JP4508902B2 - 薄型温度ヒューズの製造方法、薄型温度ヒューズ製造装置および薄型温度ヒューズ - Google Patents

Description

この発明は、周囲温度の上昇により溶断し回路を保護する薄型温度ヒューズの製造方法およびその製造装置ならびにその製造方法、製造装置によって製造された薄型温度ヒューズに関する。

従来からある一般的な温度ヒューズとしては、例えば実開昭５６−６５５５３号公報に示されるように、両端が開口した筒状のケース内に、ヒューズ素体である可溶合金を収納し、その両端に接続されたリード導体をケース外に導出し、かつケース両端の開口部を封止した構成となっている。

この温度ヒューズはケースの厚みがある。近年、電子機器は益々小型、薄型化の傾向にある。このため、上記温度ヒューズも薄型にすることが好ましい。

薄型化を図った温度ヒューズとしては特開平１１−３５３９９５号公報に示されるものがある。

この温度ヒューズは、図１９に示すように、一対の帯状リード導体２１１、２１２の先端間に低融点可溶合金２２０を接続し、可溶合金片２２０を樹脂フィルム２３１、２３２で挟む。そして、樹脂フィルム２３１、２３２の周辺を封止すると共に、各樹脂フィルム２３１、２３２と帯状リード導体２１１、２１２との間を封止する。このとき、帯状リード導体２１１、２１２の被封止部に樹脂層２４１、２４２を被覆して、樹脂フィルム２３１、２３２と帯状リード導体２１１、２１２の被封止部の樹脂層２４１、２４２との間を融着する構成となっている。
実開昭５６−６５５５３号公報 特開平１１−３５３９９５号公報

この薄型温度ヒューズは、可溶合金、リード導体のほかに、ケース部品、封止材等を必要とし、部品点数が多く、その分の部品代を要する。

また、製造するにあたり、低融点可溶合金片２２０を一対の帯状リード導体２１１、２１２に対して溶接等で接続する工程に加えて、さらに、ヒートシール、超音波融着、レーザ照射等の加熱工程により、樹脂フィルム２３１と樹脂フィルム２３２とを融着し、かつ樹脂フィルム２３１、２３２と帯状リード導体２１１、２１２の被封止部の樹脂層２４１、２４２とを融着する必要があり、なおかつその際に特殊活性樹脂も樹脂フィルム２３１、２３２によって形成された内部空間に必要量を封入しなければならず、製造が煩雑である。

本発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、部品点数を削減し、かつ加熱工程を必要とせず容易に製造し得る薄型温度ヒューズの製造方法およびその製造方法に用いられる製造装置、ならびに製造された薄型温度ヒューズを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、中央部に可溶合金１が設けられたリード導体２の前記可溶合金１を、下型３の凹部３ｃ内に位置させ、前記リード導体２を前記凹部３ｃの両側に形成された溝状のリード導体配置部３ｄに位置させ、前記可溶合金１の外周部およびこの可溶合金１と前記リード導体２との各接合部周辺にロジン１ａを塗布し、各接合部周辺は、前記可溶合金１端部の外側の長さ方向領域にわたって塗布するとともに、長さ方向とほぼ直交する外側の領域にわたって広範囲に塗布し、前記凹部３ｃ内にＵＶを照射すると硬化する樹脂８を所定量滴下後、前記下型３の上部にＵＶを透過する上型４を被せ型閉じし、前記下型３、上型４の少なくともいずれか一方はＵＶ透過性の材質からなり、型の外側からＵＶを照射することにより前記樹脂８を硬化させ前記可溶合金１および前記リード導体２の内端部をモールドすることを特徴とする。
請求項２の発明の製造装置は、中央部に樹脂８充填用の凹部３ｃが形成され、この凹部３ｃの両側に溝状のリード導体配置部３ｄがそれぞれ形成された下型３と、この下型３の上部に配置され、その両側に前記溝状のリード導体配置部３ｄ内に挿入され、かつ各内端のほぼ中央部に互いに離間して一対の棒状の立ち上げ部ａが形成された一対のリード導体２Ａを押さえる凸状のリード導体固定部４ｄが形成された上型４と、ＵＶを照射する光源１０とを備え、前記下型３または前記上型４の少なくともいずれか一方をＵＶ透過性の材質にて形成したことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２記載の薄型温度ヒューズ製造装置において、前記下型３の前記各リード導体配置部３ｄに離型用突き出しピン挿入孔３ｅがそれぞれ形成され、前記下型３の下側に、上部に前記突き出しピン挿入孔３ｅ内に挿通され、上端が前記離型用突き出しピン挿入孔３ｅから突出可能な突き出しピン６が突設された離型部材５が上下動自在に配置されることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１記載の薄型温度ヒューズ製造方法によって作製されたことを特徴とする。

