JP5737664B2 - チップ型ヒューズ - Google Patents

Description

本発明は、チップ型ヒューズに関し、特に、ヒューズと端子とが一体に形成されたものに関する。

従来、ヒューズと端子とが一体に形成されたチップ型ヒューズとしては、例えば特許文献１に開示されたようなものがある。特許文献１の技術では、直方体状の基板の上面の一端部から他端部までヒュージブルリンクが設けられている。基板の両端の上面、側面及び底面にパッドが設けられている。ヒュージブルリンクとパッドとは、電気的に結合されており、銅メッキプロセスまたはＰＶＤによって同時に形成されている。これらパッド及びヒュージブルリンクの表面に伝導性金属の付加層が形成されている。パッド及びヒュージブルリンクが形成された基板の上面を被うように保護層が形成されている。

日本特許第４３１６７２９号公報（米国特許第６００２３２号対応）

特許文献１の技術によれば、ヒュージブルリンクとパッドとが一体に形成されたチップ型ヒューズを得ることができるが、基板を銅メッキした上で、エッチングによってヒュージブルリンク及びパッドを形成し、これらの上に付加層をホトエッチングによって形成し、更に保護層を形成しなければならず、その製造が面倒であった。

本発明は、製造が容易であるヒューズと端子とが一体に形成されたチップ型ヒューズを提供することを目的とする。

本発明の一態様のチップ型ヒューズは、端子一体型ヒューズを有している。この端子一体型ヒューズは、基板への取り付け用端子の２つの平板状部を間隔をあけて同一水平面上に有している。当該水平面とは異なる高さにある水平面における前記２つの平板状部間にヒューズが位置している。このヒューズは、前記２つの平板状部と一体に形成されている。この端子一体型ヒューズは、例えば導電性金属をプレスすることによって製造することができる。本発明の一態様のチップ型ヒューズは、ケースも有している。このケースは、一方の面が閉じられ、前記一方の面と異なる水平面に位置する他方の面が開口され、この開口の周縁から前記一方の面に向かう周壁部を有している。ケースとしては、例えば一面を開口させた中空状の立体、例えば直方体を使用することができる。このケースでは、前記ヒューズが前記開口から前記一方の面側に向かう中途の位置に位置し、前記２つの平板状部が前記周壁部にそれぞれ接触している。前記ケース内において、消弧材部が前記ヒューズに設けられている。

このように構成すると、ケースの周壁部上に端子の２つの平板状部を接触させた状態で、ヒューズがケース内に位置するので、チップ型ヒューズを容易に製造することができる。

前記ヒューズを、前記２つの平板状部における前記開口側にある縁部と一体に結合することができる。この場合、前記２つの平板状部における周壁部の外面側にある縁部から前記一方の面側に前記周壁部に接触して立ち上がり部が立ち上がっている。このように構成することによって、ヒューズをケース内部に確実に位置させることができる。

更に、前記２つの平板状部における前記開口側にある縁部を前記開口の縁に接することができる。この場合、前記開口側にある縁部から前記ケースの中央側に向かって傾斜した傾斜部の先端側に前記ヒューズが一体に形成されている。このように構成すると、端子一体型ヒューズの位置決めが容易に行え、製造がさらに容易になる。

前記消弧材部は、前記ケース内において前記ヒューズをその内部に含むことができる。例えば、消弧材部は、ケース内全域に満たすことができる。このように構成すると、消弧材部のヒューズへの取付が容易に行える。

開口は、蓋、例えばセラミックス製の蓋によって閉じることができる。蓋を設けることによってチップ型ヒューズの耐熱性を向上させることができる。

上記の態様において、消弧材部は、前記ヒューズの両端付近のみに設けることもできる。例えば消弧材部は、ヒューズの両端付近の一方の面のみに設けることもできるし、ヒューズの両端付近を包囲するように設けることもできる。このように構成すると、ヒューズが発熱した際でも、ヒューズの両端付近は中央部よりも温度が低いので、消弧材部が化学反応を起こすことを防止でき、ヒューズの性能を安定化させることができる。

