JP6429591B2 - Protective element - Google Patents
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Description
本発明は、異常時に電流経路を溶断することにより、電流経路上に接続された回路を保護する保護素子に関する。 The present invention relates to a protection element that protects a circuit connected on a current path by fusing the current path at the time of abnormality.
チップ状のヒューズとして、基板上に発熱体を設け、発熱体に近接させてヒューズエレメントが設けられた保護素子が知られている。このような保護素子は、ノート型PCやタブレット端末等で用いられるリチウムイオン二次電池からなるバッテリーにおいて、過充電(過電圧)や過電流を防止する。 As a chip-shaped fuse, a protection element in which a heating element is provided on a substrate and a fuse element is provided in proximity to the heating element is known. Such a protective element prevents overcharge (overvoltage) and overcurrent in a battery including a lithium ion secondary battery used in a notebook PC, a tablet terminal, or the like.
このような保護素子として、例えば特許文献1には、低融点金属と発熱体とが絶縁層を介して接する保護素子で、検知素子が所定の条件を検知したときに、発熱体に通電することで、発熱体の発熱により低融点金属を溶断する保護素子が記載されている。
As such a protective element, for example, in
また、特許文献2には、低融点金属体に電流を通す一対の電極間において、低融点金属体の少なくとも一部の横断面が発熱体の発熱時に2以上の独立的な断面に区分されるように、低融点金属体の中央部に、電流の流れる方向に伸びた溝が形成されている保護素子が記載されている。 Further, in Patent Document 2, at least a part of the cross section of the low melting point metal body is divided into two or more independent cross sections when the heating element generates heat, between a pair of electrodes that pass current through the low melting point metal body. Thus, a protective element is described in which a groove extending in the direction of current flow is formed in the center of the low melting point metal body.
さらに、特許文献3には、ヒューズエレメントの液相点と固相点を調整することで、基板上の電極にソルダーペーストを介することなくヒューズエレメントが設けられている保護素子が記載されている。 Furthermore, Patent Document 3 describes a protective element in which a fuse element is provided on an electrode on a substrate without using a solder paste by adjusting a liquid phase point and a solid phase point of the fuse element.
また、特許文献4には、絶縁基板上に形成された電極間に導通するように高融点金属膜と低融点金属膜とが積層された可溶金属層が設けられた保護素子が記載されている。 Patent Document 4 describes a protective element provided with a fusible metal layer in which a high melting point metal film and a low melting point metal film are laminated so as to conduct between electrodes formed on an insulating substrate. Yes.
しかしながら、特許文献1や特許文献2のような構造では、電極と低融点金属体とをはんだ等の接続材料で接続することで、複数の層を形成してしまうため、発熱体と可溶導体間の熱伝導率が低くなってしまうが、この点についての対策については記載されていない。また、特許文献3や特許文献4は、主に可溶導体の構成に特徴を有するものであり、保護素子用電極を改良することでの接続用はんだペーストの削減や、発熱体と可溶導体間の熱伝導率を上昇させるということについては記載されていない。
However, in structures such as
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、発熱体と可溶導体間の熱伝導性に優れ、保護素子としての信頼性を高めると共に、低背化、コンパクト化を実現できる保護素子を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such circumstances, and is excellent in thermal conductivity between the heating element and the soluble conductor, improving reliability as a protective element, and realizing low profile and compact size. An object of the present invention is to provide a protective element that can be used.
本発明の一態様は、絶縁基板上に発熱体及び可溶導体を有し、発熱体の発熱により可溶導体を溶断する保護素子であって、前記絶縁基板上に設けられた第1及び第2の端子と、前記第1及び第2の端子と接続される前記可溶導体と、前記絶縁基板に積層され、第3の端子と接続された前記発熱体と、前記発熱体を覆うように積層される絶縁部材と、前記第1及び第2の端子と前記可溶導体、及び、前記発熱体と前記可溶導体とをそれぞれ単体で電気的に接続可能であり、一部が可溶な接続導電材料とを備え、前記接続導電材料は、少なくとも低融点金属と高融点金属を含有する。
One aspect of the present invention is a protective element that has a heating element and a soluble conductor on an insulating substrate, and that melts the soluble conductor by the heat generated by the heating element, and includes a first element and a first element provided on the insulating substrate. 2, the fusible conductor connected to the first and second terminals, the heating element stacked on the insulating substrate and connected to the third terminal, and so as to cover the heating element The insulating member to be laminated, the first and second terminals, the fusible conductor, and the heating element and the fusible conductor can each be electrically connected individually , and partly soluble. A connection conductive material, and the connection conductive material contains at least a low melting point metal and a high melting point metal.
