KR102102840B1 - 보호 소자 - Google Patents

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토오루 가키누마
고이치 무카이
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데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
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Abstract

발열체로부터의 열을 퓨즈 요소에 효율적으로 전달하여 열의 확산을 방지함으로써, 속용단성이 우수한 보호 소자를 제공한다. 퓨즈 소자(1)는, 절연 기판(2)과, 절연 기판(2)의 표면(2a)에 서로 대향하도록 설치된 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)과, 발열체(5)와, 발열체(5)에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극(6)과, 제1 표면 전극(3), 제2 표면 전극(4) 및 발열체 인출 전극(6)에 걸쳐 접속되고, 발열체(5)의 가열에 의해 용융하고, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4) 사이의 전류 경로를 차단하는 퓨즈 요소(7)와, 절연 기판(2)의 이면(2b)에 설치된 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(4a)과, 절연 기판(2)의 측면(2c, 2d, 2e)에 형성되고, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)과, 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(4a)을 각각 접속하고, 절연 기판(2)의 표면(2a)과 이면(2b) 사이에, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)과 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(4a)을 접속하는 모든 전류 경로를 구성하는 제1 측면 도전부(3b) 및 제2 측면 도전부(4b)를 구비한다.

Description

보호 소자
본 발명은 전류 경로 상에 실장되어, 정격을 초과하는 전류가 흘렀을 때에 히터에 의한 가열로 퓨즈 요소를 용단하고 당해 전류 경로를 차단하는 보호 소자에 관한 것이다. 본 출원은, 일본에 있어서 2016년 3월 23일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특원 제2016-058426호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이고, 이 출원은 참조됨으로써, 본 출원에 원용된다.
종래, 정격을 초과하는 전류가 흘렀을 때에 히터에 의한 가열로 퓨즈 요소를 용단하고, 당해 전류 경로를 차단하는 보호 소자가 사용되고 있다. 이러한 보호 소자는, 절연 기판 상에 전극이나 퓨즈 요소를 탑재한 기능형의 칩으로 형성되고, 이 칩을 회로 기판 상에 실장하는 표면 실장형의 것이 알려져 있다.
상술한 바와 같은 보호 소자에서는, 외부 회로로부터의 신호에 기초하여 히터에 통전하여 가열을 함으로써 퓨즈 요소를 용단하기 위해서, 외부 회로의 제어에 기초하는 타이밍으로 전류 경로를 차단하는 스위치와 같은 사용 방법이 가능하다. 이러한 보호 소자는, 예를 들어 리튬 이온 배터리 등의 이차 전지의 보호 회로로서 사용된다.
근년, 리튬 이온 배터리 등의 이차 전지의 용도에 대전류 출력을 요구하는 것, 예를 들어 전기 어시스트 자전거나 전동 공구 등이 증가되고 있고, 보호 회로의 정격 전류가 상승하여, 대전류에 견딜 수 있는 퓨즈 요소가 사용되게 되어 왔다.
특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서는, 대전류 대응 가능하게 하는 퓨즈 요소를 사용한 보호 소자가 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2015-035281호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서는, 절연 기판의 표면으로부터 이면에 걸쳐서 도통하는 전류 경로가 명시되어 있지는 않지만, 대전류에 대응하기 위해서는 절연 기판 측면의 도전 경로만으로는 저항값이 크고, 절연 기판의 표리를 직결하는 스루홀이나, 스루홀 내를 도전체로 보충한 전류 경로를 형성하여 저항값의 저감을 도모할 필요가 발생한다.
또한, 상기 특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서는, 절연 기판의 표리를 직결하는 스루홀이나, 스루홀 내를 도전체로 보충한 전류 경로를 형성한 경우에, 히터로부터의 열이 이 전류 경로에 의해 확산되고, 퓨즈 요소에 열을 집중하여 전달하는 것이 곤란해지고, 퓨즈 요소의 속용단성이 악화되어 버린다.
그래서, 본 발명은 대전류에 대응 가능하고 소형화를 저해하지 않고 히터로부터 퓨즈 요소에 열을 효율적으로 전달하고, 속용단성이 우수한 보호 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 보호 소자는, 절연 기판과, 절연 기판의 표면에, 서로 대향하도록 설치된 제1 표면 전극 및 제2 표면 전극과, 발열체와, 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과, 제1 표면 전극, 제2 표면 전극 및 발열체 인출 전극에 걸쳐 접속되고, 발열체의 가열에 의해 용융하고, 제1 표면 전극 및 제2 표면 전극 사이의 전류 경로를 차단하는 퓨즈 요소와, 절연 기판의 이면에 설치된 제1 이면 전극 및 제 2의 이면 전극과, 절연 기판의 측면에 형성되고, 제1 표면 전극 및 제2 표면 전극과 제1 이면 전극 및 제2 이면 전극을 각각 접속하고, 절연 기판의 표면과 이면 사이에서, 제1 표면 전극 및 제2 표면 전극과 제1 이면 전극 및 제2 이면 전극을 접속하는 모든 전류 경로를 구성하는 제1 측면 도전부 및 제2 측면 도전부를 구비하는 것이다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 보호 소자는, 절연 기판과, 절연 기판의 표면에, 서로 대향하도록 설치된 제1 표면 전극 및 제2 표면 전극과, 발열체와, 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과, 제1 표면 전극, 제2 표면 전극 및 발열체 인출 전극에 걸쳐 접속되고, 발열체의 가열에 의해 용융하고, 제1 표면 전극 및 제2 표면 전극 사이의 전류 경로를 차단하는 퓨즈 요소와, 절연 기판의 이면에 설치된 제1 이면 전극 및 제2 이면 전극과, 절연 기판을 관통하는 구멍으로서 형성되고, 제1 표면 전극 및 제2 표면 전극과, 제1 이면 전극 및 제2 이면 전극을 각각 접속하고, 절연 기판의 표면과 이면 사이에서의 도전 경로가 되는 제1 관통 도전부 및 제2 관통 도전부를 구비하고, 제1 표면 전극 및 제2 표면 전극은, 제1 관통 도전부 및 제2 관통 도전부와 접하는 영역에 돌출되는 제1 표면 볼록부 및 제2 표면 볼록부를 각각 갖는 것이다.
본 발명에 따르면, 절연 기판의 표면과 이면을 도통하는 전류 경로를 절연 기판의 측면만에 배치함으로써, 히터로부터의 열이 스루홀 등에 확산되지 않고, 퓨즈 요소에 열을 집중하여 전달하는 것이 가능하게 되고, 퓨즈 요소의 속용단성을 향상시킬 수 있다. 또한, 절연 기판의 표면과 이면을 도통하는 전류 경로를 관통 구멍으로서 스루홀 등을 설치한 경우에도, 전류 경로 주변까지 표면 전극이 돌출된 표면 볼록부만을 형성하여 표면 전극의 면적을 작게 함으로써, 표면 전극으로의 열 확산을 방지하고, 퓨즈 요소에 열을 집중하여 전달하는 것이 가능하게 되고, 퓨즈 요소의 속용단성을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 퓨즈 소자에 대하여 퓨즈 요소를 투시하여 도시하는 평면도이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 A-A' 선에 있어서의 단면도이다.
도 3은, 제1 측면 도전부의 형상을 설명하기 위한 모식도이고, 제1 표면 전극을 상면으로부터 본 평면도이며고 도 3의 (A)가 반원 형상을 나타내고, 도 3의 (B)가 직사각형 홈 형상을 나타내고, 도 3의 (C)가 반 긴구멍 형상을 나타내고, 도 3의 (D)가 물결 홈 형상을 나타낸다.
도 4는, 퓨즈 소자의 회로 구성을 설명하는 등가 회로도이고, 도 4의 (A)가 퓨즈 소자의 동작 전의 상태를 나타내고, 도 4의 (B)가 퓨즈 소자의 동작 후, 퓨즈 요소가 용융한 상태를 나타낸다.