さらに、ケースの開口を封止することもできる。例えば封止は、ケースの開口に板状体を設けることによって行うこともできるし、ケース内に板状体を配置し、この板状体と前記開口との間に樹脂層を形成することによって行うこともできる。このように開口を封止することによってチップ型ヒューズの耐熱性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態のチップ型ヒューズの縦断側面図である。 図１のチップ型ヒューズに使用する端子一体型ヒューズの平面図である。 図１のチップ型ヒューズの底面図である。 図１のチップ型ヒューズの製造過程を示す図である。 本発明の第２の実施形態のチップ型ヒューズの縦断側面図である。 本発明の第３の実施形態のチップ型ヒューズの縦断側面図である。 本発明の第４の実施形態のチップ型ヒューズの縦断側面図である。 図７のチップ型ヒューズの製造過程を示す図である。 本発明の第５の実施形態のチップ型ヒューズの縦断側面図である。 本発明の第６の実施形態のチップ型ヒューズの縦断側面図である。 上記の各実施形態の変形例のチップ型ヒューズに使用する端子一体型ヒューズの平面図である。 上記の各実施形態の別の変形例のチップ型ヒューズに使用する端子一体型ヒューズの平面図である。 上記の各実施形態の他の変形例のチップ型ヒューズに使用する端子一体型ヒューズの平面図である。

本発明の第１の実施形態のチップ型ヒューズは、例えばサーフェースマウント用のもので、車載用のヒューズまたはリチウム電池のヒューズとして使用することがある。

このチップ型ヒューズは、図１に示すように、端子一体型ヒューズ２を有している。端子一体型ヒューズ２は、図１及び図２に示すように、或る水平面上に位置するように直線状のヒューズ本体４を有している。このヒューズ本体４の両端に連結部６、６が、ヒューズ本体４と同じ水平面上に位置するように一体に形成されている。連結部６、６は矩形状に形成されている。連結部６、６の１対の長縁は、ヒューズ本体４の幅寸法よりも長く、それらの一方の長縁にヒューズ本体４の両端が結合されている。

連結部６、６におけるヒューズ本体４が連結されている長縁とは反対側の長縁に傾斜部８、８が結合されている。傾斜部８、８も矩形状に形成されている。それぞれの１対の長縁は、連結部６、６の長縁と同じ長さ寸法であり、連結部６、６それぞれの一方の長縁が、連結部６、６の長縁に結合されている。これら傾斜部８、８は、連結部６、６に対して鈍角をなして外側にそれぞれ広がるように位置している。これら傾斜部８、８の他方の長縁は、ヒューズ本体４が位置する水平面とは高さの異なる水平面上に位置する。

この水平面上に矩形状の平板状部１０、１０が位置している。平板状部１０、１０は、傾斜部８、８の外側に位置している。平板状部１０、１０の一縁に、傾斜部８、８の他方の長縁が一体に結合されている。この平板状部１０、１０は、連結部６、６及び傾斜部８、８よりも長縁の長さが長い。これら平板状部１０、１０における傾斜部８、８が結合されている縁と反対側の長縁には、平板状部１０、１０に対してほぼ直角をなすようにヒューズ本体４側に立ち上がった立ち上がり部１２、１２が一体に形成されている。２つの平板状部１０、１０及び立ち上がり部１２、１２が端子を構成している。

言い換えると、ヒューズ本体４は、２つの平板状部１０、１０の間であって、平板状部１０、１０が位置する水平面とは高さの異なる水平面上に位置し、連結部６、６及び傾斜部８、８を介して平板状部１０、１０と一体に形成されている。

この端子一体型ヒューズ２は、例えば銅または銅合金のシートを例えばプレスすることによって製造することができる。ヒューズ本体４の定格許容電流値は、例えば５０Ａである。

端子一体型ヒューズ２は、そのヒューズ本体４がケース１４内に位置するようにケース２に対して配置されている。ケース１４は、例えば概略直方体状に形成されたもので、耐熱性と強度の観点からセラミック製のものが使用されている。ケース１４は、内部が空洞に形成され、概略長方形状の主壁１６を有し、主壁１６と対向する面が開口されている。この開口を包囲するように周壁部が形成されている。周壁部の一部として、例えば図３に示す側壁１８、２０が主壁１６の２つの長縁に沿って且つ主壁１６に対して直角に形成されている。さらに周壁部の残りの部分として、主壁１６の２つの短縁に沿ってかつ主壁１６に対して直角に端壁２２、２４が形成されている。ケース１４のサイズは、例えば長さが６ｍｍ、幅が４．０ｍｍ、高さが３ｍｍである。

このケース１４の内部にヒューズ本体４が位置させられた状態において、平板状部１０、１０が端壁２２、２４に接触している。この状態において端壁２２、２４の開口側にある縁に傾斜部８、８と平板状部１０、１０との結合部が接触しており、側壁１８、２０の内面に傾斜部８、８と平板状部１０、１０が接触している。また、立ち上がり部１２、１２が端壁２２、２４の外面に接触している。即ち、端壁２２、２４の厚みは、平板状部１０、１０の長縁間の寸法にほぼ等しい。また、平板状部１０、１０の長縁の長さは、図３に示すように端壁２２、２４の長さ寸法よりも若干短い。この状態で、ヒューズ本体４は、主壁１６と開口との間に位置している。

