JP4301474B2 - Protective element - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護素子に関し、より詳細には、特定温度で溶融する可溶合金を有する温度ヒューズや、可溶合金とこの可溶合金を通電加熱により強制的に溶断させる抵抗体とを有する抵抗体付きヒューズ等の保護素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子機器等を過熱損傷から保護する保護素子として、特定温度で動作して回路を遮断する温度ヒューズが用いられている。この種の温度ヒューズには、感温材として特定温度で溶融する絶縁性の感温ペレットを用いて、感温ペレットの溶融時に圧縮ばねの伸長により可動接点を固定接点から開離する感温ペレットタイプのもの(a)と、感温材として特定温度で溶融する可溶合金を用いて、この可溶合金に通電し、可溶合金の溶融によって回路を遮断する可溶合金タイプ(b)とがある。また、可溶合金と抵抗体とを具備し、抵抗体の通電加熱により可溶合金を強制的に溶断させる抵抗体付きヒューズと称される保護素子(c)もある。
本発明は、前記bタイプやcタイプの保護素子の改良に関するものであるから、以下、そのようなタイプのものについて説明する。前記bタイプの保護素子としては、例えば実開昭57−141346号公報に開示されている。また、cタイプの保護素子としては、例えば実開昭58−52848号公報に開示されている。そして、前記bタイプおよびcタイプの保護素子を薄型構造にしたものもある。
【0003】
まず、前記bタイプの保護素子である温度ヒューズについて、図23および図24を用いて説明する。
図23は従来の薄型構造の温度ヒューズDの縦断面図を示し、図24は前記温度ヒューズDの絶縁キャップおよびフラックスを除去して内部構造が見えるようにした状態,すなわちフラックス塗布前の平面図である。
図23および図24において、81はアルミナ等のセラミックからなる矩形状の絶縁基板で、その一方の面の長手方向の両端部に銀ペーストや銀−パラジウムペースト等の導電ペーストの塗布焼成により形成した一対の電極82,83を有する。前記一対の電極82,83の外方端にそれぞれリード84,85がはんだ86,87により固着接続されている。また、前記電極82,83の内方端間にまたがって特定温度で溶融する可溶合金88が橋設されており、この低融点合金88の表面はフラックス89で被覆されている。そして、前記可溶合金88およびフラックス89の上方から、封止樹脂90を被せて封止されている。
【0004】
次に、上記温度ヒューズDの使用方法について説明する。
上記温度ヒューズDをそのリード84,85を介して電子機器に直列接続する。すると、周囲温度が正常範囲内にあれば、リード84−電極82−可溶合金88−電極83−リード85を介して電子機器に通電される。電子機器の異常等に起因して周囲温度が上昇して可溶合金88の融点近くになると、フラックス89が軟化溶融して可溶合金88の表面を活性化して、可溶合金88の溶融の準備状態となる。周囲温度がさらに上昇して可溶合金88の融点に達すると、可溶合金88が溶融してその表面張力によって、電極82,83に引き寄せられて、中央部から溶断し球状化(88a,88b)して、通電が遮断される。(動作後の状態は図示省略)
それによって、周囲温度が下降しても、電極82,83に引き寄せられて球状化した可溶合金88a,88bは、元の状態に復元しないので、いわゆる非復帰型の保護素子として機能する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記温度ヒューズDにおいては、リード84,85間が、電極82−可溶合金88−電極83を介して接続されているため、電極82,83の抵抗値が大きいと温度ヒューズDの内部抵抗も大きくなるため、高電流においては自己発熱により可溶合金が誤溶融することがあるし、その電圧降下により電子機器への供給電圧が低下するといったことがある。一方、電極82,83を厚く形成すると、高価な電極ペーストの使用量が多くなり、原価上昇が避けられないという問題点があった。
【0006】
なお、温度ヒューズの内部抵抗の低減の目的ではないが、可溶合金88が溶融した際に、溶融した可溶合金88が電極82,83に引き寄せられる力が弱いと、溶融した可溶合金88の切断が不安定になり、甚だしい場合は、可溶合金88の切断ができない場合があるという課題を解決するために、図25および図26に示すような保護素子Eが提案されている(実公平4−36025号公報)。
以下、この保護素子Eについて説明する。図25および図26において、91は絶縁基板で、その表面に離隔して電極92,93が形成されており、この電極92,93の上にその先端部を電極92,93の内方端近くまで延在させてリード94,95がはんだ96,97で固着されている。そして、前記電極92,93間に特定温度で溶融する可溶合金98が、その両端が前記リード94,95の先端部に接触するように固着されている。前記可溶合金98の上にはフラックス99が被着されており、フラックス99の上に封止樹脂100が被覆封止されている。
このような保護素子Eによれば、可溶合金98の溶融時に、溶融した可溶合金98が電極92,93のみならず、リード94,95の先端部によっても引き寄せられるため、溶融した可溶合金98がその中央部から確実に溶断するという作用を営む。
【0007】
ところが、この温度ヒューズEには、電極92,93の形成用の導電ペーストの使用量の低減による原価低減の技術思想は全く認められないのみならず、電極92,93の上にリード94,95をその先端部が電極92,93の内方端の近傍まで延在させて固着して、電極92,93間に可溶合金98をその両端部がリード94,95の内方端に接触するように固着することは、可溶合金98の寸法精度や、可溶合金98の固着時の位置決め精度等のためにかなり困難である。
もし、可溶合金98の両端部が共にリード94,95の内方端部に接触していない場合は、期待した作用効果が全く得られない。また、可溶合金98のいずれか一端部のみがリード94,95のいずれか一方の内方端部に接触している場合は、溶融した可溶合金98の引き寄せられる力がアンバランスとなり、溶断特性がばらつきやすいのみならず、電極92,93のみに橋設されている場合に比較して、むしろ溶断特性が低下するという問題点がある。
【0008】
このような問題点は、上記のような可溶合金98のみを有する,いわゆる温度ヒューズと称される保護素子のみならず、可溶合金と抵抗体とを有し、抵抗体への通電発熱により可溶合金を強制的に溶断させる,いわゆる抵抗付きヒューズと称される保護素子においても、同様に生じるものである。
【0009】
そこで、本発明は、上記の温度ヒューズや抵抗付き温度ヒューズ等と称される保護素子において、可溶合金の溶融時に可溶合金が確実かつ容易に溶断する温度ヒューズや抵抗付きヒューズ等の保護素子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】
本発明によれば、絶縁基板と、この絶縁基板上に離隔して形成された電極と、これらの電極上に固着されたリードと、これらのリードの上に橋設された可溶合金と、この可溶合金を覆うフラックスと、フラックスの上を覆う絶縁キャップの絶縁封止材とを有することを特徴とする保護素子が提供される。このような保護素子によると、電極の上にリードを固着し、このリードの上に可溶合金が固着接続されるので、電極の抵抗値は無視でき、したがって、電極を薄く形成できるので、高価な導電ペーストの使用量を低減して、原価低減が図れる。また、可溶合金の長さ寸法が少々ばらついても、可溶合金の固着位置が少々ばらついても、可溶合金をリードの上に容易かつ確実に固着接続できる。なお、絶縁キャップは封止樹脂により絶縁基板に固着封止され、それにより、フラックスおよび可溶合金の溶融時に、それらが流動できる空間が確保でき、可溶合金が周囲温度に的確に応答して溶断する。さらに、前記リードは電極のほぼ全面を覆う形状を有することが好ましく、それにより、リードの面積が大きく、可溶合金を確実にリードの上に固着接続できる。
【0013】
本発明の請求項1に記載の発明は、前記絶縁キャップが、天板部と、立ち下がり部と、前記リード間に対応する部分にリードの厚さに対応して突出する突出部を有することを特徴とする保護素子である。このような保護素子によると、前記同様にフラックスおよび可溶合金の溶融時に、それらが流動できる空間が確保でき、可溶合金が周囲温度に的確に応答して溶断するのみならず、前記突出部の存在によって、絶縁基板と絶縁キャップとを同一厚さの封止樹脂により固着封止できる。
