JPH0478102A

JPH0478102A - 過電流保護部品

Info

Publication number: JPH0478102A
Application number: JP19258390A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Uchida; 勝之内田; Asayuki Yamamoto; 山本　朝之
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 1992-03-12
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: JPH0810644B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、過電流が流れた場合に回路を保護するのに用
いられる過電流保護部品に関し、特に、正特性サーミス
タ（以下、ＰＴＣ）素子を用いて構成された過電流保護
部品に関する。

（従来の技術〕電話器関係では、２００ｖの電圧が印加された際の過電
流保護を行うために、従来、溶断性金属材料よりなるヒ
ユーズやチタン酸ノ＼リウム等からなるＰＴＣ素子が過
電流保護素子として用いられてきた。

ところが、最近になり、２００ｖの電圧だけでなく、６
００■の電圧印加時の保護についても規格に追加され、
従って６００ｖの電圧が印加された際の保護が求められ
ている。

〔発明が解決しようとする課題］しかしながら、従来の過電流保護部品のうち、ヒユーズ
では、６００■試験において溶断されて保護動作を果た
すが、２００Ｖ試験においても同様に溶断する。従って
、メンテナンスが煩雑であるという問題があった。

他方、チタン酸バリウム系セラミックスを用いたＰＴＣ
素子では、２００■試験における保護動作は可能であり
、動作終了後、繰り返し使用し得るという大きな利点を
有する。しかしながら、６００■の電圧を印加した場合
には、素子の破壊が生し、火災や機器の破損を引き起こ
すため、使用することができなかった。

従って、６００■の電圧を印加した際にもｉＩ貫に保護
することができ、かつ簡単なメンテナンスで使用するこ
とが可能な過電流保護部品が求められている。

本発明の目的は、２００■電圧印加時には通電流保護を
繰り返し行うことができ、かつ６００Ｖの電圧印加時に
は確実に保護動作を行い得る過電流保護部品を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の過電流保護部品は、ＰＴＣ素子を用いて構成さ
れている。すなわち、ケース内にＰＴＣ素子が収納され
ており、ＰＴＣ素子はその両生面に電極が形成されてお
り、かつ少なくとも一方面の中央領域に溝が形成された
構造を有する。ＰＴＣ素子の一端近傍には、該ＰＴｃ素
子の一方生面側の電極にはんだにより第１のリード端子
が接合されている。同様に、ＰＴＣ素子の他端近傍にお
いて、ＰＴＣ素子の他方面側の電極にはんだにより第２
のリード端子が接合されている。第１．第２のリード端
子は、共に、ケースに対して固定されている。

従って、ＰＴＣ素子は、ケースに対して固定された関係
にある第１．第２のリード端子に挟まれた状態で、該第
１．第２のリード端子にはんだにより接合されてケース
内に位置決めされている。

ケースの第１の内壁側からＰＴＣ素子の主面の中央領域
と上記第１のリード端子の接合されている部分との間の
上記一方面側の電極部分に至るように第１のばね部材が
延ばされている。第１のばね部材は、ＰＴＣ素子を第１
の内壁と対向する第２の内壁側に付勢している。同様に
、ケースの第２の内壁側からＰＴＣ素子の主面の中央領
域と第２のリード端子の接合されている部分との間の上
記他方面側の電極部分に至るように第２のばね部材が延
ばされており、この第２のばね部材はＰＴＣ素子を第１
の内壁側に付勢している。

そして、上記第１．第２のリード端子とＰＴＣ素子との
接合に用いられているはんだは、ＰＴＣ素子の発熱によ
りＴＣ素子が破壊に至る温度を第１の温度、ＰＴＣ素子
の発熱温度を第２の温度としたときに、第１の温度〉第
２の温度の関係にある第１．第２の温度の間に融点を有
する材料から構成されている。

［作用］本発明の過電流保護部品では、第１．第２のリード端子
から比較的低電圧の過電流が通電された場合、従来のチ
タン酸バリウムからなるＰＴＣ素子と同様に過電流保護
素子として機能する。

他方、例えば６００■のような高電圧の過ｉｔ流が流れ
た場合には、以下に示すように第１．第２のばね部材の
作用により、過電流保護動作が行われる。

まず、過電流の値が小さい場合（１〜４Ａ程度の場合）
、使用するＰＴＣ素子が破壊に至る場合の素子温度を第
１の温度、ＰＴＣ素子の発熱温度を第２の温度とした場
合に、該第１の温度と該第２の温度の間に融点を有する
はんだが用いられているため、ＰＴＣ素子が破壊に至ら
ない間にリード端子とＰＴＣ素子とを接合しているはん
だが溶融する。その結果、第１．第２のばね部材の押圧
付勢力により、ＰＴＣ素子が移動され、第１．第２のリ
ード端子とＰＴＣ素子との電気的な接続が解かれ、第１
．第２のリード端子間が開放状態とされる。

他方、突入印加電流が大きい場合には、ＰＴＣ素子の発
熱は急、激に生しる。その結果、ＰＴＣ素子内外で温度
差が生し、上記はんだの溶融前に素子が破壊する。しか
しながら、本発明のＰＴＣ素子では、素子中央領域に溝
が形成されている。しかも、ＰＴＣ素子の溝を挟んだ両
側において異なる主面側から第１．第２のばね部材がＰ
ＴＣ素子を付勢するように配置されている。従って、Ｐ
ＴＣ素子はこの上記溝が形成されている部分で分断され
ることになり、それによって第１．第２のリード端子間
が開放状態とされる。

すなわち、本発明の過電流保護部品は、２００■のよう
な比較的低電圧が印加された場合には、従来のＰＴＣ素
子と同様の過電流保護素子として機能し、６００ｖのよ
うな比較的高電圧が印加された場合には、回路を開放状
態として過電流保護動作を行う。

