JP7433811B2 - ヒューズエレメント、ヒューズ素子および保護素子 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、2つの平板状部間に位置するヒューズが、2つの平板状部と一体に形成されているチップ型ヒューズが記載されている。特許文献2には、ヒューズ本体の両端に連結部が形成され、連結部の長縁がヒューズ本体の幅寸法よりも長いチップ型ヒューズが記載されている。
従来の高定格ヒューズ素子において、ヒューズエレメントの材料として、銅(融点1085℃)などの高融点金属が用いられているものがある。銅などの高融点金属からなるヒューズエレメントでは、局所的に発熱する発熱ポイントを溶断部に形成している。このことにより、ヒューズエレメントの溶断部に結合された端子が加熱され過ぎないようにして、ヒューズ素子の取り付けられている電子機器が耐熱温度を超えないようにしている。例えば、ハンダを用いて電気的な接続を形成している電子機器では、耐熱温度は220℃程度である。
このことから、高融点金属からなるヒューズエレメントを備えるヒューズ素子では、ヒューズ素子の小型化と、定格電流の大電流化とを両立することは、困難であった。
また、上記ヒューズエレメントを備える定格電流の大電流化および小型化に寄与できるヒューズ素子および保護素子を提供することを目的とする。
前記溶断部の幅が、前記第1端子および前記第2端子の前記溶断部との接合部分の幅の80%以上の長さを有するヒューズエレメント。
(3)前記溶断部の溶断温度が140℃~400℃である(1)または(2)に記載のヒューズエレメント。
(5)前記低融点金属層が、SnもしくはSnを主成分とする合金からなり、
前記高融点金属層が、Ag、Cu、Agを主成分とする合金、Cuを主成分とする合金から選ばれるいずれかからなる(4)に記載のヒューズエレメント。
(7)上記溶断部の幅が、前記接合部分の幅の200%以下の長さである(1)~(6)のいずれかに記載のヒューズエレメント。
(8)前記第1端子および前記第2端子と、前記溶断部とが導電接続部材によって接合されている(1)~(7)のいずれかに記載のヒューズエレメント。
(10)前記第1端子および前記第2端子が、絶縁基板の表面に配置されている(9)に記載のヒューズ素子。
前記ヒューズエレメントを加熱し溶断させる発熱体とが備えられ、
前記第1端子および前記第2端子が、絶縁基板上に配置され、
前記ヒューズエレメントが、前記第1端子と前記第2端子との間に跨って配置されている保護素子。
本発明のヒューズ素子および保護素子は、本発明のヒューズエレメントを備えているため、定格電流の大電流化および小型化に寄与できる。
図1(a)は、第1実施形態のヒューズ素子を示した平面図であり、図1(b)は、図1(a)に示すヒューズ素子をA-A´線に沿って切断した断面図である。
本実施形態のヒューズ素子10は、図1(a)に示すように、第1端子20aと、第2端子20bと、第1端子20aと第2端子20bとの間に配置された溶断部1eからなる本実施形態のヒューズエレメント1とを有する。
本実施形態のヒューズ素子10の備えるヒューズエレメント1は、溶断部1eからなる。ヒューズエレメント1は、第1端子20aと第2端子20bとを電気的に接続している。溶断部1e(ヒューズエレメント1)と、第1端子20aおよび第2端子20bとは、それぞれハンダなどの導電接続部材によって接合されることにより、電気的に接続されている。
高融点金属層1bの融点は、低融点金属層1aの融点に対して100℃以上高い温度であって900℃高い温度以下の範囲内であることが好ましい。
第1端子20aおよび第2端子20bは、ヒューズ素子10を使用する際に、図示しない電気回路の端子部に接合されることにより、電気回路と電気的に接続される。図1(a)に示すように、第1端子20aの中心部には、円形の貫通孔からなる取付穴3aが設けられている。第2端子20bの中心部には、第1端子20aと同様に、円形の貫通孔からなる取付穴3bが設けられている。本実施形態のヒューズ素子10は、例えば、ボルトなどの接合部材と取付穴3a、3bとを用いて、所定の位置に着脱自在に取り付けられる。