【0014】
本発明の変形例は、前記リードの内方端の幅寸法が、前記絶縁キャップの短手方向の内法寸法よりも小さく設定されており、前記絶縁キャップの短手方向の両端の突出部が絶縁キャップの長手方向の全長にわたって形成されていることを特徴とする保護素子である。このような保護素子によると、前記絶縁キャップの短手方向の両端の突出部が絶縁キャップの長手方向の全長にわたって形成されていることにより、絶縁キャップの短手方向の両端と絶縁基板との封止部が直線状になり、封止樹脂の厚さを容易に均一にすることができる。
【0015】
本発明の請求項2に記載の発明は、前記絶縁キャップの短手方向の内法寸法が、前記絶縁基板の短手方向の幅寸法と略同一に形成されており、立ち下がり部および突出部の総寸法が、絶縁基板,電極,リード,可溶合金およびフラックスの総高さ寸法と同等以上に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の保護素子である。このような保護素子によると、絶縁キャップで、絶縁基板を始め電極,可溶合金,フラックス等全体をカバーすることができる。ここで、前記絶縁キャップが前記立ち下がり部および/または突出部の内面側の中途部に、前記絶縁基板を支持する段部を設けることにより、絶縁キャップの段部で絶縁基板を支持でき、フラックスおよび可溶合金の溶融時に、これらが流動するための空間を容易かつ確実に確保できる。
【0017】
本発明の別の変形例は、前記絶縁基板に抵抗体用の電極と、この電極間に橋設され通電による発熱で前記可溶合金を強制的に溶断させる抵抗体と、抵抗体を被覆する絶縁膜とを有する保護素子である。このような保護素子によると、抵抗体に通電して発熱させることにより、周囲温度と無関係に強制的に可溶体を溶断させることができ、周囲温度に応答して溶断する温度ヒューズとは異なる用途が得られる。また、可溶体の溶断温度は、周囲温度とは無関係に設定できるので、その溶融温度や合金組成の選択範囲が広がる。ここで、前記抵抗体用の電極、抵抗体および絶縁膜は絶縁基板の可溶合金が固着された側と反対側に設けるのが好ましく、それにより保護素子をコンパクトにできる。
【0019】
本発明のさらに別の変形例は、前記絶縁基板の一方の面に形成された可溶合金用の電極と、絶縁基板の他方の面に形成された抵抗体用の電極とが、絶縁基板に穿設した透孔に形成された導電層を介して接続された保護素子である。このような保護素子によると、絶縁基板の両面の電極を、絶縁基板に穿設した透孔の内面に形成された導電層を介して接続することにより、リードの本数を低減することができ、部品点数の低減および接続工数の低減による原価低減ができる。
【0020】
【発明を実施するための態様】
以下、本発明の実施態様について、図面を参照して説明する。
【実施態様1】
図1は本発明の第1実施態様の薄型抵抗体付きヒューズからなる保護素子Aの縦断面図を示す。図2は同保護素子Aの平面図、図3は正面図、図4は左側側面図、図5は絶縁キャップおよびフラックスを除去した平面図を示す。前記図1は図2におけるA−A線に沿う縦断面図である。図6ないし図11は同保護素子Aの各製造工程における絶縁基板の平面図ないし下面図を示し、図12は絶縁キャップの下面斜視図を示す。
【0021】
図1ないし図12に示す保護素子Aにおいて、1はアルミナセラミック,ガラスセラミック等よりなる矩形状の絶縁基板で、図6に示すようにその表面の長手方向の両端近傍でかつ中心軸より偏心した同一短手方向端部側に穿設された透孔2,3を有する。図7に示すように、この絶縁基板1の表面の両端部には、銀ペーストや銀−パラジウムペースト等よりなる導電ペーストを塗布焼成して3つの電極4,5,6が形成されている。ここで、前記電極4は前記透孔3を避けた領域に逆L字状に形成されており、前記電極5は前記透孔2を含む領域にL字状に形成されており、前記電極6は前記透孔3を含む領域に矩形状に形成されている。なお、これらの電極4,5,6のうち、電極4,5は後述する可溶合金用の電極であり、電極6は後述する抵抗体への中継用の電極である。なお、これらの電極4,5,6の形成工程で、前記透孔2,3の内面に導電ペーストを塗布焼成して導電層が形成されている。
【0022】
図8に示すように、前記絶縁基板1の裏面の両端部には、銀ペーストや銀−パラジウムペースト等よりなる導電ペーストを塗布焼成して2つの抵抗体用の電極7,8が形成されている。一方の電極7は前記透孔2を含む領域に形成されており、他方の電極8は前記透孔3を含む領域に形成されている。そして、これらの電極7,8は、絶縁基板1の透孔2,3の内面に形成された導電層を介して、それぞれ絶縁基板1の表面の電極5,6と接続されている。
【0023】
前記図8に示すように、前記絶縁基板1の裏面の電極7,8にまたがって、例えば酸化ルテニウムを含む抵抗ペーストを塗布焼成して抵抗体9が形成されている。そして、図9に示すように、絶縁基板1の裏面の電極7,8および抵抗体9を覆ってはんだレジスト,ガラス等よりなる絶縁膜10が形成されている。
【0024】
図10に示すように、前記絶縁基板1の表面の電極4,5,6の上には、それぞれの電極と略同一形状でかつ若干小さい寸法のリード11,12,13がはんだ14,15,16により接続されている。ここでいう若干小さいとは、はんだ14,15,16のフィレット形成代分程度をいう。前記電極4に接続されたリード11の先端部は逆L字状の形状を有している。また、前記電極5に接続されたリード12はL字状の形状を有しており、前記透孔2を覆うように接続されている。さらに、前記電極6に接続されたリード13はストレート状で、かつ前記透孔3を覆うように接続されている。このリード11,12,13の接続時に、前記各リード11,13を接続する溶融状態のはんだ15,16は、前記各透孔2,3を通って絶縁基板1の裏面に形成された電極7,8に達しており、したがって、絶縁基板1の表面の電極5と裏面の電極7、および表面の電極6と裏面の電極8との導電ペーストによる接続抵抗を低減することができる。
【0025】
前記各リード11,12,13は、各個別に成型したものを接続してもよいが、例えば平板状の銅またはニッケル等のフープ材料をプレス打ち抜き,エッチング等によりリードフレーム状に形成し、各リード11,12,13の自由端部をそれぞれ電極4,5,6に接続後に、各リード11,12,13の他端を連結一体化しているタイバー部(図示省略)を切断除去する方法を採用することにより、各リード11,12,13の電極4,5,6上での位置決めが容易かつ確実になるという利点がある。なお、このタイバー部の切断は、後述する絶縁キャップ19の固着封止前や固着封止後に実施してもよい。
【0026】
図11に示すように、前記リード11,12の内方端上面間には可溶合金17が橋設されている。この可溶合金17は、丸棒状のものでもよいが、丸棒状のものを圧潰した偏平状で断面が長円状のものや、平板状のものの方が保護素子Aの低背化ができるので望ましい。この可溶合金17のリード11,12への橋設は、溶接で行なうことができる。そして、この可溶合金17の表面全面は、それよりも若干低い軟化点を有するフラックス18によって被覆されている(図1および図5参照)。
【0027】
図1および図2に示すように、前記フラックス18の上方には、若干の隙間を保って、セラミック、ガラスセラミック、ガラス、樹脂等を成型してなる絶縁キャップ19が封止樹脂20により固着封止されている。
図12は、前記絶縁キャップ19の下面斜視図で、フラックス18を覆うのに十分な形状寸法の天板部19aと、天板部19a周辺部からの立ち下がり部19bとを有し、特に、電極4,5およびリード11,12間の凹入した段差部分に対応する部分には、電極4,5およびリード11,12の総厚さ寸法に対応した突出寸法の突起部19cを有する略箱形状のものである。
【0028】
図3に示す正面図では、上記の絶縁キャップ19を固着封止した状態がよく表れている。すなわち、前記絶縁キャップ19の突起部19cは、電極4,5およびリード11,12間に嵌合して、隙間なく封止樹脂20により封止されている。
【0029】
