JP2001135502A

JP2001135502A - 電子部品

Info

Publication number: JP2001135502A
Application number: JP2000252109A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Miyauchi; 克行宮内; Akihiro Takami; 昭宏高見; Kaname Matsui; 要松井; Yasuo Wakahata; 康男若畑; Takashi Igarashi; 賞五十嵐; Naoki Muto; 直樹武藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2001-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】素子が完全に熱破壊する前にショート経路を
形成し、素子に電流が流れるのを抑制することにより完
全に熱破壊するのを防止できる電子部品を提供すること
を目的とする。【解決手段】バリスタ素子１の電極２ａ，２ｂにリー
ド端子３ａ，３ｂの一端部を電気的に接続固定する。次
に熱可塑性樹脂フィルム５を電極２ａ，２ｂとリード端
子３ａ，３ｂの接続部に被せて、この上から金属片６を
バリスタ素子１に挿入し、固定する。次に、リード端子
３ａ，３ｂの引き出し部を除き、外装樹脂７で被覆す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば酸化亜鉛バ
リスタなどにおいて過電圧が印加された場合でも熱破壊
する恐れを防止できる電子部品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子部品について酸化亜鉛バリス
タを用いて図面を参照しながら説明する。図９は一般的
なサージ対策回路を示す。電源１００及び被保護機器１
０１の間に酸化亜鉛バリスタ１０２が並列に電流ヒュー
ズ１０３が直列に配置されている。この電流ヒューズ１
０３は酸化亜鉛バリスタ１０２が発熱し、過電流が流れ
た場合の安全対策として設置されている。

【０００３】しかしながら、酸化亜鉛バリスタ１０２に
過電圧が印加された場合に、電流ヒューズ１０３が溶断
する前に酸化亜鉛バリスタ１０２が熱破壊する恐れがあ
る。

【０００４】そこで、従来の酸化亜鉛バリスタは、図１
０、図１１に示すようにバリスタ素子１１の表面に設け
た電極１２にそれぞれリード端子１３をハンダ１４で接
続するとともに、バリスタ素子１１及びリード端子１３
と電極１２の接続部を外装樹脂１５で被覆したものであ
り、外装樹脂１５で覆われたリード端子１３間に空間１
６を設けたものであった。この酸化亜鉛バリスタに過電
圧が長時間印加されるとハンダ１４が溶解し、リード端
子１３間の空間１６に流れ込むことにより、リード端子
１３間が短絡する。その結果バリスタ素子１１に電流が
流れなくなり、バリスタ素子１１の温度上昇が抑制され
ることにより、酸化亜鉛バリスタが熱破壊するのを防止
するものである（実開平２−６８４０３号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この酸
化亜鉛バリスタに過電圧が印加された場合、ハンダ１４
が溶解して空間１６に流れ込みショート経路を形成する
までに時間がかかるため、ショート経路が形成される前
にバリスタ素子１１が完全に熱破壊し、周辺回路に悪影
響を及ぼすという問題点を有していた。

【０００６】そこで本発明は、素子が所定の温度に達す
ると短時間でショート経路を形成し、完全に熱破壊する
のを防止できる電子部品を提供することを目的とするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の電子部品は、表面に一対の電極を有する素子
と、前記電極に電気的に接続した一対のリード端子と、
前記電極間を接続する導体部品と、前記電極の少なくと
も一方の電極と前記導体部品間に設けた熱可塑性樹脂
と、前記素子と、前記熱可塑性樹脂と、前記導体部品及
びリード端子の前記電極との接続部を被覆した外装樹脂
とを備え、この導体部品は前記熱可塑性樹脂が軟化した
とき前記電極間を短絡させるものであり、上記目的を達
成することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、表面に一対の電極を有する素子と、前記電極に電気
的に接続した一対のリード端子と、前記電極間を挟むこ
とにより前記素子に固定する導体部品と、前記電極の少
なくとも一方の電極と前記導体部品間に設けた熱可塑性
樹脂と、素子と、熱可塑性樹脂と、導体部品及びリード
端子の前記電極との接続部を被覆した外装樹脂とを備
え、この導体部品は前記熱可塑性樹脂が軟化した時前記
電極間を短絡させることのできるものであり、過電圧が
印加され素子が所定の温度に達すると直ちにショート経
路を形成し、素子に電流が流れないようにし、素子が完
全に熱破壊するのを防止できるものである。