本明細書では、溶断部の幅方向の長さが一定でない場合の溶断部1eの幅1dとは、幅方向の長さが最も短い部分の長さを意味する。また、第1端子20aおよび第2端子20bにおける溶断部1eとの接合部分の幅2dとは、第1端子20aおよび第2端子20bの溶断部1eに最も近い部分における溶断部1eの幅1dと平行な長さを意味する。
また、溶断部1eの幅1dは、第1端子20aおよび第2端子20bの溶断部1eとの接合部分の幅2dの200%以下であることが好ましく、150%以下であることがより好ましい。溶断部1eの幅1dが上記の200%以下の長さであると、溶断部1eの幅1dが広すぎることによるヒューズ素子10の小型化への影響を抑制できる。
図2(a)は、第2実施形態のヒューズ素子を示した平面図である。図2(b)は、図2(a)に示したヒューズ素子を図2(a)の下側から見た側面図である。図2(c)は、図2(a)に示したヒューズ素子を図2(a)の右側から見た側面図である。なお、図2(a)および図2(c)は、図2(b)に示すヒューズ素子20のカバー部材5を外した状態を示している。
第1電極2aおよび第2電極2bの表面は、それぞれ酸化などによる電極特性の変質を抑制するために、電極保護層で被覆されていてもよい。電極保護層の材料としては、Snめっき膜、Ni/Auめっき膜、Ni/Pdめっき膜、Ni/Pd/Auめっき膜等を用いることができる。
図3(a)は、第3実施形態のヒューズ素子を示した平面図である。図3(b)は、図3(a)に示したヒューズ素子を図3(a)の下側から見た側面図である。図3(c)は、図3(a)に示したヒューズ素子を図3(a)の右側から見た側面図である。なお、図3(a)および図3(c)は、図3(b)に示すヒューズ素子25のカバー部材5を外した状態を示している。図3(d)は、図3(a)に示したヒューズ素子に備えられているヒューズエレメントを示した斜視図である。
なお、本実施形態では、電解めっき加工時の電流集中によって、帯状の金属箔の幅方向端部に幅方向中心部よりも厚い高融点金属層1bが形成される。このため、図3(d)に示すように、ヒューズエレメント15は、第1接合部15fおよび第2接合部15gの高融点金属層1bの厚みが、溶断部15eよりも厚く、ドッグボーン形状の切断面を有するものとなる。この製造方法は、特に小型のヒューズエレメントを製造する場合に好適である。
図4(a)は、第4実施形態のヒューズ素子を示した平面図である。図4(b)は、図4(a)に示したヒューズ素子を図4(a)の下側から見た側面図である。図4(c)は、図4(a)に示したヒューズ素子を図4(a)の右側から見た側面図である。なお、図4(a)および図4(c)は、図4(b)に示すヒューズ素子40のカバー部材5を外した状態を示している。
第4実施形態においては、ヒューズエレメント50として、第2実施形態に備えられているヒューズエレメント11と同様のものを備えている。このため、第4実施形態においては、ヒューズエレメント50の溶断温度、材料、層構造についての説明を省略する。
本実施形態のヒューズ素子40においては、帯状のヒューズエレメント50の一部からなる第1接合部52aおよび第2接合部52bが端子として機能するため、平面視での溶断部51の幅は、第1接合部52aおよび第2接合部52bの幅と同一である。よって、平面視での溶断部51の幅は、第1接合部52aおよび第2接合部52bの溶断部51との接合部分の幅の100%の長さを有する。
また、本実施形態のヒューズ素子40は、第2実施形態のヒューズ素子20と同様に、図4(b)に示すように、カバー部材5が接着剤を介して取り付けられていることが好ましい。カバー部材5の材料としては、第2実施形態のヒューズ素子20と同様のものを用いることができる。
図5(a)は、第5実施形態の保護素子を示した平面図である。図5(b)は、図5(a)に示す保護素子をB-B´線に沿って切断した断面図である。図5(c)は、図5(a)に示した保護素子を図5(a)の右側から見た側面図である。なお、図5(a)および図5(c)は、図5(b)に示す保護素子30のカバー部材5を外した状態を示している。
