JP6491431B2 - ヒューズ素子、及びヒューズエレメント - Google Patents
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Description
また、本発明に係るヒューズ素子は、絶縁基板と、上記絶縁基板上に搭載され、定格を超える電流が通電することによって自己発熱により溶断し通電経路を遮断する、並列した複数のエレメント部を備えるヒューズエレメント、又は並列した複数のヒューズエレメントと、上記複数のエレメント部の間、又は上記複数のヒューズエレメントの間に設けられ、溶断時に並列する上記エレメント部又は上記ヒューズエレメントとの接続を防止する絶縁部とを備え、上記複数のエレメント部又は上記複数のヒューズエレメントは、順次溶断するように制御されているものである。
本発明に係るヒューズ素子1は、図1(A)(B)に示すように、絶縁基板2と、絶縁基板2に設けられた第1及び第2の電極3,4と、第1及び第2の電極3,4間にわたって実装され、定格を超える電流が通電することによって自己発熱により溶断し、第1の電極3と第2の電極4との間の電流経路を遮断するヒューズエレメント5と、ヒューズエレメント5が設けられた絶縁基板2の表面2a上を覆うカバー部材6とを有する。
また、ヒューズ素子1は、絶縁基板2の表面2a上に、内部を保護するとともに溶融したヒューズエレメント5の飛散を防止するカバー部材6が取り付けられている。カバー部材6は、絶縁基板2の表面2a上に搭載される側壁6aと、ヒューズ素子1の上面を構成する天面6bとを有する。ヒューズ素子1は、カバー部材6の側壁6aが絶縁基板2の表面2a上に接続されると、絶縁基板2の表面2aと天面6bとの間からヒューズエレメント5の両端に設けられた端子部10を導出する間隙が設けられる。このカバー部材6は、例えば、熱可塑性プラスチック,セラミックス,ガラスエポキシ基板等の絶縁性を有する部材を用いて形成することができる。
第1及び第2の電極3,4間にわたって実装されているヒューズエレメント5は、定格を超える電流が通電することによって自己発熱(ジュール熱)により溶断し、第1の電極3と第2の電極4との間の電流経路を遮断するものである。ヒューズエレメント5は、ハンダ等の接続材料を介して第1及び第2の電極3,4間に搭載された後、リフローはんだ付け等により絶縁基板2上に接続される。
また、図1、図4に示すように、ヒューズ素子1は、複数のエレメント部7の間に、並列するエレメント部7同士の接続を防止する絶縁部8が設けられている。絶縁部8を設けることにより、ヒューズエレメント5は、エレメント部7が順次溶断していく際に、自身の発熱により溶融、膨張して隣接するエレメント部7に接触し凝集することを防止する。これにより、ヒューズエレメント5は、隣接するエレメント部7同士が溶融、凝集することで大型化し、溶断に必要な電力が増加することによる溶断時間の増加や、溶断時に生じるアーク放電の大規模化による溶融金属の爆発的飛散、溶断後における絶縁性の低下を防止することができる。
ヒューズ素子1は、ヒューズエレメント5の各エレメント部7の間に絶縁部8を設けることが好ましい。また、ヒューズ素子1は、複数のエレメント部7を順次溶断させるとともに、少なくとも最初に溶断するエレメント部7とこの最初に溶断するエレメント部7に隣接するエレメント部7との間に絶縁部8を設けることが好ましい。
また、ヒューズ素子1は、絶縁部8をエレメント部7の溶断部位に応じて設ければよい。図2に示すように、ヒューズエレメント5は、各エレメント部7が絶縁基板2に設けられた第1、第2の電極3,4上に接続されることにより、第1、第2の電極3,4間を導通させている。各エレメント部7は、第1、第2の電極3,4に接続されている両端部では電流が集中せず、第1の電極3と第2の電極4との中間部において電流が集中し、高温に発熱することにより溶融する。