도 5는, 도 1에 있어서의 퓨즈 소자가 작동하여 퓨즈 요소가 용융한 상태를 도시하는 평면도이다.
도 6은, 도 5에 도시하는 A-A' 선에 있어서의 단면도이다.
도 7은, 제1 변형예에 관한 퓨즈 소자에 대하여 퓨즈 요소를 투시하여 도시하는 평면도이다.
도 8은, 제2 변형예에 관한 퓨즈 소자에 대하여 퓨즈 요소를 투시하여 도시하는 평면도이다.
도 9는, 제3 변형예에 관한 퓨즈 소자에 대하여 퓨즈 요소를 투시하여 도시하는 평면도이다.
도 10은, 제4 변형예에 관한 퓨즈 소자에 대하여 퓨즈 요소를 투시하여 도시하는 평면도이다.
도 11은, 제2 실시 형태에 따른 퓨즈 소자에 대하여 퓨즈 요소를 투시하여 도시하는 평면도이다.
도 12는, 도 11에 있어서의 퓨즈 소자를 이면으로부터 본 평면도이다.
도 13은, 도 11에 도시하는 A-A' 선에 있어서의 단면도이다.
도 14는, 도 11에 있어서의 퓨즈 소자가 작동하여 퓨즈 요소가 용융한 상태를 도시하는 평면도이다.
도 15는, 도 14에 도시하는 A-A' 선에 있어서의 단면도이다.
이하, 본 발명이 적용된 보호 소자로서, 퓨즈 소자에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태만에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다. 또한, 도면은 모식적인 것이고, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 경우가 있다. 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호 간에 있어서도 서로의 치수 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
[제1 실시 형태]
제1 실시 형태에 따른 퓨즈 소자(1)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지의 보호 회로 등의 회로 기판에 리플로우에 의해 표면 실장됨으로써, 리튬 이온 이차 전지의 충방전 경로 상에 퓨즈 요소(7)를 내장하는 것이다.
이 보호 회로는, 퓨즈 소자(1)의 정격을 초과하는 대전류가 흐르면, 퓨즈 요소(7)가 자기 발열(줄열)에 의해 용단함으로써 전류 경로를 차단한다. 또한, 이 보호 회로는, 퓨즈 소자(1)가 실장된 회로 기판 등에 설치된 전류 제어 소자에 의해 소정의 타이밍으로 발열체(5)에 통전하고, 발열체(5)의 발열에 의해 퓨즈 요소(7)를 용단시킴으로써 전류 경로를 차단할 수 있다. 또한, 도 1은, 퓨즈 소자(1)를 케이스를 생략하여 도시하는 평면도이고, 도 2는, 이 퓨즈 소자(1)의 단면도이다.
[퓨즈 소자]
퓨즈 소자(1)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 절연 기판(2)과, 절연 기판(2)의 표면(2a)에, 서로 대향하도록 설치된 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)과, 발열체(5)와, 발열체(5)에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극(6)과, 제1 표면 전극(3), 제2 표면 전극(4) 및 발열체 인출 전극(6)에 걸쳐 접속되고, 발열체(5)의 가열에 의해 용융하고, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4) 사이의 전류 경로를 차단하는 퓨즈 요소(7)와, 절연 기판(2)의 이면(2b)에 설치된 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(4a)과, 절연 기판(2)의 측면에 형성되고, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)과 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(3b)을 각각 접속하고, 절연 기판(2)의 표면(2a)과 이면(2b) 사이에, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)과 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(3b)을 접속하는 모든 전류 경로를 구성하는 제1 측면 도전부(3b) 및 제2 측면 도전부(4b)를 구비하고 있다.
또한, 퓨즈 소자(1)는, 발열체(5)를 덮어 발열체(5)와 발열체 인출 전극(6)의 접촉을 방해하는 절연체(9)와, 절연 기판(2)의 표면(2a) 상이며 발열체(5)의 양단부에 설치된 제1 발열체 전극(10) 및 제2 발열체 전극(11)을 구비하고 있다. 발열체 인출 전극(6)은, 일단부가 제2 발열체 전극(11)과 접속되고, 다른 쪽이 퓨즈 요소(7)의 중도 부분에 접속되어 있다.
또한, 퓨즈 소자(1)는, 절연 기판(2)의 이면(2b)에 설치된 제3 이면 전극(10a)과, 절연 기판(2)의 측면에 형성되고, 제1 발열체 전극(10)과 제3 이면 전극(10a)을 접속하고, 절연 기판(2)의 표면(2a)과 이면(2b) 사이에서의 모든 도전 경로가 되는 제3 측면 도전부(10b)를 구비하고 있다.
여기서, 절연 기판(2)의 표면(2a)과 이면(2b) 사이에서의 모든 전류 경로란, 제1 표면 전극(3), 제2 표면 전극(4) 및 제1 발열체 전극(10)과, 제1 이면 전극(3a), 제2 이면 전극(4a) 및 제3 이면 전극(10a)을 각각 연결하는 전류 경로를 나타낸다. 따라서, 절연 기판(2)의 측면만에 전류 경로가 구성되어 있는 것을 나타낸다. 바꾸어 말하면, 퓨즈 소자(1)는, 절연 기판(2)의 측면 이외에 전류 경로가 형성되지 않는 구조이다.
구체적으로, 퓨즈 소자(1)에 있어서의 제1 측면 도전부(3b), 제2 측면 도전부(4b) 및 제3 측면 도전부(10b)는, 각각 절연 기판(2)의 제1 측면(2c), 제2 측면(2d) 및 제3 측면(2e)에 설치되어 있다.
퓨즈 소자(1)는, 절연 기판(2)의 측면 이외에 전류 경로가 형성되지 않는 점에서, 절연 기판의 중앙부에 스루홀 등의 전류 경로를 갖지 않기 때문에, 발열체(5)로부터 발해지는 열이 절연 기판의 중앙부의 스루홀 등에 의해 확산되는 경우가 없고, 퓨즈 요소(7)를 집중하여 과열할 수 있도록 구성한 것이다.
[절연 기판]
절연 기판(2)은, 예를 들어 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 사각형으로 형성된다. 기타, 절연 기판(2)은, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 사용해도 된다. 절연 기판(2)은, 서로 대향하는 측면이 제1 측면(2c) 및 제2 측면(2d)으로 되고, 나머지의 측면이 서로 대향하는 제3 측면(2e) 및 제4 측면(2f)으로 되고 있다.
[제1 표면 전극 및 제2 표면 전극]
제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)은, 절연 기판(2)의 표면(2a) 상에, 서로 대향하는 측연부 근방에 각각 이격하여 배치됨으로써 개방되고, 퓨즈 요소(7)가 탑재됨으로써, 퓨즈 요소(7)를 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)은, 퓨즈 소자(1)에 정격을 초과하는 대전류가 흘러 퓨즈 요소(7)가 자기 발열(줄열)에 의해 용단하고, 또는 발열체(5)가 통전에 따라 발열하여 퓨즈 요소(7)가 용단함으로써, 전류 경로가 차단된다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)은, 각각 절연 기판(2)의 제1 측면(2c) 및 제2 측면(2d)에 설치된 하프 스루홀을 개재하여 이면(2b)에 설치된 외부 접속 전극인 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(4a)과 접속되어 있다. 퓨즈 소자(1)는, 이들 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(4a)을 개재하여 외부 회로가 형성된 회로 기판과 접속되고, 당해 외부 회로의 전류 경로의 일부를 구성한다. 따라서, 제1 측면(2c) 및 제2 측면(2d)에 설치된 하프 스루홀이, 제1 측면 도전부(3b) 및 제2 측면 도전부(4b)를 구성한다.
