JP2001325868A - 保護素子 - Google Patents
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
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- H01L23/62—Protection against overvoltage, e.g. fuses, shunts
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- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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- H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
- H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板上に発熱体及び低融点金属体を有し、発
熱体の発熱により低融点金属体が溶断する保護素子にお
いて、低融点金属体の溶断すべき箇所の数よりも溶断可
能箇所の数を多くし、フェイルセーフ機能をもたせる。 【解決手段】 基板2上に発熱体3及び低融点金属体5
を有し、発熱体3の発熱により低融点金属体5が溶断す
る保護素子において、低融点金属体5の溶断可能箇所の
数が溶断すべき箇所の数よりも多くなるように、低融点
金属体5の一部をダミー電極10上に形成する。
熱体の発熱により低融点金属体が溶断する保護素子にお
いて、低融点金属体の溶断すべき箇所の数よりも溶断可
能箇所の数を多くし、フェイルセーフ機能をもたせる。 【解決手段】 基板2上に発熱体3及び低融点金属体5
を有し、発熱体3の発熱により低融点金属体5が溶断す
る保護素子において、低融点金属体5の溶断可能箇所の
数が溶断すべき箇所の数よりも多くなるように、低融点
金属体5の一部をダミー電極10上に形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、異常時に発熱体が
発熱し、低融点金属体が溶断する保護素子に関する。
発熱し、低融点金属体が溶断する保護素子に関する。
【0002】
【従来の技術】過電流だけでなく過電圧も防止するため
に使用できる保護素子として、基板上に発熱体と低融点
金属体を積層した保護素子が知られている(特許279
0433号公報、特開平8−161990号公報等)。
このタイプの保護素子では、異常時に、発熱体に通電が
なされ、発熱体が発熱することにより低融点金属が溶融
し、溶融した低融点金属体が、該低融点金属体が載置さ
れている電極表面を濡らすことにより溶断する。
に使用できる保護素子として、基板上に発熱体と低融点
金属体を積層した保護素子が知られている(特許279
0433号公報、特開平8−161990号公報等)。
このタイプの保護素子では、異常時に、発熱体に通電が
なされ、発熱体が発熱することにより低融点金属が溶融
し、溶融した低融点金属体が、該低融点金属体が載置さ
れている電極表面を濡らすことにより溶断する。
【0003】図7は、このような保護素子1pを用いた
過電圧防止装置の一例の回路図であり、図8は、この保
護素子1pの平面図(同図(a))及び断面図(同図
(b))である。
過電圧防止装置の一例の回路図であり、図8は、この保
護素子1pの平面図(同図(a))及び断面図(同図
(b))である。
【0004】この保護素子1pは基板2上に、抵抗ペー
ストの塗布などにより形成される発熱体3、絶縁層4、
ヒューズ材料からなる低融点金属体5が積層された構造
を有している。図中、6a、6bは発熱体用電極であ
り、このうち電極6bが低融点金属体5の中央部の電極
(中間電極7c)と接続し、その接続部位を挟んで低融
点金属体5が2つの部位5a、5bに区分されている。
7a、7b、7cは低融点金属体用電極である。また、
8は固形フラックス等からなり、低融点金属体5の表面
酸化を防止するために低融点金属体5を封止している内
側封止部であり、9は低融点金属体5よりも高融点又は
高軟化点を有する材料からなり、低融点金属体5の溶断
時に溶融物が保護素子外へ流出することを防止する外側
封止部である。
ストの塗布などにより形成される発熱体3、絶縁層4、
ヒューズ材料からなる低融点金属体5が積層された構造
を有している。図中、6a、6bは発熱体用電極であ
り、このうち電極6bが低融点金属体5の中央部の電極
(中間電極7c)と接続し、その接続部位を挟んで低融
点金属体5が2つの部位5a、5bに区分されている。
7a、7b、7cは低融点金属体用電極である。また、
