TW202213411A - 保險絲單元、保險絲元件及保護元件 - Google Patents
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Abstract
本發明之保險絲單元10具有：低熔點金屬層11；高熔點金屬層12，其積層於低熔點金屬層11之至少一表面；及中間層13，其配置於低熔點金屬層11與高熔點金屬層12之間，高熔點金屬層12與中間層13係包含由低熔點金屬層11之熔融物熔解之金屬之層，且構成中間層13之材料之熔點高於構成低熔點金屬層11之材料之熔點，且低於構成高熔點金屬層12之材料之熔點。
Description
本發明係關於一種保險絲單元、與使用該保險絲單元之保險絲元件及保護元件。
本申請案基於2020年8月19日於日本申請之特願2020-138571號而主張優先權，並將其內容引用於此。
作為用以於電路基板中通電超過額定之過電流時，將電流路徑切斷之電流切斷元件，已知有藉由保險絲單元本身發熱熔斷，而將電流路徑切斷之保險絲元件。例如，於專利文獻1中記載有如下構成之保險絲單元，其作為保險絲元件用之保險絲單元，具有低熔點金屬層與積層於低熔點金屬層之高熔點金屬層，於超過額定之電流通電時，低熔點金屬層熔融，由其之熔融物將高熔點金屬層熔解，藉此使保險絲單元熔斷。於該專利文獻1中，作為低熔點金屬層之材料，例示有焊料、錫、錫合金，作為高熔點金屬層之材料，例示有銀、銅、以銀或銅為主成分之合金。
又，作為用以於電路基板出現發生過電流以外之異常時，將電流路徑切斷之電流切斷元件，已知有一種使用發熱體(加熱器)之保護元件。該保護元件構成為，於發生過電流以外之異常時，藉由使發熱體通電電流，使發熱體發熱，利用該熱使保險絲單元熔斷。例如，於專利文獻2中記載有如下構成之保險絲單元，其作為使用發熱體之保護元件用之保險絲單元(可熔性導體)，包含含有高熔點金屬層與低熔點金屬層之積層體，低熔點金屬層藉由發熱體發出之熱熔融而將高熔點金屬層熔解，藉此使保險絲單元熔斷。於該專利文獻2中，作為低熔點金屬層之材料，例示有無Pb焊料、錫、錫合金，作為高熔點金屬層之材料，例示有銀、銅、以銀或銅為主成分之合金。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利第6420053號公報
專利文獻2：日本專利第6249600號公報
[發明所欲解決之問題]
保險絲單元較佳為於發生過電流等異常時，使低熔點金屬層快速熔融，由該熔融物熔解高熔點金屬層而熔斷者。然而，於使用銅或銅合金作為高熔點金屬層之材料之情形時，因銅與銀相比熔點高，且離子化傾向較高易形成氧化皮膜，故不易由低熔點金屬層之熔融物來熔解高熔點金屬層，有保險絲單元之熔斷速度變慢之傾向。另一方面，於使用銀或銀合金作為高熔點金屬層之材料之情形時，容易由低熔點金屬層之熔融物熔解高熔點金屬層，但材料成本變高。若為了使材料成本降低，而將高熔點金屬層之厚度薄化，則有保險絲單元之強度降低之虞。尤其，於低熔點金屬層因製造保險絲元件或保護元件時進行之回焊時之加熱等而軟化之情形時，有保險絲單元之強度降低之虞。
本發明係鑑於上述情況而完成者，其目的係在於提供一種於發生過電流等異常時始終可快速熔斷，且生產成本廉價之保險絲單元、與使用該保險絲單元之保險絲元件及保護元件。
[解決問題之技術手段]
本發明為了解決上述問題，提供以下機構。
(1)本發明之一態樣之保險絲單元具有：低熔點金屬層；高熔點金屬層，其積層於上述低熔點金屬層之至少一表面；及中間層，其配置於上述低熔點金屬層與上述高熔點金屬層之間，上述高熔點金屬層與上述中間層係包含由上述低熔點金屬層之熔融物熔解之金屬之層，且構成上述中間層之材料之熔點高於構成上述低熔點金屬層之材料之熔點，低於構成上述高熔點金屬層之材料之熔點。