제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)은, Cu나 Ag 등의 일반적인 전극 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)의 표면 상에는, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 피막이, 도금 처리 등의 공지된 방법에 의해 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 퓨즈 소자(1)는, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)의 산화를 방지하고, 도통 저항의 상승에 수반하는 정격의 변동을 방지할 수 있다.
또한, 퓨즈 소자(1)를 리플로우 실장하는 경우에, 퓨즈 요소(7)를 접속하는 접속용 땜납 또는 퓨즈 요소(7)의 외층에 저융점 금속층이 형성되어 있는 경우에 당해 저융점 금속이 용융함으로써 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)을 용식(땜납 침식)하는 것을 방지할 수 있다.
[발열체]
발열체(5)는, 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 예를 들어 니크롬, W, Mo, Ru, Cu, Ag, 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 등을 포함한다. 발열체(5)는, 이들의 합금 또는 조성물, 화합물의 분말상체를 수지 결합제 등과 혼합하고, 페이스트상으로 한 것을 절연 기판(2) 상에 스크린 인쇄 기술을 사용하여 패턴 형성하고, 소성하는 등에 의해 형성할 수 있다. 또한, 발열체(5)는, 일단부가 제1 발열체 전극(10)과 접속되고, 타단부가 제2 발열체 전극(11)과 접속되어 있다.
퓨즈 소자(1)는, 절연 기판(2)의 표면(2a) 상에 형성된 발열체(5)를 덮도록 절연재(9)가 배치되고, 이 절연체(9)를 개재하여 발열체(5)에 대향하도록 발열체 인출 전극(6)이 형성되어 있다. 발열체(5)의 열을 효율적으로 퓨즈 요소(7)에 전달하기 위해서, 발열체(5)와 절연 기판(2) 사이에도 절연체를 적층해도 된다. 절연체(9)로서는, 예를 들어 유리 재료를 사용할 수 있다.
발열체 인출 전극(6)의 일단부는, 제2 발열체 전극(11)에 접속됨과 함께, 제2 발열체 전극(11)을 개재하여 발열체(5)의 일단부와 연속되어 있다. 또한, 제2 발열체 전극(11)은, 절연 기판(2)의 표면(2a) 측에 형성되고, 제1 발열체 전극(10)은, 절연 기판(2)의 표면(2a) 측으로부터 제3 측면(2e) 측에 형성되어 있다. 또한, 제1 발열체 전극(10)은, 제3 측면(2e)에 형성된 하프 스루홀을 개재하여 절연 기판(2)의 이면(2b)에 형성된 제3 이면 전극(10a)과 접속되어 있다. 따라서, 제3 측면(2e)에 형성된 하프 스루홀이 제3 측면 도전부(10b)를 구성한다.
발열체(5)는, 퓨즈 소자(1)가 회로 기판에 실장됨으로써, 제3 이면 전극(10a)을 개재하여 회로 기판에 형성된 외부 회로와 접속된다. 그리고, 발열체(5)는, 외부 회로의 전류 경로를 차단하는 소정의 타이밍으로 제3 이면 전극(10a)을 개재하여 통전되고, 발열함으로써, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)을 접속하고 있는 퓨즈 요소(7)를 용단할 수 있다. 또한, 발열체(5)는, 퓨즈 요소(7)가 용단함으로써, 자신의 전류 경로도 차단 되는 점에서 발열이 정지한다.
[발열체 인출 전극]
발열체 인출 전극(6)은, Cu나 Ag 등의 일반적인 전극 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 발열체 인출 전극(6)의 표면 상에는, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 피막이, 도금 처리 등의 공지된 방법에 의해 코팅되어 있는 것이 바람직하다.
[제1 발열체 전극 및 제2 발열체 전극]
제1 발열체 전극(10) 및 제2 발열체 전극(11)은, 절연 기판(2)의 표면(2a) 상에서, 서로 대향하는 측연부 근방이 각각 이격하여 배치됨으로써 개방되고, 발열체(5)가 탑재됨으로써, 발열체(5)를 개재하여 전기적으로 접속되어 있다.
제1 발열체 전극(10) 및 제2 발열체 전극(11)은, Cu나 Ag 등의 일반적인 전극 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 제1 발열체 전극(10) 및 제2 발열체 전극(11)의 표면 상에는, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 피막이, 도금 처리 등의 공지된 방법에 의해 코팅되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 여기서, 제1 이면 전극(3a) 및 제1 측면 도전부(3b)는, 제1 표면 전극(3)과 동일한 재료에 의해 형성할 수 있고, 제2 이면 전극(4a) 및 제2 측면 도전부(4b)는, 제2 표면 전극(4)과 동일한 재료에 의해 형성할 수 있고, 제3 이면 전극(10a) 및 제3 측면 도전부(10b)는, 제1 발열체 전극(10)과 동일한 재료에 의해 형성할 수 있는 것으로 한다.
[퓨즈 요소]
퓨즈 요소(7)는, 발열체(5)의 발열에 의해 빠르게 용단되는 재료를 포함하고, 예를 들어 땜납이나, Sn을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 저융점 금속을 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 퓨즈 요소(7)는 In, Pb, Ag, Cu 또는 이들 중 어느 것을 주성분으로 하는 합금 등의 고융점 금속을 사용해도 되고, 또는 내층을 저융점 금속층으로 하고 외층을 고융점 금속층으로 하는 등의 저융점 금속과 고융점 금속의 적층체여도 된다. 고융점 금속과 저융점 금속을 함유함으로써, 퓨즈 소자(1)를 리플로우 실장하는 경우에, 리플로우 온도가 저융점 금속의 용융 온도를 초과하여, 저융점 금속이 용융해도, 저융점 금속의 외부로의 유출을 억제하고, 퓨즈 요소(7)의 형상을 유지할 수 있다. 또한, 용단 시에도, 저융점 금속이 용융함으로써, 고융점 금속을 용식(땜납 침식)함으로써, 고융점 금속의 융점 이하의 온도에서 빠르게 용단할 수 있다.
또한, 퓨즈 요소(7)는, 발열체 인출 전극(6) 및 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)에, 땜납 등에 의해 접속되어 있다. 퓨즈 요소(7)는, 리플로우 납땜에 의해 용이하게 접속할 수 있다. 퓨즈 요소(7)는, 발열체 인출 전극(6) 상에 탑재 됨으로써, 발열체 인출 전극(6)과 중첩되고, 또한 발열체(5)도 중첩된다. 또한, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4) 사이에 걸쳐 접속된 퓨즈 요소(7)는, 제1 표면 전극(3)과 제2 표면 전극(4) 사이에 있어서 용단하고, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4) 사이를 차단한다. 즉, 퓨즈 요소(7)는, 중앙부가 발열체 인출 전극(6)에 지지됨과 동시에, 발열체 인출 전극(6)에 지지된 중앙부가 용단부로 되고 있다.
또한, 퓨즈 요소(7)는 산화 방지, 습윤성의 향상 등을 위해, 도시하지 않은 플럭스가 도포되어 있다. 퓨즈 요소(7)는, 플럭스가 유지됨으로써, 퓨즈 요소(7)의 산화 및 산화에 수반하는 용단 온도의 상승을 방지하고, 용단 특성의 변동을 억제하여, 빠르게 용단할 수 있다.
[측면 도전부]
여기서, 제1 측면 도전부(3b), 제2 측면 도전부(4b) 및 제2 측면 도전부(10b)에 대해서, 상세하게 설명을 행한다.
제1 측면 도전부(3b), 제2 측면 도전부(4b) 및 제2 측면 도전부(10b)는, Cu나 Ag 등의 일반적인 전극 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 제1 측면 도전부(3b), 제2 측면 도전부(4b) 및 제2 측면 도전부(10b)의 표면 상에는, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 피막이, 도금 처리 등의 공지된 방법에 의해 코팅되어 있는 것이 바람직하다.
