JP3770408B2 - Substrate type resistance / temperature fuse and protection method for equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子または電気器の保全に使用する基板型抵抗・温度ヒュ−ズ及び機器の保護方法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、電子または電気機器の回路に挿入接続され、過電流により抵抗体が発熱し、その発生熱で温度ヒュ−ズが溶断され、機器への通電の遮断により機器の異常発熱、ひいては火災の発生を未然に防止するために使用されている。
かかる抵抗・温度ヒュ−ズとして、セラミックス基板に膜導体並びに膜抵抗体を形成し、この膜抵抗体に近接して低融点金属片を配設した基板型抵抗・温度ヒュ−ズが公知である。
【0003】
この基板型抵抗・温度ヒュ−ズとしては、各種の構成が知られている。図3は、公知の基板型抵抗・温度ヒュ−ズの一例を示し、セラミックス基板1’の片面に膜導体52’,52”を形成し、一方の膜導体52”の中間に膜抵抗体2’を橋設し、膜導体52’,52”の先端部間に低融点金属片3’を橋設し、低融点金属片3’上にフラックス4’を塗布し、各膜導体52’,52”のリ−ド線接続用ランドにリ−ド線6’,6’を接続し、更に、セラミックス基板片面にエポキシ樹脂等の絶縁被覆層7’を設けている。(実開昭63−97207号公報)
【0004】
この基板型抵抗・温度ヒュ−ズの作動機構は、膜抵抗体の発生熱が低融点金属片に伝達され、低融点金属片の温度が融点に達したときに、低融点金属片が溶断されることにあるが、膜抵抗体の発生熱量が比較的小さい場合(定格入力電力の4〜6倍程度の入力の場合)は、温度上昇速度が比較的緩やかになり、比熱の関与が少なくなり、膜導体が熱伝達媒質の主体となってくる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように膜抵抗体の発生熱が比較的小さい場合、図3に示す基板型抵抗・温度ヒュ−ズにおいては、膜抵抗体2’から一方のリ−ド線6’に至る膜導体52”の距離が比較的短いために、膜抵抗体2’の発生熱が一方のリ−ド線を経て外部に放熱され易く、それだけ膜抵抗体2’の温度上昇速度が遅くなるから、抵抗・温度ヒュ−ズの作動速度も遅くなると考えられる。
【0006】
また、膜導体が熱伝達媒質の主体となるときは、低融点金属片3’においては、膜抵抗体2’と膜導体52”で接続された側の一端部が他の部分よりも集中的に加熱され、低融点金属片全体の溶融による球状化分断は期待し難く、図2の(ロ)に示すように、その一端部端の局部的溶融による球状化分断となると推察されるから、分断距離が短くなり(球状化分断は、溶融金属の表面張力による変形で生じ、低融点金属片の溶融が局部的になると、その変形も少なくなり、分断距離が短くなる)、分断箇所の絶縁距離が不充分となって、再導通の発生等、確実な電気的遮断を保証し難い。
【0007】
本発明の目的は、セラミックス基板の片面に膜導体並びに膜抵抗体を形成し、その膜導体に低融点金属片を接続し、膜抵抗体と低融点金属片とを膜導体で直結した基板型抵抗・温度ヒュ−ズにおいて、膜抵抗体の発生熱が比較的小さいときでの作動性並びに作動直後での絶縁性の向上を図ることにある。
【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、セラミックス基板の片面の中間に低融点金属片が設けられ、同上基板片面の一端部側に、上記低融点金属片の中央線を挾んで膜抵抗体が設けられ、上記低融点金属片両端の各端と上記の各膜抵抗体内側端との間がそれぞれ中間膜導体により接続され、同上基板片面に上記の各膜抵抗体外側端から基板他端にわたってリ−ド用膜導体が設けられ、これらの各リ−ド用膜導体にそれぞれリ−ド線が接続され、上記低融点金属片にフラックスが塗布され、同上基板の片面に絶縁被覆が施されていることを特徴とする構成である。
本発明に係る機器の保護方法は、上記の基板型抵抗・温度ヒュ−ズを使用して、機器を定格入力電力の4〜6倍の入力から保護することを特徴とする構成である。
【0009】
以下、図面を参照しつつ本発明の構成を説明する。
図1の(イ)は、本発明に係る基板型抵抗・温度ヒュ−ズの一構成例を示す説明図、図1の(ロ)は、図1の(イ)におけるロ−ロ断面図である。
図1の(イ)並びに図1の(ロ)において、1はセラミックス基板である。