本発明の一態様によれば、接続導電材料が電極と接続剤の両方の機能を果たすため、発熱体と可溶導体間の熱伝導性に優れ、保護素子としての信頼性を高めることができる。 According to one embodiment of the present invention, since the connection conductive material functions as both an electrode and a connection agent, it has excellent thermal conductivity between the heating element and the soluble conductor, and can improve the reliability as a protection element. .
このとき、本発明の一態様では、接続導電材料は、さらに樹脂材料を含有し、低融点金属と高融点金属の合計重量と樹脂材料の重量の比が80:20〜99.5:0.5である。 At this time, in one embodiment of the present invention, the connection conductive material further contains a resin material, and the ratio of the total weight of the low melting point metal and the high melting point metal to the weight of the resin material is 80:20 to 99.5: 0. 5.
このような比率、特に樹脂材料の比率を多くすることにより、高温多湿や冷温下において数年立ったような状況下でも、異常時には確実に可溶導体の溶断が起きるようにすることができ、保護素子としての信頼性をさらに高めることができる。 By increasing such a ratio, especially the ratio of the resin material, it is possible to ensure that the fusible conductor is blown out in the event of an abnormality even under conditions such as standing for several years at high temperature and high humidity or low temperature, The reliability as a protective element can be further enhanced.
また、本発明の一態様では、低融点金属と高融点金属の重量比が10:90〜90:10である。 In one embodiment of the present invention, the weight ratio of the low melting point metal to the high melting point metal is 10:90 to 90:10.
このような比率で低融点金属と高融点金属を配合することで、実装リフローの熱がかかった場合でも、低融点金属は溶けて可溶導体と接続するのに対し、高融点金属の方は溶けず、その場で留まることができるため電極として代用できる。 By blending the low melting point metal and the high melting point metal at such a ratio, even when the heat of mounting reflow is applied, the low melting point metal melts and connects to the soluble conductor, whereas the high melting point metal is Since it does not melt and can stay in place, it can be used as an electrode.
また、本発明の一態様では、接続導電材料の原料となる低融点金属と高融点金属はそれぞれ粒状であり、低融点金属の粒径は高融点金属の粒径よりも大きい。 In one embodiment of the present invention, the low-melting-point metal and the high-melting-point metal that are raw materials for the connection conductive material are each granular, and the particle size of the low-melting-point metal is larger than the particle size of the high-melting-point metal.
これにより、実装リフロー時において低融点金属が溶け出したときに、高融点金属をよりカバーしやすくなり、金属間の空隙をより減らすことで接続導電材料としての導通性を上げることができる。 As a result, when the low melting point metal melts during mounting reflow, it becomes easier to cover the high melting point metal, and the continuity as the connection conductive material can be increased by further reducing the gap between the metals.
また、本発明の一態様では、発熱体は、絶縁基板において可溶導体が接続されている面とは反対の面に積層されている。 In one embodiment of the present invention, the heating element is stacked on the surface of the insulating substrate opposite to the surface to which the soluble conductor is connected.
これにより、可溶導体は接続導電材料上で平坦化されるため、可溶導体の溶断特性を向上させることができる。 Thereby, since a soluble conductor is planarized on a connection conductive material, the fusing characteristic of a soluble conductor can be improved.
本発明によれば、低融点金属と高融点金属を混ぜ合わせた接続導電材料を電極として使用することで、発熱体と可溶導体間の熱伝導性に優れ、保護素子としての信頼性を高めることができると共に、低背化、コンパクト化を実現することができる。 According to the present invention, the connection conductive material in which the low melting point metal and the high melting point metal are mixed is used as the electrode, so that the thermal conductivity between the heating element and the soluble conductor is excellent, and the reliability as the protection element is improved. In addition, it is possible to realize a low profile and a compact size.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
1.保護素子の構成
2.保護素子の動作
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail in the following order with reference to the drawings. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are essential as means for solving the present invention. Not necessarily.
