JP7336008B1 - 蓋を有する保護素子 - Google Patents

Abstract

【課題】低融点合金層に融剤を均一に塗布する作業にかかる手間を軽減できるように構造が改良された保護素子を提供する。【解決手段】低融点合金層１５が設けられた台座１１と、収容溝２２及びガイド路２３が設けられた蓋２０とを備え、ガイド路２３は低融点合金層１５の溶断領域１５１に対応し、蓋２０の収容溝２２に融剤３０が点状に設けられている。融剤３０は、熔融すると収容溝２２からガイド路２３に流入し、低融点合金層１５の溶断領域１５１に保持される。【選択図】図５

Description

本発明は、回路において他の電子部品と接続して電子部品を瞬間的過電流による破壊から守る保護素子に関する。

通常、充電回路には、過電流や過電圧などの異常状態になったときに充電回路の充電ループを遮断して充電回路を守る保護素子が設けられている。従来の保護素子としては、電極層と接続する低融点合金層を本体に配置したものが一般的に知られている。このような保護素子は、閉回路であるときに、電極層を介して低融点合金層に電流が流れる。そして、過電流又は過電圧が流れると、低融点合金層が過熱により溶断して回路が遮断され、その結果、過電流又は過電圧による破壊が回避される。

従来の保護素子の多くは、その低融点合金層に融剤が塗布されている。融剤は、低融点合金層の溶断を促進させる役割を果たすだけではなく、溶断される前の低融点合金層の酸化を抑制することもできる。しかしながら、低融点合金層に融剤を均一に塗布する作業は手間がかかる場合が多いため、改善の余地があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低融点合金層に融剤を均一に塗布する作業にかかる手間を軽減できるように構造が改良された保護素子を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る保護素子の特徴は、
本体、蓋及び融剤を備え、
前記本体は、
電気絶縁材料からなり、第１表面及び１第２の表面を有する台座と、
前記台座の第１表面に形成された内側接続層と、
前記台座の第２の表面に形成されて前記内側接続層と電気的に接続された外側接続層と、
前記台座の第１表面に設置されて前記内側接続層と電気的に接続された低融点合金層であって、少なくとも一つの溶断領域を有し、各前記溶断領域は、当該低融点合金層と前記内側接続層との接続箇所に隣接している、低融点合金層と、を有し、
前記蓋は前記本体に覆設され、前記蓋の内側面には、互いに連通する収容溝及び少なくとも一つのガイド路が設けられ、各前記ガイド路は、前記低融点合金層の溶断領域のうちの一つに対応し、
前記融剤は前記蓋の収容溝内に点状に設けられ、前記保護素子の温度が上昇し始めると、前記融剤は溶融状態になって前記収容溝から前記ガイド路に流入し、前記低融点合金層の溶断領域上に配置される点にある。

本発明に係る保護素子は、蓋に収容溝及びガイド路を設ける構成とすることにより、熔融状態の融剤を低融点合金層の溶断領域に保持することを可能にした。その結果、保護素子の製造時には、融剤を収容溝内に設ければ済むので、製造工程を減らし、製造コストを低減させることができる。

本発明に係る保護素子を示す斜視図である。 本発明に係る保護素子を示す分解斜視図である。 図２のＡ－Ａ線に沿った台座の断面図である。 図２のＢ－Ｂに沿った台座の断面図である。 本発明に係る保護素子を示す他の角度での分解斜視図である。 融剤が溶融する前の本発明に係る保護素子を一方の側面から見た断面図である。 融剤が溶融する前の本発明に係る保護素子を他方の側面から見た断面図である。 融剤が溶融した後の本発明に係る保護素子を一方の側面から見た断面図である。 融剤が溶融した後の本発明に係る保護素子を他方の側面から見た断面図である。 蓋を透視して示す、融剤が溶融した後の本発明に係る保護素子の斜視図である。