【０００９】請求項２に記載の発明は、外装樹脂が内部
が軟質樹脂で外部が硬質樹脂の二層を有する請求項１に
記載の電子部品であり、内部が軟質樹脂であるため熱可
塑性樹脂が軟化した時、導体部品と電極との電気的接続
を確実に取ることができるものである。

【００１０】請求項３に記載の発明は、導体部品にバネ
性を持たせた請求項１に記載の電子部品であり、熱可塑
性樹脂が軟化した時、導体部品と電極との電気的接続を
確実に取ることができるものである。

【００１１】請求項４に記載の発明は、導体部品の電極
を挟む部分の幅を素子の厚みより小さくした請求項１に
記載の電子部品であり、導体部品を安定して固定でき熱
可塑性樹脂が軟化した時、導体部品と電極との電気的接
続を確実に取ることができるものである。

【００１２】請求項５に記載の発明は、軟化点が素子の
熱破壊温度よりも低い熱可塑性樹脂を用いる請求項１に
記載の電子部品であり、素子が完全に熱破壊する前にシ
ョート経路を形成することができる。

【００１３】請求項６に記載の発明は、ガラス転移点が
素子の破壊温度よりも低い熱可塑性樹脂を用いる請求項
１に記載の電子部品であり、素子が完全に熱破壊する前
にショート経路を形成することができる。

【００１４】請求項７に記載の発明は、導体部品と熱可
塑性樹脂とを一体化させた請求項１に記載の電子部品で
あり、組立工程を簡素化でき、量産性を向上させること
ができる。

【００１５】請求項８に記載の発明は、導体部品表面の
電極との非当接面にも熱可塑性樹脂を設けた請求項１に
記載の電子部品であり、素子側面に導体部品が直接接触
したとしてもサージ耐量の低下を防止することができ
る。

【００１６】請求項９に記載の発明は、導体部品端部を
曲面状とした請求項１に記載の電子部品であり、導体部
品で熱可塑性樹脂を破損するのを防止できる。

【００１７】請求項１０に記載の発明は、導体部品の熱
可塑性樹脂との接触部分に表面が曲面状の突起を設けた
請求項１に記載の電子部品であり、熱可塑性樹脂が軟化
したときも確実にショート経路を形成することができる
ものである。

【００１８】請求項１１に記載の発明は、熱可塑性樹脂
と導体部品の間に金属箔を設けた請求項１に記載の電子
部品であり、特に導体部品を素子に挿入固定するときに
発生しやすい熱可塑性樹脂の破損を防止することができ
る。

【００１９】以下本発明の一実施の形態について酸化亜
鉛バリスタを例に図面を参照しながら説明する。

【００２０】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態における酸化亜鉛バリスタの縦断面図、図２は同側
面の構成を示す説明図であり、１はバリスタ素子、２
ａ，２ｂは電極、３ａ，３ｂはリード端子、４はハン
ダ、５は熱可塑性樹脂フィルム、６は導体部品である金
属片、７は外装樹脂である。

【００２１】まず、バリスタ素子１の両面にバリスタ素
子１の外周端部と非接触の状態で設けた電極２ａ，２ｂ
に一対のリード端子３ａ，３ｂの一端部をハンダ４によ
り電気的に接続固定する。このリード端子３ａ，３ｂの
一端部はバリスタ素子１の略中央部でバリスタ素子１を
介して交差するようにし、バリスタ素子１を支持できる
形状をしている。また他端部は同一方向に交差しないよ
うに引出されている。

