CN105814657A - 开关元件、开关电路以及报警电路 - Google Patents

Abstract

本发明能够不利用物理性的机械要素的连动而实现小型化、且迅速使电路运行。本发明包括：绝缘基板(10)、接近地形成于绝缘基板(10)上的第一电极(11)、第二电极(12)、搭载于第一电极(11)上的第一可熔导体(13)、及形成于绝缘基板(10)且熔点高于第一可熔导体(13)的高熔点金属体(15)，另外，利用伴随向高熔点金属体(15)通入过电流而产生的发热使第一可熔导体(13)熔融，经由该熔融导体将第一电极(11)及第二电极(12)连接，使第一电极(11)及第二电极(12)在电气上短路。

Description

开关元件、开关电路以及报警电路

对关联申请的交叉引用

本申请主张日本专利申请2013-249565号(2013年12月2日申请)的优先权，在此，为了进行参照而引用该申请的全部公开内容。

技术领域

本发明涉及开关元件及开关电路，特别涉及能实现小型化、且容易安装到通过表面贴装而动作的元件中的开关元件及开关电路。

背景技术

作为使报警器运行的开关元件，一般使用报警用保险丝。若表示报警用保险丝的一例，则如图16所示，在保险丝支架100内，设有分别与使报警器运行的报警电路105连接且平常为隔开地配置的一对报警接点101、报警接点102、使报警接点101与报警接点102接触的弹簧103、及使弹簧103保持在向与报警接点102隔开的位置施加压力的位置的保险丝104。

报警接点101、报警接点102是通过接触而使报警电路105运行的接点，并且由板弹簧等具有弹性的导通材料形成，并且为接近配置。报警电路105例如使蜂鸣器或灯运行、利用晶闸管或继电器电路的驱动等而使报警系统运行等。

弹簧103通过保险丝104而保持为向与报警接点102隔开的位置施加压力的状态。并且，弹簧103通过保险丝104的熔断而恢复弹性，并且挤压报警接点102而与报警接点101接触。

保险丝104保持为使弹簧103弹性移位的状态，若根据各种传感器的检测而通电则会因自发热而熔断，从而使弹簧103开放。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-76610号公报

发明内容

技术课题

现有的报警用保险丝中使用以下构成：通过保险丝104而保持为使弹簧103弹性移位的状态，并且通过使保险丝104熔断而使该弹簧103的应力释放，从而物理性地挤压报警接点102，由此，使报警接点101、报警接点102之间短路。在这样的报警用保险丝中，使用有利用机械要素的物理性连动而使报警电路运行的结构，因而，确保报警接点101、报警接点102或弹簧103的可动范围等使报警用保险丝的结构变大，难以使用在被狭小化了的电路中，并且制造成本也高。

另外，为了使报警接点101、报警接点102短路，必须使保险丝104熔断，因此，只要不持续通入超过额定值的电流、使保险丝104熔断，则无法使报警电路运行。

因此，本发明的目的在于提供一种可不利用物理性的机械要素的连动而能实现小型化、且迅速使电路运行的开关元件及开关电路、以及使用其的报警电路。

技术方案

为了解决所述课题，本发明的开关元件包括：绝缘基板；第一电极、第二电极，接近地形成于所述绝缘基板上；第一可熔导体，搭载于所述第一电极上；及高熔点金属体，形成于所述绝缘基板，并且熔点高于所述第一可熔导体；利用伴随对所述高熔点金属体的通电而产生的发热使所述第一可熔导体熔融，经由所述第一可熔导体的熔融导体将所述第一电极和所述第二电极连接，使所述第一电极与所述第二电极在电气上短路。

另外，本发明的开关电路包括：开关部，具有第一电极及第二电极，所述第一电极和所述第二电极彼此开路且与外部电路连接，并且在第一电极及第二电极中的至少一个上搭载有可熔导体，通过使所述第一电极与所述第二电极短路而使所述外部电路运行；及保险丝，具有比所述可熔导体的熔点高的熔点，并且连接到在电气上独立于所述开关部而形成的功能电路；利用伴随所述功能电路对所述保险丝通电而产生的发热，使所述可熔导体熔融，利用所述可熔导体的熔融导体而使所述第一电极、第二电极短路，从而使所述外部电路运行。

另外，本发明的报警电路包括：运行电路，其具有彼此开路且在至少一个上搭载有可熔导体的第一电极、第二电极，利用使所述第一电极、第二电极短路的开关部而使报警器运行；及

控制电路，其具有保险丝与功能电路，所述控制电路以在电气上独立于所述运行电路的方式形成，所述保险丝具有比所述可熔导体的熔点高的熔点，所述功能电路和所述保险丝串联地与电源连接；伴随所述功能电路异常时流动的过电流而使所述保险丝熔断，利用熔断时产生的热量使所述可熔导体熔融，并且利用所述可熔导体的熔融导体使所述第一电极、第二电极短路，从而使所述报警器运行。

