JP3594649B2

JP3594649B2 - 基板型抵抗・温度ヒュ−ズ

Info

Publication number: JP3594649B2
Application number: JP7266494A
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: 1994-03-17
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JPH07262896A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、基板タイプの合金型温度ヒュ−ズに２箇の独立の抵抗体を内蔵させた基板型抵抗・温度ヒュ−ズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
抵抗・温度ヒュ−ズにおいては、合金型の温度ヒュ−ズエレメントと抵抗体とを近接配置で一体化し、抵抗体における過電流に基づく発生熱で温度ヒュ−ズエレメントを溶断させて、その過電流を遮断している。
【０００３】
従来、抵抗・温度ヒュ−ズとして、熱伝導性絶縁基板上に温度ヒュ−ズエレメントと膜抵抗とを設け、この絶縁基板上を絶縁層で被覆した基板型抵抗・温度ヒュ−ズが公知である。
【０００４】
この基板型抵抗・温度ヒュ−ズとして、絶縁基板の片面に温度ヒュ−ズエレメントを設け、同片面に温度ヒュ−ズエレメントを挾んで２箇の膜抵抗を設け、これらの膜抵抗を直列に接続し、温度ヒュ−ズエレメントの膜抵抗過電流通電発熱による加熱を一様に行わせるものが公知である（例えば、実開平２−８２８５６号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本出願人においては、１箇の温度ヒュ−ズエレメントに対し２箇の独立の膜抵抗を使用し、保護すべき電気回路に対し、一方の膜抵抗を回路のある部分に、他方の膜抵抗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し、何れか一方の膜抵抗に過電流が流れて当該膜抵抗が発熱すると、その発生熱で温度ヒュ−ズエレメントを溶断させる基板型抵抗・温度ヒュ−ズの開発を進めている。
【０００６】
而るに、上記した絶縁基板の片面に温度ヒュ−ズエレメントを設け、同片面に温度ヒュ−ズエレメントを挾んで２箇の膜抵抗を設けた基板型抵抗・温度ヒュ−ズにおいては、基板の平面寸法が大きく、熱容量が大であるために、一の膜抵抗の過電流通電発熱に基づく温度ヒュ−ズエレメントの温度上昇速度が遅く、作動速度が低速であって、この基板型抵抗・温度ヒュ−ズを、上記した２箇の膜抵抗のそれぞれの独立の過電流通電発熱で温度ヒュ−ズエレメントを作動させる方式で使用しても、満足な作動は期待できない。
【０００７】
本発明の目的は、２箇の膜抵抗を有する基板型抵抗・温度ヒュ−ズにおいて、個々の膜抵抗に別個に過電流を流したときの各膜抵抗の通電発熱に基づく温度ヒュ−ズエレメントの溶断を、充分迅速に行わせることのできる基板型抵抗・温度ヒュ−ズを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板型抵抗・温度ヒュ−ズは、１箇の温度ヒュ−ズエレメントに対して２箇の抵抗体を有し、各抵抗体の独自の過電流通電発熱により温度ヒュ−ズエレメントを溶断させる抵抗・温度ヒュ−ズであり、熱伝導性電気絶縁基板の片面に、巾中央線の前端側並びに後端側にそれぞれ温度ヒュ−ズエレメント用膜電極を設け、これらの膜電極間に温度ヒュ−ズエレメントを橋設し、上記基板の他面に、上記温度ヒュ−ズエレメントの裏にあたる部位を挾んで基板の前端部に延在する２本の前方膜電極と同じく後端部に延在する２本の後方膜電極とを前記温度ヒュ−ズエレメント用膜電極にオーバーラップさせて設け、一方の前方膜電極と一方の後方膜電極との間並びに他方の前方膜電極と他方の後方膜電極との間に、上記温度ヒュ−ズエレメントの裏にあたる部位の左右に膜抵抗を前記温度ヒュ−ズエレメント用膜電極にオーバーラップさせて橋設し、これらの両膜抵抗に、巾中央線に向かう上記前方膜電極又は後方膜電極寄りの水平方向切り込み線を経て基板の前方膜電極から後方又は後方から前方に向い同中央線に対し並行に延びる垂直方向切り込みを設け、この垂直方向切り込み長さの調整により両膜抵抗の抵抗値を所定の抵抗値に設定したことを特徴とする。
