JP2009193723A - Fuse element, and fuse - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a miniaturizable fuse element capable of reducing an I<SP>2</SP>T value, and reducing cost. <P>SOLUTION: This fuse element comprises an insulating substrate, and a conductive thin film on the insulating substrate, and the conductive thin film has a pattern formed by further alternately and cyclically serially connecting cutoff parts each having a plurality of cutoff part narrow bands 22_<SB>k</SB>arranged in parallel to one another through connection bands 21_<SB>k</SB>. Each of the plurality of cutoff part narrow bands 22_<SB>k</SB>is provided with current narrowing means R<SB>a2</SB>, R<SB>b2</SB>each having an area smaller than that of a hole part Qj separating the cutoff part narrow bands 22_<SB>k</SB>from each other in the parallel direction. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、GTOサイリスタやIGBT等の半導体スイッチングデバイスの保護用のヒューズ、及びこのヒューズに用いるヒューズエレメントに関する。   The present invention relates to a fuse for protecting a semiconductor switching device such as a GTO thyristor or IGBT, and a fuse element used for the fuse.

半導体スイッチングデバイスの著しい発達に対し、その半導体装置を保護する保護用ヒューズは常に遅れて発達して来た。半導体装置保護用ヒューズにおいては、その遮断実験のオシログラム波形で読まれる遮断電流Iの二乗値(Idt)を遮断時間0〜Tで積分したIT値が定義され、同一定格のヒューズと比較して、IT値が小さい方が性能が良いとされる。又、単位ヒューズを並列に配列して単位並列部(並列遮断部)を構成し、この並列遮断部をS個直列に接続してヒューズエレメントができる。即ち、並列遮断部を構成する遮断部狭小帯の並列数が「P値」として表され、並列遮断部を直列に並べた直列数が「S値」で表される。ヒューズエレメントの設計に際しては、直列接続数S値は定格電圧に対応して決定し、並列接続数P値は定格電流に対応して決定される。これらの値の従来値は直列接続数S値に対して1〜1.25/100V、並列接続数P値に対し1〜10P/cmが20年以上も守られてきた。 In contrast to the remarkable development of semiconductor switching devices, protective fuses for protecting semiconductor devices have always been developed late. In a fuse for protecting a semiconductor device, an I 2 T value obtained by integrating a square value (I 2 dt) of a breaking current I read in an oscillogram waveform of the breaking experiment with a breaking time 0 to T is defined, In comparison, the smaller the I 2 T value, the better the performance. Further, unit fuses are arranged in parallel to form unit parallel parts (parallel interrupting parts), and S parallel interrupting parts are connected in series to form a fuse element. That is, the number of parallel sections of the blocking section narrow band constituting the parallel blocking section is expressed as “P value”, and the series number in which the parallel blocking sections are arranged in series is expressed as “S value”. In designing the fuse element, the serial connection number S value is determined corresponding to the rated voltage, and the parallel connection number P value is determined corresponding to the rated current. The conventional values of these values have been kept for 1 to 1.25 / 100 V with respect to the serial connection number S value and 1 to 10 P / cm with respect to the parallel connection number P value for more than 20 years.

半導体装置保護用ヒューズとしては、従来、銀リボンプレス加工型のヒューズエレメントが知られている。例えば、銀(Ag)リボンにプレス金型によって3個の円形の穴を隣接して並列に開口し、更に両側に半円形の窪みを設けることにより、4個の遮断部狭小帯を構成し、これにより単位ヒューズを4個並列に並べた並列遮断部を構成し、更にこの4個並列した並列遮断部を連結帯(放熱帯)を介して5組直列に並べた構造が知られている。この場合は、銀リボンの断面積が狭小にされた遮断部狭小帯が5個直列で4個並列なので、5S4Pと表現される。銀リボンプレス加工型のヒューズエレメントは、ヒューズ筒中に消弧砂に埋められて収納される。通電電流はヒューズエレメントを通常流れているが、事故電流が発生すると、断面積が小さくて抵抗値の高い各遮断部狭小帯が溶断し、アーク電圧が高まって事故電流が速やかに遮断される。銀リボンプレス加工型のヒューズエレメントは、最近では、AC8000V電流3000Aを越えるものも作られているが、大型で価格も1ヶ20万円以上のものまである。しかし、従来のプレス加工型のヒューズエレメントは、板厚150μ線幅150μが限界であり、IT値の低減、コスト低減と小型化には、その限界が見えてきたように考えられている。 Conventionally, a silver ribbon press-type fuse element is known as a fuse for protecting a semiconductor device. For example, by forming three circular holes adjacent to each other in a silver (Ag) ribbon by a press die in parallel, and further providing semicircular depressions on both sides, four blocking section narrow bands are formed, As a result, there is known a structure in which four unit fuses are arranged in parallel to form a parallel interrupting unit, and further, four sets of the parallel interrupting units arranged in parallel are arranged in series via a connecting band (heat dissipating zone). In this case, since five blocking section narrow bands in which the cross-sectional area of the silver ribbon is narrowed are in series and four in parallel, it is expressed as 5S4P. The silver ribbon press-type fuse element is housed in a fuse cylinder buried in arc-extinguishing sand. The energizing current normally flows through the fuse element. However, when an accident current occurs, each of the narrow sections having a small cross-sectional area and a high resistance value is melted, and the arc voltage is increased to quickly interrupt the accident current. Recently, the silver ribbon press-worked fuse element has been made to exceed AC8000V current 3000A, but it is large and the price is over 200,000 yen. However, the conventional press-type fuse element has a limit of 150 μm thickness and 150 μm line width, and it seems that the limit has been seen in the reduction of I 2 T value, cost reduction and miniaturization. .

この様な銀リボンプレス加工型のヒューズエレメントに対し、本発明者らは、エッチング・ヒューズエレメントを提案してきた(特許文献1参照。)。更に、特許文献1で提案したエッチング・ヒューズエレメントの他にも、種々の改良型を試作し、評価及び検討を加えてきた。これらのエッチング・ヒューズエレメントは、図11に示すように、電気的絶縁性を有する長方形の板状をしたセラミック基板32の表面に、導電性薄膜39が形成された構造が基本となる。エッチング・ヒューズエレメントは、銀リボンプレス加工型のヒューズエレメントと同様に、ヒューズ筒中に消弧砂に埋められて収納される。導電性薄膜39は銅箔や銀箔等からなり、エッチングにより、遮断部狭小帯のパターンが形成される。   The present inventors have proposed an etching fuse element for such a silver ribbon press-worked fuse element (see Patent Document 1). Furthermore, in addition to the etching fuse element proposed in Patent Document 1, various improved types have been prototyped and evaluated and studied. As shown in FIG. 11, these etching and fuse elements basically have a structure in which a conductive thin film 39 is formed on the surface of a rectangular ceramic substrate 32 having electrical insulation. The etching fuse element is embedded in arc-extinguishing sand in a fuse cylinder and stored in the same manner as a silver ribbon press-type fuse element. The conductive thin film 39 is made of a copper foil, a silver foil, or the like, and a pattern of a blocking portion narrow band is formed by etching.

図11は、改良型のエッチング・ヒューズエレメントの平面パターンの一例を示し、中央部の分離穴Vの両側にそれぞれ並列配置された3個の菱形部Qを並列遮断部として備えるネットワーク型インテリジェントヒューズエレメントである。中央部の分離穴Vは菱形と長方形が合成された形状である。長方形の長辺は単位ヒューズの長さよりも短いが、ほぼ単位ヒューズの長さに近い長さである。並列遮断部の両側は、菱形部Qを1/2にした3角形である。一番外側の3角形と菱形部Qで挟まれた1つの切り欠き部、2つの菱形部Qで挟まれた2つの切り欠き部、及び菱形部Qと分離穴Vで挟まれた1つの切り欠き部を合わせて4つの切り欠き部にが中央部の分離穴Vの両側に配置された構造である。即ち、分離穴Vの左側の4つの切り欠き部と、分離穴Vの右側の4つの切り欠き部とで合計8チャネルの電流通路が形成されている。つまり、図11に例示したパターンでは、単位ヒューズを8個並列に並べて並列遮断部を構成し、更にこの並列遮断部を連結帯(放熱帯)を介して複数組(例えば22個)直列に並べた構造である。   FIG. 11 shows an example of a planar pattern of an improved etching fuse element, and a network type intelligent fuse element having three rhombus portions Q arranged in parallel on both sides of the central separation hole V as parallel interrupting portions. It is. The central separation hole V has a shape in which a rhombus and a rectangle are combined. The long side of the rectangle is shorter than the length of the unit fuse, but is almost the length of the unit fuse. Both sides of the parallel cut-off portion are triangular with the diamond-shaped portion Q halved. One notch part sandwiched between the outermost triangle and rhombus Q, two notches sandwiched between two rhombus Q, and one notch sandwiched between rhombus Q and separation hole V In this structure, the four notches are arranged on both sides of the separation hole V in the central portion. That is, a total of eight channels of current paths are formed by the four notches on the left side of the separation hole V and the four notches on the right side of the separation hole V. In other words, in the pattern illustrated in FIG. 11, eight unit fuses are arranged in parallel to form a parallel cutoff unit, and a plurality of sets (for example, 22) of the parallel cutoff units are arranged in series via a connection band (heat dissipation band). Structure.

図11に例示したようなエッチング・ヒューズエレメント(図11のネットワーク型インテリジェントヒューズエレメントのような分離穴Vがない構造でも構わない。)においては、通電電流はヒューズエレメントの導電性薄膜39を通常流れているが、事故電流が発生すると、断面積が小さくて抵抗値の高い各遮断部狭小帯が溶断し、アーク電圧が高まって事故電流が速やかに遮断される。   In an etching fuse element as illustrated in FIG. 11 (a structure without a separation hole V like the network type intelligent fuse element in FIG. 11 may be used), the energization current normally flows through the conductive thin film 39 of the fuse element. However, when an accident current occurs, each of the narrow strips having a small cross-sectional area and a high resistance value is melted, and the arc voltage is increased to quickly interrupt the accident current.

