CN100461321C - 保护元件 - Google Patents

Abstract

本发明是用于防止过电流及过电压的保护元件。该保护元件具有：底座基板(1)；在底座基板(1)上形成的一对电极(4、5)；连接在该一对电极(4、5)之间，通过其熔断来切断在电极(4、5)之间流过的电流的低熔点金属体(2)。绝缘盖板(13)以与作为间隔构件的一对电极(4、5)相接触的状态进行定位固定。

Description

保护元件

技术领域

本发明涉及在异常情况时通过熔断低熔点金属体来切断电流的保护元件.

背景技术

迄今，为了不仅防止过电流而且也防止过电压而使用的保护元件，是在基板上层叠发热体与低熔点金属体而成的保护元件，这是人们所熟知的(例如，参照专利2790433号公报、特开平8-161990号公报等).

在这些文献中描述的保护元件中，在异常情况时，在发热体上通电，通过发热体的发热来熔融低熔点金属体.由于熔融的低熔点金属体对安装了低熔点金属体的电极表面具有良好的浸润性，因而被拉到电极上，其结果是，低熔点金属体被熔断，因而电流被切断.

这种类型的保护元件的低熔点金属体与发热体的连接状态，如特开平10-116549号公报和特开平10-116550号公报所述那样，不需要在发热体上层叠低熔点金属体，而是将低熔点金属体与发热体平面地配设在基板上并连接起来的状态，这是人们熟知的状态，但与在低熔点金属体熔断的同时切断向发热体的通电的效果是相同的.

但是，随着便携式设备的小型化，也要求这种保护元件的薄型化，作为实现该目的的一种方法，提出了通过在底座基板上配置熔断器(低熔点金属体)的同时，用绝缘盖板与树脂密封该熔断器的薄型化方法(例如，参照特开平11-111138号公报等)。

在这种现有技术的基板型温度熔断器中，在底座基板的一面上形成熔断器安装用薄膜电极，在该薄膜电极之间架设低熔点可熔合金片，在低熔点可熔合金片上涂敷焊剂，将外廓比底座基板小的绝缘盖板配置在底座基板的一面上，在该绝缘盖板的周围端部与底座基板的周围端部的间隙上填充密封树脂，使密封树脂的绝缘盖板周围缘端与底座基板周围缘端之间的外面成为凹曲倾斜面或者直线倾斜面.

但是，如该现有技术那样，当采用将绝缘盖板安装在焊剂上，通过在周围填充树脂进行密封的方法的情况下，难于控制底座基板与绝缘盖板之间的树脂厚度，存在保护元件整体的厚度产生离散的不良情况.

此外，在该现有技术描述的方法中，底座基板与绝缘盖板之间的距离，依存于焊剂的量和绝缘盖板的押进压力等，因焊剂的涂敷不均和押进压力的变动而发生很大变化.

因此，不能保证保护元件整体的厚度，难于稳定地对应保护元件进一步薄型化的要求.近年来，设备的小型化和薄型化日益进展，随之也要求上述保护元件进一步小型化、薄型化，上述问题成为深刻的问题.

发明内容

本发明是鉴于这样的现有情况而提出的，其目的在于：提供能够可靠地决定底座基板与绝缘盖板之间的距离、没有厚度的离散的、尺寸稳定性优越的保护元件.

为了解决上述课题，本发明是用于防止过电流及过电压的保护元件，具有：底座基板；在上述底座基板上形成的第1及第2的一对电极；连接在上述第1的一对电极之间，用于通过其熔断来切断流过该电极之间的电流的低熔点金属体；连接在上述第2的一对电极之间，同时与上述低熔点金属体相接近地并联配置，用于在异常时发热并熔融上述低熔点金属体的发热体；分别与上述第1及第2的一对电极相接触设置的间隔构件；以及在上述底座基板的形成电极的一侧上与该底座基板对置设置，并以与上述间隔构件相接触的状态进行定位固定的绝缘盖板.