이어서, 제1 측면 도전부(3b), 제2 측면 도전부(4b) 및 제2 측면 도전부(10b)의 형상에 대해서, 도 3에 기초하여 설명을 행한다. 또한, 이하에서는, 제1 측면 도전부(3b)에 대해서만 설명을 행하는데, 제2 측면 도전부(4b) 및 제2 측면 도전부(10b)의 형상도 동일한 형상으로 할 수 있기 때문에, 설명을 생략한다.
도 3의 (A)에 나타내는 제1 측면 도전부(3b)는, 절연 기판(2)에 반원 형상의 절결을 가하여 오목부를 형성하고, 이 오목부에 도전 재료가 패터닝되어서 형성된다. 제1 측면 도전부(3b)는, 소위 하프 스루홀이고, 절연 기판(2)의 표면(2a)과 이면(2b) 사이에서, 제1 표면 전극(3)과 제1 이면 전극(3b)을 전기적으로 접속한다.
도 3의 (A)에 나타내는 제1 측면 도전부(3b)는, 절연 기판(2)을 도시하지 않은 마더 기판으로부터 잘라낼 때에 인접하는 개별의 절연 기판 사이에 원형의 관통 구멍을 형성하고, 이 관통 구멍을 경계에 각 절연 기판을 잘라냄으로써, 반원 형상의 오목부로서 형성할 수 있다. 관통 구멍은, 마더 기판을 형성할 때의 금형에 원기둥 형상의 돌기를 형성함으로써 간단하게 제작할 수 있기 때문에 제조가 용이하다.
또한, 제1 측면 도전부(3b)를 다른 형상으로 형성하는 것도 가능하고, 예를 들어 도 3의 (B)에 나타내는 제1 측면 도전부(3c)는, 절연 기판(2)에 직사각형 홈 형상의 절결을 가하여 오목부를 형성하고, 이 오목부에 도전 재료가 패터닝되어서 형성된다. 제1 측면 도전부(3c)는, 절연 기판(2)의 표면(2a)과 이면(2b) 사이에서, 제1 표면 전극(3)과 제1 이면 전극(3b)을 전기적으로 접속한다.
도 3의 (B)에 나타내는 제1 측면 도전부(3c)는, 절연 기판(2)을 도시하지 않은 마더 기판으로부터 잘라낼 때에 인접하는 개별의 절연 기판 사이에 직사각형의 관통 구멍을 형성하고, 이 관통 구멍을 경계로 각 절연 기판을 잘라냄으로써, 직사각형 홈 형상의 오목부로서 형성할 수 있다. 관통 구멍은, 마더 기판을 형성할 때의 금형에 직사각 기둥 형상의 돌기를 형성함으로써 간단하게 제작할 수 있기 때문에 제조가 용이하다.
도 3의 (B)에 나타내는 제1 측면 도전부(3c)는, 도 3의 (A)에 나타내는 제1 측면 도전부(3b)와 비교하여, 절연 기판(2)의 제1 측면(2c)에 있어서, 오목부의 면적을 넓게 취할 수 있고, 결과로서 전류 경로의 폭을 확장하여 전기 저항값을 저감하는 것이 가능하게 되고, 대전류에 대응하기 위하여 적합하다.
또한, 제1 측면 도전부(3b)를 또한 다른 형상으로 형성하는 것도 가능하고, 예를 들어 도 3의 (C)에 나타내는 제1 측면 도전부(3d)는, 절연 기판(2)에 반 긴구멍 형상의 절결을 가하여 오목부를 형성하고, 이 오목부에 도전 재료가 패터닝되어서 형성된다. 제1 측면 도전부(3d)는, 절연 기판(2)의 표면(2a)과 이면(2b) 사이에서, 제1 표면 전극(3)과 제1 이면 전극(3b)을 전기적으로 접속한다.
도 3의 (C)에 나타내는 제1 측면 도전부(3d)는, 절연 기판(2)을 도시하지 않은 마더 기판으로부터 잘라낼 때에 인접하는 개별의 절연 기판 사이에 긴 구멍형의 관통 구멍을 형성하고, 이 관통 구멍을 경계에 각 절연 기판을 잘라냄으로써, 반 긴구멍 형상의 오목부로서 형성할 수 있다. 관통 구멍은, 마더 기판을 형성할 때의 금형에 직사각 긴 구멍 형상에 대응하는 주상의 돌기를 형성함으로써 간단하게 제작할 수 있기 때문에 제조가 용이하다.
도 3의 (C)에 나타내는 제1 측면 도전부(3d)는, 도 3의 (A)에 나타내는 제1 측면 도전부(3b)와 비교하여, 절연 기판(2)의 제1 측면(2c)에 있어서, 오목부의 면적을 넓게 취할 수 있고, 결과로서 전류 경로의 폭을 확장하여 전기 저항값을 저감하는 것이 가능하게 되고, 대전류에 대응하기 위하여 적합하다.
또한, 제1 측면 도전부(3b)를 또한 다른 형상으로 형성하는 것도 가능하고, 예를 들어 도 3의 (D)에 나타내는 제1 측면 도전부(3e)는, 절연 기판(2)에 물결 홈 형상의 절결을 가하여 오목부를 형성하고, 이 오목부에 도전 재료가 패터닝되어서 형성된다. 제1 측면 도전부(3e)는, 절연 기판(2)의 표면(2a)과 이면(2b) 사이에서, 제1 표면 전극(3)과 제1 이면 전극(3b)을 전기적으로 접속한다.
도 3의 (D)에 나타내는 제1 측면 도전부(3e)는, 절연 기판(2)을 도시하지 않은 마더 기판으로부터 잘라낼 때에 인접하는 개별의 절연 기판 사이에 물결 형상의 긴 구멍형의 관통 구멍을 형성하고, 이 관통 구멍을 경계에 각 절연 기판을 잘라냄으로써, 물결 홈 형상의 오목부로서 형성할 수 있다. 관통 구멍은, 마더 기판을 형성할 때의 금형에 물결 형상의 긴 구멍형에 대응하는 주상의 돌기를 형성함으로써 간단하게 제작할 수 있기 때문에 제조가 용이하다.
도 3의 (D)에 나타내는 제1 측면 도전부(3e)는, 도 3의 (A)에 나타내는 제1 측면 도전부(3b)와 비교하여, 절연 기판(2)의 제1 측면(2c)에 있어서, 오목부의 면적을 넓게 취할 수 있고, 결과로서 전류 경로의 폭을 확장하여 전기 저항값을 저감하는 것이 가능하게 되고, 대전류에 대응하기 위하여 적합하다.
상술한 각 오목부의 형상에 대하여 통합하면, 절연 기판(2)의 측면을, 곡면을 포함하는 비평면에 의해 구성함으로써, 오목부의 면적을 넓게 취할 수 있고, 결과로서 전류 경로의 폭을 확장하여 전기 저항값을 저감하는 것이 가능하게 되고, 대전류에 대응하기 위하여 적합하다고 할 수 있다.
또한, 퓨즈 소자(1)는, 소형 또한 고정격의 보호 소자를 실현하는 것이고, 예를 들어 절연 기판(2)의 치수로서 2 내지 3mm×1 내지 2mm 정도로 소형이면서, 저항값이 0.5 내지 1mΩ, 50 내지 60A 정격과 고정격화가 도모되고 있다. 또한, 본 발명은 모든 사이즈, 저항값 및 전류 정격을 구비하는 보호 소자에 적용할 수 있는 것은 물론이다. 본 실시예에 있어서, 절연 기판(2)의 사이즈는, 2.7mm×1.8mm로 한다.
