JP2004079306A - 抵抗回路基板の温度ヒューズ - Google Patents

Abstract

【課題】大電流が流れた異常時に、ヒューズはんだが基板から滑り落ちてヒューズ機能を失うことを防止する。
【解決手段】ホーロー基板１上にヒューズベース１６として、抵抗回路２の橋渡しをするベース本体部１７を設けるが、このベース本体部１７に狭い連絡部１７ｃを介してのみ接続されて電流の流れ難い半離隔ベース部１８を形成する。ベース本体部１７および半離隔ベース部１８を覆うようにはんだヒューズ７を設置して温度ヒューズ１４を構成する。抵抗回路２に大電流が流れた異常時に、ベース本体部１７が大きく発熱しはんだ７の当該ベース本体部１７と接する面が溶融した場合でも、電流の流れ難い半離隔ベース部１８は、電流の流れ易いベース本体部１７と比べて温度上昇が遅れるので、はんだ７を引き留める作用を果たし、基板から滑り落ちることを防止する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明に属する技術分野】
この発明は、ホーロー基板等の基板に抵抗回路を形成した抵抗回路基板の抵抗回路の途中に設ける温度ヒューズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車空調用の抵抗回路基板として、ホーロー基板上に抵抗回路を形成した抵抗回路基板を用いる場合がある。この種の抵抗回路基板は通常、抵抗回路の途中に温度ヒューズを設けるが、この種の温度ヒューズとして、従来、図１０（イ）に示すように、ホーロー基板１上の抵抗回路２の途中に導電ペーストによるヒューズベース６（断面ではないがハッチングで示した）を形成し、このヒューズベース６の上に図１０（ロ）に示すようにヒューズはんだ（断面ではないが交差ハッチングで示した）７を設置することが行われている。ヒューズベース６は、溶融したはんだの中に溶け込み易い金属すなわちはんだ溶食現象を生じ易い金属のペーストで形成する。こうして構成された従来の温度ヒューズを４で示す。
なお、抵抗回路２およびヒューズベース６は、ホーロー基板１上に抵抗としての導電ペースト（抵抗ペースト）またはヒューズベースとしての導電ペーストをパターンとしてスクリーン印刷し焼成して形成する。ヒューズベース６を形成する導電ペーストは、抵抗回路２を形成する導電ペースト（抵抗ペースト）と同じ導電ペーストを用いることも、異なる導電ペーストを用いることも可能である。なお、図１０では省略したが、実際には、抵抗回路基板の表面は、はんだ７の領域を除き、抵抗回路保護用の保護ガラスで被覆されている。
また、図示のヒューズベース６の形状は、基板温度が高温になった異常時に確実なヒューズ作動を得るために、はんだ（ヒューズはんだ）７とヒューズベース６の接合面を大きくした左右の幅広部６ａとそれをつなぐ細い幅狭部６ｂとを形成したものであり、この種のヒューズベースとして一般的なパターンである。
【０００３】
上記温度ヒューズ４の作動原理について説明すると、何らかの異常で基板１の温度が上昇して一定温度以上になった場合、その熱でヒューズはんだ（以下、はんだと略す）７が溶融する。ヒューズベース６は溶融したはんだ７によって溶食され（はんだ溶食現象が生じ）、ある時間経過した時、溶融はんだがヒューズベース６の特に幅狭部６ｂを溶かし込んで消失させるとともに、溶融はんだが左右の抵抗回路２との境界部側（図示例では幅広部６ａ側）に、表面張力ないし界面張力でそれぞれ丸まった状態となって２つに分かれ、こうして抵抗回路が遮断される。この温度ヒューズ４は、一定の条件で作動して回路を遮断するように設計される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通り温度ヒューズは基板１の熱ではんだが溶融して回路遮断機能を果たすものであるが、上記従来の温度ヒューズ４では、例えば、エンジン駆動時にモータロック等の異常が起きて、抵抗回路２に大電流が流れた場合、基板１の熱による回路遮断機能を果たす前にはんだ７が脱落して、本来のヒューズ機能を失う可能性がある。すなわち、抵抗回路２に大電流が流れた場合、その大電流はヒューズベース６およびはんだ７を通って流れるが、ヒューズベース６として例えば銀を使用している場合には、その体積抵抗率ははんだ７と比べて著しく小さいので、ヒューズベース６に電流が集中して流れてヒューズベース６が発熱し、このためはんだ７のヒューズベース６面に接する部分の融けるのが早く、エンジンの振動と相俟って、はんだ７が基板上を滑り落ちる可能性が考えられ、その場合には、温度ヒューズ４が本来の機能を果たせなくなる。