8は固形フラックス等からなり、低融点金属体5の表面
酸化を防止するために低融点金属体5を封止している内
側封止部であり、9は低融点金属体5よりも高融点又は
高軟化点を有する材料からなり、低融点金属体5の溶断
時に溶融物が保護素子外へ流出することを防止する外側
封止部である。
【0005】この保護素子1p を用いた図7の過電圧防
止装置において、端子A1、A2には、例えばリチウムイ
オン電池等の被保護装置の電極端子が接続され、端子B
1、B2には、被保護装置に接続して使用される充電器等
の装置の電極端子が接続される。この過電圧防止装置に
よれば、リチウムイオン電池の充電が進行し、ツエナダ
イオードDに降伏電圧以上の過電圧が印加されると、急
激にベース電流ibが流れ、それにより大きなコレクタ
電流ic が発熱体3に流れ、発熱体3が発熱する。この
熱が、発熱体3上の低融点金属体5に伝達し、低融点金
属体5の2つの部位5a、5bがそれぞれ溶断する。こ
れにより、端子A1、A2 に過電圧の印加されることが
防止され、同時に、発熱体3への通電も遮断される。
止装置において、端子A1、A2には、例えばリチウムイ
オン電池等の被保護装置の電極端子が接続され、端子B
1、B2には、被保護装置に接続して使用される充電器等
の装置の電極端子が接続される。この過電圧防止装置に
よれば、リチウムイオン電池の充電が進行し、ツエナダ
イオードDに降伏電圧以上の過電圧が印加されると、急
激にベース電流ibが流れ、それにより大きなコレクタ
電流ic が発熱体3に流れ、発熱体3が発熱する。この
熱が、発熱体3上の低融点金属体5に伝達し、低融点金
属体5の2つの部位5a、5bがそれぞれ溶断する。こ
れにより、端子A1、A2 に過電圧の印加されることが
防止され、同時に、発熱体3への通電も遮断される。
【0006】このように、このタイプの保護素子では、
低融点金属体の溶断と同時に発熱体への通電を遮断して
発熱を停止させるために、低融点金属体を中間電極で2
つの部位に区分し、2つの部位の低融点金属体がそれぞ
れ溶断するように構成する。低融点金属体と発熱体との
接続態様としては、特開平10−116549号公報、
特開平10−116550号公報に記載されているよう
に、発熱体上に低融点金属体を積層せずに、低融点金属
体と発熱体とを基板上に平面的に配設して接続する態様
もあるが、低融点金属体の溶断と同時に発熱体への通電
が遮断されるように、低融点金属体が2ヶ所で溶断され
るようにするという点では同じである。
低融点金属体の溶断と同時に発熱体への通電を遮断して
発熱を停止させるために、低融点金属体を中間電極で2
つの部位に区分し、2つの部位の低融点金属体がそれぞ
れ溶断するように構成する。低融点金属体と発熱体との
接続態様としては、特開平10−116549号公報、
特開平10−116550号公報に記載されているよう
に、発熱体上に低融点金属体を積層せずに、低融点金属
体と発熱体とを基板上に平面的に配設して接続する態様
もあるが、低融点金属体の溶断と同時に発熱体への通電
が遮断されるように、低融点金属体が2ヶ所で溶断され
るようにするという点では同じである。
【0007】図9は、図8の保護素子1pと同様に、発
熱体3が通電によって発熱することにより低融点金属体
5が溶断し、同時に発熱体3への通電が遮断されるよう
にした保護素子1qの平面図(同図(a))及び断面図
(同図(b))である(特願平11−110163号明
細書参照)。この保護素子1qでは、基板2上に低融点
金属体用電極7a、7b、7cが設けられ、これらの電
極7a、7b、7cに架かるように低融点金属体5(5
a、5b)が設けられている。また、低融点金属体用電
極(中間電極)7cの下面には絶縁層4を介して発熱体
3が設けられている。発熱体3は、発熱体用電極6aか
ら導出された配線6x、6yと発熱体用電極6bとの間
で通電加熱される。発熱体用電極6bは、低融点金属体
用電極(中間電極)7cと接続している。したがって、
発熱体3の発熱により、電極7a、7c間の低融点金属
体5aと電極7b、7c間の低融点金属体5bがそれぞ
れ溶断して被保護装置への通電が遮断され、また発熱体
3への通電も遮断される。
熱体3が通電によって発熱することにより低融点金属体
5が溶断し、同時に発熱体3への通電が遮断されるよう
にした保護素子1qの平面図(同図(a))及び断面図
(同図(b))である(特願平11−110163号明
細書参照)。この保護素子1qでは、基板2上に低融点
金属体用電極7a、7b、7cが設けられ、これらの電
極7a、7b、7cに架かるように低融点金属体5(5
a、5b)が設けられている。また、低融点金属体用電
極(中間電極)7cの下面には絶縁層4を介して発熱体
