【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、保護素子に関し、より詳細には、特定温度で溶融する低融点合金を有する温度ヒューズや電流ヒューズ等の保護素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子、電気機器等を過熱損傷から保護する保護素子として、特定温度で動作して回路を遮断する温度ヒューズが用いられている。この種の温度ヒューズには、感温材として特定温度で溶融する絶縁性の感温ペレットを用いて、感温ペレットの溶融時に圧縮ばねの伸張により可動接点から開離する感温ペレット型のものと、感温材として特定温度で溶融する低融点合金を用いて、この低融点合金に通電し、低融点合金の溶融によって回路を遮断する低融点合金型のものとがある。また、過電流で溶断し、回路を遮断する電流ヒューズもある。あるいは温度ヒューズと電流ヒューズを兼ね合わせた複合ヒューズと称されるものもある。さらにはこれらの保護素子に絶縁基板を用いた基板型温度ヒューズと称されるものもある。
【０００３】以下に図を用いて従来の低融点合金型温度ヒューズについて説明する。図４は従来の低融点合金型温度ヒューズを示す縦断面図である。図４においてリード部材４１、４２間に低融点合金４３が溶接等により固着されており、低融点合金４３の表面にフラックス４４が被着されている。このリード部材４１、４２および低融点合金４３の接合体はセラミックス等からなる絶縁筒体４５内に挿通され、絶縁筒体４５の両端開口部とリード部材４１、４２間がエポキシ樹脂等の樹脂４６、４６によって封止されている。
【０００４】上記の構成において、周囲温度が低融点合金４３の融点を越えると、低融点合金４３が溶融し、溶融した低融点合金４３は、リード部材４１、４２の内方向端に球状に凝集した塊４３ａ、４３ｂ（図示省略）になり、リード部材４１、４２間が非導通状態になって回路が開放される。
【０００５】また、図５は従来の一般的な基板型温度ヒューズと称される温度ヒューズを示す縦断面図である。図５において、セラミック等からなる絶縁基板５５の長手方向の両端に一対の電極５８、５９が形成され、この電極５８、５９の各外方端にはリード部材５１、５２が接続されている。また、前記電極５８、５９の内方向端にまたがって特定温度で溶融する低融点合金５３が溶接等により接続され、この低融点合金５３の表面をフラックス５４で被覆している。そして、このフラックス５４の上方からセラミックスやエポキシ樹脂等の絶縁材料で成形した絶縁キャップ５７を被せて封止されている。
【０００６】この構成において、例えばリード部材５１、５２を電子、電気機器に直列に接続することにより、リード部材５１−電極５８−低融点合金５３−電極５９−リード部材５２を通って電子、電気機器に通電する。電子、電気機器の短絡等の異常により、周囲温度が上昇すると、フラックス５４が溶融して低融点合金５３の表面を清浄化および活性化し、低融点合金５３の融点に達すると、低融点合金５３が溶融し、表面張力によって電極５８、５９に引き寄せられて球状化した低融点合金５３ａ、５３ｂとなる（図示省略）ため、回路が遮断され電子、電気機器への通電が遮断される。これによって、周囲温度が下降しても球状化した低融点合金５３ａ、５３ｂは元の形状には復元しないため、回路は遮断されたままとなり、いわゆる非復帰型の保護素子として機能する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】電子、電気機器の軽薄短小化が著しい昨今にあっては、温度ヒューズ等の保護素子の軽薄短小化が要求され、また製品単価の低価格化等も要求されている。しかしながら、上記のセラミック筒体を用いたタイプの低融点合金型温度ヒューズにおいては、セラミック筒体にリード部材−低融点合金−リード部材の接合体を挿通する構造のために筒体厚さを可及的に薄くしても薄型化には限界があり、また上記の基板型温度ヒューズにおいては絶縁基板上にリード部材、電極、絶縁キャップ等を被着することによる部品点数とその作業工数が多く、コストダウンの妨げになっているという問題がある。
【０００８】これらの問題点は、電流ヒューズや温度ヒューズと電流ヒューズとの複合ヒューズ等においても同様である。そこで、本発明はリード部材間に接続した低融点合金をフラックスで被覆する構成を有する温度ヒューズ、電流ヒューズ、複合ヒューズ等、基板型温度ヒューズ等の保護素子において、より薄型でかつ部品点数および工数の低減が可能な保護素子の提供を目的とすると同時に耐湿性が向上した保護素子の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一対のリード部材とその一対のリード部材間に低融点合金を接続し、この低融点合金を被覆したフラックスを有し、この低融点合金を被覆したフラックスの表面とリード部材の内方向端とを被覆成形用樹脂により被覆樹脂成形したことを特徴とする保護素子である。このように、低融点合金を被覆したフラックスの表面に直接被覆樹脂成形することによってセラミック製の筒体や絶縁基板および絶縁キャップを使用する場合に比較して薄型化と部品点数の削減ができ、かつ作業工程が簡略になる。
【００１０】また、本発明は、一対のリード部材とそのリード部材間に接続した低融点合金と、この低融点合金を被覆したフラックスとを有し、このフラックスの表面とリード部材の内方向端とを被覆成形用樹脂により被覆樹脂成形した保護素子において、低融点合金を被覆したフラックスの表面を保護用樹脂によって被覆コーティングを施したこと、または前記フラックスの表面とリード部材の内方向端を被覆成形用樹脂により被覆樹脂成形した外郭部とリード部材の内方向端とを保護用樹脂によって被覆コーティングを施したことを特徴とする保護素子である。このようにフラックスを被覆成形用樹脂と異なる樹脂を用いた保護用樹脂で被覆コーティングすることにより、フラックスや低融点合金の耐湿性が向上し、被覆成形用樹脂を被覆樹脂成形する際にフラックスと被覆成形用樹脂の混合を防ぐものである。また、被覆成形用樹脂を後述するインサート成形により被覆樹脂成形する際に、加圧によるフラックスのはがれや瞬間的な熱負荷が軽減されるものである。また、被覆樹脂成形した部分とリード部材の内方向端を保護用樹脂で被覆コーティングすることによって保護素子全体の耐湿性、耐環境性が向上するものである。