发明效果

根据本发明，能不使用弹簧或报警接点等机械要素、且不利用机械要素的物理性连动而实现构成，因此，在绝缘基板的面内，能紧凑地设计，并且也可贴装于被狭小化了的贴装区域。另外，根据本发明，因利用高熔点金属体的热而使开关接通(on)，因而，无需阻断保险丝便能探测到异常的过电流且使电路运行。进而，根据本发明，能利用回焊(reflow)贴装等对绝缘基板进行表面贴装，并且也能简单地贴装于被狭小化了的贴装区域。

附图说明

图1为表示应用了本发明的开关元件的运行前的状态的图，图1(A)为俯视图，图1(B)为A-A’剖面图，图1(C)为电路图。

图2为表示第二可熔导体搭载于第二电极上的开关元件的运行前的状态的图，图2(A)为俯视图，图2(B)为A-A’剖面图，图2(C)为电路图。

图3为表示开关元件的高熔点金属体发热、且经由可熔导体的熔融导体而使第一电极、第二电极短路的状态的图，图3(A)为俯视图，图3(B)为A-A’剖面图，图3(C)为电路图。

图4为表示开关元件的高熔点金属体熔断的状态的图，图4(A)为俯视图，图4(B)为A-A’剖面图，图4(C)为电路图。

图5为表示报警电路的电路图。

图6为表示将高熔点金属体与第一电极连接的开关元件的图，图6(A)为俯视图，图6(B)为A-A’剖面图，图6(C)为电路图。

图7为表示在罩构件形成有罩部电极的开关元件的剖面图。

图8为表示在绝缘基板的表面上使高熔点金属体与第一电极、第二电极及第一可熔导体、第二可熔导体重叠的开关元件的图，图8(A)为俯视图，图8(B)为A-A’剖面图。

图9为表示在绝缘基板的背面形成高熔点金属体，且使形成于绝缘基板的表面的第一电极、第二电极及第一可熔导体、第二可熔导体重叠的开关元件的图，图9(A)为俯视图，图9(B)为A-A’剖面图。

图10为表示具有高熔点金属层与低熔点金属层、且包括被覆构造的可熔导体的立体图，图10(A)表示将高熔点金属层作为内层且由低熔点金属层被覆的构造，图10(B)表示将低熔点金属层作为内层且由高熔点金属层被覆的构造。

图11为表示包括高熔点金属层与低熔点金属层的层叠构造的可熔导体的立体图，图11(A)表示上下2层构造，图11(B)表示内层及外层的3层构造。

图12为表示包括高熔点金属层与低熔点金属层的多层构造的可熔导体的剖面图。

图13为表示在高熔点金属层的表面形成有线状的开口部、且低熔点金属层露出的可熔导体的俯视图，图13(A)中沿长度方向形成有开口部，图13(B)中沿宽度方向形成有开口部。

图14为表示在高熔点金属层的表面形成有圆形的开口部、且低熔点金属层露出的可熔导体的俯视图。

图15为表示在高熔点金属层形成有圆形的开口部、且在内部填充有低熔点金属的可熔导体的俯视图。

图16为表示现有的报警元件的图，图16(A)为运行前的剖面图，图16(B)为运行后的剖面图。

符号说明

1、40、50：开关元件；2：开关；10：绝缘基板；10a：表面；10f：背面；11：第一电极；12：第二电极；13：第一可熔导体；14：第二可熔导体；15：高熔点金属体；16：绝缘层；17：连接用焊料；18：助焊剂；19：连接部；20：罩构件；21：侧壁；22：顶面部；23：罩部电极；30：报警电路；31：报警器；32：功能电路。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的开关元件、开关电路及报警电路进行详细说明。应予说明，本发明并不仅限于以下的实施方式，当然，可在不脱离本发明的宗旨的范围内进行多种变更。另外，附图为示意性的，各尺寸的比例等有时与现实情况不同。具体的尺寸等应参考以下的说明而进行判断。另外，当然，附图相互间也包含彼此的尺寸关系或比例不同的部分。

(开关元件)

作为应用了本发明的开关元件1，如图1所示，包括：绝缘基板10；接近地形成于绝缘基板10上的第一电极11、第二电极12；搭载于第一电极11上的第一可熔导体13；及形成于绝缘基板10、且熔点高于第一可熔导体13的高熔点金属体15。应予说明，图1(A)为表示开关元件1的除了罩构件20之外的部分的俯视图，图1(B)为A-A’剖面图，图1(C)为电路图。

该开关元件1的第一电极11、第二电极12与由蜂鸣器或灯或者报警系统等构成的报警器31连接，利用高熔点金属体15的发热而使第一可熔导体13熔融，由此，利用该熔融导体而使第一电极11、第二电极12之间短路，并且使作为报警器31的蜂鸣器或灯或者报警系统等运行。

绝缘基板10例如使用氧化铝、玻璃陶瓷、富铝红柱石、氧化锆等具有绝缘性的构件并形成为大致方形状。绝缘基板10也可使用其他的用于玻璃环氧基板、苯酚基板等印刷配线基板的材料，但需要注意第一可熔导体13熔断时的温度。

(第一电极、第二电极)

第一电极11、第二电极12在绝缘基板10的表面10a上彼此接近地配置并且隔开，由此开路。另外，在第一电极11搭载有后述的第一可熔导体13。第一电极11、第二电极12构成开关2，该开关2通过伴随高熔点金属体15通电而发热，使第一可熔导体13的熔融导体横跨第一电极11、第二电极12之间而凝聚、结合，并且经由该熔融导体被短路。