このエッチング・ヒューズエレメントも、従来、導電性薄膜39の厚さ30〜60μm線幅100μm程度が限界と考えられていた。特に、並列遮断部を接続する連結帯(放熱帯)の直列方向に測った長さが3mmは必要であろうと考えられており、このため直列接続数S値の最大は、定格電圧600Vクラスでは、従来の技術常識では、8S程度であろうと考えられていたが、本発明者らの試作検討により、24S程度まで可能になってきたが、エッチング技術の限界により、これ以上の微細化は困難と思われる。同様に、定格電圧7200Vクラスでは、従来の技術常識では、46S程度であろうと考えられていたが、本発明者らの試作検討により、180S程度まで可能になってきたが、エッチング技術の限界により、これ以上の微細化は困難と思われる。並列数についても、本発明者らの試作検討により、2定格電圧600Vクラスで従来の5P程度から、32P程度まで可能になり、定格電圧7200Vクラスでは、30P程度から110P程度まで可能になってきたが、エッチング技術の限界により、これ以上の微細化は困難と思われる。
特開2006−73331号公報
Conventionally, the etching fuse element has been considered to have a limit of about 30 to 60 μm in thickness of the conductive thin film 39 and about 100 μm in line width. In particular, it is considered that the length measured in the series direction of the connecting band (heat dissipating band) connecting the parallel blocking portions is required to be 3 mm. Therefore, the maximum number of series connections S value is in the rated voltage 600V class. In the conventional technical common sense, it was thought that it would be about 8S. However, as a result of trial production by the present inventors, it has become possible up to about 24S, but it is difficult to further miniaturize due to the limitation of the etching technique. I think that the. Similarly, in the rated voltage of 7200V class, it was thought that it would be about 46S in the conventional technical common sense, but it has become possible to about 180S by trial production of the present inventors, but due to the limitation of the etching technology Further refinement seems to be difficult. With regard to the number of parallel connections, the present inventors have made a trial production, and it has become possible from about 5P to about 32P in the 2 rated voltage 600V class, and from about 30P to about 110P in the rated voltage 7200V class. However, further miniaturization seems difficult due to the limitations of the etching technique.
JP 2006-73331 A

この様に、エッチング・ヒューズエレメントのIT値の低減、コスト低減と小型化には、その限界が見えてきた。直列接続数S値に対して1/100V、並列接続数P値に対し10P/cmの従来型エッチング・ヒューズエレメントが製品化され、銀リボンプレス加工型のヒューズエレメントに比し、小型高性能であっても、ややコスト高となるので販売の低迷が続いている。 In this way, the limit has been seen in the reduction of the I 2 T value, cost reduction and miniaturization of the etching fuse element. A conventional etching fuse element with 1 / 100V for the number of series connections S and 10P / cm for the number P of parallel connections has been commercialized, and it is smaller and more efficient than a silver ribbon press-type fuse element. Even so, sales are still sluggish due to the high costs.

EU等の外国においても基礎研究がありながら実用化しないので、上記と同一の技術的課題が推定される。   Since there is basic research in foreign countries such as EU, it will not be put into practical use, so the same technical problem as above is estimated.

従来も、ヒューズの遮断性能を改善するために、遮断点を多くすることが試みられていた。しかしながら、これまでの常識的考えとして、遮断部狭小帯において、ほぼ同時に発弧する長さが大きい程、限流特性が良くなるものと考えられていた。したがって遮断部狭小帯を形成する円弧の径は大きい程良いとされていた。   In the past, attempts have been made to increase the number of breaking points in order to improve the breaking performance of the fuse. However, as a conventional common sense, it has been considered that the current-limiting characteristic is improved as the length of arcing at the same time in the blocking portion narrow band is increased. Therefore, it is said that the larger the diameter of the arc that forms the blocking portion narrow band, the better.

上記問題を鑑み、本発明は、IT値の低減、コスト低減と小型化が可能なヒューズエレメント及びこのヒューズエレメントを用いたヒューズを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a fuse element capable of reducing the I 2 T value, reducing the cost, and reducing the size, and a fuse using the fuse element.

上記目的を達成するために、本発明の態様は、絶縁性基板と、この絶縁性基板上の導電性薄膜からなり、この導電性薄膜が、複数個の遮断部狭小帯を並列配置した遮断部を、更に直列に連結帯を介して交互に周期的に直列接続したパターンを有するヒューズエレメントであって、複数個の遮断部狭小帯のそれぞれが、遮断部狭小帯を並列方向に互いに分離する穴部よりも面積の小さい電流狭窄手段を備えるヒューズエレメントであることをその特徴とする。   In order to achieve the above object, an aspect of the present invention comprises an insulating substrate and a conductive thin film on the insulating substrate, and the conductive thin film includes a plurality of blocking portions narrow bands arranged in parallel. A fuse element having a pattern in which a plurality of interrupting section narrow bands are separated from each other in the parallel direction. The fuse element includes a current constricting means having a smaller area than the portion.

本発明の他の態様は、ヒューズ筒となる絶縁管と、この絶縁管の内部に収納され、絶縁性基板、この絶縁性基板上の導電性薄膜からなり、この導電性薄膜が、複数個の遮断部狭小帯を並列配置した遮断部を、更に直列に連結帯を介して交互に周期的に直列接続したパターンを有するヒューズエレメントとを備えるヒューズに関する。即ち、この他の態様に係るヒューズは、内部に収納されるヒューズエレメントに設けられた複数個の遮断部狭小帯のそれぞれが、遮断部狭小帯を並列方向に互いに分離する穴部よりも面積の小さい電流狭窄手段を備えることをその特徴とする。   Another aspect of the present invention includes an insulating tube serving as a fuse cylinder, and an insulating substrate housed in the insulating tube. The insulating substrate includes a conductive thin film on the insulating substrate. The conductive thin film includes a plurality of conductive thin films. The present invention relates to a fuse including a fuse element having a pattern in which interrupting parts in which interrupting part narrow bands are arranged in parallel are further connected in series alternately and in series via a connection band. That is, in the fuse according to another aspect, each of the plurality of blocking portion narrow bands provided in the fuse element housed therein has an area larger than the hole portion that separates the blocking portion narrow bands from each other in the parallel direction. It is characterized by having a small current confinement means.

本発明によれば、IT値の低減、コスト低減と小型化が可能なヒューズエレメント及びこのヒューズエレメントを用いたヒューズを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuse which uses a reduction in I 2 T value, the fuse element and the fuse element capable cost reduction and downsizing.

本発明者らはアーク特性は遮断部狭小帯を分割して直列数を多くすればする程アーク電圧が大となり、アーク特性が良くなるという知見を得、これを「S効果」と名付けた。S効果の実験を重ねるうちに、従来の常識であった瞬時遮断部狭小帯長さを大きくして、アークの立ち上がりのdv/dtを大きくする方法は間違ってはいないが、それだけが真実であり、ベストの方法と考えることには、疑問を持つ様になった。   The inventors of the present invention have found that the arc voltage increases as the number of series is increased by dividing the narrow section of the interrupting portion to increase the arc voltage, and the arc characteristic is improved, and this is named “S effect”. While the experiment of the S effect is repeated, the method of increasing the dv / dt of the rising edge of the arc by increasing the length of the narrow band of the instantaneous interrupting portion, which was the conventional common sense, is not wrong, but only that is true. I started to question the best way.

本発明は発弧長さは出来る限り短くし、遮断部狭小帯の断面積を小さくして、発弧時間をできるだけ早くした方法が良いと言う考え方で、従来とは全く逆の発想である。しかし実質的にはヒューズエレメントとしての定格電流、電圧、溶断特性、温度上昇特性を満足させなければならないので難しい。その方法にはいろいろのことが考えられる。   The present invention is an idea that is completely opposite to the conventional idea in that the method of shortening the arc length as much as possible, reducing the cross-sectional area of the blocking portion narrow band and shortening the arcing time as much as possible is good. However, it is practically difficult because the rated current, voltage, fusing characteristics, and temperature rise characteristics of the fuse element must be satisfied. There are many ways to do this.

例えば従来型の銀リボン、プレス型ヒューズでは数多くある遮断部狭小帯の1点にハンダを盛り、遮断部狭小帯を合金化して溶断温度を下げる方法があるが、この方法は数多くある直列遮断点の一部の発弧を早くするだけで、最初の発弧点をヒューズエレメントの中央にするために用いられるが、全ての遮断点に適用することは、溶断特性のばらつきを大きくし、経済的にも成り立たない。   For example, in conventional silver ribbons and press-type fuses, there is a method of placing solder at one point of the narrow part of the interrupting part, and alloying the narrow part of the interrupting part to lower the fusing temperature. It is used to make the first firing point the center of the fuse element only by making the firing of a part of the fuse early, but applying it to all the breaking points increases the variation of the fusing characteristics and is economical. It does not hold.

電力ヒューズにおいて限流特性を良くするためには、単位ヒューズの瞬時溶断長さを大きくしてアーク電圧の立ち上がり速度(dv/dt)を大きくすることが必要であることが常識であった。   In order to improve current-limiting characteristics in power fuses, it has been common knowledge that the instantaneous fusing length of unit fuses must be increased to increase the arc voltage rise rate (dv / dt).

しかし本発明のエッチング・ヒューズエレメントにおいては、単位ヒューズの瞬時溶断長さは短くても、より小さい遮断部狭小帯の最小断面を、作り出すことが重要である。この知見は数多くの繰り返し実験の結果得られた経験的事実である。エッチング・ヒューズエレメントの全直列遮断点の発弧時間を短くし、且つバラツキの少ない溶断特性を確保するための実験は、低電圧で行う溶断試験回路では結果を求めることができない。実回路同様の遮断実験を数多く実験する必要があり、普通考えられる短絡発電機を使用しての実験では、経済的時間的に不可能である。本発明者らはLC共振回路を使って密閉型大容量ヒューズの実験を可能とする電力用高低圧LC型遮断装置を他に先駆けて作り、高頻度の遮断実験を可能とすることが始めて可能になったのである。   However, in the etching fuse element of the present invention, it is important to produce a smaller minimum cross-section of the cut-off portion narrow band even if the instantaneous fusing length of the unit fuse is short. This finding is an empirical fact obtained as a result of numerous repeated experiments. Experiments for shortening the arcing time of all series break points of the etching / fuse element and ensuring fusing characteristics with little variation cannot be obtained with a fusing test circuit performed at a low voltage. It is necessary to carry out many interruption experiments similar to the actual circuit, and it is impossible in terms of economy and time to perform an experiment using a normally considered short-circuit generator. The present inventors are the first to make a high- and low-voltage LC-type breaker for electric power that enables an experiment of a sealed large-capacity fuse using an LC resonance circuit, and it is possible for the first time to enable a high-frequency break experiment. It became.

本発明のエッチング・ヒューズエレメントにおいては、長い遮断部狭小帯がジュール損で同時に溶けて発弧した場合、発弧エネルギーは、抵抗によるジュール損より極度に大きいことにより、発弧時のアーク長さが、短くともその進展速度は高くなり、早く発弧した分と併せて、より早く電流上昇をおさえていると考えられる。   In the etching fuse element according to the present invention, when a long interrupting narrow band melts simultaneously with Joule loss, and the arc energy is extremely larger than Joule loss due to resistance, the arc length at the time of ignition is However, even if it is short, the rate of progress is high, and it is thought that the current rise is suppressed more quickly in conjunction with the early arcing.

