JP3594646B2

JP3594646B2 - 抵抗・温度ヒュ−ズの製造方法

Info

Publication number: JP3594646B2
Application number: JP4527594A
Authority: JP
Inventors: 敏彦川元; 充明植村; 和男有山
Original assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Current assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JPH07230749A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、抵抗体と温度ヒュ−ズエレメントとを一体化した抵抗・温度ヒュ−ズの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
抵抗体と温度ヒュ−ズエレメントとを一体化した抵抗・温度ヒュ−ズにおいては、当該抵抗・温度ヒュ−ズを電気回路に挿入接続し、過電流により抵抗体が発熱すると、その発生熱により温度ヒュ−ズエレメントを溶断させ、回路の通電を遮断している。
【０００３】
従来、抵抗・温度ヒュ−ズとして、ケ−ス型並びに基板型が公知である。
図４の（イ）はケ−ス型抵抗・温度ヒュ−ズの断面図を、図４の（ロ）は図４の（イ）におけるロ−ロ断面図をそれぞれ示し、合金型温度ヒュ−ズ１４’、例えば、筒状ケ−スタイプの合金型温度ヒュ−ズ（一直線状のリ−ド線間に温度ヒュ−ズエレメントとしての低融点金属片を橋設し、この低融点金属片にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点金属片上に筒状ケ−スを挿通し、このケ−スの各端と各リ−ド線との間をエポキシ樹脂等の接着剤で封止したもの）と巻線型抵抗体１７’とを直列に接続し、この接続体をＵ字状に曲げて、一端に開口を有するケ−ス２’（例えば、セラミックスケ−ス）内に収容し、該ケ−ス内に封止材、例えば白セメント３’を充填している。
【０００４】
図５の（イ）は基板型抵抗・温度ヒュ−ズの平面説明図を、図５の（ロ）は底面説明図を、図５の（ハ）は図５の（イ）におけるハ−ハ断面図を、図５の（ニ）は図５の（ロ）におけるニ−ニ断面図をそれぞれ示し、熱伝導性絶縁基板１１’、例えば、セラミックス基板の片面に一対の膜電極１２’，１２’を印刷し、この電極間に低融点金属片１４’を橋設し、この低融点金属片１４’にフラックス１５’を塗布し、また、同絶縁基板１１’の他面に一対の膜電極１６’，１６’を印刷し、これらの電極間に膜抵抗体１７’を絶縁基板１１’の他面への焼き付けにより橋設し、各電極１２’（１６’）にリ−ド線１３’（１９’）を接続し、上記絶縁基板１１’の全面にエポキシ樹脂のような硬化性樹脂層３’を浸漬塗装法により被覆している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記抵抗・温度ヒュ−ズにおいては、温度ヒュ−ズエレメントと膜抵抗体との相対的位置にずれがあると、抵抗体発生熱の温度ヒュ−ズエレメントへの熱伝達速度にバラツキが生じる。従って、作動特性にバラツキが生じる。
【０００６】
而るに、図４の（イ）並びに図４の（ロ）に示すケ−ス型抵抗・温度ヒュ−ズにおいては、抵抗体１７’と温度ヒュ−ズ１４’とを一定の相対的位置のもとでケ−ス内に挿入することは困難であり（その主な原因は、挿入時でのケ−ス内面との摩擦で抵抗体と温度ヒュ−ズとの間にずれが生じる）、作動特性にバラツキが生じ易い。