上記の保護素子Aによれば、可溶合金17がリード11,12の内方端の上面間に橋設されているので、リード11,12間の抵抗分には、電極4,5の抵抗値が無関係で無視できるため、保護素子Aの内部抵抗を小さくできる。また、電極4,5の抵抗値を無視できるので、電極4,5を薄く形成することができ、高価な導電ペーストの使用量を低減して、原価低減ができる。
【0030】
図13は、上記の構成を有する保護素子Aの等価回路図を示す。
すなわち、符号11,12,13はそれぞれリード11,12,13(ないしは電極4,5,6)を示し、符号7,8は電極7,8を示す。そして、リード11,12間にはヒューズF(可溶合金17)が接続されており、電極7,8間にはヒータH(抵抗体9)が接続されている。ここで、電極5と7、および電極6と8とはそれぞれ絶縁基板1の透孔2,3に形成した導電層およびはんだ15,16を介して接続されているので、リード11,12間にヒューズF(可溶合金17)が接続され、リード12,13間にはヒータH(抵抗体9)が接続されている。
【0031】
次に、この保護素子Aの使用方法例について説明する。
図14は、上記保護素子Aをリチウム電池の充電回路における過充電防止に応用した場合を示す回路図である。図14において、21,22は直流電源端子で、23,24は負荷端子である。負荷端子23,24にはリチウム電池25が接続されている。保護素子Aのリード12を直流電源端子21に、リード11をリチウム電池25の正端子に接続するとともに、直流電源端子22にリチウム電池25の負端子を接続する。また、リチウム電池25に並列にリチウム電池25の充電端子電圧検出回路を構成する抵抗26,27の直列回路を接続し、保護素子Aのリード13をトランジスタ等のスイッチング素子28の一端子(図示例ではコレクタ)に接続し、スイッチング素子28の他端子(図示例ではエミッタ)を直流電源端子22(リチウム電池25の負端子)に接続する。そして、前記両抵抗26,27の接続点29を、前記スイッチング素子28の制御端子(図示例ではベース)に接続する。
【0032】
次に、上記図14のリチウム電池の充電回路における過充電防止動作について説明する。
まず、リチウム電池25の充電開始直後は、その端子電圧が低いので、スイッチング素子28の制御端子電圧は低く、したがって、このスイッチング素子28はオフ状態に保持され、ヒューズF(可溶合金17)を介して、リチウム電池25が充電される。
充電によってリチウム電池25の端子電圧が上昇して所定値になると、スイッチング素子28の制御端子電圧がそのしきい値に達して、スイッチング素子28が導通状態になる。すると、スイッチング素子28を介してヒータH(抵抗体9)に通電され、ヒータH(抵抗体9)が発熱する。このヒータH(抵抗体9)の発熱により、ヒューズF(可溶合金17)が強制的に溶断されて、リチウム電池25の充電が停止され過充電が防止される。
【0033】
【実施態様2】
図15ないし図18は本発明の第2実施態様の薄型抵抗付きヒューズからなる保護素子Bを示し、図15は絶縁キャップおよびフラックスを除去した,すなわちフラックス塗布前の平面図、図16は正面図、図17は左側面図、図18は絶縁キャップの下面斜視図を示す。
図15ないし図18において、図1ないし図8に示す第1実施態様の保護素子Aと同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。本実施態様の保護素子Bが保護素子Aと相違する点は、透孔32,33を穿設した絶縁基板31の両端に形成した可溶合金用の電極34,35の形状と、リード41,42の形状と、絶縁キャップ49の形状とにある。すなわち、保護素子Aの電極4,5は逆L字状および矩形状であるのに対して、本実施態様の保護素子Bにおける電極34,35は、図15から明らかなように、それぞれの内方端の幅寸法を小さくして、変形逆L字状およびT字状にしたものである。また、リード41,42は前記電極34,35の形状に倣ってリード41,42は変形逆逆L字状およびT字状に形成されており、これらの電極34,35およびリード41,42の形状の変更に伴って、絶縁キャップ49の短手方向両端の立ち下がり部49bから続く突出部49cが、図18から明らかなように、絶縁キャップ49の長さ方向の全長にわたって形成されている。
【0034】
上記の形状変更によって、電極34,35およびリード41,42と、絶縁キャップ49との位置関係は、図15から明らかなように、絶縁キャップ49の突出部49cは、電極34,35およびリード41,42を避けて絶縁基板31に封止樹脂50で固着封止されている。
【0035】
この実施態様の保護素子Bにおいても、リード41,42の上に可溶合金17を橋設しているので、前記同様の作用効果が得られるのみならず、絶縁キャップ49の短手方向の両端の突出部49cが絶縁キャップ49の長手方向の全長にわたって形成されているので、絶縁キャップ49の形状が単純化され、型の製作や絶縁キャップ49の製作が容易になる特長がある。また、封止樹脂50による絶縁キャップ49の封止の確実性が向上し、信頼性も向上する。
【0036】
【実施態様3】
図19ないし図22は、本発明の第3実施態様の薄型抵抗体付きヒューズからなる保護素子Cを示し、図19は一部を断面で示した正面図、図20は左側面図、図21は下面図、図22は絶縁キャップの下面斜視図を示す。
図19ないし図22において、図1ないし図12に示す第1実施態様の保護素子Aおよび図15ないし図18に示す第2実施態様の保護素子Bと同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。本実施態様の保護素子Cが上記保護素子A,Bと相違する点は、絶縁キャップ69にある。すなわち、絶縁キャップ69は、その短手方向の内法寸法aが絶縁基板1(31)の短手方向の幅寸法と略同一で、かつ長手方向の長さ寸法bが絶縁基板1(31)の長手方向の長さ寸法よりも大きく、かつ短手方向両端の立ち下がり部69bおよび突出部69cの総寸法cが、絶縁基板1(31)、電極4,5(34,35)、リード11,12,13(41,42,43)、可溶合金17、フラックス18およびフラックス18と絶縁キャップ間の適当な隙間、絶縁基板1(31)の裏面側の電極7,8、抵抗体9および絶縁膜10との総高さ寸法と同等以上の寸法に設定されており、かつ立ち下がり部69bの途中に絶縁基板1(31)を支持するための段部69dが設けられていることである。
【0037】
このような寸法形状の絶縁キャップ69を用いれば、電極4,5(34,35)、リード11,12,13(41,42,43)、可溶合金17、およびフラックス18がすっぽりと絶縁キャップ69によって覆われるのみならず、前記絶縁キャップ69の段部69dにより絶縁基板1(31)が支持されるので、フラックス18と絶縁キャップ69の天板部69aの内面(下面)との間に、適当な隙間が容易かつ確実に形成される。ただし、第1,第2の実施態様の保護素子A,Bと異なり、側面部が空いているので、封止樹脂70により隙間を充填封止してある。
なお、本実施態様では、絶縁基板1(31)と絶縁キャップ69との隙間部分のみに封止樹脂70を充填して封止する場合を示しているが、もし必要であれば、絶縁基板1(31)の裏面側全体をも封止樹脂70により充填封止してもよい。そのようにすれば、封止樹脂70による封止作業が容易になる特長がある。また、もし必要ならば、この封止樹脂70で抵抗体9の絶縁膜10を兼用することにより、抵抗体9の上の(下面の)絶縁膜10を省略することもできる。
【0038】
この実施態様においても、リード11,12の上に可溶合金17を橋設することによって、電極4,5の抵抗値が無視できるので、電極4,5を薄く形成することができ、効果な導電ペーストの使用量を低減して、原価低減を図ることができる。また、リード11,12と可溶合金17との間の等価抵抗を低減することができ、等価抵抗に起因する発熱によってヒューズF(可溶合金17)が誤溶融することがない。さらに、保護素子C全体としての外観形状が単純化されて、絶縁キャップ21,41に外力が作用しにくくなり、絶縁キャップ21,41の剥離が生じなくなるという特長がある。
【0039】
なお、本発明の上記各実施態様は、特定の構造の保護素子について説明したが、本発明は上記実施態様に示した構造に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲で、各種の変形が可能であることはいうまでもない。
【0040】
