JP5448921B2 - ヒューズ装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定条件に達した場合に回路を遮断するために用いられるヒューズ装置に関するものである。

ヒューズ装置としては、例えば、電流ヒューズ装置および発熱抵抗体付き温度ヒューズモジュールがあり、これら電流ヒューズ装置および発熱抵抗体付き温度ヒューズモジュールは、各々、実装基板に接合されている。

特開２００１−１５０００号公報

例えば、携帯型機器などにおいては、電流ヒューズ装置および発熱抵抗体付き温度ヒューズモジュールを含むヒューズユニットをさらに小型化させることが求められている。すなわち、近年の機器開発においては、電流ヒューズ機能および発熱抵抗体付き温度ヒューズ機能を一体的に有するとともに、小型化を図ることが求められている。

本発明の一つの態様によれば、ヒューズ装置は、セラミック構造体と、電流ヒューズ素子用パターンと、温度ヒューズ素子と、発熱抵抗体用パターンとを含んでいる。セラミック構造体は、下層と介在層と上層とを含んでいる。介在層は、下層の上に設けられているとともに、上下方向に設けられた貫通孔を有している。上層は、介在層の上に設けられている。貫通孔が、下層および上層によって塞がれている。電流ヒューズ素子用パターンは、下層の上面における貫通孔に対応する領域に設けられているとともに、焼成によって下層と一体的に形成されている。温度ヒューズ素子は、上層の上面に設けられている。発熱抵抗体用パターンは、上層の下面または内部における貫通孔に対応する領域に設けられているとともに、焼成によって上層と一体的に形成されている。

本発明の他の態様によれば、ヒューズ装置は、下部セラミック構造体と、上部セラミック構造体と、電流ヒューズ素子と、温度ヒューズ素子と、発熱抵抗体用パターンとを含んでいる。上部セラミック構造体は、下部セラミック構造体との間に中空部を挟むように、下部セラミック構造体に接合されている。電流ヒューズ素子は、中空部に設けられている。温度ヒューズ素子は、上部セラミック構造体の上面に設けられている。発熱抵抗体用パターンは、上部セラミック構造体の下面または内部に設けられているとともに、焼成によって上部セラミック構造体と一体的に形成されている。

本発明の一つの態様によれば、ヒューズ装置は、焼成によって下部セラミック構造体と一体的に形成された電流ヒューズ素子用パターンと、焼成によって上部セラミック構造体と一体的に形成された発熱抵抗体用パターンとを含んでいることにより、電流ヒューズ機能および発熱抵抗体付き温度ヒューズ機能を一体的に有するとともに、小型化を図ることができる。

本発明の他の態様によれば、ヒューズ装置は、中空部に設けられた電流ヒューズ素子と
、焼成によって上部セラミック構造体と一体的に形成された発熱抵抗体用パターンとを含んでいることにより、電流ヒューズ機能および発熱抵抗体付き温度ヒューズ機能を一体的に有するとともに、小型化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態におけるヒューズ装置の分解斜視図を示している。 図１に示されたヒューズ装置の縦断面図を示している。 第１の実施形態のヒューズ装置における温度ヒューズ素子３の他の実装構造を示している。 第１の実施形態のヒューズ装置における発熱抵抗体用パターン４の他の例を示している。 ヒューズ装置の上面における構造および下面における構造を示している。 図５に示されたヒューズ装置の回路図を示している。 本発明の第２の実施形態におけるヒューズ装置の分解斜視図を示している。 図７に示されたヒューズ装置の縦断面図を示している。 本発明の第３の実施形態におけるヒューズ装置の縦断面図を示している。 本発明の第３の実施形態におけるヒューズ装置の分解斜視図を示している。 図１０に示されたヒューズ装置の縦断面図を示している。 第３の実施形態のヒューズ装置における発熱抵抗体用パターン４の他の例を示している。 第３の実施形態のヒューズ装置におけるセラミック構造体６の他の構造例を示している。 第３の実施形態のヒューズ装置におけるセラミック構造体６の他の構造例を示している。