次に、図面を参照して、本発明の第1及び第2の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。又、本発明の第1及び第2の実施の形態で例示的に記述した各層の厚さや寸法等も限定的に解釈すべきではなく、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Next, first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. In addition, the thicknesses and dimensions of the layers described in the first and second embodiments of the present invention should not be interpreted in a limited manner, and the specific thicknesses and dimensions should be referred to the following description. It should be judged and, of course, there are portions where the dimensional relationships and ratios are different between the drawings.

又、以下に示す本発明の第1及び第2の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。   Further, the first and second embodiments of the present invention described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is as follows. The material, shape, structure, arrangement, etc. of the component parts are not specified as follows. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope described in the claims.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係るヒューズエレメントは、図1の横方向に並列配置されたm個の穴部(凸部付き楕円の穴)Q1,Q2,Q3,……,Qm-1,Qm(m=P−1は正の整数。)及びこの穴部Q1,Q2,Q3,……,Qm-1,Qmに両側を挟まれ、2段絞りの臼型に括れたP個の遮断部狭小帯を図1の横方向に並列配置して、遮断部22-1,22-2,22-3,……,22-(n-1),22-nをそれぞれ構成している。そして、n個(n=Sは正の整数。)の遮断部22-1,22-2,22-3,……,22-(n-1),22-nが、図1の縦方向に直列接続されて配置されている。
(First embodiment)
The fuse element according to the first embodiment of the present invention has m holes (ellipsoidal holes with projections) Q 1 , Q 2 , Q 3 ,. Q m-1, Q m ( m = P-1 is a positive integer.) and the hole portions Q 1, Q 2, Q 3 , ......, flanked on Q m-1, Q m, 2 -stage P pieces of narrow section narrow bands tied to the mortar shape of the diaphragm are arranged in parallel in the horizontal direction of FIG. 1 to form the shut sections 22 -1 , 22 -2 , 22 -3 ,..., 22- (n-1) , 22- n . Further, n (n = S is a positive integer) blocking portions 22 −1 , 22 −2 , 22 −3 ,..., 22 − (n−1) , 22 −n are in the vertical direction of FIG. Are arranged in series.

図2(a)は、本発明の第1の実施の形態に係るヒューズエレメントを構成する単位ヒューズの構造を詳細に説明する断面図である。又、図2(b)は図2(a)に対応し、図1に示したヒューズエレメントのうち特定の4個の単位ヒューズを選択し、遮断部狭小帯22-kに設けられた電流狭窄手段(Ra2,Rb2)を詳細に説明する平面図である。即ち、図2(b)に示すように、遮断部狭小帯22-kは、右側を第1円弧Ra1、左側を第1円弧Rb1で定義され、ほぼ対称形に臼型に括れているが、遮断部狭小帯22-kの括れ幅が最小となる位置において、右側に切り欠きパターンをなす第2円弧Ra2、左側に切り欠きパターンをなす第2円弧Rb2が本発明の電流狭窄手段として設けられ、2段絞り構造を達成している。図2(b)では、第2円弧Ra2,Rb2により電流狭窄手段を例示しているが、電流狭窄手段は円弧形状である必要はなく、穴部Q1,Q2,Q3,……,Qm-1,Qmよりも面積が小さければ、楔型(三角形)、矩形、6角形等の多角形でも構わない。しかしながら、微細加工の容易性を考慮すれば、円又は楕円等の円弧形状が好ましい。)
図2には、厚さtHで、直列方向に測った長さH、並列方向に測った最小狭小帯幅P1、最大幅Bとなるように側部に電流狭窄手段(Ra2,Rb2)を備えて2段絞りの臼型に括れた遮断部狭小帯22-kと、遮断部狭小帯22-kに接続され、厚さtRで、直列方向に測った長さR、並列方向に測った幅Bの矩形の連結帯(放熱帯)21-kとで単位ヒューズを構成していることを示している。このため、単位ヒューズの直列方向に測った長さPL=H+Rとなる。
FIG. 2A is a sectional view for explaining in detail the structure of a unit fuse constituting the fuse element according to the first embodiment of the present invention. 2 (b) corresponds to FIG. 2 (a), in which four specific unit fuses are selected from the fuse elements shown in FIG. 1, and the current confinement provided in the breaking portion narrow band 22- k. It is a top view explaining a means ( Ra2 , Rb2 ) in detail. That is, as shown in FIG. 2 (b), blocking part narrow band 22 -k is right the first arc R a1, defined on the left in the first arc R b1, and constricted mortar type substantially symmetrical However, at the position where the constriction width of the cut-off portion narrow band 22- k is minimum, the second arc R a2 having a notch pattern on the right side and the second arc R b2 having a notch pattern on the left side are the current confinement of the present invention. As a means, a two-stage aperture structure is achieved. In FIG. 2B, the current confinement means is illustrated by the second arcs R a2 and R b2 , but the current confinement means does not need to be arc-shaped, and the holes Q 1 , Q 2 , Q 3 ,. ..., Q m−1 , as long as the area is smaller than Q m , a polygon such as a wedge shape (triangle), a rectangle, or a hexagon may be used. However, considering the ease of microfabrication, an arc shape such as a circle or an ellipse is preferable. )
FIG. 2 shows current confinement means (R a2 , R at the side so as to have a thickness H , a length H measured in the series direction, a minimum narrow band width P 1 measured in the parallel direction, and a maximum width B. b2 ), which is connected to the cut-off portion narrow band 22- k and the cut-out portion narrow band 22- k, which are confined in a two-stage mortar shape, and has a thickness R and a length R measured in series. It shows that a unit fuse is constituted by a rectangular connecting band (heat radiation band) 21 -k of width B measured in the direction. For this reason, the length P L measured in the series direction of the unit fuses is H = R.

図1に示す遮断部22-1,22-2,22-3,……,22-(n-1),22-nは、好ましくは、直列方向に測った長さが2.5mm以下の連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nを介してn組直列に並べれば良い。図1に示すように、直列方向に測ったヒューズエレメントの両端には、端子部11,12が設けられている。なお、直列接続数S=n及び並列接続数P=m+1の組み合わせを本明細書では、以下において、「nS(m+1)P」のように表現する。 The blocking sections 22 −1 , 22 −2 , 22 −3 ,..., 22 − (n−1) and 22 −n shown in FIG. 1 are preferably 2.5 mm or less in length measured in the series direction. N pairs may be arranged in series via the coupling bands (radiation bands) 21 −1 , 21 −2 , 21 −3 ,..., 21 − (n−1) and 21 −n . As shown in FIG. 1, terminal portions 11 and 12 are provided at both ends of the fuse element measured in the series direction. In the present specification, a combination of the series connection number S = n and the parallel connection number P = m + 1 is expressed as “nS (m + 1) P” in the following description.

図3に示すように、ヒューズエレメントの直列方向に測った長さをL、ヒューズエレメントの並列方向に測った幅をW、端子部11,12の直列方向に測った長さをTとすれば、並列接続数P値及び直列接続数S値を用いて:
B=W/P ……(1)
L=H+R=(L−2T)/S ……(2)
と表現することができる。
As shown in FIG. 3, if the length measured in the series direction of the fuse elements is L, the width measured in the parallel direction of the fuse elements is W, and the length measured in the series direction of the terminal portions 11 and 12 is T. Using the parallel connection number P value and the serial connection number S value:
B = W / P (1)
P L = H + R = (L−2T) / S (2)
It can be expressed as

図2(a)に示した厚さの定義を用いて説明すれば、第1の実施の形態に係るヒューズエレメントは遮断部22-1,22-2,22-3,……,22-(n-1),22-nの厚さtH=10〜60μmであり、連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nの厚さtR=80〜150μmが好ましいが、これに限定される必要はない。最小狭小帯幅P1は、遮断部の厚さtHに依存するので、微細加工性を考慮すると、遮断部の厚さtHは10〜40μmが好ましく、更に並列接続数P値及び直列接続数S値を増大するためには、遮断部の厚さtHが10〜30μm程度が好ましい。最小狭小帯幅P1は、理論上は遮断部の厚さtH程度まで可能であるが、加工寸法のバラツキを考慮すると、遮断部の厚さtHの2倍程度が好ましい。したがって、遮断部の厚さtHを30μm程度とすれば、最小狭小帯幅P1=60μmがエッチングにより加工可能であり、遮断部の厚さtHを10μm程度とすれば、最小狭小帯幅P1=20μmがエッチングにより加工可能である。 If it described with reference to the definition of the thickness shown FIG. 2 (a), the fuse element is cut off portion 22 -1 according to the first embodiment, 22 -2, 22 -3, ..., 22 - ( n-1), a thickness of t H = 10 to 60 [mu] m of 22 -n, connecting bands (radiating band) 21 -1, 21 -2, 21 -3, ......, 21 - (n-1), 21 -n thickness t R = 80 to 150 μm is preferable, but is not necessarily limited thereto. Since the minimum narrow band width P 1 depends on the thickness t H of the blocking portion, considering the fine workability, the thickness t H of the blocking portion is preferably 10 to 40 μm, and the parallel connection number P value and series connection In order to increase the value S, the thickness t H of the blocking part is preferably about 10 to 30 μm. The minimum narrow band width P 1 is theoretically possible up to about the thickness t H of the blocking portion, but is preferably about twice the thickness t H of the blocking portion in consideration of variations in processing dimensions. Therefore, if the thickness t H of the blocking portion is about 30 μm, the minimum narrow band width P 1 = 60 μm can be processed by etching, and if the thickness t H of the blocking portion is about 10 μm, the minimum narrow band width is obtained. P 1 = 20 μm can be processed by etching.

第1の実施の形態に係るヒューズエレメントにおいては、連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nの厚さtRを厚くして、連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nの抵抗値を小とし、且つ連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nの質量を大きくすることによって連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nの長さRが小さくても連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nの存在を確保できるようになるので、好ましい。 In the fuse element according to the first embodiment, the thickness t R of the connection bands (heat dissipation bands) 21 −1 , 21 −2 , 21 −3 ,..., 21 − (n−1) , 21 −n. , And the resistance values of the coupling bands (radiation bands) 21 −1 , 21 −2 , 21 −3 ,..., 21 − (n−1) , 21 −n are small, and the coupling bands (radiation bands) ) 21 −1 , 21 −2 , 21 −3 ,..., 21 − (n−1) , 21 −n to increase the mass of the connection band (heat dissipation band) 21 −1 , 21 −2 , 21 − Even if the length R of 3 ,..., 21- (n-1) , 21 -n is small, the coupling bands (heat radiation bands) 21 -1 , 21 -2 , 21 -3 ,. 1) , 21 -n can be ensured, which is preferable.