在本发明中，上述间隔构件是与上述电极连接设置的导线也是有效的。

在本发明中，在上述导线上设置折叠部，上述绝缘盖板与该折叠部接触也是有效的.

在本发明中，在上述绝缘盖板上，形成与上述低熔点金属体的熔断部对应的凹部也是有效的.

在本发明中，上述绝缘盖板弯曲形成，使之与上述低熔点金属体的熔断部对应地形成凹部也是有效的。

本发明是用于防止过电流及过电压的保护元件，具有：底座基板；在上述底座基板上形成的第1及第2的一对电极；连接在上述第1的一对电极之间，用于通过其熔断来切断流过该电极之间的电流的低熔点金属体；用于连接在上述第2的一对电极之间，同时与上述低熔点金属体相接近地并联配置，在异常时发热并熔融上述低熔点金属体的发热体；以及在上述底座基板的形成了电极的一侧上，与该底座基板对置设置的绝缘盖板，使在上述绝缘盖板上设置的间隔构件以与上述底座基板相接触的状态进行定位固定.

在本发明中，形成突起作为上述间隔构件也是有效的.

在本发明中，上述突起形成在上述绝缘盖板的边缘部上，绝缘盖板形成为机壳形状也是有效的.

在本发明中，在上述底座基板上设置与上述突起对应的孔部也是有效的.

在具有以上结构的本发明的保护元件中，由于绝缘盖板以与在底座基板侧设置的间隔构件(例如导线)相接触的状态，或者使在绝缘盖自身上设置的间隔构件部与底座基板侧接触，并定位固定在底座基板上，通过间隔构件的厚度和间隔部的高度，能够可靠地规定底座基板与绝缘盖板的距离.

因此，按照本发明，与底座基板与绝缘盖板之间的距离依存于焊剂的量和绝缘盖板的押进压力等现有技术不同，使底座基板与绝缘盖板之间的距离成为恒定，在实现薄型化的同时，能够确保尺寸稳定性。

附图说明

图1是表示本发明的保护元件的内部结构的平面图.

图2(a)、(b)是图1的A-A线的概略剖面图，表示将绝缘盖板定位固定后的状态.

图3是将设置了折叠部的导线作为间隔的保护元件的概略剖面图.

图4(a)是表示在绝缘盖板上形成了凹部的例子的概略剖面图，图4(b)是表示将绝缘盖板弯曲形成的例子的概略剖面图.

图5(a)、(b)是表示在绝缘盖板侧上形成了间隔部的例子，图5(a)是形成了销钉的例子，图5(b)是形成为机壳形状的例子.

图6是表示在实施例中制作的保护元件的内部结构概略剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明应用了本发明的保护元件的最佳方式.

图1表示应用了本发明的保护元件的一个例子(第1实施方式).再有，图1是在除去了绝缘盖板状态下的平面图.本例的保护元件是所谓的基板型的保护元件(基板型熔断器)，在规定大小的底座基板1上，相接近地并联配置起到通过熔断来切断电流的熔断器功能的低熔点金属体2和在异常情况时发热并用于熔融上述低熔点金属体2的发热体(加热器)3.

在这里，在底座基板1的表面上，形成上述低熔点金属体2用的一对电极4、5及上述发热体3用的一对电极6、7，例如通过印刷法以对这些电极4、5或者6、7电连接的形式形成上述低熔点金属体2和发热体3.此外，在各电极4、5、6、7上，分别连接导线8、9、10、11，起到作为外部端子的作用.

在本发明的情况下，作为底座基板1的材质，只要是具有绝缘性的材料，无论什么都可以，例如，能够使用陶瓷基板、在玻璃环氧树脂基板那样的印刷电路基板上使用的基板、玻璃基板、树脂基板、绝缘处理金属基板等。在这些基板中，耐热性优越、良导热性的绝缘基板的陶瓷基板很合适。

此外，作为具有熔断器功能的低熔点金属体2的形成材料，能够使用迄今作为熔断器材料使用的各种低熔点金属体，例如，能够使用特开平8-161990号公报的表1中描述的合金等.具体地说，能够举出：BiSnPb合金、BiPbSn合金、BiPb合金、BiSn合金、SnPb合金、SnAg合金、PbIn合金、ZnAl合金、InSn合金、PbAgSn合金等。此外，低熔点金属体2的形状可以是薄片状，也可以是棒状.