以下、本発明の意図する目的を達成するために採用された技術的手段を、実施形態を用いて図面を参照しながら説明する。ここで、図面は、構成要素とそのアセンブリ間の関係を説明することによって構造又は方法に係る本発明を説明するためのものに過ぎないので、簡略化されている。したがって、図面に示された構成要素は、実際の数、実際の形状、実際の寸法及び実際のスケールで示されているわけではなく、図面に示された構成要素の寸法又はスケールは、拡大又は簡略化されている。より理解しやすいように、図中の構成要素を実際の数、実際の形状、実際の寸法やスケールから適宜変更しているが、実際の要素のレイアウトはより複雑である可能性がある。

図１に示すように、本発明に係る保護素子は、本体１０及び蓋２０を備えている。

図１～図４に示すように、本体１０は、台座１１、内側接続層１２、外側接続層１３、発熱層１４、及び低融点合金層１５を有している。台座１１は、単一の電気絶縁材料からなるものであり、第１表面１１１及び１第２の表面１１２を有している。内側接続層１２は台座１１の第１表面１１１に形成されている。外側接続層１３は、台座１１の第２の表面１１２に形成され且つ内側接続層１２と電気的に接続されている。外側接続層１３は、外部の充電ループと電気的に接続するためのものである。発熱層１４は、台座１１によって覆われるように台座１１内に埋設されている。発熱層１４は、外側接続層１３と電気的に接続されている。低融点合金層１５は、台座１１の第１表面１１１に形成され且つ内側接続層１２及び発熱層１４と電気的に接続されている。低融点合金層１５は、内側接続層１２と電気的に接続されている箇所に隣接する少なくとも一つの溶断領域１５１を有している。

一実施形態において、内側接続層１２は、第１表面１１１の二つの長辺の近傍に夫々配置されている二つの内側ループ電極１２１を有している。外側接続層１３は、第２の表面１１２の二つの長辺の近傍に夫々配置され、且つ内側ループ電極１２１と夫々電気的に接続されている二つの外側ループ電極１３１を有している。低融点合金層１５は、二つの内側ループ電極１２１に跨設されている。低融点合金層１５が有する溶断領域１５１の数は二つであり、これらの溶断領域１５１は、二つの内側ループ電極１２１に隣接している。外側ループ電極１３１を介して外側接続層１３が外部の充電ループと接続されたとき、外側ループ電極１３１、内側ループ電極１２１及び低融点合金層１５を電流が流れる閉回路が形成される。

図２、図５～図７に示すように、蓋２０は本体１０に覆設されている。蓋２０の内側面２１には、互いに連通する収容溝２２及び少なくとも一つのガイド路２３が設けられている。各ガイド路２３は、低融点合金層１５の溶断領域１５１のうちの一つに対応している。収容溝２２内には、粘度の高い物質である融剤３０が点状に設けられている。電流が流れて全体の温度が上昇し始めると、融剤３０は溶融状態（図８～図１０参照）になるが、溶融状態の融剤３０はサイフォンの原理により収容溝２２からガイド路２３に流入し、その結果、低融点合金層１５の溶断領域１５１上に自ずと配置される。これにより、低融点合金層１５を守ること及び溶断領域１５１の確実な溶断を促進させることが可能になる。一実施形態において、蓋２０に設けられたガイド路２３の数は二つである。これら二つのガイド路２３は収容溝２２の両側に夫々位置し、各ガイド路２３は、溶断領域１５１のうちの一つに対応している。二つのガイド路２３は互いに対して平行になるように配置され、且つ収容溝２２に対して直交になるように配置されている。各ガイド路２３の長さは、収容溝２２の長さよりも長い。