なお、第1の実施の形態に係るヒューズエレメントにおいて、遮断部22-1,22-2,22-3,……,22-(n-1),22-nの厚さtHを薄くすれば、並列接続数P値を大きくしてP効果を高めながら直列接続数S値も大きくできるようになるので、S効果を最大限に利用してIT値を従来ヒューズの1/10にも小さくすることができる。 In the fuse element according to the first embodiment, the thickness t H of the breaking portions 22 −1 , 22 −2 , 22 −3 ,..., 22 − (n−1) and 22 −n is reduced. For example, the number P of parallel connections can be increased to increase the P effect while the number S of series connections can be increased, so that the I 2 T value can be reduced to 1/10 of the conventional fuse by utilizing the S effect to the maximum. Can also be reduced.

図1に示すように、第1の実施の形態に係るヒューズエレメントは、厚さ0.8mm〜1.5mmのセラミック基板等の絶縁性基板(図1において絶縁性基板の図示を省略しているが、図9〜11の絶縁性基板32を参照されたい。)の上に導電性薄膜のパターンを形成して構成される。セラミック基板の素材としてはアルミナ(Al23)、ムライト(3Al23・2SiO2)、ベリリア(BeO)、窒化アルミニウム(AlN)、炭化珪素(SiC)等が使用可能である。導電性薄膜としては金属薄膜、特に安価且つ加工の容易性を鑑みると銅(Cu)が好ましいが、銅に限定されるものではない。金属薄膜、特に銅の薄膜であれば、第1の実施の形態に係るヒューズエレメントのパターンは、銅(Cu)のメッキ及び、エッチングにより簡単に形成できる。即ち、セラミック基板の上に厚さtH=10〜60μmの銅の薄メッキをして、遮断部22-1,22-2,22-3,……,22-(n-1),22-nのパターニングをした後、連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nの部分が厚さtR=80〜150μmとなるまで追加のメッキをすれば良い。 As shown in FIG. 1, the fuse element according to the first embodiment is an insulating substrate such as a ceramic substrate having a thickness of 0.8 mm to 1.5 mm (the insulating substrate is not shown in FIG. 1). However, refer to the insulating substrate 32 in FIGS. 9 to 11) to form a conductive thin film pattern. As a material for the ceramic substrate, alumina (Al 2 O 3 ), mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), beryllia (BeO), aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC), or the like can be used. The conductive thin film is preferably a metal thin film, particularly copper (Cu) in view of low cost and ease of processing, but is not limited to copper. If it is a metal thin film, especially a copper thin film, the pattern of the fuse element according to the first embodiment can be easily formed by copper (Cu) plating and etching. That is, copper is thinly plated with a thickness t H = 10 to 60 μm on the ceramic substrate, and the blocking portions 22 -1 , 22 -2 , 22 -3 , ..., 22- (n-1) , 22 After patterning -n , the connecting bands (heat dissipation bands) 21 -1 , 21 -2 , 21 -3 , ..., 21- (n-1) , 21 -n have thickness t R = 80 ~ What is necessary is just to perform additional plating until it becomes 150 micrometers.

図1に例示した平面パターンでは便宜上並列接続数P=16の場合を示しているが、これに限定されるものではなく、P=8,30,32,…,60,70,75等種々の値が採用可能である。同様に、直列接続数S=12,16,24,…,79,…,148,…,180,198等種々の値が採用可能である。第1の実施の形態に係るヒューズエレメントによれば、従来の常識値1〜1.2/100Vを越えた、1.5/100V以上の直列接続数S値を持つヒューズを提供できる。ここで「1.5/100V以上の直列接続数S値」は、直列接続数S値が実効電圧100V当たり1.5以上であることを示す。具体的には、AC600V用ヒューズの直列接続数S値は6〜7Sが常識であるのに対し、第1の実施の形態に係るヒューズエレメントによれば、AC600V用ヒューズの直列接続数S値は24S〜32Sが可能である。又、AC6000V用ヒューズでは60〜70Sが、従来の常識であるが、第1の実施の形態に係るヒューズエレメントによれば、148〜198Sが実現できる。   The plane pattern illustrated in FIG. 1 shows the case where the number of parallel connections P = 16 for the sake of convenience, but is not limited to this, and various types such as P = 8, 30, 32,..., 60, 70, 75, etc. Values can be adopted. Similarly, various values such as the number of serial connections S = 12, 16, 24,..., 79,. According to the fuse element according to the first embodiment, it is possible to provide a fuse having a serial connection number S value of 1.5 / 100 V or more, which exceeds the conventional common sense value of 1 to 1.2 / 100 V. Here, “the number S of series connections of 1.5 / 100 V or more” indicates that the number S of series connections is 1.5 or more per 100 V of effective voltage. Specifically, the number S of serial connections of AC600V fuses is commonly 7 to 7S, whereas according to the fuse element according to the first embodiment, the number S of series connections of AC600V fuses is 24S-32S is possible. Further, 60 to 70S is the conventional common sense in the AC6000V fuse, but 148 to 198S can be realized by the fuse element according to the first embodiment.

表1は、電流狭窄手段を有したエッチング・ヒューズエレメントに係る第1〜第3実施例と、1段絞りパターンのエッチング・ヒューズエレメントに係る比較例と、従来技術(高圧の半導体装置保護用ヒューズの独占メーカであるフェラーズ社の定格電流75Aの銀リボンプレス加工型のヒューズエレメント)を比較したものである。第1〜第3実施例の2段絞りパターンは、いずれも直列接続数S=180,並列接続数P=75(180S75P型)で同一である。しかし、第1、第2、第3実施例のヒューズエレメントのそれぞれのメッキ厚さを変えることにより、第1、第2、第3実施例のヒューズエレメントの全抵抗値は、それぞれ、18.11mΩ,18.66mΩ,18.38mΩとなり、互いに異なる値となっている。一方、比較例としては、本発明者らの試作において、これまでの最高性能が得られた直列接続数S=79,並列接続数P=30(79S30P)のヒューズエレメントを2枚並列接続したものを用い、ヒューズエレメントの全抵抗値=5.95mΩであった。これに対し、従来技術である、フェラーズ社の定格電流75Aの銀リボンプレス加工型のヒューズエレメントの全抵抗値=8.8mΩである。

Figure 2009193723
Table 1 shows first to third embodiments related to an etching fuse element having a current confinement means, a comparative example related to an etching fuse element having a one-stage drawing pattern, and a conventional technique (a fuse for protecting a high voltage semiconductor device). (A silver ribbon press-working type fuse element with a rated current of 75 A, manufactured by Ferrers, Inc.), which is an exclusive manufacturer, is a comparison. The two-stage aperture patterns of the first to third embodiments are the same with the number of series connections S = 180 and the number of parallel connections P = 75 (180S75P type). However, by changing the plating thickness of the fuse elements of the first, second, and third embodiments, the total resistance value of the fuse elements of the first, second, and third embodiments is 18.11 mΩ, respectively. , 18.66 mΩ and 18.38 mΩ, which are different from each other. On the other hand, as a comparative example, in the trial production by the present inventors, two fuse elements having a series connection number S = 79 and a parallel connection number P = 30 (79S30P), which have obtained the highest performance so far, are connected in parallel. The total resistance value of the fuse element was 5.95 mΩ. On the other hand, the total resistance value of a conventional silver ribbon press-working type fuse element with a rated current of 75 A from Ferrers = 8.8 mΩ.
Figure 2009193723

従来技術のフェラーズ社の定格電流75Aの銀リボンプレス加工型のヒューズエレメントの全抵抗値を基準抵抗値とし、表1の「等価I2 T値」は、定格電流値を同一にしてそれぞれのヒューズエレメントの比較するために、基準抵抗値=8.8mΩをそれぞれの全抵抗を割った値を自乗した値で規格化している。即ち、第1実施例のヒューズエレメントの等価I2 T値は第1実施例の全I2 T値1470(A2s)に(18.11/8.8)2を掛けて6226(A2s)となる。同様に、第2実施例のヒューズエレメントの等価I2 T値は第2実施例の全I2 T値1416(A2s)に(18.66/8.8)2を掛けて6367(A2s)となり、第3実施例のヒューズエレメントの等価I2 T値は第3実施例の全I2 T値1802(A2s)に(13.38/8.8)2を掛けて4811(A2s)となる。又、比較例のヒューズエレメントの等価I2 T値は比較例の全I2 T値18296(A2s)に(5.95/8.8)2を掛けて8364(A2s)となる。 The total resistance value of the conventional fuse element of Ferrers's rated current 75A silver ribbon press-type fuse element is defined as the reference resistance value, and the "Equivalent I 2 T value" in Table 1 indicates the same rated current value for each fuse. In order to compare the elements, the standard resistance value = 8.8 mΩ is standardized by the square of the value obtained by dividing the total resistance. That is, the equivalent I 2 T value of the fuse element in the first embodiment by multiplying the total I 2 T value 1470 (A 2 s) and (18.11 / 8.8) 2 of the first embodiment 6226 (A 2 s). Similarly, the equivalent I 2 T value of the fuse element of the second embodiment is obtained by multiplying the total I 2 T value 1416 (A 2 s) of the second embodiment by (18.66 / 8.8) 2 to 6367 (A 2 s), and the equivalent I 2 T value of the fuse element of the third embodiment over the entire I 2 T value 1802 (a 2 s) and (13.38 / 8.8) 2 of the third embodiment 4811 (A 2 s). The equivalent I 2 T value of the fuse element of the comparative example is 8364 (A 2 s) by multiplying the total I 2 T value 18296 (A 2 s) of the comparative example by (5.95 / 8.8) 2. .

表1の右から2番目の欄に示した比較値Aは、従来技術のフェラーズ社のヒューズエレメントの等価I2 T値を100%としたときの、第1、第2、第3実施例のヒューズエレメントのそれぞれの等価I2 T値の比率である。表1から、電流狭窄手段を設けることにより、第1実施例のヒューズエレメントで従来技術の70%、第2実施例のヒューズエレメントで従来技術の72%、第3実施例のヒューズエレメントで従来技術の54%と、等価I2 T値を従来技術の72%以下の値に減少させる改善効果が得られることが分かる。 The comparison value A shown in the second column from the right in Table 1 is that of the first, second, and third embodiments when the equivalent I 2 T value of the prior art Fellers fuse element is 100%. This is the ratio of the equivalent I 2 T values of the fuse elements. From Table 1, by providing current confinement means, the fuse element of the first embodiment is 70% of the prior art, the fuse element of the second embodiment is 72% of the prior art, and the fuse element of the third embodiment is the prior art. It can be seen that an improvement effect of reducing the equivalent I 2 T value to a value of 72% or less of the prior art can be obtained.

