JP2003500848A - 過電流防止装置を備えた接続箱 - Google Patents

過電流防止装置を備えた接続箱

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Abstract

(57)【要約】 接続箱は第１及び第２の金属箔層の間の伝導性ポリマーＰＴＣ材料の層の積層から形成される、正の温度係数を持った（ＰＴＣ）伝導性ポリマーデバイスの配列を含む。従来のマスキング及びエッチング技術により、第１の金属箔層が個々の正の電極に分割される。分割された各部分は予め決められたトリップ電流を持った単体のＰＴＣ過電流防止デバイスを画定する。第２の金属箔層はそのままに保持され、配列中のＰＴＣデバイスにより共通のグランド電極として利用される。個々の正電極の各々は伝導性のばね接点触手によって接続される。２つまたはそれ以上のデバイスを並列に接続するために、２つまたはそれ以上の接点触手が単体の接点部材の一部として形成され、あるいは、２つまたはそれ以上の接点触手が一緒に接続され、それにより、単体のデバイスによって得られるトリップ電流より高いトリップ電流を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連する出願への相互参照） 対応なし。
【０００２】 （連邦政府支援の研究開発） 対応なし。
【０００３】 （発明の背景） 本発明は過電流防止装置の分野に関し、特に再設定可能なヒューズに関する。
さらに詳細に述べると、本発明は正の温度係数（ＰＴＣ（positive temperature
coefficient））を持った伝導性ポリマー材料から作製される、再設定可能なヒ
ューズ装置に関する。特定の実施例において、本発明は過電流防止装置のための
伝導性のポリマーＰＴＣデバイスの配列を組み込んだ、ケーブルハーネスやその
類似物のための、接続箱に関する。
【０００４】 過電流防止装置や他の用途のための伝導性ポリマーＰＴＣデバイスの使用はこ
の分野で周知である。例えば、米国特許No．5,802,709やその中の引用出版物に
説明されている。多様な利用法を持つ伝導性ポリマーＰＴＣデバイスの特定の形
式は電極として形成される一組の金属箔の間に積層された伝導性ポリマーＰＴＣ
材料の層から作製されるタイプのものである。この種のデバイス及びそれらの製
造方法は米国特許No．5,802,709に開示されており、それはここでも参照として
取り込まれる。
【０００５】 例えば自動車のためのケーブルハーネスの接続箱等の、特定の用途において、
再設定可能な過電流防止装置が望まれている。過電流防止装置が標準的なヒュー
ズによって構成されている場合、ケーブルハーネスは破壊した（または、切断し
た）ヒューズを取り替えるために、接続箱が手が届くような場所に配置されるよ
うに配線されなければならない。これに対し、再設定可能な過電流防止装置は手
が届くような場所に配置する必要がない。したがって、接続箱の場所は重要では
なくなり、ケーブルハーネスを効果的に配線することができる。結果的に、ＰＴ
Ｃ過電流防止装置（特に、伝導性ポリマーＰＴＣ材料から作製された装置）はケ
ーブルハーネスの接続箱において一般的になりつつある。
【０００６】 これまで、過電流防止装置のためのＰＴＣ伝導性ポリマーデバイスを利用する
、これらのケーブルハーネスの接続箱は複数の別個のデバイスを使用してきた。
そのような接続箱は機能的な面では、かなりの目的を達成してきているが、別個
なデバイスによるコストよりも安いコストで製造することが望まれている。
【０００７】 （発明の要約） 概略的に述べると、本発明は過電流防止装置、特に、伝導性ポリマーＰＴＣ要
素の格子または配列から成る、過電流防止装置付きの接続箱に関する。そこにお
いて、その配列は（１）第１及び第２の金属箔の層の間に伝導性ポリマーＰＴＣ
材料の層を積層し、（２）その積層体を、全ての部分が下部の箔層によって形成
される共通のグランド電極を持つ、個々の伝導性ポリマーＰＴＣ要素の配列に分
割することによって形成される。積層体を分割するステップは好まれるものとし
て、第１箔シートの表面上の格子パターンを露出するために第１箔層をマスキン
グすること、及び、その後に、露出したポリマー層の格子によって分割された、
個々の正電極の配列を形成するために第１箔層を通してエッチングすることによ