应予说明，如图2所示，开关元件1中，也可将第二可熔导体14搭载于第二电极12上。开关元件1中，通过设置第一可熔导体13、第二可熔导体14，能使更多的熔融导体横跨第一电极11、第二电极12之间而凝聚，并且更迅速、更可靠地使第一电极11、第二电极12之间短路。以下，以如图2所示的、在第一电极11上设有第一可熔导体13、且在第二电极12上设有第二可熔导体14的开关元件1的结构为例进行说明。

第一电极11、第二电极12被高熔点金属体15加热，从而能够使第一可熔导体13、第二可熔导体14的熔融导体容易凝聚。

第一电极11、第二电极12在绝缘基板10的侧缘10b、侧缘10c分别设有外部连接端子11a、外部连接端子12a。第一电极11、第二电极12经由这些外部连接端子11a、外部连接端子12a而与报警器31连接，并且通过开关元件1的动作，成为对于该报警器31的供电路径。

第一电极11、第二电极12可使用铜(Cu)或银(Ag)等普通的电极材料而形成。另外，优选为，在第一电极11、第二电极12的表面上，利用镀覆处理等公知的方法涂敷有镀镍/金(镀Ni/Au)、镀镍/钯(镀Ni/Pd)、镀镍/钯/金(镀Ni/Pd/Au)等被膜。由此，开关元件1能防止第一电极11、第二电极12的氧化，并且能可靠地保持第一可熔导体13、第二可熔导体14的熔融导体。另外，当回焊贴装开关元件1时，通过使将第一可熔导体13、第二可熔导体14连接的连接用焊料17熔融、或者使形成第一可熔导体13、第二可熔导体14的外层的低熔点金属熔融，能防止熔蚀(焊料腐蚀)第一电极11、第二电极12。

(高熔点金属体)

高熔点金属体15为若通电则发热的具有导电性的构件，例如包含W、Mo、Ru、Cu、Ag或者以以上这些为主要成分的合金等。高熔点金属体15可通过如下等方法形成：使这些合金或者组合物、化合物的粉状体与树脂黏合剂等混合而成为糊状物质，并且利用该丝网印刷技术对该糊状物质进行图案形成，并进行煅烧。

高熔点金属体15与第一电极11、第二电极12并排地配置于绝缘基板10的表面10a上。由此，若高熔点金属体15伴随通电而发热，则能使搭载于第一电极11、第二电极12上的第一可熔导体13、第二可熔导体14熔融。

另外，高熔点金属体15在绝缘基板10的侧缘10b、侧缘10c设有外部连接端子15a。高熔点金属体15经由外部连接端子15a而与成为报警器31运行的触发器的功能电路32连接，并且通过伴随功能电路32的异常所产生的过电流而发热。

另外，高熔点金属体15在接近第一可熔导体13、第二可熔导体14的位置，形成有相对变细且因电流集中而局部地以高温发热的发热部15b。在接近第一可熔导体13、第二可熔导体1的位置设有发热部15b，由此，高熔点金属体15能高效率地使第一可熔导体13、第二可熔导体14熔融，从而能迅速地使第一电极11、第二电极12短路。

如图2所示，当功能电路32正常运行时，高熔点金属体15中有额定值内的适当的电流流过。并且，若因功能电路32的异常而有过电流流过，则高熔点金属体15会发热，并且如图3所示，使第一可熔导体13、第二可熔导体14熔融，并且经由熔融导体而使第一电极11、第二电极12短路。此后，高熔点金属体15也持续发热，由此，如图4所示，因自身的焦耳热而熔断。由此，高熔点金属体15阻断因功能电路32的异常而产生的过电流并停止发热。即，高熔点金属体15使第一可熔导体13、第二可熔导体14熔融，并且作为通过自发热而阻断自身的供电路径的保险丝而发挥功能。

另外，高熔点金属体15设有局部成为高温的发热部15b，由此，在该发热部15b熔断。此时，就高熔点金属体15而言，发热部15b相对形成得较细，因而使熔断时产生的电弧(arc)放电也被限制为小规模，能使后述的绝缘层16实现被覆效果，并且能防止熔融导体飞散。

应予说明，高熔点金属体15是通过印刷所述导电糊而进行图案形成，除此之外，也可使用铜箔或银箔等高熔点金属箔、或铜线或银线等高熔点金属线而形成。另外，当使用高熔点金属箔或高熔点金属线来构成高熔点金属体15时，高熔点金属体15熔断后的熔融导体的泄露问题少于导电图案，因此，作为绝缘基板10，优选使用导热性优异、且能使第一可熔导体13、第二可熔导体14迅速熔融的陶瓷基板。

(绝缘层)

第一电极11、第二电极12及高熔点金属体15在绝缘基板10的表面10a上被绝缘层16被覆。绝缘层16的设置目的在于保护第一电极11、第二电极12及高熔点金属体15且使它们绝缘、以及抑制高熔点金属体15熔断时的电弧放电，并且该绝缘层16由例如玻璃层构成。

