JP4234818B2

JP4234818B2 - 抵抗温度ヒューズとその製造方法

Info

Publication number: JP4234818B2
Application number: JP25847198A
Authority: JP
Inventors: 信二岡本; 陽三小原
Original assignee: Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2018-09-11
Also published as: JP2000090793A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子部品や電子製品等の使用中に過電流や発熱が生じたときに断線し、回路やその他重要な部品の破損を防ぐ抵抗温度ヒューズとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の抵抗温度ヒューズは、セラミック等からなる外装容器内に、外部回路と接続するリード線を取り付けた温度ヒューズと抵抗体とを設け、さらにこの外装容器内に絶縁性のセメントや樹脂等を充填したものであった。ここで温度ヒューズは過電流や温度の上昇を感知し、瞬間的に断線する機能を有し、一方、抵抗体は所定の抵抗値を有するものである。
【０００３】
また抵抗体と温度ヒューズはそれぞれ外部回路と接続するリード線を設けており、またこれらは所定幅だけ離れて配置され、抵抗体の表面が絶縁性の樹脂等で覆われていることから、抵抗体と温度ヒューズ間は電気的に絶縁されていた。
【０００４】
このような抵抗温度ヒューズを設けた機器に過電流や発熱等の異常が発生した場合、リード線を介して抵抗体と直列に接続した回路に過電流が流れると、抵抗体が発熱する。そしてこの熱により温度ヒューズが溶断し、温度ヒューズとリード線を介し直列に接続された回路が遮断される。
【０００５】
また他の形態の抵抗温度ヒューズとして、特開平９−６３４４２号公報に開示されているように、一対の電極と、この電極を架橋するように設けられた抵抗体を有する第一構体と、可溶体を設けた第二構体とからなるものも提案されている。この第一構体と第二構体は、抵抗体と可溶体とが接触することなく配置され、第一構体と第二構体間の隙間及び可溶体表面は絶縁部材で覆われている。また抵抗体と接続する電極及び可溶体の両端部にはそれぞれリード線が設けられている。
【０００６】
この抵抗温度ヒューズの動作は、この抵抗温度ヒューズを取り付けた機器に異常が発生し過電流が流れると、抵抗体が発熱し、この熱が可溶体に伝わる。そして、可溶体の温度が融点以上に達すると、可溶体が溶けて切断し、第二構体とリード線を介して直列に接続した回路が遮断される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の前者の場合、温度ヒューズや抵抗体の位置が外装容器内で所定の位置からずれ、このため発熱のムラができた。またあるいはセメントや樹脂等を挿入した際、温度ヒューズと抵抗体間の距離が均一にならず、温度ヒューズへの熱の伝導や熱の応答時間にバラツキが生じた。さらに抵抗体が発熱して生じた熱は、抵抗体の周囲の樹脂やセメント、あるいは外装容器にまで広く分散されるため、抵抗体がかなり高温の熱を発しないと温度ヒューズが作動せず、熱の応答性が悪かった。
【０００８】
一方上記従来の技術の後者の場合、構成部材が多く、製造工程が複雑なことから生産性が低く、また製造コストを低く押さえることが困難であった。
【０００９】