例えば、上記各実施態様では絶縁基板1の裏面に形成した抵抗体9を絶縁膜10で被覆保護する場合について説明したが、絶縁基板1の表面側に抵抗体用の電極7,8、抵抗体9および絶縁膜10を形成することもできる。そのような場合、絶縁膜10の上に可溶合金用の電極4,5(34,35)を形成し、この電極4,5(34,35)の上にリード11,12,13(41,42,43)を固着して、このリード11,12(41,42)の上に可溶合金17を橋設することができる。
このように、抵抗体を可溶合金と同一面側に設ける場合は、絶縁基板1(31)の透孔2,3(32,33)は不要である。
【0041】
また、上記実施態様はいずれも、可溶合金17と、通電発熱によりこの可溶合金17を強制的に溶断させる抵抗体9とを具備する抵抗付きヒューズについて説明したが、絶縁基板1(31)の裏面または表面の抵抗体用の電極7,8、抵抗体9および絶縁膜10を省略するとともに、可溶合金17として、所定の周囲温度に応答して溶断する可溶合金を用いた温度ヒューズと称される保護素子に実施してもよい。
この場合、絶縁基板1(31)の透孔2,3(32,33)および抵抗体用の電極8と接続するための電極6も不要である。
【0042】
また、上記実施態様では、可溶合金17の直下に絶縁基板1の表面が露出している場合について説明したが、電極4,5(44,45)間に絶縁基板1(31)よりも溶融した可溶合金17の濡れ性が悪い材質よりなる絶縁層をこれら電極4,5(44,45)と同一厚さに形成してもよい。
そのような場合、可溶合金17の溶融時に、溶融した可溶合金17が前記絶縁層によってはじかれるために、溶断しやすくなるとともに球状化しやすくなり、溶断動作が迅速かつ確実になるという特長がある。
【0043】
【発明の効果】
本発明は以上のように、絶縁基板と、この絶縁基板上に離隔して形成された電極と、これらの電極上に固着されたリードと、これらのリードの上に固着接続された可溶合金と、この可溶合金を覆うフラックスと、フラックスの上を覆う絶縁封止材とを有することを特徴とする保護素子であるから、リードと可溶合金が直接固着接続されることによって、内部抵抗が減少し、内部抵抗に起因する発熱によって可溶合金が誤溶融することがない。また、内部抵抗に起因する電圧降下がないので、電子機器への供給電圧が低下することがない。さらに、電極の抵抗値を無視でき、電極を薄く形成できるので、高価な導電ペーストの使用量が低減でき、原価低減ができるといった各種の優れた作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施態様の保護素子Aの縦断面図
【図2】 本発明の第1実施態様の保護素子Aにおける平面図
【図3】 本発明の第1実施態様の保護素子Aにおける正面図
【図4】 本発明の第1実施態様の保護素子Aにおける左側面図
【図5】 本発明の第1実施態様の保護素子Aにおける絶縁キャップおよびフラックスを除去した平面図
【図6】 本発明の第1実施態様の保護素子Aにおける絶縁基板の平面図
【図7】 本発明の第1実施態様の保護素子Aにおける可溶合金用電極形成後の絶縁基板の平面図
【図8】 本発明の第1実施態様の保護素子Aにおける抵抗用電極および抵抗体形成後の絶縁基板の下面図
【図9】 本発明の第1実施態様の保護素子Aにおける絶縁膜形成後の絶縁基板の下面図
【図10】 本発明の第1実施態様の保護素子Aにおけるリード固着後の絶縁基板の平面図
【図11】 本発明の第1実施態様の保護素子Aにおける可溶合金橋設後の絶縁基板の平面図
【図12】 本発明の第1実施態様の保護素子Aにおける絶縁キャップの下面斜視図
【図13】 本発明の第1実施態様の保護素子Aにおける等価回路図
【図14】 本発明の第1実施例の保護素子Aを過充電防止回路として用いたリチウム電池の充電回路図
【図15】 本発明の第2実施態様の保護素子Bにおけるリード固着後の絶縁基板の平面図
【図16】 本発明の第2実施態様の保護素子Bにおける正面図
【図17】 本発明の第2実施態様の保護素子Bにおける左側面図
【図18】 本発明の第2実施態様の保護素子Bにおける絶縁キャップの下面斜視図
【図19】 本発明の第3実施態様の保護素子Cにおける一部を断面で示した正面図
【図20】 本発明の第3実施態様の保護素子Cにおける左側面図
【図21】 本発明の第3実施態様の保護素子Cにおける下面図
【図22】 本発明の第3実施態様の保護素子Cにおける絶縁キャップの下面斜視図
【図23】 従来の薄型保護素子Dの縦断面図
【図24】 従来の薄型保護素子Dにおけるフラックス塗布前の状態,すなわち絶縁キャップおよびフラックスを除去して内部構造が見えるようにした状態の平面図
【図25】 従来の他の薄型保護素子Eの縦断面図
【図26】 従来の他の薄型保護素子Eにおけるフラックス塗布前の状態,すなわち絶縁キャップおよびフラックスを除去して内部構造が見えるようにした状態の平面図
【符号の説明】
1、31 絶縁基板
2、3、32、33 透孔
4、5、34、35 可溶合金用の電極
6、36 中継用の電極
7、8 抵抗体用の電極
9 抵抗体
10 絶縁膜
11、12、13、41、42、43 リード
14、15、16 はんだ
17 可溶合金
18 フラックス
19、49,69 絶縁キャップ
19a、49a、69a 天板部
19b、49b、69b 立ち下がり部
19c、49b、69c 突出部
20、50、70 封止樹脂
69d 段部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a protective element, and more specifically, a resistor having a temperature fuse having a fusible alloy that melts at a specific temperature, and a resistor that forcibly blows the fusible alloy and the fusible alloy by energization heating. The present invention relates to a protective element such as a fuse with a body.
[0002]
[Prior art]
As a protection element that protects electronic devices and the like from overheating damage, a thermal fuse that operates at a specific temperature and interrupts a circuit is used. This type of temperature fuse uses an insulating temperature-sensitive pellet that melts at a specific temperature as a temperature-sensitive material, and a temperature-sensitive pellet type that separates the movable contact from the fixed contact by extension of the compression spring when the temperature-sensitive pellet melts (A) and a fusible alloy type (b) that uses a fusible alloy that melts at a specific temperature as a temperature sensitive material, energizes the fusible alloy, and interrupts the circuit by melting the fusible alloy. is there. There is also a protective element (c) called a fuse with a resistor that includes a fusible alloy and a resistor and forcibly blows the fusible alloy by energization heating of the resistor.