如图1、图2所示，绝缘层16覆盖高熔点金属体15的发热部15b且形成于除了第一电极11、第二电极12的前端部11b、前端部12b以外的区域上。即，第一电极11、第二电极12的前端部11b、前端部12b从绝缘层16露出，并且使后述的第一可熔导体13、第二可熔导体14能够凝聚、结合。

另外，第一电极11、第二电极12在绝缘层16的一部分形成有开口部16a。并且，第一电极11、第二电极12中，在前端部11b、前端部12b及开口部16a设有连接用焊料17，利用该连接用焊料17，横跨前端部11b、前端部12b与开口部16a之间而将第一可熔导体13、第二可熔导体14支撑在绝缘层16上。

另外，也可在高熔点金属体15与绝缘基板10之间形成由玻璃等构成的绝缘层16。由此，能提高高熔点金属体15阻断后的绝缘电阻。

(第一可熔导体、第二可熔导体)

隔着绝缘层16而搭载于第一电极11、第二电极12上的第一可熔导体13、第二可熔导体14可使用能通过高熔点金属体15的发热而迅速熔融的任意一种金属，例如，优选使用焊料或以Sn为主要成分的无Pb焊料等低熔点金属。

另外，第一可熔导体13、第二可熔导体14也可含有低熔点金属与高熔点金属。作为低熔点金属，优选使用焊料或以Sn为主要成分的无Pb焊料等；作为高熔点金属，优选使用银(Ag)或铜(Cu)或以它们为主要成分的合金等。通过含有高熔点金属与低熔点金属，当回焊贴装开关元件1时，即便回焊温度超过低熔点金属的熔融温度而使低熔点金属熔融，也能抑制低熔点金属向外部流出，并且能维持第一可熔导体13、第二可熔导体14的形状。另外，当熔断时，通过低熔点金属熔融而对高熔点金属进行熔蚀(焊料侵蚀)，由此，能在高熔点金属的熔点以下的温度迅速熔断。应予说明，第一可熔导体13、第二可熔导体14如下文所述，可以由多种构成来形成。

应予说明，为了防止氧化、提高润湿性等，优选第一可熔导体13、第二可熔导体14涂布有助焊剂18。

(开关电路、报警电路)

以上的开关元件1具有如图2(C)所示的电路构成。即，开关元件1中构成有开关2，对于该开关2而言，第一电极11与第二电极12在正常时为开路(图2(C))，若通过高熔点金属体15的发热而使第一可熔导体13、第二可熔导体14熔融，则经由该熔融导体而短路(图3(B))。并且，第一电极11的外部连接端子11a、第二电极12的外部连接端子12a构成开关2的两个端子。

并且，开关元件1例如安装到报警电路30而使用。图5为表示报警电路30的电路构成的一例的图。报警电路30包括：运行电路33，其利用开关元件1的开关2而使报警器31运行；及控制电路34，该控制电路34在电气上独立于运行电路而形成，并且具有功能电路，该功能电路使由高熔点金属体15构成的保险丝与电源串联连接，其中，高熔点金属体15的熔点高于第一可熔导体13、第二可熔导体14。

如图5所示，开关元件1中，开关2的两个外部连接端子11a、外部连接端子12a与由蜂鸣器或灯或者报警系统等构成的报警器31连接。另外，开关元件1中的高熔点金属体15的两个外部连接端子15a与功能电路32连接。

具有这样的构成的开关元件1中，利用高熔点金属体15的发热而使第一可熔导体13、第二可熔导体14熔融，并且经由该熔融导体而短路，该高熔点金属体15与构成使报警器31动作的开关2的第一电极11、第二电极12相邻地形成。即，开关元件1采用如下构成：高熔点金属体15与第一电极11、第二电极12在物理上且在电气上独立地构成，并且利用高熔点金属体15的热使第一可熔导体13、第二可熔导体14熔融而短路，也可以说是利用热而连接从而连动的结构。

因此，开关元件1可以不使用弹簧或报警接点等机械要素、且不利用机械要素的物理性连动而构成，因而，在绝缘基板10的面内，能紧凑地设计，也能贴装于被狭小化了的贴装区域。另外，开关元件1能减少零件数量、制造工时、且能实现低成本化。进而，关于开关元件1，能利用回焊贴装等对绝缘基板10进行表面贴装，也能简单地贴装于被狭小化了的贴装区域。

当实际使用时，开关元件1因功能电路32的故障，使得高熔点金属体15中有过电流流过。从而，如图3(A)所示，高熔点金属体15发热，由此，第一可熔导体13、第二可熔导体14熔融。第一可熔导体13、第二可熔导体14的熔融导体的面积大于开口部16a，并且凝聚、结合于被高熔点金属体15加热的第一电极11的前端部11b、第二电极12的前端部12b上。由此，开关元件1中，第一电极11、第二电极12之间短路，从而能够使报警器31运行。即，开关元件1的开关2接通(图3(C))。报警电路30中，通过使开关元件1的开关2接通，利用运行电路33来使报警器31运行。