端子部10は、ヒューズエレメント5が搭載されたヒューズ素子1が回路基板に実装されると、当該回路基板に形成された接続端子に接続されるものであり、図1に示すように、エレメント部7の長手方向の両側に形成されている。そして、端子部10は、ヒューズ素子1がフェースダウンで回路基板に実装されることにより、回路基板上に形成された接続端子とハンダ等を介して接続される。
複数のエレメント部7が形成されたヒューズエレメント5は、例えば図7(A)に示すように、板状の材料の中央部2か所を矩形状に打ち抜くことにより製造することができる。ヒューズエレメント5は、並列する3つのエレメント部7A〜7Cの両側が一体に支持されている。なお、図7(B)に示すように、ヒューズエレメント5は、並列する3つのエレメント部7A〜7Cの片側が一体に支持されたものでもよい。
また、ヒューズ素子1は、ヒューズエレメントとして、エレメント部7に相当する複数枚のエレメント11を第1及び第2の電極3,4間にわたって並列に接続することにより製造してもよい。図8に示すように、エレメント11は、例えばエレメント11A,11B,11Cの3枚が並列される。各エレメント11A〜11Cは、矩形板状に形成されるとともに、両端に端子部10が折り曲げ形成されている。エレメント11は、内側に設けられている真ん中のエレメント11Bの断面積を外側に設けられている他のエレメント11A,11Cの断面積よりも小さくすることにより、相対的に高抵抗化し、最後に溶断せるようにしてもよい。
ヒューズエレメント5が用いられるヒューズ素子1は、以下の工程により製造される。ヒューズエレメント5が搭載される絶縁基板2は、図9(A)に示すように、表面2aに第1、第2の電極3,4が形成されるとともに、ヒューズエレメント5のエレメント部7間の位置に応じて絶縁部8が設けられている。第1、第2の電極3,4は、ヒューズエレメント5がハンダ付け等により接続される(図9(B))。これにより、ヒューズエレメント5は、ヒューズ素子1が回路基板に実装されることにより、回路基板に形成された回路上に直列に組み込まれる。また、絶縁基板2の表面2aに絶縁部8が立設されている場合には、ヒューズエレメント5は、並列する複数のエレメント部7の間に絶縁部8が位置される。
また、ヒューズ素子1は、図10(A)(B)に示すように、第1、第2の電極3,4の1つのエレメント部7が接続される部位が張り出す張出し部3a,4aを形成し、張出し部3a,4a間における電極間距離が、他のエレメント部7が接続される部位の電極間距離よりも短くしてもよい。
また、本発明が適用されたヒューズ素子は、図11(B)に示すように、ヒューズエレメント5に端子部10を一体成型するとともに、この端子部10を絶縁基板2の側面に嵌合させ、絶縁基板2の裏面側に突出させてもよい。なお、以下に説明するヒューズ素子20において、上述したヒューズ素子1と同じ部材については同じ符号を付してその詳細を省略する。
また、ヒューズ素子1,20は、第1、第2の電極3,4を、ヒューズエレメント5の複数のエレメント部7や複数枚のエレメント11の搭載位置に応じて、複数の第1の分割電極3及び複数の第2の分割電極4に分割してもよい。例えば、図13(A)(B)に示すように、ヒューズ素子1は、第1、第2の電極3,4を、ヒューズエレメント5の3つのエレメント部7A〜7Cや3枚のエレメント11A〜11Cの搭載位置に応じて、第1の分割電極3A〜3C及び第2の分割電極4A〜4Cに分割してもよい。
次いで、ヒューズエレメント5の構成ついて説明する。なお、以下に説明するヒューズエレメント5の構成は、エレメント11にも適用することができる。上述したヒューズエレメント5は、ハンダ又はSnを主成分とするPbフリーハンダ等の低融点金属、若しくは低融点金属と高融点金属の積層体である。例えば、ヒューズエレメント5は、内層と外層とからなる積層構造体であり、内層として低融点金属層5a、低融点金属層5aに積層された外層として高融点金属層5bを有する(図4参照)。
Claims (16)