1. 1. Configuration of protection element Protection element operation
<1.保護素子の構成>
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る保護素子10は、絶縁基板11上に発熱体12及び可溶導体14を有し、発熱体12の発熱により可溶導体14を溶断する保護素子10である。保護素子10は、絶縁基板11上に設けられた第1の端子15A及び第2の端子15Bと、第1及び第2の端子15A、15Bと接続される可溶導体14と、絶縁基板11に積層され、第3の端子15Cと接続された発熱体12と、発熱体12を覆うように積層される絶縁部材13と、接続導電材料16A、16B、16Cとを備える。接続導電材料16A、16B、16Cは、第1及び第2の端子15A、15Bと可溶導体14、及び、発熱体12と可溶導体14とをそれぞれ電気的に接続し、接続導電材料16A、16B、16Cは、少なくとも低融点金属と高融点金属を含有する。
<1. Configuration of protection element>
As shown in FIG. 1, a
すなわち、本発明の一実施形態に係る保護素子10は、接続導電材料16Cを介して直列接続された可溶導体14と、可溶導体14の接続点を介して通電して発熱させることによって可溶導体14を溶融する発熱体12とからなる回路構成である。このように、保護素子10では、例えば可溶導体14が第1及び第2の端子15A、15Bを介して充放電電流経路上に直列接続され、発熱体12が第3の端子15Cを介して例えば電流制御素子と接続される。
That is, the
このような回路構成からなる保護素子10は、発熱体12の発熱により、電流経路上の可溶導体14を確実に溶断することができると共に、低背化やコンパクト化を実現することができる。
The
絶縁基板11は、たとえば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニア等の絶縁性を有する部材によって形成される。その他、ガラスエポキシ基板、フェノール基板等のプリント配線基板に用いられる材料を用いてもよいが、ヒューズ溶断時の温度に留意して材質を選ぶ必要がある。
The
発熱体12は、比較的抵抗値が高く通電すると発熱する導電性を有する部材であって、たとえばW、Mo、Ru等からなる。これらの合金あるいは組成物、化合物の粉状体を樹脂バインダ等と混合して、ペースト状にしたものを絶縁基板11上にスクリーン印刷技術を用いてパターン形成して、焼成する等によって形成する。
The
絶縁部材13は、発熱体12を覆うように配置され、この絶縁部材13を介して発熱体12に対向するように接続導電材料16Cが配置される。
The insulating
可溶導体14は、発熱体12の発熱により速やかに溶断される低融点金属からなり、例えばSnを主成分とするPbフリーはんだを好適に用いることができる。また、可溶導体14は、低融点金属と、Ag、Cu又はこれらを主成分とする合金等の高融点金属との積層体であってもよい。
The
高融点金属と低融点金属とを積層することによって、リフロー実装する場合に、リフロー温度が低融点金属層の溶融温度を超えて、低融点金属が溶融しても、可溶導体14として溶断するに至らない。かかる可溶導体14は、低融点金属に高融点金属をメッキ技術を用いて成膜することによって形成してもよく、他の周知の積層技術、膜形成技術を用いることによって形成してもよい。
When reflow mounting is performed by laminating a high melting point metal and a low melting point metal, even if the reflow temperature exceeds the melting temperature of the low melting point metal layer and the low melting point metal melts, it melts as the
また、外層の高融点金属層の酸化防止のために、可溶導体14上のほぼ全面にフラックスを塗布してもよい。さらに、このようにして構成された保護素子10の内部を保護するためにカバー部材を絶縁基板11上に載置してもよい。
Further, a flux may be applied to almost the entire surface of the
接続導電材料16A、16B、16Cは、少なくとも低融点金属と高融点金属を含有する金属ペーストである。接続導電材料16A、16B、16Cが低融点金属と高融点金属の両方を含有することにより、接続導電材料16A、16B、16Cが電極と接続剤の両方の機能を果たすため、従来の電極とはんだの2層構造を接続導電材料の1層と薄層化できることで発熱体と可溶導体間の熱伝導率を高めることができる。また、高融点金属の一例である銀(Ag)は、従来のはんだペーストに用いられる錫(Sn)と比較して、熱、電気の伝導率が6倍以上も高いため、材質的な面からも発熱体と可溶導体間の熱伝導率を高めることができる。このように、発熱体と可溶導体間の熱伝導率を高めることで、異常時には確実に可溶導体14を接続することができ、保護素子10としての信頼性を高めることができる。
The connection
低融点金属は、例えば、錫(Sn)やビスマス(Bi)等の融点が300℃以下の金属が挙げられる。また、高融点金属は、例えば、銀(Ag)や銅(Cu)等の融点が300℃を超える金属が挙げられる。 Examples of the low melting point metal include metals having a melting point of 300 ° C. or less, such as tin (Sn) and bismuth (Bi). Examples of the refractory metal include metals having a melting point exceeding 300 ° C., such as silver (Ag) and copper (Cu).