【００１１】次に、本発明は、前記被覆成形用樹脂が室温硬化型樹脂、熱硬化性樹脂または紫外線硬化型樹脂であることを特徴とする保護素子であり、被覆樹脂成形をインサート成形で行うときは、被覆成形用樹脂に熱可塑性樹脂または液晶ポリマーを用いることを特徴とする保護素子である。このように被覆成形用樹脂が室温硬化型のものであれば、低融点合金およびフラックスに熱的負荷を及ぼすことなく被覆樹脂成形でき、また熱硬化性樹脂を使用する際には低融点合金の融点以下の温度で硬化する樹脂を使用し、さらにフラックスに固形フラックスを用いて低融点合金に被覆することによってフラックスおよび低融点合金への熱的負荷および被覆成形用樹脂とフラックスとの微小量が混合することを軽減させて被覆樹脂成形することができる。また、紫外線硬化型樹脂を使用することによって、室温硬化型樹脂や熱硬化性樹脂に比較して硬化時間を短縮することができる。
【００１２】インサート成形にて被覆樹脂成形を行う際には、熱可塑性樹脂や液晶ポリマーを成形用樹脂として用いることができ、インサート成形によって形成された被覆樹脂成形による外郭部の形状寸法精度が向上するとともに室温硬化型樹脂や熱硬化性樹脂に比較して硬化時間の短縮が行え、また低融点合金の融点よりも高い溶融点を有する被覆成形用樹脂を用いることができるため耐熱性の良い保護素子が得られるものである。
【００１３】また、本発明は、保護素子が温度ヒューズ、電流ヒューズまたは温度ヒューズと電流ヒューズの複合ヒューズ、あるいは基板型温度ヒューズのいずれかであることを特徴とする保護素子である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。図１、２は本発明による実施の形態を示す温度ヒューズの縦断面図である。図１において温度ヒューズＡは、リード部材１、２間に特定温度で溶融する低融点合金３が溶接等によって接続され、この低融点合金３の全面およびリード部材１、２の内方向端の一部を覆ってフラックス４が被覆されている。このフラックスの全面およびリード部材１、２の内方向端を覆って、室温硬化型樹脂、熱硬化性樹脂、または紫外線硬化型樹脂等の被覆成形用樹脂５によって被覆樹脂成形され外郭部形状を構成する。
【００１５】上記温度ヒューズＡを、リード部材１、２を電子、電気機器の端子にネジ止め、はんだ付け、溶接等により接続することにより電子、電気機器に直列に接続するとともに、電子、電気機器の異常温度上昇を検知したい個所に設置しておけば、温度ヒューズＡを通して電子、電気機器に通電することができる。そして、電子、電気機器の短絡等に起因する異常発生によって電子、電気機器の温度が低融点合金３の融点近くまで上昇すれば、低融点合金３の全面を被覆しているフラックス４が溶融し低融点合金３の表面を清浄化および活性化して低融点合金３の溶融準備状態になる。さらに温度が過昇すると、低融点合金３が溶融し、その表面張力によって球状化しリード部材１、２に引き寄せられる。この結果、リード部材１、２間は非導通状態になり、回路が開放される。それによって、電子、電気機器への通電が停止されて電子、電気機器のそれ以上の温度上昇が阻止され、電子、電気機器の過熱損傷あるいはそれに起因する火災発生等が未然に防止される。また、電子、電気機器への通電停止により電子、電気機器の温度が低下しても球状化した低融点合金は元の状態には復帰しないので、いわゆる、非復帰型の保護素子として機能し安全である。
【００１６】上記のように、低融点合金３を被覆するフラックス４およびリード部材１、２の内方向端を覆って室温硬化型等の被覆成形用樹脂５によって被覆樹脂成形し外郭部形状を形成することによって、従来のセラミック等の絶縁筒体を使用した低融点合金型温度ヒューズの製品厚さ、すなわち絶縁筒体の直径が、フラックスを被覆した低融点合金−リード部材接合体を挿通するための孔径が必要で、かつ絶縁筒体の強度を保つために必要な絶縁筒体の肉厚を低減することが困難になってきていることに比較して、フラックスを被覆した低融点合金−リード部材接合体に被覆成形用樹脂で直接被覆樹脂成形するために、絶縁筒体使用時における挿通用の孔径と筒体肉厚の合計厚さよりも被覆樹脂成形厚さを低減できるものである。
【００１７】また、上記のように、低融点合金３を被覆するフラックス４およびリード部材１、２の内方向端を覆って室温硬化型等の被覆成形用樹脂５によって被覆樹脂成形し外郭部形状を形成することによって、従来の絶縁基板を用いた基板型温度ヒューズが絶縁基板上にリード部材や電極、低融点合金、フラックスを形成、被着し、その上方からセラミックやエポキシ樹脂等の絶縁材料で成形された絶縁キャップを被せて封止したり、あるいは封止樹脂を被着したりして覆う構成であるのに対し、ベース部、キャップ部の部材を分ける必要がなくなり部品点数が削減できるとともに構造が簡略化できる。すなわち製造工程の簡略化ができ総じてコストダウンが可能となる。
【００１８】上記のように、低融点合金３を被覆するフラックス４が低融点合金３の全面およびリード部材１、２の内方向端まで被覆していることから、フラックス４の全面およびリード部材１、２の内方向端を覆って室温硬化型等の被覆成形用樹脂によって被覆樹脂成形し外郭部形状を形成しても、温度ヒューズとしての機能、すなわち周囲温度の上昇によるフラックス４の溶融による低融点合金３の表面の清浄化および活性化、さらに過昇温により低融点合金３が溶融しその表面張力によりリード部材１、２の方向へそれぞれ球状化する作用が充分に保たれる。
【００１９】また、被覆成形用樹脂として低融点合金の融点以下の硬化温度を有する熱硬化型樹脂を用いることもできる。このとき低融点合金３を被覆するフラックス４に軟化温度の高い固形フラックスを用いると被覆成形用樹脂５の硬化時の低融点合金３への熱的負荷等や被覆成形用樹脂とフラックスとが混ざることを低減することができる。
【００２０】さらに被覆成形用樹脂として紫外線硬化型樹脂を用いることができる。紫外線硬化型樹脂を用いることによって室温硬化型樹脂や熱硬化性樹脂と比較して硬化時間を短縮することができる。また、紫外線硬化型樹脂に特有の加熱、嫌気性等の付与、併用硬化等を用いる場合には仮硬化として使用することができる。