发热体3，例如，通过涂敷由氧化钌、碳黑等导电材料与水玻璃等无机系粘合剂，或者热固化性树脂等有机系粘合剂构成的电阻膏，按照需要经烧结形成.此外，也可以用印刷、电镀、蒸镀、溅射等形成氧化钌、碳黑等的薄膜，也可以通过这些薄膜的张贴、层叠等形成。

熔融的低熔点金属体2流入而成的电极，即，关于低熔点金属体2用的电极4、5的构成材料没有特别的限制，能够使用与熔融状态的低熔点金属体2的浸润性较好的材料.例如，铜等金属单体和至少表面由Ag、Ag-Pt、Ag-Pd、Au等形成的材料.关于发热体3用的电极6、7，虽然不必考虑与熔融状态低熔点金属体2的浸润性，但由于通常与上述低熔点金属体2用的电极4、5成批形成，故采用与低熔点金属体2用的电极4、5同样的材料形成。

在导线8、9、10、11中，使用扁平加工的线材或圆线等金属制的线材，通过焊接或熔接等安装在上述电极4、5、6、7上，由此，形成与这些电极的电连接.在采用这样的带导线的形态的情况下，通过使导线的位置相对于电极4、5、6、7左右对称，在安装作业时能够不考虑安装面进行作业.

此外，在低熔点金属体2的上面，为了防止其表面氧化，设置由焊剂等构成的内侧密封部12，以覆盖低熔点金属体2.这种情况下，作为焊剂能够使用松香系焊剂等任何一个众所周知的焊剂，其粘度等也是任意的.

再有，如图2(a)、(b)所示，该内侧密封部12能够采取与绝缘盖板13的内侧面不接触的情况或者接触的情况下的任何一种结构.

以上，是本实施方式的保护元件的内部结构，如图2(a)、(b)所示，在本实施方式的保护元件中，设置绝缘盖板13使之覆盖低熔点金属体2和发热体3.

通过设置这样的绝缘盖板13，例如能够抑制内侧密封部12的隆起等(参照图2(b))，并能够实现保护元件整体的薄型化.绝缘盖板13的材质只要是具有能够承受低熔点金属体2的熔断的耐热性和机械强度的绝缘材料，任何材料均可，例如，玻璃、陶瓷、塑料、玻璃环氧树脂基板那样的印刷电路基板中使用的基板材料等，能够应用各种材料.特别是，在使用陶瓷板那样机械强度高的材料的情况下，绝缘盖板13自身的厚度也能够减薄，对保护元件整体的薄型化有很大贡献。

由陶瓷那样导热性优越的材料构成绝缘盖板13，如图2(b)所示，通过内侧密封部12(焊剂)与底座基板1侧接触(热耦合)，从而能够制成这样的熔断器，该熔断器对于来自向保护设备的通常安装接触面侧，即底座基板1一侧以外的热，响应性良好.这种情况下，从来自两面的热检测考虑，绝缘盖板13的大小最好与底座基板1的大小相等，但不仅限于此，即使任何一者较小或者较大都能够得到同样的效果.

在这里，以与导线8、9、10、11接触的状态按压绝缘盖板13，通过在其周围配置树脂14，保持规定的间隔定位并固定在底座基板1，在这些绝缘盖板13与底座基板1之间的空间中容纳低熔点金属体2及发热体3.

即，在本实施方式中，绝缘盖板13与导线8、9、10、11直接接触，因此，这些导线8、9、10、11起到作为确定底座基板1与绝缘盖板13之间的距离的间隔构件的功能.

这样，使绝缘盖板13与作为设置在底座基板1侧上的间隔构件的导线8、9、10、11接触，通过定位并固定在底座基板1上，就能够由导线8、9、10、11的厚度可靠地规定底座基板1与绝缘盖板13的间隔(距离).