【００２２】次に熱可塑性樹脂フィルム５をリード端子
３ａ，３ｂの引き出し部とは反対側から電極２ａ，２ｂ
とリード端子３ａ，３ｂの接続部に被せる。

【００２３】その後略コ字状のバネ性を有する金属片６
を熱可塑性樹脂フィルム５上からバリスタ素子１に挿入
し、固定する。

【００２４】次に、リード端子３ａ，３ｂの引き出し部
を除き、外装樹脂７で被覆する。

【００２５】この構成の酸化亜鉛バリスタを図９に示す
回路に適用した場合の動作について説明する。

【００２６】電源１００より過電圧が酸化亜鉛バリスタ
１０２に印加された場合、バリスタ素子１は発熱する。
そして所定の温度に達すると直ちに熱可塑性樹脂フィル
ム５が軟化し、金属片６はそのバネ性により軟化した熱
可塑性樹脂フィルム５を押し除けて、電極２ａ，２ｂま
たはリード端子３ａ，３ｂと金属片６とが電気的に接続
されることとなる。従って電極２ａ−金属片６−電極２
ｂのショート回路が形成されるため、バリスタ素子１に
は電流が流れず、バリスタ素子１の温度上昇が抑制さ
れ、完全に熱破壊するのを防止することができる。

【００２７】ここで図１０、図１１に示すような従来の
酸化亜鉛バリスタにおいては、過電圧が印加されてバリ
スタ素子１が発熱してからハンダが溶融してショート経
路を形成するまでに時間がかかり、ショート経路を形成
するまでに完全に熱破壊し、周辺回路に悪影響を及ぼす
恐れが有った。

【００２８】しかしながら本発明においては金属片６と
電極２ａ，２ｂとは薄い熱可塑性樹脂フィルム５で絶縁
されているだけであるので、バリスタ素子１が発熱し、
熱可塑性樹脂フィルム５が変形することにより金属片６
と電極２ａ，２ｂ間の絶縁性が低下し、電極２ａ−金属
片６−電極２ｂ間が電気的接続されるまでの時間は非常
に短いので、従来のように完全に熱破壊して周辺回路に
悪影響を及ぼすのを防止できる。

【００２９】（実施の形態２）図３は本発明の一実施の
形態における酸化亜鉛バリスタの縦断面図、図４は同側
面の構成を示す説明図であり、７ａは軟質樹脂、７ｂは
硬質樹脂を用いた外装樹脂、１０は金属箔である。その
他１〜６は、図１と同様である。

【００３０】このように外装樹脂を、内部が軟質樹脂７
ａで外部が硬質樹脂７ｂの二層にすることにより、熱可
塑性樹脂フィルム５が軟化したときに金属片６のバネ性
を阻害することなく、より確実に金属片６と電極２ａ，
２ｂ又はリード端子３ａ，３ｂと電気的に接続すること
ができる。

【００３１】またバリスタ素子１の表面には電極２ａ，
２ｂ及びハンダ４、リード端子３ａ，３ｂが存在するた
め凹凸がある。従って図３、図４に示すように金属片６
と熱可塑性樹脂フィルム５との間に銅箔などの金属箔１
０を設けることにより、これが金属片６をバリスタ素子
１に挿入する際の緩衝材の役割を果たすこととなる。そ
の結果、熱可塑性樹脂フィルム５が破損し、金属片６と
電極２ａ，２ｂとが電気的に接続されるのを防止して、
定常時の絶縁性を保つことができる。このことは実施の
形態１のように外装樹脂が一種類の樹脂を用いて形成し
た場合についても同様である。

【００３２】以下本発明のポイントについて記載する。

【００３３】（１）金属片６は、図５に示すように電極
２ａ，２ｂを挟む部分の幅をバリスタ素子１の幅よりも
小さくしてバネ性を持たせることにより、熱可塑性樹脂
フィルム５が軟化したとき短時間で確実に金属片６と電
極２ａ，２ｂまたはリード端子３ａ，３ｂとを電気的に
接続することができる。

【００３４】（２）図６に示すように金属片６の熱可塑
性樹脂フィルム５との接触部分に表面が曲面状の突起８
を設けることが望ましい。その理由は、熱可塑性樹脂フ
ィルム５が軟化した時に、より確実に電極２ａ，２ｂま
たはリード端子３ａ，３ｂが金属片６を介して電気的に
接続されるようにすることができるからである。