【0010】
2,2は膜抵抗体であり、セラミックス基板1の片面の一端側に、該基板1の中央線(後述の低融点金属片3の中央線)n−nに対して左右対称に設けられており、両膜抵抗体2,2の抵抗値はほぼ等しく設定されている。3は低融点金属片であり、基板片面の中間に設けられており、上記中央線n−nに対して左右対称である。4は低融点金属片上に塗布されたフラックスである。51,51は中間膜導体であり、低融点金属片3の両端の各端と上記各膜抵抗体2の内側端21との間を接続している。52,52は、リ−ド用膜導体であり、同上基板片面に上記各膜抵抗体2の外側端22から基板他端にわたって設けられており、他端部にはリ−ド線接続用ランド520を備えている。6は各リ−ド用膜導体52の他端520に接続された絶縁被覆リ−ド線である。7は同上基板片面に被覆された絶縁層である。
【0011】
上記基板型抵抗・温度ヒュ−ズにおいては、セラミックス基板の片面への膜導体の形成、膜抵抗体の形成並びに抵抗値調整、リ−ド線の接続、低融点金属片の接続、フラツクスの塗布、絶縁被覆層の形成の手順で製造することができる。
上記セラミックス板1には、厚み0.1mm〜2.0mm好ましくは0.4mm〜1.2mmの96%アルミナ、ベリリア、炭化珪素、窒化アルミニウム、ステアタイト等を使用できる。
【0012】
上記の膜導体51,52は、導体ぺ−ストのスクリ−ン印刷またはディスペンサ−並びに焼付け等による厚膜法で形成することが好ましく、導体ぺ−ストには、Ag系、Ag−Pt系、Ag−Pd系、Cu系、Pt系、Au系ペ−スト等を使用でき、膜厚みは、通常10〜30μmとされる。
【0013】
上記膜抵抗体2については、抵抗ぺ−ストを印刷・焼付けし、その上にガラス20をオ−バコ−トすることにより形成できる。この膜抵抗体の形成には、抵抗ペ−ストの印刷・焼き付けにより膜抵抗を形成し、その上に第1ガラスコ−トを焼付けたうえで、レ−ザ−トリミングにより所定の抵抗値に調整し、次いで第2のガラスコ−トを焼き付ける方法を使用することが望ましい。抵抗ぺ−ストには、RuO2系、Ta−Tan系、SnO2−Ta2O5系、LaB6系、SnO2−Ta系、SrRuO3系、TaSi2系、MoSi2系、Ag−Pd系ペ−スト等を使用でき、膜抵抗体の厚みは、通常5〜40μmとされる。
【0014】
上記低融点金属片3には、作動温度に応じた融点の丸線または箔状合金が使用され、通常、Sn,Pb,In、Sb、Cd等の中から選択された2〜4成分系の共晶合金が使用される。
【0015】
上記フラックス4については、上記低融点金属片3の融点よりも充分に低い軟化点を有し、通常、天然ロジンまたは合成ロジンに活性剤を添加したものが使用される。
上記の絶縁被覆7には、フラックス4の軟化点よりも充分に低い温度で被覆可能なものが使用され、例えば、エポキシ樹脂の常温下での滴下塗装を使用できる。
【0016】
【作用】
膜抵抗体2,2のジュ−ル熱が中間膜導体51,51乃至はセラミックス基板1を熱伝達媒質として低融点金属片3に伝達され、低融点金属片3が溶融され、溶融フラックスの作用(酸化皮膜の除去作用、溶融金属のぬれ性改善等)で、溶融金属の表面張力による球状化が促され、溶融金属の球状化分断により通電が遮断されるに至る。この場合、ジュ−ル熱量が比較的小なるときは、低融点金属片の温度が低融点金属片の融点(作動温度)に達する際での温度変化が緩やかであり、定常状態に近く、比熱の関与がほとんど無く、熱伝達媒質の主体は、熱導伝性に優れた膜導体(金属粒子等が多量に含有されている)となる。
【0017】
而るに、膜抵抗体2からリ−ド線6に至る膜導体52の長さが、図3に示す従来例よりも長くされ、その間の熱抵抗が高くされているから、そのリ−ド線6を経ての放熱がそれだけ減少され、基板型抵抗・温度ヒュ−ズ全体がそれだけ迅速に加熱され、基板型抵抗・温度ヒュ−ズの作動もそれだけ迅速化される。また、低融点金属片3においては、両側の膜抵抗体2,2から中間膜導体51,51を伝って伝達されてくるジュ−ル熱により、両端が溶融され、図2の(イ)に示すように両端を核として球状化分断され、片端のみでの球状化分断である図2の(ロ)の場合に較べて、分断距離を長くでき、分断間に充分な絶縁を保証でき、再導通等の支障を排除できる。
これらの作用は、次ぎの実施例と比較例との作動時間並びに作動直後での絶縁強度試験の比較からも確認できる。
【0018】
【実施例】
〔実施例〕