在本实施方式中，导线8、9、10、11由金属构成，由于具有较高的刚性，故与依存于焊剂的量或绝缘盖板的按进压力等现有技术不同，底座基板1与绝缘盖板13之间的距离恒定，能够实现薄型化，同时，也能够确保尺寸稳定性.

以上，是以导线8、9、10、11的厚度比低熔点金属体2或发热体3的厚度还厚为前提，例如，在导线8、9、10、11的厚度比低熔点金属体2或发热体3的厚度薄的情况下，如图3所示，将导线8、9、10、11与绝缘盖板13连接的部分，即，将与电极4、5、6、7连接的前端部分折叠，形成折叠部8a、9a、10a、11a，能够使绝缘盖板13与这些折叠部8a、9a、10a、11a接触并固定.这种情况下，绝缘盖板13与底座基板1之间的间隔扩大到导线8、9、10、11的厚度的2倍左右，能够与低熔点金属体2或发热体3的厚度比导线8、9、10、11的厚度厚的情况相对应。

此外，为了确保熔融的低熔点金属体2的容纳空间，如图4(a)所示，能够在绝缘盖板13的内侧面上设置凹部13a，或者，如图4(b)所示，能够将绝缘盖板13自身弯曲形成，使之与低熔点金属体2的熔断部对应形成凹部13a.通过进行这样的变更，能够既将保护元件的厚度抑制到最小限度，又能够充分确保熔融的低熔点金属体2的容纳空间.

在本发明的情况下，作为间隔构件所使用的部件不仅限于上述导线8、9、10、11，也可以使用其他的构件.这种情况下，除利用安装在保护元件的底座基板1上的部件等之外，也能够通过其他途径将间隔构件预先形成在底座基板1上。此外，例如，在利用导线8、9、10、11的情况下，作为其高度调整，也能够调整安装导线8、9、10、11的电极4、5、6、7的厚度，或采用导电性粘接剂或膏等进行调整.但是，在使用导电性粘接剂或膏等的情况下，由于当它们的厚度太厚时就成为变动的主要原因，因而需要注意.

上述保护元件，都是以绝缘盖板13的间隔构件设置在底座基板1一侧的情况的例子，但不仅限于此，也能够在绝缘盖板13自身上预先形成成为间隔的部分。

例如，如图5(a)所示，在绝缘盖板13的4角部分上预先形成销钉13b，也能够通过将这些销钉与底座基板1接触来规定绝缘盖板13的高度位置。在这种情况下，销钉13b起到作为间隔构件的作用.此外，在底座基板1的安装销钉13b的部分上实施销钉孔加工，如果将销钉13b插入该孔部1a中，就能够进一步提高尺寸稳定性、位置稳定性.

再有，也能够形成比销钉大的加强筋代替上述销钉13b，将它作为间隔构件.此外，如图5(b)所示，也能够在绝缘盖板13的边缘部上突出形成壁部13c，使绝缘盖板13成为机壳形状(盖状)。总之，上述销钉13b或加强筋、壁部13c能够通过注塑成型等简单地形成在绝缘盖板13上.

以上，就应用了本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于这些实施方式，当然可以在不脱离本发明的宗旨的范围内进行适当的变更.例如，在现有的实施方式中，是通过发热体3的发热熔断低熔点金属体2，但也能够应用于没有发热体的自熔融型的保护元件。

接着，基于实验结果，说明应用本发明的具体的实施例.

实施例1

本实施例是在图6所示的自熔融型的保护元件中应用的例子。如图6所示，制作的保护元件的结构是在底座基板21上设置一对电极22、23，通过低熔点金属体24将这些电极连接起来，同时，将导线25、26连接在各电板22、23上而成.

具体地说，使用具有6mm×6mm大小、厚度0.5mm的陶瓷基板作为底座基板21，在该底座基板21上形成电极22、23.通过印刷形成了由Ag-Pd构成的电极作为各电极22、23.