【０００５】
本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、抵抗回路基板の抵抗回路の途中に設ける温度ヒューズが本来の機能を失わないように、温度ヒューズを構成するヒューズはんだのヒューズベースへの固定性を高めて、ヒューズはんだがみだりに滑り落ちることのない温度ヒューズを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、基板上の抵抗回路の途中に導電ペーストによるヒューズベースを形成し、このヒューズベース上にヒューズはんだを設置して構成した抵抗回路基板の温度ヒューズにおいて、
前記ヒューズベースとして、抵抗回路の橋渡しをするベース本体部とともに、このベース本体部に狭い連絡部を介してのみ接続された半離隔ベース部を形成したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２は、請求項１の抵抗回路基板の温度ヒューズにおいて、半離隔ベース部を、ベース本体部の内部に溝状切欠きを入れて形成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項３は、請求項１の抵抗回路基板の温度ヒューズにおいて、半離隔ベース部を、ヒューズベースの側縁から内部に向かう溝状切欠きを入れて形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項４は、請求項１、２または３の抵抗回路基板の温度ヒューズにおいて、ヒューズベースの輪郭が、ヒューズはんだとの接合面積を広くした幅広部とそれをつなぐ細い幅狭部とを持つ形状であり、前記半離隔ベース部を前記幅広部に形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項５は、請求項１の抵抗回路基板の温度ヒューズにおいて、ヒューズベースの輪郭が、ヒューズはんだとの接合面積を広くした幅広部とそれをつなぐ細い幅狭部とを持つ形状であり、前記半離隔ベース部を、前記幅狭部の側方に、当該幅狭部の側縁に狭い連絡部を介してのみ接続される態様で形成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態の温度ヒューズ１４を説明する図であり、（イ）はヒューズはんだを設置する前の平面図、（ロ）はヒューズはんだを設置して温度ヒューズ１４を構成した状態の平面図である。図２は図１（ロ）の拡大したＡ−Ａ断面図、図３（イ）は図１（ロ）の拡大したＢ−Ｂ断面図、図３（ロ）は当該温度ヒューズ１４が正しく作動して抵抗回路が遮断された状態での同じくＢ−Ｂ断面図である。図２、図３において、１は金属基板１ａにホーロー層１ｂを被覆したホーロー基板を示す。
図９は前記温度ヒューズ１４を設けた例えば自動車空調用等の抵抗回路基板３の簡略化して示した平面図で、ホーロー基板１上に抵抗回路（単純化している）２を形成し、端子５を設けた構成であり、図示のように、抵抗回路２の途中に温度ヒューズ１４を設けている。
【００１２】
この温度ヒューズ１４は、抵抗回路２の途中に導電ペーストによるヒューズベース１６を形成し、このヒューズベース１６の上に図１（ロ）および図２、図３に示すようにヒューズはんだ（以下、単にはんだという）７を設置した構造である。ヒューズベース１６は、溶融したはんだの中に溶け込み易い金属すなわちはんだ溶食現象を生じ易い金属のペーストで形成する。はんだ溶食現象を生じ易い金属として、銀（Ａｇ）、銀合金（例えばＡｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ）等が用いられる。
