JP2001338803A - Resettable fuse element and its manufacturing method - Google Patents

Resettable fuse element and its manufacturing method

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JP2001338803A
JP2001338803A JP2000156459A JP2000156459A JP2001338803A JP 2001338803 A JP2001338803 A JP 2001338803A JP 2000156459 A JP2000156459 A JP 2000156459A JP 2000156459 A JP2000156459 A JP 2000156459A JP 2001338803 A JP2001338803 A JP 2001338803A
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pair
fuse element
layers
ceramic
resettable fuse
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Application number
JP2000156459A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichiro Watanabe
敬一郎 渡邊
Shunichi Igami
俊市 伊神
Shigeki Hayashi
茂樹 林
Akimasa Ichikawa
明昌 市川
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resettable fuse element which has a distinct conductive path and high resistance in an arbitrary section in the case of the minifestation of PTCR characteristics, can he used in safety and has low resistance and stable product characteristics at a lower cost by a stable manufacturing method. SOLUTION: The resettable fuse element which is composed of conductors, through which a current in the case of a stationary case flows, and matrix bodies 3 having resistivity higher than the conductors and has PTCR characteristics and in which the conductors are constituted of electrode sections 4 and PTC sections 1, the electrode sections 4 are formed of a pairs of opposed layers, the PTC sections 1 are formed of pairs of layers opposed in the same manner as the electrode sections 4 on the insides of a pair of the electrode sections 4 while being also formed of the conductive paths having an arbitrary shape connecting pairs of the layers, and the matrix bodies 3 are formed among the conductive paths having the arbitrary shapes configuring the PTC sections 1 on the insides of a pair of the layers of the PTC sections 1, and its manufacturing method are provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は、電池やパソコン
等に対し、過熱・過電流から保護する目的で使用され
る、構造が明確で低抵抗であり再現性に優れた繰り返し
使用に耐えうるリセッタブルヒューズ素子、及びその製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resetter capable of withstanding repeated use having a clear structure, low resistance and excellent reproducibility, which is used for protecting batteries and personal computers from overheating and overcurrent. The present invention relates to a bull fuse element and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】 携帯電話の普及は、北欧、日本を中心
に、全世界で目覚ましく、それに伴い携帯電話の技術の
革新も、通信方式を筆頭に大きな進歩を遂げている。携
帯電話の電源の進歩も同様である。携帯電話の電源は、
当然より良い可搬性のため電池を使用することとなる
が、経済性、及び環境負荷への配慮から殆ど二次電池が
採用されている。二次電池は充電により再利用可能な電
池で、携帯電話の他、パソコン等電子情報機器に多く使
用されている。
2. Description of the Related Art The spread of mobile phones has been remarkable all over the world, especially in Northern Europe and Japan, and the technological innovation of mobile phones has made great progress, especially in communication systems. The same is true for the advancement of mobile phone power supplies. The power of the mobile phone is
Naturally, batteries are used for better portability, but secondary batteries are almost always used in consideration of economy and environmental load. Secondary batteries are batteries that can be reused by charging and are widely used in electronic information devices such as personal computers in addition to mobile phones.

【0003】 電池を誤って使用した時等、電池が過熱
されたり電池に過電流が流れ込んだりする事があるが、
爆発の危険性があるLi電池等では、これらの事態に対
する何らかの保護が必要になる。この保護手段として
は、主としてPTC素子やヒューズが用いられている。
[0003] When a battery is used by mistake, the battery may be overheated or an overcurrent may flow into the battery.
Li batteries and the like which have a risk of explosion require some protection against these situations. As this protection means, a PTC element or a fuse is mainly used.

【0004】 PTC素子は、PTCR特性(正の比抵
抗温度係数:PositiveTemperature Coefficient of
Resistivity)という性質を有している。PTCR特性
を有する材料については、次の例が知られている。
A PTC element has a PTCR characteristic (Positive Temperature Coefficient of Positive Temperature).
(Resistivity). The following examples are known for materials having PTCR characteristics.

【0005】 特開平8−239485号公報によれ
ば、PTCR特性を有する材料として、導電性ポリマー
要素の製造方法が提案されている。マトリックス相はポ
リエチレンを一例とする有機ポリマーであり、その中に
分散する導電相はカーボンブラックを一例とする導電性
物質である。これらから成る組成物を、溶融成形して得
る導電性ポリマーがPTCR特性を有する材料である。
導電相であるカーボンブラックが粒子としてマトリック
ス相である有機ポリマー中に均一に分散していて、温度
上昇時に有機ポリマーの熱膨張により、導電相であるカ
ーボン粒子の導電経路を遮断することにより、急に抵抗
が上昇する。そして、ポリエチレン、カーボンブラック
から成る配合物の実施例には、PTCR特性を有するこ
とが示されている。
According to JP-A-8-239485, a method for producing a conductive polymer element as a material having PTCR characteristics is proposed. The matrix phase is an organic polymer such as polyethylene, and the conductive phase dispersed therein is a conductive substance such as carbon black. A conductive polymer obtained by melt-molding a composition comprising these is a material having PTCR characteristics.
The conductive phase carbon black is uniformly dispersed as particles in the organic polymer that is the matrix phase, and the thermal expansion of the organic polymer when the temperature rises causes the conductive path of the carbon particles that are the conductive phase to be cut off. The resistance rises. Examples of blends composed of polyethylene and carbon black are shown to have PTCR properties.

【0006】 しかし、導電性ポリマー材料は、発熱し
て膨張するマトリックス相が可燃物質であるポリマーで
あり、火災の可能性があるため安全性に問題がある。更
には、PTCR特性発現時の比抵抗の立ち上がり性も、
やや緩慢で改善すべき点である。その他にも、大電流用
途では材料自体も大型になること、使用を繰り返すと徐
々に通常導電時の抵抗が増加すること、より低抵抗化と
すると耐電圧特性が悪化すること、等の問題がある。
However, the conductive polymer material is a polymer in which a matrix phase that expands by generating heat is a flammable substance, and has a problem in safety because of a possibility of fire. Furthermore, the rise of the specific resistance at the time of the PTCR characteristic expression,
It is somewhat slow and should be improved. In addition, the problem is that the material itself becomes large in large current applications, the resistance during normal conduction gradually increases with repeated use, and the withstand voltage characteristics deteriorate when the resistance is further reduced. is there.

【0007】 別のPTCR特性を有する材料につい
て、次の例も知られている。国際公開番号WO98/1
1568によれば、PTCサーミスタ材料が提案されて
いる。マトリックス相は多結晶セラミックス、ガラス−
多結晶セラミックス複合材料、ガラス、結晶化ガラスで
あり、その中に分散する導電相はBiを主成分とする金
属である。これらから成る組成物を、混合して加熱成形
して得られる材料がPTCR特性を有している。導電相
であるBiを主成分とする金属が粒子としてマトリック
ス相であるセラミックス中に均一に分散していて、温度
上昇時にBiを主成分とする金属の熱収縮により、導電
相であるBiを主成分とする金属の導電経路を遮断する
ことにより、急に抵抗が上昇する。そして、Biを主成
分とする金属での実施例には、PTCR特性を有するこ
とが示されている。又、繰り返しによる特性変動も殆ど
見られ無いことも示されている。
[0007] The following example is also known for a material having another PTCR property. International Publication Number WO98 / 1
According to 1568, a PTC thermistor material is proposed. The matrix phase is polycrystalline ceramic, glass
It is a polycrystalline ceramic composite material, glass, or crystallized glass, and the conductive phase dispersed therein is a metal containing Bi as a main component. A material obtained by mixing and heat-forming a composition comprising these has PTCR characteristics. The metal having the conductive phase of Bi as the main component is uniformly dispersed as particles in the ceramic which is the matrix phase. By interrupting the conductive path of the metal as a component, the resistance suddenly increases. Further, in the example using a metal containing Bi as a main component, it is shown to have a PTCR characteristic. It is also shown that there is almost no characteristic change due to repetition.

【0008】 しかし、マトリックス相である多結晶セ
ラミックスと、導電相であるBiを主成分とする金属
は、単に混合して成形、焼成したものであり導電経路の
形成は確率的なものとなっている。このため、性能が安
定せず、事故に結びつく不安がある、理論値よりも抵抗
が高くなる、製品形状の小型化に伴って製品間でのバラ
ツキが大きくなる等の問題がある。又、製造工程におけ
る金属成分の揮発等の問題があるため、安定した製造方
法が未だ確立されておらず、コスト高であることは実用
化する上で大きな問題である。
However, polycrystalline ceramics, which is a matrix phase, and a metal mainly containing Bi, which is a conductive phase, are simply mixed, molded and fired, and the formation of conductive paths is stochastic. I have. For this reason, there are problems that the performance is not stable and there is anxiety leading to an accident, the resistance becomes higher than the theoretical value, and the variation among products increases as the product shape becomes smaller. Further, since there is a problem such as volatilization of metal components in the manufacturing process, a stable manufacturing method has not yet been established, and high cost is a major problem in practical use.

【0009】 ヒューズは、溶断することで保護する
為、1回動作すると交換しなければならないのが最大の
欠点である。一般的に、Liイオン二次電池の保護は、
二重、三重の保護がなされているが、ヒューズは最終保
護用途にしか向いていない。
The biggest drawback is that the fuse must be replaced once it operates to protect it by fusing. Generally, protection of a Li-ion secondary battery is as follows.
Despite the double and triple protection, fuses are only suitable for final protection applications.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】 本発明は、上記した
従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とす
るところは、明確な導電経路を有し、PTCR特性発現
時に任意の部分で高抵抗となる安全でかつ低抵抗で製品
特性が安定したリセッタブルヒューズ素子を、安定した
製造方法で、より安価に提供することにある。リセッタ
ブルヒューズ素子とは、繰り返し使用できるヒューズの
ことである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to have a clear conductive path, and to have any part when PTCR characteristics are exhibited. It is an object of the present invention to provide a resettable fuse element having high resistance, which is safe, has low resistance, and has stable product characteristics by a stable manufacturing method at a lower cost. The resettable fuse element is a fuse that can be used repeatedly.

【0011】 更に、本発明の目的は、PTCR特性発
現時の比抵抗の立ち上がりがより急峻であること、定常
通電時の抵抗がより低抵抗であること、繰り返し使用し
ても特性がより変動しない安定した再現性を有するこ
と、繰り返し数多く使用できる耐久性を有すること等に
ついて改善することである。
Further, the object of the present invention is to make the specific resistance rise steeply when the PTCR characteristic is manifested, to have a lower resistance during steady-state energization, and to make the characteristic not fluctuate even when used repeatedly. An object of the present invention is to improve stable reproducibility, durability that can be repeatedly used many times, and the like.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】 本発明者らは、上記の
目的を達成するために種々検討した結果、通電体の中の
PTC部として任意形状の導電経路を作製し、特定され
た部分でPTCR特性を発現させることで、上記の目的
を達成できることを見い出した。又、厚肉のセラミック
焼結板の中に複数の微細な貫通孔をあけて金属を流し込
み通電体を形成し作製することで、上記の目的を達成で
きることを見い出した。
Means for Solving the Problems As a result of various studies to achieve the above object, the present inventors have made a conductive path of an arbitrary shape as a PTC portion in a current-carrying body, and It has been found that the above object can be achieved by expressing PTCR characteristics. It has also been found that the above object can be achieved by forming a plurality of fine through-holes in a thick ceramic sintered plate and pouring a metal into the current-carrying body to produce the current-carrying body.