低融点金属と高融点金属の重量比は、10:90〜90:10であることが好ましい。低融点金属の重量比が10%未満(高融点金属の重量比が90%を超える)の場合、接続導電材料16A、16B、16Cはほとんど溶けないため、端子15A、15Bと可溶導体14とを接続することができなくなる。また、低融点金属の重量比が90%を超える(高融点金属の重量比が10%未満)場合、接続導電材料16A、16B、16Cは、図7(B)に示すように、実装リフロー時に溶けて例えば矢印の方向(逆方向もあり得る)に移動してしまう。
The weight ratio of the low melting point metal to the high melting point metal is preferably 10:90 to 90:10. When the weight ratio of the low melting point metal is less than 10% (the weight ratio of the high melting point metal exceeds 90%), the connection
また、低融点金属の割合を下げると、実装リフロー時に溶け出す低融点金属の量が減少し、高融点金属をカバーする量が減るため、抵抗値は上昇する。一方で、抵抗値自体は高融点金属の方が低いため、高融点金属の割合を下げすぎると、抵抗値はやはり上昇する。具体的な低融点金属と高融点金属の重量比は、これらのことを考慮に入れ、状況に応じて適宜決定する。 Further, when the ratio of the low melting point metal is lowered, the amount of the low melting point metal that melts during mounting reflow is reduced, and the amount that covers the high melting point metal is reduced, so that the resistance value is increased. On the other hand, since the resistance value itself of the refractory metal is lower, if the ratio of the refractory metal is decreased too much, the resistance value also increases. The specific weight ratio of the low-melting point metal to the high-melting point metal is appropriately determined according to the situation, taking these into consideration.
低融点金属と高融点金属の重量比は、10:90〜90:10で配合することで、実装リフローの熱がかかった場合でも、低融点金属は溶けて可溶導体14と接続するのに対し、高融点金属の方は溶けず、その場で留まることができるため電極として代用できる。
The weight ratio of the low melting point metal to the high melting point metal is 10:90 to 90:10, so that the low melting point metal melts and is connected to the
接続導電材料16A、16B、16Cは、さらに樹脂材料を含有していてもよい。樹脂材料としては、例えばバインダ樹脂やフラックス等が挙げられる。低融点金属と高融点金属の合計重量と樹脂材料の重量の比が80:20〜99.5:0.5であることが好ましい。
The connection
このような比率、特により好ましくは、低融点金属と高融点金属の合計重量と樹脂材料の重量の比が80:20〜90:10と樹脂材料の比率を多くすることにより、高温多湿や冷温下において数年経ったような状況下でも、異常時には確実に可溶導体14の溶断が起きるようにすることができ、保護素子10としての信頼性をさらに高めることができる。
By increasing the ratio of the resin material such that the ratio of the total weight of the low-melting point metal and the high-melting point metal to the weight of the resin material is 80:20 to 90:10, and more preferably, Even under a situation where several years have passed, the
また、接続導電材料の原料となる低融点金属の粒径は高融点金属の粒径よりも大きいことが好ましい。ここで、原料となる金属の粒径とは、実装リフロー前(溶融前)の低融点金属及び高融点金属の粒径を指す。金属粒子の形状としては、針形状、扁平形状、電解球、アトマイズ球、ブロック形状などがある。また、金属粒子の粒径としては、低融点金属は1〜100μm、高融点金属は0.5〜50μmである。 Moreover, it is preferable that the particle size of the low melting point metal used as the raw material of the connection conductive material is larger than the particle size of the high melting point metal. Here, the particle size of the metal used as a raw material refers to the particle size of the low melting point metal and the high melting point metal before mounting reflow (before melting). Examples of the shape of the metal particles include a needle shape, a flat shape, an electrolytic sphere, an atomized sphere, and a block shape. Moreover, as a particle size of a metal particle, a low melting metal is 1-100 micrometers, and a high melting metal is 0.5-50 micrometers.