3が設けられている。発熱体3は、発熱体用電極6aか
ら導出された配線6x、6yと発熱体用電極6bとの間
で通電加熱される。発熱体用電極6bは、低融点金属体
用電極(中間電極)7cと接続している。したがって、
発熱体3の発熱により、電極7a、7c間の低融点金属
体5aと電極7b、7c間の低融点金属体5bがそれぞ
れ溶断して被保護装置への通電が遮断され、また発熱体
3への通電も遮断される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の保護素子1p、1qでは、発熱体3の発熱時に低融
点金属体5の溶断すべき箇所は、低融点金属体用電極7
a、7c間に架かる低融点金属体5a中の1箇所と低融
点金属体用電極7b、7c間に架かる低融点金属体5b
中の1箇所の合計2箇所であり、溶断可能箇所もこれと
同じである。このため、何らかの不都合で、本来溶断可
能であるべき箇所が溶断不能となり、異常時に溶断しな
かった場合には被保護装置に致命的な問題が引き起こさ
れることとなる。
来の保護素子1p、1qでは、発熱体3の発熱時に低融
点金属体5の溶断すべき箇所は、低融点金属体用電極7
a、7c間に架かる低融点金属体5a中の1箇所と低融
点金属体用電極7b、7c間に架かる低融点金属体5b
中の1箇所の合計2箇所であり、溶断可能箇所もこれと
同じである。このため、何らかの不都合で、本来溶断可
能であるべき箇所が溶断不能となり、異常時に溶断しな
かった場合には被保護装置に致命的な問題が引き起こさ
れることとなる。
【0009】このような問題に対し、本発明は、低融点
金属体の溶断すべき箇所の数よりも溶断可能箇所の数を
多くし、所謂フェイルセーフ機能を保護素子に付与する
ことを目的とする。
金属体の溶断すべき箇所の数よりも溶断可能箇所の数を
多くし、所謂フェイルセーフ機能を保護素子に付与する
ことを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、低融点金
属体の一部をダミー電極上に形成すると、ダミー電極の
両側に低融点金属体の溶断可能箇所を形成でき、これに
より、低融点金属体の溶断すべき箇所の数よりも、溶断
可能箇所の数を多くできることを見出した。
属体の一部をダミー電極上に形成すると、ダミー電極の
両側に低融点金属体の溶断可能箇所を形成でき、これに
より、低融点金属体の溶断すべき箇所の数よりも、溶断
可能箇所の数を多くできることを見出した。
【0011】即ち、本発明は、基板上に発熱体及び低融
点金属体を有し、発熱体の発熱により低融点金属体が溶
断する保護素子において、低融点金属体の溶断可能箇所
の数が溶断すべき箇所の数よりも多くなるように、低融
点金属体の一部がダミー電極上に形成されている保護素
子を提供する。
点金属体を有し、発熱体の発熱により低融点金属体が溶
断する保護素子において、低融点金属体の溶断可能箇所
の数が溶断すべき箇所の数よりも多くなるように、低融
点金属体の一部がダミー電極上に形成されている保護素
子を提供する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明を
詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は、同一又は
同等の構成要素を表している。
詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は、同一又は
同等の構成要素を表している。
【0013】図1は、本発明の一態様の保護素子1Aの
平面図(同図(a))及び断面図(同図(b)、
(c))であり、図2は、この保護素子1Aの回路図で
ある。
平面図(同図(a))及び断面図(同図(b)、
(c))であり、図2は、この保護素子1Aの回路図で
ある。
【0014】この保護素子1Aは、基板2上に低融点金
属体用電極7a、7b、7cが設けられ、これらの低融
点金属体用電極7a、7b、7cに架かるように低融点
金属体5(5a、5b、5c)が設けられ、また、中央
部の低融点金属体用電極7cの下面には絶縁層4を介し
て発熱体3が設けられ、この発熱体3が発熱体用電極6
a、6b間で通電され、発熱体用電極6bと低融点金属
体用電極(中間電極)7cとが接続している点では、図
9に示した保護素子1qと同様である。一方、この保護
素子1Aでは、2つの低融点金属体用電極7b、7cの
間にダミー電極10が設けられ、低融点金属体5の一部
がダミー電極10上に形成されている点が特徴となって
いる。
属体用電極7a、7b、7cが設けられ、これらの低融
点金属体用電極7a、7b、7cに架かるように低融点
金属体5(5a、5b、5c)が設けられ、また、中央