(2)於上述(1)記載之態樣中，亦可為如下之構成：構成上述低熔點金屬層之材料之熔點處於138℃以上250℃以下之範圍內，構成上述高熔點金屬層之材料之熔點相對於構成上述低熔點金屬層之材料之熔點高出200℃以上，構成上述中間層之材料之熔點相對於構成上述低熔點金屬層之材料之熔點高出30℃以上，相對於構成上述高熔點金屬層之材料之熔點低出30℃以上。
(3)於上述(1)或(2)記載之態樣中，亦可為如下之構成：構成上述低熔點金屬層之材料之熔點，構成上述高熔點金屬層之材料之熔點、構成上述中間層之材料之熔點係各個材料之液相線溫度。
(4)於上述(1)～(3)中任一者記載之態樣中，亦可為如下之構成：上述中間層與上述高熔點金屬層之膜厚比處於10：1～1：30之範圍內，上述高熔點金屬層與上述中間層之合計膜厚與上述低熔點金屬層之膜厚之膜厚比處於1：2～1：100之範圍內。
(5)於上述(1)～(4)中任一者記載之態樣中，亦可為如下之構成：上述低熔點金屬層之膜厚為30 μm以上，上述高熔點金屬層之膜厚處於1 μm以上200 μm以下之範圍內，上述中間層之膜厚處於0.1 μm以上50 μm以下之範圍內。
(6)於上述(1)～(5)中任一者記載之態樣中，亦可為上述低熔點金屬層係包含錫或以錫為主成分之錫合金之層之構成。
(7)於上述(1)～(6)中任一者記載之態樣中，亦可為如下之構成：上述中間層係包含選自由鉍、鋅、銻、鋁、銀、金、銅、鎳及鈷所組成之群之至少1種金屬或以上述金屬為主成分之合金之層。
(8)於上述(1)～(7)中任一者記載之態樣中，亦可為如下之構成：上述高熔點金屬層係包含選自由鋅、銻、鋁、銀、金、銅、鎳、鈷及鐵所組成之群之至少1種金屬或以上述金屬為主成分之合金之層。
本發明之一態樣之保險絲元件具備絕緣基板；與如(1)～(8)中任一者記載之保險絲單元，其配置於上述絕緣基板之表面。
本發明之一態樣之保險絲元件具備：絕緣基板；如上述(1)～(8)中任一者記載之保險絲單元，其配置於上述絕緣基板之表面；及發熱體，其將上述保險絲單元加熱。
[發明之效果]
根據本發明，可提供一種於發生過電流等之異常時可快速熔斷，且生產成本廉價之保險絲單元、與使用該保險絲單元之保險絲元件及保護元件。
以下，對本發明之保險絲單元、與使用該保險絲單元之保險絲元件及保護元件之實施形態之較佳之例，一面適當參照圖式一面詳細進行說明。以下說明中使用之圖式，有為了易於理解特徵，為方便起見，而將作為特徵之部分放大顯示之情形，各構成要素之尺寸比率等與實際不同。於以下說明中例示之材料、尺寸等係一例，本發明並非受其限定於其等者，可於發揮本發明之效果之範圍內適當變更而實施。於不脫離本發明之主旨之範圍內，可就位置、數量、比例、種類、大小、形狀等進行變更、省略、追加、置換，其他變更。只要無特別問題，則亦可將各例之較佳特徵或條件互相共用。
[保險絲單元(第1實施形態)]
圖1係本發明之第1實施形態之保險絲單元之概略立體圖。
如圖1所示，保險絲單元10具有：低熔點金屬層11；高熔點金屬層12，其積層於低熔點金屬層11之表面；及中間層13，其配置於低熔點金屬層11與高熔點金屬層12之間。保險絲單元10之俯視下之形狀或剖面之形狀可任意選擇。
低熔點金屬層11之熔點較佳為於製造保險絲元件或保護元件時進行之回焊時之加熱溫度以下。於回焊溫度為240℃～260℃之情形時，構成低熔點金屬層11之材料之熔點TL較佳為處於138℃以上250℃以下之範圍內。熔點TL亦可根據需要，處於138℃以上218℃以下之範圍內或218℃以上250℃以下之範圍內。另，構成低熔點金屬層11之材料之熔點亦可為其材料之液相線溫度。即，於構成低熔點金屬層11之材料為合金之情形時，其熔點亦可為於該合金之平衡狀態圖中特定組成之液相線上之溫度。