- 絶縁基板と、
上記絶縁基板上に搭載され、定格を超える電流が通電することによって自己発熱により溶断し通電経路を遮断する、並列した複数のエレメント部を備えるヒューズエレメント、又は並列した複数のヒューズエレメントと、
上記複数のエレメント部の間、又は上記複数のヒューズエレメントの間に設けられ、溶断時に並列する上記エレメント部又は上記ヒューズエレメントとの接続を防止する絶縁部とを備え、
上記複数のエレメント部のうち少なくとも一つは抵抗値が異なり、上記複数のヒューズエレメントのうち少なくとも一つは抵抗値が異なるヒューズ素子。 - 絶縁基板と、
上記絶縁基板上に搭載され、定格を超える電流が通電することによって自己発熱により溶断し通電経路を遮断する、並列した複数のエレメント部を備えるヒューズエレメント、又は並列した複数のヒューズエレメントと、
上記複数のエレメント部の間、又は上記複数のヒューズエレメントの間に設けられ、溶断時に並列する上記エレメント部又は上記ヒューズエレメントとの接続を防止する絶縁部とを備え、
上記複数のエレメント部又は上記複数のヒューズエレメントは、順次溶断するように制御されているヒューズ素子。 - 上記複数のエレメント部又は上記複数のヒューズエレエレメントは、一つのエレメン卜部又はヒューズエレメン卜の一部又は全部の断面積を他のエレメント部又はヒューズエレメン卜の断面積よりも小さくされている請求項1又は2に記載のヒューズ素子。
- 上記絶縁部は、最初に溶断する上記エレメント部と該最初に溶断する上記エレメント部に並列する上記エレメント部との間、又は最初に溶断する上記ヒューズエレメントと該最初に溶断する上記ヒューズエレメントに並列する上記ヒューズエレメントとの間に設けられている請求項1〜3のいずれか1項に記載のヒューズ素子。
- 上記絶縁基板に設けられた第1及び第2の電極を有し、
上記エレメント部又は上記ヒューズエレメントは、上記第1及び第2の電極間にわたって実装されている請求項1〜3のいずれか1項に記載のヒューズ素子。 - 上記絶縁部は、上記第1の電極と上記第2の電極との間の領域に設けられている請求項5記載のヒューズ素子。
- 上記ヒューズエレメントは、上記第1及び第2の電極と、ハンダ接続されている請求項5記載のヒューズ素子。
- 上記ヒューズエレメントは、
低融点金属層と、
上記低融点金属層に積層された高融点金属層とを有し、
上記低融点金属層が、上記通電時に上記高融点金属層を溶食し溶断する作用を用いた請求項1〜7のいずれか1項に記載のヒューズ素子。 - 上記ヒューズエレメントは、上記低融点金属の上下に上記高融点金属層が積層されている請求項8記載のヒューズ素子。
- 上記ヒューズエレメントは、上記低融点金属を内層とし、上記高融点金属層を外層とした被覆構造である請求項8記載のヒューズ素子。
- 上記ヒューズエレメントは、上記高融点金属層の体積よりも上記低融点金属層の体積の方が多い請求項8〜10のいずれか1項に記載のヒューズ素子。
- カバー部材によって上記絶縁基板上の上記ヒューズエレメントの遮断部位が覆われている請求項1〜11のいずれか1項に記載のヒューズ素子。
- 上記カバー部材に上記絶縁部が設けられている請求項12記載のヒューズ素子。
- 上記絶縁基板の表面に上記絶縁部が設けられている請求項1〜12のいずれか1項に記載のヒューズ素子。
- 上記絶縁部は、上記複数のエレメント部の間、又は上記複数のヒューズエレメントの間に塗布された絶縁性の材料が硬化することにより形成される請求項1〜12のいずれか1項に記載のヒューズ素子。
- 並列する複数のエレメント部と、
上記複数のエレメント部の間に設けられ、溶断時に並列する上記エレメント部同士の接続を防止する絶縁部とを有し、
上記複数のエレメント部は、少なくとも一つは抵抗値が異なり、定格を超える電流の通電による自己発熱により溶断するヒューズエレメント。
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