【００３５】またこの突起８により、金属片６でバリス
タ素子１を挟むときに熱可塑性樹脂フィルム５と金属片
６との接触面積が小さくなるため摩擦抵抗が小さくな
り、金属片６を挿入しやすくなる。また突起８の表面を
曲面状にすることにより、熱可塑性樹脂フィルム５に傷
をつけて金属片６と電極２ａ，２ｂとが電気的に接続さ
れるのを防止できる。

【００３６】（３）金属片６に突起８を形成しない場
合、図７に示すようにその内周端部は曲面とすることに
より、金属片６をバリスタ素子１に挿入するときに熱可
塑性樹脂フィルム５を破損するのを防止できる。

【００３７】（４）金属片６の外周端部も曲面とするこ
とにより外装樹脂７を形成するとき、金属片６の周囲に
樹脂が回り込みやすくなり均一に塗布できる。

【００３８】（５）ショート回路を短時間で確実に形成
できるように、電極２ａ，２ｂまたはリード端子３ａ，
３ｂの表面の金属片６と熱可塑性樹脂フィルム５を介し
て接触する部分はバリスタ素子１が発熱した場合、最も
高温となるバリスタ素子１の中央部となるようにするこ
とが望ましい。また、バリスタ素子１の中央部でリード
端子３ａ，３ｂの一端が電極２ａ，２ｂに接続される。
従って金属片６でこのリード端子３ａ，３ｂと電極２
ａ，２ｂとの接続部を挟み込むようにすることにより、
挿入後の金属片６の位置ずれを防止できる。

【００３９】（６）金属片６のバリスタ素子１の厚み方
向における一番幅の広い部分、すなわち金属片６のバリ
スタ素子１外周部側端部は、バリスタ素子１の厚みより
広くし、バリスタ素子１と非接触の状態とすることが望
ましい。好ましくは、金属片６の幅＞（金属片６の厚み
＊２＋バリスタ素子１の厚み）とすると良い。この幅が
小さいと、金属片６のバネ支点がバリスタ素子１の中央
部、すなわち電極２ａ，２ｂとリード端子３ａ，３ｂと
の接続部分であり過電圧が印加された場合、最も高温に
なる部分から離れてしまい、ショート経路の形成が遅く
なる。

【００４０】（７）金属片６は図４のように、バリスタ
素子１上のリード端子３ａ，３ｂの向き（引出方向）と
は重ならないように差し込むのがよい（金属片６とリー
ド端子３ａ，３ｂとが熱可塑性樹脂フィルム５及び金属
箔１０を介して重なり合う部分がバリスタ素子１の表、
裏面でできるだけ同じようにするために、リード端子３
ａ，３ｂと金属片６が熱可塑性樹脂フィルム５及び金属
箔１０を介して両面でバリスタ素子１の略中央部だけで
接するようにする。）。

【００４１】何故ならばリード端子３ａ，３ｂはバリス
タ素子１を介して略中央部で交差するように電極２ａ，
２ｂと接続するので、一面のリード端子３ａと平行の向
きに金属片６を差し込むと、その裏面では略中央部のみ
でリード端子３ｂと金属片６が接することになるので、
表面と裏面で金属片６のバランスが悪くなり、金属片６
の位置ずれが起こりやすくなるからである。金属片６の
位置ずれが起こると、金属片６のバネ支点がバリスタ素
子１の略中央部、すなわち電極２ａ，２ｂとリード端子
３ａ，３ｂとの接続部分であり過電圧が印加された場
合、最も高温になる部分から離れてしまい、ショート経
路の形成が遅くなる。

【００４２】（８）金属片６と電極２ａ，２ｂまたはリ
ード端子３ａ，３ｂとの間に設けた熱可塑性樹脂フィル
ム５は、金属片６より大きくかつ電極２ａ，２ｂより小
さくする。