って実施される。そして、それらの各々の部分は単体の伝導性ポリマーＰＴＣデ
バイスを画定する。
【０００８】 選択的に、個々のデバイスを画定するために個々の正電極を分割するチャネル
の格子を画定するために、従来の方法により、露出されたポリマー材料が取り除
くことができる。各個々の正電極は、伝導性のばね接点触手（spring contact f
inger）によって接触される。２つまたはそれ以上のデバイスを並列に接続し、
単体のデバイスによって与えられるトリップ電流（trip current）より高いトリ
ップ電流を与えるために、２つまたはそれ以上の接点触手を配置することができ
る。したがって、例えば各単体の、個々のデバイスが基本値となるトリップ電流
を持たせ、ばね接点触手の適当な配置により複数のデバイスを並列に接続し、基
本値の倍、または数倍のトリップ電流を与えてもよい。よって、異なった電流定
格の混成が望まれる場合、異なったばね接点の配列を用いて、同じ配列上の伝導
性ポリマーＰＴＣデバイスを使用することができる。
【０００９】 後で説明される詳細な説明からより明らかになるだろうが、本発明はケーブル
ハーネスやその類似物と共に簡単に使用できる、製造が容易で、安価な、過電流
防止装置を備えた接続箱を提供する。さらに、本発明に従った各々のデバイスは
多様な配線の構成や、電流の定格値の混成に対処することができる。本発明のこ
れら及び他の長所は以下の詳細な説明から容易に理解することができるだろう。
【００１０】 （本発明の詳細な説明） 図１、２及び３は本発明で使用するために構成された、薄層状の伝導性ポリマ
ーＰＴＣデバイス１２の配列１０を図示している。配列１０は伝導性の金属の上
部及び下部の層１６、１８の間に積層された、伝導性ポリマーＰＴＣ材料の層１
４によって作製される。ＰＴＣ層１４及び、箔層１６、１８に対する好まれる特
定の材料を含む、この積層処理を実施するための方法は米国特許No．5,802,709
に開示されている。
【００１１】 図１、３及び４に示されているように、ＰＴＣ材料及び箔層１６、１８の積層
体は従来の技術により、上部の箔層１６上に適当なパターンをマスクするために
上部の箔層１６上にフォトレジストマスキング層を適用し（または、塗布し）、
その後に上部の箔層１６のマスクされてない領域をエッチングすることによって
、個々のデバイス１２の配列１０に分割される。マスキング層が取り除かれると
、露出したポリマー材料の格子２２によって分割された、薄層状の正電極または
「ホット」電極２０のパターンが生成される。下部の箔層１８は積層体の共通の
グランド電極として、そのままの状態に残される。
【００１２】 あるいは、図２に示されているように、個々のデバイス１２の配列は上述のよ
うに、上部の箔層１６をマスキング及びエッチングし、その後に従来の技術によ
り、ポリマー層１４を取り除くことによって形成される。この場合、マスキング
層が取り除かれると、デバイス間のチャネル（または、デバイス間の溝）２４の
格子によって分割される正電極２０’のパターンが残される。上部の箔層１６の
マスキング及びエッチング、並びに、その後のポリマー層１４の除去のステップ
は本願が属する技術で周知の従来の方法によって実施される。図１の実施例に示
されているように、下部の箔層１８は共通のグランド電極として利用するために
、そのまま残される。
【００１３】 図４を参照すると、ＰＴＣデバイスの配列１０を組み込んだ接続箱３０が示さ
れている。接続箱３０は（点線で示されている）筐体（または、ハウジング）３
２を含む。筐体３２は他の電子回路や電子部品（図示せず）に接続される遠隔の
端（図示せず）を持った複数のワイヤ３４から成るケーブルの通路のための開口
またはスロットを持つ。
【００１４】 接続箱の筐体３２は絶縁性の取り付け部材３６を備え、その部材には、選択的
に１つまたは複数の連結式の接点部材３８ｂを含む、複数の単体の伝導性のばね
接点部材が取り付けられている。各々の単体のばね接点部材３８ａは取り付け部
材に固定された第１端４２、及び接点パッド４４で終端し、単体の正電極２０（
または２０’）と接触する自由端を持った、単体の、弾力性のばね接点触手４０
を備える。（図では１つだけしか図示されていないが）各連結式のばね接点部材
３８ｂは伝導性のプレートまたはストリップ４８によって、互いに結合し、取り