【０００７】
これに対し、基板型抵抗・温度ヒュ−ズにおいては、膜電極並びに膜抵抗体を印刷法により形成しており、高い印刷精度のために膜電極並びに膜抵抗体を実質上ずれなく形成でき、かつ、温度ヒュ−ズエレメントを電極に高い位置精度で溶接できるから、温度ヒュ−ズエレメントと膜抵抗体との相対的位置を充分に一定にできる。
【０００８】
しかしながら、本発明者等が行った基板型抵抗・温度ヒュ−ズについての作動特性の実験結果によれば、作動特性のバラツキが予想以上に大であった。そこで、本発明者等において、その原因を究明したところ、エポキシ樹脂層を浸漬塗装法により形成しており、エポキシ樹脂浴の硬化に基づくゲル化が経時的に進行し、それに伴い樹脂浴の粘度が変化して浸漬塗布量が変化し、その結果、抵抗・温度ヒュ−ズの絶縁物の体積が変化し、熱容量にバラツキが生じる。而るに、抵抗・温度ヒュ−ズにおいて、抵抗体から温度ヒュ−ズエレメントに至る熱伝達路の熱抵抗をＲ、熱容量をとすれば、温度ヒュ−ズエレメントの温度上昇速度はＲＣで評価され、その熱容量Ｃが絶縁物の体積の函数となるから、浸漬塗装厚のバラツキが温度ヒュ−ズエレメントが温度上昇速度、従って作動特性のバラツキを招来するのである。
【０００９】
本発明の目的は、絶縁基板の片面に温度ヒュ−ズエレメントを、同基板の他面に膜抵抗体をそれぞれ設けてなる抵抗・温度ヒュ−ズの作動特性のバラツキを低減乃至は防止することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る抵抗・温度ヒュ−ズの製造方法は、熱伝導性絶縁基板の片面に温度ヒュ−ズエレメントを、同基板の他面に膜抵抗体をそれぞれ設け、温度ヒュ−ズエレメント並びに膜抵抗体のそれぞれにリ−ド線を接続した抵抗・温度ヒュ−ズ本体を、底板部の周囲に枠縁を設けた上側開放ケ−ス内に前記ヒュ−ズ本体の絶縁基板の外郭を前記ケースの枠縁に密嵌させるように収容し、該ケ−ス内に硬化性絶縁材を定量滴下により注入することを特徴とする。
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明の構成について説明する。
図１の（イ）は本発明において使用する抵抗・温度ヒュ−ズ本体の平面図を、図１の（ロ）は同じく底面図を、図１の（ハ）は図１の（イ）におけるハ−ハ断面図を、図１の（ニ）は図１の（ロ）におけるニ−ニ断面図をそれぞれ示している。
【００１２】
図１の（イ）乃至図１の（ニ）において、１１は熱伝導性の絶縁基板であり、セラミックス基板が好適である。１２，１２は絶縁基板の片面に設けた一対の膜電極であり、リ−ド線取付部１２１と温度ヒュ−ズエレメント取付部１２２とを備え、縦方向中心線ａ−ａに対し左右対称の膜電極を横方向中心線ｂ−ｂに対し上下対称に配設してある。この膜電極１２は、印刷法、例えば、導電塗料をスクリ−ン印刷し、これを焼き付けたものを使用できる。１３は各膜電極１２に溶接またはろう接したリ−ド線である。１４は膜電極１２，１２間に溶接により縦方向中央線ａ−ａに沿い橋設した温度ヒュ−ズエレメントであり、丸線または角線（例えば、丸線を扁平化したもの）の低融点可溶合金線材が使用されている。１５は温度ヒュ−ズエレメント１４上に塗布したフラツクスであり、ロジンを主成分とするものが使用されている。
【００１３】