表1の右端の欄に示した比較値Bは、比較例のヒューズエレメントの等価I2 T値を100%としたときの、第1、第2、第3実施例のヒューズエレメントのそれぞれの等価I2 T値の比率である。表1から、電流狭窄手段を設けることにより、第1実施例のヒューズエレメントで比較例の74%、第2実施例のヒューズエレメントで比較例の76%、第3実施例のヒューズエレメントで比較例の58%と、等価I2 T値を比較例の76%以下の値に減少させる改善効果が得られることが分かる。 The comparison value B shown in the rightmost column of Table 1 is the equivalent of each of the fuse elements of the first, second, and third embodiments when the equivalent I 2 T value of the fuse element of the comparative example is 100%. It is the ratio of the I 2 T value. From Table 1, by providing the current confinement means, 74% of the comparative example is the fuse element of the first embodiment, 76% of the comparative example is the fuse element of the second embodiment, and the comparative example is the fuse element of the third embodiment. It can be seen that an improvement effect of reducing the equivalent I 2 T value to 58% or less of the comparative example is 76% or less is obtained.

表1により、電流狭窄手段を設けることにより、2段絞りの括れパターンを形成することにより、ヒューズエレメントの性能が改善されたことが分かるが、その改善には、「S,P効果」が寄与しているので、注意が必要である。図4は「S,P効果」と電流狭窄手段による2段絞りの効果を分離するための、4種の平面パターンを示す。図4は、表1に示した第1〜第3実施例と同様に、直列接続数S=180,並列接続数P=75(180S75P型)のヒューズエレメント中の単位ヒューズの平面パターンを示す。図4において単位ヒューズの幅P3=0.32mmで、遮断部狭小帯幅P1は45μmで、遮断部の厚さtHは15μmである。 From Table 1, it can be seen that the provision of the current constriction means improves the performance of the fuse element by forming the constriction pattern of the two-stage aperture. The “S, P effect” contributes to the improvement. So be careful. FIG. 4 shows four types of plane patterns for separating the “S, P effect” and the effect of the two-stage aperture by the current constriction means. FIG. 4 shows a planar pattern of unit fuses in a fuse element having a serial connection number S = 180 and a parallel connection number P = 75 (180S75P type), as in the first to third embodiments shown in Table 1. In FIG. 4, the unit fuse width P 3 = 0.32 mm, the blocking portion narrow band width P 1 is 45 μm, and the blocking portion thickness t H is 15 μm.

図4において符合Hで示す一段絞りのパターン(H型絞りパターン)の曲率半径r=0.1mmである。一方、符合Aで示す二段絞りのパターン(A型絞りパターン)の曲率半径r=0.1mmであり、符合Bで示す二段絞りのパターン(B型絞りパターン)の曲率半径r=0.06mmであり、符合Cで示す二段絞りのパターン(C型絞りパターン)の曲率半径r=0.04mmである。図4に示した絞り度の異なる3種類の電流狭窄手段のパターンを含めた、全部で4種類のパターンについて、単位ヒューズ当たりの遮断部狭小帯幅全体の抵抗値がどうなるかを計算した結果を表2に示す。遮断部狭小帯幅全体の抵抗値の計算に際しては、20℃における銀(Ag)の抵抗率1.72×10-8Ω・mを用いた。

Figure 2009193723
In FIG. 4, the radius of curvature r of the one-stage aperture pattern (H-shaped aperture pattern) indicated by the symbol H is 0.1 mm. On the other hand, the curvature radius r of the two-stage aperture pattern (A-type aperture pattern) indicated by the symbol A is 0.1 mm, and the radius of curvature r of the two-stage aperture pattern (B-type aperture pattern) indicated by the symbol B = 0. The radius of curvature r of the two-stage aperture pattern (C-type aperture pattern) indicated by the symbol C is 0.04 mm. The calculation result of the resistance value of the entire breaking portion narrow band width per unit fuse with respect to a total of four types of patterns including the patterns of three types of current constriction means having different narrowing degrees shown in FIG. It shows in Table 2. In calculating the resistance value of the entire narrow width of the blocking portion, the resistivity of silver (Ag) at 20 ° C. was 1.72 × 10 −8 Ω · m.
Figure 2009193723

表2の結果をグラフで示すと図5の如くなる。一段絞りのパターンであるH型絞りパターンの抵抗値を100%として、H型絞りパターンの抵抗値に対するA型絞りパターン,B型絞りパターン,C型絞りパターンの抵抗値の比率を%で示すと、二段絞りのパターンの抵抗値は97%、79%、67%と小さくなる。I2 T値は定格電流値を同一にして比較する必要があり、抵抗値で換算する場合、この抵抗値の自乗値で割ることになるので、換算するとI2 T値はHを100%としてA型絞りパターンは94%、B型絞りパターンは62%、C型絞りパターンは46%と小さくなることが分かる。故に円弧状の電流狭窄手段による2段絞りの効果は曲率半径r値を小さくするほど効果が進み、エッチング技術の向上により、I2 T値についても50%以下の値に減少させる改善効果が得られることが分かる。電流狭窄手段が楔状であれば、曲率半径と同等な幾何学的意味として楔の先端角が鋭くなれば、I2 T値を減少させる効果が増大する。同様に、電流狭窄手段が多角形であっても、曲率半径と同等な幾何学的意味を有する切り欠き形状が鋭くなれば、I2 T値を減少させる効果が増大する。 The result of Table 2 is shown as a graph in FIG. When the resistance value of the H-type aperture pattern, which is a one-stage aperture pattern, is 100%, the ratio of the resistance values of the A-type aperture pattern, the B-type aperture pattern, and the C-type aperture pattern to the resistance value of the H-type aperture pattern is expressed in%. The resistance value of the two-stage aperture pattern is as small as 97%, 79%, and 67%. I 2 T value should be compared with the same rated current value, when converted by the resistance value, it means that dividing the square value of the resistance value, when converted I 2 T value as 100% H It can be seen that the A-type aperture pattern is 94%, the B-type aperture pattern is 62%, and the C-type aperture pattern is 46%. Therefore, the effect of the two-stage constriction by the arc-shaped current confinement means becomes more effective as the radius of curvature r is decreased, and the improvement effect of reducing the I 2 T value to 50% or less is obtained by improving the etching technique. You can see that If the current confinement means is wedge-shaped, the effect of reducing the I 2 T value is increased if the tip angle of the wedge becomes sharp as a geometrical meaning equivalent to the radius of curvature. Similarly, even if the current confinement means is polygonal, the effect of reducing the I 2 T value increases if the notch shape having the geometrical meaning equivalent to the radius of curvature becomes sharp.

図6は、第1の実施の形態に係るヒューズエレメントの実装構造の一例を示す。図6では3枚のヒューズエレメント1a,1b,1cが内キャップ2a,2bに設けられた矩形のスリットを介して固定されている。そして、ヒューズ筒となる絶縁管5の両端を閉じるように内キャップ2a,2bが絶縁管の両端に被せられ、内キャップ2a,2bの外側にヒューズ端子4a,4bをそれぞれ有する外キャップ3a,3bが嵌め込まれることにより、ヒューズ筒を構成している。ヒューズ筒となる絶縁管5中には消弧砂が収納され、ヒューズエレメント1a,1b,1cは、消弧砂に埋められて収納される。   FIG. 6 shows an example of the mounting structure of the fuse element according to the first embodiment. In FIG. 6, three fuse elements 1a, 1b, 1c are fixed through rectangular slits provided in the inner caps 2a, 2b. Then, inner caps 2a and 2b are put on both ends of the insulating tube so as to close both ends of the insulating tube 5 serving as a fuse cylinder, and outer caps 3a and 3b having fuse terminals 4a and 4b on the outside of the inner caps 2a and 2b, respectively. Is inserted into the fuse cylinder. Arc-insulating sand is accommodated in the insulating tube 5 serving as a fuse cylinder, and the fuse elements 1a, 1b, and 1c are buried and accommodated in the arc-extinguishing sand.

上述したように、第1の実施の形態に係るヒューズエレメントによれば、電流狭窄手段と共に、S,P効果を併用することにより、IT値を従来ヒューズの1/10にも小さくすることができるので、設計上、電流に余裕が生じる。このため、IT値を所望値以下に維持しつつ、最小狭小帯幅P1を大きくすることにより、定格電流を増大できる。即ち、一枚のヒューズエレメントに流れる定格電流を2倍にすることも容易であるので、図6に示すように、ヒューズエレメントの実装構造における用いるヒューズエレメントの枚数を半分以下にして、実装構造(ヒューズ筒)の小型化と低コスト化を図ることが可能である。 As described above, according to the fuse element according to the first embodiment, the I 2 T value can be reduced to 1/10 of that of the conventional fuse by using the current constriction means together with the S and P effects. Therefore, there is a margin in current in design. Therefore, the rated current can be increased by increasing the minimum narrow band width P 1 while maintaining the I 2 T value below the desired value. That is, since it is easy to double the rated current flowing through one fuse element, as shown in FIG. 6, the number of fuse elements used in the fuse element mounting structure is reduced to half or less, and the mounting structure ( It is possible to reduce the size and cost of the fuse cylinder).

(第2の実施の形態)
図7に示すように、本発明の第2の実施の形態に係るヒューズエレメントは、隣接して並列配置されたm個の楕円の穴部(第1穴)Q11,Q21,Q31,……,Q(m-1)1,Qm1(m=P−1は正の整数。)、それぞれ第1穴Q11,Q21,Q31,……,Q(m-1)1,Qm1に両側を挟まれた臼型括れ部、及び各臼型括れ部にそれぞれ1個ずつ設けられ、第1穴Q11,Q21,Q31,……,Q(m-1)1,Qm1よりも曲率半径の小さな第2穴Q12,Q22,Q32,……,Q(m-1)2,Qm2により、P個の電流通路(遮断部狭小帯)を並列配置して、それぞれn個(n=Sは正の整数。)の遮断部22-1,22-2,22-3,……,22-(n-1),22-nを構成し、遮断部22-1,22-2,22-3,……,22-(n-1),22-nを直列接続している。第2穴Q12,Q22,Q32,……,Q(m-1)2,Qm2が、本発明の電流狭窄手段として機能している。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 7, the fuse element according to the second embodiment of the present invention includes m elliptical hole portions (first holes) Q 11 , Q 21 , Q 31 , ......, Q (m1) 1, Q m1 (m = P-1 is a positive integer.), the first bore Q 11 respectively, Q 21, Q 31, ...... , Q (m1) 1, Q m1 is sandwiched between the mortar-shaped constricted portions, and one mortar-shaped constricted portion is provided in each, and the first holes Q 11 , Q 21 , Q 31 ,..., Q (m-1) 1 , P current paths (narrow strips of blocking parts) are arranged in parallel by the second holes Q 12 , Q 22 , Q 32 , ..., Q (m-1) 2 and Q m2 having a smaller radius of curvature than Q m1. Each of the n blocking sections 22 -1 , 22 -2 , 22 -3 ,..., 22 − (n−1) , 22 −n includes n blocking sections 22 −1 , 22 −2 , 22 −3 ,. 22 −1 , 22 −2 , 22 −3 ,..., 22 − (n−1) and 22 −n are connected in series. The second holes Q 12 , Q 22 , Q 32 ,..., Q (m−1) 2 , Q m2 function as the current confinement means of the present invention.