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の構成を詳細に説明する。
図１の（イ）は本発明に係る抵抗・温度ヒュ−ズの平面説明図を、図１の（ロ）は同じく底面説明図を示し、図２の（イ）は図１の（イ）におけるイ−イ断面図を、図２の（ロ）は図１の（ロ）におけるロ−ロ断面図をそれぞれ示している。
【００１０】
図１並びに図２において、１１は熱伝導性の電気絶縁基板であり、セラミックス基板を好適に使用できる。１２，１２は絶縁基板１１の片面において、巾中央線（縦中央線）ａ−ａの両端側に設けられ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、縦中央線ａ−ａに対し左右対称の膜電極が横中央線ｂ−ｂに対し上下対称に配設されている。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されたリ−ド線である。１４は膜電極間に溶接により上記の巾中央線ａ−ａに沿い橋設された温度ヒュ−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上に塗布されたフラックスであり、ロジンを主成分とするものが使用されている。
【００１１】
１６，１６は絶縁基板１１の他面において、上記温度ヒュ−ズエレメント１４の裏にあたる部位を挾んで絶縁基板１１の前端部に延在する２本の前方膜電極、１６’，１６’は同他面において上記温度ヒュ−ズエレメント１４の裏にあたる部位を挾んで絶縁基板１１の後端部に延在する２本の後方膜電極であり、何れの電極１６，１６’においても、リ−ド線取付部１６１が絶縁基板１１の左右両端側に設けられている。これらの膜電極１６，１６’も上記膜電極１２と同様、印刷法により形成されている。１７は各一対の前方膜電極１６と後方膜電極１６’との間に跨り、焼成された膜抵抗であり、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）の印刷・焼き付けにより形成されている。これらの膜抵抗１７，１７の形状は温度ヒュ−ズエレメント１４を中心線として左右対称とすることが好ましい。
【００１２】
ｘ，ｘ’は各膜抵抗に、後方膜電極１６’寄り（又は前方膜電極１６寄りでもよい）の位置で温度ヒュ−ズエレメント１４側に向かって切り込まれた水平切り込み、ｙ，ｙ’はこの水平切り込みに続いて上記巾中央線に並行に後方膜電極１６’側から前方膜電極１６側に向かって（又は前方膜電極１６側から後方膜電極１６’側に向かってでもよい）切り込まれた垂直切り込みであり、垂直切り込みｙ，ｙ’の長さの調節により（トリミングにより）、各膜抵抗が所定の抵抗値に設定されている。１８は両膜抵抗１７，１７を覆って設けられた保護膜である。１９は膜電極１６に溶接またはろう接により接続されたリ−ド線である。
２０は絶縁基板１１の全体に被覆された絶縁層であり、硬化性樹脂液、例えば、エポキシ樹脂液への浸漬塗装により被覆することができる。
【００１３】
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、絶縁基板の縦（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−ズエレメントの長さ：１〜７ｍｍ、リ−ド線の直径：０．３〜１．３ｍｍ、絶縁層の平均厚み：０．１〜５ｍｍとされる。