部の低融点金属体用電極7cの下面には絶縁層4を介し
て発熱体3が設けられ、この発熱体3が発熱体用電極6
a、6b間で通電され、発熱体用電極6bと低融点金属
体用電極(中間電極)7cとが接続している点では、図
9に示した保護素子1qと同様である。一方、この保護
素子1Aでは、2つの低融点金属体用電極7b、7cの
間にダミー電極10が設けられ、低融点金属体5の一部
がダミー電極10上に形成されている点が特徴となって
いる。
【0015】ダミー電極10は、図2の回路上で格別の
役割は持たず、低融点金属体5を基板2上で支持し、低
融点金属体5が溶融するときの濡れ面積を確保する機能
を有する。したがって、ダミー電極10は、溶融状態の
低融点金属体5の濡れ性が、基板2の表面への濡れ性よ
りも大きい材料から形成する。これにより、低融点金属
体5の溶融時の溶断可能箇所は、図1(a)に×印で示
したように、電極間(低融点金属体用電極及びダミー電
極を含む)に位置する低融点金属体の3つの部位5a、
5b、5c中に各1ヶ所ずつで、合計3ヶ所となる。一
方、この低融点金属体5が溶断すべきヶ所は、電極7a
と電極7cとの間の1ヶ所と、電極7cと電極7bとの
間の1ヶ所の合計2ヶ所である。したがって、この保護
素子1Aは、低融点金属体5の溶断可能箇所の数が溶断
すべき箇所の数よりも多く、フェイルセーフ機能の向上
したものとなる。
役割は持たず、低融点金属体5を基板2上で支持し、低
融点金属体5が溶融するときの濡れ面積を確保する機能
を有する。したがって、ダミー電極10は、溶融状態の
低融点金属体5の濡れ性が、基板2の表面への濡れ性よ
りも大きい材料から形成する。これにより、低融点金属
体5の溶融時の溶断可能箇所は、図1(a)に×印で示
したように、電極間(低融点金属体用電極及びダミー電
極を含む)に位置する低融点金属体の3つの部位5a、
5b、5c中に各1ヶ所ずつで、合計3ヶ所となる。一
方、この低融点金属体5が溶断すべきヶ所は、電極7a
と電極7cとの間の1ヶ所と、電極7cと電極7bとの
間の1ヶ所の合計2ヶ所である。したがって、この保護
素子1Aは、低融点金属体5の溶断可能箇所の数が溶断
すべき箇所の数よりも多く、フェイルセーフ機能の向上
したものとなる。
【0016】ダミー電極10は、上述のように、溶融状
態の低融点金属体5の濡れ性が、基板2の表面への濡れ
性よりも大きい材料から形成するが、発熱体3の発熱時
に低融点金属体5が溶融状態になった時には、速やかに
低融点金属体5が溶断するように、低融点金属体用電極
7a、7b、7cも、溶融状態の低融点金属体と濡れ性
のよいものが好ましい。ダミー電極10あるいは低融点
金属体用電極7a、7b、7cの具体的な形成材料とし
ては、例えば、低融点金属体5の接する基板2の表面が
セラミック、ガラスエポキシ、ポリイミド等からなる場
合に、銅等の金属単体、表面がAg−Pt、Au、Ag
−Pd等とすることができる。特に、生産性の点から
は、ダミー電極と低融点金属体用電極とを同一の電極材
料から形成することが好ましい。
態の低融点金属体5の濡れ性が、基板2の表面への濡れ
性よりも大きい材料から形成するが、発熱体3の発熱時
に低融点金属体5が溶融状態になった時には、速やかに
低融点金属体5が溶断するように、低融点金属体用電極
7a、7b、7cも、溶融状態の低融点金属体と濡れ性
のよいものが好ましい。ダミー電極10あるいは低融点
金属体用電極7a、7b、7cの具体的な形成材料とし
ては、例えば、低融点金属体5の接する基板2の表面が
セラミック、ガラスエポキシ、ポリイミド等からなる場
合に、銅等の金属単体、表面がAg−Pt、Au、Ag
−Pd等とすることができる。特に、生産性の点から
は、ダミー電極と低融点金属体用電極とを同一の電極材
料から形成することが好ましい。
【0017】低融点金属体5の形成材料としては、従来
よりヒューズ材料として使用されている種々の低融点金
属体を使用することができ、例えば、特開平8−161
990号公報の段落[0019]の表1に記載の合金を
使用することができる。
よりヒューズ材料として使用されている種々の低融点金
属体を使用することができ、例えば、特開平8−161
990号公報の段落[0019]の表1に記載の合金を
使用することができる。
【0018】また、発熱体3は、例えば、酸化ルテニウ
ム、カーボンブラック等の導電材料と水ガラス等の無機
系バインダあるいは熱硬化性樹脂等の有機系バインダか
らなる抵抗ペーストを塗布し、必要に応じて焼成するこ
とにより形成できる。また、酸化ルテニウム、カーボン
ブラック等の薄膜を印刷、メッキ、蒸着、スパッタで形
成してもよく、これらのフィルムの貼付、積層等により
形成してもよい。