低熔點金屬層11之材料較佳為包含錫或以錫為主成分之錫合金。於上述錫合金中，所謂主成分係較佳為上述錫合金之錫之含有量為40質量%以上，更佳為60質量%以上。上述錫之含有量亦可為70質量%以上或80質量%以上。上述錫之含有量之上限值可任意選擇，但例如亦可為99質量%以下或97質量%以下。作為錫合金之例，可列舉Sn-Bi合金、In-Sn合金、Sn-Ag-Cu合金。
高熔點金屬層12係包含由低熔點金屬層11之熔融物熔解之金屬材料之層。於低熔點金屬層11之材料為錫或錫合金之情形時，高熔點金屬層12之材料較佳為選自由鋅、銻、鋁、銀、金、銅、鎳、鈷及鐵所組成之群之至少1種金屬或以上述金屬為主成分之合金。於上述合金中，所謂主成分係較佳為上述合金中之上述金屬之含有量為40質量%以上，更佳為60質量%以上。上述金屬之含有量亦可為70質量%以上或80質量%以上。上述金屬之含有量之上限值可任意選擇。但，例如亦可為99質量%以下或97質量%以下。作為上述合金之例，可列舉含磷青銅、銀鈀合金、鎳鐵合金及鎳鈷合金。基於提高平常時之保險絲單元10之電氣傳導性之觀點，高熔點金屬層12之材料較佳為銅、銅合金、銀及銀合金之任一者。
高熔點金屬層12之構成該層之材料之熔點TH較佳為相對於構成低熔點金屬層11之材料之熔點高出100℃以上。即，高熔點金屬層12之熔點較佳為相對於低熔點金屬層11高出100℃以上。熔點TH與TL之差(熔點TH-熔點TL)更佳為500℃以上，尤佳為800℃以上。熔點TH與熔點TL之差亦可為1500℃以下。又，熔點TH較佳為處於400℃以上1700℃以下之範圍內。熔點TH亦可根據需要，處於400℃以上600℃以下之範圍內，或600℃以上1000℃以下之範圍內，或1000℃以上1600℃範圍內。另，構成高熔點金屬層12之材料之熔點亦可為其材料之液相線溫度。即，於構成高熔點金屬層12之材料為合金之情形時，其熔點亦可為於該合金之平衡狀態圖中特定組成之液相線上之溫度。
中間層13係包含由低熔點金屬層11之熔融物熔解之金屬材料之層。於低熔點金屬層11之材料為錫或錫合金之情形時，中間層13之材料較佳為選自由錫、鉍、鋅、銻、鋁、銀、金、銅、鎳及鈷所組成之群之至少1種金屬或以上述金屬為主成分之合金。於上述合金中，所謂主成分係上述合金中之上述金屬之含有量較佳為40質量%以上，更佳為60質量%以上。上述金屬之含有量亦可為70質量%以上或80質量%以上。上述金屬之含有量之上限值可任意選擇，但例如亦可為99質量%以下或97質量%以下。例如，於低熔點金屬層11之材料為Sn-Bi合金、In-Sn合金等之錫合金之情形時，中間層13之材料亦可為錫或Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag合金、Sn-Cu合金等之錫合金。
中間層13之構成該層之材料之熔點TM較佳為相對於構成低熔點金屬層11之材料之熔點TL高出30℃以上，相對於構成高熔點金屬層12之材料之熔點TH低出30℃以上。即，中間層13之熔點較佳為相對於低熔點金屬層11高出30℃以上，相對於高熔點金屬層12低出30℃以上。熔點TM與熔點TL之差(熔點TM-熔點TL)更佳為150℃以上，尤佳為500℃以上。熔點TM與熔點TL之差亦可為1300℃以下。熔點TM與熔點TH之差(熔點TH-熔點TM)更佳為100℃以上，尤佳為200℃以上。熔點TM與熔點TH之差亦可為800℃以下或600℃以下。又，熔點TM較佳為處於260℃以上1500℃以下之範圍內。熔點TM亦可根據需要，處於260℃以上600℃以下之範圍內，或600℃以上1000℃以下之範圍內，或1000℃以上1500℃以下之範圍內。另，構成中間層13之材料之熔點亦可為其材料之液相線溫度。即，構成中間層13之材料為合金之情形時，其熔點亦可為於該合金之平衡狀態圖中特定組成之液相線上之溫度。