以上のように請求項１〜４記載の本発明によれば加熱工程を必要とせず、ＵＶを照射するだけで良いため、設備費を低減でき、かつ製造時間を短縮でき、容易に製造し得る。

また、請求項１記載のようにロジン１ａを塗布すると、直接樹脂８で覆っても溶断スペースを確保でき、直接樹脂８で覆うため、薄型温度ヒューズの封止信頼性が向上し、かつ構造が簡易であり、製造を簡略化できる。

さらに、設備費低減に加え、ＵＶによって硬化する樹脂がケース、封止材等を兼ねるため、その分、部品点数も削減するので、この点からも組み立てが容易であるとともに、コストダウンを達成できる。また、用いられるリード導体２Ａの内端のほぼ中央部には互いに離間して一対の棒状の立ち上げ部ａ、ａが形成されているため、これらの立ち上げ部ａ、ａ間に可溶合金１の端部が位置決めされ挟持することができ、リード導体２Ａへの可溶合金１の取り付け、両者の溶着作業等を容易、かつ迅速に行うことができる。

また、型を変更するだけで簡単に任意の形状の薄型温度ヒューズを得ることができ、仕様の変更に容易に対応でき汎用性を有する。

以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。

［実施の形態１］
図１〜図１７は本発明の第１実施例にかかる薄型温度ヒューズの製造工程を示す。

製造にあたっては、図１に示すように、周囲にロジン１ａ（図２参照）が塗布される可溶合金１を互に離間して対向配置された一対のリードフレームからなるリード導体２、２の内端部間に溶着する。

可溶合金１は、周囲温度の上昇に応じて可溶する棒状または帯状の金属であり、例えば、Ｓｎ，ＡｇまたはＣｕ等の一種、あるいはそれらを適宜混合したものが用いられる。周囲に塗布される特殊活性樹脂からなるロジン１ａは可溶合金１の酸化抑制等のために塗布される。

リード導体２はこの例では単純な平坦な帯状の板状体からなる。したがって、容易に製造でき、低コストである。リード導体２の材質としては例えばニッケルなどの金属が用いられる。

図２（ａ）はロジン１ａが塗布された可溶合金１を一対のリード導体２、２間に接続した組立体の側面図、（ｂ）は平面図を示す。

ロジン１ａは、固体もしくはある程度の可塑性や粘性を有し、可溶合金１の外周部および各リード導体２との接合部周辺に塗布される。各接合部周辺は可溶合金１の端部の外側に可溶合金１の長さ方向に沿った領域に塗布されている。また、長さ方向とほぼ直交する外側の領域にわたっても塗布され、広範囲にわたって塗布されている。図示例ではほぼ矩形に塗布しているが、長円形に塗布しても良い。この特殊活性樹脂の役割は低融点可溶合金の酸化抑制や可溶合金が溶断するとき表面張力を大きくし、かつリード線への濡れ性を向上させると考えられている。したがって可溶合金は溶断するまで常時、特殊活性樹脂によって覆われていることが好ましい。本発明では、このようにロジン１ａを塗布することで、樹脂８でモールドしても溶断スペースを確保できることを本発明者は発見した。その結果、直接樹脂８で可溶合金１を覆うことを可能とし、薄型温度ヒューズの封止信頼性の向上と、構造を簡易にでき、容易に製造できるようにした。