ム、カーボンブラック等の導電材料と水ガラス等の無機
系バインダあるいは熱硬化性樹脂等の有機系バインダか
らなる抵抗ペーストを塗布し、必要に応じて焼成するこ
とにより形成できる。また、酸化ルテニウム、カーボン
ブラック等の薄膜を印刷、メッキ、蒸着、スパッタで形
成してもよく、これらのフィルムの貼付、積層等により
形成してもよい。
【0019】基板2としては、特に制限はなく、プラス
チックフィルム、ガラスエポキシ基板、セラミック基
板、金属基板等を使用することができるが、無機系基板
を使用することが好ましい。
チックフィルム、ガラスエポキシ基板、セラミック基
板、金属基板等を使用することができるが、無機系基板
を使用することが好ましい。
【0020】絶縁層4は、発熱体3と低融点金属体5と
を絶縁する層であり、例えば、エポキシ系、アクリル
系、ポリエステル系等の種々の有機系樹脂あるいはSi
O2を主成分とする無機系材料を使用することができ
る。また、絶縁層4を有機系樹脂から形成する場合に
は、発熱体3の発熱時の熱が効率的に低融点金属体5に
伝導するように、熱伝導性の高い無機系粉末を含有させ
てもよい。
を絶縁する層であり、例えば、エポキシ系、アクリル
系、ポリエステル系等の種々の有機系樹脂あるいはSi
O2を主成分とする無機系材料を使用することができ
る。また、絶縁層4を有機系樹脂から形成する場合に
は、発熱体3の発熱時の熱が効率的に低融点金属体5に
伝導するように、熱伝導性の高い無機系粉末を含有させ
てもよい。
【0021】図3は、本発明の他の態様の保護素子1B
の平面図(同図(a))及び断面図(同図(b)、
(c))であり、図4は、この保護素子1Bの回路図で
ある。この保護素子1Bは、低融点金属体用電極(中間
電極)7cの両側にダミー電極10a、10bを設け、
このうち一方のダミー電極10aを介して低融点金属体
5aと低融点金属体5cをブリッジ接続すると共に、他
方のダミー電極10bを介して低融点金属体5bと低融
点金属体5dをブリッジ接続したものである。したがっ
て、この保護素子1Bでは低融点金属体5の溶融時の溶
断可能箇所が図3(a)に×印で示したように4ヶ所と
なる。一方、この低融点金属体5が溶断すべきヶ所は、
低融点金属体用電極7aからダミー電極10aを経て低
融点金属体用電極(中間電極)7cに至るまでの間の1
ヶ所と、低融点金属体用電極7bからダミー電極10b
を経て低融点金属体用電極(中間電極)7cに至るまで
の間の1ヶ所で合計2ヶ所である。したがって、この保
護素子1Bは、低融点金属体5の溶断可能箇所の数が溶
断すべき箇所の数よりも2つ多く、上述の保護素子1A
に対してフェイルセーフ機能がいっそう向上したものと
なる。
の平面図(同図(a))及び断面図(同図(b)、
(c))であり、図4は、この保護素子1Bの回路図で
ある。この保護素子1Bは、低融点金属体用電極(中間
電極)7cの両側にダミー電極10a、10bを設け、
このうち一方のダミー電極10aを介して低融点金属体
5aと低融点金属体5cをブリッジ接続すると共に、他
方のダミー電極10bを介して低融点金属体5bと低融
点金属体5dをブリッジ接続したものである。したがっ
て、この保護素子1Bでは低融点金属体5の溶融時の溶
断可能箇所が図3(a)に×印で示したように4ヶ所と
なる。一方、この低融点金属体5が溶断すべきヶ所は、
低融点金属体用電極7aからダミー電極10aを経て低
融点金属体用電極(中間電極)7cに至るまでの間の1
ヶ所と、低融点金属体用電極7bからダミー電極10b
を経て低融点金属体用電極(中間電極)7cに至るまで
の間の1ヶ所で合計2ヶ所である。したがって、この保
護素子1Bは、低融点金属体5の溶断可能箇所の数が溶
断すべき箇所の数よりも2つ多く、上述の保護素子1A
に対してフェイルセーフ機能がいっそう向上したものと
なる。
【0022】保護素子1Bにおいて、4つの溶断可能箇
所は、低融点金属体5の溶融時にほぼ同時に溶融するこ
とが好ましい。そのため保護素子1Bでは、低融点金属
体用電極7a、7bの端部を発熱体3に近接させ、その
端部からも発熱体3の熱が低融点金属体5に伝導するよ
うにしている。
所は、低融点金属体5の溶融時にほぼ同時に溶融するこ
とが好ましい。そのため保護素子1Bでは、低融点金属
体用電極7a、7bの端部を発熱体3に近接させ、その
端部からも発熱体3の熱が低融点金属体5に伝導するよ
うにしている。
【0023】なお、パターニング等の問題により、発熱
体3の発熱時において、低融点金属体5の複数の溶断可
能箇所の溶融までの時間にずれが生じる場合には、発熱
体3から遠い方の溶断可能箇所と発熱体3とを熱伝導性
のよい材料で熱的に接触させてもよく、あるいは、発熱