高熔點金屬層12之材料與中間層13之材料較佳為產生合金之組合。例如，於高熔點金屬層12之材料為銅或銅合金之情形時，中間層13之材料較佳為銀或銀合金、鋅或鋅合金。又，於高熔點金屬層12之材料為銀或銀合金之情形時，中間層13之材料較佳為鋅或鋅合金。
保險絲單元10於發生過電流等之異常時，藉由低熔點金屬層11熔融，產生之熔融物將中間層13與高熔點金屬層12熔解而熔斷。於保險絲單元10中，以將中間層13與高熔點金屬層12熔解，使保險絲單元10熔斷所需之量包含低熔點金屬層11。以於製造保險絲元件及保護元件之時之回焊時，維持保險絲單元10之形狀所需之量，且於異常時可快速熔解於上述熔融物之量包含中間層13與高熔點金屬層12。
基於上述觀點，低熔點金屬層11之膜厚可任意選擇，但較佳為30 μm以上。低熔點金屬層11之膜厚亦可為60 μm以上、或100 μm以上、或500 μm以上。低熔點金屬層11之膜厚之上限值可任意選擇，但例如亦可為3000 μm以下。亦可根據需要，為2000 μm以下或1500 μm以下等。
又，高熔點金屬層12之膜厚可任意選擇，但較佳為處於1 μm以上20 μm以下之範圍內。亦可根據需要，而為1 μm以上60 μm以下之範圍內、60 μm以上150 μm以下之範圍內、或150 μm以上200 μm以下之範圍內。
再者中間層13之膜厚可任意選擇，但較佳為處於0.1 μm以上50 μm以下之範圍內。亦可根據需要，而為0.1 μm以上10 μm以下之範圍內、或10 μm以上20 μm以下之範圍內、或1 μm以上30 μm以下之範圍內。
又，高熔點金屬層12與中間層13之膜厚比(前者之膜厚：後者之膜厚)可任意選擇，但較佳為處於30：1～1：10之範圍內。亦可根據需要，例如為30：1～1：1之範圍內、或30：1～10：1之範圍內、或10：1～5：1之範圍內、或1：1～1：10之範圍內。於構成中間層13之材料對低熔點金屬層11之熔融物之熔解性較高之情形時，亦可使中間層13之膜厚與高熔點金屬層12之膜厚相同或較其更厚。例如，於低熔點金屬層11之材料為錫或錫合金，且中間層13之材料為錫、銀、銅或以該等金屬為主成分之合金之任一者之情形時，高熔點金屬層12與中間層13之膜厚比亦可為1：1～1：10之範圍內。又，於構成中間層13之材料對低熔點金屬層11之熔融物之熔解性較低之情形時，亦可使中間層13之膜厚與高熔點金屬層12之膜厚相同或較其更薄。例如，於低熔點金屬層11之材料為錫或錫合金，且中間層13之材料為鉍、鋅、銻、鋁、金、鎳、鈷或以該等金屬為主成分之合金之任一者之情形時，高熔點金屬層12與中間層13之膜厚比亦可為處於30：1～1：1之範圍內。藉由調整高熔點金屬層12與中間層13之膜厚比，可調整保險絲單元10之強度、發生過電流等異常時之保險絲單元10之熔斷速度、以及生產成本。
再者，高熔點金屬層12與中間層13之合計膜厚與低熔點金屬層11之膜厚之膜厚比(前者之膜厚：後者之膜厚)可任意選擇，但較佳為處於1：2～1：100之範圍內。亦可根據需要，例如為1：2～1：10之範圍內、或1：10～1：30之範圍內、或1：30～1：100之範圍內。若高熔點金屬層12與中間層13之合計膜厚過厚，則有於異常時至中間層13與高熔點金屬層12熔解之時間變長，保險絲單元10之熔斷速度變慢之虞。另一方面，若低熔點金屬層11之膜厚過後，則於製造保險絲元件或保護元件時進行之回焊時，有不易維持保險絲單元10之形狀之虞。