【0013】 即ち、本発明によれば、定常時電流の流
れる通電体と、通電体より比抵抗の高いマトリックス体
とから成るPTCR特性を有するリセッタブルヒューズ
素子であって、通電体は、電極部とPTC部とにより構
成され、電極部は、対向する一対の層により形成され、
PTC部は、一対の電極部の内側に、電極部と同じく対
向する一対の層により形成されているとともに、その一
対の層を接続する任意形状の導電経路によっても形成さ
れ、マトリックス体は、PTC部の一対の層の内側でP
TC部を構成する任意形状の導電経路の間に形成されて
いることを特徴とするリセッタブルヒューズ素子が提供
される。この導電経路の形状は、電極部を接続する複数
の平行な略円柱状であることが好ましい。
That is, according to the present invention, there is provided a resettable fuse element having a PTCR characteristic including a current-carrying body through which a steady-state current flows and a matrix having a higher specific resistance than the current-carrying body. And a PTC portion, and the electrode portion is formed by a pair of opposing layers,
The PTC portion is formed by a pair of layers facing the electrode portion inside the pair of electrode portions, and is also formed by an arbitrary-shaped conductive path connecting the pair of layers. P inside the pair of layers
There is provided a resettable fuse element formed between conductive paths of an arbitrary shape constituting a TC portion. The shape of the conductive path is preferably a plurality of parallel substantially columnar shapes connecting the electrode portions.

【0014】 そして円筒状の導電経路とした場合に
は、電極部の一対の層を結ぶ方向の長さと、長さとは直
角方向の直径との比が、概ね4:1以上であることが好
ましい。直径が、長さに対して相対的に大きくなると導
電経路、即ちPTC部の断面積が大きくなり、PTC部
の収縮が起きても導電経路が遮断され難く、良好なPT
CR特性が得られないので好ましくない。
In the case of a cylindrical conductive path, the ratio of the length in the direction connecting the pair of layers of the electrode portion to the diameter in the direction perpendicular to the length is preferably about 4: 1 or more. . When the diameter is relatively large with respect to the length, the conductive path, that is, the cross-sectional area of the PTC part increases, and even if the PTC part contracts, the conductive path is hard to be interrupted, and a good PT
It is not preferable because CR characteristics cannot be obtained.

【0015】 又、本発明によれば、定常時電流の流れ
る通電体と、通電体より比抵抗の高いマトリックス体と
から成るPTCR特性を有するリセッタブルヒューズ素
子であって、通電体は、電極部とPTC部とにより構成
され、電極部は、対向する一対の層により形成されてい
るとともに、その一対の層から互いに近接するような複
数の平行な線状の導体部によっても形成され、PTC部
は、導体部の中間に、導体部を接続する任意形状の膨大
部の導電経路として形成され、マトリックス体は、電極
部の一対の層の内側で、複数の電極部の導体部、及び複
数のPTC部の膨大部の間に形成されていることを特徴
とするリセッタブルヒューズ素子が提供される。本発明
においては、膨大部の形状は、円錐体であることが好ま
しい。
Further, according to the present invention, there is provided a resettable fuse element having a PTCR characteristic composed of a current-carrying body through which a steady-state current flows and a matrix body having a higher specific resistance than the current-carrying body. And a PTC portion, and the electrode portion is formed by a pair of opposing layers, and is also formed by a plurality of parallel linear conductor portions that are close to each other from the pair of layers. Is formed in the middle of the conductor portion as a conductive path of an enormous portion connecting the conductor portion, and the matrix body has a conductor portion of a plurality of electrode portions inside a pair of layers of the electrode portion, and a plurality of conductor portions. There is provided a resettable fuse element formed between the enormous portions of the PTC portion. In the present invention, the shape of the expanded portion is preferably a cone.

【0016】 本発明においては、電極部の材料は、P
TC部物質であるBiと合金を作りにくいことから、
W、又はMoを主成分とする金属であることが好まし
く、そのW、又はMoを主成分とする金属は、定常通電
時の抵抗や発熱が抑えられることから100μm以下の
粒子径から成ることが好ましい。又、PTC部の材料
は、合金としたときの融点の低いBiを主成分とする金
属であることが好ましく、そのBiを主成分とする金属
は、発熱時に収縮しても隣接するマトリックス体へのス
トレスが小さくできるため、100μm以下の粒子径か
ら成ることが好ましい。マトリックス体は、発火せず安
全なことより、セラミックスから成ることが好ましい。
In the present invention, the material of the electrode portion is P
Because it is difficult to make an alloy with Bi which is a TC part material,
It is preferable that the metal containing W or Mo as a main component is used, and the metal containing W or Mo as a main component has a particle diameter of 100 μm or less because resistance and heat generation during steady energization are suppressed. preferable. Further, the material of the PTC portion is preferably a metal mainly composed of Bi having a low melting point when formed into an alloy. Is preferably 100 μm or less. The matrix body is preferably made of ceramics because it does not ignite and is safe.

【0017】 本発明のリセッタブルヒューズ素子は、
抵抗値が0.1Ω以下でも十分な耐電圧及び電流容量を
実現し、例えば携帯電話用二次電池の保護に好適に使用
される。特に、膨大部の導電経路を有したリセッタブル
ヒューズ素子では、電極部の一対の層と膨大部を結ぶ導
体部の長さを短く設定するといった工夫により、抵抗値
を0.01Ω以下とすることも可能である。
The resettable fuse element of the present invention
Even if the resistance value is 0.1Ω or less, sufficient withstand voltage and current capacity are realized, and it is suitably used, for example, for protection of secondary batteries for mobile phones. In particular, in a resettable fuse element having an enlarged conductive path, the resistance value is set to 0.01 Ω or less by devising the length of the conductor connecting the pair of electrodes and the enlarged part to be short. Is also possible.

【0018】 更に、本発明によれば、マトリックス体
としてセラミック未焼結板を作製する工程と、そのセラ
ミック未焼結板に複数の微細な貫通孔を形成する工程
と、又、そのセラミック未焼結板の所定の位置にPTC
部としてBiを主成分とする溶融金属を注入する工程
と、その溶融金属を注入したセラミック未焼結板を焼成
して一体的な焼結体とする工程と、その焼結体のBiを
主成分とする金属表面を研磨加工する工程と、又、その
焼結体のBiを主成分とする金属表面に電極部として金
属メッキを施す工程と、更にその焼結体を切断加工する
工程を含んで成ることを特徴とするリセッタブルヒュー
ズ素子の製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, a step of producing a ceramic green plate as a matrix body, a step of forming a plurality of fine through holes in the ceramic green plate, and a step of forming the ceramic green plate PTC at the specified position on the tie
A step of injecting a molten metal containing Bi as a main component as a part, a step of firing a ceramic unsintered plate into which the molten metal is injected to form an integral sintered body, and a step of mainly introducing the Bi of the sintered body. A step of polishing a metal surface as a component, a step of applying metal plating as an electrode portion to a metal surface mainly containing Bi of the sintered body, and a step of cutting the sintered body. And a method for manufacturing a resettable fuse element.

【0019】 更に又、本発明によれば、マトリックス
体としてセラミック焼結板を作製する工程と、そのセラ
ミック焼結板に複数の微細な貫通孔を形成する工程と、
又、そのセラミック焼結板の所定の位置にPTC部とし
てBiを主成分とする溶融金属を注入する工程と、その
セラミック焼結板のBiを主成分とする金属表面を研磨
加工する工程と、又、そのセラミック焼結板のBiを主
成分とする金属表面に電極部として金属メッキを施す工
程と、更にそのセラミック焼結板を切断加工する工程を
含んで成ることを特徴とするリセッタブルヒューズ素子
の製造方法が提供される。
Furthermore, according to the present invention, a step of producing a ceramic sintered plate as a matrix body, a step of forming a plurality of fine through holes in the ceramic sintered plate,
A step of injecting a molten metal mainly composed of Bi as a PTC portion into a predetermined position of the ceramic sintered plate; a step of polishing a metal surface mainly composed of Bi of the ceramic sintered plate; A resettable fuse, comprising a step of applying metal plating as an electrode portion to a metal surface mainly containing Bi of the ceramic sintered plate and a step of cutting the ceramic sintered plate. A method for manufacturing a device is provided.

【0020】 一方、本発明によれば、マトリックス体
としてセラミック未焼結板を少なくとも2枚作製する工
程と、その少なくとも2枚のセラミック未焼結板の各々
に孔の位置が合うように複数の微細な貫通孔を形成する
工程と、その貫通孔に電極部としてW、又はMoを主成
分とする金属層を形成する工程と、少なくとも1枚のセ
ラミック未焼結板に貫通孔の中心軸に合わせて任意形状
の膨大部の形の孔を形成する工程と、その任意形状の形
の孔にPTC部としてBiを主成分とする溶融金属を注
入し固化する工程と、その溶融し固化したBiを主成分
とする金属表面を研磨加工する工程と、セラミック未焼
結板の任意形状の形の孔を形成した側に、貫通孔の中心
軸に合わせて、別のセラミック未焼結板を接合し一体化
した積層物とする工程と、その積層物を焼成して一体的
な焼結体とする工程と、その焼結体の電極部の導体部に
接続するように金属メッキを施す工程と、又、その焼結
体を切断加工する工程を含んで成ることを特徴とするリ
セッタブルヒューズ素子の製造方法が提供される。
On the other hand, according to the present invention, a step of producing at least two ceramic unsintered plates as a matrix body, and a step of forming a plurality of ceramic unsintered plates so that holes are aligned with each of the at least two ceramic unsintered plates. A step of forming a fine through-hole, a step of forming a metal layer mainly composed of W or Mo as an electrode part in the through-hole, and a step of forming at least one ceramic unsintered plate with a central axis of the through-hole. A step of forming a hole in the shape of an enormous portion having an arbitrary shape, a step of injecting and solidifying a molten metal mainly containing Bi as a PTC portion into the hole of the arbitrary shape, and a step of melting and solidifying the Bi Polishing a metal surface mainly composed of: and bonding another ceramic unsintered plate to the side of the ceramic unsintered plate on which a hole of an arbitrary shape is formed, in accordance with the center axis of the through hole To make an integrated laminate And a step of firing the laminate to form an integrated sintered body, a step of applying metal plating so as to connect to a conductor of an electrode portion of the sintered body, and There is provided a method for manufacturing a resettable fuse element, comprising a step of cutting.