【００２１】ここで、フラックス４に添加剤としてフィラーやチクソ性材料を添加したものを用いても良い。フラックスにフィラーやチクソ性材料を添加することにより、絶縁性の向上やフラックスの塗布形状の安定性向上等を行うことができ、被覆成形用樹脂とフラックスとが微小量混ざり合うことをより防ぐことができる。
【００２２】前記リード部材１、２には銅、ニッケル、鉄、コバール等の金属およびそれらの合金を用いることができる。これらのリード部材１、２の全面または少なくとも内方向端部分には、低融点合金３の接続に先立って、例えばＡｇ層、Ｃｕ層、はんだ層を形成しておいても良い。このようにすると、リード部材１，２の内方向端間への低融点合金３の接続が容易になり接続強度が大きくなるとともに、接続抵抗を小さくでき保護素子としての内部抵抗を小さくできる。また、溶断時には球状化を行いやすいので低融点合金の溶断後の絶縁距離を小さくできるため製品の小型化の面においても有効である。
【００２３】また、リード部材１，２の外方向端部分の形状に電子、電気機器への取り付けが容易になるような形状を設けても良い。例えば、リード部材１，２の外方向端がはさみ状であったり、あるいはネジ止め用の穴を有していたりすれば取り付けが容易になる。また、はんだや溶接等により固着するに先立ってネジ止め等を行うことにより、接続強度がより向上し確実に固着が行えるものである。
【００２４】リード部材１，２の形状は棒状リードに限らず、板状リードも好適である。このときリード部材１，２間に接続する低融点合金３は、円柱状のものに限らず板状のものも低背化やリード部材への接続面積増加等の点で好適である。
【００２５】また、リード部材間に接続した低融点合金を被覆するフラックスを覆って保護用樹脂を用いて被覆コーティングを行うことによって、低融点合金とフラックスの耐湿性を向上し、経時変化を減少させることができる。図２にリード部材間に接続した低融点合金を被覆するフラックスを覆って保護用樹脂を用いて被覆コーティングし、その被覆コーティング層とリード部材の内方向端を覆って被覆成形用樹脂によって外郭部形状を被覆樹脂成形した温度ヒューズの縦断面図を示す。図２における温度ヒューズＢは、リード部材１１、１２間に、特定温度で溶融する低融点合金１３が溶接等により接続されている。この低融点合金１３の全面およびリード部材１１、１２の内方向端はフラックス１４で被覆されている。このフラックス１４の全面およびリード部材１１、１２の内方向端に保護用樹脂を被覆コーティングすることで保護用樹脂の被覆コーティング層１６を設け、その保護用樹脂の被覆コーティング層１６の全面およびリード部材１１、１２の内方向端を覆って被覆成形用樹脂１５によって被覆樹脂成形され外郭部形状を形成するものである。
【００２６】上記構成によれば、前記温度ヒューズＡと同様の作用効果が得られるのみならず、フラックス１４および低融点合金１３に対する保護用樹脂による被覆コーティング層１６を設けることによって、フラックス１４と被覆成形用樹脂１３が被覆樹脂成形時に微小量が混ざり合うことを防ぐことができ、なおかつ耐湿性が向上し、フラックスおよび低融点合金の経時変化が低減される。
【００２７】さらに、上記構成によればフラックス１４の表面およびリード部材１１、１２の内方向端を覆って保護用樹脂のコーティング層１６を設けているため、半導体素子やコンデンサー素子のようにディッピング法により樹脂成形する際にも、フラックスと低融点合金への熱的負荷や成形樹脂のフラックスへのディッピング処理中の混ざり合いや侵食を防げるためフラックス１４や低融点合金１３の保護の点で好適である。
【００２８】また、上記の構成のように、フラックス１４および低融点合金１３に対する保護用樹脂による被覆コーティング層１６を設けることによって、この被覆コーティング層１６の全面とリード部材１１、１２の内方向端を覆って被覆成形用樹脂を用いてインサート成形により被覆樹脂成形を行うことができる。インサート成形を行う際には、インサート成形用金型内に、上記リード部材１１、１２とリード部材１１、１２間に接続された低融点合金１３と低融点合金１３に被覆されたフラックッス１４と、フラックス１４表面に設けられた保護用樹脂による被覆コーティング層１６を配置し、溶融された被覆成形用樹脂を加圧し金型内に充填するものであるが、保護用樹脂による被覆コーティング層１６を設けているため加圧によりフラックス１４が低融点合金１３からはがれたり、流動したりすること等を防ぐことができ、また、溶融された被覆成形用樹脂による瞬間的な熱的負荷からフラックス１４および低融点合金１３を保護することができる。
【００２９】このように外郭部形成にインサート成形を行うときには、外郭部形成用の被覆成形用樹脂として熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂を用いてインサート成形を行うことによって、外郭部形成に室温硬化型樹脂等を用いる場合と比較して、樹脂硬化時間が短縮できるものである。また，金型にリード部材間に接続された低融点合金を固定してインサート成形を行うことから、リード部材−低融点合金接合体に対する被覆樹脂成形による外郭部の寸法精度が、従来のセラミック等の絶縁筒体を用いた低融点合金型温度ヒューズと比較して向上させることができる。
【００３０】また、上記熱可塑性樹脂としてホットメルト樹脂を用いることによって、インサート成形時に生じる射出圧力を抑えた低圧射出成形が可能となり、圧力による素子、リード部材の変形等の影響を低減させる被覆樹脂成形が可能となる。
【００３１】同様に外郭部形成にインサート成形を行うときには、外郭部形成用の被覆成形用樹脂として液晶ポリマーを用いることができる。液晶ポリマーを用いてインサート成形を行うことによって、室温硬化樹脂を用いる場合と比較して樹脂硬化時間が短縮でき、また液晶ポリマーは配向性を有するため、薄肉な成形品を成形することに優れ、さらなる外郭部の低背化に適するものである。
【００３２】また、上記のように、外郭部形成用の被覆成形用樹脂に熱可塑性樹脂、特に液晶ポリマーを用いてインサート成形を行うことによって、低融点合金の融点より高い溶融点を有する熱可塑性樹脂を使用することができる。このように外郭部を形成することによって、耐熱性の良い温度ヒューズが得られるものである。