１６，１６、１６，１６は絶縁基板１１の他面に、縦方向中心線ａ−ａに対し左右対称に設けた２対の膜電極であり、一端にリ−ド線取付部１６１を有する帯状膜電極１６２をリ−ド線取付部１６１を絶縁基板１１の左右両端側に位置させるように配設してある。この膜電極１６も上記の印刷法により形成してある。１７は各一対の膜電極１６，１６間に跨り、絶縁基板面に焼成した膜抵抗体であり、抵抗塗料（抵抗粒子とバインダ−との混合物であり、抵抗粒子には酸化ルテニウム等の酸化金属物の粉末、ニッケルや鉄等の高抵抗金属の粉末を使用でき、バインダ−にはガラスフリツトを使用できる）を印刷・焼き付けることにより形成できる。１８は両膜抵抗体１７，１７を覆って設けた保護膜であり、前記ガラスフリツトよりも低融点のガラスフリツトが使用され、トリミングにより膜抵抗体の抵抗値を調整する際での膜抵抗体のクラック等の防止に有効である。１９は膜電極１６に溶接またはろう接により接続したリ−ド線である。
【００１４】
図２の（イ）は本発明により製造される抵抗・温度ヒュ−ズを示す断面図、図２の（ロ）は図２の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図２の（イ）並びに図２の（ロ）において、１は上記した抵抗・温度ヒュ−ズ本体である。２は上側を開放したケ−スであり、底板部２１の周囲に枠縁２２を有し、抵抗・温度ヒュ−ズ本体１を膜抵抗体１７側をケ−ス２の底面側に向けて収容し、枠縁２２に設けた各Ｖノッチ２２１から各リ−ド線１３，１９を引出してある。
【００１５】
このケ−ス２の枠縁２２の内郭は抵抗・温度ヒュ−ズ本体１の絶縁基板１１の外郭を実質上ギャップを残すことなく密嵌状態で納めうるように設定されており、当該内郭の縦寸法並びに横寸法を絶縁基板の縦寸法並びに横寸法のそれぞれに対し、１．１倍以下、好ましくは１．０７倍以下としてある。３はケ−ス２内に注入固化した絶縁材であり、粘度が２万〜２０万cps程度の常温で硬化が可能なエポキシ樹脂液を滴下法により注入し、硬化させ、フラックス塗布温度ヒュ−ズエレメント１５を固化絶縁体内に埋入している。
【００１６】
上記において、保護層１８を含めた膜抵抗体１７の厚みはリ−ド線１９の直径ｄよりも小であり、フラックス塗布温度ヒュ−ズエレメントの高さｈはリ−ド線１３の直径よりも大であり、フラックス塗布温度ヒュ−ズエレメント上の必要絶縁厚みをｔ、絶縁基板の厚みをｅ、膜電極の厚みをｅ’とすれば、ケ−ス２内の深さＴは、
Ｔ≧ｔ＋ｈ＋ｄ＋ｅ＋ｅ’ （１）
に設定される。
【００１７】
上記ケ−スには、電気絶縁物の他、アルミニウム、ステンレス等の金属のプレス成形品の使用も可能であるが、ケ−ス枠縁のＶノッチとリ−ド線との間の絶縁保証の面から、電気絶縁物、特にプラスチック、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ビニルエステル樹脂、フェノ−ル樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリスチレン、ポリカ−ボネ−ト、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエ−テル・エ−テルケトン等の熱可塑性樹脂等の射出成形品を使用することが好ましい。
【００１８】
上記抵抗・温度ヒュ−ズの各部の寸法は通常、次ぎのように設定される。
すなわち、基板の縦（温度ヒュ−ズエレメントの方向）寸法：５〜１２ｍｍ、同横寸法：６〜１８ｍｍ、厚み０．５〜１．５ｍｍ、膜電極の厚み：１０〜８０μｍ、膜抵抗体の厚み：１０〜３５μｍ、保護層の厚み：２０〜２００μｍ、温度ヒュ−ズエレメントの直径：０．３〜１．０ｍｍ、温度ヒュ−ズエレメント上の基板からのフラックスの塗布厚み：０．４〜２ｍｍ、リ−ド線の直径：０．３〜１．３ｍｍ、フラックス塗布温度ヒュ−ズエレメント上の絶縁材厚み：０．１〜２ｍｍ、ケ−スの内郭：基板の外郭寸法の１．００５〜１．１倍、ケ−スの厚み：０．１〜１．０ｍｍとされ、ケ−スの深さＴは上記式により設定される。
