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公開番号2022175540
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-11-25
出願番号2021082038
出願日2021-05-14
発明の名称保護素子
出願人ショット日本株式会社
代理人
主分類H01H 85/11 20060101AFI20221117BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】低抵抗値のヒューズ素子を形成して、ヒューズ動作時において通電を確実に遮断するとともに保護素子への組み立て作業において表裏の区別なく搭載できるヒューズ素子を提供する。
【解決手段】絶縁基板に発熱素子と少なくとも一対の主電極と発熱素子の通電電極とが設けられており、さらに前記主電極と前記通電電極との間を架橋して電気接合したヒューズ素子とを有し、前記ヒューズ素子は、高融点金属材16と低融点金属材17とからなる金属複合体であって、前記高融点金属材と前記低融点金属材の分布が方向に依存せず等方分布を有する保護素子が提供される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
高融点金属材と低融点金属材とからなる金属複合体であって、前記高融点金属材と前記低融点金属材の分布が方向に依存せず等方分布を有するヒューズ素子。
続きを表示(約 870 文字)【請求項2】
高融点金属材と低融点金属材とからなる金属複合体であって、前記高融点金属材からなる格子の隙間を前記低融点金属材で充填した金属体からなるヒューズ素子。
【請求項3】
金属浸入凝固性を有する高融点金属材と、前記高融点金属材中に浸入凝固させた低融点金属材からなるヒューズ素子。
【請求項4】
前記高融点金属材は、繊維状材料で構成された請求項1ないし請求項3の何れか1つに記載のヒューズ素子。
【請求項5】
前記高融点金属材は、フェルト状、網状、織布状の何れかで構成された請求項1ないし請求項4の何れか1つに記載のヒューズ素子。
【請求項6】
前記高融点金属材は、ハニカム材もしくは多数の打抜き孔を備えたパンチングメタル材を用い、少なくともその開孔部を前記低融点金属材で埋め、さらに必要に応じて前記高融点金属材の表面を前記低融点金属材で被覆した請求項2に記載のヒューズ素子。
【請求項7】
高融点金属材と低融点金属材とからなる金属複合体であって、前記高融点金属材のリボン状ないし繊維状金属を織布状ないし不織布状に形成した布状物の間隙に、低融点金属材を充填して成るヒューズ素子
【請求項8】
高融点金属材と低融点金属材とからなる金属複合体であって、前記高融点金属材からなるリボン状ないし繊維状金属と、前記低融点金属材からなるリボン状ないし繊維状金属とを互いに混合して形成した織布状ないし不織布状の布状物の間隙に低融点金属材を充填して形成して成るヒューズ素子。
【請求項9】
前記高融点金属材は、リフローはんだ付けの温度に耐え、かつ液相の前記低融点金属材に溶解する金属材からなる請求項1ないし請求項8の何れか1つに記載のヒューズ素子。
【請求項10】
前記高融点金属材は銀、銅、銀合金、銅合金の何れかからなる請求項1ないし請求項9の何れか1つに記載のヒューズ素子。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明はヒューズ素子および電気・電子機器の保護素子並びにその保護素子を利用した保護回路に関する。
続きを表示(約 2,800 文字)【背景技術】
【0002】
近年、モバイル機器など小型電子機器の急速な普及に伴い、搭載する電源の保護回路に実装される保護素子も小型薄型のものが使用されている。例えば、二次電池パックの保護回路には、表面実装部品(SMD)のチップ保護素子が好適に利用される。これらチップ保護素子には、被保護機器の過電流により生ずる過大発熱を検知し、または周囲温度の異常過熱に感応して、所定条件でヒューズを作動させ電気回路を遮断する非復帰型保護素子がある。該保護素子は、機器の安全を図るために、保護回路が機器に生ずる異常を検知すると信号電流により抵抗素子を発熱させ、その発熱で可融性の合金材からなるヒューズ素子を溶断させて回路を遮断するか、あるいは過電流によってヒューズ素子を溶断させて回路を遮断できる。特開2013-239405号公報(特許文献1)には、異常時に発熱する抵抗素子をセラミックス基板などの絶縁基板上に設けた保護素子が開示されている。
【0003】