【００４３】何故ならば金属片６より熱可塑性樹脂フィ
ルム５が小さいと低いサージ電圧でも、金属片６と電極
２ａ，２ｂまたはリード端子３ａ，３ｂ間で縁面放電現
象が起こり、バリスタ素子１のサージ吸収能力が発揮で
きず、サージ耐量が劣化してしまうからである。また一
方、熱可塑性樹脂フィルム５は金属片６の幅よりも大き
いものを用いることが電極２ａ，２ｂまたはリード端子
３ａ，３ｂと金属片６との絶縁性を確保する上で望まし
い。しかしながら、熱可塑性樹脂フィルム５が大きすぎ
ると、外装樹脂７を塗布する際、熱可塑性樹脂フィルム
５と電極２ａ，２ｂとの間に外装樹脂７が入り込み熱可
塑性樹脂フィルム５が捲れあがる恐れがある。このよう
になると、十分な絶縁性及び耐湿性を確保できるだけの
外装樹脂７を形成することが難しくなる。従って、熱可
塑性樹脂フィルム５は金属片６の幅より大きいものを用
いるのであるが、外装樹脂７を塗布するときに捲れあが
らないような大きさとすることが望ましい。

【００４４】さらに熱可塑性樹脂フィルム５は電極２
ａ，２ｂ間に酸化亜鉛バリスタの制限電圧が印加された
状態では破壊せず、バリスタ素子１が発熱し所定の温度
に達した場合に短時間でショート回路を形成するような
材質及び厚みを有するものを用いる。

【００４５】（９）熱可塑性樹脂フィルム５の軟化点
は、バリスタ素子１の熱破壊温度よりも低いものを用い
る。また軟化点の無い熱可塑性樹脂フィルム５を用いる
場合は、そのガラス転移点がバリスタ素子１の熱破壊温
度よりも低いものを用いる。

【００４６】その結果バリスタ素子１に過電圧が印加さ
れたとしても、完全に熱破壊する前に確実にショート経
路を形成し、周辺回路に悪影響を及ぼすのを防止でき
る。

【００４７】（１０）熱可塑性樹脂フィルム５を用いる
代りに、図８に示すように金属片６の表面に熱可塑性樹
脂層９を設けたものを用いても構わない。

【００４８】熱可塑性樹脂層９の形成方法は、金属片６
を液状の熱可塑性樹脂中に浸漬し引き上げた後を硬化さ
せる方法や、熱可塑性の絶縁樹脂チューブを金属片６に
被せる方法や、熱可塑性樹脂フィルムを接着剤で金属片
６に張り付ける方法などがある。

【００４９】このように金属片６と熱可塑性樹脂層９と
を一体化することにより、酸化亜鉛バリスタを製造する
際、金属片６と電極２ａ，２ｂまたはリード端子３ａ，
３ｂとの間に確実に熱可塑性樹脂層９を形成することが
でき、定常時の電極２ａ，２ｂまたはリード端子３ａ，
３ｂと金属片６との間の縁面放電現象を防止できるの
で、サージ耐量に優れかつ量産性に優れたものとなる。

【００５０】（１１）上記実施の形態においては、電極
２ａ，２ｂまたはリード端子３ａ，３ｂと金属片６間に
熱可塑性樹脂を介在させたが、一方の電極２ａ，２ｂま
たはリード端子３ａ，３ｂと金属片６間のみに熱可塑性
樹脂を設けた場合も同様の効果が得られるものである。

【００５１】（１２）実施の形態２においては金属箔１
０と熱可塑性樹脂フィルム５と別個に用いたが、これら
を一体化させて一枚のフィルムとしたものを用いること
により、組み立てが容易になる。

【００５２】（１３）金属箔１０と金属片６の摩擦抵抗
は、金属片６と熱可塑性樹脂フィルム５の摩擦抵抗より
も大きくすることにより、実施の形態１と比較すると実
施の形態２においては金属片６を所望の位置に固定しや
すくなる。