【0021】 一方又、本発明によれば、マトリックス
体としてセラミック焼結板を少なくとも2枚作製する工
程と、その少なくとも2枚のセラミック焼結板の各々に
孔の位置が合うように複数の微細な貫通孔を形成する工
程と、その貫通孔に電極部の導体部としてW、又はMo
を主成分とする金属層を形成する工程と、少なくとも1
枚のセラミック焼結板に貫通孔の中心軸に合わせて任意
形状の膨大部の形の孔を形成する工程と、その膨大部の
形の孔にPTC部としてBiを主成分とする溶融金属を
注入し固化する工程と、その溶融し固化した少なくとも
1枚のセラミック焼結板のBiを主成分とする金属表面
を研磨加工する工程と、少なくとも1枚のセラミック焼
結板の膨大部の形の孔を形成した側に、貫通孔の中心軸
に合わせて、別の少なくとも1枚のセラミック焼結板を
接合し一体化した積層物とする工程と、その積層物の電
極部の導体部に接続するようにW、又はMoを主成分と
する金属メッキを施す工程と、又、その積層物を切断加
工する工程を含んで成ることを特徴とするリセッタブル
ヒューズ素子の製造方法が提供される。
According to the present invention, on the other hand, a step of producing at least two ceramic sintered plates as a matrix body, and a step of forming a plurality of fine powders so that holes are aligned with each of the at least two ceramic sintered plates. Forming a through hole, and forming W or Mo in the through hole as a conductor of an electrode portion.
Forming a metal layer mainly composed of:
Forming a hole in the shape of an enlarged part of an arbitrary shape in accordance with the central axis of the through-hole in a plurality of ceramic sintered plates, and forming a molten metal mainly composed of Bi as a PTC part in the hole of the enlarged part. Injecting and solidifying; polishing at least one of the fused and solidified ceramic sintered plates a metal surface containing Bi as a main component; A step of joining another at least one ceramic sintered plate to the side where the hole is formed in accordance with the center axis of the through-hole to form an integrated laminate, and connecting to a conductor of an electrode portion of the laminate A method of manufacturing a resettable fuse element, comprising a step of applying a metal plating containing W or Mo as a main component and a step of cutting the laminate.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】 以下に、本発明を詳細に説明す
る。本発明に係るリセッタブルヒューズ素子は、マトリ
ックス体としてのセラミック焼結板の中に貫通する形で
定常時電流の流れる通電体を形成したものである。通電
体は電極部とPTC部とにより構成されるが、本リセッ
タブルヒューズ素子においては、PTCR特性を専らP
TC部の特定位置においてのみ発現させることに大きな
特徴がある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. A resettable fuse element according to the present invention is one in which an electric conductor in which a steady-state current flows is formed so as to penetrate through a ceramic sintered plate as a matrix body. The current-carrying body is composed of an electrode part and a PTC part.
There is a significant feature in that expression is performed only at a specific position in the TC region.

【0023】 従来の技術では、異常電流による発熱や
外部からの加熱等の温度上昇が起きたときに、マトリッ
クス相が熱膨張して導電相中の導電経路を遮断する手段
であっても、導電相が熱収縮して自らの導電経路を遮断
する手段であっても、導電経路は導電相中のある特定の
部分であるとは言えず曖昧であった。導電するか否か
は、導電粒子径と導電粒子間隔から導かれ確率的に決ま
っていた。そのため抵抗が理論値より1桁以上も高い値
になってしまう上に製品間で特性のバラツキが大きいた
め事故に結びつく不安が常にある。
In the prior art, when a temperature rise such as heat generation due to an abnormal current or external heating occurs, even if the matrix phase thermally expands and a means for interrupting a conductive path in the conductive phase is used, Even when the phase is a means for heat-shrinking to interrupt its own conductive path, the conductive path is not a specific part of the conductive phase and is ambiguous. Whether or not to conduct is determined stochastically from the conductive particle diameter and the conductive particle interval. For this reason, the resistance becomes higher by at least an order of magnitude than the theoretical value, and since there is a large variation in characteristics among the products, there is always anxiety leading to an accident.

【0024】 本発明では、PTC部を対向する一対の
層、及びその間を接続する任意の形状の導電経路として
作製し、このうち任意の形状の導電経路部分でのみPT
CR特性を発現させる、即ちヒューズとして動作させる
ことにより導電経路を明確にしている。又、電極部を対
向する一対の層及びその間から互いに近接する複数の平
行な線状の導体部とし、PTC部をこの導体部の中間に
任意形状の膨大部の形で導電経路として作製し、この導
電経路部分でのみPTCR特性を発現させる、即ちヒュ
ーズとして動作させることによっても、導電経路を明確
にしている。
In the present invention, the PTC portion is formed as a pair of opposing layers and a conductive path having an arbitrary shape connecting between the layers, and the PT is formed only at the conductive path portion having an arbitrary shape.
The conduction path is clarified by expressing the CR characteristic, that is, by operating as a fuse. Also, the electrode portion is formed as a pair of opposing layers and a plurality of parallel linear conductor portions which are close to each other from between the layers, and the PTC portion is formed as a conductive path in the form of an arbitrarily large portion in the middle of this conductor portion, The conductive path is clarified also by expressing the PTCR characteristic only in this conductive path portion, that is, operating as a fuse.

【0025】 本発明において、膨大部の導電経路を持
たないリセッタブルヒューズ素子では、導電経路の形状
は、例えば製造しやすい、電極部を接続する複数の平行
な略円柱状であればよい。そして略円柱状の導電経路と
した場合、良好なPTCR特性を得るためには、略円柱
状の導電経路の長さと直径との比が、概ね4:1以上必
要である。直径が、長さに対して大きくなることは、P
TC部の断面積がPTC部の体積に比べて相対的に大き
くなるということであり、PTC部の収縮が起きても導
電経路が遮断され難いという不都合を生じ易い。
In the present invention, in the resettable fuse element having no enormous portion of the conductive path, the shape of the conductive path may be, for example, a plurality of parallel substantially columnar shapes that are easy to manufacture and that connect the electrode portions. When a substantially cylindrical conductive path is used, the ratio between the length and the diameter of the substantially cylindrical conductive path needs to be approximately 4: 1 or more in order to obtain good PTCR characteristics. The increase in diameter with respect to length is due to P
This means that the cross-sectional area of the TC section is relatively large compared to the volume of the PTC section, so that even if the PTC section shrinks, the inconvenience that the conductive path is hard to be interrupted is likely to occur.

【0026】 本発明でのPTC部の材料は、Biを主
成分とする金属である。Biを主成分とする金属は、融
点が低く150℃前後でPTCR特性の発現をみること
ができ、ヒューズとして好適である。又、Biを主成分
として組成、配合を変えることにより、PTCR特性の
発現温度を制御できる。
The material of the PTC part in the present invention is a metal containing Bi as a main component. A metal containing Bi as a main component has a low melting point and can exhibit PTCR characteristics around 150 ° C., which is suitable as a fuse. Further, the temperature at which PTCR characteristics are developed can be controlled by changing the composition and the composition of Bi as a main component.

【0027】 更に、このBiを主成分とする金属は、
100μm以下の粒子径から成ることが、ヒューズとし
ての再現性、耐久性を向上する上で好ましい。PTC部
において過電流が流れたときに、発熱により温度上昇す
ることでPTC部が収縮し、通電抵抗の増加が起きるた
めに電流が切れるが、Biを主成分とする金属の粒子が
微細である方が、収縮し体積減少したときに隣接するマ
トリックス体へ与えるストレスが少ない。マトリックス
体が変形せず破壊されなければ、Biを主成分とする金
属の発熱時における溶融、流出を引き起こす可能性が低
くなり、即ち温度が再び低下したときに元の状態へ戻り
易く、繰り返し動作にもより耐えられる。
Further, the metal containing Bi as a main component is
It is preferable that the particles have a particle diameter of 100 μm or less in order to improve reproducibility and durability as a fuse. When an overcurrent flows in the PTC portion, the temperature rises due to heat generation, the PTC portion shrinks, and the current is cut off due to an increase in conduction resistance. However, the metal particles mainly containing Bi are fine. In contrast, the stress applied to the adjacent matrix body when contracted and reduced in volume is less. If the matrix body is not deformed and is not broken, the possibility of causing melting and outflow of the metal mainly containing Bi at the time of heat generation is reduced. Can withstand more.

【0028】 又、前記の如く、導電経路が明確で動作
時に導電経路が完全に解放されることは、異常な温度上
昇が起きず、PTC部のBiを主成分とする金属が、溶
融、流出しないため、再現性、耐久性に寄与するため好
ましい。
As described above, since the conductive path is clear and the conductive path is completely released during operation, abnormal temperature rise does not occur, and the metal mainly composed of Bi in the PTC portion melts and flows out. This is preferable because it contributes to reproducibility and durability.

【0029】 本発明において、電極部の材料は、W、
又はMoを主成分とする金属である。W、又はMoを主
成分とする金属はBiとの反応が進み難く、電極部及び
PTC部の材料変質に伴う特性変動、及び性能低下を招
かない。
In the present invention, the material of the electrode portion is W,
Alternatively, it is a metal containing Mo as a main component. The metal containing W or Mo as the main component hardly reacts with Bi, and does not cause the characteristic change and the performance deterioration due to the deterioration of the materials of the electrode portion and the PTC portion.

【0030】 本発明において、マトリックス体は、セ
ラミックスから成ることが、安全性、再現性、耐久性の
向上を図る上で好ましい。セラミックスは、Biを主成
分とする金属と親和性が低く、反応し合って互いに変質
することは起きにくいため、PTC部の材料変質に伴う
特性変動、及び性能低下を招かない。又、可燃性物質で
はないため発熱時に発火することが無く安全である。
In the present invention, it is preferable that the matrix body be made of ceramics in order to improve safety, reproducibility, and durability. Ceramics have a low affinity for a metal containing Bi as a main component and are unlikely to react with each other and change in quality with each other, and thus do not cause characteristic fluctuations and performance deterioration due to material deterioration in the PTC portion. Also, since it is not a flammable substance, it does not ignite at the time of heat generation and is safe.

【0031】 周りとの反応による変質の一例として、
Biは酸化されると溶融温度が変わり特性変化し導通し
なくなることが挙げられる。このことはフェールセーフ
な特性を有するともいえるが、安定した性能を発揮する
には、前記のように、セラミックスや、W、又はMoを
主成分とする金属等のように、周辺には親和性の低い反
応し難い材料を採用することが好ましい。
As an example of alteration due to a reaction with the surroundings,
When Bi is oxidized, its melting temperature changes, its characteristics change, and it stops conducting. Although this can be said to have a fail-safe characteristic, in order to exhibit stable performance, as described above, there is no affinity for the periphery, such as ceramics, metals containing W or Mo as a main component, and the like. It is preferable to use a material having low reactivity and difficult to react.