保險絲單元10例如可藉由利用鍍覆法、濺鍍法、蒸鍍法等之成膜法製造。具體而言，準備作為低熔點金屬層11之金屬箔，於該金屬箔之表面使用上述成膜法形成中間層13，接著，藉由於中間層13之表面使用上述成膜法形成高熔點金屬層12，可製造保險絲單元10。於作為低熔點金屬層11使用錫或錫合金之情形時，有低熔點金屬層11易氧化，於表面形成鈍化皮膜之情形。於該情形時，於形成中間層13時，較佳使用賦予高電流於短時間內進行電鍍之方法(閃鍍法)。又，保險絲單元10例如可藉由將金屬箔積層而製造。具體而言，準備作為低熔點金屬層11之金屬箔、作為中間層13之金屬箔、與作為高熔點金屬層12之金屬箔，藉由壓接該等金屬箔，可製造保險絲單元10。
於圖1所示之保險絲單元10係於低熔點金屬層11之表面積層有中間層13與高熔點金屬層12之構成。但，保險絲單元之構成並非限定於此者。於圖2與圖3顯示保險絲單元10之另一構成之例。
圖2係顯示本發明之第1實施形態之保險絲單元之另一例之概略立體圖。圖2所示之保險絲單元20包含：低熔點金屬層21，其剖面為矩形；高熔點金屬層22，其積層於低熔點金屬層21之周圍；及中間層23，其配置於低熔點金屬層21與高熔點金屬層22之間。保險絲單元20之低熔點金屬層21之主面與側面皆由中間層23與高熔點金屬層22被覆。因此，包含高熔點金屬層22與中間層23之外殼之剛性較高，於回焊時，易於維持保險絲單元10之形狀。
圖3係顯示本發明之第1實施形態之保險絲單元之進而另一例之概略立體圖。圖3所示之保險絲單元30包含：低熔點金屬層31，其剖面為圓形；高熔點金屬層32，其積層於低熔點金屬層31之周圍；及中間層33，其配置於低熔點金屬層31與高熔點金屬層32之間。保險絲單元30之低熔點金屬層31之側面由中間層33與高熔點金屬層32同心圓狀地被覆，故低熔點金屬層31不易氧化。又，易於使中間層33與高熔點金屬層32之厚度均一化，易於使中間層33與高熔點金屬層32之熔解均一地進行。因此，保險絲單元30之熔斷速度進一步加快。
根據如上之構成之本發明之第1實施形態之保險絲單元10、20、30，因於低熔點金屬層31與高熔點金屬層32之間，配置有熔點高於低熔點金屬層31，低於高熔點金屬層32之中間層33，故即使將高熔點金屬層32之厚度薄化，亦可維持強度。藉由將高熔點金屬層32之厚度薄化，可於發生過電流等之異常時快速熔斷。
又，藉由將高價之高熔點金屬層32之厚度薄化，可使生產成本廉價化。
本發明之第1實施形態之保險絲單元10、20、30亦可於中間層13、23、33與高熔點金屬層12、22、32之間進而具有包含熔點高於中間層13、23、33，熔點低於高熔點金屬層12、22、32，且由低熔點金屬層11、21、31之熔融物熔解之金屬之層。又，於高熔點金屬層12、22、32之表面，亦可具有抗氧化層。
接著，對本發明之保險絲元件與保護元件之實施形態，以使用圖1所示之保險絲單元10作為保險絲單元之情形為例進行說明。
[保險絲元件(第2實施形態)]
圖4係本發明之第2實施形態之保險絲元件之概略俯視圖。圖5係圖4之V-V'線剖視圖。另，圖4係將保險絲元件之蓋構件拆除之狀態。
如圖4與圖5所示，保險絲元件40具備：絶縁基板41；第1電極42及第2電極43，其等配置於絕緣基板41之表面41a；及保險絲單元10，其將第1電極42與第2電極43電性連接。