【００１４】
温度ヒュ−ズエレメント用膜電極１２のヒュ−ズエレメント取付部１２２の面積は、後述するヒュ−ズエレメントの球状化分断をスム−ズに行わせ得るように、ヒュ−ズエレメントの体積１ｍｍ^３当たり４〜８ｍｍ^２とされ、通常、横幅が３〜９ｍｍ、縦長さが０．５０〜４ｍｍとされる。
【００１５】
【作用】
本発明に係る基板型抵抗・温度ヒュ−ズにおいては、絶縁基板の片面に温度ヒュ−ズエレメントを、絶縁基板の他面に膜抵抗を設けているから、温度ヒュ−ズエレメント用膜電極と膜抵抗並びに膜抵抗用電極とを上下位置関係においてオ−バ−ラップさせることができ、絶縁基板の同一片面に温度ヒュ−ズエレメントと膜抵抗とを設ける場合に比べ、絶縁基板の平面寸法を小にでき、抵抗・温度ヒュ−ズ全体の熱容量を小さくできる。
【００１６】
また、膜抵抗のトリミングによる抵抗設定が、温度ヒュ−ズエレメントに向かう水平方向切り込みによる粗調整（切り込み単位長さ当たりの残断面積の変化に反比例して調整されるため、その切り込み単位長さによる調整量が大である）と温度ヒュ−ズエレメントに並行な垂直方向切り込みによる微調整（切り込み単位長さに比例する調整量）とで行われており、温度ヒュ−ズエレメント寄りの膜抵抗部分で電流密度が最大となり、膜抵抗の発熱中心が温度ヒュ−ズエレメントに接近され（トリミング無しの場合の発熱中心は、膜抵抗の中央点であり、トリミングにより、この発熱中心が移動するが、本発明においては、温度ヒュ−ズエレメントに接近する方向に移動する）、各膜抵抗の発熱中心から温度ヒュ−ズエレメントまでの距離が短縮される。
【００１７】
本発明の抵抗・温度ヒュ−ズの使用においては、一方の膜抵抗が回路のある部分に、他方の膜抵抗が回路の他部分にそれぞれ挿入接続され、温度ヒュ−ズエレメントが回路の入力端に挿入接続される。而して、何れか一方の膜抵抗に過電流が流れて当該膜抵抗が発熱すると、その発生熱で温度ヒュ−ズエレメントが加熱溶融される。この場合、抵抗・温度ヒュ−ズ全体の熱容量が小さく、かつ、各膜抵抗の発熱中心から温度ヒュ−ズエレメントまでの距離が充分に短いから、各膜抵抗の過電流発熱時点から温度ヒュ−ズエレメント溶断時点までの時間を充分に短くでき、温度ヒュ−ズエレメントを迅速に加熱溶融できる。この加熱溶融金属は、温度ヒュ−ズエレメントの体積に対し温度ヒュ−ズエレメント用膜電極の面積を充分に広くしてあるから、溶融フラックスとの共存下、膜電極に充分な面積で濡らされ、その濡れに基づき発生する界面張力でスム−ズに球状化分断されて、回路への通電が遮断される。
【００１８】
【実施例】
〔実施例〕
図示の構成を用いた。熱伝導性絶縁基板には、厚さ０．６ｍｍ、縦長さ９ｍｍ、横巾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、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、長さ３ｍｍの液相温度９６℃の低融点可溶合金線を使用し、その上にフラックス（ヒュ−ズエレメントの融点よりも低い軟化点のもの）を塗布した。温度ヒュ−ズエレメント用膜電極のヒュ−ズエレメント取付部の横巾は５ｍｍ、縦長さは２ｍｍとした。
【００１９】
膜抵抗は、酸化ルテニウム系抵抗塗料（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・焼き付けにより設け、各膜抵抗の巾は４ｍｍ、長さは５ｍｍとし、温度ヒュ−ズエレメントからの各膜抵抗までの距離を共に０．５ｍｍとした。トリミングの水平方向切り込み長さを３ｍｍ、垂直方向切り込み長さを３ｍｍとして、抵抗値を１ｋΩに設定した。保護膜は低融点ガラスフリットの厚み２０μｍの焼き付けにより設けた。リ−ド線には全て、直径０．６ｍｍの銅線を使用した。
絶縁層をエポキシ樹脂液への浸漬塗装により被覆し、その平均厚みを０．５ｍｍとした。