【0032】 本発明のリセッタブルヒューズ素子は、
通電時の抵抗値を0.1Ω以下に抑えることが出来、電
流ロスが少ないため、より省電力が要求される携帯電話
用二次電池等の保護には好適に用いられる。膨大部の導
電経路を有したリセッタブルヒューズ素子においては、
この膨大部で充分なPTCR特性を発現可能なため、電
極部の一対の層と膨大部を結ぶ導体部の長さを短くすれ
ば、より抵抗を低く抑えられ、通電時の抵抗値を0.0
1Ω以下も実現できる。
The resettable fuse element according to the present invention
Since the resistance value during energization can be suppressed to 0.1Ω or less and the current loss is small, it is suitably used for protection of secondary batteries for mobile phones and the like that require more power saving. In a resettable fuse element with a huge conduction path,
Since the expanded portion can exhibit sufficient PTCR characteristics, if the length of the conductor connecting the pair of layers of the electrode portion and the expanded portion is shortened, the resistance can be further reduced, and the resistance during energization is reduced to 0.1. 0
1 Ω or less can be realized.

【0033】 以下、本発明を図面に基づき説明する。
図1(a)、(b)は、本発明に係るリセッタブルヒュ
ーズの一実施形態として、通電体の中に複数の細い線状
の導電経路(以下、線状部5という)を作製し特定され
たこの部分でPTCR特性を発現させるリセッタブルヒ
ューズ素子の例を示すものである。電極部4とPTC部
1から成る通電体とマトリックス体3とから形成され、
電極部4は、対向する一対の層により形成されており、
PTC部1は、一対の電極部4の内側に、電極部4と同
じく対向する一対の層により形成され、且つその一対の
層を接続する複数の平行な線状部5によっても形成され
ている。マトリックス体3は、PTC部1の一対の層の
内側に、複数の平行な線状部5の間に形成されている。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIGS. 1A and 1B show a resettable fuse according to an embodiment of the present invention, in which a plurality of thin linear conductive paths (hereinafter, referred to as linear portions 5) are formed in an electric conductor and specified. This shows an example of a resettable fuse element that exhibits PTCR characteristics in this portion. It is formed from an electric conductor comprising the electrode part 4 and the PTC part 1 and the matrix body 3,
The electrode portion 4 is formed by a pair of opposing layers,
The PTC portion 1 is formed inside a pair of electrode portions 4 by a pair of layers facing each other similarly to the electrode portion 4 and is also formed by a plurality of parallel linear portions 5 connecting the pair of layers. . The matrix body 3 is formed between a plurality of parallel linear portions 5 inside a pair of layers of the PTC portion 1.

【0034】 図1(a)は通電状態を示しており、定
常時には電流は電極部4からPTC部1を通って流れ
る。一対の層部分を経由し平行な線状部5を同時に流れ
るため抵抗は少ない。多くの線状部5を作製すること
で、定常時の抵抗値を低減することが可能である。
FIG. 1A shows an energized state. In a steady state, a current flows from the electrode unit 4 through the PTC unit 1. The resistance is small because it flows simultaneously through the parallel linear portions 5 via the pair of layer portions. By manufacturing many linear portions 5, it is possible to reduce the resistance value in a steady state.

【0035】 図1(b)は開放状態、即ちヒューズが
切れた状態を示しており、PTCR特性発現時は、PT
C部1の一対の層の内側に形成されている複数の平行な
線状部5が切れて完全に解放される。過電流が発生する
と発熱し温度が上昇するが、このとき主にPTC部1の
一部である複数の平行な線状部5において、Biを主成
分とする金属が収縮し一対の層側に引っ張られる。その
ため複数の平行な線状部5である導電経路には空隙2が
生じ、通電抵抗の増加となるために電流が切れる。温度
が下がれば再び線状部5は回復し電流が流れる。
FIG. 1B shows an open state, that is, a state in which the fuse is blown.
The plurality of parallel linear portions 5 formed inside the pair of layers of the C portion 1 are cut and completely released. When an overcurrent occurs, heat is generated and the temperature rises. At this time, the metal containing Bi as a main component is shrunk at a plurality of parallel linear portions 5 that are mainly a part of the PTC portion 1, and the pair of layers side Pulled. Therefore, a gap 2 is formed in the conductive path, which is a plurality of parallel linear portions 5, and the current is cut off due to an increase in the conduction resistance. When the temperature decreases, the linear portion 5 recovers again and a current flows.

【0036】 図2(a)、(b)は、本発明に係る、
通電体の中に複数の大きな立方体の任意の形をした導電
経路(以下、膨大部6という)を作製し、特定されたこ
の部分でPTCR特性を発現させるリセッタブルヒュー
ズ素子の一実施形態例を示すもので、膨大部6を円錐体
とした例である。電極部4と膨大部6から成る通電体と
マトリックス体3とから形成され、電極部4は、対向す
る一対の層により形成され、且つその一対の層から互い
に近接する複数の平行な線状の導体部7によっても形成
される。膨大部6は、導体部7の中間に、導体部7を接
続して導電経路として形成される。マトリックス体3
は、電極部4の一対の層の内側で、且つ複数の導体部7
及び膨大部6の間に形成される。
FIGS. 2A and 2B are diagrams according to the present invention.
One embodiment of a resettable fuse element in which a plurality of large cubic conductive paths (hereinafter, referred to as "enlarged portions 6") are formed in an electric conductor and PTCR characteristics are developed at the specified portions. This is an example in which the enlarged portion 6 is a cone. The electrode unit 4 is formed of a pair of opposing layers, and is formed of a pair of opposing layers, and is formed of a plurality of parallel linear shapes that are close to each other from the pair of layers. It is also formed by the conductor 7. The expanding part 6 is formed as a conductive path by connecting the conductor part 7 in the middle of the conductor part 7. Matrix body 3
Are inside the pair of layers of the electrode section 4 and the plurality of conductor sections 7
And between the enlarged part 6.

【0037】 図2(a)は通電状態を示しており、定
常時には電流は電極部4から膨大部6を通って流れる。
電極4の一対の層部分と平行な線状の導体部7を経由
し、複数の膨大部6である導電経路を同時に流れるため
抵抗は少ない。多くの膨大部6を作製することで、定常
時の抵抗値を低減し、抵抗値を0.01Ω以下とするこ
とが可能である。
FIG. 2A shows an energized state. In a steady state, a current flows from the electrode section 4 through the expanding section 6.
The resistance is small because it flows simultaneously through the conductive paths, which are a plurality of enlarged portions 6, via the linear conductor portions 7 parallel to the pair of layer portions of the electrode 4. By manufacturing a large number of enlarged portions 6, it is possible to reduce the steady-state resistance value and to reduce the resistance value to 0.01Ω or less.

【0038】 図2(b)は開放状態、即ちヒューズが
切れた状態を示しており、PTCR特性発現時は、膨大
部6である複数の導電経路が切れて完全に解放される。
過電流が発生すると発熱し温度が上昇するが、このとき
主に膨大部6である複数の導電経路において、Biを主
成分とする金属が収縮し、膨大部6には空隙2が生じ、
通電抵抗の増加となるために電流が切れる。温度が下が
れば再び膨大部6は回復し電流が流れる。
FIG. 2B shows an open state, that is, a state in which the fuse is blown, and when the PTCR characteristic is developed, a plurality of conductive paths, which are the bulging portion 6, are broken and completely released.
When an overcurrent occurs, heat is generated and the temperature rises. At this time, the metal mainly composed of Bi shrinks in a plurality of conductive paths that are mainly the enlarged portion 6, and the gap 2 is generated in the enlarged portion 6,
The current is cut off due to an increase in the conduction resistance. When the temperature drops, the bulging portion 6 recovers again and a current flows.

【0039】 膨大部6とは、平行な微細な貫通孔の導
体部7の中間に形成される円錐形状部のことを示す。図
2(a)、(b)で示したリセッタブルヒューズ素子に
おいて、膨大部6を円錐体の形にした理由はヒューズ動
作時の通電抵抗が大きく取れるからである。図3(a)
〜(c)は、本発明に係る、リセッタブルヒューズ素子
のPTC部1が体積収縮したときの形状別の高さの変化
量を示す比較説明図である。図3(a)は球体の例、図
3(b)は円筒体の例、図3(c)は円錐体の例であ
り、図3(c)が最も高さの変化量が大きい。PTC部
1であるBiを主成分とする金属が3%体積収縮したと
きの例において図3(a)では上下15%、図3(b)
では上部3%、図3(c)では上部31%の高さ変化が
認められた。大きく高さが変化するほど、即ち空隙2が
大きく取れるほどヒューズ動作時の通電抵抗が大きくな
るため好ましい。
The enlarged portion 6 indicates a conical portion formed in the middle of the conductor portion 7 of the parallel fine through hole. In the resettable fuse element shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the reason why the enlarged portion 6 is formed into a conical shape is that a large energization resistance during fuse operation can be obtained. FIG. 3 (a)
FIGS. 5A to 5C are comparative explanatory diagrams showing the amount of change in height for each shape when the PTC portion 1 of the resettable fuse element according to the present invention contracts in volume. 3A shows an example of a sphere, FIG. 3B shows an example of a cylinder, and FIG. 3C shows an example of a cone. FIG. 3C shows the largest change in height. In the example in which the metal mainly composed of Bi, which is the PTC portion 1, contracts by 3% in volume, the upper and lower sides are 15% in FIG.
In FIG. 3, a change in height was observed in the upper part 3%, and in FIG. It is preferable that the height is largely changed, that is, the gap 2 is large because the current-carrying resistance during the fuse operation increases.

【0040】 図4(a)〜(g)は、本発明に係るリ
セッタブルヒューズ素子の一実施形態である通電体の中
に複数の細い線状の導電経路(以下、線状部12とい
う)を有するリセッタブルヒューズ素子の製造方法の一
例を示す説明図である。マトリックス体としての厚肉の
セラミック焼結板13は、セラミック粉末に適当なバイ
ンダ、可塑剤、分散剤、焼結助剤、有機溶媒などが配合
されて、スラリー又はペーストとして調製され、そのス
ラリー又はペーストを用いて、ドクターブレード法、カ
レンダー法、印刷法、リバースロールコータ法等の手法
に従って、所定の厚みのセラミック未焼結板を得て、更
に焼成してセラミック焼結板13として成形される。
FIGS. 4A to 4G show a plurality of thin linear conductive paths (hereinafter, referred to as linear portions 12) in an electric conductor which is an embodiment of the resettable fuse element according to the present invention. It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing method of the resettable fuse element which has this. The thick ceramic sintered plate 13 as a matrix body is prepared as a slurry or paste by mixing an appropriate binder, a plasticizer, a dispersant, a sintering aid, an organic solvent, and the like into ceramic powder, and preparing the slurry or paste. Using the paste, a ceramic unsintered plate having a predetermined thickness is obtained according to a doctor blade method, a calender method, a printing method, a reverse roll coater method, and the like, and further sintered to form a ceramic sintered plate 13. .