絕緣基板41只要為具有電氣絕緣性者，則無特別限制，可使用樹脂基板、陶瓷基板、樹脂與陶瓷之複合體基板等作為電路基板使用之周知之絕緣基板。作為樹脂基板之例，可列舉環氧樹脂基板、酚醛樹脂基板、聚醯亞胺基板。作為陶瓷基板之例，可列舉氧化鋁基板、玻璃陶瓷基板、莫來石基板、氧化鋯基板。作為複合體基板，可列舉玻璃環氧基板。
第1電極42及第2電極43配置於絶縁基板41之對向之一對兩端部。第1電極42及第2電極43分別藉由銀配線或銅配線等導電圖案形成。第1電極42及第2電極43之表面各自由用以抑制因氧化等引起之電極特性之變質之電極保護層44被覆。作為電極保護層44之材料，例如可使用Sn鍍覆膜、Ni/Au鍍覆膜、Ni/Pd鍍覆膜、Ni/Pd/Au鍍覆膜等。又，第1電極42及第2電極43分別經由雉堞牆結構(如金屬化半圓金屬化通孔)與形成於絶縁基板41之背面41b之第1外部連接電極42a及第2外部連接電極43a電性連接。第1電極42及第2電極43與第1外部連接電極42a及第2外部連接電極43a之連接不限定於雉堞牆結構，亦可由通孔進行。
保險絲單元10與第1電極42及第2電極43經由焊料等連接材料45電性連接。
保險絲單元10亦可於表面塗佈有助熔劑46。藉由塗佈助熔劑46，防止保險絲單元10之氧化，提高經由連接材料45將保險絲單元10與第1電極42及第2電極43連接時之連接材料45之濡濕性。又，藉由塗佈助熔劑46，可抑制因電弧放電引起之熔融金屬附著於絕緣基板41，提高保險絲單元10熔斷後之絕緣性。
保險絲元件40較佳為如圖5所示，經由接著劑安裝蓋構件50。藉由安裝蓋構件50，保護保險絲元件40之內部，且可防止於保險絲單元10熔斷時發生之熔融物之飛散。作為蓋構件50之材料，可使用各種工程塑膠、及陶瓷。
保險絲元件40經由第1外部連接電極42a及第2外連接電極43a，安裝於電路基板之電流路徑上。於電路基板之電流路徑上流動額定電流之期間，備置於保險絲元件40之保險絲單元10之低熔點金屬層11不會熔融。另一方面，若於電路基板之電流路徑上通電超過額定之過電流，則保險絲單元10之低熔點金屬層11發熱熔融。藉由如此產生之熔融物將中間層13與高熔點金屬層12熔解，使保險絲單元10熔斷。且，藉由該保險絲單元10之熔斷，使第1電極42與第2電極43之間斷線，而將電路基板之電流路徑切斷。
如上之構成之本發明之第2實施形態之保險絲元件40使用本發明之第1實施形態之保險絲單元10。因此，於發生過電流時，使保險絲單元10快速熔斷。因此，可於早期將電路基板之電流路徑切斷。
[保護元件(第3實施形態)]
圖6係本發明之第3實施形態之保護元件之概略俯視圖。圖7係圖6之VII-VII'線剖視圖。另，於圖6中，保護元件為將蓋構件拆除之狀態。
如圖6與圖7所示，保護元件60具備：絶縁基板61；第1電極62及第2電極63，其等配置於絶縁基板61之表面61a；發熱體70，其配置於第1電極62及第2電極63之間；第1發熱體電極64及第2發熱體電極65，其等連接於發熱體70；發熱體引出電極66，其連接於第2發熱體65，位於俯視時與發熱體70重合之部位；及保險絲單元10，其配置於發熱體引出電極66之表面。
絕緣基板61只要為具有電氣絕緣性者，則無特別限制。作為絕緣基板61，與第2實施形態之保險絲元件40之情形相同，可使用作為電路基板使用之周知之絕緣基板。於本例中，絕緣基板61於俯視下為長方形，但不僅限定於該形狀，亦可為任意選擇之形狀。