ケース１４内には、消弧材部、例えばシリコーン樹脂またはセメントの層２６が、その内部にヒューズ本体４を埋没させるようにケース１４の内部全体に形成されている。シリコーン樹脂は、ゴム様弾性があり、かつ耐熱性があり、炭化しない点から、またセメントは耐熱性があり、炭化しない点から、採用されている。

さらに、板状部１０、１０及び立ち上がり部１２、１２の外面には、平板状部１０、１０を図示しない基板、例えばプリント基板上にはんだ付けする際に利用するためのメッキ層２８が形成されている。

このチップ型ヒューズは、図４に示すようにして製造される。まず、銅または銅合金のシート３０をプレスして、端子一体型ヒューズ２が製作される。これと並行してケース１４が製造される。主壁１６を底にした状態でケース１４内に主壁１６側から約半分の高さまで液状のシリコーン樹脂２６ａが開口から注入される。

次に、ヒューズ本体４がケース１４内に位置し、平板状部１０、１０が端壁２２、２４に接触し、かつ立ち上がり部１２、１２がケース１４の外面に接触するように、ケース１４に端子一体型ヒューズ２が配置される。この際、傾斜部８と連結部６との結合部が端壁２２、２４の開口側の縁に接触し、かつ立ち上がり部１２、１２がケース１４の外面に接触しているので、この配置によって、ヒューズ本体４の長さ方向に対する端子一体型ヒューズ２の位置決めが行われる。

この後、少なくともヒューズ本体４が埋まるように開口の位置まで液状のシリコーン樹脂２６ｂが充填される。その後に、シリコーン樹脂２６ａ、２６ｂが硬化され、消弧材部２６が形成される。最後に、平板状部１０、１０の外面及び立ち上がり部１２、１２の外面にメッキ層２８が形成される。

このようにケース１４内にシリコーン樹脂２６ａを充填した後、端子一体型ヒューズ２をケース１４内に挿入し、残りのシリコーン樹脂２６ｂを充填し、端子の平板状部１０、１０及び立ち上がり部１２、１２にメッキすることによって、チップ型ヒューズを製造することができる。基板をメッキした後に、エッチングし、その後にメッキする従来の製造方法と比較して、このチップ型ヒューズの製造は容易である。それだけでなく、板状の比較的厚い例えばＣｕ層をヒューズ母材として使用できるので、例えば５０Ａ程度の大電流に対応することができる。また、ヒューズ本体４と実装用の端部電極である平板状部１０等が一体形成されているので、ヒューズ本体４と平板状部１０とを接続するための不要な抵抗成分が発生せず、信頼性の高いヒューズが得られる。また、ヒューズ部と端部電極とが一体であることにより、両者を接続するためのスペースが不要で、比較的小型のヒューズが得られる。

本発明の第２の実施形態のチップ型ヒューズを図５に示す。このチップ型ヒューズは、消弧材層として、ビーズ層３１を追加した以外、第１の実施形態のチップ型ヒューズと同様に構成されている。同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。ビーズ層３１は、ヒューズ本体４及び連結部６の主壁１６側の面と接するように、消弧材部２６内に設けられている。ビーズ層３１は、複数の球状ガラスビーズや球状中空ガラスビーズからなり、複数の層をなすように充填されている。各球状ガラスビーズや球状中空ガラスビーズは、互いに非連結のものである。

このようにビーズ層３１をケース１４内に設けると、ビーズとビーズとの間に空間ができ、これら空間を総合すると、例えばケース１４の約３０％の空間とできる。ヒューズ本体４が溶断する際に、ヒューズ本体４が溶けたことによりケース１４内の圧力が上昇しようとするが、ビーズ層３１を設けたことによりケース４内に上述した空間があるので、上昇しようとする圧力を空間に逃がすことができ、消弧性が向上する。さらに、ガラスビーズや中空ガラスビーズは、ヒューズ本体４よりも軟化点が低いので、ケース１４内に放射状に分散した溶けたヒューズの熱によって、ガラスビーズや中空ガラスビーズは軟化し、再固着して、溶けたヒューズを封じ込めることもできる。

ビーズ層３１の形成は、図４に示した製造方法におけるシリコーン樹脂２６ａを充填した後であって端子一体型ヒューズ２をケース１４に挿入する前に、シリコーン樹脂２６ａ上に球状ガラスビーズや球状中空ガラスビーズを複数層に亘って配置することによって、行う。または、シリコーン樹脂２６ａを充填せずに、端子一体型ヒューズ２をケース１４に挿入する前に、ガラスビーズや中空ガラスビーズのみを複数層に亘って配置することも可能である。