【0041】 次に、そのセラミック焼結板13に複数
の微細な貫通孔15を形成する。貫通孔15は金型/N
Cパンチング、エキシマレーザ加工等により形成してよ
い。後に切断加工する準備として製品単位毎にセラミッ
ク焼結板13の両面には仕切板17を接着する。そし
て、そのセラミック焼結板13の貫通孔15及び両面に
PTC部としてBiを主成分とする溶融金属16を注入
し固化する。次いで、そのセラミック焼結板13のBi
を主成分とする金属16の表面を研磨加工し、更に、そ
のセラミック焼結板13のBiを主成分とする金属16
の表面に電極部として金属メッキ14を施す。最後にセ
ラミック焼結板13を製品毎に切断加工して出荷とな
る。
Next, a plurality of fine through holes 15 are formed in the ceramic sintered plate 13. The through hole 15 is a mold / N
It may be formed by C punching, excimer laser processing, or the like. In preparation for later cutting, a partition plate 17 is bonded to both surfaces of the ceramic sintered plate 13 for each product unit. Then, a molten metal 16 mainly composed of Bi is injected as a PTC portion into the through hole 15 and both surfaces of the ceramic sintered plate 13 and solidified. Next, Bi of the ceramic sintered plate 13
The surface of the metal 16 containing Bi as the main component is polished, and the metal 16 containing Bi as the main component of the ceramic sintered plate 13 is further polished.
Is plated with metal as an electrode part on the surface of the substrate. Finally, the ceramic sintered plate 13 is cut for each product and shipped.

【0042】 セラミック未焼結板のままで複数の微細
な貫通孔15を形成し、両面には仕切板17を接着し、
貫通孔15及び両面にPTC部としてBiを主成分とす
る溶融金属16を注入することも可能である。この方法
では、溶融金属16を注入したセラミック未焼結板に対
して焼成操作が実施され、焼結体とする。この時の焼成
温度は、マトリックス相によって異なる。
A plurality of fine through-holes 15 are formed in a ceramic unsintered plate, and a partition plate 17 is bonded to both surfaces,
It is also possible to inject a molten metal 16 mainly containing Bi as a PTC portion into the through hole 15 and both surfaces. In this method, a firing operation is performed on the ceramic unsintered plate into which the molten metal 16 has been injected to obtain a sintered body. The firing temperature at this time differs depending on the matrix phase.

【0043】 図5(a)〜(f)は、本発明に係るリ
セッタブルヒューズ素子の一実施形態である通電体の中
に複数の線状部12を有するリセッタブルヒューズ素子
の、製造方法の別例を示す説明図である。図4(a)〜
(g)で示す製造方法と殆ど同じであるが、セラミック
焼結板13の両面に仕切板17を接着する工程を取りや
め、代わりにマトリックス体としての厚肉のセラミック
焼結板13を製作する工程で、予め仕切板17に相当す
る突起部18を作製しておくようにすることで対応した
ものである。
FIGS. 5A to 5F show a method of manufacturing a resettable fuse element having a plurality of linear portions 12 in an electric conductor, which is an embodiment of the resettable fuse element according to the present invention. It is explanatory drawing which shows another example. FIG.
This is almost the same as the manufacturing method shown in (g), except that the step of bonding the partition plates 17 to both surfaces of the ceramic sintered plate 13 is canceled, and the process of manufacturing the thick ceramic sintered plate 13 as a matrix body is performed instead. In this case, the projection 18 corresponding to the partition plate 17 is prepared in advance.

【0044】 図6(a)〜(g)は、本発明に係るリ
セッタブルヒューズ素子の一実施形態である通電体の中
に複数の大きな任意の形の立方体の導電経路(以下、膨
大部11という)を有するリセッタブルヒューズ素子の
製造方法の一例を示す説明図である。マトリックス体と
しての厚肉のセラミック焼結板13は、セラミック粉末
に適当なバインダ、可塑剤、分散剤、焼結助剤、有機溶
媒などが配合されて、スラリー又はペーストとして調製
され、そのスラリー又はペーストを用いて、ドクターブ
レード法、カレンダー法、印刷法、リバースロールコー
タ法等の手法に従って、所定の厚みのセラミック未焼結
板を得て、更に焼成してセラミック焼結板13として成
形される。このセラミック焼結板13は少なくとも2枚
作製される。
FIGS. 6A to 6G show a plurality of large arbitrarily-shaped cubic conductive paths (hereinafter referred to as an enlarged portion 11) in an electric conductor which is an embodiment of the resettable fuse element according to the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a method for manufacturing a resettable fuse element having a “resetable fuse element”. The thick ceramic sintered plate 13 as a matrix body is prepared as a slurry or paste by mixing an appropriate binder, a plasticizer, a dispersant, a sintering aid, an organic solvent, and the like into ceramic powder, and preparing the slurry or paste. Using the paste, a ceramic unsintered plate having a predetermined thickness is obtained according to a doctor blade method, a calender method, a printing method, a reverse roll coater method, and the like, and further sintered to form a ceramic sintered plate 13. . At least two ceramic sintered plates 13 are produced.

【0045】 少なくとも2枚のセラミック焼結板13
には、各々の孔の位置が合うように複数の微細な貫通孔
が形成される。貫通孔は金型/NCパンチング、エキシ
マレーザ加工等により形成してよい。その貫通孔にW、
又はMoを主成分とする金属を注入し電極部の導体部1
9を作製する。次に、少なくとも2枚の内の1枚のセラ
ミック焼結板13に、電極部の導体部19の中心軸に合
わせて膨大部11の形の孔を形成し、その膨大部11の
形の孔にはPTC部としてBiを主成分とする溶融金属
16を注入して固化し、更にその金属16の表面を研磨
加工する。セラミック焼結板13の膨大部11の形の孔
を形成した側には、電極部の導体部19の中心軸に合わ
せて別の少なくとも1枚のセラミック焼結板13を接合
し、一体化した積層物20とする。次いで、その積層物
20の電極部の導体部19に接続するようにW、又はM
oを主成分とする金属メッキ14を施す。最後に積層物
20を製品毎に切断加工して出荷となる。
At least two ceramic sintered plates 13
Are formed with a plurality of fine through-holes so that the positions of the holes are matched. The through holes may be formed by die / NC punching, excimer laser processing, or the like. W in the through hole,
Alternatively, a metal containing Mo as a main component is injected and the conductor portion 1 of the electrode portion is formed.
9 is produced. Next, a hole in the shape of the enlarged portion 11 is formed in at least one of the two ceramic sintered plates 13 in accordance with the central axis of the conductor portion 19 of the electrode portion, and the hole in the shape of the enlarged portion 11 is formed. , A molten metal 16 mainly containing Bi as a PTC portion is injected and solidified, and the surface of the metal 16 is polished. At least one other ceramic sintered plate 13 is joined to and integrated with the side of the ceramic sintered plate 13 where the hole in the shape of the enlarged portion 11 is formed, in accordance with the central axis of the conductor portion 19 of the electrode portion. The laminate 20 is used. Next, W or M is connected so as to be connected to the conductor portion 19 of the electrode portion of the laminate 20.
Metal plating 14 containing o as a main component is applied. Finally, the laminate 20 is cut for each product and shipped.

【0046】 セラミック未焼結板のままで複数の微細
な貫通孔を形成し、その貫通孔にW、又はMoを主成分
とする金属を注入し電極部の導体部19を作製し、電極
部の導体部19の中心軸に合わせて膨大部11の形の孔
を形成し、その膨大部11の形の孔にはPTC部として
Biを主成分とする溶融金属16を注入して固化し、更
にその金属16の表面を研磨加工し、セラミック未焼結
板の膨大部11の形の孔を形成した側には、電極部の導
体部19の中心軸に合わせて別の少なくとも1枚のセラ
ミック未焼結板を接合し、一体化した積層物20とする
ことも可能である。この方法では、積層物20に対して
焼成操作が実施され、焼結体とする。この時の焼成温度
は、マトリックス相によって異なる。
A plurality of fine through holes are formed in the ceramic unsintered plate, and a metal containing W or Mo as a main component is injected into the through holes to form a conductor portion 19 of an electrode portion. A hole in the shape of the enlarged portion 11 is formed in accordance with the central axis of the conductor portion 19, and a molten metal 16 mainly composed of Bi is injected into the hole in the shape of the enlarged portion 11 as a PTC portion and solidified. Further, the surface of the metal 16 is polished to form a hole in the shape of the enlarged portion 11 of the ceramic unsintered plate, and at least one other ceramic is aligned with the central axis of the conductor portion 19 of the electrode portion. It is also possible to join the unsintered plates to form an integrated laminate 20. In this method, a firing operation is performed on the laminate 20 to obtain a sintered body. The firing temperature at this time differs depending on the matrix phase.

【0047】 このように、本発明により、セラミック
焼結板に貫通孔加工、Bi系金属注入、研磨、メッキ、
切断、必要により貼合という極めて明解で簡素な加工手
段により、PTCR特性が一定した、より低抵抗、大容
量のリセッタブルヒューズ素子を安定して製造できる。
As described above, according to the present invention, through-hole processing, Bi-based metal injection, polishing, plating,
By a very clear and simple processing means of cutting and bonding if necessary, a resettable fuse element with lower resistance and larger capacity having a constant PTCR characteristic can be stably manufactured.

【0048】[0048]

【実施例】 次に、本発明を実施例を用いてさらに詳し
く説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるもの
ではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0049】(実施例1) セラミック粉末に、バイン
ダ、可塑剤、分散剤、焼結助剤、有機溶媒を配合したペ
ーストを用いて、ドクターブレード法に従ってセラミッ
ク未焼結板を形成し焼成してセラミック焼結板を得た。
そのセラミック焼結板に直径0.3mmφ×長さ2mm
の貫通孔をNCパンチングにより複数形成した後、セラ
ミック焼結板の両面に仕切板を接着し、更に、その貫通
孔及びセラミック焼結板の両面にPTC部としてBi合
金を溶融して注入し固化させた。その後、固化したBi
合金の表面を研磨加工し、更に、そのBi合金の表面に
電極部としてWメッキを施した。最後に、セラミック焼
結板を製品毎に切断加工してリセッタブルヒューズ素子
を得た。作製したリセッタブルヒューズ素子の各々の抵
抗値を測定し、PTCR特性を調べた。結果を表1に示
す。
Example 1 Using a paste obtained by mixing a binder, a plasticizer, a dispersant, a sintering aid, and an organic solvent with a ceramic powder, a ceramic non-sintered plate was formed according to a doctor blade method and fired. A ceramic sintered plate was obtained.
0.3mm diameter x 2mm length on the ceramic sintered plate
After forming a plurality of through holes by NC punching, a partition plate is adhered to both surfaces of the ceramic sintered plate, and a Bi alloy is melted and injected as a PTC portion into the through holes and both surfaces of the ceramic sintered plate to be solidified. I let it. Then, the solidified Bi
The surface of the alloy was polished, and the surface of the Bi alloy was further subjected to W plating as an electrode portion. Finally, the ceramic sintered plate was cut for each product to obtain a resettable fuse element. The resistance value of each of the manufactured resettable fuse elements was measured, and the PTCR characteristics were examined. Table 1 shows the results.