図8(a)は、本発明の第2の実施の形態に係るヒューズエレメントを構成する単位ヒューズの構造を詳細に説明する断面図である。又、図8(b)は図8(a)に対応し、図7に示したヒューズエレメントのうち特定の4個の単位ヒューズを選択し、それぞれの遮断部狭小帯に設けられた電流狭窄手段を詳細に説明する平面図である。即ち、図8(b)に示すように、遮断部狭小帯22-kは、右側を円弧Ra、左側を円弧Rbで定義され、ほぼ対称形に臼型に括れているが、遮断部狭小帯22-kの括れ幅が最小となる位置の中央に、第2穴Qj2が本発明の電流狭窄手段として設けられ、IT値を低減する遮断促進構造を形成している。 FIG. 8A is a cross-sectional view illustrating in detail the structure of the unit fuse constituting the fuse element according to the second embodiment of the present invention. 8 (b) corresponds to FIG. 8 (a), in which four specific unit fuses are selected from the fuse elements shown in FIG. 7, and the current confinement means provided in the respective narrowing portions narrow band. It is a top view explaining in detail. That is, as shown in FIG. 8B, the blocking portion narrow band 22- k is defined by the arc R a on the right side and the arc R b on the left side, and is substantially symmetrically shaped like a mortar. A second hole Q j2 is provided as a current confinement means of the present invention in the center of the position where the narrow band 22- k has the minimum width, thereby forming a cut-off promoting structure that reduces the I 2 T value.

図8に示すように、厚さtHで、直列方向に測った長さH、並列方向に測った最小狭小帯幅P1、最大幅Bとなるように側部の輪郭が臼型に括れ、且つ電流狭窄手段としての第2穴Qj2を備える遮断部狭小帯22-kと、遮断部狭小帯22-kに接続され、厚さtRで、直列方向に測った長さR、並列方向に測った幅Bの矩形の連結帯(放熱帯)21-kとで単位ヒューズを構成していることを示している。このため、単位ヒューズの直列方向に測った長さPL=H+Rとなる。 As shown in FIG. 8, the profile of the side is confined in a mortar shape so as to have a thickness H measured in the series direction, a length H measured in the series direction, a minimum narrow band width P 1 measured in the parallel direction, and a maximum width B. And a cut-off portion narrow band 22 -k having a second hole Q j2 as a current confinement means, and a cut-off portion narrow band 22 -k connected to the cut-off portion narrow band 22 -k and having a thickness R and a length R measured in series. It shows that a unit fuse is constituted by a rectangular connecting band (heat radiation band) 21 -k of width B measured in the direction. For this reason, the length P L measured in the series direction of the unit fuses is H = R.

第1の実施の形態に係るヒューズエレメントと同様に、図7に示す遮断部22-1,22-2,22-3,……,22-(n-1),22-nは、好ましくは、直列方向に測った長さが2.5mm以下の連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nを介してn組直列に並べれば良い。図8(a)に示した厚さの定義を用いて説明すれば、第2の実施の形態に係るヒューズエレメントは遮断部22-1,22-2,22-3,……,22-(n-1),22-nの厚さtH=10〜60μmであり、連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nの厚さtR=80〜150μmが好ましいが、これに限定される必要はない。最小狭小帯幅P1は、遮断部の厚さtHに依存するので、微細加工性を考慮すると、遮断部の厚さtHは10〜40μmが好ましく、更に並列接続数P値及び直列接続数S値を増大するためには、遮断部の厚さtHが10〜30μm程度が好ましい。 Similarly to the fuse element according to the first embodiment, the interrupting portions 22 −1 , 22 −2 , 22 −3 ,..., 22 − (n−1) and 22 −n shown in FIG. The length measured in the series direction is 2.5 mm or less, and n through the connection bands (radiation bands) 21 −1 , 21 −2 , 21 −3 ,..., 21 − (n−1) , 21 −n What is necessary is just to arrange in series. If it described with reference to the definition of the thickness shown FIG. 8 (a), the fuse element is cut off portion 22 -1 according to the second embodiment, 22 -2, 22 -3, ..., 22 - ( n-1), a thickness of t H = 10 to 60 [mu] m of 22 -n, connecting bands (radiating band) 21 -1, 21 -2, 21 -3, ......, 21 - (n-1), 21 -n thickness t R = 80 to 150 μm is preferable, but is not necessarily limited thereto. Since the minimum narrow band width P 1 depends on the thickness t H of the blocking portion, considering the fine workability, the thickness t H of the blocking portion is preferably 10 to 40 μm, and the parallel connection number P value and series connection In order to increase the value S, the thickness t H of the blocking part is preferably about 10 to 30 μm.

第1の実施の形態に係るヒューズエレメントと同様に、第2の実施の形態に係るヒューズエレメントにおいては、連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nの厚さtRを厚くして、連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nの抵抗値を小とし、且つ連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nの質量を大きくすることによって連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nの長さRが小さくても連結帯(放熱帯)21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-nの存在を確保できるようになるので、好ましい。 Like the fuse element according to the first embodiment, in the fuse element according to the second embodiment, the connection bands (radiation bands) 21 −1 , 21 −2 , 21 −3 ,..., 21 − (n-1), by increasing the thickness t R of 21 -n, connecting bands (radiating band) 21 -1, 21 -2, 21 -3, ......, 21 - (n-1), 21 - By reducing the resistance value of n and increasing the mass of the coupling bands (heat radiation bands) 21 −1 , 21 −2 , 21 −3 ,..., 21 − (n−1) , 21 −n (Heat radiation band) 21 −1 , 21 −2 , 21 −3 ,..., 21 − (n−1) , 21 −n Even if the length R is small, the connection band (heat radiation band) 21 −1 , 21 − 2 , 21 −3 ,..., 21 − (n−1) and 21 −n can be ensured, which is preferable.

図7に示すように、第2の実施の形態に係るヒューズエレメントは、厚さ0.8mm〜1.5mmのセラミック基板等の絶縁性基板(図7において絶縁性基板の図示を省略しているが、図9〜11の絶縁性基板32を参照されたい。)の上に導電性薄膜のパターンを形成して構成される。セラミック基板の素材としては第1の実施の形態で説明したアルミナ(Al23)、ムライト(3Al23・2SiO2)、ベリリア(BeO)、窒化アルミニウム(AlN)、炭化珪素(SiC)等が使用可能である。導電性薄膜としては金属薄膜、特に安価且つ加工の容易性を鑑みると銅(Cu)が好ましいが、銅に限定されるものではない。金属薄膜、特に銅の薄膜であれば、第2の実施の形態に係るヒューズエレメントのパターンは、銅(Cu)のメッキ及び、エッチングにより簡単に形成できる。 As shown in FIG. 7, the fuse element according to the second embodiment has an insulating substrate such as a ceramic substrate having a thickness of 0.8 mm to 1.5 mm (the insulating substrate is not shown in FIG. 7). However, refer to the insulating substrate 32 in FIGS. 9 to 11) to form a conductive thin film pattern. As the material of the ceramic substrate, alumina (Al 2 O 3 ), mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), beryllia (BeO), aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC) described in the first embodiment are used. Etc. can be used. The conductive thin film is preferably a metal thin film, particularly copper (Cu) in view of low cost and ease of processing, but is not limited to copper. If it is a metal thin film, especially a copper thin film, the pattern of the fuse element according to the second embodiment can be easily formed by copper (Cu) plating and etching.

第1の実施の形態に係るヒューズエレメントと同様に、第2の実施の形態に係るヒューズエレメントによっても、電流狭窄手段としての第2穴Q12,Q22,Q32,……,Q(m-1)2,Qm2を設けることにより、第2穴Q12,Q22,Q32,……,Q(m-1)2,Qm2がない場合に比し、等価I2 T値を50〜70%程度以下の値に減少させる改善効果が得られる。 Similar to the fuse element according to the first embodiment, the fuse element according to the second embodiment also allows the second holes Q 12 , Q 22 , Q 32 ,..., Q (m -1) by providing the 2, Q m @ 2, the second bore Q 12, Q 22, Q 32 , ......, compared to when there is no Q (m-1) 2, Q m2, the equivalent I 2 T value An improvement effect of reducing to a value of about 50 to 70% or less is obtained.

又、第2の実施の形態に係るヒューズエレメントにおいて、遮断部22-1,22-2,22-3,……,22-(n-1),22-nの厚さtHを薄くすれば、並列接続数P値を大きくしてP効果を高めながら直列接続数S値も大きくできるようになるので、S効果を最大限に利用してIT値を従来ヒューズの1/10にも小さくすることができる。 In the fuse element according to the second embodiment, the thicknesses t H of the interrupting portions 22 −1 , 22 −2 , 22 −3 ,..., 22 − (n−1) and 22 −n are reduced. For example, the number P of parallel connections can be increased to increase the P effect while the number S of series connections can be increased, so that the I 2 T value can be reduced to 1/10 of the conventional fuse by utilizing the S effect to the maximum. Can also be reduced.

なお、図6に示したのと同様に、第2の実施の形態に係るヒューズエレメントを複数枚、絶縁管の内部に実装し、ヒューズ筒を構成することが可能である。   As shown in FIG. 6, a plurality of fuse elements according to the second embodiment can be mounted inside the insulating tube to constitute a fuse cylinder.