一実施形態において、収容溝２２は、収容空間２２２と、収容空間２２２の両側に夫々配置されている二つの側方止め壁２２１とによって構成されている。各ガイド路２３は、側方止め壁２２１の一方の端部に直交して配置された突起リブ２３１を有している。突起リブ２３１は、側方止め壁２２１に隣接するその低壁２３３の厚みが側方止め壁２２１の厚みよりも小さくなるように、段差部２３２（すなわち厚みが異なる連續した凹溝）を有している。段差部２３２は収容溝２２の収容空間２２２に隣接し且つ収容空間２２２と連通している。段差部２３２の、収容空間２２２から離間した側部は長側壁２３４となっている。図８～図１０に示すように、側方止め壁２２１及び収容空間２２２を設けることは、融剤３０を点状に設ける際の位置合わせを容易にし、且つ初期位置への融剤３０の保持に役に立つ。また、融剤３０が溶融して収容空間２２２から段差部２３２に流入した際（図８～図１０参照）、長側壁２３４は、融剤３０が溶断領域１５１に保持されるように、融剤３０の流れを効果的に制御できる。一実施形態において、長側壁２３４の下縁は連続した弧状部に構成されてもよい。この場合、長側壁２３４を低融点合金層１５に近接させた際に、連続した弧状部の下縁と低融点合金層１５との接触面積が低減するので、低融点合金層１５が損傷することを回避することができる。

外部の充電ループが動作すると、電流は外側接続層１３から導入されて内側接続層１２及び低融点合金層１５を流れていく。ここで、内側接続層１２と低融点合金層１５との接続箇所に溶断領域１５１が隣接していることから、過電流が流れて回路温度が上昇すると、これに反応して溶断領域１５１の温度が真っ先に上昇することになる。更に、ガイド路２３の設置により融剤３０が溶断領域１５１に確実的に保持されるので、溶断領域１５１の溶断を融剤３０によって促進させることができる。その結果、回路を素早く遮断して外部の充電ループを破壊から守ることが可能になる。

一実施形態において、図２～図４に示すように、発熱層１４は発熱電極ユニット１６と電気的に接続されており、発熱電極ユニット１６は、外側接続層１３及び低融点合金層１５と夫々電気的に接続されている。この構成では、外部の充電ループからの電流が流れると発熱層１４が発熱するので、台座１１内には熱が蓄積されるのであるが、蓄積された熱が台座１１を介して低融点合金層１５に伝達されることで、低融点合金層１５の過熱による溶断が一層促進されることになる。一実施形態において、発熱電極ユニット１６は、内側発熱電極１６１と、二つの外側発熱電極１６２とを有している。内側発熱電極１６１は、低融点合金層１５によって覆われるように台座１１の第１表面１１１に設置されている。内側発熱電極１６１は、発熱層１４及び低融点合金層１５と夫々電気的に接続されている。外側発熱電極１６２は、台座１１の第１表面１１１及び第２の表面１１２に夫々設置されている（又は、第２の表面１１２に一つの外側発熱電極１６２が設置されるようにしてもよい）。外側発熱電極１６２は、発熱層１４及び外側接続層１３と夫々電気的に接続されている。外部の充電ループからの電流は、外側接続層１３を介して発熱層１４に流れ、外側発熱電極１６２、発熱層１４、内側発熱電極１６１及び低融点合金層１５によって発熱ループが構成される。

一実施形態において、外側ループ電極１３１と内側ループ電極１２１との電気的接続、内側発熱電極１６１と発熱層１４との電気的接続、並びに外側発熱電極１６２と外側接続層１３及び発熱層１４との電気的接続は、台座１１内に設置された複数の導電貫通穴によって実現される。

上述した実施形態は例示にすぎず、本発明を限定するものではない。本発明を上記実施形態により説明したが、本発明はこれら開示された実施形態に限定されず、当業者であれば、本発明の技術的思想を逸脱することなく、様々な変更および修飾を加えて均等物とすることができる。したがって、上記実施形態に変更、改変および修飾を加えた内容もまた、本発明の技術的思想に含まれるものである。

１０ 本体
１１ 台座
１１１ 第１表面
１１２ 第２の表面
１２ 内側接続層
１２１ 内側ループ電極
１３ 外側接続層
１３１ 外側ループ電極
１４ 発熱層
１５ 低融点合金層
１５１ 溶断領域
１６ 発熱電極ユニット
１６１ 内側発熱電極
１６２ 外側発熱電極
２０ 蓋
２１ 内側面
２２ 収容溝
２２１ 側方止め壁
２２２ 収容空間
２３ ガイド路
２３１ 突起リブ
２３２ 段差部
２３３ 低壁
２３４ 長側壁
３０ 融剤

Claims (10)