第1電極62與第2電極63配置於絕緣基板61之對向之一對兩端部。第1發熱體電極64與第2發熱體電極65配置於絕緣基板61之對向之另一對之兩端部。第1電極62、第2電極63、第1發熱體電極64、第2發熱體電極65、及發熱體引出電極66分別藉由銀配線或銅配線等之導電圖案形成。又，第1電極62、第2電極63、第1發熱體電極64、第2發熱體電極65、及發熱體引出電極66各者較好的是由用以抑制因氧化等引起之電極特性之變質之電極保護層67被覆。電極保護層67之材料與第2實施形態之保險絲元件40之情形相同。
再者，第1電極62、第2電極63、及第1發熱體電極64各者經由雉堞牆結構與形成於絕緣基板61之背面61b之第1外部連接電極62a、第2外部連接電極63a、及發熱體供電電極64a電性連接。另，第1電極62、第2電極63、及第1發熱體電極64與第1外部連接電極62a、第2外部連接電極63a及發熱體供電電極64a各者之連接不限定於雉堞牆結構，亦可藉由通孔進行。
發熱體70由相對電阻較高且藉由通電而發熱之高電阻導電性材料形成。發熱體70例如包含鎳鉻合金、W、Mo、Ru等或包含該等之材料。發熱體70較佳藉由如下之方法等形成：準備將包含上述元素之合金、組成物、或化合物之粉狀體與樹脂黏合劑等混合形成膏狀者，於絶縁基板61之表面使用網版印刷技術將其形成圖案，並進行焙燒。
發熱體70由絕緣構件71被覆。作為絕緣構件71之材料，例如可使用玻璃。發熱體引出電極66以介隔絕緣構件71，與發熱體70對向之方式配置。藉由該配置，發熱體70介隔絕緣構件71及發熱體引出電極66與保險絲單元10重疊。藉由此種重疊構造，可將由發熱體70產生之熱於狹窄範圍內有效地傳遞至保險絲單元10。
保險絲單元10之兩端分別電性連接於第1電極62與第2電極63，其之中央部連接於發熱體引出電極66。保險絲單元10與第1電極62、第2電極63及發熱體引出電極66經由焊料等之連接材料68電性連接。藉由此種構成，於保護元件60中形成發熱體供電電極64a、第1發熱體電極64、發熱體70、第2發熱體電極65、發熱體引出電極66、接著到達保險絲單元10之第一通電路徑、與第1外部連接電極62a、第1電極62、保險絲單元10、第2電極63、接著到達第2外部連接電極63a之第二通電路徑。又，保險絲單元10之表面塗佈有助熔劑69。
保護元件60係如圖7所示，較佳為經由接著劑安裝蓋構件80。蓋構件80之材料與第2實施形態之保險絲元件40之情形相同。
保護元件60經由第1外部連接電極62a、第2外部連接電極63a及發熱體供電電極64a，安裝於電路基板之電路路徑上。藉此，保護元件60之保險絲單元10經由第1外部連接電極62a與第2外部連接電極63a，串聯連接於外部之電路基板之電路路徑上。發熱體70經由發熱體供電電極64a，與設置於電路基板之電流控制元件連接。
保護元件60於電路基板發生異常時，藉由備置於電路基板之電流控制元件，經由發熱體供電電極64a使發熱體70通電。藉由該通電，發熱體70發熱。且，該熱經由絕緣構件71及發熱體引出電極66傳遞至保險絲單元10。藉由該熱，保險絲單元10之低熔點金屬層11熔融，產生之熔融物將中間層13與高熔點金屬層12熔解。其結果，保險絲單元10熔斷。且，藉由該保險絲單元10之熔斷，第1電極62與第2電極63之間斷線，而切斷電路基板之電流路徑。
如上之構成之本發明之第3實施形態之保護元件60使用本發明之第1實施形態之保險絲單元10。其結果，於異常時使保險絲單元10快速熔斷。因此，可於早期將電路基板之電路路徑切斷。
10:保險絲單元
11:低熔點金屬層
12:高熔點金屬層
13:中間層
20:保險絲單元
21:低熔點金屬層
22:高熔點金屬層
23:中間層
30:保險絲單元
31:低熔點金屬層
32:高熔點金屬層
33:中間層
40:保險絲元件