【００２０】
これらの実施例品４０個の内、２０個について一方の膜抵抗と温度ヒュ−ズエレメントとを直列に接続し、定格電力（１Ｗ）の９倍に相当する電流９４．９ｍＡを流し、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、２１秒〜２３秒であった。更に、残りの２０個について、他方の膜抵抗と温度ヒュ−ズエレメントとを直列に接続し、上記と同一電流のもとで、同じようにして作動時間を測定したところ、２１秒〜２３秒であつた。
【００２１】
〔比較例〕
熱伝導性絶縁基板には、厚さ０．６ｍｍ、縦長さ９ｍｍ、横巾２０ｍｍのセラミックス基板を使用し、温度ヒュ−ズエレメントをこの基板の片面の中央に、同片面に温度ヒュ−ズエレメントを挾んで膜抵抗をそれぞれ実施例と同様にして設け、温度ヒュ−ズエレメント膜電極と膜抵抗用電極との間に０．５ｍｍの間隔を隔て、各膜抵抗を実施例と同様にトリミングして１ｋΩに設定し、各膜抵抗上に実施例と同様に厚み２０μｍの低融点ガラスフリットの保護層を焼き付け、温度ヒュ−ズエレメント上に実施例と同様にフラックスを塗布し、実施例と同様にして絶縁層をエポキシ樹脂液への浸漬塗装により被覆した。
【００２２】
この比較例につき、実施例と同様にして、各膜抵抗に対する温度ヒュ−ズエレメントの作動時間を測定したところ、作動時間は２９秒〜３２秒であり、実施例に対し、８秒の作動遅れが認められた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、２箇の独立した膜抵抗に対する温度ヒュ−ズエレメントの共用と絶縁基板の両面利用とにより全体の小型化をよく達成でき、この小型化に基づく熱容量の低減と各膜抵抗の発熱中心の温度ヒュ−ズエレメントへの接近とにより、各抵抗体の独自の過電流通電発熱による温度ヒュ−ズエレメントの溶断を迅速に行わせることができ、２箇の抵抗体を有し、各抵抗体の独自の過電流通電発熱により温度ヒュ−ズエレメントを迅速に溶断させ得る基板型抵抗・温度ヒュ−ズを提供できる。
【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・温度ヒューズの一例を示す平面図、図１の（ロ）は同じく底面図である。
【図２】図２の（イ）は図１の（イ）におけるイーイ断面図、図２の（ロ）は図１の（ロ）におけるローロ断面図である。
【符号の説明】
１１絶縁基板
１２膜電極
１３リード線
１４温度ヒューズエレメント
１５フラックス
１６膜電極
１６‘ 膜電極
１７膜抵抗
１９絶縁層
ｘ水平方向切り込み
ｘ‘ 水平方向切り込み
y 垂直方向切り込み
y‘ 垂直方向切り込み

Claims

１箇の温度ヒュ−ズエレメントに対して２箇の抵抗体を有し、各抵抗体の独自の過電流通電発熱により温度ヒュ−ズエレメントを溶断させる抵抗・温度ヒュ−ズであり、熱伝導性電気絶縁基板の片面に、巾中央線の前端側並びに後端側にそれぞれ温度ヒュ−ズエレメント用膜電極を設け、これらの膜電極間に温度ヒュ−ズエレメントを橋設し、上記基板の他面に、上記温度ヒュ−ズエレメントの裏にあたる部位を挾んで基板の前端部に延在する２本の前方膜電極と同じく後端部に延在する２本の後方膜電極とを前記温度ヒュ−ズエレメント用膜電極にオーバーラップさせて設け、一方の前方膜電極と一方の後方膜電極との間並びに他方の前方膜電極と他方の後方膜電極との間に、上記温度ヒュ−ズエレメントの裏にあたる部位の左右に膜抵抗を前記温度ヒュ−ズエレメント用膜電極にオーバーラップさせて橋設し、これらの両膜抵抗に、巾中央線に向かう上記前方膜電極又は後方膜電極寄りの水平方向切り込み線を経て基板の前方膜電極から後方又は後方から前方に向い同中央線に対し並行に延びる垂直方向切り込みを設け、この垂直方向切り込み長さの調整により両膜抵抗の抵抗値を所定の抵抗値に設定したことを特徴とする基板型抵抗・温度ヒュ−ズ。