【００１３】
抵抗回路２およびヒューズベース１６は、ホーロー基板１上に抵抗としての導電ペースト（抵抗ペースト）またはヒューズベースとしての導電ペーストをそれぞれパターンとしてスクリーン印刷し焼成して形成する。ヒューズベース１６を形成する導電ペーストは、抵抗回路２を形成する導電ペースト（抵抗ペースト）と同じ導電ペーストを用いることも、異なる導電ペーストを用いることも可能である。同じ導電ペーストを用いる場合は、抵抗回路２のパターン形成時にこれと同時にヒューズベース１６を形成する。異なる導電ペーストを用いる場合は、抵抗回路２に不連続部を形成し、その不連続部に異なる導電ペーストでヒューズベース１６を形成する。
【００１４】
本発明では、図４（イ）、（ロ）の拡大した平面図および断面図にも示すように、ヒューズベース１６として、抵抗回路２の橋渡しをするベース本体部１７とともに、このベース本体部１７に狭い連絡部１７ｃを介してのみ接続される（すなわち隔離状態に近い）半離隔ベース部１８を形成する。この実施形態のベース本体部１７の輪郭は、図１０の従来の温度ヒューズ４におけるヒューズベース６と同じパターンで、はんだとの接合面積を広くした左右の幅広部１７ａとそれをつなぐ細い幅狭部１７ｂとを持つ形状であり、図示例では左右の幅広部１７ａにそれぞれ半離隔ベース部１８を形成している。図示例の半離隔ベース部１８は、対向する２箇所の連絡部１７ｃ以外は２つの半円弧状の溝状切り欠き２０で仕切られた円形状をなしている。
実施形態のヒューズベース１６の各部の寸法の一例を記載すると、図４において、ベース本体部１７の幅広部１７ａの幅ａが１．５ｍｍ、長さｆが１．７５ｍｍ、幅狭部１７ｂの幅ｄが０．６ｍｍ、長さｇが２．０ｍｍ、円形の半離隔ベース部１８の径ｂが０．５ｍｍ、溝状切欠き２０の幅（隙間）ｃが０．１ｍｍである。
抵抗回路基板３の表面には、抵抗回路２を保護するための保護ガラス１９を被覆するが、温度ヒューズ１４を設置する箇所は、開口１９ａとしてあけている。前記はんだ７は、ベース本体部１７（半離隔ベース部１８を含む）の全体を覆うように設置する。
【００１５】
上記抵抗回路基板３を搭載した自動車において、温度ヒューズ１４が正常に作動する場合について説明すると、何らかの異常で基板１の温度が上昇して一定温度以上になった場合、その熱ではんだ７が溶融する。ヒューズベース１６は溶融したはんだ７によって溶食されるが、ある時間経過した時、図３（ロ）に示すように、溶融はんだがベース本体部１７の特に幅狭部１７ｂを溶かし込んで消失させるとともに、溶融はんだが左右の抵抗回路２との境界部側（幅広部１７ａ側）に、表面張力ないし界面張力でそれぞれ丸まった状態となって２つに分かれ、こうして抵抗回路が遮断される。
しかし、例えばエンジン駆動時にモータロック等の異常が起きて、抵抗回路２に大電流が流れた場合、その大電流は主としてベース本体部１７およびはんだ７を通って流れる。半離隔ベース部１８にもはんだ７を介しては電流が流れるが、その電流は小さい。したがって、ベース本体部１７の発熱は大きいが、半離隔ベース部１８の発熱は極めて小さい。このため、はんだ７の、電流が直接に流れるベース本体部１７に接する部分が早く融けたとしても、当該ベース本体部１７に狭い連絡部１７ｃを介して接続されているだけで電流の流れ難い半離隔ベース部１８の温度上昇は遅れ、これに接する部分のはんだが溶けるのが遅れるので、この半離隔ベース部１８がはんだ７を引き留める作用を果たし、エンジンの振動によっても、はんだ７が基板１上から滑り落ちることを防止することができる。このようにベース本体部１７に狭い連絡部１７ｃを介してのみ接続されている半離隔ベース部１８がはんだの滑り落ちを防止する役割を果たすことが、本願発明者らの種々の実験の結果、確認されている。
【００１６】