以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態におけるヒューズ装置について説明する。ヒューズ装置は、セラミック構造体１と、電流ヒューズ素子用パターン２と、温度ヒューズ素子３と、発熱抵抗体用パターン４と、フラックス部材５とを含んでいる。図１において、フラックス部材５は、温度ヒューズ素子３の実装構造を示すことを目的として、省略されている。電流ヒューズ素子用パターン２、温度ヒューズ素子３および発熱抵抗体用パターン４は、セラミック構造体１に設けられている。フラックス部材５は、セラミック構造体１の上面に設けられている。図１において、ヒューズ装置は、仮想のｘｙｚ空間におけるｘｙ平面に実装されている。本実施形態におけるヒューズ装置は、表面実装型の装置である。図１において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。

セラミック構造体１は、下層１１と、下層１１の上に設けられた介在層１２と、介在層１２の上に設けられた上層１３とを含んでいるとともに、焼成によって一体的に形成されている。

介在層１２は、上下方向に設けられた貫通孔１２１を有している。図１において、上下方向とは、仮想のｚ軸方向のことをいう。貫通孔１２１は、下層１１および上層１３によって塞がれている。介在層１２の貫通孔１２１は、セラミック構造体１の中空部１４に相当する。中空部１４は、減圧空間であることが好ましい。

電流ヒューズ素子用パターン２は、下層１１の上面における貫通孔１２１に対応する領
域１１１に設けられているとともに、焼成によって下層１１と一体的に形成されている。“電流ヒューズ素子用パターン”とは、定格電流以上の電流が流れた場合に、ジュール熱によって溶断されるパターンのことをいう。電流ヒューズ素子用パターン２は、メタライズパターンである。図１において、貫通孔１２１に対応する領域１１１とは、二点鎖線によって囲まれた領域のことであり、中空部１４に露出されている領域のことである。

温度ヒューズ素子３は、上層１３の上面に設けられている。“温度ヒューズ素子”とは、発熱体などによって与えられる熱によって設定温度以上に達した場合に溶断する素子のことをいう。温度ヒューズ素子３の実装構造の他の例としては、図３に示されているものがある。セラミック構造体１の上層１３は、凹部１３２を含む上面を有しており、温度ヒューズ素子３が、凹部１３２の内部に設けられている。図３において、フラックス部材５は、温度ヒューズ素子３の実装構造を示すことを目的に、省略されている。

再び図１および図２を参照して、発熱抵抗体用パターン４は、上層１３において貫通孔１２１に対応する領域１３１に設けられているとともに、焼成によって上層１３と一体的に形成されている。発熱抵抗体用パターン４は、メタライズパターンである。図１において、貫通孔１２１に対応する領域１３１とは、二点鎖線によって囲まれた領域のことであり、中空部１４に露出されている領域のことである。発熱抵抗体用パターン４は、温度ヒューズ素子３の直下に設けられている。温度ヒューズ素子３および発熱抵抗体用パターン４によって、発熱抵抗体付き温度ヒューズが構成されている。

発熱抵抗体用パターン４の他の例としては、図４に示されているように、上層１３の内部に埋設されているとともに、温度ヒューズ素子３の直下に位置しているものがある。発熱抵抗体用パターン４は、中空部の直上に位置しており、焼成によって上層１３と一体的に形成されている。

図５の上段に示されているように、ヒューズ装置は、セラミック構造体１の上面に設けられた端子３１および３２を有している。端子３１および３２は、焼成によって上層１３と一体的に形成されている。図５において、フラックス部材５は、温度ヒューズ素子３を示すことを目的に、透視した状態で示されている。

図５の下段に示されているように、ヒューズ装置は、セラミック構造体１の下面に設けられた端子２１、２２、４１および４２を有している。端子２１、２２、４１および４２は、焼成によって下層１１と一体的に形成されている。

図６に示されているように、端子３１および３２は、温度ヒューズ素子３に電気的に接続されている。端子２１および２２は、電流ヒューズ素子用パターン２に電気的に接続されており、端子４１および４２は、発熱抵抗体用パターン４に電気的に接続されている。温度ヒューズ素子３および発熱抵抗体用パターン４によって、発熱抵抗体付き温度ヒューズ８が構成されている。