この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、過電流等により生じた熱を伝導し、確実に回路を遮断することができ、製造工程が簡単で、小型化が容易な抵抗温度ヒューズとその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の抵抗温度ヒューズは、互いに離間した少なくとも一対の金属フレーム材間に抵抗体が架橋するように固定され、この金属フレーム材が電極を構成し、上記一対の金属フレーム材の架橋部間に架橋して表面実装された上記抵抗体の裏面電極のうち、接触面積の大きい方の上記架橋部に接続される方の上記裏面電極が広く形成され、上記架橋部との接触面積を大きくして上記抵抗体の発熱時にその熱が上記架橋部の金属フレーム材に伝わりやすいように形成され、上記抵抗体が固定された上記金属フレーム材上に上記抵抗体に近接してヒューズワイヤが接着され、上記抵抗体とは絶縁された状態で上記抵抗体の熱が上記金属フレーム材を介して上記ヒューズワイヤに伝わるように設けられ、上記ヒューズワイヤの両端は、上記金属フレーム材とは異なる他の金属フレーム材による電極に接続されている抵抗温度ヒューズである。
【００１１】
またこの発明の抵抗温度ヒューズの製造方法は、帯状の金属フレームを所定の形状に打ち抜き、上記金属フレームの両側縁部をつなぐ複数の架橋部を形成し、この各架橋部間にまたがるように抵抗体を設け、この抵抗体が固定された上記架橋部と同じ上記金属フレーム上に、上記抵抗体の裏面電極のうち接触面積の大きい方の上記架橋部に接続される方の上記抵抗体の裏面電極を、上記架橋部との接触面積を大きくして、上記抵抗体の発熱時にその熱が上記架橋部の金属フレーム材に伝わりやすいように上記裏面電極全面をハンダ付けして表面実装し、上記抵抗体に近接してヒューズワイヤを接着して固定し上記抵抗体とは絶縁状態にして、上記ヒューズワイヤの両端部を上記金属フレームとは異なる部分の金属フレームの側縁部に接合した後、上記架橋部及び上記ヒューズワイヤの両端部を設けた上記金属フレームの一部を、上記側縁部から切り離すようにそれぞれ個々に切断し、上記抵抗体と上記ヒューズワイヤとを上記金属フレームによる電極上で一体に設ける抵抗温度ヒューズの製造方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１（ｃ）は、この発明の一実施形態の抵抗温度ヒューズ１０を示す。銅等の金属フレーム材１１の一部からなる一対の電極１２，１３間に、これら電極１２，１３と同様の金属フレーム材１１の一部からなる導電板１４が所定の間隔だけ電極板１２，１３から離して絶縁状態で設けられている。この電極１２と導電板１４、導電板１４と電極１３間にはそれぞれ架橋するように表面実装型の抵抗体１６，１７が固定されている。また、電極１２，１３及び導電板１４の一端部に、一本のヒューズワイヤ１８が、熱伝導率のよいガラスや、絶縁性樹脂の接着剤や塗料からなる絶縁体２０を介して取り付けられている。
【００１３】
ヒューズワイヤ１８は、抵抗体１６，１７に近接した位置に絶縁体２０を介して位置し、ヒューズワイヤ１８の両端部は、はんだや導電性樹脂あるいはヒューズワイヤ１８の溶着により、電極１２，１３と同様の金属フレーム材１１からなるヒューズ電極２２，２３に接続されている。ヒューズ電極２２，２３は、電極１２，１３とは隔離した位置で、絶縁状態で設けられている。ここで、絶縁体２０は、ヒューズワイヤ１８の加熱に対し耐熱性を有していることが望ましい。
【００１４】
ヒューズワイヤ１８は、抵抗体１６，１７の発熱により、電極１２，１３及び接着剤２０を介して伝導された熱により所定の温度で溶けて切断する。この切断温度は、この抵抗温度ヒューズ１０を設ける電子機器に対応した温度の融点を有するヒューズ材料を選択することにより設定する。またヒューズ電極２２，２３は、抵抗体１６，１７に接続された回路を制御する検知回路や制御回路に接続される。
【００１５】
この抵抗温度ヒューズ１０の回路構成は、図２に示すように、抵抗体１６，１７とヒューズ機能部２４が並列に設けられており、各電極１２，１３及び各ヒューズ電極２２，２３は、図示しないリード線を介して電子機器の回路と接続する。
【００１６】
またこの抵抗温度ヒューズ１０の動作作用は、これを設けた機器に過電流等の異常が発生した場合、電極１２，１３に大電流が流れ、抵抗体１６，１７が発熱する。この熱は電極１２，１３あるいは導電板１４から絶縁体２０を介してヒューズワイヤ１８に伝わり、発生した熱がヒューズワイヤ１８の融点以上の温度に達するとヒューズワイヤ１８が溶けて溶断される。これによりヒューズ電極２２，２３に接続する回路が遮断され、図示しない制御回路等により抵抗体１６，１７に接続された回路も遮断または電流調節がなされる。この抵抗体１６，１７で発生した熱は、隣接するヒューズワイヤ１８に効率的に伝わるので、熱の損失が少なく、ヒューズワイヤ１８は高精度で確実に切断する。