実施形態では、半離隔ベース部１８を両側の幅広部１７ａに１個ずつ設けているが、その数は任意である。各幅広部１７ａに２個以上設けてもよいし、一方の幅広部１７ａのみに１個だけ設けてもよい。また、半離隔ベース部１８を設ける場所は、幅広部１７ａの内部に設けることが適切であるが、幅狭部１７ｂに設けることも考えられる。
【００１７】
また、半離隔ベース部の形状は、上記のような円形に限定されない。例えば図５（イ）に示した半離隔ベース部１８Ａのように四角形であってもよい。
また、図５（ロ）に示した半離隔ベース部１８Ｂのように、１箇所の連絡部１７ｃだけで接続しているものでもよい。また、場合により３箇所以上の連絡部１７ｃを持つものでもよい。
【００１８】
上記の各実施形態は、半離隔ベース部１８（１８Ａ、１８Ｂ）をベース本体部１７の内部に設けたものであるが、図６に示した如き半離隔ベース部１８Ｃ（ハッチンングで示した）のように、ベース本体部１７に隣接するパターンとしてもよい。すなわち、この半離隔ベース部１８Ｃは、幅広部１７ａの側縁から内部に向かう溝状切欠き２０を入れて、ベース本体部１７に狭い連絡部１７ｃを介してのみ接続されるパターンを形成したものである。
このヒューズベース１６の各部の寸法の一例を記載すると、図６において、幅広部１７ａの幅ａが１．７ｍｍ、長さｆが１．７５ｍｍ、幅狭部１７ｂの幅ｄが０．６ｍｍ、長さｇが２．０ｍｍ、溝状切欠き２０の先端と幅広部１７ａ先端との距離ｂが０．５ｍｍ、溝状切欠き２０の幅（隙間）ｃが０．２ｍｍである。また、溝状切欠き２０の開口位置と幅広部先端との距離ｅが１．０ｍｍである。
この半離隔ベース部１８Ｃも、電流の流れ易いベース本体部１７と比べて、ベース本体部１７に狭い連絡部１７ｃを介して接続されているだけで電流が著しく流れ難く、温度上昇が遅れるので、これに接する部分のはんだが溶けるのが遅れ、はんだ７を引き留める作用を果たす。
【００１９】
また、図７に示したヒューズベース１６の半離隔ベース部１８Ｄのように、ベース本体部１７の幅狭部１７ｂの両側に、当該幅狭部１７ｂの側縁に狭い連絡部１７ｃを介してのみ接続されるパターンとしてもよい。
この半離隔ベース部１８Ｄも、電流の流れ易いベース本体部１７と比べて、ベース本体部１７の幅狭部１７ｂに狭い連絡部１７ｃを介して接続されているだけで電流が著しく流れ難く、温度上昇が遅れるので、これに接する部分のはんだが溶けるのが遅れ、はんだ７を引き留める作用を果たす。
上述のように、半離隔ベース部として種々のパターンを採用することができる。要するに、ベース本体部に狭い連絡部を介してのみ接続されるだけで、電流が流れ難く、半離隔ベース部の温度上昇がベース本体部より遅れて、はんだを引き留める作用を果たすために有効なパターンであればよい。
【００２０】
ヒューズベースの外形は、上記実施形態のものに限らず、種々のパターンを採用することができる。例えば、図８（イ）に示したヒューズベース２６のベース本体部２７のように、２つの幅広部２７ａ間に短い幅狭部２７ｂを設け、抵抗回路２２との間にも狭部２７ｂを設けた形状、あるいは図８（ロ）に示したヒューズベース３６のベース本体部３７のように、抵抗回路３２との間に幅狭部３７ｂを設けた１つの長い幅広部３７ａを持つ形状とすることができる。
前者（図８（イ））では、２つの幅広部２７ａにそれぞれ図１の半離隔ベース部１８と同様な半離隔ベース部２８を形成している。後者（図８（ロ））では、１つの長い幅広部３７ａに１つの図５（イ）の半離隔ベース部１８Ａと概ね同様な矩形の半離隔ベース部３８を形成している。
また、半離隔ベース部の厚みは、通常はベース本体部１７と同じ厚みでよいが、必ずしも同じである必要はない。
また、本発明において、抵抗回路基板の基板自体は必ずしもホーロー基板に限るものでなく、例えば、セラミック基板でもよい。
また、抵抗回路は、必ずしも導電ペーストによる回路に限定されない。