Since the present invention relates to improvement of the b-type and c-type protection elements, such a type will be described below. The b-type protective element is disclosed, for example, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-141346. A c-type protection element is disclosed in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 58-52848. Some of the b-type and c-type protection elements have a thin structure.
[0003]
First, the thermal fuse as the b-type protection element will be described with reference to FIGS. 23 and 24. FIG.
FIG. 23 is a longitudinal sectional view of a conventional thermal fuse D having a thin structure, and FIG. 24 is a plan view of the thermal fuse D in which the insulating cap and the flux are removed so that the internal structure can be seen, that is, before the flux application. It is.
23 and 24, reference numeral 81 denotes a rectangular insulating substrate made of ceramic such as alumina, which is formed by applying and baking a conductive paste such as a silver paste or a silver-palladium paste at both ends in the longitudinal direction of one surface thereof. A pair of electrodes 82 and 83 is provided. Leads 84 and 85 are fixedly connected to the outer ends of the pair of electrodes 82 and 83 by solders 86 and 87, respectively. A fusible alloy 88 that melts at a specific temperature is bridged between the inner ends of the electrodes 82 and 83, and the surface of the low melting point alloy 88 is covered with a flux 89. The fusible alloy 88 and the flux 89 are sealed from above the sealing resin 90.
[0004]
Next, a method for using the thermal fuse D will be described.
The thermal fuse D is connected in series to an electronic device via its leads 84 and 85. Then, if the ambient temperature is within the normal range, the electronic device is energized via the lead 84-electrode 82-soluble alloy 88-electrode 83-lead 85. When the ambient temperature rises due to an abnormality of the electronic equipment and the like and becomes close to the melting point of the fusible alloy 88, the flux 89 softens and melts and activates the surface of the fusible alloy 88. Ready state. When the ambient temperature further rises and reaches the melting point of the fusible alloy 88, the fusible alloy 88 melts and is attracted to the electrodes 82 and 83 by its surface tension, and is melted from the central portion to be spheroidized (88a, 88b). ) And power is cut off. (The state after operation is not shown)
As a result, even when the ambient temperature is lowered, the fusible alloys 88a and 88b attracted to the electrodes 82 and 83 and spheroidized do not return to the original state, and thus function as a so-called non-recoverable protection element.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the thermal fuse D, since the leads 84 and 85 are connected via the electrode 82-soluble alloy 88-electrode 83, if the resistance value of the electrodes 82, 83 is large, the internal resistance of the thermal fuse D is also increased. Therefore, at a high current, the fusible alloy may be mismelted by self-heating, and the voltage drop to the electronic device may decrease due to the voltage drop. On the other hand, when the electrodes 82 and 83 are formed thick, the amount of expensive electrode paste used increases, and there is a problem that cost increases cannot be avoided.
[0006]
Although not intended to reduce the internal resistance of the thermal fuse, when the meltable alloy 88 is melted, if the melted melted alloy 88 is weakly attracted to the electrodes 82 and 83, the melted soluble alloy 88 is weak. In order to solve the problem that the fusible alloy 88 may not be cut in a severe case, the protection element E as shown in FIG. 25 and FIG. No. 4-36025).
Hereinafter, the protection element E will be described. 25 and 26, reference numeral 91 denotes an insulating substrate, and electrodes 92 and 93 are formed on the surface of the insulating substrate, and the tips of the electrodes 92 and 93 are close to the inner ends of the electrodes 92 and 93. Leads 94 and 95 are fixed by solder 96 and 97. A fusible alloy 98 that melts at a specific temperature is fixed between the electrodes 92 and 93 so that both ends thereof are in contact with the tips of the leads 94 and 95. A flux 99 is deposited on the fusible alloy 98, and a sealing resin 100 is covered and sealed on the flux 99.
According to such a protective element E, when the fusible alloy 98 is melted, the melted fusible alloy 98 is attracted not only by the electrodes 92 and 93 but also by the tip portions of the leads 94 and 95. The alloy 98 acts to surely melt from its central portion.
[0007]
However, in this thermal fuse E, not only the technical idea of cost reduction by reducing the amount of conductive paste used for forming the electrodes 92 and 93 is recognized, but also the leads 94 and 95 on the electrodes 92 and 93. Is fixed by extending the tip of the electrode 92 and 93 to the vicinity of the inner ends of the electrodes 92 and 93, and the fusible alloy 98 is brought into contact with the inner ends of the leads 94 and 95 between the electrodes 92 and 93. Such fixing is difficult due to the dimensional accuracy of the fusible alloy 98 and the positioning accuracy when the fusible alloy 98 is fixed.
If both ends of the fusible alloy 98 are not in contact with the inner ends of the leads 94 and 95, the expected effect cannot be obtained. Further, when only one end of the fusible alloy 98 is in contact with the inner end of either one of the leads 94 and 95, the attracting force of the melted fusible alloy 98 becomes unbalanced, and the fusing is performed. There is a problem that not only the characteristics are likely to vary but also the fusing characteristics are deteriorated as compared with the case where only the electrodes 92 and 93 are bridged.
[0008]
Such a problem has not only a so-called thermal fuse having a soluble alloy 98 as described above, but also a soluble alloy and a resistor, and is caused by energization heat generation to the resistor. This also occurs in a protective element called a fuse with resistance, which forcibly melts a fusible alloy.
[0009]
Accordingly, the present invention provides a protection element such as a temperature fuse or a resistance fuse in which the fusible alloy is surely and easily blown when the fusible alloy melts in the protection element referred to as the above-described temperature fuse or resistance temperature fuse. The purpose is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  According to the present inventionAn insulating substrate, electrodes formed on the insulating substrate, leads fixed on the electrodes, a fusible alloy bridged on the leads, and the fusible alloy Cover the flux and cover the fluxInsulation capA protective element having an insulating sealing materialWill be provided. According to such a protective element, the lead is fixed on the electrode, and the fusible alloy is fixedly connected to the lead. Therefore, the resistance value of the electrode can be ignored, and therefore, the electrode can be formed thin. The cost can be reduced by reducing the amount of conductive paste used. Further, even if the length of the fusible alloy varies slightly or the position where the fusible alloy adheres slightly, the fusible alloy can be fixed and connected to the lead easily and reliably.The insulating cap is fixed and sealed to the insulating substrate with a sealing resin, so that when the flux and the fusible alloy are melted, a space where they can flow is secured, and the fusible alloy responds accurately to the ambient temperature. Fusing. Furthermore, it is preferable that the lead has a shape covering almost the entire surface of the electrode, whereby the area of the lead is large, and the fusible alloy can be securely connected to the lead.
[0013]
Of the present inventionClaim 1The invention described in the above is a protective element in which the insulating cap has a top plate portion, a falling portion, and a protruding portion that protrudes corresponding to the thickness of the lead at a portion corresponding to the space between the leads. is there. According to such a protective element, when the flux and the fusible alloy are melted as described above, a space in which they can flow can be secured, and the fusible alloy not only blows out in response to the ambient temperature accurately, but also the protrusions. Due to the presence of the insulating substrate, the insulating substrate and the insulating cap can be fixedly sealed with the same thickness of sealing resin.