このように、低融点金属の粒径を高融点金属の粒径よりも大きくすることにより、実装リフロー時において低融点金属が溶け出したときに、低融点金属が高融点金属をよりカバーしやすくなり、金属間の空隙をより減らすことで接続導電材料としての導通性を上げることができる。 Thus, by making the particle size of the low melting point metal larger than the particle size of the high melting point metal, the low melting point metal can more easily cover the high melting point metal when the low melting point metal melts during mounting reflow. Thus, the continuity as the connection conductive material can be increased by further reducing the gap between the metals.
また、本発明の一態様では、発熱体22は、絶縁基板21において可溶導体24が接続されている面とは反対の面に積層されていてもよい。
In one embodiment of the present invention, the
すなわち、図2に示すように、保護素子20は、絶縁基板21と、絶縁基板21上に設けられた第1及び第2の端子と、第1及び第2の端子と接続される可溶導体24と、絶縁基板21に積層され、第3の端子と接続された発熱体22と、発熱体22を覆うように積層される絶縁部材23と、第1及び第2の端子と可溶導体24、及び、発熱体22と可溶導体24とをそれぞれ電気的に接続可能な接続導電材料26A、26B、26Cとを備え、発熱体22は、絶縁基板21において可溶導体24が接続されている面とは反対の面に積層されている構成としてもよい。
That is, as shown in FIG. 2, the
このような構成の保護素子20は、発熱体22が絶縁基板21の裏面に積層されることにより、絶縁基板21の表面が平坦化され、これにより、接続導電材料26A、26B、26Cを同じ高さに形成することができる。そして、保護素子20は、接続導電材料26A、26B、26Cを同じ高さにすることにより、平坦化された可溶導体24を接続することができる。したがって、保護素子20は、可溶導体24の溶断特性を向上させることができる。
In the
また、保護素子20は、絶縁基板21の材料として熱伝導性に優れたものを用いることにより、発熱体22によって、絶縁基板21の表面上に積層した場合と同等に可溶導体24を加熱することができる。
In addition, the
さらに、保護素子20は、接続導電材料26A、26B、26Cを平坦な絶縁基板21の表面に塗布することにより、接続導電材料26A、26B、26Cを一括して形成することができるため、製造工程の省力化を図ることができる。
Further, since the
以上のような本発明の一態様に係る保護素子は、ノート型PCやタブレット端末等で用いられるリチウムイオン二次電池からなるバッテリーに用いることができ、その他にも、電気信号による電流経路の遮断を必要とする様々な用途に応用可能である。 The protective element according to one embodiment of the present invention as described above can be used for a battery including a lithium ion secondary battery used in a notebook PC, a tablet terminal, or the like. In addition, the current path is blocked by an electric signal. It is applicable to various uses that require
<2.保護素子の動作>
まず、比較のために、公知例(例えば、特許文献1や特許文献2)を従来の保護素子とし、その構成について説明する。
<2. Operation of protection element>
First, for comparison, a known example (for example,
図6に示すように、従来の保護素子30は、基板上の第1及び第2の端子35A、35Bの上に電極37A、37Bが設けられ、各電極37A、37Bと可溶導体34とがはんだ等の接続材料38A、38Bを介して接続されている。また、可溶導体34の下方に絶縁層33で覆われた第3の端子35Cと接続される発熱体32を設け、絶縁層33上の電極37Cをはんだ等の接続材料38Cで可溶導体34と接続する構造を有する。
As shown in FIG. 6, in the
しかしながら、このような構造では、電極37A、37B、37Cと可溶導体34とをはんだ等の接続材料38A、38B、38Cで接続することで、複数の層を構成するため、発熱体と可溶導体間の熱伝導率が低くなってしまう。
However, in such a structure, the
また、例えば、図7(A)に示すように、電極を構成せず、はんだ等の接続材料を直接絶縁層に配置する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、接続材料として、通常、はんだ等の低融点金属(300℃以下)で構成するため、実装リフローの熱を加えることで、図7(B)に示すように、低融点のため溶けて絶縁基板上で例えば矢印の方向(逆方向もあり得る)に移動して凝集してしまう。 Further, for example, as shown in FIG. 7A, a method of arranging a connection material such as solder directly on the insulating layer without forming an electrode is conceivable. However, in this method, since the connection material is usually made of a low melting point metal such as solder (300 ° C. or less), by applying heat of mounting reflow, as shown in FIG. Therefore, it melts and moves on the insulating substrate in the direction of an arrow (possibly in the opposite direction) and aggregates.