図６に第３の実施形態のチップ型ヒューズを示す。このチップ型ヒューズは、第１の実施形態のチップ型ヒューズにおいて、ケース１４の開口に、例えばセラミック製の蓋２７を設けて、開口を閉じたものである。第１の実施形態のチップ型ヒューズと同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。蓋２７を設けることによってチップ型ヒューズの耐熱性を向上させることができる。なお、第２の実施形態のチップ型ヒューズにおいても、このチップ型ヒューズと同様に蓋２７を設けることができる。

図７に第４の実施形態のチップ型ヒューズを示す。第１の実施形態のチップ型ヒューズでは、消弧材部２６が１４の全域に形成されていたのに対し、このチップ型ヒューズでは、ヒューズ本体４の両端にある連結部６、６の開口側の面にのみ、例えばシリコーン樹脂層からなる消弧材部２６１、２６１を形成してあり、ヒューズ本体４と主壁部１６との間には何も存在していない。他の構成は、第１の実施形態のチップ型ヒューズと同様に構成されている。同一部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。

例えば大きな定格許容電流のヒューズであって、第１の実施形態のチップ型ヒューズのようにケース１４内全域に消弧材部を形成した場合、大電流がヒューズ本体４に流れたとき、ヒューズ本体４の温度が上昇し、この温度によって消弧材部が化学反応を起こして、消弧材部から白煙が生じる可能性がある。これを防止しつつ、ヒューズ本体４の溶断時のアークの発生を防止するため、連結部６、６にのみ消弧材部２６１、２６１を形成してある。

さらに、この実施形態のチップ型ヒューズでは、傾斜部８、８の中途にそれぞれ跨るように例えばセラミック製の板状体３２が配置されている。この板状体３２とケース１４の開口との間に、封止用樹脂層、例えばシリコーン樹脂層３４が形成されている。この板状体３２とシリコーン樹脂層３４とによって、開口の封止が行われている。板状体３２とシリコーン樹脂層３４とのよって開口を封止することによって、チップ型ヒューズの耐熱性を向上させている。なお、封止用樹脂層としては、シリコーン樹脂層の他に、エポキシ樹脂層などの他の樹脂層を使用することもできる。

また、この実施形態のチップ型ヒューズでは、メッキ層２８１、２８１が、立ち上がり部１２、１２の内外面の全域、平板状部１０、１０の内外面の全域及び傾斜部８、８の内外面の一部に形成されている。

図８に第４の実施形態のチップ型ヒューズの製造工程を示す。まず、銅または銅合金のシート３０をプレスして、端子一体型ヒューズ２が製作される。さらに端子一体型ヒューズ２にメッキ層２８１、２８１が形成される。これと並行して主壁１６を底にした状態でケース１４の端壁２２、２４の開口側の面及びこれに連なる内面に接着剤３６、３６が塗布される。

次に、ヒューズ本体４がケース１４内に位置し、平板状部１０、１０が端壁２２、２４に接触し、かつ立ち上がり部１２、１２がケース１４の外面に接触するように、ケース１４に端子一体型ヒューズ２を配置する。この配置によって、接着剤３６、３６によって、端子一体型ヒューズ２がケース１４に接着される。

この後、消弧材層２６１、２６１を連結部６、６に形成する。その後、板状体３２を配置し、シリコーン樹脂層３４を形成する。

図９に第５の実施形態のチップ型ヒューズを示す。このチップ型ヒューズでは、消弧材層２６１、２６１が、連結部６の主壁部１６側にも形成されている。他の構成は、第４の実施形態のチップ型ヒューズと同一である。第４の実施形態のチップ型ヒューズと同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。消弧材層２６１、２６１を、連結部６、６の主壁部１６側及び開口側にそれぞれ設けているので、消弧機能を向上させることができる。

図１０に第６の実施形態のチップ型ヒューズを示す。このチップ型ヒューズでは、開口の封止が、例えばセラミック製の蓋２７１のみで行われている。他の構成は、第４の実施形態と同一である。第４の実施形態のチップ型ヒューズと同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。ケース１４の開口の封止を蓋２１７のみで行っているので、チップ型ヒューズの製造が容易である。なお、第５の実施形態のチップ型ヒューズにおいても、この実施形態のチップ型ヒューズと同様に蓋２７１のみでケース１４の開口を封止することもできる。