【００１９】
上記の抵抗・温度ヒュ−ズにおいては、保護すべき電気回路に対し、一方の膜抵抗体を回路のある部分に、他方の膜抵抗体を回路の他部分にそれぞれ挿入接続し、温度ヒュ−ズエレメントを回路の入力端に挿入接続することによって使用され、何れか一方の膜抵抗体に過電流が流れて当該膜抵抗体が発熱すると、その発生熱で温度ヒュ−ズエレメントが溶断され、回路の通電が遮断される。
【００２０】
本発明により製造する抵抗・温度ヒュ−ズの膜抵抗体の箇数は、回路の如何によっては一箇または三箇とすることもでき、図３の（イ）は膜抵抗体が一箇の場合の抵抗・温度ヒュ−ズ本体の平面図を、図３の（ロ）は同じく底面図をそれぞれ示し、抵抗用の一対の膜電極１６，１６を絶縁基板１１の他面の左右両端側に縦方向中心線ａ−ａに対し対称な配置で設け、この膜電極１６，１６に跨って絶縁基板面に膜抵抗体１７を固着し、この膜抵抗体１７を覆って保護膜１８を設けてある。
なお、図３の（イ）において、１４は温度ヒュ−ズエレメントである。
【００２１】
【作用】
抵抗・温度ヒュ−ズにおいて、膜抵抗体から温度ヒュ−ズエレメントに至る熱伝達経路の媒質の熱抵抗をＲ、熱容量をＣとすると、膜抵抗体の発生熱による温度ヒュ−ズエレメントの温度上昇速度は、既述した通りＲＣで制せられ、Ｃにバラツキがあれば、温度ヒュ−ズエレメントの温度上昇速度にもバラツキが生じる。
【００２２】
Ｃのバラツキには、絶縁体の体積のバラツキが強く関与する。而るに、本発明に係る抵抗・温度ヒュ−ズの製造方法では、抵抗・温度ヒュ−ズ本体を、底板部の周囲に枠縁を設けた上側開放ケ−ス内に前記ヒュ−ズ本体の絶縁基板の外郭を前記ケースの枠縁に密嵌させるように収容し、ケ−ス内に硬化性絶縁材を計量滴下して絶縁体を形成しているから、絶縁体の体積を高精度で一定にでき、絶縁体の体積のバラツキをよく排除でき、上記Ｃのバラツキを充分に防止できる。
【００２３】
勿論、ケ−スの厚み、寸法、絶縁基板の厚み、寸法も通常の成形精度でよく保証でき、温度ヒュ−ズエレメントと膜抵抗体との相対的位置関係も印刷精度が高いためによく保証でき、これらの面からも、Ｃの高精度の一定性を充分に保証できる。
従って、作動特性の一様な抵抗・温度ヒュ−ズを量産できる。
【００２４】
【実施例】
図２の（イ）並びに図２の（ロ）に示す構成を用い、抵抗・温度ヒュ−ズ本体には、図１の（イ）乃至図１の（ニ）に示すものを使用し、熱伝導性絶縁基板には、厚さ０．６ｍｍ、縦９ｍｍ、横１４ｍｍのセラミックス基板を使用し、全ての膜電極を銀ペ−ストの印刷・焼き付けにより形成し、膜電極厚みを２５μｍとした。温度ヒュ−ズエレメントには直径０．５ｍｍ、液相温度９６℃の低融点可溶合金線を使用し、フラックス（軟化点は温度ヒュ−ズエレメントの融点以下）の塗布厚みを１．２ｍｍとした。
【００２５】
膜抵抗体は、抵抗塗料（酸化ルテニウム粉末とガラスフリットとの混合物）の厚み２０μｍの印刷・焼き付けにより、保護膜は低融点ガラスフリットの厚み８０μｍの焼き付けにそれぞれ膜成し、両膜抵抗体の抵抗値をトリミングにより共に１ｋΩに調整した。リ−ド線には、直径０．６ｍｍの銅線を使用した。ケ−スには、フェノ−ル樹脂の射出成形品で、内郭寸法が縦９．７ｍｍ，横１４．９ｍｍ、深さ３．０ｍｍであり、厚みが０．６ｍｍのものを使用し、注入固化絶縁材には、浸漬塗装用のエポキシ樹脂液を使用した。