図1に示すような本発明に係る保護素子10では、接続導電材料として、少なくとも低融点金属と高融点金属を含有する金属ペーストを用いている。このため、接続導電材料が電極と接続剤の両方の機能を果たすことで、従来の保護素子の構造よりも発熱体と可溶導体間の熱伝導性に優れ、保護素子としての信頼性を高めることができる。また、従来の保護素子のような電極とはんだ等の接続材料の2層構造を接続導電材料の1層の構造とすることができるため、低背化、コンパクト化を実現することができる。
In the
さらに、本発明の一実施形態に係る保護素子10は、接続部材として少なくとも低融点金属と高融点金属を含有する金属ペーストを用いるため、主に低融点金属からなるはんだ等の接続材料のように、実装リフローの熱を加えた際に溶け出して絶縁基板上で凝集するといった問題も生じない。
Furthermore, since the
以下、本発明の一実施形態に係る保護素子10の動作について、異常時に図1に示したような保護素子10の発熱体12に通電し、可溶導体14がどのように溶断されるのかを模式的に示す。
Hereinafter, with respect to the operation of the
図3に示すように、第3の端子15Cと第1及び第2の端子15A、15Bの間に電圧が印加されるように電源をつないで、異常時には発熱体12に通電される。発熱体12の発する熱の温度が通常のリフロー温度(〜260℃)よりも高い温度(300℃以上)となるように、印加電圧に従い発熱体12の抵抗値を設定することが望ましい。
As shown in FIG. 3, a power source is connected so that a voltage is applied between the
また、図4には、可溶導体14の溶断時の図を示す。発熱体12に通電し、発熱体12が発熱しだすと直上にある可溶導体14の内層の低融点金属層が溶融を開始して、さらに溶融した低融点金属が外層の高融点金属層に拡散し、溶食現象を生じて、高融点金属層が浸食され、溶融した低融点金属層と交じり合った状態となる。
FIG. 4 shows a view when the
発熱体12の温度がさらに上昇すると、可溶導体14の内層の低融点金属層の溶融による高融点金属層の浸食領域が拡大する。この状態においては、高融点金属層の材料として高い熱伝導度の金属を採用することにより、熱伝導性のよい接続導電材料16Cを含めて高温となり、低融点金属層全体が溶融状態となる。その際、接続導電材料16C上で高融点金属層が完全に浸食された状態になると、図4に示すように、溶けた可溶導体19は、その濡れ性(表面張力)によって、接続導電材料16Cに引き寄せられる。その結果、可溶導体は14A、14Bに溶断され、各端子間が遮断状態となる。
When the temperature of the
以下、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below. The present invention is not limited to these examples.
実施例として、本発明が適用された接続導電材料を用いた保護素子を作成し、比較例として、従来の各電極と可溶導体とがはんだペーストからなる接続材料を介して接続されている保護素子を作成し、電力を上げて接続導電材料、又は、はんだペーストが溶けた時の必要電力を比較した。 As an example, a protective element using a connection conductive material to which the present invention is applied is prepared, and as a comparative example, protection in which each conventional electrode and a soluble conductor are connected via a connection material made of solder paste An element was prepared, and the electric power was increased to compare the necessary electric power when the connecting conductive material or solder paste was melted.