また、実施形態では自動車空調用の抵抗回路基板の例で説明したが、これに限らず、種々の用途の抵抗回路基板の温度ヒューズに適用できる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の温度ヒューズによれば、ヒューズはんだを設置するためのヒューズベースとして、抵抗回路の橋渡しをするベース本体部とともに、このベース本体部に狭い連絡部を介してのみ接続されて電流の流れ難い半離隔ベース部を形成したので、例えばモータロック等の異常時に抵抗回路に大電流が流れて、ベース本体部が大きく発熱しはんだの当該ベース本体部と接する面が溶融した場合でも、電流の流れ難い半離隔ベース部は、電流の流れ易いベース本体部と比べて温度上昇が遅れて、はんだを引き留める作用を果たし、はんだが基板から滑り落ちることを防止することができ、これにより温度ヒューズとしての機能が維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の抵抗回路基板の温度ヒューズを示す平面図であり、（イ）ははんだを設置する前、（ロ）ははんだを設置した後を示す。
【図２】図１（ロ）の拡大したＡ−Ａ断面図である。
【図３】（イ）は図１（ロ）の拡大したＢ−Ｂ断面図、（ロ）は当該温度ヒューズが正しく作動して抵抗回路が遮断された状態での同じくＢ−Ｂ断面図である。
【図４】上記温度ヒューズにおけるヒューズベースを拡大して示したもので、（イ）は平面図、（ロ）は（イ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】（イ）、（ロ）はそれぞれ本発明におけるヒューズベースの他の実施形態を示す部分平面図である。
【図６】本発明におけるヒューズベースのさらに他の実施形態を示す平面図である。
【図７】本発明におけるヒューズベースのさらに他の実施形態を示す平面図である。
【図８】（イ）、（ロ）はそれぞれ本発明におけるヒューズベースのさらに他の実施形態を示す平面図である。
【図９】本発明を適用しようとする抵抗回路基板の平面図であり、本発明および従来例に共通する図である。
【図１０】従来の抵抗回路基板の温度ヒューズを説明する図であり、（イ）ははんだを設置する前、（ロ）ははんだを設置した後を示す（ただし、被覆している保護ガラスは省略）。
【符号の説明】
１　ホーロー基板
２　抵抗回路
３　抵抗回路基板
７　はんだ（ヒューズはんだ）
１４　温度ヒューズ
１６　ヒューズベース
１７　ベース本体部
１７ａ　幅広部
１７ｂ　幅狭部
１７ｃ　狭い連絡部
１８、１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ　半離隔ベース部
１９　保護ガラス
１９ａ　開口

Claims (5)

1. 基板上の抵抗回路の途中に導電ペーストによるヒューズベースを形成し、このヒューズベース上にヒューズはんだを設置して構成した抵抗回路基板の温度ヒューズにおいて、
   前記ヒューズベースとして、抵抗回路の橋渡しをするベース本体部とともに、このベース本体部に狭い連絡部を介してのみ接続された半離隔ベース部を形成したことを特徴とする抵抗回路基板の温度ヒューズ。
2. 前記半離隔ベース部を、ベース本体部の内部に溝状切欠きを入れて形成したことを特徴とする請求項１記載の抵抗回路基板の温度ヒューズ。
3. 前記半離隔ベース部を、ヒューズベースの側縁から内部に向かう溝状切欠きを入れて形成したことを特徴とする請求項１記載の抵抗回路基板の温度ヒューズ。
4. 前記ヒューズベースの輪郭が、ヒューズはんだとの接合面積を広くした幅広部とそれをつなぐ細い幅狭部とを持つ形状であり、前記半離隔ベース部を前記幅広部に形成したことを特徴とする請求項１、２または３記載の抵抗回路基板の温度ヒューズ。
5. 前記ヒューズベースの輪郭が、ヒューズはんだとの接合面積を広くした幅広部とそれをつなぐ細い幅狭部とを持つ形状であり、前記半離隔ベース部を、前記幅狭部の側方に、当該幅狭部の側縁に狭い連絡部を介してのみ接続される態様で形成したことを特徴とする請求項１記載の抵抗回路基板の温度ヒューズ。

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