此时，开关元件1通过在高熔点金属体15的第一可熔导体13、第二可熔导体14的附近设有形成得较细的发热部15b，由此，高电阻的发热部15b成为高温，能高效率地使第一可熔导体13、第二可熔导体14熔融，并且能使第一电极11、第二电极12迅速短路。另外，高熔点金属体15仅因高电阻的发热部15b而局部地成为高温，因而，朝向侧缘的两个外部连接端子15a具有散热效果，而且随之而来地能保持较低温度。因此，开关元件1的外部连接端子15a的贴装用焊料也不会熔融。

如图4所示，第一电极11、第二电极12之间短路之后，高熔点金属体15也持续发热，并且因自身的焦耳热而阻断(图4(A)、图4(B))。由此，开关元件1阻断功能电路32的通电，使发热停止(图4(C))。此时，开关元件1因高熔点金属体15被绝缘层16被覆，故能抑制电弧放电，并且能抑制熔融导体的爆发性飞散。另外，通过在高熔点金属体15设置形成得较细的发热部15b，能使熔断部位狭小化，从而减少飞散的熔融导体的量。

如此，开关元件1通过使熔点高于第一可熔导体13、第二可熔导体14的高熔点金属体15发热，使得第一可熔导体13、第二可熔导体14确实先于高熔点金属体15而熔融，从而能使第一电极11、第二电极12短路。即，开关元件1中，高熔点金属体15的阻断并非是第一电极11、第二电极12短路的必要条件。因此，开关元件1可用作报警开关，该报警开关告知伴随功能电路32的异常而有超过高熔点金属体15的额定值的电流流过。

另外，高熔点金属体15因自身的焦耳热而阻断，由此会自动停止发热。因此，开关元件1无需设置限制功能电路32的供电的机构，能以简单的结构使高熔点金属体15停止发热，并且能实现元件整体的小型化。

(高熔点金属体与第一电极的连接)

另外，如图6所示，开关元件1中也可形成有使高熔点金属体15与搭载有第一可熔导体13的第1电极11连接的连接部19。连接部19也可通过如下方式设置，即，例如使用与高熔点金属体15或第一电极11相同的导电材料，在与高熔点金属体15或第一电极11相同的步骤中进行图案形成。

若通过将高熔点金属体15与第一电极11连接，使开关元件1的高熔点金属体15因通电而发热，则经由连接部19及第一电极11将热传递至第1可熔导体13，并且能更迅速地熔融。因此，优选连接部19由导热性优异的Ag或Cu等金属材料形成。

(罩构件/罩部电极)

开关元件1在绝缘基板10上安装有保护内部的罩构件20。开关元件1通过绝缘基板10被罩构件20覆盖而保护其内部。罩构件20包括构成开关元件1的侧面的侧壁21、及构成开关元件1的上表面的顶面部22，通过使侧壁21连接到绝缘基板10上，从而成为将开关元件1的内部闭塞的盖体。与所述绝缘基板10相同，该罩构件20例如可使用热塑性塑胶、陶瓷、玻璃环氧基板等具有绝缘性的构件形成。

另外，如图7所示，也可在罩构件20的顶面部22的内面侧形成罩部电极23。罩部电极23形成于横跨第一电极11的前端部11b、第二电极12的前端部12b之间而重叠的位置。就该罩部电极23而言，若高熔点金属体15发热，使第一可熔导体13、第二可熔导体14熔融，则凝聚于第一电极11、第二电极12上的熔融导体会接触并润湿扩散，由此能增加保持熔融导体的容许量，从而能更可靠地使第一电极11、第二电极12短路。

(高熔点金属体的配置：变形例1)

应予说明，应用了本发明的开关元件也可在绝缘基板的表面上使高熔点金属体与第一电极、第二电极重叠。应予说明，以下的说明中，对于与所述的开关元件1相同的结构标注相同符号且省略其详细说明。如图8所示，该开关元件40中，横跨绝缘基板10的表面10a的相对向的侧缘10d、侧缘10e之间而形成有高熔点金属体15。另外，开关元件40中，第一电极11、第二电极12形成于绝缘基板10的表面10a的相对向的侧缘10b、侧缘10c。

高熔点金属体15在绝缘基板10的大致中央部被第1绝缘层41被覆。另外，高熔点金属体15在绝缘基板10的侧缘10d、侧缘10e分别形成有外部连接端子15a。另外，高熔点金属体15形成有发热部15b，该发热部15b通过使与第一电极11、第二电极12重叠的中间部相比两端部形成得更细而以高温发热。

第一电极11、第二电极12在绝缘基板10的侧缘10b、侧缘10c分别形成有外部连接端子11a、外部连接端子12a。另外，第一电极11、第二电极12以从侧缘10b、侧缘10c横跨第1绝缘层41的上表面的方式形成，并且通过在第1绝缘层41的上表面使彼此的前端部11b、前端部12b接近且隔开而开路。另外，第一电极11、第二电极12中除了前端部11b、前端部12b之外均被第二绝缘层42被覆。

在第二绝缘层42的一部分形成有开口部42a。并且，第一电极11、第二电极12在前端部11b、前端部12b及开口部42a设有连接用焊料，利用该连接用焊料，横跨前端部11b、前端部12b与开口部42a之间，将第一可熔导体13、第二可熔导体14支撑于第二绝缘层42上。由此，第一电极11、第二电极12的前端部11b、前端部12b、及第一可熔导体13、第二可熔导体14的至少一部分与高熔点金属体15的发热部15b重叠。应予说明，为了防止氧化、提高润湿性等，在第一可熔导体13、第二可熔导体14上涂布有助焊剂18。