体3からの熱の不要な拡散を防止し、熱を低融点金属体
5により効果的に導くために、基板2等の一部を熱的に
絶縁してもよい。熱的な絶縁方法としては、例えば、基
板2に空隙を開けたり、基板2の一部に熱伝導性の低い
材料を使用する。
体3の発熱時において、低融点金属体5の複数の溶断可
能箇所の溶融までの時間にずれが生じる場合には、発熱
体3から遠い方の溶断可能箇所と発熱体3とを熱伝導性
のよい材料で熱的に接触させてもよく、あるいは、発熱
体3からの熱の不要な拡散を防止し、熱を低融点金属体
5により効果的に導くために、基板2等の一部を熱的に
絶縁してもよい。熱的な絶縁方法としては、例えば、基
板2に空隙を開けたり、基板2の一部に熱伝導性の低い
材料を使用する。
【0024】図5の保護素子1Cは、図1の保護素子1
Aにおいて、一つの低融点金属体5を3つの独立した金
属体5a、5b、5cから形成し、さらにそのうちの中
間の金属体5cを、両側の低融点金属体5a、5bより
も溶融温度の高い低融点金属体5c’に代えたものであ
る。この保護素子1Cによれば、低融点金属体5aに比
して低融点金属体5bの溶断までの時間が遅れるので、
低融点金属体用電極7a、7bに接続する被保護回路側
の2つの端子間で、回路が遮断されるまでの時間に差を
設けたい場合に有効である。
Aにおいて、一つの低融点金属体5を3つの独立した金
属体5a、5b、5cから形成し、さらにそのうちの中
間の金属体5cを、両側の低融点金属体5a、5bより
も溶融温度の高い低融点金属体5c’に代えたものであ
る。この保護素子1Cによれば、低融点金属体5aに比
して低融点金属体5bの溶断までの時間が遅れるので、
低融点金属体用電極7a、7bに接続する被保護回路側
の2つの端子間で、回路が遮断されるまでの時間に差を
設けたい場合に有効である。
【0025】図6の保護素子1Dは、低融点金属体7
a、7c間をブリッジする低融点金属体5aと、低融点
金属体用電極7b、ダミー電極10、低融点金属体用電
極7c間をブリッジする低融点金属体5b、5cとの断
面積を異ならせ、これにより上述の保護素子1Cと同様
の機能を持たせたものである。
a、7c間をブリッジする低融点金属体5aと、低融点
金属体用電極7b、ダミー電極10、低融点金属体用電
極7c間をブリッジする低融点金属体5b、5cとの断
面積を異ならせ、これにより上述の保護素子1Cと同様
の機能を持たせたものである。
【0026】以上、図面を参照しつつ本発明の保護素子
を詳細に説明したが、本発明はさらに種々の態様をとる
ことができる。例えば、必要に応じてダミー電極の数を
増やし、低融点金属体5の溶断可能箇所の数を増しても
よい。図示した保護素子1A、1B、1C、1Dではい
ずれも発熱体3上に絶縁層4を介して低融点金属体用電
極7cが設けられているが、この絶縁層4は省略しても
よい(特願平11−94385号明細書)。また、特開
平10−116549号公報、特開平10−11655
0号公報に記載されているように、発熱体3と低融点金
属体5とを基板2上で平面的に配置してもよい。
を詳細に説明したが、本発明はさらに種々の態様をとる
ことができる。例えば、必要に応じてダミー電極の数を
増やし、低融点金属体5の溶断可能箇所の数を増しても
よい。図示した保護素子1A、1B、1C、1Dではい
ずれも発熱体3上に絶縁層4を介して低融点金属体用電
極7cが設けられているが、この絶縁層4は省略しても
よい(特願平11−94385号明細書)。また、特開
平10−116549号公報、特開平10−11655
0号公報に記載されているように、発熱体3と低融点金
属体5とを基板2上で平面的に配置してもよい。
【0027】低融点金属体5の上には、その表面酸化を
防止するために、固形フラックス等からなる内側封止部
を設け、その外側には、低融点金属体5の溶断時に溶融
物が素子外へ流出することを防止する外側封止部やキャ
ップを設けることができる。
防止するために、固形フラックス等からなる内側封止部
を設け、その外側には、低融点金属体5の溶断時に溶融
物が素子外へ流出することを防止する外側封止部やキャ
ップを設けることができる。
【0028】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
明する。
【0029】実施例1 図1の保護素子1Aを次のように作製した。基板2とし
て、アルミナセラミック基板(サイズ9mm×3mm)
を用意し、これに、低融点金属体用電極7a、7b、ダ
ミー電極10及び発熱体用電極6a、6bを形成するた
め、Agペースト(デュポン社製、QS174)を印刷
し、870℃で30分間焼成した。次に、発熱体3を形
成するため、酸化ルテニウム系抵抗ペースト(デュポン