【００３３】さらに、被覆樹脂成形した外郭部１５とリード部材１１、１２の内方向端を覆って保護用樹脂により被覆コーティングすることによって温度ヒューズ全体の耐湿性を向上させることができるとともに、耐環境性が向上するものである。
【００３４】フラックスの全面あるいは被覆樹脂成形による外郭部の全面に被覆コーティングする保護用樹脂としては、被覆成形用樹脂とは異なる樹脂を用い、特に耐湿コート樹脂やポリパラキシリレン系樹脂等を用いることが好適である。
【００３５】また、その他の実施の形態として、被覆成形用樹脂により被覆樹脂成形や保護用樹脂による被覆コーティングを行う対象として、電流ヒューズや温度ヒューズと電流ヒューズとの複合ヒューズまたは基板型温度ヒューズにおいても実施が可能である。
【００３６】
【実施例１】次に本発明による一実施例について図３を用いて説明する。図３は本実施例による温度ヒューズを示す縦断面図である。本実施例による温度ヒューズＣは、半田めっきされた銅からなる線径０．６ｍｍのリード線３１、３２間に直径０．７ｍｍの円柱状の低融点合金３３を溶接により接続し、この低融点合金３３の表面に固形フラックス３４が被覆されている。この固形フラックス３４の表面とリード線３１、３２の内方向端を覆って保護用樹脂として耐湿コート樹脂を被覆コーティングし厚さ０．０５ｍｍの被覆コーティング層３６を形成する。そしてこの被覆コーティング層３６とリード線３１、３２の内方向端を覆って、熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）をインサート成形により被覆樹脂成形し厚さ０．２ｍｍの円柱状の外郭部形状３５を形成する。さらにこの被覆樹脂成形により形成された外郭部形状３５とリード線３１、３２の内方向端を覆って、保護用樹脂である耐熱コート樹脂を被覆コーティングし厚さ０．０５ｍｍの外部被覆コーティング層３７を形成する。
【００３７】上記実施例により得られる温度ヒューズＣは、従来の絶縁筒体を用いた低融点合金型温度ヒューズが絶縁筒体の直径すなわち製品厚さが２．５ｍｍであることに比較して、低融点合金厚さ、フラックス被覆厚さ、被覆コーティング層厚さ、被覆樹脂成形による外郭部厚さ、外部被覆コーティング層厚さの合計である製品厚さ１．５ｍｍに低背化ができる。また製品長さ方向についても絶縁筒体を用いる低融点合金型温度ヒューズが１２ｍｍであることに対して、被覆樹脂成形による外郭部分の長さが５ｍｍに短縮できるものである。また、従来の基板型温度ヒューズが絶縁基板上に低融点合金、リード部材を接続するための電極を設け、低融点合金の表面をフラックスで被覆したものにセラミック等よりなる絶縁キャップや樹脂により基板上に封止していることに対して、上記実施例により得られる温度ヒューズＣは、一対のリード線間３１、３２に接合された低融点合金３３の表面に被覆したフラックス３４に被覆成形用樹脂を用いて直接被覆樹脂成形し外郭部３５を形成することができるため、部品点数を削減できかつ構造が簡略化されることから、製造工程も簡略化することができる。
【００３８】また、フラックス３４表面に保護用樹脂コーティング層３６を設けていることからフラックス３４および低融点合金３３の耐湿性等が向上しそれらの劣化が防げるものである。また、被覆樹脂成形された外郭部３５とリード部材３１、３２の内方向端を保護用樹脂でコーティングしてあることから、温度ヒューズ全体の耐湿性を向上させ、かつ耐環境性を良好にするものである。
【００３９】上記実施例において、内方向端に半田めっきを施したニッケルからなる厚さ０．１ｍｍの板状リード部材と厚さ０．２ｍｍの板状低融点合金を用いても良い。このとき上記実施例と同構成における製品は、厚さが１．１ｍｍの略直方体形状の温度ヒューズとなり、更なる低背化が可能となる。
【００４０】
【発明の効果】以上のように本発明は、一対のリード部材とこのリード部材間に接続された低融点合金とこの低融点合金の表面を被覆するフラックスとを有し、このフラックスの表面とリード部材の内方向端を覆って被覆樹脂成形を行うことによって外郭部を形成する保護素子であることから、従来のセラミック等の絶縁筒体を用いる低融点合金型温度ヒューズや基板型温度ヒューズ等の保護素子と比較して、低背化や部品点数の削減、工程の簡略化が行えるものである。また、保護用樹脂を用いて前記フラックスや被覆樹脂成形した外郭部とリード部材の内方向端を被覆コーティングすることによってフラックスや低融点合金の耐湿性の向上や経時変化の低減ができるとともに、保護素子全体の耐湿性や耐環境性を向上させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施の形態を示す温度ヒューズの縦断面図
【図２】本発明による実施の形態を示すフラックス上に被覆コーティング層を有する温度ヒューズの縦断面図
【図３】本発明による一実施例を示す温度ヒューズの縦断面図
【図４】従来の絶縁筒体を用いた低融点合金型温度ヒューズの縦断面図
【図５】従来の絶縁基板を用いた基板型温度ヒューズの縦断面図
【符号の説明】
１、２、１１、１２、３１、３２、４１、４２、５１、５２ リード部材
３、１３、３３、４３、５３ 低融点合金
４、１４、３４、４４、５４ フラックス
５、１５、３５ 被覆樹脂成形による外郭部
１６、３６ 保護用樹脂による被覆コーティング層
１７、３７ 保護用樹脂による外部被覆コーティング層
４５ 絶縁筒体
４６ 封止用樹脂
５５ 絶縁基板
５６ 封止樹脂
５７ 絶縁キャップ
５８、５９ 電極
Ａ 本発明による実施の形態を示す温度ヒューズ
Ｂ 本発明による実施の形態を示すフラックス上に被覆コーティング層を有する温度ヒューズ
Ｃ 本発明による一実施例を示す温度ヒューズ
Ｄ 従来の低融点合金型温度ヒューズ
Ｅ 従来の基板型温度ヒューズ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protective element, and more particularly, to a protective element such as a thermal fuse or a current fuse having a low melting point alloy which melts at a specific temperature.