또한, 퓨즈 소자(1)는, 절연 기판(2)의 표면(2a) 상에 내부를 보호함과 함께 용융한 퓨즈 요소(7)의 비산을 방지하는 도시하지 않은 커버 부재를 설치하도록 하고 있다. 커버 부재는, 절연 기판(2)의 표면(2a) 상에 탑재되는 측벽과, 퓨즈 소자(1)의 상면을 구성하는 천장면을 갖는다. 이 커버 부재는, 예를 들어 열가소성 플라스틱, 세라믹스, 유리 에폭시 기판 등의 절연성을 갖는 부재를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 특징적인 구조는 커버 부재의 내부 구조이기 때문에, 이후의 설명에서는 커버 부재에 대해서는 언급을 생략한다.
[회로 구성]
여기서, 퓨즈 소자(1)의 회로 구성과, 통전 경로의 차단 동작에 대하여 설명한다. 퓨즈 소자(1)는, 도 1 및 도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이, 제1 표면 전극(3)으로부터 제2 표면 전극(4)에 걸쳐 퓨즈 요소(7)가 접속되어 있고, 퓨즈 요소(7)의 중도 부분에 발열체 인출 전극(6)이 접속되어 있다. 또한, 발열체 인출 전극(6)은, 퓨즈 요소(7)와 접속된 측의 반대측에, 제2 발열체 전극(11), 발열체(5), 제1 발열체 전극(10)의 순서대로 접속되어 있다. 따라서, 퓨즈 소자(1)는, 제1 표면 전극(3), 제2 표면 전극(4) 및 제1 발열체 전극(10)으로부터, 각각 제1 측면 도전부(3b), 제2 측면 도전부(4b) 및 제2 측면 도전부(10b)를 개재하여 연결되는 제1 이면 전극(3a), 제2 이면 전극(4a) 및 제3 이면 전극(10a)을 외부 단자로 하는 3 단자의 소자라고 할 수 있다.
퓨즈 소자(1)는, 제1 표면 전극(3)으로부터 제2 표면 전극(4)을 향하여 주회로의 전류가 흐르도록 구성되어 있고, 제1 발열체 전극(10)으로부터 전류가 흘렀을 경우에, 발열체(5)가 발열하여 도 5, 도 6 및 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 퓨즈 요소(7)가 용융하고, 용융체(7a)가 발열체 인출 전극(6) 상에 응집하여, 퓨즈 요소(7)가 절단된다. 이에 의해, 퓨즈 소자(1)는, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4) 사이의 전류 경로가 차단됨과 함께, 발열체(5)에 대한 전류 경로도 차단된다.
[변형예 1]
이어서, 상술에서 설명한 퓨즈 소자(1)의 변형예에 대하여 설명한다. 또한, 상술에서 설명한 퓨즈 소자(1)와 대략 동등한 부위에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 차이에 대해서 설명한다. 또한, 등가 회로로서는, 도 4에서 설명한 것과 같기 때문에 설명을 생략한다.
변형예 1에 관한 퓨즈 소자(20)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 표면 전극(3)이 절연 기판(2)의 제4 측면(2f)까지 연장하고, 제1 측면 도전부(3b)를 설치하지 않고, 제1 측면 도전부(3b1)를 절연 기판(2)의 제4 측면(2f)에 설치하여, 제2 표면 전극(4)이 절연 기판(2)의 제3 측면(2e)까지 연장하고, 제2 측면 도전부(4b)를 설치하지 않고, 제2 측면 도전부(4b1)를 절연 기판(2)의 제3 측면(2e)에 설치하고, 제1 측면 도전부(3b1) 및 제2 측면 도전부(4b1)를 절연 기판(2)의 대각 위치에 배치한 구성으로 한 것이다.
또한, 도시를 생략하고 있지만, 퓨즈 소자(20)는, 절연 기판(2)의 이면(2b)측에 있어서, 제1 이면 전극(3a)이 절연 기판(2)의 제4 측면(2f)까지 연장되어서 제1 측면 도전부(3b1)와 접속되고, 제2 이면 전극(4a)이 절연 기판(2)의 제3 측면(2e)까지 연장되어서 제2 측면 도전부(4b1)와 접속되어 있다.
퓨즈 소자(20)에서는, 제1 측면 도전부(3b1) 및 제2 측면 도전부(4b1)가 발열체(5)로부터 먼 위치에 배치했기 때문에, 발열체(5)로부터의 열의 확산을 방지하는 효과가 높아지고, 퓨즈 요소(7)에 열을 집중하기 쉬워진다.
[변형예 2]
또한, 상술에서 설명한 퓨즈 소자(1)의 변형예에 대하여 설명한다. 또한, 상술에서 설명한 퓨즈 소자(1)와 대략 동등한 부위에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 차이에 대해서 설명한다. 또한, 등가 회로로서는, 도 4에서 설명한 것과 같기 때문에 설명을 생략한다.
변형예 2에 관한 퓨즈 소자(30)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 표면 전극(3)이 절연 기판(2)의 제4 측면(2f)까지 연장되어, 제1 측면 도전부(3b)를 구비하면서도 제1 측면 도전부(3b1)를 절연 기판(2)의 제4 측면(2f)에 설치하고, 제2 표면 전극(4)이 절연 기판(2)의 제3 측면(2e)까지 연장되어, 제2 측면 도전부(4b)를 구비하면서도 제2 측면 도전부(4b1)를 절연 기판(2)의 제3 측면(2e)에 설치하고, 제1 측면 도전부(3b) 및 제2 측면 도전부(4b)를 대향 위치에, 제1 측면 도전부(3b1) 및 제2 측면 도전부(4b1)를 절연 기판(2)의 대각 위치에 배치한 구성으로 한 것이다.
또한, 도시를 생략하고 있지만, 퓨즈 소자(30)는, 절연 기판(2)의 이면(2b)측에 있어서, 제1 이면 전극(3a)이 절연 기판(2)의 제4 측면(2f)까지 연장되어서 제1 측면 도전부(3b1)와 접속되고, 제2 이면 전극(4a)이 절연 기판(2)의 제3 측면(2e)까지 연장되어서 제2 측면 도전부(4b1)와 접속되어 있다.
퓨즈 소자(30)에서는, 제1 측면 도전부(3b) 및 제2 측면 도전부(4b)에 추가하여, 제1 측면 도전부(3b1) 및 제2 측면 도전부(4b1)를 갖기 때문에, 전류 경로가 복수 개소가 되고, 전류 경로 전체로서 전기 저항값을 저감하는 것이 가능하게 된다. 따라서 퓨즈 소자(30)는, 전류 경로의 전기 저항값의 저감에 의해 대전류에 대응하는 것이 가능하게 된다.
[변형예 3]
또한, 상술에서 설명한 퓨즈 소자(1)의 변형예에 대하여 설명한다. 또한, 상술에서 설명한 퓨즈 소자(1)와 대략 동등한 부위에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 차이에 대해서 설명한다. 또한, 등가 회로로서는, 도 4에서 설명한 것과 같기 때문에 설명을 생략한다.
변형예 3에 관한 퓨즈 소자(40)는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 절연 기판(2)의 제1 측면(2c)에 제1 측면 도전부(3b2)와 제1 측면 도전부(3b3)의 2개의 통전 경로를 설치하고, 절연 기판(2)의 제2 측면(2d)에 제2 측면 도전부(4b2)와 제2 측면 도전부(4b3)의 2개의 전류 경로를 설치하고, 제1 측면 도전부(3b2) 및 제2 측면 도전부(4b2)를 대향 위치에, 제1 측면 도전부(3b3) 및 제2 측면 도전부(4b3)를 대향 위치에 각각 배치한 구성으로 한 것이다.
또한, 도시를 생략하고 있지만, 퓨즈 소자(40)는, 절연 기판(2)의 이면(2b)측에 있어서, 제1 이면 전극(3a)이 제1 측면 도전부(3b2) 및 제1 측면 도전부(3b3)와 접속되고, 제2 이면 전극(4a)이 제2 측면 도전부(4b2) 및 제2 측면 도전부(4b3)와 접속되어 있다.
