TWI493588B - fuse - Google Patents

Description

保險絲

本發明係關於一種保險絲。

以往，嘗試對電子零件連接保險絲以保護電子零件免於受到過電流之影響。例如，在專利文獻1，作為保險絲之一例，記載有具備配置在絕緣基板上之第1及第2電極部、將第1電極部與第2電極部加以連接之金屬配線部、及配置在金屬配線部之一部分之上之低熔點金屬部之保險絲。

專利文獻1：日本特開2012-18777號公報

然而，在專利文獻1記載之保險絲，在金屬配線部之上設有具有導電性之低熔點金屬部，因此金屬配線部之相對電阻較低，即使過電流流過亦不易發熱。因此，在專利文獻1記載之保險絲具有不易斷線、亦即無法確實地遮斷過電流之情形之問題。

本發明之目的在於提供一種可確實地遮斷過電流之保險絲。

本發明之保險絲具備絕緣性基板、配線、低熔點金屬部、及絕緣層。配線係配置在絕緣性基板之一主面上。低熔點金屬部係設在配線之上。低熔點金屬部具有較配線低之熔點。低熔點金屬部在成為熔液時使配線熔解。絕緣層係配置在配線與低熔點金屬部之間。

本發明之保險絲之某特定形態中，絕緣層之熔點較低熔點金 屬部之熔點高。

本發明之保險絲之另一特定形態中，絕緣層之熔點為180℃~350℃。

本發明之保險絲之再一特定形態中，絕緣層係由熱塑性樹脂構成。

本發明之保險絲之又一特定形態中，保險絲進一步具備覆蓋低熔點金屬部且具有較低熔點金屬部之熔點高之熔點之第2絕緣層。

本發明之保險絲之又一特定形態中，保險絲進一步具備加熱低熔點金屬部之發熱體。

本發明之保險絲之又一特定形態中，低熔點金屬部以Sn為主成分。

本發明之保險絲之又一特定形態中，絕緣層係設在配線與低熔點金屬部重疊部分之整體。

根據本發明，可提供可確實地遮斷過電流之保險絲。

1,1a,1b‧‧‧保險絲

2‧‧‧第2電極層

3‧‧‧第1電極層

11‧‧‧第1端子

12‧‧‧第2端子

13‧‧‧配線

13a,13b‧‧‧保險絲電極部

13c‧‧‧連接點

14‧‧‧第3端子

15‧‧‧發熱體

16‧‧‧第4端子

20‧‧‧絕緣性基板

20a‧‧‧第1主面

20b‧‧‧第2主面

21~24‧‧‧電極

25,27,29,30‧‧‧側面電極

26,28‧‧‧通孔電極

31,32‧‧‧配線

35‧‧‧電極層

36‧‧‧絕緣層

36a‧‧‧貫通孔

37‧‧‧電極

38‧‧‧高熱傳導體

41,42‧‧‧低熔點金屬部

51,52‧‧‧絕緣層

61~64‧‧‧金屬膜

70‧‧‧保護層

80‧‧‧第2絕緣層

圖1係本發明一實施形態之保險絲之概略俯視圖。

圖2係本發明一實施形態之保險絲之概略仰視圖。

圖3係圖1之線III-III之概略剖面圖。

圖4係圖1之線IV-IV之概略剖面圖。

圖5係圖1之線V-V之概略剖面圖。

圖6係用以說明本發明一實施形態之第2電極層之形狀之概略俯視圖。

圖7係用以說明本發明一實施形態之第1電極層及發熱體之形狀之概略俯視圖。

圖8係本發明一實施形態之保險絲之概略電路圖。

圖9係第1變形例之保險絲之概略剖面圖。

圖10係第2變形例之保險絲之概略剖面圖。

以下，說明實施本發明之較佳形態之一例。然而，下述實施形態僅為例示。本發明並不限於下述實施形態。

又，在實施形態等參照之各圖式中，實質上具有相同功能之構件係以相同符號來參照。又，在實施形態等參照之圖式係以示意方式記載。圖式所描繪之物體尺寸之比率等會有與現實物體尺寸之比率等不同之情形。在圖式彼此間亦會有物體尺寸之比率等不同之情形。具體之物體尺寸之比率等應參酌以下說明來判斷。