図３（ａ）は上記組立体が設置される下側に位置する成形用の下型３の平面図を示す。なお、右側の図はこの下型３を右側から見た側面図を示す。

図３（ｂ）は下型３に組み合わせられる、上側に配置される上型４の底面図を示す。右側の図はこの上型４を右側から見た側面図を示す。

図３（ｃ）は、下型３と、これと対向配置された上型４の斜視図を示す。

下型３は、図３（ａ）、（ｃ）等に示すように、全体の外形は横長のほぼ矩形をなす本体３ａからなり、その上面３ｂの中央部に必要とされる所定の深さを有し、外形がほぼ矩形状の凹部３ｃが形成されている。この凹部３ｃの中央部両側には、溝状をなし本体３ａの長さ方向に沿って延びるリード導体配置部３ｄがそれぞれ形成されている。この部分にリード導体２が配置される。

また、溝状の各リード導体配置部３ｄの内端部、すなわち凹部３ｃ側にはほぼ円形の離型用突き出しピン挿通孔３ｅがそれぞれ形成されている。

上型４は、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように外形は下型３とほぼ同様に形成され、本体４ａの底面４ｂの中央部には下型３の凹部３ｃとほぼ対応する凹部４ｃが形成されている。この凹部４ｃは薄型温度ヒューズの厚みを一定にするために設けられる。この凹部４ｃの中央部両側には、下型３に形成された溝状のリード導体配置部３ｄ内に挿入される凸状のリード導体固定部４ｄが突設されている。

上型４に用いる樹脂としてはＵＶ（紫外線）や可視光線を透過する樹脂であれば良い。例えば、ＬＣＰ（液晶高分子），ＰＰ（ポリプロピレン），ＵＨＭＷＰＥ（超高分子量ポリエチレン），ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル），ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート），フッ素樹脂，ポリアセタール，ＡＢＳ樹脂，ＰＣ（ポリカーボネート），ｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル），ＰＡＲ（ポリアリレート），ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン），ＰＳＦ（ポリスルフォン），ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），ＰＡ（ポリアミド），ＰＩ（ポリイミド），ＰＡＩ（ポリアミドイミド），ＰＥＩ（ポリエーテルイミド），ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）またはＧＦ−ＰＥＴ（強化ポリエチレンテレフタレート）等が用いられる。なお、上記に挙げた以外にも、透明もしくは紫外線透過するような樹脂の板材，シート，フィルム等で成形型４を作製しても良い。

下型３も上型４と同様の材質で形成することが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。

図４は下型３の所定位置に、可溶合金１が溶着されたリード導体２を配置した状態を示す。可溶合金１は凹部３ｃ内にセットされ、リード導体２はリード導体配置部３ｄにセットされる。

下型３の下方には、離型用突き出しピン６を有する離型部材５が組み込まれる。この離型部材５は所定の肉厚を有する板状体からなり、上面５ａの所定の位置に突き出しピン６の基部が埋設され、上面５ａから上方に向って突出した突き出しピン６は下型３に形成された離型用突出ピン挿入孔３ｅ内に挿入される。

図５は、下型３の凹部３ｃの上方に配置されたノズル７から樹脂８を凹部３ｃ内に滴下する状態を示す。ノズル７は樹脂８が充填された容器（図示せず）に接続されている。この樹脂８は変性アクリレートまたはエポキシ樹脂を主成分としたＵＶ（紫外線）硬化型の樹脂（接着剤）であり、粘性を有し、かつＵＶが照射されると硬化する。