図1の(イ)並びに図1の(ロ)において、セラミックス基板1には、厚み1mm、a7mm、b10mmの96%アルミナ板を使用した。膜導体51,52はAg系ペ−ストの印刷・焼き付けにより形成し、リ−ド用膜導体52の長さcは9mm、リ−ド線接続用ランド部520の寸法はd3mm、e2mm、ランド部以外の巾fは0.5mmとした。
【0019】
各膜抵抗体2には、RuO2系ペ−ストの印刷・焼付けにより形成し、レ−ザ−トリミングにより10Ωに調整し、セラミックス基板先端から膜抵抗体までの距離hを2mmとし、縦寸法kを1mm、横寸法mを1.5mmとしたものを使用した。低融点金属片3には、融点95℃、直径0.4mmφの合金丸線を使用し、低融点金属片3と膜抵抗体2との距離pを1mmに設定した。フラックス4には、天然ロジンを主成分とするものを使用した。リ−ド線6には、銅線直径0.6mmφの絶縁被覆銅線を使用した。絶縁被覆7は、エポキシ樹脂液の常温下での滴下塗装により施した。
【0020】
〔比較例〕
図3において、セラミックス基板1’、低融点金属片3’、フラックス4’、リ−ド線6’並びに絶縁被覆7’等には、実施例と同材質、同一寸法のものを使用し、膜抵抗体2’には、実施例と同様RuO2系ペ−ストの印刷・焼付けで、縦寸法kが2mm、横寸法m’が3mmであり、レ−ザ−トリミングにより20Ωに調整したものを使用した。膜導体52’,52”も実施例と同様、Ag系ペ−ストの印刷・焼き付けにより形成し、巾fは0.5mmとし、リ−ド線接続用ランド部の寸法は実施例に同じとした。膜抵抗体2’からセラミックス基板後端までの距離p”は4mmとし、低融点金属片3’と膜抵抗体2’との間隔p’は2mmとした。
【0021】
これらの実施例品並びに比較例品につき(それぞれ試料数は50個とした)、4.47ボルト、1ワットで通電し、作動時間(通電開始後、通電が遮断されるまでの時間)を測定したところ、比較例品では150秒(平均値)であったのに対し、実施例品では90秒(平均値)であり、比較例品に対し、40%もの短縮であった。
また、作動後での両リ−ド線間の絶縁強度を測定したところ、比較例品では絶縁抵抗が500ボルト印課で1×1010Ωであったのに対し、実施例品では500ボルト印課で1×1012Ωであり、比較例品に対し、100倍も高かった。
【0022】
【発明の効果】
本発明に係る基板型抵抗・温度ヒュ−ズにおいては、膜抵抗体のジュ−ル熱量が比較的小さい場合での作動性迅速性並びに作動直後での絶縁強度を良好に保証でき、例えば、定格入力電力の4〜6倍程度の入力から機器を保護する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1の(イ)は本発明の一構成例を示す説明図、図1の(ロ)は図1の(イ)におけるロ−ロ断面図である。
【図2】本発明に係る基板型抵抗・温度ヒュ−ズと従来の基板型抵抗・温度ヒュ−ズにおける低融点金属片の溶断状態を示す説明図である。
【図3】従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 セラミックス基板
2 膜抵抗体
3 低融点金属体
51 中間膜導体
52 リ−ド膜導体
6 リ−ド線
7 絶縁被覆[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a substrate type resistance / temperature fuse used for the maintenance of electronic or electrical equipment and a method for protecting equipment .
[0002]
[Prior art]
In the resistance / temperature fuse, it is inserted and connected to the circuit of electronic or electrical equipment, the resistor generates heat due to overcurrent, the temperature fuse is blown by the generated heat, and the equipment is disconnected by cutting off the power to the equipment. It is used to prevent abnormal heat generation and eventually fire.