[0002]
2. Description of the Related Art A thermal fuse that operates at a specific temperature and cuts off a circuit is used as a protection element for protecting electronic and electric devices from overheating damage. This type of thermal fuse is a thermosensitive pellet type that uses an insulating thermosensitive pellet that melts at a specific temperature as a thermosensitive material, and separates from the movable contact by the expansion of the compression spring when the thermosensitive pellet melts. And a low-melting alloy type that uses a low-melting alloy that melts at a specific temperature as a temperature-sensitive material, energizes the low-melting alloy, and interrupts the circuit by melting the low-melting alloy. There is also a current fuse that blows due to overcurrent and cuts off the circuit. Alternatively, there is a so-called composite fuse which combines a temperature fuse and a current fuse. Further, there is a type called a substrate type thermal fuse using an insulating substrate for these protection elements.
Hereinafter, a conventional low melting point alloy type thermal fuse will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a conventional low melting point alloy type thermal fuse. In FIG. 4, a low melting point alloy 43 is fixed between the lead members 41 and 42 by welding or the like, and a flux 44 is adhered to the surface of the low melting point alloy 43. The joined body of the lead members 41 and 42 and the low melting point alloy 43 is inserted into an insulating cylinder 45 made of ceramics or the like, and a resin 46 such as an epoxy resin is formed between the openings at both ends of the insulating cylinder 45 and the lead members 41 and 42. , 46.
In the above configuration, when the ambient temperature exceeds the melting point of the low melting point alloy 43, the low melting point alloy 43 melts, and the melted low melting point alloy 43 agglomerates spherically at the inner ends of the lead members 41, 42. The lumps 43a and 43b (not shown) are formed, and the circuit between the lead members 41 and 42 becomes non-conductive and the circuit is opened.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a conventional thermal fuse called a general substrate-type thermal fuse. In FIG. 5, a pair of electrodes 58 and 59 are formed at both ends in the longitudinal direction of an insulating substrate 55 made of ceramic or the like, and lead members 51 and 52 are connected to the outer ends of the electrodes 58 and 59, respectively. Further, a low melting point alloy 53 that melts at a specific temperature is connected to the inner ends of the electrodes 58 and 59 by welding or the like, and the surface of the low melting point alloy 53 is covered with a flux 54. The flux 54 is sealed with an insulating cap 57 formed of an insulating material such as ceramics or epoxy resin from above.
In this configuration, for example, by connecting the lead members 51 and 52 in series to electronic and electric equipment, the lead member 51, the electrode 58, the low melting point alloy 53, the electrode 59 and the lead member 52 pass through the electronic and electric devices. Apply power to the device. When the ambient temperature rises due to an abnormality such as a short circuit of an electronic or electric device, the flux 54 melts to clean and activate the surface of the low melting point alloy 53. Is melted and attracted to the electrodes 58 and 59 by surface tension to become spheroidized low-melting alloys 53a and 53b (not shown), so that the circuit is cut off and the current supply to the electronic and electric devices is cut off. As a result, the low-melting alloys 53a and 53b, which have become spherical, do not restore their original shape even when the ambient temperature drops, so that the circuit remains disconnected and functions as a so-called non-return type protection element.
[0007]
In recent years, there has been a remarkable reduction in the weight and size of electronic and electrical equipment, and the protection elements such as thermal fuses have to be reduced in weight and weight, and the cost of products must be reduced. ing. However, in the case of the low melting point alloy type thermal fuse of the type using the above-mentioned ceramic cylinder, the thickness of the cylinder is limited due to the structure in which the joined body of the lead member-low melting point alloy-lead member is inserted into the ceramic cylinder. There is a limit to thinning even if it is as thin as possible.In addition, in the above-mentioned board type thermal fuse, the number of parts and the number of working steps due to attaching lead members, electrodes, insulating caps, etc. on the insulating substrate are large. However, there is a problem that it is hindering cost reduction.
These problems also apply to current fuses, composite fuses of thermal fuses and current fuses, and the like. Accordingly, the present invention provides a thinner, more component- and man-hour-less protective element such as a substrate-type thermal fuse such as a thermal fuse, a current fuse, and a composite fuse having a configuration in which a low-melting alloy connected between lead members is coated with a flux. It is an object of the present invention to provide a protection element capable of reducing the amount of moisture and at the same time to provide a protection element having improved moisture resistance.
[0009]
According to the present invention, a low melting point alloy is connected between at least a pair of lead members and the pair of lead members, and a flux coated with the low melting point alloy is provided. A protective element characterized in that the surface of the coated flux and the inward end of the lead member are molded with a coating resin. In this way, by directly coating resin on the surface of the flux coated with the low melting point alloy, it is possible to reduce the thickness and the number of parts compared to the case where a ceramic cylinder, insulating substrate and insulating cap are used, In addition, the working process is simplified.