付け部材３６に結合した第１端４６を持った２つまたはそれ以上の接点触手４０
を備える。連結式のばね接点触手３８ｂの各接点触手４０はまた、接点パッド４
４で終端し、単体の正電極２０（または２０’）と接触する自由端を備える。伝
導性のばね接点部材３８ａ、３８ｂの各々は図示されているように、（例えば、
はんだ接合により、）好まれるものとして、直接的に、ワイヤ３４の１つに電気
的に接続される。あるいは、（例えば、取り付け部材３６上の伝導性のトレース
（図示せず）の手段により、）間接的な電機接続がなされてもよい。
【００１５】 本発明の特定の実施例において、個々のＰＴＣ過電流防止デバイスの各々は５
アンペア定格電流に設定される。換言すると、５アンペアを超える電流はＩ2Ｒ
の加熱により、デバイスを非常に高い抵抗状態に遷移させ（または、トリップさ
せ）、それによりデバイス１２が破壊した（または、とばされた）ヒューズのよ
うな状態となり、実質的に開回路を生成する。したがって、単体のデバイス１２
に接続している、単体の触手接点部材３８ａの各々は、実質的に、５アンペアの
ヒューズを持った回路を生成する。これとは対照的に、複数の触手または連結式
の接点部材３８ｂは連結式の接点部材３８ｂの各々の触手４０によって並列に接
続されている、２つまたはそれ以上のデバイス１２と接続状態にある。これは各
連結式の接点３８ｂを含む回路の電流送電容量または定格電流を接点部材によっ
て並列に接続されているデバイス１２の数だけ倍増する。したがって、例えば、
各デバイス１２が５アンペアの定格を持ち、デバイス１２を２個並列に接続する
ことにより、図４に示されているような、２つの触手によって連結された接点部
材３８ｂは１０アンペアの定格の回路を生成する。
【００１６】 本発明に従って接続箱を設計する場合、各々が比較的低い電流定格またはトリ
ップ電流を持った、比較的多くの個々の過電流防止デバイス１２を持った配列１
０を利用するのが便利である。そのような接続箱においては、複数の触手を連結
した接点部材を使用して、複数のデバイスを並列に接続することによって、所望
の電流定格を得ることができる。好まれるものとして、１つの回路の複数の過電
流防止デバイスは配列中の離れた場所に配置されたデバイスを利用する。この配
列の長所は熱の消散を高めることであり、単体の回路の過電流によって生ずる熱
によってデバイスの連鎖反応による不都合なトリップの発生の可能性を下げる。
膨大な数の回路に過電流防止がなされるような場合、接続箱は垂直方向に積まれ
た関係を持った、複数の配列１０を備えてもよい。特定の電流定格を得るときに
、複数の配列の中の異なった配列のデバイスを接続することにより複数の配列の
接続箱の最適な熱特性を得ることができるだろう。
【００１７】 ここまで付随する図面と共に特定の好まれる実施例について説明がなされてき
たが、当業者によって多様な変更や改善が提案されることは明らかであろう。例
えば、配列１０のデバイス１２の数や配置は設計上の考慮や回路の要求によって
変化してもよい。同様に、上述されたように、複数の配列１０が積まれた関係で
接続箱の筐体内に備えられてもよい。また、デバイス１２は同じ電流定格を与え
るために同一のサイズであってもよいし、同じ接続箱内に多数の異なった電流定
格を与えるために異なったサイズにされてもよい。さらに、２つまたはそれ以上
のデバイス１２の間の並列接続は２つまたはそれ以上のばね接点触手４０を、上
述の好まれる実施例で使用された連結された接点部材３８ｂとは異なる、他の適
当な方法によって電気的に接続することによってなされてもよい。これら及び他
の変更及び改善は請求の範囲で規定される、本発明の意図及び範囲の中に含まれ
るものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従った、接続箱に使用されるＰＴＣデバイスの配列の第１の形式の断
面図である。
【図２】 本発明に従った、接続箱に使用されるＰＴＣデバイスの配列の第２の形式の断
面図である。
【図３】 図１の配列の斜視図である。
【図４】 本発明に従った接続箱の斜視図である。
【符号の説明】