この過程では、下型３と離型部材５との間には隙間９が形成され、突き出しピン６の先端はリード導体２の下面と当接または若干離間した位置にある。

図６は下型３の凹部３ｃ内に樹脂８を充填した状態を示す。接着材８は可溶合金１をモールドする量滴下される。凹部３ｃ内に位置する各リード導体２の内端部も樹脂８によってモールドされる。

この樹脂８は、硬化後、ケース、封止材として機能する。

所定の量の樹脂８を滴下した後、図７に示すように、第１の成形型３の上部に上型４を対向配置し、図８に示すように、第１の成形型３に第２の成形型４を圧着し、型閉じを行う。

ついで、図９に示すように、ＵＶを照射する光源１０を上型４上に配置し、例えば１０秒以上ＵＶを照射する。上型４はＵＶ１１を透過するため、樹脂８はＵＶ１１により硬化する。

硬化後、図１０に示すように、上型４を上動させ型開きし、かつ、離型部材５を押し上げる。すると、図１１に示すように、それに伴い突き出しピン６も上動し、下型３の上面３ｂから突き出しピン６の先端部が突出する。このため、樹脂８によってモールドされた可溶合金１、リード導体２を下型３から押し上げられ、下型３から硬化した樹脂８からなるモールド体を分離させることができ、外部に取出すことができる。リードフレームに余長部分があればそれを切断して除去するなどすれば薄型温度ヒューズが完成する。

図１２は取出された薄型温度ヒューズ１２の側断面を示す。硬化した樹脂８がケースとしての役割を果す。また、この薄型温度ヒューズ１２は可溶合金１が樹脂８でモールドされているため、封止材による封止の必要はない。

この薄型温度ヒューズ１２には、例えばリチウムイオン電池のような二次電池の過充電や過放電から、この二次電池を保護する用途に用いられる。

樹脂８は薄型の長方体の形状に形成されるが、その形状は、下型３および上型４の凹部３ｃ、４ｃの深さや外形等を適宜変更することにより、必要に応じ簡単に所望の形状の薄型温度ヒューズとすることができる。

［実施の形態２］
図１３は本発明の第２実施例を示す。この実施例では、下型３、離型部材５も上型４と同様にＵＶ１１を透過する材質にて形成したことに特徴を有している。

したがって、下方にも光源１０を配置し、上下方向からそれぞれＵＶ１１を照射し、速やかに樹脂８を硬化させることができる。この実施例によれば、硬化時間を短縮することができるため、製造時間を短縮することができる。

他の構成、作用等は前述の第１実施例と同様である。

［実施の形態３］
図１４はリード導体の一変形例の側面図、図１５はこのリード導体に可溶合金を取付けた状態、図１６は樹脂でモールドした状態を示す。

前述の実施例では平板状のリード導体２を用いていたが、この例ではリード導体２Ａの内端部に補強用の第１の折曲部２ａを形成したことに特徴を有している。

この第１の折曲部２ａは上方に向って、かつ巾方向（長さ方向に対し直交する方向）に向って凸状に折曲され、ほぼ逆Ｕ字状に形成されている。この折曲部２ａはプレス加工により容易に形成できる。

また、リード導体２Ａの内端のほぼ中央部には互いに離間して一対の棒状の立上げ部ａ、ａが形成されている。これらの立ち上げ部ａ、ａ間に可溶合金１の端部が位置決めされ挟持される。したがってリード導体２Ａへの可溶合金１の取り付け、両者の溶着作業等を容易、かつ迅速に行うことができる。

この可溶合金１が溶着され、かつ第１の折曲部２ａが形成されたリード導体２Ａは前述の実施例と同様、下型３の所定位置にセットし、その後、上型４を圧着し、ＵＶを照射し、型から取り出すことにより図１６に示すように、樹脂８により可溶合金１等がモールドされた薄型温度ヒューズを作製できる。

［実施の形態４］
図１７（ａ）、（ｂ）はリード導体の他の変形例を示す。

この例では、リード導体２Ｂに、前述の第１の折曲部２ａの外側に離間して第２の折曲部２ｂをさらに形成したことに特徴を有している。また、リード導体２Ｂの内端には上方に向って折曲して立ち上げられた立ち上げ部ａ’が形成され、かつ中央部には溝状の切り欠きが形成され、この部分に可溶合金１の端部が位置される。