41:絕緣基板
41a:表面
41b:背面
42:第1電極
42a:第1外部連接電極
43:第2電極
43a:第2外部連接電極
44:電極保護層
45:連接材料
46:助熔劑
50:蓋構件
60:保護元件
61:絕緣基板
61a:表面
61b:背面
62:第1電極
62a:第1外部連接電極
63:第2電極
63a:第2外部連接電極
64:第1發熱體電極
64a:發熱體供電電極
65:第2發熱體電極
66:發熱體引出電極
67:電極保護層
68:連接材料
69:助熔劑
70:發熱體
71:絕緣構件
80:蓋構件
圖1係顯示本發明之第1實施形態之保險絲單元之一例之概略立體圖。
圖2係顯示本發明之第1實施形態之保險絲單元之另一例之概略立體圖。
圖3係顯示本發明之第1實施形態之保險絲單元之進而另一例之概略立體圖。
圖4係顯示本發明之第2實施形態之保險絲元件之例之概略俯視圖。
圖5係圖4之V-V’線剖視圖。
圖6係顯示本發明之第3實施形態之保護元件之例之概略俯視圖。
圖7係圖6之VII-VII’線剖視圖。
10:保險絲單元
11:低熔點金屬層
12:高熔點金屬層
13:中間層
Claims (10)
- 一種保險絲單元，其具有： 低熔點金屬層； 高熔點金屬層，其積層於上述低熔點金屬層之至少一表面；及 中間層，其配置於上述低熔點金屬層與上述高熔點金屬層之間；且 上述高熔點金屬層與上述中間層係包含由上述低熔點金屬層之熔融物熔解之金屬之層， 構成上述中間層之材料之熔點高於構成上述低熔點金屬層之材料之熔點，且低於構成上述高熔點金屬層之材料之熔點。
- 如請求項1之保險絲單元，其中 構成上述低熔點金屬層之材料之熔點處於138℃以上250℃以下之範圍內， 構成上述高熔點金屬層之材料之熔點相對於構成上述低熔點金屬層之材料之熔點高出100℃以上， 構成上述中間層之材料之熔點相對於構成上述低熔點金屬層之材料之熔點高出30℃以上，相對於構成上述高熔點金屬層之材料之熔點低出30℃以上。
- 如請求項1或2之保險絲單元，其中 構成上述低熔點金屬層之材料之熔點、構成上述高熔點金屬層之材料之熔點、構成上述中間層之材料之熔點係各個材料之液相線溫度。
- 如請求項1至3中任一項之保險絲單元，其中 上述中間層與上述高熔點金屬層之膜厚比處於10：1～1：30之範圍內， 上述高熔點金屬層與上述中間層之合計膜厚與上述低熔點金屬層之膜厚之膜厚比處於1：2～1：100之範圍內。
- 如請求項1至4中任一項之保險絲單元，其中 上述低熔點金屬層之膜厚為30 μm以上， 上述高熔點金屬層之膜厚處於1 μm以上200 μm以下之範圍內， 上述中間層之膜厚處於0.1 μm以上50 μm以下之範圍內。
- 如請求項1至5中任一項之保險絲單元，其中 上述低熔點金屬層係包含錫或以錫為主成分之錫合金之層。
- 如請求項1至6中任一項之保險絲單元，其中 上述中間層係包含選自由錫、鉍、鋅、銻、鋁、銀、金、銅、鎳及鈷所組成之群之至少1種金屬或以上述金屬為主成分之合金之層。
- 如請求項1至7中任一項之保險絲單元，其中 上述高熔點金屬層係包含選自由鋅、銻、鋁、銀、金、銅、鎳、鈷及鐵所組成之群之至少1種金屬或以上述金屬為主成分之合金之層。
- 一種保險絲元件，其具備： 絕緣基板；及 如請求項1至8中任一項之保險絲單元，其配置於上述絕緣基板之表面。
- 一種保護元件，其具備： 絕緣基板； 如請求項1至8中任一項之保險絲單元，其配置於上述絕緣基板之表面；及 發熱體，其配置於上述絕緣基板之表面，加熱上述保險絲單元。
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