퓨즈 소자(40)에서는, 제1 측면 도전부(3b) 및 제2 측면 도전부(4b)를, 각각 제1 측면 도전부(3b2), 제1 측면 도전부(3b3) 및 제2 측면 도전부(4b2), 제2 측면 도전부(4b3)의 복수 구성으로 했기 때문에, 전류 경로가 복수 개소가 되고, 전류 경로 전체로서 전기 저항값을 저감하는 것이 가능하게 된다. 따라서 퓨즈 소자(40)는, 전류 경로의 전기 저항값의 저감에 의해 대전류에 대응하는 것이 가능하게 된다.
또한, 퓨즈 소자(40)에서는, 제1 측면 도전부(3b2), 제1 측면 도전부(3b3) 및 제2 측면 도전부(4b2), 제2 측면 도전부(4b3)를 각각 절연 기판(2)의 제1 측면(2c) 및 제2 측면(2d), 즉, 각각 동일 측면에 설치하고 있다. 마더 기판으로부터 절연 기판을 잘라낼 때의 분단 개소가 관통 구멍으로서 경량화된 곳인 점에서, 관통 구멍이 복수 배열되어 있는 부분에 있어서의 절단 작업을 간단하게 행하는 것이 가능하게 된다.
[변형예 4]
또한, 상술에서 설명한 퓨즈 소자(1)의 변형예에 대하여 설명한다. 또한, 상술에서 설명한 퓨즈 소자(1)와 대략 동등한 부위에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 차이에 대해서 설명한다. 또한, 등가 회로로서는, 도 4에서 설명한 것과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
변형예 4에 관한 퓨즈 소자(50)는, 도 10에 도시하는 것처럼, 제1 표면 전극(3)이 절연 기판(2)의 제3 측면(2e)까지 연장되어, 제1 측면 도전부(3b)를 설치하지 않고, 제1 측면 도전부(3b4)를 절연 기판(2)의 제3 측면(2e)에 설치하고, 제2 표면 전극(4)이 절연 기판(2)의 제3 측면(2e)까지 연장되어, 제2 측면 도전부(4b)를 설치하지 않고, 제2 측면 도전부(4b4)를 절연 기판(2)의 제3 측면(2e)에 설치하고, 제3 측면 도전부(10b)를 포함하고, 제1 측면 도전부(3b1) 및 제2 측면 도전부(4b1)가 절연 기판(2)의 제3 측면(2e), 즉 동일 측면에 배치한 구성으로 한 것이다.
또한, 도시를 생략하고 있지만, 퓨즈 소자(50)는, 절연 기판(2)의 이면(2b)측에 있어서, 제1 이면 전극(3a)이 절연 기판(2)의 제3 측면(2e)까지 연장되어서 제1 측면 도전부(3b4)와 접속되고, 제2 이면 전극(4a)이 절연 기판(2)의 제3 측면(2e)까지 연장되어서 제2 측면 도전부(4b4)와 접속되어 있다.
퓨즈 소자(50)에서는, 제3 측면 도전부(10b)를 포함하고, 제1 측면 도전부(3b1) 및 제2 측면 도전부(4b1)가 절연 기판(2)의 동일 측면에 배치하기로 했기 때문에, 마더 기판으로부터 절연 기판을 잘라낼 때의 분단 개소가 관통 구멍으로서 경량화된 곳인 점에서, 절단 작업을 간단하게 행하는 것이 가능하게 된다.
나아가, 퓨즈 소자(50)에서는, 제3 측면 도전부(10b)를 포함하고, 제1 측면 도전부(3b1) 및 제2 측면 도전부(4b1)를 절연 기판(2)의 동일 측면에 배치하기로 했기 때문에, 회로 기판으로의 실장 시에, 접속용의 땜납이 제3 측면 도전부(10b), 제1 측면 도전부(3b4) 및 제2 측면 도전부(4b4)로 빨려 올라가 전기적인 접속이 정상적으로 행해지고 있는지를 목시 확인하는 작업이 일측면을 보는 것만으로 종료하기 때문에, 접속 확인 행정을 간략화하는 것이 가능하게 된다.
[제2 실시 형태]
이어서, 제2 실시 형태에 따른 퓨즈 소자(60)에 대해서, 도 11 내지 도 15를 사용하여 설명을 한다. 또한, 상술에서 설명한 퓨즈 소자(1)와 대략 동등한 부위에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 차이에 대해서 설명한다. 또한, 등가 회로로서는, 도 4에서 설명한 것과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
이 보호 회로는, 퓨즈 소자(60)의 정격을 초과하는 대전류가 흐르면, 퓨즈 요소(7)가 자기 발열(줄열)에 의해 용단함으로써 전류 경로를 차단한다. 또한, 이 보호 회로는, 퓨즈 소자(1)가 실장된 회로 기판 등에 설치된 전류 제어 소자에 의해 소정의 타이밍으로 발열체(5)에 통전하고, 발열체(5)의 발열에 의해 퓨즈 요소(7)를 용단시킴으로써 전류 경로를 차단할 수 있다. 또한, 도 11은, 퓨즈 소자(60)를, 케이스를 생략하여 도시하는 평면도이고, 도 12는, 이 퓨즈 소자(60)를 이면측에서 본 평면도이고, 도 13은, 이 퓨즈 소자(60)의 단면도이다.
[퓨즈 소자]
퓨즈 소자(60)는, 도 11 내지 도 13에 도시하는 바와 같이, 절연 기판(2)과, 절연 기판(2)의 표면(2a)에, 서로 대향하도록 설치된 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)과, 발열체(5)와, 발열체(5)에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극(6)과, 제1 표면 전극(3), 제2 표면 전극(4) 및 발열체 인출 전극(6)에 걸쳐 접속되고, 발열체(5)의 가열에 의해 용융하고, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4) 사이의 전류 경로를 차단하는 퓨즈 요소(7)와, 절연 기판(2)의 이면(2b)에 설치된 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(4a)과, 절연 기판(2)을 관통하는 구멍으로서 형성되고, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)과, 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(4a)을 각각 접속하고, 절연 기판(2)의 표면(2a)과 이면(2b) 사이에서의 전류 경로가 되는 제1 관통 도전부(15) 및 제2 관통 도전부(16)를 구비하고, 제1 표면 전극(3) 및 상기 제2 표면 전극(4)은, 제1 관통 도전부(15) 및 제2 관통 도전부(16)와 접하는 영역에 돌출되는 제1 표면 볼록부(3f) 및 제2 표면 볼록부(4f)를 각각 갖고 있다.
또한, 퓨즈 소자(60)는, 발열체(5)를 덮어 발열체(5)와 발열체 인출 전극(6)의 접촉을 방해하는 절연체(9)와, 절연 기판(2) 상이며 발열체(5)의 양단부에 설치된 제1 발열체 전극(10) 및 제2 발열체 전극(11)을 구비하고 있다. 발열체 인출 전극(6)은, 일단부가 제2 발열체 전극(11)과 접속되고, 다른 쪽이 퓨즈 요소(7)의 중도 부분에 접속되어 있다.
또한, 퓨즈 소자(60)는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(4a)은, 상기 제1 관통 도전부(15) 및 제2 관통 도전부(16)와 접하는 영역에 돌출되는 제1 이면 볼록부(3g) 및 제2 이면 볼록부(4g)를 각각 갖고 있다.
또한, 퓨즈 소자(60)는, 절연 기판(2)의 측면에 형성되고, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)과 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(3b)을 각각 접속하고, 절연 기판(2)의 표면(2a)과 이면(2b) 사이에, 전류 경로가 되는 제1 측면 도전부(3b) 및 제2 측면 도전부(4b)를 갖고 있다.