Further, the present invention comprises a pair of lead members, a low melting point alloy connected between the lead members, and a flux coated with the low melting point alloy, wherein the surface of the flux and the inward end of the lead member are provided. In a protective element formed by coating with a resin for coating molding, the surface of the flux coated with the low melting point alloy is coated with the protective resin, or the surface of the flux and the inward end of the lead member are coated. A protective element characterized in that an outer portion formed by coating with a molding resin and an inward end of a lead member are coated with a protective resin. By coating and coating the flux with a protective resin using a resin different from the resin for coating molding, the moisture resistance of the flux and the low melting point alloy is improved, and the flux and the resin are used when molding the resin for coating molding. This prevents mixing of the resin for coating molding. Further, when the resin for coating molding is molded by insert molding, which will be described later, flux peeling due to pressure and instantaneous heat load are reduced. In addition, by covering and coating the inward end of the lead member with the portion formed by the covering resin with the protective resin, the moisture resistance and the environmental resistance of the entire protection element are improved.
Next, the present invention relates to a protective element, wherein the resin for coating molding is a room temperature curing resin, a thermosetting resin or an ultraviolet curing resin, and the coating resin molding is performed by insert molding. In some cases, the protective element is characterized in that a thermoplastic resin or a liquid crystal polymer is used as the resin for coating molding. If the coating molding resin is of a room temperature curing type, the coating resin can be molded without applying a thermal load to the low melting point alloy and the flux. Using a resin that cures at a temperature equal to or lower than the melting point, and further coating the low-melting alloy with a solid flux for the flux, the thermal load on the flux and the low-melting alloy, and the minute amount of the coating molding resin and the flux are reduced. The coating resin can be molded by reducing mixing. Further, by using an ultraviolet-curable resin, the curing time can be reduced as compared with a room-temperature-curable resin or a thermosetting resin.
[0012] When molding the coating resin by insert molding, a thermoplastic resin or a liquid crystal polymer can be used as the molding resin, and the shape and dimensional accuracy of the outer shell formed by the coating resin molding formed by insert molding is improved. In addition, the curing time can be shortened compared to room-temperature-curable resins and thermosetting resins, and the use of a resin for coating molding that has a melting point higher than the melting point of the low-melting alloy can be used, providing good heat resistance protection. An element is obtained.
According to the present invention, the protection element is any one of a thermal fuse, a current fuse, a composite fuse of a thermal fuse and a current fuse, or a substrate type thermal fuse.
[0014]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are longitudinal sectional views of a thermal fuse showing an embodiment according to the present invention. 1, a low-melting point alloy 3 that melts at a specific temperature is connected between the lead members 1 and 2 by welding or the like. The flux 4 is coated over the portion. An outer shell shape is formed by covering the entire surface of the flux and the inward ends of the lead members 1 and 2 with a covering molding resin 5 such as a room temperature curing resin, a thermosetting resin, or an ultraviolet curing resin. I do.
The thermal fuse A is connected in series to the electronic and electric equipment by connecting the lead members 1 and 2 to the terminals of the electronic and electric equipment by screwing, soldering, welding or the like. If it is installed at a place where the abnormal temperature rise of the device is desired to be detected, it is possible to supply electricity to the electronic and electric devices through the temperature fuse A. When the temperature of the electronic and electric devices rises to near the melting point of the low-melting alloy 3 due to the occurrence of an abnormality caused by a short circuit of the electronic and electric devices, the flux 4 covering the entire surface of the low-melting alloy 3 melts. The surface of the low melting point alloy 3 is cleaned and activated, and the low melting point alloy 3 is ready for melting. When the temperature further rises, the low melting point alloy 3 is melted, spheroidized by its surface tension, and drawn to the lead members 1 and 2. As a result, the lead members 1 and 2 become non-conductive, and the circuit is opened. As a result, energization of the electronic and electric devices is stopped, and a further rise in the temperature of the electronic and electric devices is prevented, so that overheating and damage of the electronic and electric devices or the occurrence of a fire resulting therefrom is prevented. In addition, even if the temperature of the electronic and electrical devices is reduced due to the stoppage of the current supply to the electronic and electrical devices, the low-melting alloy that has been made into a spherical shape does not return to its original state. It is.
As described above, the flux 4 covering the low-melting-point alloy 3 and the inward ends of the lead members 1 and 2 are covered with a resin 5 such as a room-temperature-curable resin to form an outer shell. By doing so, the product thickness of the low-melting point alloy type thermal fuse using the conventional insulating cylinder of ceramic or the like, that is, the diameter of the insulating cylinder is to insert the low-melting alloy-lead member joint body coated with the flux. Compared to the fact that it is becoming difficult to reduce the thickness of the insulating cylinder required to maintain the strength of the insulating cylinder, and that the flux is coated with a low melting point alloy-lead. Since the resin is directly coated on the joined member with the coating resin, the thickness of the coated resin can be made smaller than the total thickness of the insertion hole diameter and the wall thickness when the insulating cylinder is used.
Further, as described above, the flux 4 covering the low-melting-point alloy 3 and the inward ends of the lead members 1 and 2 are covered with a molding resin 5 such as a room-temperature-curable resin to form an outer shell. By forming a substrate-type thermal fuse using a conventional insulating substrate, a lead member, an electrode, a low-melting alloy, and a flux are formed on the insulating substrate, and the insulating material such as ceramic or epoxy resin is formed from above. It is possible to reduce the number of parts because it is not necessary to divide the base part and the cap part, while covering by covering with the insulating cap formed by molding or covering with the sealing resin. In addition, the structure can be simplified. That is, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced as a whole.
As described above, since the flux 4 covering the low melting point alloy 3 covers the entire surface of the low melting point alloy 3 and the inner ends of the lead members 1 and 2, the entire surface of the flux 4 and the lead member 1 are covered. Even if the outer shape is formed by covering the inner end of 2 with a resin for coating molding such as a room temperature curing type, the function as a thermal fuse, that is, a low temperature caused by melting of the flux 4 due to an increase in ambient temperature. The surface of the melting point alloy 3 is cleaned and activated, and the excessively high temperature melts the low melting point alloy 3, and the surface tension of the low melting point alloy 3 sufficiently maintains the action of spheroidizing toward the lead members 1 and 2.