上述したように、第2の実施の形態に係るヒューズエレメントによれば、電流狭窄手段と共に、S,P効果を併用することにより、IT値を従来ヒューズの1/10にも小さくすることができるので、設計上、電流に余裕が生じる。このため、IT値を所望値以下に維持しつつ、最小狭小帯幅P1を大きくすることにより、定格電流を増大できる。即ち、一枚のヒューズエレメントに流れる定格電流を2倍にすることも容易であるので、図6に示すように、ヒューズエレメントの実装構造における用いるヒューズエレメントの枚数を半分以下にして、実装構造(ヒューズ筒)の小型化と低コスト化を図ることが可能である。 As described above, according to the fuse element according to the second embodiment, by using the S and P effects together with the current constricting means, the I 2 T value can be reduced to 1/10 that of the conventional fuse. Therefore, there is a margin in current in design. Therefore, the rated current can be increased by increasing the minimum narrow band width P 1 while maintaining the I 2 T value below the desired value. That is, since it is easy to double the rated current flowing through one fuse element, as shown in FIG. 6, the number of fuse elements used in the fuse element mounting structure is reduced to half or less, and the mounting structure ( It is possible to reduce the size and cost of the fuse cylinder).

図7及び図8においては、穴部(第1穴)Qj1及び電流狭窄手段(第2穴)Qj2が円又は楕円状のトポロジーを示したが、例示であり、図7及び図8に示したトポロジーに限定されるものではない。例えば、図9に示すように穴部(第1穴)Qj1が6角形であっても良く、図10に示すように穴部(第1穴)Qj1が菱形であっても良く、その他種々の多角形でも構わない。 7 and 8, the hole (first hole) Q j1 and the current constricting means (second hole) Q j2 have a circular or elliptical topology, but are only examples, and FIG. 7 and FIG. It is not limited to the topology shown. For example, the hole (first hole) Q j1 may be hexagonal as shown in FIG. 9, the hole (first hole) Q j1 may be rhombus as shown in FIG. Various polygons may be used.

図9は、第2の実施の形態の第1変形例に係るヒューズエレメントの平面パターンの一例を示す。図9に示すように、電気的絶縁性を有する長方形の板状をしたセラミック基板32の表面に、導電性薄膜31Cが形成された構造が基本となる。図9に示すように、本発明の第2の実施の形態の第1変形例に係るヒューズエレメントは、隣接して並列配置された複数個(図9では3個)の六角形の穴部(第1穴)Qji、それぞれ穴部(第1穴)Qjiに両側を挟まれた遮断部狭小帯、及び各遮断部狭小帯にそれぞれ1個ずつ設けられ、穴部(第1穴)Qjiよりも面積が小さな円形の第2穴Qj2により、P個の電流通路(遮断部狭小帯)を並列配置して、それぞれn個(n=Sは正の整数。)の遮断部を構成し、更に、図9の縦方向に沿って、n個の遮断部を直列接続している。第2穴Qj2が、本発明の電流狭窄手段として機能している。具体的には、並列遮断部の両側は、6角形を1/2にした凹部であるので、一番左側の凹部と穴部(第1穴)Qjiで挟まれた1つの遮断部狭小帯、3つの穴部(第1穴)Qjiで挟まれた2つの遮断部狭小帯、及び穴部(第1穴)Qjiと一番右側の凹部で挟まれた1つの遮断部狭小帯を合わせてP=4の遮断部狭小帯が構成された構造である。更にこの並列遮断部を連結帯(放熱帯)を介して複数組(例えば1500V用では22個)直列に並べた構造である。 FIG. 9 shows an example of a planar pattern of a fuse element according to a first modification of the second embodiment. As shown in FIG. 9, a basic structure is that a conductive thin film 31C is formed on the surface of a rectangular ceramic substrate 32 having electrical insulation. As shown in FIG. 9, the fuse element according to the first modification of the second embodiment of the present invention includes a plurality of (three in FIG. 9) hexagonal hole portions (3 in FIG. 9) arranged in parallel. The first hole) Q ji , the hole portion (first hole) Q ji each provided with a blocking portion narrow band sandwiched between both sides, and each blocking portion narrow band, one hole portion (first hole) Q P current paths (blocking portion narrow bands) are arranged in parallel by a circular second hole Q j2 having a smaller area than ji , and each of n (n = S is a positive integer) blocking portion is configured. Furthermore, n blocking portions are connected in series along the vertical direction of FIG. The second hole Q j2 functions as the current confinement means of the present invention. Specifically, since both sides of the parallel blocking portion are concave portions having a hexagon halved, one blocking portion narrow band sandwiched between the leftmost concave portion and the hole portion (first hole) Q ji , three holes (first hole) Q 2 interceptions portions narrow band sandwiched by ji, and holes the one blocking portion narrow band sandwiched between the (first hole) Q ji and far right of the recess In addition, this is a structure in which a blocking section narrow band of P = 4 is configured. Further, a plurality of sets (for example, 22 for 1500 V) are arranged in series via the connecting band (heat dissipating band).

図9に例示したような第2の実施の形態の第1変形例に係るヒューズエレメントにおいては、通電電流はヒューズエレメントの導電性薄膜31Cを通常流れているが、事故電流が発生すると、電流狭窄手段としての第2穴Qj2を有する各遮断部狭小帯が溶断し、アーク電圧が高まって事故電流が速やかに遮断される。 In the fuse element according to the first modification example of the second embodiment as illustrated in FIG. 9, the energizing current normally flows through the conductive thin film 31C of the fuse element. As the means, each of the narrow portions of the interrupting portion having the second hole Q j2 is melted, the arc voltage is increased, and the accident current is promptly interrupted.

図10は、第2の実施の形態の第2変形例に係るヒューズエレメントの平面パターンの一例を示す。図10に示すように、電気的絶縁性を有する長方形の板状をしたセラミック基板32の表面に、導電性薄膜31dが形成された構造が基本となる。図10に示すように、本発明の第2の実施の形態の第2変形例に係るヒューズエレメントは、隣接して並列配置された複数個(図10では3個)の菱形の穴部(第1穴)Qji、それぞれ穴部(第1穴)Qjiに両側を挟まれた遮断部狭小帯、及び各遮断部狭小帯にそれぞれ1個ずつ設けられ、穴部(第1穴)Qjiよりも面積が小さな円形の第2穴Qj2により、P個の電流通路(遮断部狭小帯)を並列配置して、それぞれn個(n=Sは正の整数。)の遮断部を構成し、更に、図10の縦方向に沿って、n個の遮断部を直列接続している。第2穴Qj2が、本発明の電流狭窄手段として機能している。具体的には、並列遮断部の両側は、菱形を1/2にした凹部であるので、一番左側の凹部と穴部(第1穴)Qjiで挟まれた1つの遮断部狭小帯、3つの穴部(第1穴)Qjiで挟まれた2つの遮断部狭小帯、及び穴部(第1穴)Qjiと一番右側の凹部で挟まれた1つの遮断部狭小帯を合わせてP=4の遮断部狭小帯が構成された構造である。更に、この並列遮断部を連結帯(放熱帯)を介して複数組(例えば1500V用では22個)直列に並べた構造である。 FIG. 10 shows an example of a planar pattern of a fuse element according to a second modification of the second embodiment. As shown in FIG. 10, a basic structure is that a conductive thin film 31d is formed on the surface of a rectangular ceramic substrate 32 having electrical insulation. As shown in FIG. 10, the fuse element according to the second modification of the second embodiment of the present invention has a plurality of (three in FIG. 10) rhombus holes (first in FIG. 10) arranged in parallel. 1 hole) Q ji , a hole (first hole) Q ji is provided on each side of the blocking part narrow band sandwiched between the holes (first hole) Q ji , and one hole part (first hole) Q ji P current paths (blocking section narrow bands) are arranged in parallel by a circular second hole Q j2 having a smaller area than each other, and n (n = S is a positive integer) blocking section. Furthermore, n blocking parts are connected in series along the vertical direction of FIG. The second hole Q j2 functions as the current confinement means of the present invention. Specifically, since both sides of the parallel blocking portion are concave portions having a rhombus halved, one blocking portion narrow band sandwiched between the leftmost concave portion and the hole portion (first hole) Q ji , Combine two blocking section narrow bands sandwiched by three holes (first hole) Q ji , and one blocking section narrow band sandwiched by hole (first hole) Q ji and the rightmost recess. Thus, a structure in which a narrow section of the blocking portion of P = 4 is configured. Further, a plurality of sets (for example, 22 for 1500 V) are arranged in series via the connecting band (heat dissipating band).

図10に例示したような第2の実施の形態の第2変形例に係るヒューズエレメントにおいては、通電電流はヒューズエレメントの導電性薄膜31dを通常流れているが、事故電流が発生すると、電流狭窄手段としての第2穴Qj2を有する各遮断部狭小帯が溶断し、アーク電圧が高まって事故電流が速やかに遮断される。 In the fuse element according to the second modification of the second embodiment as illustrated in FIG. 10, the energization current normally flows through the conductive thin film 31d of the fuse element. As the means, each of the narrow portions of the interrupting portion having the second hole Q j2 is melted, the arc voltage is increased, and the accident current is promptly interrupted.

但し、微細加工性を考慮すると穴部(第1穴)Qj1は円又は楕円が好ましい。電流狭窄手段(第2穴)Qj2も同様に、種々の多角形が採用可能であるが、電流狭窄手段(第2穴)Qj2は穴部(第1穴)Qj1よりも面積が小さいので、穴部(第1穴)Qj1の場合に比し、円又は楕円を採用する要請が高くなるのは、勿論である。 However, considering the fine workability, the hole (first hole) Q j1 is preferably a circle or an ellipse. Current confinement means (second hole) Q j2 similarly, various polygons are adoptable, current confinement means (second hole) Q j2 is smaller area than the hole (first hole) Q j1 Therefore, as a matter of course, the demand for adopting a circle or an ellipse is higher than in the case of the hole (first hole) Q j1 .

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は第1及び第2の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な態様や代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明はここでは記載していない様々な態様や実施の形態等を含むことは勿論であり、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the first and second embodiments. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various aspects and alternative embodiments, examples, and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. Therefore, the present invention naturally includes various aspects and embodiments not described herein, and the technical scope of the present invention is determined by the invention specific matters according to the scope of claims reasonable from the above description. It is only determined.