[0014]
Of the present inventionModified exampleThe width dimension of the inner end of the lead is set smaller than the inner dimension in the short direction of the insulating cap, and the protrusions at both ends in the short direction of the insulating cap are the longitudinal direction of the insulating cap. It is formed over the entire length of the protective element. According to such a protective element, the projecting portions at both ends in the short direction of the insulating cap are formed over the entire length in the longitudinal direction of the insulating cap, thereby sealing the both ends in the short direction of the insulating cap and the insulating substrate. A stop part becomes a linear form and the thickness of sealing resin can be made uniform easily.
[0015]
Of the present inventionClaim 2In the described invention, the inner dimension in the short direction of the insulating cap is formed substantially the same as the width dimension in the short direction of the insulating substrate, and the total dimension of the falling portion and the protruding portion is the insulating substrate. , Electrode, lead, fusible alloy and flux are set equal to or higher than the total heightClaim 1It is a protection element of description. According to such a protective element, the insulating cap, the electrode, the fusible alloy, the entire flux, etc. can be covered with the insulating cap.Here, the insulating cap can support the insulating substrate at the stepped portion of the insulating cap by providing a stepped portion for supporting the insulating substrate in the middle portion on the inner surface side of the falling portion and / or the protruding portion, and the flux In addition, when the fusible alloy is melted, a space for these to flow can be secured easily and reliably.
[0017]
Of the present inventionAnother variationIs a protective element having an electrode for a resistor on the insulating substrate, a resistor that is bridged between the electrodes and that forcibly melts the soluble alloy by heat generated by energization, and an insulating film that covers the resistor It is. According to such a protective element, by supplying electricity to the resistor to generate heat, the fusible body can be forcibly blown regardless of the ambient temperature, and is different from the thermal fuse that blows in response to the ambient temperature. Is obtained. In addition, since the fusing temperature of the fusible body can be set regardless of the ambient temperature, the selection range of the melting temperature and alloy composition is expanded.Here, the electrode for the resistor, the resistor, and the insulating film are preferably provided on the side of the insulating substrate opposite to the side on which the soluble alloy is fixed, so that the protective element can be made compact.
[0019]
Of the present inventionYet another variationThe electrode for soluble alloy formed on one surface of the insulating substrate and the electrode for resistor formed on the other surface of the insulating substrate are formed in a through hole formed in the insulating substrate. Through the conductive layerConnectedIt is a protection element. According to such a protective element, the number of leads can be reduced by connecting the electrodes on both sides of the insulating substrate via the conductive layer formed on the inner surface of the through hole formed in the insulating substrate, Costs can be reduced by reducing the number of parts and connecting man-hours.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Embodiment 1
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a protective element A composed of a thin resistor-equipped fuse according to a first embodiment of the present invention. 2 is a plan view of the protective element A, FIG. 3 is a front view, FIG. 4 is a left side view, and FIG. 5 is a plan view with the insulating cap and flux removed. FIG. 1 is a longitudinal sectional view taken along line AA in FIG. 6 to 11 show a plan view or a bottom view of the insulating substrate in each manufacturing process of the protective element A, and FIG. 12 shows a bottom perspective view of the insulating cap.
[0021]
In the protection element A shown in FIGS. 1 to 12, reference numeral 1 denotes a rectangular insulating substrate made of alumina ceramic, glass ceramic or the like, which is decentered near the longitudinal ends of the surface and from the central axis as shown in FIG. It has through-holes 2 and 3 drilled on the same short side end side. As shown in FIG. 7, three electrodes 4, 5, 6 are formed on both ends of the surface of the insulating substrate 1 by applying and baking a conductive paste made of silver paste, silver-palladium paste or the like. Here, the electrode 4 is formed in an inverted L shape in a region avoiding the through hole 3, the electrode 5 is formed in an L shape in a region including the through hole 2, and the electrode 6 Is formed in a rectangular shape in a region including the through hole 3. Of these electrodes 4, 5, 6, the electrodes 4, 5 are electrodes for fusible alloys, which will be described later, and the electrode 6 is an electrode for relay to a resistor, which will be described later. In the step of forming these electrodes 4, 5, 6, a conductive layer is formed by applying and baking a conductive paste on the inner surfaces of the through holes 2, 3.
[0022]
As shown in FIG. 8, at both ends of the back surface of the insulating substrate 1, a conductive paste made of silver paste, silver-palladium paste or the like is applied and baked to form two resistors electrodes 7 and 8. Yes. One electrode 7 is formed in a region including the through hole 2, and the other electrode 8 is formed in a region including the through hole 3. The electrodes 7 and 8 are connected to the electrodes 5 and 6 on the surface of the insulating substrate 1 through conductive layers formed on the inner surfaces of the through holes 2 and 3 of the insulating substrate 1, respectively.
[0023]
As shown in FIG. 8, a resistor 9 is formed by applying and baking a resistor paste containing, for example, ruthenium oxide over the electrodes 7 and 8 on the back surface of the insulating substrate 1. As shown in FIG. 9, an insulating film 10 made of solder resist, glass or the like is formed so as to cover the electrodes 7, 8 and the resistor 9 on the back surface of the insulating substrate 1.
[0024]
As shown in FIG. 10, on the electrodes 4, 5, 6 on the surface of the insulating substrate 1, leads 11, 12, 13 having substantially the same shape and slightly smaller dimensions as the respective electrodes are solders 14, 15, 16 is connected. “Slightly small” here refers to the amount of fillet formation for the solders 14, 15, and 16. The tip of the lead 11 connected to the electrode 4 has an inverted L shape. The lead 12 connected to the electrode 5 has an L-shape and is connected so as to cover the through hole 2. Further, the lead 13 connected to the electrode 6 is straight and connected so as to cover the through hole 3. When the leads 11, 12, 13 are connected, the molten solders 15, 16 connecting the leads 11, 13 pass through the through holes 2, 3 and are formed on the back surface of the insulating substrate 1. Therefore, the connection resistance due to the conductive paste between the front electrode 5 and the back electrode 7 and the front electrode 6 and the back electrode 8 of the insulating substrate 1 can be reduced.
[0025]
Each of the leads 11, 12, and 13 may be individually molded, but for example, a flat hoop material such as copper or nickel is formed into a lead frame shape by press punching, etching, etc. A method of cutting and removing a tie bar portion (not shown) in which the other ends of the leads 11, 12, 13 are connected and integrated after the free ends of the leads 11, 12, 13 are connected to the electrodes 4, 5, 6 respectively. By adopting, there is an advantage that positioning of the leads 11, 12, 13 on the electrodes 4, 5, 6 is easy and reliable. The tie bar portion may be cut before or after fixing and sealing the insulating cap 19 described later.
[0026]
As shown in FIG. 11, a fusible alloy 17 is bridged between the upper surfaces of the inner ends of the leads 11 and 12. The fusible alloy 17 may be in the shape of a round bar, but a flat shape in which the round bar shape is crushed and has an oval cross section or a flat plate shape can reduce the height of the protective element A. desirable. The bridging of the fusible alloy 17 to the leads 11 and 12 can be performed by welding. The entire surface of the fusible alloy 17 is covered with a flux 18 having a slightly lower softening point (see FIGS. 1 and 5).
[0027]
As shown in FIGS. 1 and 2, an insulating cap 19 formed by molding ceramic, glass ceramic, glass, resin or the like is fixedly sealed by a sealing resin 20 above the flux 18 with a slight gap therebetween. It has been stopped.
FIG. 12 is a bottom perspective view of the insulating cap 19 and includes a top plate portion 19a having a shape and dimension sufficient to cover the flux 18, and a falling portion 19b from the peripheral portion of the top plate portion 19a. The box corresponding to the recessed stepped portion between the electrodes 4, 5 and the leads 11, 12 has a projection 19 c having a protruding dimension corresponding to the total thickness of the electrodes 4, 5 and the leads 11, 12. It is of shape.