而且，在这些电极22、23之间熔接低熔点金属体(宽1mm、厚0.1mm)将其连接，用松香系焊剂(没有图示)进行密封。此外，在各电极22、23上，采用焊接方式连接Ni电镀Cu导线(宽1mm、厚0.5mm)作为导线25、26.

接着，在底座基板21的外周上涂敷2液性环氧树脂，放置陶瓷制的绝缘盖板(大小6mm×6mm、厚0.5mm)(没有图示)，进行按压直到与导线25、26接触，在40℃、8小时条件下，固化上述环氧树脂。

实施例2

基本的保护元件的结构与之前的实施例同样.在本实施例中，在2液性环氧树脂固化时，在绝缘盖板上装上重物，以抑制固化时的流动。

比较例

基本的保护元件的结构与之前的实施例1同样.但是，没有按压直到使绝缘盖板与导线接触为止这一点与实施例1不同.

评价结果

对通过以上方法制作的实施例及比较例的保护元件(各10个)，测量了它的平均厚度与厚度范围.其结果示于表1.

[表1]

 

	平均厚度(mm)        厚度范围(mm)
		实施例1实施例2比较例	1.30                 1.25～1.401.28                 1.25～1.351.55                 1.4～1.8

从该表1可知，通过使底座基板上的导线与绝缘盖板接触，能够明显地减薄保护元件的厚度，而且厚度不均也少，因而能够稳定地制造.

按照本发明，由于是在绝缘盖板与设置在底座基板侧上的间隔构件(例如导线)相接触的状态下，或者使在绝缘盖板自身上设置的间隔部与底座基板相接触，并固定在底座基板上，能够可靠地确定底座基板与绝缘盖板之间的距离，并能够既实现薄型化，又能够得到没有厚度离散的尺寸稳定性优越的保护元件.

Claims (4)

1.一种用于防止过电流及过电压的保护元件，其特征在于，具有：

底座基板；

在所述底座基板上形成的第1及第2的一对电极；

连接在所述第1的一对电极之间，用于通过其熔断来切断流过该电极之间的电流的低熔点金属体；

连接在所述第2的一对电极之间，同时与所述低熔点金属体相接近地并联配置，用于在异常时发热并熔融所述低熔点金属体的发热体；

分别与所述第1及第2的一对电极上相接触而设置、由高刚性的金属构成、厚度比所述低熔点金属体以及所述发热体厚并且作为外部端子发挥作用的间隔构件；以及

在所述底座基板的形成了所述电极的一侧上，与该底座基板对置设置，以与所述间隔构件上直接接触的状态进行定位固定的由陶瓷构成的绝缘盖板，

利用所述间隔构件的厚度进行限制以使得所述底座基板和所述绝缘盖板之间的距离保持规定的值，同时，以使得构成为将所述低熔点金属体和所述发热体收纳在所述底座基板和所述绝缘盖板之间的空间。

2.一种用于防止过电流及过电压的保护元件，其特征在于，具有：

底座基板；

在所述底座基板上形成的第1及第2的一对电极；

连接在所述第1的一对电极之间，用于通过其熔断来切断流过该电极之间的电流的低熔点金属体；

连接在所述第2的一对电极之间，同时与所述低熔点金属体相接近地并联配置，用于在异常时发热并熔融所述低熔点金属体的发热体；

分别与所述第1及第2的一对电极相接触而设置的间隔构件；以及

在所述底座基板的形成了电极的一侧上，与该底座基板对置设置，以与所述间隔构件相接触的状态进行定位固定的绝缘盖板，

在所述导线上设置折叠部，所述绝缘盖板与该折叠部相接触。

3.如权利要求1所述的保护元件，其特征在于：

在所述绝缘盖板上，形成与所述低熔点金属体的熔断部对应的凹部。

4.如权利要求1所述的保护元件，其特征在于：

所述绝缘盖板弯曲形成，使之与所述低熔点金属体的熔断部对应形成凹部。

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