与所述的开关元件1的绝缘层16相同，第1绝缘层41、第二绝缘层42优选使用玻璃等绝缘材料。

根据这样的开关元件40，由于与高熔点金属体15的发热部15b重叠地配置有第一电极11、第二电极12及第一可熔导体13、第二可熔导体14，因而，利用发热部15b的发热能迅速地使第一可熔导体13、第二可熔导体14熔融，从而使第一电极11、第二电极12短路。此时，由于开关元件40隔着由玻璃等构成的第1绝缘层41、第二绝缘层42而连续地层叠有发热部15b与第一电极11、第二电极12及第一可熔导体13、第二可熔导体14，因而，能高效率地传导发热部15b的热。

(高熔点金属体的配置：变形例2)

另外，应用了本发明的开关元件也可在绝缘基板的表面形成第一电极、第二电极，并且在绝缘基板的背面形成高熔点金属体，由此使高熔点金属体与第一电极、第二电极重叠。应予说明，以下的说明中，对于与所述开关元件1相同的结构标注相同符号且省略其详细说明。如图9所示，该开关元件50中，横跨绝缘基板10的背面10f的相对向的侧缘10d、侧缘10e之间而形成有高熔点金属体15。另外，开关元件50中，第一电极11、第二电极12形成于绝缘基板10的表面10a的相对向的侧缘10b、侧缘10c。

高熔点金属体15在绝缘基板10的大致中央部被第1绝缘层51被覆。另外，在绝缘基板10的侧缘10d、侧缘10e分别形成有高熔点金属体15的外部连接端子15a。另外，高熔点金属体15形成有发热部15b，该发热部15b通过使与第一电极11、第二电极12重叠的中间部比两端部形成得更细而以高温发热。

在绝缘基板10的侧缘10b、侧缘10c分别形成有第一电极11、第二电极12的外部连接端子11a、外部连接端子12a。另外，通过从侧缘10b、侧缘10c使彼此的前端部11b、前端部12b在绝缘基板10的表面10a的大致中央部接近且隔开，从而使第一电极11、第二电极12开路。另外，第一电极11、第二电极12除了前端部11b、前端部12b之外均被第二绝缘层52被覆。

在第二绝缘层52的一部分形成有开口部52a。并且，就第一电极11、第二电极12而言，在前端部11b、前端部12b及开口部52a设有连接用焊料，并且利用该连接用焊料，横跨前端部11b、前端部12b与开口部52a之间，将第一可熔导体13、第二可熔导体14支撑于第二绝缘层52上。由此，第一电极11、第二电极12的前端部11b、前端部12b、及第一可熔导体13、第二可熔导体14的至少一部分与高熔点金属体15的发热部15b重叠。应予说明，为了防止氧化、提高润湿性等，在第一可熔导体13、第二可熔导体14上涂布有助焊剂18。

与所述开关元件1的绝缘层16相同，第1绝缘层51、第二绝缘层52优选使用玻璃等绝缘材料。

根据这样的开关元件50，由于与高熔点金属体15的发热部15b重叠地配置有第一电极11、第二电极12及第一可熔导体13、第二可熔导体14，因而，通过发热部15b的发热能迅速地使第一可熔导体13、第二可熔导体14熔融，从而能使第一电极11、第二电极12短路。此时，开关元件50中，通过使用陶瓷基板等导热性优异的基板作为绝缘基板10，由此能将高熔点金属体15形成于与设置第一可熔导体13、第二可熔导体14的面相同的面时以同等程度加热，因而优选。

(可熔导体的变形例)

如上所述，也可以是第一可熔导体13、第二可熔导体14中的任一个或全部含有低熔点金属与高熔点金属。高熔点金属层60由以Ag、或Cu、或Ag和Cu为主要成分的合金等构成，并且低熔点金属层61由以Sn为主要成分的无Pb焊料等构成。此时，如图10(A)所示，第一可熔导体13、第二可熔导体14也可使用如下可熔导体，该可熔导体中，设有作为内层的高熔点金属层60，并且设有作为外层的低熔点金属层61。此时，第一可熔导体13、第二可熔导体14可以成为高熔点金属层60的整个面被低熔点金属层61被覆的构造，又可成为将除了相对向的一对侧面之外的部分被覆的结构。由高熔点金属层60或低熔点金属层61形成的被覆构造可使用镀覆等公知的成膜技术而形成。

另外，如图10(B)所示，第一可熔导体13、第二可熔导体14也可使用可熔导体，该可熔导体中设有作为内层的低熔点金属层61，并且设有作为外层的高熔点金属层60。此时，第一可熔导体13、第二可熔导体14可以是低熔点金属层61的整个面被高熔点金属层60被覆的构造，也可以是将除了相对向的一对侧面之外的部分被覆的构造。