また、本実施形態の保護素子30では、図5(b)に示すように、溶断部11eの絶縁基板4側の面と、発熱体引出電極9とが、電気的に接続されている。溶断部11eと発熱体引出電極9とは、ハンダなどの導電接続部材(不図示)によって電気的に接続されている。
発熱体引出電極9は、絶縁部材8を介して発熱体7と対向配置されている。これにより、発熱体7は、絶縁部材8および発熱体引出電極9を介してヒューズエレメント11の溶断部11eと重畳される。このような重畳構造とすることによって、発熱体7の発生した熱を効率よく溶断部11eに伝えることができる。
第1電極2a、第2電極2b、第1発熱体電極9a、第2発熱体電極9b、発熱体引出電極9は、それぞれAg配線、Cu配線などの導電パターンによって形成されている。
また、第1電極2a、第2電極2b、第1発熱体電極9a、第2発熱体電極9b、発熱体引出電極9は、それぞれ酸化などによる電極特性の変質を抑制するために、電極保護層で被覆されていてもよい。電極保護層の材料としては、Snめっき膜、Ni/Auめっき膜、Ni/Pdめっき膜、Ni/Pd/Auめっき膜等を用いることができる。
図6(a)は、第6実施形態の保護素子を示した平面図である。図6(b)は、図6(a)に示した保護素子を図6(a)の下側から見た側面図である。図6(c)は、図6(a)に示した保護素子を図6(a)の右側から見た側面図である。なお、図6(a)および図6(c)は、図6(b)に示す保護素子60のカバー部材5を外した状態を示している。
1a 低融点金属層
1b 高融点金属層
1e、11e、15e、51 溶断部
1f、11f、15f、52a 第1接合部
1g、11g、15g、52b 第2接合部
2a 第1電極
2b 第2電極
3a、3b 取付穴
4 絶縁基板
4a 表面
4b 裏面
5 カバー部材
6 発熱体給電電極
7、17 発熱体
8、18 絶縁部材
9、19 発熱体引出電極
9a 第1発熱体電極
9b 第2発熱体電極
10、20、25、40 ヒューズ素子
20a 第1端子
20b 第2端子
21a、21b キャスタレーション
30、60 保護素子
42a 第1外部接続電極
42b 第2外部接続電極
Claims (7)
- 第1端子と第2端子と、
前記第1端子と前記第2端子との間に配置された貫通孔を有さない平板状の溶断部を有するヒューズエレメントを備え、
前記ヒューズエレメントの幅が、前記第1端子および前記第2端子の前記ヒューズエレメントとの接合部分の幅の100%超200%以下の長さを有し、
前記ヒューズエレメントは、低融点金属層と、前記低融点金属層の厚み方向の両面に積層された高融点金属層とからなり、
前記ヒューズエレメントは、前記第1端子および前記第2端子と接合される側面が、前記高融点金属層によって被覆され、前記第1端子と前記第2端子とを繋ぐ方向の側面に前記低融点金属層が露出しているヒューズ素子。 - 上記溶断部の幅が、前記接合部分の幅の150%以下の長さである請求項1に記載のヒューズ素子。
- 前記溶断部の溶断温度が140℃~400℃である請求項1または請求項2に記載のヒューズ素子。
- 前記低融点金属層が、SnもしくはSnを主成分とする合金からなり、
前記高融点金属層が、Ag、Cu、Agを主成分とする合金、Cuを主成分とする合金から選ばれるいずれかからなる請求項1~請求項3の何れか一項に記載のヒューズ素子。 - 前記第1端子および前記第2端子と、前記溶断部とが導電接続部材によって接合されている請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のヒューズ素子。
- 前記第1端子および前記第2端子が、絶縁基板の表面に配置されている請求項1~請求項5の何れか一項に記載のヒューズ素子。
- 請求項1~請求項6のいずれか一項に記載のヒューズエレメントと、
前記ヒューズエレメントを加熱し溶断させる発熱体とが備えられ、
前記第1端子および前記第2端子が、絶縁基板上に配置され、
前記ヒューズエレメントが、前記第1端子と前記第2端子との間に跨って配置されている保護素子。
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