本実施形態のヒューズ装置において、電流ヒューズ素子用パターン２と発熱抵抗体用パターン４とがセラミック構造体１と一体的に形成されていることにより、本実施形態におけるヒューズ装置は、電流ヒューズ機能と発熱抵抗体付き温度ヒューズ機能とを一体的に有することができるとともに、小型化を図ることができる。

本実施形態のヒューズ装置において、電流ヒューズ素子用パターン２が、セラミック構造体１の下層１１の上面における貫通孔１２１に対応する領域１１１に設けられていることにより、電流ヒューズ素子用パターン２がセラミック構造体１の中空部１４に設けられることになり、本実施形態におけるヒューズ装置は、電流ヒューズ素子用パターン２にお
いて発生されるジュール熱の損失に関して低減されている。従って、本実施形態におけるヒューズ装置は、過電流状態における特性に関して向上されている。

（第２の実施形態）
図７および図８を参照して、本発明の第２の実施形態におけるヒューズ装置について説明する。本実施形態におけるヒューズ装置において、第１の実施形態におけるヒューズ装置と異なる構成は、セラミック構造体１の下層１１の構造である。その他の構成は、第１の実施形態におけるヒューズ装置と同様である。図７において、フラックス部材５は、温度ヒューズ素子３の実装構造を示すことを目的として、省略されている。

セラミック構造体１の下層１１は、伝熱抑制手段を有している。本実施形態において、伝熱抑制手段は、下層１１の内部に設けられているとともに電流ヒューズ素子用パターン２の直下に位置している空洞部１１２である。空洞部１１２は、減圧状態であることが好ましい。

本実施形態のヒューズ装置において、セラミック構造体１の下層１１は、伝熱抑制手段を有していることにより、本実施形態におけるヒューズ装置は、電流ヒューズ素子用パターン２において発生されるジュール熱の損失に関して低減されている。従って、本実施形態におけるヒューズ装置は、過電流状態における特性に関して向上されている。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態におけるヒューズ装置について説明する。本実施形態のヒューズ装置において、第１および第２の実施形態におけるヒューズ装置と異なる構成について、例示的に、図２に示された第１の実施形態におけるヒューズ装置と対比するように図９を参照して説明する。本実施形態におけるセラミック構造体１は、予め焼成によって形成された下層１１、介在層１２および上層１３が、接合部材９１および９２によって接合されている。電流ヒューズ素子用パターン２は、焼成によって下層１１と一体的に形成されている。発熱抵抗体用パターン４は、焼成によって上層１３と一体的に形成されている。

本実施形態におけるヒューズ装置は、予め形成された下層１１が接合部材９１によって介在層１２に接合されていることにより、製造工程中において、電流ヒューズ素子用パターンのトリミングが可能である。従って、本実施形態におけるヒューズ装置は、過電流状態における特性に関して向上されている。

（第４の実施形態）
図１０および図１１を参照して、本発明の第４の実施形態におけるヒューズ装置について説明する。ヒューズ装置は、セラミック構造体６と、電流ヒューズ素子７と、温度ヒューズ素子３と、発熱抵抗体用パターン４と、フラックス部材５とを含んでいる。図１０において、フラックス部材５は、温度ヒューズ素子３の実装構造を示すことを目的として、省略されている。図１０において、ヒューズ装置は、仮想のｘｙｚ空間におけるｘｙ平面に実装されている。本実施形態におけるヒューズ装置は、表面実装型の装置である。図１０において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。

セラミック構造体６は、下部セラミック構造体６１と、下部セラミック構造体６１との間に中空部６４を挟むように、下部セラミック構造体６１に接合された上部セラミック構造体６２とを含んでいる。下部セラミック構造体６１は、第１の凹部６１１を含む上面を有している。上部セラミック構造体６２は、第２の凹部６２１を含む下面を有している。第２の凹部６２１は、第１の凹部６１１に対応するように設けられている。第１の凹部６１１と第２の凹部６２１とによって、セラミック構造体６の中空部６４が構成されている。

電流ヒューズ素子７は、下部セラミック構造体６１と上部セラミック構造体６２とに挟まれているとともに、セラミック構造体６の中空部６４に設けられている。電流ヒューズ素子７は、セラミック構造体６の中空部６４に架橋されていることが好ましい。