另外，如图11所示，第一可熔导体13、第二可熔导体14也可为层叠有高熔点金属层60与低熔点金属层61的层叠构造。

此时，如图11(A)所示，第一可熔导体13、第二可熔导体14形成为由支撑于第一电极11、第二电极12的下层和层叠于下层之上的上层构成的2层构造，可以在作为下层的高熔点金属层60的上表面层叠作为上层的低熔点金属层61，也可相反地，在作为下层的低熔点金属层61的上表面层叠作为上层的高熔点金属层60。或者，如图11(B)所示，第一可熔导体13、第二可熔导体14也可形成为由内层和层叠于内层的上下表面的外层构成的3层构造，可以在作为内层的高熔点金属层60的上下表面层叠作为外层的低熔点金属层61，也可相反地，在作为内层的低熔点金属层61的上下表面层叠作为外层的高熔点金属层60。

另外，如图12所示，第一可熔导体13、第二可熔导体14也可为交替层叠有高熔点金属层60与低熔点金属层61的4层以上的多层构造。此时，第一可熔导体13、第二可熔导体14也可为通过构成最外层的金属层将整个面或除了相对向的一对侧面之外的部分被覆的构造。

另外，第一可熔导体13、第二可熔导体14中，也可使高熔点金属层60以条纹状局部地层叠于构成内层的低熔点金属层61的表面。图13为第一可熔导体13、第二可熔导体14的俯视图。

图13(A)所示的第一可熔导体13、第二可熔导体14中，在低熔点金属层61的表面，沿宽度方向以规定间隔使多个线状的高熔点金属层60沿长度方向形成，由此，沿长度方向形成有线状的开口部62，低熔点金属层61自该开口部62露出。第一可熔导体13、第二可熔导体14中，低熔点金属层61从开口部62露出，由此，熔融的低熔点金属与高熔点金属的接触面积增加，进一步促进高熔点金属层60的侵蚀作用，从而能提升熔断性。开口部62可通过例如在低熔点金属层61实施构成高熔点金属层60的金属的局部镀覆而形成。

另外，如图13(B)所示，第一可熔导体13、第二可熔导体14中，也可在低熔点金属层61的表面，沿长度方向以规定间隔，使多个线状的高熔点金属层60形成于宽度方向，由此，沿宽度方向形成线状的开口部62。

另外，如图14所示，第一可熔导体13、第二可熔导体14中，可在低熔点金属层61的表面形成高熔点金属层60，并且横跨高熔点金属层60的整个面而形成圆形的开口部63，并且使低熔点金属层61自该开口部63露出。开口部63可通过如下方式形成，例如在低熔点金属层61实施构成高熔点金属层60的金属的局部镀覆。

第一可熔导体13、第二可熔导体14中，通过使低熔点金属层61从开口部63露出，使熔融的低熔点金属与高熔点金属的接触面积增加，进一步促进高熔点金属的侵蚀作用，从而能提升熔断性。

另外，如图15所示，第一可熔导体13、第二可熔导体14中，也可在作为内层的高熔点金属层60形成多个开口部64，利用镀覆技术等在该高熔点金属层60形成低熔点金属层61，并且填充在开口部64内。由此，第一可熔导体13、第二可熔导体14中，熔融的低熔点金属与高熔点金属接触的面积增大，因而，能在更短的时间内使低熔点金属熔蚀高熔点金属。

另外，第一可熔导体13、第二可熔导体14优选为使低熔点金属层61的体积形成为大于高熔点金属层60的体积。第一可熔导体13、第二可熔导体14被高熔点金属体15加热，从而使低熔点金属熔融，由此熔蚀高熔点金属，因而，能迅速地熔融、熔断。因此，第一可熔导体13、第二可熔导体14中，通过使低熔点金属层61的体积形成为大于高熔点金属层60的体积，从而能促进其熔蚀作用，并且迅速地使第一电极11、第二电极12之间短路。

Claims (32)

1.一种开关元件，包括：

绝缘基板；

第一电极、第二电极，两者接近地形成于所述绝缘基板上；

第一可熔导体，其搭载于所述第一电极上；及

高熔点金属体，其形成于所述绝缘基板，并且熔点高于所述第一可熔导体；

利用伴随对所述高熔点金属体的通电而产生的发热使所述第一可熔导体熔融，经由所述第一可熔导体的熔融导体将所述第一电极和所述第二电极连接，使所述第一电极与所述第二电极在电气上短路。