上記の各実施形態では、ヒューズ本体４は、平面形状が直線状のものを使用したが、これに限ったものではなく、例えば図１１に示すように曲線状のもの、具体的には平面形状がＳ字状のヒューズ本体４ａを使用することもできる。また、上記の各実施形態では、連結部６を矩形状に形成したが、図１２に連結部６ａとして示すようにヒューズ本体４側の幅が狭い台形状に形成することもできる。

また、上記の各実施形態では、連結部６及び傾斜部８は、平板状部１０よりも長さ寸法が短いものとしたが、図１３に示すように平板状部１０と同じ長さ寸法を有する連結部６ｂ、６ｂ及び傾斜部８ａ、８ａを使用することもできる。

また、上記の各実施形態では、ヒューズ本体４の長さ方向に対する端子一体型ヒューズ２の位置決めのために、傾斜部８と連結部６との結合部を端壁２２、２４の開口側の縁に接触させたが、傾斜部８や連結部６が持つ熱をケース１４にできるだけ伝えないようにしたい場合には、傾斜部８と連結部６との結合部に、端壁２２、２４側を向く小突起、側壁１８、２０側を向く小突起のいずれか一方または双方を設け、傾斜部８や連結部６が直接にケース１４に接触しないようにして、一体型ヒューズ２のケース１４に対する位置決めをすることもできる。

また、第１及び第２の実施形態では、このチップ型ヒューズの製造の最終工程において端子一体型ヒューズ２の平板状部１０、１０の外面及び立ち上がり部１２、１２の外面にメッキ層２８を形成したが、必ずしも最終工程において行う必要は無く、例えば、ケース１４内に端子一体型ヒューズ２を設置した後、シリコーン樹脂２６ａ、２６ｂの充填前にメッキ層２８を形成することもできる。

第２の実施形態では、ビーズ層３１は、非連結の複数のガラスビーズや中空ガラスビーズから構成したが、これらガラスビーズはガラスの軟化温度から摂氏数度乃至数十度高い温度で熱処理することで隣接したガラスビーズ同士を融着させてガラスビーズをブロック化して、このブロックをビーズ層３１として使用することもできる。また、ガラスビーズや中空ガラスビーズに代えて、塩化コバルトフリーのシリカゲル、ゼオライト、アルミナビーズ等も使用することもできる。

Claims (10)

1. 基板への取り付け用端子の２つの平板状部を間隔をあけて同一水平面上に有し、当該水平面とは異なる高さにある水平面における前記２つの平板状部間に位置するヒューズが、前記２つの平板状部と一体に形成されている端子一体型ヒューズと、
   一方の面が閉じられ、前記一方の面と異なる水平面に位置する他方の面が開口され、前記開口の周縁から前記一方の面に向かう周壁部を有し、前記ヒューズが前記開口から前記一方の面側に向かう中途の位置に位置し、前記２つの平板状部が前記周壁部にそれぞれ接触しているケースと、
   前記ケース内において前記ヒューズに設けられた消弧材部とを、
   具備するチップ型ヒューズ。
2. 請求項１記載のチップ型ヒューズにおいて、前記ヒューズは、前記２つの平板状部における前記開口側にある縁部と一体に結合され、前記２つの平板状部における周壁部の外面側にある縁部から前記一方の面側に前記周壁部に接触して立ち上がり部が立ち上がっているチップ型ヒューズ。
3. 請求項２記載のチップ型ヒューズにおいて、前記２つの平板状部における前記開口側にある縁部は前記開口の縁に接してあり、前記開口側にある縁部から前記ケースの中央側に向かって傾斜した傾斜部の先端側に前記ヒューズが一体に形成されているチップ型ヒューズ。
4. 請求項１記載のチップ型ヒューズにおいて、前記消弧材部は、前記ケース内において前記ヒューズをその内部に含んでいるチップ型ヒューズ。
5. 請求項４記載のチップ型ヒューズにおいて、前記消弧材部は、前記ケース内全域に満たされているチップ型ヒューズ。
6. 請求項４記載のチップ型ヒューズにおいて、前記開口が蓋によって閉じられているチップ型ヒューズ。
7. 請求項１記載のチップ型ヒューズにおいて、前記消弧材部は、前記ヒューズの両端付近のみに設けられているチップ型ヒューズ。
8. 請求項７記載のチップ型ヒューズにおいて、前記開口が封止されているチップ型ヒューズ。
9. 請求項８記載のチップ型ヒューズにおいて、前記開口の封止は、前記開口に板状体を設けることによって行っているチップ型ヒューズ。
10. 請求項８記載のチップ型ヒューズにおいて、前記開口の封止は、前記ケース内に板状体を配置し、この板状体と前記開口との間に樹脂層を形成することによって行っているチップ型ヒューズ。

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