現在、上述した保護素子のヒューズ素子を構成する可溶合金の一例として特開2015-079608号公報(特許文献2)に記載されたヒューズ素子がある。該ヒューズ素子は、この保護素子を外部回路板に表面実装する際のはんだ付け作業温度において、溶融可能な易融性の低融点金属材と、前記はんだ付け作業温度で液相の低融点金属材に溶解可能な固相の高融点金属材とから成り、低融点金属材と高融点金属材とを一体成形することで、液相化した低融点金属材を固相の高融点金属材ではんだ付け作業が終わるまで保持することを特徴とする。このヒューズ素子の低融点金属材と高融点金属材とは互いに固着成形され、はんだ付け作業の熱で液相化した低融点金属材を上記はんだ付け作業温度で固相の高融点金属材で、溶断しないように保持しながら、液相の低融点金属材でヒューズ素子を保護素子の電極パターンに接合できるようになっている。さらに、この保護素子を回路基板に表面実装する際のはんだ付け作業温度においてヒューズ素子が溶断するのを防止している。この保護素子は内蔵してる抵抗素子を発熱させ、その熱でヒューズ素子の高融点金属材を、媒質である低融点金属材中に拡散または溶解させて溶断動作するようなっている。
【0004】
これら保護素子は被保護デバイスの異常を検知してメイン回路の電流を遮断する働きをするため、保護素子の電極間抵抗値は、ヒューズ動作前はできるだけ小さく極力通電のロスが無いように、ヒューズ動作後の遮断時はできるだけ大きい絶縁抵抗値を示すようになっていることが好ましい。上述した従来の保護素子の内部抵抗値は、ヒューズ素子を取付けた電極間に橋設された可溶合金の電気導電度によって決まっていた。しかし、可溶合金の電気導電度は、銀や銅などの導体金属よりも劣ってしまうため、従来は特開2015-079608号公報(特許文献2)に記載されるように可溶合金の表面に銀や銅の高融点金属材を被覆するか、特開2017-228379号公報(特許文献3)に記載されるように電極基板上に、溶融した可溶合金に可溶性の銀または銀合金の焼結電極からなるバイパス電極を設ける必要があった。しかし銀や銅の高融点金属材は銀または銀合金の焼結電極材は保護素子の発熱体の加熱のみでは溶融できず可溶合金に溶解させ切る必要がある。しかし、上述の従来技術は、何れも銀や銅の高融点金属材がはんだ合金などの低融点金属材と積層されて設けられているため、接触面が積層面に限られており固体高融点金属の溶融低融点金属への溶食効率は必ずしも良いとは言えない。また、高融点金属材と低融点金属材とのクラッド材を使う場合は、裏表を誤って載置してしまうこともあり、表紙面が逆になると抵抗値に差が生じてしまうという不具合もあり得えた。このため、表裏の区別が無いように高融点金属材の上下面を低融点金属材で挟んだヒューズ素子も提案されているが、その分動作時間が長くなったり、高融点金属材の溶け残りを誘発し易くなったりする恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特許文献1:特開2013-239405号公報
特許文献2:特開2015-079608号公報
特許文献3:特開2017-228379号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、従来技術の上記欠点を解消するためにヒューズ素子を構成する高融点金属材の低融点金属材への溶食効率を格段に向上させることができ、もってヒューズ素子の遮断安定性を向上させ、かつヒューズ動作前の通電ロスが少なくなるように内部抵抗値を低減した電気・電子機器の保護素子を提供する。また、同時に高融点金属材と低融点金属材とを複合して用いながらヒューズ素子に表裏の区別が無い、載置方向を気にせず組み立てられる均質な性状のヒューズ素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係るヒューズ素子の第1様態として、高融点金属材と低融点金属材とからなる金属複合体であって、高融点金属材と低融点金属材の分布が方向に依存せず等方分布を有するヒューズ素子が提供される。前記ヒューズ素子は、高融点金属材と低融点金属材の分布が等方分布であればよい。
【0008】
本発明に係るヒューズ素子の第2様態として、高融点金属材と低融点金属材とからなる金属複合体であって、高融点金属材からなる格子の隙間を低融点金属材で充填した金属体からなるヒューズ素子が提供される。前記ヒューズ素子は、高融点金属材が構成する格子の隙間に低融点金属材が充填されている形態であばよい。
【0009】
本発明に係るヒューズ素子の第3様態として、高融点金属材と低融点金属材とからなる金属複合体であって、高融点金属材のリボン状ないし繊維状金属を織布状ないし不織布状に形成した布状物の間隙に、低融点金属材を充填して成るヒューズ素子が提供される。前記ヒューズ素子は、高融点金属材からなるリボン状ないし繊維状金属と低融点金属材からなるリボン状ないし繊維状金属とを互いに混合して形成した織布状ないし不織布状の布状物の間隙に低融点金属材を充填して形成してもよい。繊維状高融点金属と繊維状低融点金属とを互いに混合して成る布状物は、その間隙内へ溶融した低融点金属材を充填する際、低融点金属材の浸透を助長することができる。
【0010】
本発明に係るヒューズ素子は、高融点金属材と低融点金属材が接触する面積を大きく取ることができるのでヒューズ素子の迅速な動作性ならびにヒューズ素子の内部抵抗値の低減に貢献する。
(【0011】以降は省略されています)

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