2.根据权利要求1记载的开关元件，其中，所述高熔点金属体在使所述第一可熔导体熔融且使所述第一电极、第二电极短路之后熔断。

3.根据权利要求2记载的开关元件，其中，所述高熔点金属体通过自身的焦耳热而熔断。

4.根据权利要求3记载的开关元件，其中，在所述第二电极上搭载有第二可熔导体。

5.根据权利要求1记载的开关元件，其中，所述高熔点金属体由层叠于所述绝缘基板的表面的电极图案构成。

6.根据权利要求5记载的开关元件，其中，所述高熔点金属体是以银或者铜为主要成分的金属。

7.根据权利要求5或6记载的开关元件，其中，在所述高熔点金属体的电极图案的、接近所述第一可熔导体的位置形成有相对变细且因电流集中而局部地以高温发热的发热部。

8.根据权利要求1记载的开关元件，其中，所述高熔点金属体由绝缘层被覆。

9.根据权利要求5记载的开关元件，其中，在所述高熔点金属体与绝缘基板之间形成有绝缘层。

10.根据权利要求8或9记载的开关元件，其中，所述绝缘层以玻璃为主要成分。

11.根据权利要求1～4中任意一项记载的开关元件，其中，所述高熔点金属体是以铜或者银为主要成分的箔或者线。

12.根据权利要求1～6、8、9中任意一项记载的开关元件，其中，所述绝缘基板为陶瓷基板。

13.根据权利要求1～6、8、9中任意一项记载的开关元件，其中，搭载有所述第一可熔导体的所述第一电极与所述高熔点金属体连接。

14.根据权利要求1～6、8、9中任意一项记载的开关元件，其中，所述第一电极、所述第二电极与所述高熔点金属体并排地配置于所述绝缘基板的同一平面。

15.根据权利要求1～6、8、9中任意一项记载的开关元件，其中，在所述绝缘基板的一个面上，所述第一电极、所述第二电极隔着绝缘层层叠在所述高熔点金属体上。

16.根据权利要求1～6、8、9中任意一项记载的开关元件，其中，在所述绝缘基板的一个面配置有所述第一电极、所述第二电极，在所述绝缘基板的另一面配置有所述高熔点金属体，至少将搭载于所述第一电极上的所述第一可熔导体与所述高熔点金属体重叠。

17.根据权利要求1～6、8、9中任意一项记载的开关元件，其中，所述第一可熔导体为焊料。

18.根据权利要求1记载的开关元件，其中，所述第一可熔导体含有低熔点金属与高熔点金属，

所述低熔点金属通过所述高熔点金属体的发热而熔融，并且熔蚀所述高熔点金属。

19.根据权利要求18记载的开关元件，其中，所述低熔点金属为焊料，

所述高熔点金属是以银、铜、或者银或铜为主要成分的合金。

20.根据权利要求18记载的开关元件，其中，所述第一可熔导体是内层为所述高熔点金属且外层为所述低熔点金属的被覆构造。

21.根据权利要求18记载的开关元件，其中，所述第一可熔导体是内层为所述低熔点金属且外层为所述高熔点金属的被覆构造。

22.根据权利要求18记载的开关元件，其中，所述第一可熔导体为层叠有所述低熔点金属与所述高熔点金属的层叠构造。

23.根据权利要求18记载的开关元件，其中，所述第一可熔导体为交替层叠有所述低熔点金属与所述高熔点金属的4层以上的多层构造。

24.根据权利要求18记载的开关元件，其中，所述第一可熔导体在形成于构成内层的所述低熔点金属的表面上的所述高熔点金属设有开口部。

25.根据权利要求18记载的开关元件，其中，所述第一可熔导体包括具有多个开口部的所述高熔点金属的层、及形成于所述高熔点金属的层上的所述低熔点金属的层，并且在所述开口部填充有所述低熔点金属。

26.根据权利要求18～25中任意一项记载的开关元件，其中，所述第一可熔导体中，所述低熔点金属的体积大于所述高熔点金属的体积。

27.根据权利要求1～6、8、9、18～25中任意一项记载的开关元件，其中，在所述第一可熔导体上涂敷有助焊剂。

28.根据权利要求1～6、8、9、18～25中任意一项记载的开关元件，其中在所述第一电极和所述第二电极表面被覆有镀镍/金、镀镍/钯、镀镍/钯/金中的任一个。

29.根据权利要求1～6、8、9、18～25中任意一项记载的开关元件，其中，该开关元件包括罩构件，所述罩构件设于所述绝缘基板上并保护内部，

所述罩构件在与所述第一电极与所述第二电极重叠的位置设有罩部电极。

30.—种开关电路，包括：

开关部，其具有第一电极及第二电极，所述第一电极和所述第二电极彼此开路且与外部电路连接、并且在所述第一电极和所述第二电极中至少一个上搭载有可熔导体，通过使所述第一电极与所述第二电极短路而使所述外部电路运行；及

保险丝，其具有比所述可熔导体的熔点高的熔点，并且连接到在电气上独立于所述开关部而形成的功能电路；

利用伴随所述功能电路对所述保险丝通电而产生的发热，使所述可熔导体熔融，利用所述可熔导体的熔融导体而使所述第一电极、所述第二电极短路，从而使所述外部电路运行。

31.根据权利要求30记载的开关元件，其中，通过使金属体因自身的焦耳热熔断，从而停止对所述保险丝的通电。

32.—种报警电路，包括：

运行电路，其具有彼此开路且在至少一个上搭载有可熔导体的第一电极、第二电极，利用使所述第一电极、所述第二电极短路的开关部而使报警器运行；及

控制电路，具有保险丝与功能电路，所述控制电路以在电气上独立于所述运行电路的方式形成，所述保险丝具有比所述可熔导体的熔点高的熔点，所述功能电路和所述保险丝串联地与电源连接；

伴随所述功能电路异常时流动的过电流而使所述保险丝熔断，利用熔断时产生的热量使所述可熔导体熔融，并且利用所述可熔导体的熔融导体使所述第一电极、所述第二电极短路，从而使所述报警器运行。