圖1係本實施形態之保險絲之概略俯視圖。圖2係本實施形態之保險絲之概略仰視圖。圖3係圖1之線III-III之概略剖面圖。圖4係圖1之線IV-IV之概略剖面圖。圖5係圖1之線V-V之概略剖面圖。圖6係用以說明本實施形態之第2電極層之形狀之概略俯視圖。圖7係用以說明本實施形態之第1電極層及發熱體之形狀之概略俯視圖。圖8係本實施形態之保險絲之概略電路圖。此外，圖6及圖7中，省略位於說明對象之構件上之構件之描繪。

如圖8所示，保險絲1具有連接於第1端子11與第2端子12之間之配線13。在配線13串聯有保險絲電極部13a,13b。此處，保險絲 電極部13a,13b，係在過電流流過保險絲1時或使保險絲產生功能之訊號輸入保險絲1時熔斷以使第1端子11與第2端子12之間絕緣之部分。例如，若過電流流過第1端子11與第2端子12之間，則保險絲電極部13a,13b之至少一方熔斷。藉此，使第1端子11與第2端子12絕緣。因此，保險絲1作用為偵測過電流且配線13自動地切斷之被動元件。此外，配線13之厚度可為例如5μm~20μm程度。

保險絲電極部13a與保險絲電極部13b之間之連接點13c係連接於第4端子16。在第3端子14與連接點13c之間設有由電阻構成之發熱體15。在對第3端子14與第1及第2端子11,12之至少一方之間賦予電力時，發熱體15會發熱。藉此，保險絲電極部13a與保險絲電極部13b中之至少一方熔斷，使第1端子11與第2端子12絕緣。因此，保險絲1亦作用為偵測過電流且主動地切斷配線13之主動元件。此外，本發明之保險絲僅作用為被動元件亦可，僅作用為主動元件亦可。

接著，參照圖1~圖7詳細說明保險絲1之具體構成。

如圖1~圖5所示，保險絲1具備絕緣性基板20。絕緣性基板20可藉由例如鋁基板等陶瓷基板或樹脂基板等構成。絕緣性基板20為在內部具有配線之多層基板亦可。

絕緣性基板20具有第1主面20a與第2主面20b。如圖2所示，在第2主面20b上配置有第1~第4端子11,12,14,16。第4端子16係連接於圖8所示之發熱體15與連接點13c之間之連接點。此外，第1~第4端子11,12,14,16分別可藉由Ag、AgPt、AgPd、Cu等適當之導電材料構成。第1~第4端子11,12,14,16之厚度可為例如10μm~20μm程度。

如圖1及圖6所示，在第1主面20a上設有電極21~24。電極21係藉由側面電極25及通孔電極26(參照圖2)與第1端子11連接。電極22係藉由側面電極27及通孔電極28與第2端子12連接。電極23係藉由側面電極29連接於第3端子14。電極24係藉由側面電極30連接於第4端子16。此外，電極21~24分別可藉由Ag、AgPt、AgPd、Cu等適當之導電材料構成。

如圖7所示，在主面20a上設有連接於電極23與電極24之間之發熱體15。電極23與發熱體15係藉由配線31連接。電極24與發熱體15係藉由配線32連接。發熱體15係藉由絕緣性基板20支承。此外，發熱體15可藉由例如由RuO₂ 、AgPd等構成之電阻發熱體構成。

在電極23,24、發熱體15及配線31,32上設有電極層35(參照圖3~圖6)。在電極層35與電極23,24及配線31,32之間配置有絕緣層36。本實施形態中，絕緣層36係設在配線31,32與低熔點金屬部41,42重疊部分之整體。然而，本發明中，例如，在絕緣層形成有開口等，將配線與低熔點金屬部連接成配線之電阻整體不會過度降低之程度亦可。如圖3及圖5所示，在絕緣層36設有貫通孔36a。此貫通孔36a係連接於發熱體15與配線13(詳細而言，連接點13c)之各個。貫通孔36a，在中心軸延伸方向，直徑設成大致一定亦可，設成錐狀亦可。貫通孔36a，例如，朝向絕緣性基板20側設成朝向前端漸細之錐狀亦可。此外，絕緣層36之厚度可為例如15μm~30μm程度。