社製、DP1900)を印刷し、870℃で30分間焼
成した(厚さ10μm、大きさ0.1mm×2.0m
m)。次に、発熱体3上にシリカ系絶縁ペースト(デュ
ポン社製、AP5346)を印刷し、500℃で30分
間焼成して絶縁層4を形成した。絶縁層4上に低融点金
属体用電極7cを上述の低融点金属体用電極7a、7b
と同様に形成した。
て、アルミナセラミック基板(サイズ9mm×3mm)
を用意し、これに、低融点金属体用電極7a、7b、ダ
ミー電極10及び発熱体用電極6a、6bを形成するた
め、Agペースト(デュポン社製、QS174)を印刷
し、870℃で30分間焼成した。次に、発熱体3を形
成するため、酸化ルテニウム系抵抗ペースト(デュポン
社製、DP1900)を印刷し、870℃で30分間焼
成した(厚さ10μm、大きさ0.1mm×2.0m
m)。次に、発熱体3上にシリカ系絶縁ペースト(デュ
ポン社製、AP5346)を印刷し、500℃で30分
間焼成して絶縁層4を形成した。絶縁層4上に低融点金
属体用電極7cを上述の低融点金属体用電極7a、7b
と同様に形成した。
【0030】低融点金属体5として、低融点金属箔(S
n:Pb=25:75)(大きさ1.0mm×7.0m
m、厚さ0.06mm)を用意し、これを低融点金属体
用電極7a、7b、7c及びダミー電極10に載るよう
に熱圧着した。
n:Pb=25:75)(大きさ1.0mm×7.0m
m、厚さ0.06mm)を用意し、これを低融点金属体
用電極7a、7b、7c及びダミー電極10に載るよう
に熱圧着した。
【0031】低融点金属体5の低融点金属体用電極7a
側端部から低融点金属体用電極7b側端部への抵抗を測
定したところ、25mΩであった。
側端部から低融点金属体用電極7b側端部への抵抗を測
定したところ、25mΩであった。
【0032】実施例2 図3の保護素子1Bを次のようにして作製した。基板2
として、アルミナセラミック基板(サイズ7mm×5m
m)を用意し、これに、低融点金属体用電極7a、7
b、ダミー電極10a、10b及び発熱体用電極6a、
6bを形成するため、Agペースト(デュポン社製、Q
S174)を印刷し、870℃で30分間焼成した。次
に、発熱体3を形成するため、酸化ルテニウム系抵抗ペ
ースト(デュポン社製、DP1900)を印刷し、87
0℃で30分間焼成した(厚さ10μm、大きさ0.1
mm×2.0mm)。次に、シリカ系絶縁ペースト(デ
ュポン社製、AP5346)を印刷し、500℃で30
分間焼成して絶縁層4を形成した。絶縁層4上に低融点
金属体用電極7cを上述の低融点金属体用電極7a、7
bと同様に形成した。
として、アルミナセラミック基板(サイズ7mm×5m
m)を用意し、これに、低融点金属体用電極7a、7
b、ダミー電極10a、10b及び発熱体用電極6a、
6bを形成するため、Agペースト(デュポン社製、Q
S174)を印刷し、870℃で30分間焼成した。次
に、発熱体3を形成するため、酸化ルテニウム系抵抗ペ
ースト(デュポン社製、DP1900)を印刷し、87
0℃で30分間焼成した(厚さ10μm、大きさ0.1
mm×2.0mm)。次に、シリカ系絶縁ペースト(デ
ュポン社製、AP5346)を印刷し、500℃で30
分間焼成して絶縁層4を形成した。絶縁層4上に低融点
金属体用電極7cを上述の低融点金属体用電極7a、7
bと同様に形成した。
【0033】そして、低融点金属体5a、5bとして、
低融点金属箔(Sn:Pb=25:75)(大きさ1.
0mm×2.5mm、厚さ0.06mm)を2枚用意
し、また、低融点金属体5c(5d)として、低融点金
属箔(Sn:Pb=25:75)(大きさ1.0mm×
6.0mm、厚さ0.06mm)を1枚用意し、これら
を低融点金属体用電極7a、7b、7cに熱圧着した。
この場合、低融点金属体用電極7aとダミー電極10a
との距離d1及び低融点金属体用電極7bとダミー電極
10bとの距離d2は1.0mmとし、低融点金属体用
電極7cとダミー電極10aとの距離d3及び低融点金
属体用電極7cとダミー電極10bとの距離d4は1.
5mmとした。
低融点金属箔(Sn:Pb=25:75)(大きさ1.
0mm×2.5mm、厚さ0.06mm)を2枚用意
し、また、低融点金属体5c(5d)として、低融点金
属箔(Sn:Pb=25:75)(大きさ1.0mm×
6.0mm、厚さ0.06mm)を1枚用意し、これら
を低融点金属体用電極7a、7b、7cに熱圧着した。
この場合、低融点金属体用電極7aとダミー電極10a
との距離d1及び低融点金属体用電極7bとダミー電極
10bとの距離d2は1.0mmとし、低融点金属体用
電極7cとダミー電極10aとの距離d3及び低融点金
属体用電極7cとダミー電極10bとの距離d4は1.