Further, a thermosetting resin having a curing temperature equal to or lower than the melting point of the low melting point alloy can be used as the resin for coating molding. At this time, if a solid flux having a high softening temperature is used as the flux 4 for coating the low melting point alloy 3, the thermal load on the low melting point alloy 3 when the coating forming resin 5 is hardened, or the coating forming resin and the flux are mixed. Can be reduced.
Further, an ultraviolet-curable resin can be used as the resin for coating molding. By using an ultraviolet curable resin, the curing time can be shortened as compared with a room temperature curable resin or a thermosetting resin. In the case of using heating, imparting anaerobic property, etc., and curing in combination with the ultraviolet curing resin, it can be used as temporary curing.
Here, a flux 4 to which a filler or a thixotropic material is added as an additive may be used. By adding a filler or a thixotropic material to the flux, it is possible to improve the insulation properties and the stability of the applied form of the flux, and to further prevent the resin for coating molding and the flux from being mixed in minute amounts. Can be.
For the lead members 1 and 2, metals such as copper, nickel, iron and Kovar and alloys thereof can be used. Prior to the connection of the low melting point alloy 3, for example, an Ag layer, a Cu layer, and a solder layer may be formed on the entire surfaces of the lead members 1 and 2 or at least the inward end portions. By doing so, the connection of the low melting point alloy 3 between the inward ends of the lead members 1 and 2 is facilitated, the connection strength is increased, the connection resistance is reduced, and the internal resistance as a protection element can be reduced. In addition, since spheroidization is easily performed at the time of fusing, the insulation distance of the low melting point alloy after fusing can be reduced, which is also effective in miniaturizing products.
Further, the outer end portions of the lead members 1 and 2 may be provided with a shape that facilitates attachment to electronic or electric equipment. For example, if the outer ends of the lead members 1 and 2 are scissors-shaped or have a hole for screwing, attachment becomes easy. Further, by performing screwing or the like before fixing by soldering, welding, or the like, the connection strength is further improved and the fixing can be performed reliably.
The shape of the lead members 1 and 2 is not limited to a rod-like lead, but a plate-like lead is also suitable. At this time, the low melting point alloy 3 connected between the lead members 1 and 2 is not limited to a columnar one, but a plate-like one is also suitable in terms of lowering the height and increasing the connection area to the lead member.
Further, by covering the flux for coating the low melting point alloy connected between the lead members and coating with a protective resin, the moisture resistance of the low melting point alloy and the flux is improved, and the change with time is reduced. Can be done. In FIG. 2, the flux covering the low melting point alloy connected between the lead members is covered and coated with a protective resin, and the outer coating is formed by covering the coating layer and the inward end of the lead member with the coating resin. FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of a thermal fuse whose shape is coated with a resin. In the thermal fuse B in FIG. 2, a low melting point alloy 13 that melts at a specific temperature is connected between the lead members 11 and 12 by welding or the like. The entire surface of the low melting point alloy 13 and the inward ends of the lead members 11 and 12 are covered with a flux 14. The entire surface of the flux 14 and the inward ends of the lead members 11 and 12 are coated with a protective resin to form a protective resin coating layer 16, and the entire surface of the protective resin coating layer 16 and the lead member Covering the inner ends of 11 and 12 with a coating resin 15 to form an outer shell shape.
According to the above configuration, not only the same operation and effects as those of the thermal fuse A can be obtained, but also the coating of the flux 14 and the low melting point alloy 13 with the coating layer 16 made of a protective resin is provided. It is possible to prevent the molding resin 13 from being mixed in a minute amount during the molding of the coating resin, to improve the moisture resistance, and to reduce the aging of the flux and the low melting point alloy.
Further, according to the above configuration, since the coating layer 16 of the protective resin is provided so as to cover the surface of the flux 14 and the inward ends of the lead members 11 and 12, the dipping method is used as in the case of a semiconductor element or a capacitor element. It is also suitable for protecting the flux 14 and the low-melting-point alloy 13 in order to prevent mixing and erosion during the dipping of the flux and the low-melting-point alloy during the dipping of the molding resin. is there.
Further, by providing a coating layer 16 made of a protective resin for the flux 14 and the low melting point alloy 13 as described above, the entire surface of the coating layer 16 and the inward end of the lead members 11 and 12 are formed. Can be covered and molded by insert molding using a resin for coating molding. When performing insert molding, in the insert molding die, the above-mentioned lead members 11 and 12, a low-melting alloy 13 connected between the lead members 11 and 12, and a flux 14 coated with the low-melting alloy 13, A coating coating layer 16 made of a protective resin provided on the surface of the flux 14 is disposed, and the molten coating molding resin is pressurized and filled into a mold. However, the coating coating layer 16 made of the protective resin is provided. Therefore, it is possible to prevent the flux 14 from peeling or flowing from the low melting point alloy 13 due to pressurization, and to prevent the flux 14 and the low flux from being instantaneously loaded by the molten coating molding resin. The melting point alloy 13 can be protected.
As described above, when insert molding is performed to form the outer shell, a thermoplastic resin can be used as the resin for forming the outer shell. By performing insert molding using a thermoplastic resin, the resin curing time can be reduced as compared with a case where a room-temperature-curable resin or the like is used for forming the outer shell. Further, since insert molding is performed by fixing the low melting point alloy connected between the lead members to the mold, the dimensional accuracy of the outer shell formed by coating the lead member / low melting point alloy joint with the conventional resin or the like can be reduced. Can be improved as compared with the low melting point alloy type thermal fuse using the insulating cylindrical body.
Further, by using a hot melt resin as the thermoplastic resin, it is possible to perform low pressure injection molding while suppressing the injection pressure generated during insert molding, and to reduce the influence of the pressure on the deformation of elements and lead members. Molding becomes possible.
Similarly, when insert molding is performed for forming the outer shell, a liquid crystal polymer can be used as the resin for forming the outer shell. By performing insert molding using a liquid crystal polymer, the resin curing time can be reduced as compared with the case of using a room temperature curing resin, and since the liquid crystal polymer has orientation, it is excellent in molding a thin molded product, This is suitable for further reducing the height of the outer shell.