【００２６】
他方、比較例として、実施例で使用した抵抗・温度ヒュ−ズ本体に、実施例で使用したエポキシ樹脂液を浸漬塗布した通常の基板型抵抗・温度ヒュ−ズを製作した。
【００２７】
実施例並びに比較例で使用したエポキシ樹脂液の常温下でのポットライフは、ほぼ５時間であり、このエポキシ樹脂液のゲル化に起因する抵抗・温度ヒュ−ズの作動特性の変動をチェックするために、実施例でのエポキシ樹脂液の滴下塗布並びに比較例でのエポキシ樹脂液の浸漬塗布を３０分経過ごとに行い、実施例品については滴下時点の異なるもの５箇、比較例品については浸漬塗布時点の異なるもの５箇をそれぞれ作成した。
【００２８】
これらの実施例品並びに比較例品のそれぞれにつき、一の各膜抵抗体と抵抗・温度ヒュ−ズとをそれぞれ直列に接続し、定格電力（１Ｗ）の９倍の電力を印加し、作動時間（通電開始の後、通電が遮断されるまでの時間）を測定したところ、実施例品では３２秒〜３６秒であったのに対し、比較例品においては、２１秒〜３１秒であり、実施例品では作動時間のバラツキが僅小であるのに対し、比較例品においては極めて大であった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る抵抗・温度ヒュ−ズの製造方法は上述した通りの構成であり、作動時間のバラツキを低減若しくは防止でき、所定の過電流が流れたのち、バラツキをよく排除して一定時間で通電を遮断できる抵抗・温度ヒュ−ズ、従って電気回路を高度の信頼性のもとで保護できる抵抗・温度ヒュ−ズを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１の（イ）は本発明において使用する抵抗・温度ヒュ−ズ本体の一例を示す平面図、図１の（ロ）は同じく底面図、図１の（ハ）は図１の（イ）におけるハ−ハ断面図、図１の（ニ）は図１の（ロ）におけるニ−ニ断面図である。
【図２】図２の（イ）は本発明により製造される抵抗・温度ヒュ−ズの一例を示す断面図、図２の（ロ）は図２の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
【図３】図３の（イ）は本発明において使用する抵抗・温度ヒュ−ズ本体の別例を示す平面図、図３の（ロ）は同じく底面図である。
【図４】図４の（イ）は従来のケ−ス型抵抗・温度ヒュ−ズを示す断面図、図４の（ロ）は図４の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
【図５】図５の（イ）は従来の基板型抵抗・温度ヒュ−ズを示す平面説明図、図５の（ロ）は同じく底面説明図、図５の（ハ）は図５の（イ）におけるハ−ハ断面図、図５の（ニ）は図５の（ロ）におけるニ−ニ断面図である。
【符号の説明】
１１絶縁基板
１２膜電極
１３リ−ド線
１４温度ヒュ−ズエレメント
１５フラックス
１６膜電極
１７膜抵抗体
１９リ−ド線
１抵抗・温度ヒュ−ズ
２ケ−ス
２１底板部
２２枠縁
３硬化性絶縁材

Claims

熱伝導性絶縁基板の片面に温度ヒュ−ズエレメントを、同基板の他面に膜抵抗体をそれぞれ設け、温度ヒュ−ズエレメント並びに膜抵抗体のそれぞれにリ−ド線を接続した抵抗・温度ヒュ−ズ本体を、底板部の周囲に枠縁を設けた上側開放ケ−ス内に前記ヒュ−ズ本体の絶縁基板の外郭を前記ケースの枠縁に密嵌させるように収容し、該ケ−ス内に硬化性絶縁材を定量滴下により注入することを特徴とする抵抗・温度ヒュ−ズの製造方法。