[0028]
In the front view shown in FIG. 3, the state in which the insulating cap 19 is fixedly sealed is clearly shown. That is, the protrusion 19c of the insulating cap 19 is fitted between the electrodes 4 and 5 and the leads 11 and 12, and is sealed with the sealing resin 20 without a gap.
[0029]
According to the protective element A, the fusible alloy 17 is bridged between the upper surfaces of the inner ends of the leads 11 and 12, so that the resistance between the leads 11 and 12 includes the resistance of the electrodes 4 and 5. Since the value is irrelevant and can be ignored, the internal resistance of the protection element A can be reduced. Further, since the resistance values of the electrodes 4 and 5 can be ignored, the electrodes 4 and 5 can be formed thin, and the amount of expensive conductive paste used can be reduced, thereby reducing the cost.
[0030]
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of the protection element A having the above-described configuration.
That is, reference numerals 11, 12, and 13 indicate leads 11, 12, and 13 (or electrodes 4, 5, and 6), respectively, and reference numerals 7 and 8 indicate electrodes 7 and 8, respectively. A fuse F (soluble alloy 17) is connected between the leads 11 and 12, and a heater H (resistor 9) is connected between the electrodes 7 and 8. Here, the electrodes 5 and 7 and the electrodes 6 and 8 are connected to each other through the conductive layers formed in the through holes 2 and 3 of the insulating substrate 1 and the solders 15 and 16, respectively. A fuse F (fusible alloy 17) is connected, and a heater H (resistor 9) is connected between the leads 12 and 13.
[0031]
Next, an example of how to use the protection element A will be described.
FIG. 14 is a circuit diagram showing a case where the protection element A is applied to overcharge prevention in a lithium battery charging circuit. In FIG. 14, 21 and 22 are DC power supply terminals, and 23 and 24 are load terminals. A lithium battery 25 is connected to the load terminals 23 and 24. The lead 12 of the protection element A is connected to the DC power supply terminal 21, the lead 11 is connected to the positive terminal of the lithium battery 25, and the negative terminal of the lithium battery 25 is connected to the DC power supply terminal 22. A series circuit of resistors 26 and 27 constituting a charging terminal voltage detection circuit of the lithium battery 25 is connected in parallel to the lithium battery 25, and the lead 13 of the protection element A is connected to one terminal of the switching element 28 such as a transistor (illustrated example). And the other terminal (emitter in the illustrated example) of the switching element 28 is connected to the DC power supply terminal 22 (the negative terminal of the lithium battery 25). The connection point 29 between the resistors 26 and 27 is connected to the control terminal (base in the illustrated example) of the switching element 28.
[0032]
Next, the overcharge prevention operation in the lithium battery charging circuit of FIG. 14 will be described.
First, since the terminal voltage is low immediately after the start of charging of the lithium battery 25, the control terminal voltage of the switching element 28 is low. Therefore, the switching element 28 is held in the OFF state, and the fuse F (the fusible alloy 17) is connected. Accordingly, the lithium battery 25 is charged.
When the terminal voltage of the lithium battery 25 rises to a predetermined value due to charging, the control terminal voltage of the switching element 28 reaches its threshold value, and the switching element 28 becomes conductive. Then, the heater H (resistor 9) is energized through the switching element 28, and the heater H (resistor 9) generates heat. Due to the heat generated by the heater H (resistor 9), the fuse F (fusible alloy 17) is forcibly blown, and charging of the lithium battery 25 is stopped to prevent overcharging.
[0033]
Embodiment 2
FIGS. 15 to 18 show a protection element B made of a thin resistor-equipped fuse according to a second embodiment of the present invention. FIG. 15 is a plan view of the insulating cap and flux removed, that is, before flux application, and FIG. 17 is a left side view, and FIG. 18 is a bottom perspective view of the insulating cap.
15 to 18, the same reference numerals are given to the same parts as those of the protection element A of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 8, and the description thereof is omitted. The protection element B of this embodiment is different from the protection element A in that the shape of the fusible alloy electrodes 34 and 35 formed on both ends of the insulating substrate 31 having the through holes 32 and 33 and the lead 41 and 42 and the shape of the insulating cap 49. That is, the electrodes 4 and 5 of the protective element A have an inverted L shape and a rectangular shape, whereas the electrodes 34 and 35 in the protective element B of this embodiment have their respective inner portions as is apparent from FIG. The width dimension of the one end is reduced to form a modified inverted L shape and T shape. The leads 41 and 42 are formed in a deformed reverse L-shape and a T-shape following the shape of the electrodes 34 and 35, and the leads 34 and 35 and the leads 41 and 42 As the shape is changed, as shown in FIG. 18, protrusions 49 c continuing from the falling portions 49 b at both ends in the short direction of the insulating cap 49 are formed over the entire length in the length direction of the insulating cap 49.
[0034]
As a result of the shape change, the positional relationship between the electrodes 34 and 35 and the leads 41 and 42 and the insulating cap 49 is apparent from FIG. , 42 is fixed and sealed to the insulating substrate 31 with a sealing resin 50.
[0035]
Also in the protection element B of this embodiment, the fusible alloy 17 is bridged on the leads 41 and 42, so that not only the same operational effects as described above but also both ends of the insulating cap 49 in the short direction can be obtained. Since the protrusion 49c is formed over the entire length of the insulating cap 49 in the longitudinal direction, the shape of the insulating cap 49 is simplified, and there is a feature that the manufacture of the mold and the manufacture of the insulating cap 49 are facilitated. Further, the reliability of sealing the insulating cap 49 with the sealing resin 50 is improved, and the reliability is also improved.
[0036]
Embodiment 3
19 to 22 show a protective element C made of a thin resistor-equipped fuse according to a third embodiment of the present invention. FIG. 19 is a front view partially showing a section, FIG. 20 is a left side view, FIG. Is a bottom view, and FIG. 22 is a bottom perspective view of the insulating cap.
19 to 22, the same parts as those of the protection element A of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 12 and the protection element B of the second embodiment shown in FIGS. The description is omitted. The protective element C of this embodiment is different from the protective elements A and B in the insulating cap 69. That is, the insulating cap 69 has an internal dimension a in the short direction substantially the same as a width dimension in the short direction of the insulating substrate 1 (31), and a length dimension b in the longitudinal direction of the insulating cap 1 (31). The total dimension c of the falling part 69b and the protruding part 69c at both ends in the short direction is larger than the length dimension in the longitudinal direction of the insulating substrate 1 (31), the electrodes 4, 5 (34, 35), and the lead 11. , 12, 13 (41, 42, 43), fusible alloy 17, flux 18 and appropriate gap between flux 18 and insulating cap, electrodes 7, 8 on the back side of insulating substrate 1 (31), resistor 9 and It is set to a dimension equal to or greater than the total height dimension with the insulating film 10, and a step part 69d for supporting the insulating substrate 1 (31) is provided in the middle of the falling part 69b. .
[0037]
If the insulating cap 69 having such dimensions is used, the electrodes 4, 5 (34, 35), the leads 11, 12, 13 (41, 42, 43), the fusible alloy 17, and the flux 18 are completely covered with the insulating cap. 69, since the insulating substrate 1 (31) is supported by the step portion 69d of the insulating cap 69, between the flux 18 and the inner surface (lower surface) of the top plate portion 69a of the insulating cap 69, Appropriate gaps are easily and reliably formed. However, unlike the protection elements A and B of the first and second embodiments, the side portions are vacant, so the gap is filled and sealed with the sealing resin 70.