したがって、この例ではより強度を向上させることができる。また、この第２の折曲部２ｂの外側部分を曲げ支点としてリード導体２Ｂを下方に折り曲げ、被実装部品に取り付けることができる。

この第２の折曲部２ｂは樹脂８中にモールドされることはない。

［実施の形態５］
図１８はリード導体２Ｃの更に他の変形例を示す。

この例では第１の折曲部２ａの外側立ち上げ部ｂの外壁の中央部にほぼ三角錐状の補強部２ｃを形成したことに特徴を有している。

［実施の形態６］
図１８はリード導体２Ｄの更に他の変形例を示す。

この例では第１の折曲部２ａの外側立ち上げ部ｂを外側に向って傾斜させ、かつ立ち上げ部ｂの外壁の中央部にほぼ三角錐状の補強部２ｃを形成したことに特徴を有する。

補強部２ｃは内側からの打ち起こしにより形成できる。あるいは別途用意した三角錐状の別部材を溶着しても良い。

図１８、図１９に示した上記リード導体２Ｃ、２Ｄは、ほぼ三角錐状の補強部２ｃが設けられているため、巾方向の強度を向上させることができる。また、被実装部品への取り付けにあたり、この補強部２ｃの外端を曲げ支点としてリード導体２Ｃ、２Ｄを下方に容易に折り曲げることができる。

以上、本発明の実施形態を説明してきたが、図示された本実施の形態に限られるものでなく、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の設計変更等も本発明に含まれることは勿論である。

例えば、下型３から薄型温度ヒューズを取り出す場合、離型部材５を用いることなく、下型３を振動させたり、斜めに傾斜ないし反転させて取り出すようにしても良い。

また、下型３の凹部３ｃを深くし、そのほぼ中央部に可溶合金１を配置できるように、モールド体内部のほぼ中央部に可溶合金１を位置させるようにすれば、上型４に凹部を形成しなくても良い。

さらに、上記実施理ではＵＶによって樹脂８を硬化させる例について説明したが、可視光線によって硬化する樹脂を用いても作用効果が実質的に変わることはなく均等の範囲である。この場合、可視光線を照射すれば良い。

なお、樹脂としては、例えばウレタンアクリレート樹脂を主成分とし、ベンゾインエーテル、ベンゾフェノンアミン類を光重合開始剤として配合した２０℃における粘度が２０，０００［ｍＰａ・ｓ］のものを用いると好適である。また、光源としては、例えば超高圧水銀ランプを用いれば良い。

本発明に用いられる可溶合金とリード導体の分解側面図。 （ａ）は本発明に用いられる可溶合金とリード導体の接合状態を示す側面図、（ｂ）は平面図である。 （ａ）は本発明に用いられる下型の平面図とその右側の側面図、（ｂ）は本発明に用いられる上型の底面図とその右側の側面図、（ｃ）は下型と上型の斜視図を示す。 本発明で用いられる下型に、可溶合金を有するリード導体をセットし、その下型の下方に離型部材を組み込んだ状態を示す側断面図である。 本発明に用いられる樹脂を下型の凹部に滴下する状態を示す側断面図である。 所定量樹脂を下型滴下した状態の側断面図を示す。 本発明の下型の上方に上型を対向配置した側断面図を示す。 本発明の下型に上型を被せた型閉じの状態を示す側断面図である。 本発明の上型側からＵＶを照射し樹脂を硬化させる状態を示す側断面図を示す。 樹脂硬化後、上型を上動させ下型から分離させ型開きした状態を示す。 下型から薄型温度ヒューズを取出した状態を示す。 本発明の薄型温度ヒューズの側断面図を示す。 上下方向からそれぞれＵＶ照射を行う本発明の第２実施例を示す。 本発明に用いられるリード導体の一変形例の側面図を示す。 本発明の一変形例のリード導体に可溶合金を取付けた状態の斜視図を示す。 可溶合金が設けられた一変形例のリード導体を樹脂でモールドした状態の平面図を示す。 （ａ）は本発明に用いられるリード導体の他の変形例の側面図、（ｂ）は斜視図を示す。 （ａ）は本発明に用いられるリード導体の更に他の変形例の側面図、（ｂ）は本発明に用いられるリード導体の更に別の変形例の斜視図を示す。 従来の薄型温度ヒューズを説明するための説明図であり、（ａ）が薄型温度ヒューズの平面図、（ｂ）が（ａ）のVIII−VIII線断面図である。