구체적으로, 퓨즈 소자(60)에 있어서의 제1 측면 도전부(3b), 제2 측면 도전부(4b) 및 제3 측면 도전부(10b)는, 각각 절연 기판(2)의 제1 측면(2c), 제2 측면(2d) 및 제3 측면(2e)에 설치되어 있다.
여기서, 제1 표면 볼록부(3f) 및 제2 표면 볼록부(4f)는, 제1 표면 전극(3), 제2 표면 전극(4)에 대해서, 제1 실시예에서 설명한 퓨즈 소자(1)에서 설명한 직사각 형상의 일부 중, 제1 관통 도전부(15) 및 제2 관통 도전부(16)에 대응하는 영역 이외의 발열체(5)에 가까운 부분을 절결하여 형성한 구조를 나타낸다. 또한, 바꾸어 말하면, 제1 표면 전극(3)과 제1 관통 도전부(15)를 접속하기 위하여 제1 표면 전극(3)의 주부로부터 돌출시킨 영역이라고도 할 수 있다.
퓨즈 소자(60)는, 절연 기판(2)의 제1 측면(2c) 및 제2 측면(2d)에 추가하여, 절연 기판(2)을 관통하는 전류 경로를 갖고 있고, 전류 경로 전체로서 전기 저항값을 저감시키기 위하여 대전류에 대응하는 것이 용이하게 된다.
또한, 퓨즈 소자(60)는, 제1 표면 전극(3), 제2 표면 전극(4) 중, 발열체(5)에 근접하는 측에 있어서, 제1 관통 도전부(15) 및 제2 관통 도전부(16)에 대응하는 영역에만 제1 표면 볼록부(3f) 및 제2 표면 볼록부(4f)를 형성하고 있기 때문에, 발열체(5)로부터 발해지는 열이 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)에 확산되는 경우가 없고, 퓨즈 요소(7)를 집중하여 과열할 수 있도록 구성한 것이다.
또한, 퓨즈 소자(60)는, 제1 이면 전극(3a), 제2 이면 전극(4a) 중, 발열체(5)에 근접하는 측에 있어서, 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)과 동일하게, 제1 관통 도전부(15) 및 제2 관통 도전부(16)에 대응하는 영역에만 제1 이면 볼록부(3g) 및 제2 표면 볼록부(4g)를 형성하고 있기 때문에, 발열체(5)로부터 발해지는 열이 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(4a)에 확산되는 경우가 없고, 퓨즈 요소(7)를 집중하여 과열할 수 있도록 구성한 것이다.
제2 실시 형태에 따른 퓨즈 소자(60)는, 발열체(5)가 절연 기판(2)의 표면(2a)에 배치되어 있기 때문에, 제1 표면 볼록부(3f) 및 제2 표면 볼록부(4f)에 의한 열 확산 방지 효과가 특히 크다.
따라서, 발열체(5)가 절연 기판(2)의 표면(2a)에 설치되어 있는 퓨즈 소자에 있어서는, 적어도 제1 표면 전극(3) 및 제2 표면 전극(4)이 제1 표면 볼록부(3f) 및 제2 표면 볼록부(4f)를 갖고 있으면 되고, 제1 이면 볼록부(3g) 및 제2 이면 볼록부(4g)를 설치하지 않아도 된다.
또한, 발열체(5)가 절연 기판(2)의 이면(2b)에 설치되어 있는 퓨즈 소자에 있어서는, 제1 이면 볼록부(3g) 및 제2 이면 볼록부(4g)에 의한 열 확산 방지 효과가 특히 크다.
따라서, 발열체(5)가 절연 기판(2)의 이면(2b)에 설치되어 있는 퓨즈 소자에 있어서는, 적어도 제1 이면 전극(3a) 및 제2 이면 전극(4a)이 제1 이면 볼록부(3g) 및 제2 이면 볼록부(4g)를 갖고 있으면 되고, 제1 표면 볼록부(3f) 및 제2 표면 볼록부(4f)를 설치하지 않아도 된다.
여기서, 제1 관통 도전부(15) 및 제2 관통 도전부(16)는 스루홀이고, 특히 구멍 내부를 도전 재료로 충전한 구멍 매립 스루홀로 함으로써, 전류 경로 전체에서의 전기 저항값의 저감 효과를 높이는 것이 가능하다.
여기서, 제1 관통 도전부(15) 및 제2 관통 도전부(16)에 의한 전기 저항값의 저감 효과가 높은 경우에는, 제1 측면 도전부(3b) 및 제2 측면 도전부(4b)를 설치하지 않고 퓨즈 소자를 구성해도 되지만, 회로 기판 등으로의 실장 상태를 확실한 것으로 하기 위하여 접착용 땜납을 빨아올리는 하프 스루홀로서 남겨 두는 것이 바람직하다.
또한, 퓨즈 소자(60)는, 제1 관통 도전부(15) 및 제2 관통 도전부(16)는, 각각 2개 설치하고 있다. 따라서, 퓨즈 소자(60)는, 제1 관통 도전부(15) 및 제2 관통 도전부(16)에 대응하는 제1 표면 볼록부(3f) 및 제2 표면 볼록부(4f) 및 제1 이면 볼록부(3g) 및 제2 이면 볼록부(4g)도 2개 설치하도록 하고 있다.
또한, 제1 관통 도전부(15) 및 제2 관통 도전부(16)를 설치하는 수, 관통 구멍의 형상 및 직경은, 전류 경로의 전기 저항값을 조정한 다음 적절히 변경 가능하고, 본 실시 형태의 기재에 한정되는 것은 아니다.
[정리]
이상과 같이 제1 실시 형태와 각 변형예 및 제2 실시 형태로서 설명한 퓨즈 소자는, 발열체로부터 퓨즈 요소 이외로의 열 확산을 방지함과 함께, 도전 경로 전체로서 저항값을 저감하는 것이 가능하게 되고, 대전류에 대응하면서도 소자의 소형화를 달성할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서의 퓨즈 소자의 구조로서는, 상술한 각 변형예를 적절히 조합한 구조로 해도 되고, 예를 들어 측면 도전부의 형상, 개수, 배치 위치 등은 임의인 조합을 사용해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
1, 20, 30, 40, 50, 60: 퓨즈 소자, 2: 절연 기판, 2a: 표면, 2b: 이면, 2c: 제1 측면, 2d: 제2 측면, 2e: 제3 측면, 2f: 제4 측면, 3: 제1 표면 전극, 3a: 제1 이면 전극, 3b, 3c, 3d, 3e: 제1 측면 도전부, 3f: 제1 표면 볼록부, 3g: 제1 이면 볼록부, 4: 제2 표면 전극, 4a: 제2 이면 전극, 4b, 4c, 4d, 4e: 제2 측면 도전부, 4f: 제2 표면 볼록부, 4g: 제2 이면 볼록부, 5: 발열체, 6: 발열체 인출 전극, 7: 퓨즈 요소, 7a: 용융체, 9: 절연체, 10: 제1 발열체 전극, 10a: 제3 이면 전극, 10b: 제3 측면 도전부, 11: 제2 발열체 전극, 15: 제1 관통 도전부, 16: 제2 관통 도전부

Claims (13)

  1. 절연 기판과,
    상기 절연 기판의 표면에, 서로 대향하도록 설치된 제1 표면 전극 및 제2 표면 전극과,
    발열체와,
    상기 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과,
    상기 제1 표면 전극, 상기 제2 표면 전극 및 상기 발열체 인출 전극에 걸쳐 접속되고, 상기 발열체의 가열에 의해 용융하고, 상기 제1 표면 전극 및 상기 제2 표면 전극 사이의 전류 경로를 차단하는 퓨즈 요소와,
    상기 절연 기판의 이면에 설치된 제1 이면 전극 및 제2 이면 전극과,
    상기 절연 기판의 측면에 형성되고, 상기 제1 표면 전극 및 상기 제2 표면 전극과, 상기 제1 이면 전극 및 상기 제2 이면 전극을 각각 접속하고, 상기 절연 기판의 표면과 이면 사이에, 상기 제1 표면 전극 및 상기 제2 표면 전극과 상기 제1 이면 전극 및 상기 제2 이면 전극을 접속하는 모든 전류 경로를 구성하는 제1 측면 도전부 및 제2 측면 도전부를 구비하고,
    상기 절연 기판은, 서로 대향하는 측면이 제1 측면 및 제2 측면으로 되고, 나머지의 측면이 서로 대향하는 제3 측면 및 제4 측면으로 되며,
    상기 제1 표면 전극 및 상기 제1 이면 전극은 상기 절연 기판의 제1 측면 및 제4 측면까지 연장되고,
    상기 제2 표면 전극 및 상기 제2 이면 전극은 상기 절연 기판의 제2 측면 및 제3 측면까지 연장되고,
    상기 제1 측면 도전부는 상기 절연 기판의 제4 측면에 설치되고,
    상기 제2 측면 도전부는 상기 절연 기판의 제3 측면에 설치되고,
    상기 제1 측면 도전부와 상기 제2 측면 도전부는 상기 절연 기판의 대각 위치에 배치되는 보호 소자.