In this embodiment, the sealing resin 70 is filled and sealed only in the gap portion between the insulating substrate 1 (31) and the insulating cap 69. However, if necessary, the insulating substrate 1 The entire back side of (31) may also be filled and sealed with the sealing resin 70. By doing so, there is a feature that the sealing work by the sealing resin 70 becomes easy. If necessary, the insulating film 10 on the resistor 9 (on the lower surface) can be omitted by using the sealing resin 70 also as the insulating film 10 of the resistor 9.
[0038]
Also in this embodiment, the resistance value of the electrodes 4 and 5 can be ignored by bridging the fusible alloy 17 on the leads 11 and 12, so that the electrodes 4 and 5 can be formed thin and effective. Costs can be reduced by reducing the amount of conductive paste used. Further, the equivalent resistance between the leads 11 and 12 and the fusible alloy 17 can be reduced, and the fuse F (the fusible alloy 17) does not melt by heat generated by the equivalent resistance. Further, the external appearance shape of the protective element C as a whole is simplified, and it is difficult for an external force to act on the insulating caps 21 and 41, and the insulating caps 21 and 41 are not peeled off.
[0039]
In addition, although each said embodiment of this invention demonstrated the protection element of a specific structure, this invention is not limited to the structure shown in the said embodiment, In the range which does not deviate from the mind of this invention, Needless to say, various modifications are possible.
[0040]
For example, in each of the above embodiments, the case where the resistor 9 formed on the back surface of the insulating substrate 1 is covered and protected with the insulating film 10 has been described. However, the electrodes 7 and 8 for the resistor, 9 and the insulating film 10 can also be formed. In such a case, fusible alloy electrodes 4, 5 (34, 35) are formed on the insulating film 10, and leads 11, 12, 13 (41) are formed on the electrodes 4, 5 (34, 35). , 42, 43) can be fixed, and the soluble alloy 17 can be bridged on the leads 11, 12 (41, 42).
Thus, when the resistor is provided on the same side as the fusible alloy, the through holes 2 and 3 (32 and 33) of the insulating substrate 1 (31) are unnecessary.
[0041]
In any of the above-described embodiments, the fuse with a resistance including the fusible alloy 17 and the resistor 9 that forcibly melts the fusible alloy 17 by energization heat generation has been described. However, the insulating substrate 1 (31) The fuses 7 and 8, the resistor 9 and the insulating film 10 on the back surface or the front surface are omitted, and the fusible alloy 17 is made of a fusible alloy that melts in response to a predetermined ambient temperature. You may implement in the protective element called.
In this case, the electrodes 6 for connecting to the through holes 2 and 3 (32 and 33) of the insulating substrate 1 (31) and the resistor electrode 8 are also unnecessary.
[0042]
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the surface of the insulated substrate 1 was exposed directly under the fusible alloy 17, it melt | dissolved rather than the insulated substrate 1 (31) between the electrodes 4 and 5 (44, 45). An insulating layer made of a material having poor wettability of the fusible alloy 17 may be formed to have the same thickness as the electrodes 4 and 5 (44, 45).
In such a case, when the fusible alloy 17 is melted, the melted fusible alloy 17 is repelled by the insulating layer. Therefore, the fusible alloy 17 is easily melted and spheroidized, and the fusing operation is quick and reliable. is there.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides an insulating substrate, electrodes formed separately on the insulating substrate, leads fixed on these electrodes, and a fusible alloy fixedly connected on these leads. And a flux covering this fusible alloy and an insulating sealing material covering the flux, the internal resistance can be obtained by directly fixing and connecting the lead and the fusible alloy. The melting alloy is not melted by heat generated due to internal resistance. In addition, since there is no voltage drop due to the internal resistance, the supply voltage to the electronic device does not decrease. Furthermore, since the resistance value of the electrode can be ignored and the electrode can be formed thin, various excellent effects such as reduction in the amount of expensive conductive paste used and cost reduction can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a protection element A according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the protection element A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front view of the protective element A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a left side view of the protective element A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of the protective element A according to the first embodiment of the present invention in which the insulating cap and the flux are removed.
FIG. 6 is a plan view of an insulating substrate in the protection element A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of an insulating substrate after formation of a soluble alloy electrode in the protective element A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a bottom view of an insulating substrate after forming a resistance electrode and a resistor in the protection element A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a bottom view of an insulating substrate after an insulating film is formed in the protective element A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan view of an insulating substrate after leads are fixed in the protective element A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a plan view of an insulating substrate after a fusible alloy bridge is formed in the protective element A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a bottom perspective view of the insulating cap in the protection element A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of the protection element A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a charging circuit diagram of a lithium battery using the protection element A of the first embodiment of the present invention as an overcharge prevention circuit.
FIG. 15 is a plan view of an insulating substrate after leads are fixed in the protective element B according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a front view of a protection element B according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a left side view of a protection element B according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a bottom perspective view of an insulating cap in a protection element B according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a front view showing a part of the protective element C according to the third embodiment of the present invention in cross section.
FIG. 20 is a left side view of a protection element C according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a bottom view of the protection element C according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a bottom perspective view of an insulating cap in a protection element C according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a longitudinal sectional view of a conventional thin protective element D
FIG. 24 is a plan view of the conventional thin protective element D before flux application, that is, the state in which the insulating cap and the flux are removed so that the internal structure can be seen.
FIG. 25 is a longitudinal sectional view of another conventional thin protective element E.
FIG. 26 is a plan view of a state before flux application in another conventional thin protective element E, that is, a state in which the insulating cap and the flux are removed so that the internal structure can be seen.
[Explanation of symbols]
1,31 Insulating substrate
2, 3, 32, 33 Through hole
4, 5, 34, 35 Electrode for fusible alloy
6, 36 Relay electrode
7, 8 Electrodes for resistors
9 resistors
10 Insulating film
11, 12, 13, 41, 42, 43 Lead
14, 15, 16 Solder
17 Soluble alloy
18 Flux
19, 49, 69 Insulation cap
19a, 49a, 69a Top plate
19b, 49b, 69b Falling part
19c, 49b, 69c Projection
20, 50, 70 Sealing resin
69d Step

Claims (2)

絶縁基板と、絶縁基板の表面の両端部に離隔して形成された電極と、これらの電極上に固着されたリードと、これらのリードの上に橋設された可溶合金と、この可溶合金を覆うフラックスと、前記可溶合金とフラックスを覆う封止樹脂により前記絶縁基板に固着封止された絶縁キャップとを具備し、前記絶縁キャップが天板部と、立ち下がり部と、前記リード間に対応する部分にリード厚さに対応する突出部とを有することを特徴とする保護素子。Insulating substrate, electrodes formed on both ends of the surface of the insulating substrate , leads fixed on these electrodes, a fusible alloy bridged on these leads, and this fusible A flux covering the alloy; and an insulating cap fixed to the insulating substrate by a sealing resin covering the fusible alloy and the flux. The insulating cap includes a top plate portion, a falling portion, and the lead. A protective element having a protrusion corresponding to the lead thickness in a portion corresponding to the gap therebetween . 前記絶縁キャップは、その短手方向の内寸法が、前記絶縁基板の短手方向の幅寸法と略同一に形成され、前記立下り部および前記突出部の総寸法が、前記絶縁基板、電極、リード、可溶合金およびフラックスの総高さ寸法と同等以上に設定されたことを特徴とする請求項1に記載の保護素子。The inner dimension of the insulating cap in the short direction is formed substantially the same as the width dimension in the short direction of the insulating substrate, and the total dimension of the falling part and the protruding part is the insulating substrate, electrode, The protective element according to claim 1, wherein the protective element is set to be equal to or greater than a total height dimension of the lead, the fusible alloy, and the flux.
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