1. 本体、蓋及び融剤を備えた保護素子であって、
   前記本体は、
   電気絶縁材料からなり、第１表面及び１第２の表面を有する台座と、
   前記台座の第１表面に形成された内側接続層と、
   前記台座の第２の表面に形成されて前記内側接続層と電気的に接続された外側接続層と、
   前記台座の第１表面に設置されて前記内側接続層と電気的に接続された低融点合金層であって、少なくとも一つの溶断領域を有し、各前記溶断領域は、当該低融点合金層と前記内側接続層との接続箇所に隣接している、低融点合金層と、を有し、
   前記蓋は前記本体に覆設され、前記蓋の内側面には、互いに連通する収容溝及び少なくとも一つのガイド路が設けられ、各前記ガイド路は、前記低融点合金層の溶断領域のうちの一つに対応し、
   前記融剤は前記蓋の収容溝内に点状に設けられ、前記保護素子の温度が上昇し始めると、前記融剤は溶融状態になって前記収容溝から前記ガイド路に流入し、前記低融点合金層の溶断領域上に配置される、保護素子。
2. 前記蓋のガイド路の数は二つであり、前記二つのガイド路は前記収容溝の両側に夫々位置している、請求項１に記載の保護素子。
3. 前記ガイド路は、互いに対して平行になるように配置され、且つ前記収容溝に対して直交になるように配置されている、請求項２に記載の保護素子。
4. 前記収容溝は、収容空間と、前記収容空間の両側に夫々配置されている二つの側方止め壁とによって構成され、
   各前記ガイド路は、前記側方止め壁の一方の端部に直交して配置された突起リブを有し、
   前記突起リブは、前記収容溝の収容空間に隣接し且つ前記収容空間と互いに連通する段差部を有し、
   前記段差部の、前記収容空間から離間した側部は長側壁となっている、請求項３に記載の保護素子。
5. 前記突起リブの、前記側方止め壁に隣接する低壁の厚みが、前記側方止め壁の厚みよりも小さい、請求項４に記載の保護素子。
6. 前記台座によって覆われるように前記台座内に埋設された発熱層を更に備え、
   前記発熱層は、前記外側接続層及び前記低融点合金層と電気的に接続されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の保護素子。
7. 前記発熱層、前記外側接続層及び前記低融点合金層と夫々電気的に接続されている発熱電極ユニットを更に備え、
   前記発熱層は、前記発熱電極ユニットを介して前記外側接続層及び前記低融点合金層と電気的に接続されている、請求項６に記載の保護素子。
8. 前記発熱電極ユニットは内側発熱電極及び外側発熱電極を有し、
   前記内側発熱電極は、前記低融点合金層によって覆われるように前記台座の第１表面に設置されて、前記発熱層及び前記低融点合金層と夫々電気的に接続され、
   前記外側発熱電極は、前記台座の第２の表面に設置されて前記発熱層及び前記外側接続層と夫々電気的に接続されている、請求項７に記載の保護素子。
9. 前記内側接続層は、前記第１表面の二つの長辺の近傍に夫々配置された二つの内側ループ電極を有し、
   前記外側接続層は、前記第２の表面の二つの長辺の近傍に夫々配置され、且つ前記内側ループ電極と夫々電気的に接続されている二つの外側ループ電極を有し、
   前記低融点合金層は、前記二つの内側ループ電極に跨設され、
   前記低融点合金層の溶断領域の数は二つであり、当該二つの溶断領域は、前記二つの内側ループ電極に夫々隣接している、請求項１から５のいずれか一項に記載の保護素子。
10. 前記内側接続層は、前記第１表面の二つの長辺の近傍に夫々配置された二つの内側ループ電極を有し、
    前記外側接続層は、前記第２の表面の二つの長辺の近傍に夫々配置され、且つ前記内側ループ電極と夫々電気的に接続されている二つの外側ループ電極を有し、
    前記低融点合金層は、前記二つの内側ループ電極に跨設され、
    前記低融点合金層の溶断領域の数は二つであり、当該二つの溶断領域は、前記二つの内側ループ電極に夫々隣接している、請求項８に記載の保護素子。

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