如圖5及圖6所示，電極層35包含將電極21與電極22加以連接之配線13。配線13包含保險絲電極部13a與保險絲電極部13b。保 險絲電極部13a與保險絲電極部13b之連接點13c、與電極24係藉由圖3及圖6所示之電極37連接。又，連接點13c係透過配置在貫通孔36a內之高熱傳導體38與發熱體15連接。高熱傳導體38之熱傳導率較絕緣層36之熱傳導率高。高熱傳導體38可藉由例如金屬構成。本實施形態中，高熱傳導體38與配線13係一體設置。此情形，可容易設置高熱傳導體38。

此外，電極層35之厚度可為例如5μm~20μm程度。

如圖1、圖4及圖5所示，在配線13之各保險絲電極部13a,13b之上設有低熔點金屬部41,42。低熔點金屬部41,42由具有較配線13低之熔點且在成為熔液時使配線13熔解之低熔點金屬構成。低熔點金屬以例如Sn為主成分亦可。作為上述低熔點金屬之具體例，可舉出例如SnSb、SnCu、SnAg、SnAgCu、SnCuNi等Sn合金或BiAg、BiSbBiZn等Bi合金。低熔點金屬部41,42之厚度可為例如0.1mm~0.5mm程度。

此外，在低熔點金屬部41,42上設有助焊劑層等之保護膜或氧化防止膜等以覆蓋低熔點金屬部41,42之至少一部分亦可。

如圖4及圖5所示，在保險絲1，在配線13與低熔點金屬部41,42之間配置有絕緣層51,52。絕緣層51,52之熔點較低熔點金屬部41,42之熔點高。絕緣層51,52之熔點，較佳為180℃~350℃，更佳為220℃~320℃。絕緣層51,52可藉由適當之絕緣材料構成，但較佳為例如藉由熱塑性樹脂構成。作為為了構成絕緣層51,52而較佳使用之熱塑性樹脂，可舉出例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET、熔點264℃)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT，熔點232℃)等聚酯系樹脂、聚氯乙烯(熔點180℃)等乙烯系樹脂、聚苯乙烯(熔點230℃)等聚苯乙烯系樹脂、尼龍6(註冊商標、熔點225℃)或尼龍66(註冊 商標、熔點267℃)等聚醯胺系樹脂、聚碳酸酯(熔點250℃)等聚碳酸酯系樹脂、聚氟化二乙烯(熔點210℃)、三氟氯乙烯(熔點220℃)等氟系樹脂等。絕緣層51,52之厚度可為例如10μm~200μm，較佳為20~150μm程度。

如圖6所示，在絕緣性基板20上，在絕緣層51,52之外側配置有金屬膜61~64。此金屬膜61~64，較佳為，由例如Ag、AgPt、AgPd、Cu等對低熔點金屬部41,42之熔液之濕潤性較高之金屬或合金構成。再者，金屬膜61~64，較佳為，不易在低熔點金屬部41,42之熔液熔解，尤其是由AgPt、AgPd等構成為佳。

金屬膜61~64，在配線13之寬度方向，設在絕緣層51,52之兩側。本實施形態中，具體而言，在配線13之寬度方向，金屬膜61,62設在絕緣層51之兩側。在配線13之寬度方向，金屬膜61,62設成夾著保險絲電極部13a。低熔點金屬部41係設成與金屬膜61,62接觸。具體而言，低熔點金屬部41從金屬膜61上跨越絕緣層51及金屬膜62上而設置。

在配線13之寬度方向，金屬膜63,64設在絕緣層52之兩側。在配線13之寬度方向，金屬膜63,64設成夾著保險絲電極部13b。低熔點金屬部42係設成與金屬膜63,64接觸。具體而言，低熔點金屬部42從金屬膜63上跨越絕緣層52及金屬膜64上而設置。