符号の説明

１ 可溶合金
１ａ ロジン
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ リード導体
３ 下型
３ａ 本体
３ｂ 上面
３ｃ 凹部
３ｄ リード導体配置部
３ｅ 離型用突き出しピン挿入孔
４ 上型
４ａ 本体
４ｂ 底面
４ｃ 凹部
４ｄ リード導体固定部
５ 離型部材
５ａ 上面
６ 突き出しピン
８ 樹脂
９ 隙間
１０ 光源
１１ ＵＶ（紫外線）
１２、１２Ａ 薄型温度ヒューズ

Claims (4)

1. 中央部に可溶合金（１）が設けられたリード導体（２）の前記可溶合金（１）を、下型（３）の凹部（３ｃ）内に位置させ、前記リード導体（２）を前記凹部（３ｃ）の両側に形成された溝状のリード導体配置部（３ｄ）に位置させ、前記可溶合金（１）の外周部およびこの可溶合金（１）と前記リード導体（２）との各接合部周辺にロジン（１ａ）を塗布し、各接合部周辺は、前記可溶合金（１）端部の外側の長さ方向領域にわたって塗布するとともに、長さ方向とほぼ直交する外側の領域にわたって広範囲に塗布し、前記凹部（３ｃ）内にＵＶを照射すると硬化する樹脂（８）を所定量滴下後、前記下型（３）の上部にＵＶを透過する上型（４）を被せ型閉じし、前記下型（３）、上型（４）の少なくともいずれか一方はＵＶ透過性の材質からなり、型の外側からＵＶを照射することにより前記樹脂（８）を硬化させ前記可溶合金（１）および前記リード導体（２）の内端部をモールドすることを特徴とする薄型温度ヒューズの製造方法。
2. 中央部に樹脂（８）充填用の凹部（３ｃ）が形成され、この凹部（３ｃ）の両側に溝状のリード導体配置部（３ｄ）がそれぞれ形成された下型（３）と、この下型（３）の上部に配置され、その両側に前記溝状のリード導体配置部（３ｄ）内に挿入され、かつ各内端のほぼ中央部に互いに離間して一対の棒状の立ち上げ部（ａ）が形成された一対のリード導体（２Ａ）を押さえる凸状のリード導体固定部（４ｄ）が形成された上型（４）と、ＵＶを照射する光源（１０）とを備え、
   前記下型（３）または前記上型（４）の少なくともいずれか一方をＵＶ透過性の材質にて形成したことを特徴とする薄型温度ヒューズの製造装置。
3. 請求項２記載の薄型温度ヒューズ製造装置において、前記下型（３）の前記各リード導体配置部（３ｄ）に離型用突き出しピン挿入孔（３ｅ）がそれぞれ形成され、前記下型（３）の下側に、上部に前記突き出しピン挿入孔（３ｅ）内に挿通され、上端が前記離型用突き出しピン挿入孔（３ｅ）から突出可能な突き出しピン（６）が突設された離型部材（５）が上下動自在に配置されることを特徴とする薄型温度ヒューズの製造装置。
4. 請求項１記載の薄型温度ヒューズ製造方法によって作製されたことを特徴とする薄型温度ヒューズ。

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