実施例及び比較例は、いずれも、絶縁基板として、6mm×4mmのアルミナセラミック基板(厚さ0.5mm)を用いた。また、絶縁基板上に、酸化ルテニウム系抵抗ペーストを印刷し、850℃30分焼成することにより発熱抵抗体を形成した。可溶導体は、いずれもSn:Sb=95:5、融点240℃を用いて、1mm×5mmに形成した。 In both Examples and Comparative Examples, a 6 mm × 4 mm alumina ceramic substrate (thickness 0.5 mm) was used as an insulating substrate. Further, a ruthenium oxide resistance paste was printed on the insulating substrate and baked at 850 ° C. for 30 minutes to form a heating resistor. All the soluble conductors were formed to have a size of 1 mm × 5 mm using Sn: Sb = 95: 5 and a melting point of 240 ° C.
実施例は、端子と可溶導体とをSn−Ag−Cuペーストにより接続した。比較例は、電極としてAg−Pdペーストを印刷した後、850℃30分焼成し、Snはんだペーストにより電極と可溶導体とを接続した。すなわち、実施例は、可溶導体/接続導電材料(金属ペースト)の2層構造とし、比較例は、可溶導体/はんだペースト/電極の3層構造とした。 In the example, the terminal and the soluble conductor were connected by a Sn—Ag—Cu paste. In the comparative example, an Ag—Pd paste was printed as an electrode, then baked at 850 ° C. for 30 minutes, and the electrode and the soluble conductor were connected by an Sn solder paste. That is, the example has a two-layer structure of soluble conductor / connection conductive material (metal paste), and the comparative example has a three-layer structure of soluble conductor / solder paste / electrode.
図5に、比較例のはんだペーストが溶けた時の必要電力を100%としたときの、必要電力比率を示す。実施例の保護素子の必要電力比率は約83%であった。すなわち、実施例の接続導電材料は比較例よりも少ない電力で溶けることを示しており、より早く接続導電材料が溶けるということは、それだけ保護素子としての動作も早く安定していることが分かる。 FIG. 5 shows the required power ratio when the required power when the solder paste of the comparative example is melted is 100%. The required power ratio of the protection element of the example was about 83%. That is, the connection conductive material of the example melts with less power than the comparative example, and the fact that the connection conductive material melts earlier indicates that the operation as the protection element is stabilized earlier.
10,20,30 保護素子、11,21,31 絶縁基板、12,22,32 発熱体、13,23,33 絶縁部材、14,24,34 可溶導体、15A,35A 第1の端子、15B,35B 第2の端子、15C,35C 第3の端子、16A、16B、16C、26A、26B、26C 接続導電材料、37A、37B、37C 電極、38A、38B、38C はんだ等の接続材料、19 溶けた可溶導体 10, 20, 30 Protection element, 11, 21, 31 Insulating substrate, 12, 22, 32 Heating element, 13, 23, 33 Insulating member, 14, 24, 34 Fusible conductor, 15A, 35A First terminal, 15B , 35B second terminal, 15C, 35C third terminal, 16A, 16B, 16C, 26A, 26B, 26C connecting conductive material, 37A, 37B, 37C electrode, 38A, 38B, 38C connecting material such as solder, 19 melted Soluble conductor
Claims (5)
前記絶縁基板上に設けられた第1及び第2の端子と、
前記第1及び第2の端子と接続される前記可溶導体と、
前記絶縁基板に積層され、第3の端子と接続された前記発熱体と、
前記発熱体を覆うように積層される絶縁部材と、
前記第1及び第2の端子と前記可溶導体、及び、前記発熱体と前記可溶導体とをそれぞれ単体で電気的に接続可能であり、一部が可溶な接続導電材料とを備え、
前記接続導電材料は、少なくとも低融点金属と高融点金属を含有する保護素子。 A protective element having a heating element and a soluble conductor on an insulating substrate, and fusing the soluble conductor by heat generation of the heating element,
First and second terminals provided on the insulating substrate;
The fusible conductor connected to the first and second terminals;
The heating element laminated on the insulating substrate and connected to a third terminal;
An insulating member laminated to cover the heating element;
The first and second terminals and the fusible conductor, and the heating element and the fusible conductor can each be electrically connected to each other , and include a partly soluble connecting conductive material,
The connection conductive material is a protective element containing at least a low melting point metal and a high melting point metal.
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