【0050】(実施例2) セラミック未焼結板に直径
0.3mmφ×長さ2mmの貫通孔をNCパンチングに
より複数形成して、セラミック未焼結板の両面に仕切板
を接着し、更に、その貫通孔及びセラミック未焼結板の
両面にPTC部としてBi合金を溶融して注入し固化さ
せた後に、焼成しセラミック焼結板を得た。その他は実
施例1と同様にして、リセッタブルヒューズ素子を作製
した。貫通孔を直径0.3mmφ×長さ1.3mm、及
び直径0.1mmφ×長さ0.5mmとしたリセッタブ
ルヒューズ素子も同様の方法で作製し、各々の抵抗値を
測定し、PTCR特性を調べた。結果を表1に示す。
(Example 2) A plurality of through-holes having a diameter of 0.3 mmφ and a length of 2 mm were formed in a ceramic unsintered plate by NC punching, and a partition plate was bonded to both surfaces of the ceramic unsintered plate. A Bi alloy as a PTC portion was melted and injected into both surfaces of the through-hole and the ceramic unsintered plate and solidified, and then fired to obtain a ceramic sintered plate. Otherwise, a resettable fuse element was manufactured in the same manner as in Example 1. A resettable fuse element having a through hole having a diameter of 0.3 mmφ × 1.3 mm in length and a diameter of 0.1 mmφ × 0.5 mm in length was produced in the same manner, and the resistance of each element was measured to evaluate the PTCR characteristics. Examined. Table 1 shows the results.

【0051】(実施例3) 実施例1と同じ方法でセラ
ミック焼結板を2枚作製した。その2枚のセラミック焼
結板に直径0.3mmφ×長さ2mmの貫通孔を、貫通
孔の位置が合うようにNCパンチングにより複数形成し
た後、その貫通孔にW合金を溶融し注入して固化し電極
部の導体部を形成した。次に、2枚の内の1枚のセラミ
ック焼結板に、電極部の導体部の中心軸に合わせて円錐
体の孔を形成し、その円錐体の孔にはPTC部としてB
i合金を溶融し注入して固化し、更に、そのBi合金の
表面を研磨加工した。セラミック焼結板の円錐体の孔を
形成した側には、電極部の導体部の中心軸に合わせて別
の1枚のセラミック焼結板を接合し、一体化した積層物
を得た。次いで、その積層物の電極部の導体部に接続し
てWメッキを施した。最後に、積層物を製品毎に切断加
工してリセッタブルヒューズ素子を得た。貫通孔を直径
0.3mmφ×長さ0.5mmとしたリセッタブルヒュ
ーズ素子も同様の方法で作製し、各々の抵抗値を測定
し、PTCR特性を調べた。結果を表1に示す。
Example 3 Two ceramic sintered plates were produced in the same manner as in Example 1. After forming a plurality of through-holes having a diameter of 0.3 mmφ and a length of 2 mm in the two ceramic sintered plates by NC punching so that the positions of the through-holes are aligned, a W alloy is melted and injected into the through-holes. It was solidified to form a conductor portion of the electrode portion. Next, a conical hole is formed in one of the two ceramic sintered plates in accordance with the central axis of the conductor portion of the electrode portion.
The i alloy was melted, poured and solidified, and the surface of the Bi alloy was polished. Another ceramic sintered plate was joined to the side of the ceramic sintered plate on which the hole of the conical body was formed in accordance with the central axis of the conductor of the electrode portion, to obtain an integrated laminate. Next, W plating was performed by connecting to the conductor of the electrode part of the laminate. Finally, the laminate was cut for each product to obtain a resettable fuse element. A resettable fuse element having a through hole having a diameter of 0.3 mmφ and a length of 0.5 mm was produced in the same manner, and the resistance of each element was measured to examine the PTCR characteristics. Table 1 shows the results.

【0052】(実施例4) 2枚のセラミック未焼結板
に直径0.3mmφ×長さ2mmの貫通孔を、貫通孔の
位置が合うようにNCパンチングにより複数形成した
後、その貫通孔にW合金を溶融し注入して固化し電極部
の導体部を形成した。次に、2枚の内の1枚のセラミッ
ク未焼結板に、電極部の導体部の中心軸に合わせて円錐
体の孔を形成し、その円錐体の孔にはPTC部としてB
i合金を溶融し注入して固化し、更に、そのBi合金の
表面を研磨加工した。セラミック未焼結板の円錐体の孔
を形成した側には、電極部の導体部の中心軸に合わせて
別の1枚のセラミック未焼結板を接合し、一体化した積
層物を得た。次いで、その積層物を焼成し焼結体とし
た。その他は実施例3と同様にして、リセッタブルヒュ
ーズ素子を作製した。貫通孔を直径0.3mmφ×長さ
0.5mmとしたリセッタブルヒューズ素子も作製し、
各々の抵抗値を測定し、PTCR特性を調べた。結果を
表1に示す。
(Example 4) A plurality of through holes having a diameter of 0.3 mmφ and a length of 2 mm were formed in two ceramic unsintered plates by NC punching so that the positions of the through holes were aligned. The W alloy was melted, injected and solidified to form a conductor portion of the electrode portion. Next, a conical hole is formed in one of the two ceramic unsintered plates in accordance with the central axis of the conductor portion of the electrode portion.
The i alloy was melted, poured and solidified, and the surface of the Bi alloy was polished. On the side of the ceramic unsintered plate where the hole of the cone was formed, another ceramic unsintered plate was joined to the center axis of the conductor of the electrode portion to obtain an integrated laminate. . Next, the laminate was fired to obtain a sintered body. Otherwise, a resettable fuse element was manufactured in the same manner as in Example 3. A resettable fuse element with a through hole of 0.3 mm in diameter x 0.5 mm in length was also manufactured,
Each resistance value was measured, and the PTCR characteristics were examined. Table 1 shows the results.

【0053】(比較例1) 貫通孔を直径0.3mmφ
×長さ0.5mmとした以外は、実施例1と同様にして
リセッタブルヒューズ素子を作製し、抵抗値を測定し、
PTCR特性を調べた。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1) A through hole having a diameter of 0.3 mmφ
X A resettable fuse element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the length was 0.5 mm, and the resistance value was measured.
The PTCR characteristics were examined. Table 1 shows the results.

【0054】(比較例2) 貫通孔を直径0.3mmφ
×長さ1.0mm、及び直径0.3mmφ×長さ0.5
mmとした以外は、実施例2と同様にしてリセッタブル
ヒューズ素子を作製し、抵抗値を測定し、PTCR特性
を調べた。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2) A through hole having a diameter of 0.3 mmφ
× length 1.0 mm, and diameter 0.3 mmφ × length 0.5
A resettable fuse element was prepared in the same manner as in Example 2 except that the thickness was changed to mm, the resistance value was measured, and the PTCR characteristics were examined. Table 1 shows the results.

【0055】(考察) セラミック基板を用いて、貫通
孔加工、金属注入、研磨、メッキ、切断等の極めて明解
で簡素な加工手段により、立体的にリセッタブルヒュー
ズ素子を作製したが、セラミック基板を焼成後に加工す
る方法でも、焼成したセラミック基板を加工する方法で
も、優れたPTCR特性を発揮するリセッタブルヒュー
ズ素子を得られた。好ましい作製条件は、円錐形の膨大
部が有って、貫通孔サイズ、即ち導体部がより太く短い
直径0.3mmφ×長さ0.5mmの場合である。抵抗
値は貫通孔サイズ、即ち導体部の直径に反比例して低く
抑えられ、その長さに比例して高くなることが確認でき
た。セラミック基板を焼成後に加工する方法でも、焼成
したセラミック基板を加工する方法でも殆ど抵抗値には
影響がなかった。一方、PTCR特性に関しては、膨大
部が有る方が、無い方より、より良い結果が得られた。
また膨大部がない場合に貫通孔の長さ/直径(L/D)
によって影響を受け、L/D≧4以上において良好な結
果が得られた。これは、貫通孔の直径が相対的に大きく
なると貫通孔境界での接触面積が大きくなるため、また
Lが相対的に小さくなると変化体積量が小さくなり、導
電パスが切れにくくなるものと推測される。
(Consideration) Using a ceramic substrate, a resettable fuse element was formed three-dimensionally by extremely clear and simple processing means such as through-hole processing, metal injection, polishing, plating, and cutting. Both the method of processing after firing and the method of processing a fired ceramic substrate resulted in a resettable fuse element exhibiting excellent PTCR characteristics. A preferable manufacturing condition is a case where there is a conical expanded portion and the through hole size, that is, the conductor portion is thicker and shorter, having a diameter of 0.3 mmφ and a length of 0.5 mm. It was confirmed that the resistance value was suppressed low in inverse proportion to the size of the through hole, that is, the diameter of the conductor portion, and increased in proportion to the length thereof. The method of processing the ceramic substrate after firing or the method of processing the fired ceramic substrate hardly affected the resistance value. On the other hand, with regard to the PTCR characteristics, better results were obtained when there was an enormous portion than when there was no such portion.
When there is no enormous part, the length / diameter (L / D) of the through hole
And good results were obtained when L / D ≧ 4. This is presumably because the larger the diameter of the through-hole, the larger the contact area at the boundary of the through-hole, and the smaller the L, the smaller the volume of change becomes, making it difficult to cut the conductive path. You.

【0056】[0056]

【表1】 [Table 1]

【0057】[0057]

【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、明確な導電経路を有する、PTCR特性発現時に完
全に導電経路が切れて漏れ電流が生じないリセッタブル
ヒューズ素子を、手順が明らかで簡素な加工手段を用い
て製造しているので、安全性向上、製造コスト低減とい
う効果が得られる。又、PTCR特性発現時の比抵抗の
立ち上がりがより急峻になり、定常通電時の抵抗がより
低抵抗になり、繰り返し使用しても特性が変動しない安
定した再現性が向上し、繰り返し数多く使用できる耐久
性が向上するといった効果をも奏している。
As described above, according to the present invention, a resettable fuse element having a clear conductive path and completely cutting off the conductive path when the PTCR characteristic is developed and causing no leakage current can be obtained by a clear procedure. Since it is manufactured using a simple processing means, the effects of improving safety and reducing manufacturing costs can be obtained. In addition, the rise of the specific resistance when the PTCR characteristic is manifested becomes steeper, the resistance at the time of steady energization becomes lower, the characteristic reproducibility does not fluctuate even when used repeatedly, and the reproducibility is improved. It also has the effect of improving durability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係るリセッタブルヒューズ素子の一
実施形態である、通電体の中に複数の細い線状の導電経
路を作製し、特定されたこの部分でPTCR特性を発現
させるリセッタブルヒューズ素子の例を示す説明図で、
図1(a)は通電状態、図1(b)は開放状態(ヒュー
ズが切れた状態)を示す。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a resettable fuse element according to the present invention, in which a plurality of thin linear conductive paths are formed in an electric conductor, and a PTCR characteristic is developed in a specified portion thereof. It is an explanatory view showing an example of an element,
FIG. 1A shows an energized state, and FIG. 1B shows an open state (a state in which a fuse is blown).