第1の実施の形態に係るヒューズエレメントの概略構成を説明する模式的な平面図(上面図)である。1 is a schematic plan view (top view) illustrating a schematic configuration of a fuse element according to a first embodiment. 図2(a)は、第1の実施の形態に係るヒューズエレメントを構成する単位ヒューズの構造(立体構造)を詳細に説明する断面図で、図2(b)は図2(a)に対応し、4個の単位ヒューズの構造を詳細に説明する平面図である。2A is a cross-sectional view for explaining in detail the structure (three-dimensional structure) of the unit fuse constituting the fuse element according to the first embodiment, and FIG. 2B corresponds to FIG. FIG. 5 is a plan view for explaining in detail the structure of four unit fuses. 単位ヒューズとヒューズエレメントの全体との関係を説明する模式的な平面図(上面図)である。It is a typical top view (top view) explaining the relationship between a unit fuse and the whole fuse element. S,P効果と電流狭窄手段の効果を分離するために、単位ヒューズ当たりの遮断部狭小帯幅全体の抵抗値を計算して検討した4種の絞りパターンを、同一平面図に重ねて示す図である。FIG. 4 is a diagram showing four types of aperture patterns, which are studied by calculating the resistance value of the entire breaking portion narrow band width per unit fuse in order to separate the S, P effect and the current confinement means, on the same plan view. It is. 図4に示した4種類のパターンについて、単位ヒューズ当たりの遮断部狭小帯幅全体の抵抗値及びI2 T値を比較して示し、電流狭窄手段による2段絞りの効果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the effect of the two-stage diaphragm by the current constricting means by comparing the resistance value and the I 2 T value of the entire breaking portion narrow band width per unit fuse for the four types of patterns shown in FIG. 4. 図6(a)は、第1の実施の形態に係るヒューズエレメントの実装構造を示す模式的な断面図で、図6(b)は内キャップに収納(挿入)された3枚のヒューズエレメントを示す図である。6A is a schematic cross-sectional view showing the mounting structure of the fuse element according to the first embodiment, and FIG. 6B shows three fuse elements housed (inserted) in the inner cap. FIG. 第2の実施の形態に係るヒューズエレメントの概略構成を説明する模式的な平面図(上面図)である。It is a typical top view (top view) explaining schematic structure of the fuse element concerning a 2nd embodiment. 図8(a)は、第2の実施の形態に係るヒューズエレメントを構成する単位ヒューズの構造(立体構造)を詳細に説明する断面図で、図8(b)は図8(a)に対応し、4個の単位ヒューズの構造を詳細に説明する平面図である。FIG. 8A is a sectional view for explaining in detail the structure (three-dimensional structure) of the unit fuse constituting the fuse element according to the second embodiment, and FIG. 8B corresponds to FIG. FIG. 5 is a plan view for explaining in detail the structure of four unit fuses. 第2の実施の形態の変形例(第1変形例)に係るヒューズエレメントの概略構成を説明する模式的な平面図(上面図)である。It is a typical top view (top view) explaining the schematic structure of the fuse element which concerns on the modification (1st modification) of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の他の変形例(第2変形例)に係るヒューズエレメントの概略構成を説明する模式的な平面図(上面図)である。It is a typical top view (top view) explaining the schematic structure of the fuse element which concerns on the other modification (2nd modification) of 2nd Embodiment. 本発明の完成に至る過程において本発明者らが検討した、ヒューズエレメントの改良型の一例を示す模式的な平面図(上面図)である。It is a typical top view (top view) which shows an example of the improved type of a fuse element which the present inventors examined in the process leading to completion of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1a,1b,1c…ヒューズエレメント
2a,2b…内キャップ
3a,3b…外キャップ
4a,4b…ヒューズ端子
5…絶縁管
11,12…端子部
21-1,21-2,21-3,……,21-(n-1),21-n…連結帯(放熱帯)
22-1,22-2,22-3,……,22-(n-1),22-n…遮断部(遮断部狭小帯)
31C,31d、39…導電性薄膜
32…絶縁性基板(セラミック基板)
1,Q2,Q3,……,Qm-1,Qm…穴
j1,Q11,Q21,Q31,……,Q(m-1)1,Qm1…穴部(第1穴)
j2,Q12,Q22,Q32,……,Q(m-1)2,Qm2…電流狭窄手段(第2穴)
Q…菱形部
a,Rb…円弧
a1,Rb1…第1円弧
a2,Rb2…電流狭窄手段(第2円弧)
V…分離穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b, 1c ... Fuse element 2a, 2b ... Inner cap 3a, 3b ... Outer cap 4a, 4b ... Fuse terminal 5 ... Insulation tube 11, 12 ... Terminal part 21-1 , 21-2 , 21-3 , ... , 21- (n-1) , 21 -n ... coupling band (heat dissipation band)
22 −1 , 22 −2 , 22 −3 ,..., 22 − (n−1) , 22 −n .
31C, 31d, 39 ... conductive thin film 32 ... insulating substrate (ceramic substrate)
Q 1 , Q 2 , Q 3 ,..., Q m−1 , Q m ... hole Q j1 , Q 11 , Q 21 , Q 31 ,..., Q (m−1) 1 , Q m1 . 1st hole)
Q j2, Q 12, Q 22 , Q 32, ......, Q (m-1) 2, Q m2 ... current confinement means (second hole)
Q ... Rhombus R a , R b ... Arc R a1 , R b1 ... First arc R a2 , R b2 ... Current constriction means (second arc)
V ... Separation hole

Claims (11)

絶縁性基板と、該絶縁性基板上の導電性薄膜からなり、該導電性薄膜が、複数個の遮断部狭小帯を並列配置した遮断部を、更に直列に連結帯を介して交互に周期的に直列接続したパターンを有するヒューズエレメントであって、
前記複数個の遮断部狭小帯のそれぞれが、前記遮断部狭小帯を前記並列方向に互いに分離する穴部よりも面積の小さい電流狭窄手段を備えることを特徴とするヒューズエレメント。
An insulating substrate and a conductive thin film on the insulating substrate, and the conductive thin film is formed by alternately and periodically connecting a plurality of blocking portion narrow bands in parallel via a connecting band. A fuse element having a pattern connected in series to
The fuse element, wherein each of the plurality of blocking portion narrow bands includes current constricting means having a smaller area than a hole portion that separates the blocking portion narrow bands from each other in the parallel direction.
前記電流狭窄手段が、前記遮断部狭小帯の括れ幅が最小となる位置に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のヒューズエレメント。   2. The fuse element according to claim 1, wherein the current constricting means is provided at a position where the narrowing width of the blocking portion narrow band is minimized. 前記電流狭窄手段が、前記遮断部狭小帯の括れ幅が最小となる位置に設けられる切り欠きパターンであり、該切り欠きパターンを側部に設けることにより、前記複数個の遮断部狭小帯のそれぞれが、2段絞り構造をなすことを特徴とする請求項1に記載のヒューズエレメント。   The current confinement means is a notch pattern provided at a position where the narrowing width of the blocking portion narrow band is minimized, and each of the plurality of blocking portion narrow bands is provided by providing the notch pattern on a side portion. The fuse element according to claim 1, wherein the fuse element has a two-stage throttle structure. 前記複数個の遮断部狭小帯のそれぞれが、円弧状の穴部により前記並列方向に互いに分離され、
前記切り欠きパターンが、前記遮断部狭小帯の輪郭を定義する円弧の曲率半径よりも小さな曲率半径を有することを特徴とする請求項1に記載のヒューズエレメント。
Each of the plurality of blocking portion narrow bands is separated from each other in the parallel direction by an arcuate hole,
2. The fuse element according to claim 1, wherein the notch pattern has a radius of curvature smaller than a radius of curvature of an arc that defines an outline of the blocking portion narrow band.
前記電流狭窄手段が、前記遮断部狭小帯の括れ幅が最小となる位置の前記遮断部狭小帯の中央に設けられた第2の穴部であることを特徴とする請求項1に記載のヒューズエレメント。   2. The fuse according to claim 1, wherein the current confinement means is a second hole provided in the center of the blocking portion narrow band at a position where the narrowing width of the blocking portion narrow band is minimized. element. ヒューズ筒となる絶縁管と、
該絶縁管の内部に収納され、絶縁性基板、該絶縁性基板上の導電性薄膜からなり、該導電性薄膜が、複数個の遮断部狭小帯を並列配置した遮断部を、更に直列に連結帯を介して交互に周期的に直列接続したパターンを有するヒューズエレメント
とを備えるヒューズであって、
前記複数個の遮断部狭小帯のそれぞれが、前記遮断部狭小帯を前記並列方向に互いに分離する穴部よりも面積の小さい電流狭窄手段を備えることを特徴とするヒューズ。
An insulation tube that becomes a fuse cylinder;
The insulating thin film is housed in the insulating tube, and is composed of an insulating substrate and a conductive thin film on the insulating substrate, and the conductive thin film further connects a plurality of blocking portions arranged in parallel to each other in series. A fuse element having a pattern alternately and periodically connected in series via a belt,
Each of the plurality of blocking portion narrow bands includes current constricting means having a smaller area than a hole portion that separates the blocking portion narrow bands from each other in the parallel direction.
前記ヒューズエレメントの複数枚が、前記絶縁管の内部に並列接続されて収納されていることを特徴とする請求項6に記載のヒューズ。   The fuse according to claim 6, wherein a plurality of the fuse elements are housed in parallel in the insulating tube. 前記電流狭窄手段が、前記遮断部狭小帯の括れ幅が最小となる位置に設けられていることを特徴とする請求項6又は7に記載のヒューズ。   The fuse according to claim 6 or 7, wherein the current confinement means is provided at a position where the constriction width of the blocking portion narrow band is minimized. 前記電流狭窄手段が、前記遮断部狭小帯の括れ幅が最小となる位置に設けられる切り欠きパターンであり、該切り欠きパターンを側部に設けることにより、前記複数個の遮断部狭小帯のそれぞれが、2段絞り構造をなすことを特徴とする請求項6又は7に記載のヒューズ。   The current confinement means is a notch pattern provided at a position where the narrowing width of the blocking portion narrow band is minimized, and each of the plurality of blocking portion narrow bands is provided by providing the notch pattern on a side portion. The fuse according to claim 6 or 7, wherein the fuse has a two-stage throttle structure. 前記複数個の遮断部狭小帯のそれぞれが、円弧状の穴部により前記並列方向に互いに分離され、
前記切り欠きパターンが、前記遮断部狭小帯の輪郭を定義する円弧の曲率半径よりも小さな曲率半径を有することを特徴とする請求項6又は7に記載のヒューズ。
Each of the plurality of blocking portion narrow bands is separated from each other in the parallel direction by an arcuate hole,
The fuse according to claim 6 or 7, wherein the notch pattern has a radius of curvature smaller than a radius of curvature of an arc that defines an outline of the blocking portion narrow band.
前記電流狭窄手段が、前記遮断部狭小帯の括れ幅が最小となる位置の前記遮断部狭小帯の中央に設けられた第2の穴部であることを特徴とする請求項6又は7に記載のヒューズ。   The said current confinement means is a 2nd hole provided in the center of the said interruption | blocking part narrow strip in the position where the narrowing width | variety of the said interruption | blocking part narrow strip becomes the minimum. Fuse.
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