Further, as described above, by performing insert molding using a thermoplastic resin, particularly a liquid crystal polymer, as a coating molding resin for forming the outer shell, a thermoplastic resin having a melting point higher than the melting point of the low melting point alloy can be obtained. Resins can be used. By forming the outer portion in this manner, a thermal fuse having good heat resistance can be obtained.
Further, by covering the outer shell 15 formed with the coating resin and the inner ends of the lead members 11 and 12 with a protective resin, the moisture resistance of the entire thermal fuse can be improved and the environment resistance can be improved. The property is improved.
As the protective resin for coating the entire surface of the flux or the entire outer shell formed by the coating resin molding, a resin different from the resin for the coating molding is used. In particular, a moisture-resistant coating resin or a polyparaxylylene resin is used. Is preferred.
In another embodiment, the present invention is applied to a current fuse, a composite fuse of a thermal fuse and a current fuse, or a substrate type thermal fuse as a target to be molded with a resin for coating or to be coated with a protective resin. Can also be implemented.
[0036]
Embodiment 1 Next, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the thermal fuse according to the present embodiment. In the thermal fuse C according to the present embodiment, a columnar low melting point alloy 33 having a diameter of 0.7 mm is connected by welding between lead wires 31 and 32 made of solder-plated copper and having a line diameter of 0.6 mm. A solid flux 34 is coated on the surface of the alloy 33. The surface of the solid flux 34 and the inward ends of the lead wires 31 and 32 are covered with a moisture-resistant coating resin as a protective resin to form a coating coating layer 36 having a thickness of 0.05 mm. Then, the coating coating layer 36 and the inward ends of the lead wires 31 and 32 are covered, and a polyphenylene sulfide (PPS), which is a thermoplastic resin, is coated with the insert resin by insert molding to form a cylindrical outer shape having a thickness of 0.2 mm. 35 is formed. Further, the outer shell shape 35 formed by this coating resin molding and the inner ends of the lead wires 31 and 32 are covered and coated with a heat-resistant coating resin as a protective resin to form an outer coating layer 37 having a thickness of 0.05 mm. To form
The thermal fuse C obtained by the above embodiment is different from the conventional low-melting point alloy type thermal fuse using an insulating cylinder in that the diameter of the insulating cylinder, that is, the product thickness is 2.5 mm. The product thickness can be reduced to 1.5 mm, which is the total of the thickness of the low melting point alloy, the thickness of the flux coating, the thickness of the coating layer, the thickness of the outer shell formed by the coating resin, and the thickness of the outer coating layer. Further, in the product length direction, the length of the outer portion formed by coating resin can be reduced to 5 mm, while the low melting point alloy type thermal fuse using the insulating cylinder is 12 mm. In addition, a conventional substrate-type thermal fuse is provided with an electrode for connecting a low-melting alloy and a lead member on an insulating substrate, and the surface of the low-melting alloy is coated with a flux, and the insulating cap or resin made of ceramic or the like is used as the substrate. In contrast to the above sealing, the thermal fuse C obtained by the above embodiment is formed by coating a flux 34 coated on the surface of a low melting point alloy 33 joined between a pair of lead wires 31 and 32 for molding. Since the outer shell 35 can be formed by directly molding the resin using the resin, the number of components can be reduced and the structure can be simplified, so that the manufacturing process can also be simplified.
Further, since the protective resin coating layer 36 is provided on the surface of the flux 34, the moisture resistance and the like of the flux 34 and the low melting point alloy 33 are improved and their deterioration can be prevented. In addition, since the inward ends of the outer shell 35 and the lead members 31 and 32 formed by the coating resin are coated with a protective resin, the moisture resistance of the entire thermal fuse is improved and the environmental resistance is improved. Things.
In the above embodiment, a plate-like lead member of nickel having a thickness of 0.1 mm and a plate-like low-melting point alloy of 0.2 mm in thickness may be used. At this time, the product having the same configuration as that of the above-mentioned embodiment becomes a substantially rectangular parallelepiped thermal fuse having a thickness of 1.1 mm, and the height can be further reduced.
[0040]
As described above, the present invention has a pair of lead members, a low melting point alloy connected between the lead members, and a flux covering the surface of the low melting point alloy. Since it is a protective element that forms an outer shell by covering the inner end of the lead member and forming a coating resin, a low melting point alloy type thermal fuse or a substrate type thermal fuse using a conventional insulating cylinder made of ceramic or the like In comparison with the protection device of the above, the height can be reduced, the number of parts can be reduced, and the process can be simplified. Further, by coating and coating the outer portion formed by molding the flux or the coating resin and the inward end of the lead member using a protective resin, it is possible to improve the moisture resistance of the flux and the low melting point alloy and to reduce the change with time, and to protect the flux and the low melting point alloy. This is to improve the moisture resistance and environmental resistance of the entire device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a thermal fuse showing an embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a thermal fuse having a coating layer on a flux, showing an embodiment according to the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a thermal fuse showing an embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a low melting point alloy type thermal fuse using a conventional insulating cylinder.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional substrate-type thermal fuse using an insulating substrate.
[Explanation of symbols]
1, 2, 11, 12, 31, 32, 41, 42, 51, 52 Lead member
3, 13, 33, 43, 53 Low melting point alloy
4, 14, 34, 44, 54 flux
5,15,35 Outer part by coated resin molding
16, 36 Coating layer with protective resin
17, 37 External coating layer with protective resin
45 insulating cylinder
46 Resin for sealing
55 insulating substrate
56 sealing resin
57 Insulation cap
58, 59 electrodes
A Thermal fuse showing an embodiment according to the present invention
B. Thermal fuse having a coating layer on a flux showing an embodiment according to the present invention
C Thermal fuse showing one embodiment according to the present invention
D Conventional low melting point alloy type thermal fuse
E Conventional board type thermal fuse