As such a resistance / temperature fuse, a substrate-type resistance / temperature fuse in which a film conductor and a film resistor are formed on a ceramic substrate and a low-melting point metal piece is disposed in the vicinity of the film resistor is known. .
[0003]
Various configurations are known as the substrate type resistance / temperature fuse. FIG. 3 shows an example of a known substrate-type resistance / temperature fuse, in which
[0004]
The operation mechanism of this substrate type resistance / temperature fuse is such that when the heat generated by the film resistor is transmitted to the low melting point metal piece and the temperature of the low melting point metal piece reaches the melting point, the low melting point metal piece is blown out. However, when the amount of heat generated by the membrane resistor is relatively small (when the input is about 4 to 6 times the rated input power), the rate of temperature rise is relatively slow and the specific heat is less involved. The membrane conductor becomes the main component of the heat transfer medium.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the heat generated by the film resistor is relatively small as described above, in the substrate type resistance / temperature fuse shown in FIG. 3, the film conductor extending from the film resistor 2 'to one of the lead wires 6' is used. Since the distance of 52 ″ is relatively short, the heat generated by the
[0006]
Further, when the film conductor is the main body of the heat transfer medium, in the low melting
[0007]
An object of the present invention is to form a substrate type in which a film conductor and a film resistor are formed on one surface of a ceramic substrate, a low melting point metal piece is connected to the film conductor, and the film resistor and the low melting point metal piece are directly connected by the film conductor. In the resistance / temperature fuse, the operability when the heat generated by the film resistor is relatively small and the insulation immediately after the operation are improved.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The substrate-type resistance / temperature fuse according to the present invention is a film in which a low melting point metal piece is provided in the middle of one surface of a ceramic substrate, and the center line of the low melting point metal piece is sandwiched on one end side of the same substrate side surface. A resistor is provided, and each end of the low-melting-point metal piece is connected to the inner end of each film resistor by an intermediate film conductor. Lead film conductors are provided over the other end, lead wires are connected to each of the lead film conductors , flux is applied to the low melting point metal piece, and insulation coating is applied to one side of the substrate. It is the structure characterized by being given.
The device protection method according to the present invention is characterized in that the device is protected from an input of 4 to 6 times the rated input power by using the substrate-type resistance / temperature fuse.
[0009]
The configuration of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1A is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a substrate type resistance / temperature fuse according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the roll in FIG. is there.
In FIG. 1A and FIG. 1B,
[0010]
[0011]
In the above-mentioned substrate type resistance / temperature fuse, formation of a film conductor on one side of a ceramic substrate, formation of a film resistor and resistance adjustment, connection of lead wires, connection of low melting point metal pieces, application of flux It can be manufactured by the procedure of forming the insulating coating layer.
The
[0012]
The above-mentioned
[0013]
The
[0014]
For the low melting
[0015]
The
As the insulating
[0016]
[Action]
The Joule heat of the
[0017]
Therefore, the length of the
These effects can be confirmed from the comparison of the operation time between the following examples and the comparative example and the insulation strength test immediately after the operation.
[0018]
【Example】
〔Example〕
1A and 1B, a 96% alumina plate having a thickness of 1 mm, a7 mm, and b10 mm was used for the
[0019]
Each
[0020]
[Comparative Example]
In FIG. 3, the
[0021]
For each of these example products and comparative example products (the number of samples was 50), energization was performed at 4.47 volts and 1 watt, and the operation time (time from the start of energization until the energization was cut off) was measured. As a result, it was 150 seconds (average value) in the comparative product, and 90 seconds (average value) in the example product, which was 40% shorter than the comparative product.
In addition, when the insulation strength between the lead wires after operation was measured, the comparative example product had an insulation resistance of 1 × 10 10 Ω at 500 volts, while the example product had 500 volts. The imprint was 1 × 10 12 Ω, which was 100 times higher than that of the comparative product.
[0022]
【The invention's effect】
In the substrate type resistance / temperature fuse according to the present invention, it is possible to satisfactorily assure the quick operation and the insulation strength immediately after the operation when the Jule heat quantity of the film resistor is relatively small. This is useful for protecting a device from an input of about 4 to 6 times the input power.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is an explanatory view showing a configuration example of the present invention, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view of FIG.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a fusing state of a low-melting point metal piece in a substrate type resistance / temperature fuse according to the present invention and a conventional substrate type resistance / temperature fuse.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
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JP18995494A JP3770408B2 (en) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | Substrate type resistance / temperature fuse and protection method for equipment |
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