此外，金屬膜61~64由複數個金屬膜之積層體構成亦可。構成金屬膜61~64之複數個金屬膜包含熔點不同之複數種類之金屬膜亦可。金屬膜61~64具有第1金屬膜、與設在第1金屬膜上且熔點較第1金屬膜低之第2金屬膜亦可。此情形，第2金屬膜到達絕緣膜51,52上亦可。

金屬膜61~64之厚度可為例如20μm~40μm程度。

如圖1所示，設有包圍設有低熔點金屬部41之區域與設有低熔點金屬部42之區域之各個之保護層70。藉由設置此保護層70，可有效抑制低熔點金屬之熔液往預期外方向濕潤擴散。保護層70之厚度可為例如10μm~20μm程度。

接著，說明保險絲1之保險絲功能之產生。

例如，若過電流在第1端子11與第2端子12之間流動，則設成細寬之保險絲電極部13a,13b發熱。藉由此發熱，低熔點金屬部41,42被加熱、熔解。又，絕緣層51,52亦熔解，低熔點金屬之熔液與保險絲電極部13a,13b接觸。其結果，保險絲電極部13a,13b在低熔點金屬之熔液熔解，配線13熔斷。藉此，保險絲功能產生。

在保險絲1，在配線13與低熔點金屬部41,42之間設有絕緣層51,52。藉由此絕緣層51,52使配線13與低熔點金屬部41,42電氣絕緣。因此，和低熔點金屬部與配線電氣連接之情形不同，配線13之相對電阻較大。因此，在過電流在第1端子11與第2端子12之間流動時，配線13容易發熱。是以，在保險絲1，在過電流在第1端子11與第2端子12之間流動時，保險絲功能高確率產生。

又，在保險絲1，絕緣層51,52之熔點較低熔點金屬部41,42之熔點高。因此，藉由使低熔點金屬部41,42與配線13接觸直至絕緣層51,52熔解為止，可有效抑制配線13之相對電阻降低。是以，保險絲功能更高確率產生。

從保險絲功能更高確率產生之觀點觀之，絕緣層51,52之熔點較低熔點金屬部41,42之熔點高10℃以上為佳，高20℃以上更佳。然而， 若絕緣層51,52之熔點較低熔點金屬部41,42之熔點高過多，則絕緣層51,52不易熔解，低熔點金屬之熔液與配線13不易接觸，反而會有保險絲功能不易產生之情形。是以，絕緣層51,52之熔點，較佳為低熔點金屬部41,42之熔點+50℃以下，更佳為低熔點金屬部41,42之熔點+30℃以下。具體而言，絕緣層51,52之熔點，較佳為180℃~350℃之範圍內，更佳為220℃~320℃之範圍內，最佳為260℃~280℃之範圍內。

然而，為了藉由低熔點金屬之熔液確實地熔斷配線13，將低熔點金屬之熔液預先配置在能確實地與配線13接觸之區域是重要的。然而，在低熔點金屬部41,42之下方設有低熔點金屬之熔液之濕潤性較低之絕緣層51,52，因此低熔點金屬之熔液容易位移。因此，在保險絲1，在絕緣性基板20上，在絕緣層51,52之外側配置有金屬膜61~64。藉由低熔點金屬之熔液與金屬膜61~64接觸，低熔點金屬之熔液被金屬膜61~64捕捉。是以，在保險絲1，能將低熔點金屬之熔液預先配置在能確實地與配線13接觸之區域。是以，在保險絲1，保險絲功能高確率產生。

從低熔點金屬之熔液被金屬膜61~64確實地捕捉之觀點觀之，較佳為，低熔點金屬部41,42設成與金屬膜61~64接觸。較佳為，在配線13之寬度方向，金屬膜61~64設在絕緣膜51,52之兩側。較佳為，在配線13之寬度方向，金屬膜61~64設在保險絲電極部13a,13b之兩側。較佳為，低熔點金屬部41,42係跨越設在配線13兩側之金屬膜61與金屬膜62、金屬膜63與金屬膜64而設置。

又，在保險絲1，即使是過電流未在第1端子11與第2端子12流動之情形，藉由使發熱體15發熱亦可使保險絲功能產生。具體而言， 藉由對第3端子14與端子11,12或端子16之間賦予電力，使發熱體15發熱。藉由來自此發熱體15之熱，低熔點金屬部41,42熔解，配線13之保險絲電極部13a,13b被熔斷。