5mmとした。
【0034】低融点金属体5aの低融点金属体用電極7
a側端部から低融点金属体5a、5c(5d)、5bを
経て低融点金属体用電極7b側端部への直列抵抗を測定
したところ、35mΩであった。
a側端部から低融点金属体5a、5c(5d)、5bを
経て低融点金属体用電極7b側端部への直列抵抗を測定
したところ、35mΩであった。
【0035】評価 実施例2の保護素子1Bにおいて、何らかの理由により
のダミー電極10aと低融点金属体用電極7cとの間に
位置する部位の低融点金属体5cが溶断不能箇所となっ
たことを想定して、この部位の低融点金属体5c上にエ
ポキシ系接着剤を塗布し、硬化させた(図3参照)。次
に、発熱体3に4W通電し、発熱体3を発熱させたとこ
ろ、通電開始30秒で、上述の部位の低融点金属体5a
は溶断しなかったが、ダミー電極10aと低融点金属体
用電極7aとの間に位置する低融点金属体5c、ダミー
電極10bと低融点金属体用電極7cとの間に位置する
低融点金属体5d、ダミー電極10bと低融点金属体用
電極7bとの間に位置する低融点金属体5bは溶断し
た。このため、被保護回路への導通を遮断でき、発熱体
3への通電も遮断できた。
のダミー電極10aと低融点金属体用電極7cとの間に
位置する部位の低融点金属体5cが溶断不能箇所となっ
たことを想定して、この部位の低融点金属体5c上にエ
ポキシ系接着剤を塗布し、硬化させた(図3参照)。次
に、発熱体3に4W通電し、発熱体3を発熱させたとこ
ろ、通電開始30秒で、上述の部位の低融点金属体5a
は溶断しなかったが、ダミー電極10aと低融点金属体
用電極7aとの間に位置する低融点金属体5c、ダミー
電極10bと低融点金属体用電極7cとの間に位置する
低融点金属体5d、ダミー電極10bと低融点金属体用
電極7bとの間に位置する低融点金属体5bは溶断し
た。このため、被保護回路への導通を遮断でき、発熱体
3への通電も遮断できた。
【0036】
【発明の効果】本発明の保護素子は、低融点金属体の溶
断すべき箇所の数よりも溶断可能箇所の数が多いので、
フェイルセーフ機能を有するものとなる。
断すべき箇所の数よりも溶断可能箇所の数が多いので、
フェイルセーフ機能を有するものとなる。
【図1】 本発明の保護素子の平面図(同図(a))及
び断面図(同図(b)、(c))である。
び断面図(同図(b)、(c))である。
【図2】 本発明の保護素子の回路図である。
【図3】 本発明の保護素子の平面図(同図(a))及
び断面図(同図(b)、(c))である。
び断面図(同図(b)、(c))である。
【図4】 本発明の保護素子の回路図である。
【図5】 本発明の保護素子の平面図である。
【図6】 本発明の保護素子の平面図である。
【図7】 過電圧防止装置の回路図である。
【図8】 従来の保護素子の平面図(同図(a))及び
断面図(同図(b))である。
断面図(同図(b))である。
【図9】 従来の保護素子の平面図(同図(a))及び
断面図(同図(b))である。
断面図(同図(b))である。
1p、1q…保護素子 1A、1B、1C、1D、1E…保護素子、 2…基板、 3…発熱体、 4…絶縁層、 5、5a、5b、5c…低融点金属体、 6a、6b…発熱体用電極、 7a、7b、7c…低融点金属体用電極 8…内側封止部、 9…外側封止部、 10、10a、10b…ダミー電極
Claims (4)
- 【請求項1】 基板上に発熱体及び低融点金属体を有
し、発熱体の発熱により低融点金属体が溶断する保護素
子において、低融点金属体の溶断可能箇所の数が溶断す
べき箇所の数よりも多くなるように、低融点金属体の一
部がダミー電極上に形成されている保護素子。 - 【請求項2】 複数の低融点金属体が、ダミー電極でブ
リッジ接続されている請求項1記載の保護素子。 - 【請求項3】 ダミー電極が、低融点金属体用電極と同
一の電極材料からなる請求項1又は2記載の保護素子。 - 【請求項4】 低融点金属体の複数の溶断可能箇所が時
間差をおいて溶断する請求項1〜3のいずれかに記載の
保護素子。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000145691A JP2001325868A (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 保護素子 |
US09/851,998 US6462318B2 (en) | 2000-05-17 | 2001-05-10 | Protective element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000145691A JP2001325868A (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 保護素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001325868A true JP2001325868A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18652159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000145691A Pending JP2001325868A (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 保護素子 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6462318B2 (ja) |
JP (1) | JP2001325868A (ja) |
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