【図2】 本発明に係るリセッタブルヒューズ素子の一
実施形態である、通電体の中の複数の平行な線状の導体
部の間に円錐体の膨大部の導電経路を作製し、特定され
たこの部分でPTCR特性を発現させるリセッタブルヒ
ューズ素子の例を示す説明図で、図2(a)は通電状
態、図2(b)は開放状態(ヒューズが切れた状態)を
示す。
FIG. 2 shows an embodiment of the resettable fuse element according to the present invention, in which a conductive path of an enlarged portion of a cone is formed between a plurality of parallel linear conductors in an electric conductor and specified. FIG. 2A is an explanatory view showing an example of a resettable fuse element that exhibits PTCR characteristics in this portion. FIG. 2A shows an energized state, and FIG. 2B shows an open state (a state in which a fuse is blown).

【図3】 本発明に係る、リセッタブルヒューズ素子の
膨大部の形状による、体積収縮したときの高さの変化量
を示す比較例説明図で、図3(a)は球体の例、図3
(b)は円筒体の例、図3(c)は円錐体の例を示す。
FIG. 3 is a comparative example explanatory diagram showing the amount of change in height when the volume shrinks due to the shape of the enormous portion of the resettable fuse element according to the present invention. FIG. 3 (a) is an example of a sphere, FIG.
3B shows an example of a cylindrical body, and FIG. 3C shows an example of a conical body.

【図4】 本発明に係るリセッタブルヒューズ素子の一
実施形態である通電体の中に複数の細い線状の導電経路
を有するリセッタブルヒューズ素子の一製造方法例を示
す説明図で、図4(a)はセラミック焼結板作製工程、
図4(b)は微細貫通孔形成工程、図4(c)は仕切板
接着工程、図4(d)はBi系金属注入工程、図4
(e)はBi系金属表面研磨工程、図4(f)はW、又
はMo系金属メッキ工程、図4(g)は切断加工工程を
示す。
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a method for manufacturing a resettable fuse element having a plurality of thin linear conductive paths in an electric conductor, which is an embodiment of the resettable fuse element according to the present invention. (A) is a process for preparing a ceramic sintered plate,
FIG. 4B shows a fine through-hole forming step, FIG. 4C shows a partition plate bonding step, FIG. 4D shows a Bi-based metal injection step, and FIG.
4E shows a Bi-based metal surface polishing step, FIG. 4F shows a W or Mo-based metal plating step, and FIG. 4G shows a cutting step.

【図5】 本発明に係るリセッタブルヒューズ素子の一
実施形態である通電体の中に複数の細い線状の導電経路
を有するリセッタブルヒューズ素子の製造方法の別例を
示す説明図で、図5(a)はセラミック焼結板作製工
程、図5(b)は微細貫通孔形成工程、図5(c)はB
i系金属注入工程、図5(d)はBi系金属表面研磨工
程、図5(e)はW、又はMo系金属メッキ工程、図5
(f)は切断加工工程を示す。
FIG. 5 is an explanatory view showing another example of a method for manufacturing a resettable fuse element having a plurality of thin linear conductive paths in an electric conductor, which is one embodiment of the resettable fuse element according to the present invention. 5 (a) is a process for preparing a ceramic sintered plate, FIG. 5 (b) is a process for forming fine through holes, and FIG.
5D is a Bi-based metal surface polishing step, FIG. 5E is a W or Mo-based metal plating step, FIG.
(F) shows a cutting step.

【図6】 本発明に係るリセッタブルヒューズ素子の一
実施形態である通電体の中に複数の膨大部として円錐体
の導電経路を有するリセッタブルヒューズ素子の一製造
方法例を示す説明図で、図6(a)はセラミック焼結板
作製工程(既に微細貫通孔に電極部作製済の基板)、図
6(b)は膨大部の形の孔(例として円錐孔)形成工
程、図6(c)はBi系金属注入工程、図6(d)はB
i系金属表面研磨工程、図6(e)はセラミック焼結板
貼合工程、図6(f)はW、又はMo系金属メッキ工
程、図6(g)は切断加工工程を示す。
FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a method of manufacturing a resettable fuse element having a conductive path of a conical body as a plurality of enlarged portions in an electric conductor, which is an embodiment of the resettable fuse element according to the present invention; FIG. 6A is a process for producing a ceramic sintered plate (a substrate having an electrode portion already formed in a fine through-hole), FIG. 6B is a process for forming a hole (for example, a conical hole) in the shape of an enlarged portion, and FIG. c) is a Bi-based metal implantation step, and FIG.
6 (e) shows a ceramic sintered plate laminating step, FIG. 6 (f) shows a W or Mo based metal plating step, and FIG. 6 (g) shows a cutting step.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…PTC部(Bi系金属)、2…空隙、3…マトリッ
クス体(セラミックス)、4…電極部(W、又はMo系
金属)、5…線状部(PTC部)、6…膨大部(PTC
部)、7…導体部、11…膨大部、12…線状部、13
…セラミック焼結板、14…金属メッキ(W又はM
o)、15…貫通孔、16…金属(Bi系)、17…仕
切板、18…突起部、19…導体部、20…積層物。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... PTC part (Bi system metal), 2 ... air gap, 3 ... matrix body (ceramics), 4 ... electrode part (W or Mo system metal), 5 ... linear part (PTC part), 6 ... bulge part ( PTC
Part), 7: conductor part, 11: expanded part, 12: linear part, 13
... Ceramic sintered plate, 14 ... Metal plating (W or M
o), 15: through-hole, 16: metal (Bi-based), 17: partition plate, 18: projection, 19: conductor, 20: laminate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 茂樹 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 市川 明昌 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 Fターム(参考) 5E034 AA07 AB01 AC11 DB01 DC05 FA02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shigeki Hayashi 2-56, Suda-cho, Mizuho-ku, Nagoya, Aichi Prefecture Inside Nihon Insulator Co., Ltd. (72) Inventor Akimasa Ichikawa 2-56, Suda-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefecture No. Japan Insulator Co., Ltd. F-term (reference) 5E034 AA07 AB01 AC11 DB01 DC05 FA02