在保險絲1，藉由設在貫通孔36內且熱傳導率較絕緣層36高之高熱傳導體38使發熱體15與配線13連接。因此，發熱體15之熱容易透過配線13傳至低熔點金屬部41,42。是以，在保險絲1，即使在使發熱體15發熱而主動地使保險絲功能產生時，保險絲功能亦高確率產生。

從保險絲功能更高確率產生之觀點觀之，較佳為，在俯視時，貫通孔36a設成與低熔點金屬部41,42不重疊。低熔點金屬部41,42位於貫通孔36a上之情形，為了熔斷配線13使第1端子11與第2端子12絕緣，在高熱傳導體38具有導電性之情形，必須與配線13一起熔斷至高熱傳導體38。另一方面，在俯視時，貫通孔36a設成與低熔點金屬部41,42不重疊之情形，若僅熔斷配線13則第1端子11與第2端子12絕緣。是以，保險絲功能更容易產生。

以下，說明上述實施形態之變形例。以下之說明中，對具有與上述實施形態實質上共通功能之構件以共通符號參照，省略說明。

(第1變形例)

圖9係第1變形例之保險絲之概略剖面圖。

如圖9所示，保險絲1a進一步具備覆蓋低熔點金屬部41,42且具有較低熔點金屬部41,42之熔點高之熔點之絕緣層80亦可。藉由設置此絕緣層80，可抑制低熔點金屬部41,42熔解而成之低熔點金屬之熔液往預期外方向濕潤擴展。

第2絕緣層80之熔點，較佳為，較低熔點金屬部41,42之熔點高10℃以上，更佳為，高20℃以上。第2絕緣層80可由例如聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯等可用在絕緣層51,52之絕緣材料構成。

(第2變形例)

圖10係第2變形例之保險絲之概略剖面圖。

在上述實施形態之保險絲1，說明發熱體15設在絕緣性基板20上之例。然而，本發明並不限於此構成。如圖10所示，在本變形例之保險絲1b，發熱體15設在絕緣性基板20之內部。絕緣性基板20之位於發熱體15與配線13之間之部分構成絕緣層36。即使是此情形，亦可獲得與上述實施形態實質上相同之效果。

1‧‧‧保險絲

11‧‧‧第1端子

12‧‧‧第2端子

13‧‧‧配線

13a,13b‧‧‧保險絲電極部

15‧‧‧發熱體

20‧‧‧絕緣性基板

20a‧‧‧第1主面

20b‧‧‧第2主面

21,22‧‧‧電極

25,27‧‧‧側面電極

35‧‧‧電極層

36‧‧‧絕緣層

36a‧‧‧貫通孔

38‧‧‧高熱傳導體

41,42‧‧‧低熔點金屬部

51,52‧‧‧絕緣層

70‧‧‧保護層

Claims (7)

1. 一種保險絲，具備：絕緣性基板；配線，係配置在該絕緣性基板之一主面上；低熔點金屬部，係設在該配線之上，具有較該配線低之熔點，且在成為熔液時使該配線熔解；以及絕緣層，係配置在該配線與該低熔點金屬部之間，該絕緣層之熔點為180℃~350℃。
2. 如申請專利範圍第1項之保險絲，其中，該絕緣層之熔點較該低熔點金屬部之熔點高。
3. 如申請專利範圍第1或2項之保險絲，其中，該絕緣層係由熱塑性樹脂構成。
4. 如申請專利範圍第1或2項之保險絲，其進一步具備覆蓋該低熔點金屬部且具有熔點較該低熔點金屬部之熔點高之第2絕緣層。
5. 如申請專利範圍第1或2項之保險絲，其進一步具備加熱該低熔點金屬部之發熱體。
6. 如申請專利範圍第1或2項之保險絲，其中，該低熔點金屬部以Sn為主成分。
7. 如申請專利範圍第1或2項之保險絲，其中，該絕緣層係設在該配線與該低熔點金屬部之整個重疊部分。