１０ 個々のデバイスの配列 １２ 伝導性ポリマーＰＴＣデバイス １４ 伝導性ポリマー層 １６ 上部の金属箔層 １８ 下部の金属箔層 ２０ 正電極 ２２ ポリマー材料の格子 ３０ 接続箱 ３２ 筐体 ３４ ワイヤ ３６ 絶縁性の取り付け部材 ３８ａ 接点部材 ３８ｂ 連結式の接点部材 ４０ 接点触手 ４４ 接点パッド ４８ 伝導性のプレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 共通のグランド電極を持つ個々の伝導性ポリマーＰＴＣデバ
    イスの配列；及び、 各々が少なくとも１つのＰＴＣデバイスと電気的に接続している複数の接点部
    材、 から成る過電流防止接続箱。
  2. 【請求項２】 ＰＴＣデバイスの配列が個々の上部の電極に分割されている
    上部の箔シート及び、共通のグランド電極を形成している下部の箔シートとの間
    に積層された伝導性ポリマーＰＴＣ材料の層から成る、請求項１に記載の過電流
    防止接続箱。
  3. 【請求項３】 接点部材の各々が上部の電極の１つに接続するように配置さ
    れたばね接点触手を含む、請求項２に記載の過電流防止接続箱。
  4. 【請求項４】 全てのＰＴＣデバイスが実質的に同じトリップ電流の定格を
    持つ、請求項１に記載の過電流防止接続箱。
  5. 【請求項５】 配列中のＰＴＣデバイスがチャネルの格子によって分割され
    ている、請求項１に記載の過電流防止接続箱。
  6. 【請求項６】 各々が個々の薄層状の正電極を持ち、共通の薄層状のグラン
    ド電極によって相互接続された伝導性ポリマーＰＴＣ過電流防止デバイスの配列
    ；及び、 各々が少なくとも１つの過電流防止デバイスの正電極と接続している複数の接
    点部材、 から成る過電流防止接続箱。
  7. 【請求項７】 接点部材の各々が正電極の１つに接続するように配置された
    ばね接点触手を含む、請求項６に記載の過電流防止接続箱。
  8. 【請求項８】 少なくとも１つの接点部材が連結された接点部材であり、過
    電流防止デバイスの少なくとも２つが前記連結された接点部材によって並列に接
    続されている、請求項６に記載の過電流防止接続箱。
  9. 【請求項９】 少なくとも１つの接点部材が少なくとも２つのばね接点触手
    を含む連結された接点部材であり、前記ばね接点触手の各々が過電流防止デバイ
    スを並列に接続するように過電流防止デバイスの１つに接続している、請求項７
    に記載の過電流防止接続箱。
  10. 【請求項１０】 全ての過電流防止デバイスが実質的に同じトリップ電流の
    定格を持つ、請求項６に記載の過電流防止接続箱。
  11. 【請求項１１】 過電流防止接続箱の製造方法であって： （ａ）伝導性の金属箔の第１及び第２の層の間に伝導性ポリマーＰＴＣ材料の
    層を積層すること；及び、 （ｂ）第１の箔層を個々の電極の配列に形成すること、 のステップから成る製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記形成するステップが： （ｂ）（１）第１箔層上にマスクされていない格子のパターンを確定するため
    に第１箔層をマスキング層でマスキングすること； （ｂ）（２）露出した伝導性ポリマーＰＴＣ材料の格子を生成するためにマス
    クされていない格子のパターンをエッチングすること；及び、 （ｂ）（３）マスキング層を取り除くこと、 のステップから成る、請求項１１に記載の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記形成するステップが： （ｂ）（１）第１箔層上にマスクされていない格子のパターンを確定するため
    に第１箔層をマスキング層でマスキングすること； （ｂ）（２）露出した伝導性ポリマーＰＴＣ材料の格子を生成するためにマス
    クされていない格子のパターンをエッチングすること； （ｂ）（３）チャネルの格子を生成するために露出した伝導性ポリマーＰＴＣ
    材料の格子を取り除くこと；及び、 （ｂ）（４）マスキング層を取り除くこと、 のステップから成る、請求項１１に記載の製造方法。
JP2000620639A 1999-05-20 2000-05-18 過電流防止装置を備えた接続箱 Pending JP2003500848A (ja)

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