【００１７】
ヒューズワイヤ１８は、金属や合金からなるヒューズ特性を有する金属材料であり、Ｓｎ−Ｐｂ，Ｂｉ−Ｓｎ−Ｐｂ，Ｐｂ−Ａｕその他融点の低い合金からなる。また、中心導体の周囲に金属や合金あるいは多元低融点共晶合金の被覆層を、メッキ法等により形成し溶断性を高めた極細のワイヤでもよい。このヒューズワイヤ１８の融点は、例えば１３０℃〜２２０℃程度である。
【００１８】
また、この実施形態の抵抗体１６は、図３に示すように、接触面積の大きい方の架橋部２９に接続される裏面電極３２が広く形成され、接触面積を大きくして抵抗体１６の発熱時にその熱が伝わりやすいように形成されている。従って、裏面電極３２は、接触面積が大きくとれるものであれば良く、一対の裏面電極の面積が等しいものでもよい。また、抵抗体１６の裏面電極３２全面を熱伝導が良好な状態でハンダ付けするとよい。また、抵抗体１６の周囲は、絶縁性の樹脂３４により被覆してもよい。
【００１９】
次にこの実施形態の抵抗温度ヒューズ１０の製造方法について説明する。まず図１（ａ）に示すように、銅板にハンダメッキ等を施した帯状の金属フレーム２６を、長手方向の両側縁部と３本の架橋部２８，２９が近接して形成されるように所定の形状に打ち抜く。３本の架橋部２８，２９は、これを一組として長手方向に沿って所定のピッチで多数組形成されている。こののち、それぞれ２本の架橋部２８，２９間にまたがるように抵抗体１６，１７を表面実装する。このとき各抵抗体１６，１７は互いに接することなく、また架橋部２８により抵抗体１６，１７は直列に接続される。
【００２０】
次に図１（ｂ）に示すように、略コ字状のヒューズワイヤ１８の両端部３０を金属フレーム２６の側縁部に、はんだや導電性樹脂等を介して接続し、固定する。あるいはヒューズワイヤ１８の両端部３０を溶かし、金属フレーム２６表面に溶着して固定してもよい。さらに、抵抗体１６，１７に近接した各架橋部２８，２９の表面に、耐熱性を有する絶縁性樹脂等からなる絶縁体２０を塗布し、この絶縁体２０上に略コの字状のヒューズワイヤ１８の中間部を接着し固定する。このときヒューズワイヤ１８は絶縁体２０により架橋部２８，２９と電気的に絶縁されている。
【００２１】
その後、金属フレーム２６の一側縁部と架橋部２８，２９との間を打ち抜いて金属フレーム２６の一側縁部と架橋部２８，２９とを分離させる。さらに３本の架橋部２８，２９の内、中央の架橋部２８とその両側方の架橋部２９とを接続する金属フレーム２６の両側縁部を打ち抜き、各架橋部２８，２９を切り離す。これにより、ヒューズワイヤ１８の両端部３０が設けられた箇所と、抵抗体１６，１７及び接着剤２０を介して固定されたヒューズワイヤ１８を設けた架橋部２９との間を所定幅だけ切り取る。
【００２２】
これにより両側方の架橋部２９とそれに続く側縁部は電極１２，１３を形成し、また中央の架橋部２８は、設けられた抵抗体１６，１７により電極１２，１３間を接続する導電板１４となる。またヒューズワイヤ１８の両端部３０を設けた箇所の側縁部は、それぞれヒューズ電極２２，２３となり、よって電極１２，１３とヒューズ電極２２，２３との間が電気的に絶縁された抵抗温度ヒューズ１０を形成する。
【００２３】
そしてこの抵抗温度ヒューズ１０は、その全面を樹脂等の保護部材３２で覆う。保護部材３２は、ように所定の形状に樹脂で成形したり、あるいはメンブレンフィルムで挟持してもよい。各電極１２，１３，２２，２３は、他の回路と接続することから、保護部材３２からは所定幅露出しておく。
【００２４】
この実施形態の抵抗温度ヒューズ１０によれば、構成部品数が少なく、製造工程も簡単なことから、生産効率が良好で、製造コストを低く押さえることができる。またヒューズワイヤ１８を抵抗体１６，１７に近接して設け、接着剤２０のみを介して抵抗体１６，１７で生じた熱がヒューズワイヤ１８に伝わることから、熱の損失が少なく、確実にヒューズワイヤ１８を切断する。
【００２５】