  2. 절연 기판과,
    상기 절연 기판의 표면에, 서로 대향하도록 설치된 제1 표면 전극 및 제2 표면 전극과,
    발열체와,
    상기 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과,
    상기 제1 표면 전극, 상기 제2 표면 전극 및 상기 발열체 인출 전극에 걸쳐 접속되고, 상기 발열체의 가열에 의해 용융하고, 상기 제1 표면 전극 및 상기 제2 표면 전극 사이의 전류 경로를 차단하는 퓨즈 요소와,
    상기 절연 기판의 이면에 설치된 제1 이면 전극 및 제2 이면 전극과,
    상기 절연 기판의 측면에 형성되고, 상기 제1 표면 전극 및 상기 제2 표면 전극과, 상기 제1 이면 전극 및 상기 제2 이면 전극을 각각 접속하고, 상기 절연 기판의 표면과 이면 사이에, 상기 제1 표면 전극 및 상기 제2 표면 전극과 상기 제1 이면 전극 및 상기 제2 이면 전극을 접속하는 모든 전류 경로를 구성하는 제1 측면 도전부 및 제2 측면 도전부를 구비하고,
    상기 절연 기판은, 서로 대향하는 측면이 제1 측면 및 제2 측면으로 되고, 나머지의 측면이 서로 대향하는 제3 측면 및 제4 측면으로 되며,
    상기 제1 표면 전극 및 상기 제1 이면 전극은 상기 절연 기판의 제1 측면 및 제4 측면까지 연장되고,
    상기 제2 표면 전극 및 상기 제2 이면 전극은 상기 절연 기판의 제2 측면 및 제3 측면까지 연장되고,
    상기 제1 측면 도전부는 상기 절연 기판의 제1 측면에 설치된 제1 측면 도전부 a 및 상기 절연 기판의 제4 측면에 설치된 제1 측면 도전부 b로 구성되고,
    상기 제2 측면 도전부는 상기 절연 기판의 제2 측면에 설치된 제2 측면 도전부 a 및 상기 절연 기판의 제3 측면에 설치된 제2 측면 도전부 b로 구성되고,
    상기 제1 측면 도전부 a와 상기 제2 측면 도전부 a는 서로 대향하여 배치되고,
    상기 제1 측면 도전부 b와 상기 제2 측면 도전부 b는 상기 절연 기판의 대각 위치에 배치되는 보호 소자.
  3. 절연 기판과,
    상기 절연 기판의 표면에, 서로 대향하도록 설치된 제1 표면 전극 및 제2 표면 전극과,
    발열체와,
    상기 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과,
    상기 제1 표면 전극, 상기 제2 표면 전극 및 상기 발열체 인출 전극에 걸쳐 접속되고, 상기 발열체의 가열에 의해 용융하고, 상기 제1 표면 전극 및 상기 제2 표면 전극 사이의 전류 경로를 차단하는 퓨즈 요소와,
    상기 절연 기판의 이면에 설치된 제1 이면 전극 및 제2 이면 전극과,
    상기 절연 기판의 측면에 형성되고, 상기 제1 표면 전극 및 상기 제2 표면 전극과, 상기 제1 이면 전극 및 상기 제2 이면 전극을 각각 접속하고, 상기 절연 기판의 표면과 이면 사이에, 상기 제1 표면 전극 및 상기 제2 표면 전극과 상기 제1 이면 전극 및 상기 제2 이면 전극을 접속하는 모든 전류 경로를 구성하는 제1 측면 도전부 및 제2 측면 도전부를 구비하고,
    상기 절연 기판은, 서로 대향하는 측면이 제1 측면 및 제2 측면으로 되고, 나머지의 측면이 서로 대향하는 제3 측면 및 제4 측면으로 되며,
    상기 제1 표면 전극 및 상기 제1 이면 전극은 상기 절연 기판의 제1 측면 및 제3 측면까지 연장되고,
    상기 제2 표면 전극 및 상기 제2 이면 전극은 상기 절연 기판의 제2 측면 및 제3 측면까지 연장되고,
    상기 제1 측면 도전부 및 상기 제2 측면 도전부는 상기 절연 기판의 제3 측면에 설치되는 보호 소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연 기판은, 상기 제1 표면 전극 및 상기 제2 표면 전극에 대응하는 측면에 오목부를 설치하고, 당해 오목부에 상기 제1 측면 도전부 및 상기 제2 측면 도전부가 형성되어 있는 보호 소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 오목부는, 하프 스루홀인 보호 소자.
  6. 제4항에 있어서, 상기 오목부는, 상기 절연 기판의 측면을, 곡면을 포함하는 비평면에 의해 구성한 보호 소자.
  7. 절연 기판과,
    상기 절연 기판의 표면에, 서로 대향하도록 설치된 제1 표면 전극 및 제2 표면 전극과,
    발열체와,
    상기 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과,
    상기 제1 표면 전극, 상기 제2 표면 전극 및 상기 발열체 인출 전극에 걸쳐 접속되고, 상기 발열체의 가열에 의해 용융하고, 상기 제1 표면 전극 및 제2 표면 전극 사이의 전류 경로를 차단하는 퓨즈 요소와,
    상기 절연 기판의 이면에 설치된 제1 이면 전극 및 제2 이면 전극과,
    상기 절연 기판을 관통하는 구멍으로서 형성되고, 상기 제1 표면 전극 및 상기 제2 표면 전극과, 상기 제1 이면 전극 및 상기 제2 이면 전극을 각각 접속하고, 상기 절연 기판의 표면과 이면 사이에서의 전류 경로가 되는 제1 관통 도전부 및 제2 관통 도전부를 구비하고,
    상기 제1 표면 전극 및 상기 제2 표면 전극은, 상기 제1 관통 도전부 및 제2 관통 도전부와 접하는 영역에 돌출되는 제1 표면 볼록부 및 제2 표면 볼록부를 각각 갖는 보호 소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 이면 전극 및 상기 제2 이면 전극은, 상기 제1 관통 도전부 및 제2 관통 도전부와 접하는 영역에 돌출되는 제1 이면 볼록부 및 제2 이면 볼록부를 각각 갖는 보호 소자.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1 관통 도전부 및 제2 관통 도전부는, 스루홀인 보호 소자.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1 관통 도전부 및 제2 관통 도전부는, 구멍 내부를 도전 재료로 충전한 구멍 매립 스루홀인 보호 소자.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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