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 定常時電流の流れる通電体と、前記通電
体より比抵抗の高いマトリックス体とから成るPTCR
特性を有するリセッタブルヒューズ素子であって、 前記通電体は、電極部とPTC部とにより構成され、 前記電極部は、対向する一対の層により形成され、 前記PTC部は、一対の前記電極部の内側に、前記電極
部と同じく対向する一対の層により形成されているとと
もに、その一対の層を接続する任意形状の導電経路によ
っても形成され、 前記マトリックス体は、前記PTC部の一対の層の内側
で前記PTC部を構成する任意形状の導電経路の間に形
成されていることを特徴とするリセッタブルヒューズ素
子。
1. A PTCR comprising an electric conductor through which a constant current flows, and a matrix having a higher specific resistance than the electric conductor.
A resettable fuse element having characteristics, wherein the conductor is constituted by an electrode portion and a PTC portion, wherein the electrode portion is formed by a pair of opposing layers, and wherein the PTC portion is formed by a pair of the electrode portions. Is formed by a pair of layers facing each other similarly to the electrode portion, and is also formed by a conductive path of an arbitrary shape connecting the pair of layers, and the matrix body is formed by a pair of layers of the PTC portion. A resettable fuse element formed between conductive paths of an arbitrary shape constituting the PTC portion inside the fuse element.
【請求項2】 定常時電流の流れる通電体と、前記通電
体より比抵抗の高いマトリックス体とから成るPTCR
特性を有するリセッタブルヒューズ素子であって、 前記通電体は、電極部とPTC部とにより構成され、 前記電極部は、対向する一対の層により形成されている
とともに、その一対の層から互いに近接するような複数
の平行な線状の導体部によっても形成され、 前記PTC部は、前記導体部の中間に、前記導体部を接
続する任意形状である膨大部の導電経路として形成さ
れ、 前記マトリックス体は、前記電極部の一対の層の内側
で、複数の前記電極部の導体部及び複数の前記PTC部
の間に形成されていることを特徴とするリセッタブルヒ
ューズ素子。
2. A PTCR comprising an electric conductor through which a constant current flows, and a matrix having a higher specific resistance than the electric conductor.
A resettable fuse element having characteristics, wherein the current-carrying body is constituted by an electrode portion and a PTC portion, and the electrode portion is formed by a pair of opposing layers and is close to each other from the pair of layers. The PTC portion is formed in the middle of the conductor portion as a conductive path of an enormous portion having an arbitrary shape connecting the conductor portion, and the matrix is formed by a plurality of parallel linear conductor portions. A resettable fuse element, wherein the body is formed inside the pair of layers of the electrode portion and between the conductor portions of the plurality of electrode portions and the plurality of PTC portions.
【請求項3】 前記任意形状の導電経路が、複数の平行
な略円柱状の導電経路であることを特徴とする請求項1
に記載のリセッタブルヒューズ素子。
3. The conductive path having an arbitrary shape is a plurality of parallel, substantially cylindrical conductive paths.
2. The resettable fuse element according to item 1.
【請求項4】 前記略円柱状の導電経路において、前記
電極部の一対の層を結ぶ方向の長さと、前記長さとは直
角方向の直径との比が、略4:1以上であることを特徴
とする請求項3に記載のリセッタブルヒューズ素子。
4. In the substantially columnar conductive path, a ratio of a length in a direction connecting the pair of layers of the electrode portion to a diameter in a direction perpendicular to the length is approximately 4: 1 or more. The resettable fuse element according to claim 3, wherein:
【請求項5】 前記任意形状の膨大部が、円錐体である
ことを特徴とする請求項2に記載のリセッタブルヒュー
ズ素子。
5. The resettable fuse element according to claim 2, wherein the arbitrarily-shaped enlarged portion is a cone.
【請求項6】 前記電極部の材料が、W、又はMoを主
成分とする金属である請求項1又は2に記載のリセッタ
ブルヒューズ素子。
6. The resettable fuse element according to claim 1, wherein a material of said electrode portion is a metal containing W or Mo as a main component.
【請求項7】 前記電極部のW、又はMoを主成分とす
る金属が、100μm以下の粒子径から成ることを特徴
とする請求項6に記載のリセッタブルヒューズ素子。
7. The resettable fuse element according to claim 6, wherein the metal containing W or Mo as a main component of the electrode portion has a particle diameter of 100 μm or less.
【請求項8】 前記PTC部の材料が、Biを主成分と
する金属であることを特徴とする請求項1又は2に記載
のリセッタブルヒューズ素子。
8. The resettable fuse element according to claim 1, wherein the material of the PTC portion is a metal containing Bi as a main component.
【請求項9】 前記PTC部のBiを主成分とする金属
が、100μm以下の粒子径から成ることを特徴とする
請求項8に記載のリセッタブルヒューズ素子。
9. The resettable fuse element according to claim 8, wherein the metal mainly composed of Bi in the PTC portion has a particle diameter of 100 μm or less.
【請求項10】 前記マトリックス体が、セラミックス
から成ることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項
に記載のリセッタブルヒューズ素子。
10. The resettable fuse element according to claim 1, wherein the matrix body is made of a ceramic.
【請求項11】 通電時の抵抗値が、0.1Ω以下であ
ることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記
載のリセッタブルヒューズ素子。
11. The resettable fuse element according to claim 1, wherein a resistance value when energized is 0.1 Ω or less.
【請求項12】 通電時の抵抗値が、0.01Ω以下で
あることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に
記載のリセッタブルヒューズ素子。
12. The resettable fuse element according to claim 1, wherein a resistance value when energized is 0.01 Ω or less.
【請求項13】 比抵抗が高く電流の流れないマトリッ
クス体を形成するセラミック未焼結板を用意し、 前記セラミック未焼結板に、複数の微細な貫通孔を形成
する工程と、 前記セラミック未焼結板の所定の位置に、対向する一対
の電極部の内側で前記電極部と同じく対向する一対の層
により形成されているとともに、その一対の層を接続す
る任意形状の導電経路によっても形成されるPTC部と
して、Biを主成分とする溶融金属を注入する工程と、 溶融金属が注入された前記セラミック未焼結板を、焼成
して一体的な焼結体とする工程と、 前記焼結体のBiを主成分とする金属表面を、研磨加工
する工程と、 前記焼結体のBiを主成分とする金属表面に、対向する
一対の層により形成される電極部としてW、又はMoを
主成分とする金属メッキを施す工程と、 前記焼結体を切断加工する工程を含んで成ることを特徴
とするリセッタブルヒューズ素子の製造方法。
13. A non-sintered ceramic plate that forms a matrix body having a high specific resistance and no current flow, a step of forming a plurality of fine through holes in the non-sintered ceramic plate; A predetermined position of the sintered plate is formed by a pair of opposing layers inside the pair of opposing electrode portions similarly to the electrode portions, and is also formed by a conductive path of any shape connecting the pair of layers. A step of injecting a molten metal containing Bi as a main component as a PTC portion to be formed, a step of firing the ceramic unsintered plate into which the molten metal has been injected to form an integrated sintered body, Polishing a metal surface mainly composed of Bi as a main body; and W or Mo as an electrode portion formed by a pair of opposing layers on the metal surface mainly composed of Bi of the sintered body. Based on gold A step of plating, the manufacturing method of resettable fuse elements, characterized in that it comprises the step of cutting said sintered body.
【請求項14】 比抵抗が高く電流の流れないマトリッ
クス体を形成するセラミック焼結板を用意し、 前記セラミック焼結板に、複数の微細な貫通孔を形成す
る工程と、 前記セラミック焼結板の所定の位置に、対向する一対の
電極部の内側で前記電極部と同じく対向する一対の層に
より形成されているとともに、その一対の層を接続する
任意形状の導電経路によっても形成されるPTC部とし
て、Biを主成分とする溶融金属を注入し固化する工程
と、 前記セラミック焼結板のBiを主成分とする金属表面
を、研磨加工する工程と、 前記セラミック焼結板のBiを主成分とする金属表面
に、対向する一対の層により形成される電極部として
W、又はMoを主成分とする金属メッキを施す工程と、 前記セラミック焼結板を切断加工する工程を含んで成る
ことを特徴とするリセッタブルヒューズ素子の製造方
法。
14. A step of preparing a ceramic sintered plate that forms a matrix body having a high specific resistance and no current flow, forming a plurality of fine through holes in the ceramic sintered plate, A PTC formed at a predetermined position by a pair of layers facing the electrode section inside the pair of electrode sections facing each other, and also formed by a conductive path of an arbitrary shape connecting the pair of layers. As a part, a step of injecting and solidifying a molten metal containing Bi as a main component, a step of polishing a metal surface containing Bi as a main component of the ceramic sintered plate, and a process of polishing the Bi of the ceramic sintered plate. A step of applying a metal plating mainly containing W or Mo as an electrode part formed by a pair of opposing layers to a metal surface as a component, and a step of cutting the ceramic sintered plate. Method for producing a resettable fuse element characterized by comprising Nde.
【請求項15】 比抵抗が高く電流の流れないマトリッ
クス体を形成するセラミック未焼結板を少なくとも2枚
用意し、 前記少なくとも2枚のセラミック未焼結板の各々に、孔
の位置が合うように複数の微細な貫通孔を、形成する工
程と、 前記貫通孔に、対向する一対の層により形成されている
とともに、その一対の層から互いに近接する複数の平行
な線状の導体部によっても形成される電極部としてW、
又はMoを主成分とする金属層を形成する工程と、 前記少なくとも2枚の内の1枚のセラミック未焼結板
に、前記貫通孔の中心軸に合わせて任意形状の膨大部の
形の孔を形成する工程と、 前記膨大部の形の孔に、前記導体部の中間に前記導体部
を接続するPTC部としてBiを主成分とする溶融金属
を注入し固化する工程と、 溶融金属を注入した前記少なくとも1枚のセラミック未
焼結板のBiを主成分とする金属表面を、研磨加工する
工程と、 膨大部の形の孔加工を施した前記少なくとも1枚のセラ
ミック未焼結板の膨大部の形の孔を形成した側に、前記
貫通孔の中心軸に合わせて、別の前記少なくとも1枚の
セラミック未焼結板を接合し一体化した積層物とする工
程と、 前記積層物を、焼成して一体的な焼結体とする工程と、 前記焼結体のBiを主成分とする金属表面に、対向する
一対の層により形成されているとともに、その一対の層
から互いに近接する複数の平行な線状の導体部によって
も形成される電極部としてW、又はMoを主成分とする
金属メッキを施す工程と、 前記焼結体を切断加工する工程を含んで成ることを特徴
とするリセッタブルヒューズ素子の製造方法。
15. A ceramic non-sintered plate having a high specific resistance and forming a matrix body through which no current flows is prepared, and the position of the hole is adjusted to each of the at least two ceramic non-sintered plates. Forming a plurality of fine through-holes, and the through-holes are formed by a pair of layers facing each other, and a plurality of parallel linear conductors adjacent to each other from the pair of layers. W as an electrode portion to be formed,
Or a step of forming a metal layer containing Mo as a main component; and forming at least one of the at least two ceramic unsintered plates with a hole having an arbitrarily large shape in accordance with the central axis of the through hole. Forming a PTC portion connecting the conductor portion in the middle of the conductor portion into a hole in the shape of the expanded portion, and solidifying by injecting a molten metal containing Bi as a main component; Polishing the metal surface mainly composed of Bi of the at least one ceramic unsintered plate, and expanding the at least one ceramic unsintered plate which has been subjected to hole processing in the form of an enlarged portion. A step of joining another at least one ceramic unsintered plate to a laminated body in accordance with the central axis of the through-hole on the side where the hole in the shape of the part is formed; and Firing to form an integrated sintered body; W is an electrode part formed of a pair of opposing layers on a metal surface mainly composed of Bi of the body and formed by a plurality of parallel linear conductor parts adjacent to each other from the pair of layers. Or a step of applying a metal plating containing Mo as a main component, and a step of cutting the sintered body.
【請求項16】 比抵抗が高く電流の流れないマトリッ
クス体を形成するセラミック焼結板を少なくとも2枚用
意し、 前記少なくとも2枚のセラミック焼結板の各々に、孔の
位置が合うように複数の微細な貫通孔を、形成する工程
と、 前記貫通孔に、対向する一対の層により形成されている
電極部としてW、又はMoを主成分とする金属層を形成
する工程と、 前記少なくとも2枚の内の1枚のセラミック焼結板に、
前記貫通孔の中心軸に合わせて任意形状の膨大部の形の
孔を形成する工程と、 前記膨大部の形の孔に、前記導体部の中間に前記導体部
を接続するPTC部としてBiを主成分とする溶融金属
を注入し固化する工程と、 前記少なくとも2枚の内の1枚のセラミック焼結板のB
iを主成分とする金属表面を、研磨加工する工程と、 膨大部の形の孔加工を施した前記少なくとも1枚のセラ
ミック焼結板の膨大部の形の孔を形成した側に、前記貫
通孔の中心軸に合わせて、別の前記少なくとも1枚のセ
ラミック焼結板を接合し一体化した積層物とする工程
と、 前記積層物のBiを主成分とする金属表面に、対向する
一対の層により形成されているとともに、その一対の層
から互いに近接する複数の平行な線状の導体部によって
も形成される電極部として金属メッキを施す工程と、 前記積層物を切断加工する工程を含んで成ることを特徴
とするリセッタブルヒューズ素子の製造方法。
16. At least two ceramic sintered plates forming a matrix body having a high specific resistance and no current flow are prepared, and a plurality of ceramic sintered plates are arranged so that holes are aligned with each of the at least two ceramic sintered plates. Forming a fine through-hole; forming a metal layer containing W or Mo as a main component as an electrode portion formed by a pair of opposing layers in the through-hole; On one of the ceramic sintered plates,
Forming a hole in the shape of an enlarged portion of an arbitrary shape in accordance with the central axis of the through hole; and forming the hole in the shape of the enlarged portion as a PTC portion connecting the conductor portion to the middle of the conductor portion. Injecting and solidifying a molten metal as a main component; and B of at least one of the at least two ceramic sintered plates.
polishing a metal surface containing i as a main component; and forming the through hole on the side of the at least one ceramic sintered plate on which the hole in the shape of the enlarged portion is formed. A step of joining another at least one ceramic sintered plate to form a laminated body in accordance with the central axis of the hole, and a pair of opposed metal surfaces mainly composed of Bi of the laminated body. A step of applying metal plating as an electrode part formed of a plurality of layers and also formed by a plurality of parallel linear conductor parts adjacent to each other from the pair of layers, and a step of cutting the laminate. A method for manufacturing a resettable fuse element, comprising:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019109978A (en) * 2017-12-15 2019-07-04 株式会社東芝 Circuit separation element and semiconductor device

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