さらにヒューズワイヤ１８を構成する材料に、所定の融点を有する材料を選択することにより、低温あるいは高温で回路を切断する抵抗温度ヒューズ１０を提供することができる。
【００２６】
なおこの発明の抵抗温度ヒューズ１０とその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、図４に示すように、ヒューズワイヤ１８を蛇行させて、架橋部２９に固定してもよい。これにより、より確実に熱がヒューズワイヤ１８に伝達される。また、図４に示すように、抵抗体１６の各々に、ヒューズワイヤ１８が近接して対応し、過剰な熱で確実に溶断するようにしてもよい。
【００２７】
また、金属フレーム２６は熱の電導率等により適宜選択することができ、また各電極１２，１３，２２，２３の大きさや形状、あるいは電極間の間隔は、適宜設定可能である。また、電極１２，１３の大きさや間隔、あるいはヒューズワイヤ１８の長さや形状は、適宜設定することにより、回路基板に直接設けることもできる。ヒューズワイヤは、電極に形成された透孔に挿入して導電性材料で固定するものでもよい。さらに、ヒューズワイヤの太さや形状は問わないものであり、細長い板状のものも含むものである。
【００２８】
【発明の効果】
この発明の抵抗温度ヒューズは、抵抗体から生じた熱が低温あるいは高温にかかわらず、電極を兼ねた単一の金属フレーム材を介して効率的にヒューズ機能部に伝わり、所定の温度で確実にヒューズワイヤを切断する。また、ヒューズワイヤと抵抗体を近接して設けているため、ヒューズ機能の動作特性にバラツキが少ない。さらに構成部品数が少ないため、小型化が可能であり、製造工程を単純化することにより、コストを低く押さえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の抵抗温度ヒューズの製造工程を示す平面図（ａ）〜（ｃ）である。
【図２】この発明の一実施形態の抵抗温度ヒューズを示す概略図である。
【図３】この発明の一実施形態の抵抗温度ヒューズの抵抗体部分の断面図である。
【図４】この発明の他の実施形態の抵抗温度ヒューズを示す概略図である。
【符号の説明】
１０抵抗温度ヒューズ
１１金属フレーム材
１２，１３電極
１４導電板
１６，１７抵抗体
１８ヒューズワイヤ
２０絶縁体
２２，２３ヒューズ電極
２４ヒューズ機能部
２６金属フレーム
２８，２９架橋部
３０端部

Claims

互いに離間した一対の金属フレーム材間に抵抗体が架橋するように固定され、この金属フレーム材が電極を構成し、上記一対の金属フレーム材の架橋部間に架橋して表面実装された上記抵抗体の裏面電極のうち、接触面積の大きい方の上記架橋部に接続される方の上記裏面電極が広く形成され、上記架橋部との接触面積を大きくして上記抵抗体の発熱時にその熱が上記架橋部の金属フレーム材に伝わりやすいように形成され、上記抵抗体に近接して上記抵抗体が固定された上記金属フレーム材上にヒューズワイヤが絶縁状態で接着され、上記抵抗体の熱が上記金属フレーム材を介して上記ヒューズワイヤに伝わるように設けられ、上記ヒューズワイヤの両端は、上記金属フレーム材とは異なる他の金属フレーム材による電極に接続されている抵抗温度ヒューズ。
帯状の金属フレームを所定の形状に打ち抜き、上記金属フレームの両側縁部をつなぐ複数の架橋部を形成し、この各架橋部間にまたがるように抵抗体を設け、この抵抗体が固定された上記架橋部の上記金属フレーム上に、上記抵抗体の裏面電極のうち接触面積の大きい方の上記架橋部に接続される方の上記抵抗体の裏面電極を、上記架橋部との接触面積を大きくして、上記抵抗体の発熱時にその熱が上記架橋部の金属フレーム材に伝わりやすいように上記裏面電極全面をハンダ付けして表面実装し、上記抵抗体に近接してヒューズワイヤを接着して固定し上記抵抗体とは絶縁状態にして、上記ヒューズワイヤの両端部を上記金属フレームとは異なる金属フレームの側縁部に接合した後、上記架橋部及び上記ヒューズワイヤの両端部を設けた上記金属フレームの一部を、上記側縁部から切り離すようにそれぞれ個々に切断し、上記抵抗体と上記ヒューズワイヤとを上記金属フレームによる電極上で一体に設ける抵抗温度ヒューズの製造方法。