【００５３】（１４）外装樹脂の内層となる軟質樹脂７
ａはバリスタ素子１を液体樹脂に浸漬し、引き上げた後
硬化させて形成することにより、バリスタ素子１と金属
片６との間を隙間なく埋めることができる。その結果、
従来と比較すると熱伝導性が向上するので、サージ耐量
が向上するとともにショート機構の動作安定性も向上す
る。

【００５４】（１５）上記実施の形態においては酸化亜
鉛バリスタについてのみ説明したが、素子が熱破壊した
時周辺回路に悪影響を及ぼす恐れの有るサーミスタなど
の電子部品において同様の効果が得られるものである。

【００５５】

【発明の効果】以上本発明によると、素子が所定の温度
に達した時に短時間でショート経路を形成し、素子に電
流が流れるのを抑制することにより完全に熱破壊するの
を防止できる。

【００５６】従って本発明の電子部品を実装した電子機
器においては、本発明の電子部品が完全に熱破壊するこ
とにより周囲の電子部品へ悪影響を及ぼすのを防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における酸化亜鉛バリス
タの縦断面図

【図２】同側面の構成を示す説明図

【図３】本発明の他の実施の形態における酸化亜鉛バリ
スタの縦断面図

【図４】同側面の構成を示す説明図

【図５】本発明の一実施の形態における金属片の断面図

【図６】本発明の一実施の形態における電子部品の一例
としての酸化亜鉛バリスタの要部拡大断面図

【図７】本発明の一実施の形態における電子部品の一例
としての酸化亜鉛バリスタの要部拡大断面図

【図８】本発明の他の実施の形態における金属片の断面
図

【図９】本発明の一実施の形態における酸化亜鉛バリス
タを適用したサージ対策回路図

【図１０】従来の酸化亜鉛バリスタの縦断面図

【図１１】同横断面図

【符号の説明】

１バリスタ素子２ａ電極２ｂ電極３ａリード端子３ｂリード端子４ハンダ５熱可塑性樹脂フィルム６金属片７外装樹脂７ａ外装樹脂７ｂ外装樹脂８突起９熱可塑性樹脂層１０金属箔１００電源１０１非保護機器１０２酸化亜鉛バリスタ１０３電流ヒューズ

フロントページの続き (72)発明者松井要大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者若畑康男大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者五十嵐賞大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者武藤直樹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に一対の電極を有する素子と、前記
電極に電気的に接続した一対のリード端子と、前記電極
またはリード端子間を挟むことにより前記素子に固定す
る導体部品と、前記電極またはリード端子の少なくとも
一方の電極と前記導体部品間に設けた熱可塑性樹脂と、
前記素子、熱可塑性樹脂、導体部品及びリード端子の前
記電極との接続部を被覆した外装樹脂とを備え、この導
体部品は前記熱可塑性樹脂が軟化した時、前記電極また
はリード端子間を短絡させる構成とした電子部品。
【請求項２】外装樹脂は内部が軟質樹脂で外部が硬質
樹脂の二層を有する請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】導体部品はバネ性を有する金属である請
求項１に記載の電子部品。
【請求項４】導体部品は両端部で電極を挟み込むこと
のできる形状であり、前記電極を挟み込む部分の幅を素
子厚みより小さくした請求項１に記載の電子部品。
【請求項５】軟化点が素子の熱破壊温度よりも低い熱
可塑性樹脂を用いる請求項１に記載の電子部品。
【請求項６】ガラス転移点が素子の破壊温度よりも低
い熱可塑性樹脂を用いる請求項１に記載の電子部品。
【請求項７】導体部品と熱可塑性樹脂とを一体化させ
た請求項１に記載の電子部品。
【請求項８】導体部品表面の電極との非当接面にも熱
可塑性樹脂を設けた請求項１に記載の電子部品。
【請求項９】導体部品の端部に曲面状の突起を設けた
請求項１に記載の電子部品。
【請求項１０】導体部品の熱可塑性樹脂との接触部分
は表面が曲面状である請求項１に記載の電子部品。
【請求項１１】熱可塑性樹脂と導体部品の間に金属箔
を設けた請求項１に記載の電子部品。