温度ヒューズ素子３は、上部セラミック構造体６２の上面に設けられている。温度ヒューズ素子３は、上部セラミック構造体６２の上面に設けられた凹部に配置されていてもよい。

発熱抵抗体用パターン４は、上部セラミック構造体６２の第２の凹部６２１の上面に設けられているとともに、焼成によって上部セラミック構造体６２と一体的に形成されている。発熱抵抗体用パターン４は、メタライズパターンである。

発熱抵抗体用パターン４の他の例としては、図１２に示されているように、上層１３の内部に埋設されているとともに、温度ヒューズ素子３の直下に位置しているものがある。発熱抵抗体用パターン４は、中空部の直上に位置しており、焼成によって上層１３と一体的に形成されている。

本実施形態のヒューズ装置において、発熱抵抗体用パターン４が上部セラミック構造体６２と一体的に形成されているとともに、電流ヒューズ素子７が、下部セラミック構造体６１と上部セラミック構造体６２とに挟まれた中空部６４に設けられていることにより、本実施形態におけるヒューズ装置は、電流ヒューズ機能と発熱抵抗体付き温度ヒューズ機能とを一体的に有することができるとともに、小型化を図ることができる。

本実施形態のヒューズ装置において、電流ヒューズ素子７がセラミック構造体６の中空部６４に設けられていることにより、本実施形態におけるヒューズ装置は、電流ヒューズ素子７において発生されるジュール熱の損失に関して低減されている。従って、本実施形態におけるヒューズ装置は、過電流状態における特性に関して向上されている。

図１３を参照して、本実施形態におけるセラミック構造体６の他の構造例について説明する。下部セラミック構造体６１は、凹部６１２を含む上面を有しており、凹部６１２は、二段構造となっている。電流ヒューズ素子７は、凹部６１２において架橋されていることが好ましい。

図１４を参照して、本実施形態におけるセラミック構造体６の他の構造例について説明する。上部セラミック構造体６２は、凹部６２２を含む下面を有しており、凹部６２２は、二段構造となっている。電流ヒューズ素子７は、凹部６２２において架橋されていることが好ましい。

１ セラミック構造体
２ 電流ヒューズ素子用パターン
３ 温度ヒューズ素子
４ 発熱抵抗体用パターン
５ フラックス部材

Claims (5)

1. 下層、介在層および上層を含んでおり、前記介在層が、前記下層の上に設けられているとともに、上下方向に設けられた貫通孔を有しており、前記上層が、前記介在層の上に設けられており、前記貫通孔が、前記下層および前記上層によって塞がれているセラミック構造体と、
   前記下層の上面における前記貫通孔に対応する領域に設けられているとともに、焼成によって前記下層と一体的に形成された電流ヒューズ素子用パターンと、
   前記上層の上面に設けられた温度ヒューズ素子と、
   前記上層の下面または前記上層の内部における前記貫通孔に対応する領域に設けられているとともに、焼成によって前記上層と一体的に形成された発熱抵抗体用パターンと、
   を備えたヒューズ装置。
2. 前記下層、介在層および上層が、焼成によって一体的に形成されていることを特徴とするヒューズ装置。
3. 前記セラミック構造体が、前記下層の内部に設けられているとともに前記電流ヒューズ素子用パターンの直下に位置している伝熱抑制手段を有していることを特徴とする請求項１記載のヒューズ装置。
4. 下部セラミック構造体と、
   前記下部セラミック構造体との間に中空部を挟むように、前記下部セラミック構造体に接合された上部セラミック構造体と、
   前記中空部に設けられた電流ヒューズ素子と、
   前記上部セラミック構造体の上面に設けられた温度ヒューズ素子と、
   前記上部セラミック構造体の下面に設けられているとともに、焼成によって前記上部セラミック構造体と一体的に形成された発熱抵抗体用パターンと、
   を備えたヒューズ装置。
5. 前記下部セラミック構造体が、前記電流ヒューズ素子の直下に位置している伝熱抑制手段を有していることを特徴とする請求項４記載のヒューズ装置。

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