる。

また、本実施形態にかかる保護素子では、端子ベース部１４０は、露出面１００をケース１２の縁３２および密封材１６よりも突出させる。これにより、ケース１２の縁３２および密封材１６に妨げられるため露出面１００が平坦な導体に密着しなくなる可能性が抑えられる。その可能性が抑えられると、導電体５４から流出した熱が排出されやすくなる。その結果、保護素子の定格電流および遮断電流が大きくなる。

また、本実施形態にかかる保護素子では、端子６４，６４の対の露出面１００，１００は、同一の平面上に配置される。これにより、それらの露出面１００，１００の一方が他方に妨げられて同一の平面上に配置される平坦な導体に密着しなくなる可能性は抑えられる。その可能性が抑えられた結果、端子６４，６４の対の露出面１００，１００が同一の平面上に配置される平坦な導体に密着すると、導電体５４から流出した熱が排出されやすくなる。その結果、保護素子の定格電流および遮断電流が大きくなる。

〈変形例の説明〉
上述した保護素子は、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものである。上述した保護素子は、本発明の技術的思想の範囲内において種々の変更を加え得るものである。

例えば、上述した端子６４の形態は、次に述べられる点を除けば上述したものに限定されない。その点は、ケース１２の外に露出した平坦な面を有している点である。その平坦な面の形状も特に限定されない。上述された露出面１００のように矩形でなくてもよい。その平坦な面は例えば円形であってもよい。

また、上述した導電部１０の構成及び形態は上述したものに限定されない。

１０…導電部
１２…ケース
１４…接触材
１６…密封材
１８…補強材
３０…側壁
５０…基板
５２…表電極
５４…導電体
５６…ロウ材
５８…合金基部
６０…低融点合金
６２…裏電極
６４…端子
７０…スルーホール
１００…露出面
１０２…導通部
１４０…端子ベース部
１４２…外周連続部

Claims (4)

1. ジュール熱積分値が所定の値以上になると溶断する導電体と、
   前記導電体に接続される端子の対と、
   前記導電体を収容するケースとを備える保護素子であって、
   前記端子が、
   前記ケースの外に露出する平坦な露出面と、
   前記露出面を前記導電体に導通させる導通部とを有していることを特徴とする保護素子。
2. 前記導通部が、
   前記露出面を前記導電体に導通させ、前記露出面を支持する端子ベース部と、
   前記露出面の外周に接し前記露出面から前記端子ベース部に接するように延び前記ケースの外に露出する面である連続面を形成する、外周連続部とを有していることを特徴とする請求項１に記載の保護素子。
3. 前記連続面が前記端子ベース部から見て外側に張り出す曲面であることを特徴とする請求項２に記載の保護素子。
4. 前記端子の対における前記露出面の面積の和が前記導電体の表面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載の保護素子。

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