〔実施例の説明］第１図及び第２図に、本発明の一実施例にか・かる過電
流保護部品の平面断面図及び正面図を示す。

過電流保護部品１は、プラスチック等の絶縁性材料より
なるケース２内にＰＴＣ素子３を収納した構造を有する
。

ＰＴＣ素子３は、第３図に斜視図で示すように、チタン
酸バリウム等の正特性サーミスタとして機能する材料よ
りなる板状のＰＴＣ素体４の両主面に電極５ａ、５ｂを
形成した構造を存する。なお、ＰＴＣ素子３の両主面中
央領域には、断面Ｖ字状の溝６ａ、６ｂが形成されてい
る。溝６ａ、６ｂは、後述するように高電圧が印加され
、かつＰＴＣ素子３が破壊される場合に、ＰＴＣ素子３
が分断する部分を線溝６ａ、６ｂが設けられている部分
とするために設けられている。溝６ａ、６ｂの断面形状
は、図示のｖ字状のものに限らず、Ｕ字状等の適宜の形
状としてもよい。

なお、電極５ａ、５ｂは、それぞれ、上記溝６ａ、６ｂ
内にも至るように形成されている。

第３図に示すように、ＰＴＣ素子３の両主面に電極５ａ
、５ｂが、それぞれ、第１．第２のリード端子７ａ、７
ｂがはんだ８により接合されている。第１のリード端子
７ａは、ＰＴＣ素子３の一方生面側において該ＰＴＣ素
子の一端近傍に接合されている。他方、第２のリード端
子７ｂは、ＰＴＣ素子３の他端側において他方主面上の
電極に接合されている。

第１図及び第２図に戻り、第１．第２のリード端子７ａ
、７ｂは、共にケース２の下方に引き出されているが、
該ケース２に対して固定されている。従って、ＰＴＣ孝
子３は、第１．第２のリード端子７ａ、７ｂにはんだ８
により接合されることにより、ケース２内に固定されて
いる。

他方、ケース２の第１の内壁２ａと、ＰＴＣ素子３の一
方生面側の電極５ａとの間には、第１のばね部材９ａが
配置されている。すなわち、第１のばね部材９ａは、第
１の内壁２ａ側に幅の広い取り付は部９１を有し、この
取り付は部９１は、第１の内壁２ａから内側に突出形成
された一対の突出部２ｃ、２ｄと第１の内壁２ａとの間
の隙間に係合された状態で収納されている。第１のばね
部材９ａは、この第１の内壁２ａからＰＴＣ素子３の主
面中央領域と第１のリード端子７ａとの間の電極５ａの
部分に至るように配置されており、かつＰＴＣ素子３を
第２の内壁２ｂ側に付勢するように設けられている。

同様に、第１の内壁と対向している第２の内壁２ｂ側に
は、第２のばね部材９ｂが配置されている。第２のばね
部材９ｂは、ＰＴＣ素子の主面中央領域と第２のリード
端子との間の他方主面側の電極５ｂの部分に至るように
延ばされており、かつＰＴＣ素子３を第１の内壁２ａ側
に付勢するように配置されている。

なお、上記はんだ８は、ＰＴＣ素子３に２００Ｖの電流
を通電した場合の発熱温度と、６００ｖの電圧を印加し
発熱によりＰＴＣ素子が破壊に至る温度との間に融点を
有する材料で構成されている。この２００Ｖ通電時の発
熱温度及び６００Ｖ通電時の発熱によりＰＴＣ素子が破
壊に至る温度は、ＰＴＣ素子３を構成する材料及びＰＴ
Ｃ素子の形状等により変動するため、一義的には決定さ
れ得ない、また、本実施例の過を流保護部品は、２００
■の電圧が印加された場合に過電流保護素子としてＳ能
し、６００■が印加された場合には両端子７ａ、７ｂ間
を開放状態とするように機能させるものであるため、上
記はんだ８の融点が２００■印加時の発熱温度と６００
■印加時の発熱温度との間に設定されているが、２００
■及び６００■の組合わせ以外の他の２種の電圧が印加
された場合に同様に機能させることも可能である。

従って、本発明においては、はんだの融点は、ＰＴＣ素
子としての過電流保護動作を行わさせる場合のＰＴＣ素
子の発熱温度（第２の温度）と、ＰＴＣ素子が発熱によ
りＰＴＣ素子が破壊に至る温度（第１の温度）との間の
融点を有するものが選択される。

次に、上記実施例の過電流保護部品の動作を説明する。

２００■の電圧が印加された場合の回路保護動作２００
■の電圧の突入電流が通電された場合、ＰＴＣ素子３は
、従来の電話器関係で用いられているＰＴＣ素子と同様
に動作し、回路保護動作を果たす。すなわち、突入電流
の通電によりＰＴＣ素子３が発熱し、保護動作を行う。

６００■の文人″ｇｔ流が印加された場合の保護動作６
００■の電圧の突入電流が通電された場合、この電流値
が小さい場合（１〜４Ａ程度）と、大きい場合（最大４
０Ａ程度までの電流値）で動作が異なる。

まず、突入印加時の電流が小さい場合には、ＰＴＣ素子
３の発熱にある程度の時間を要し、素子全体が発熱する
。この素子発熱温度が一定温度を超えると、抵抗が減少
するようになり、発熱量がさらに増加する。この場合、
はんだ８がＰＴＣ素子３の破壊に至る発熱温度よりも低
い融点を有するため、はんだ８が溶融する。その結果、
第４図に断面図で示すように、第１．第２のばね部材９
ａ、９ｂの付勢力によりＰＴＣ素子３が第１．第２のリ
ード端子７ａ、７ｂから分離される。従って、第１．第
２のリード端子７ａ、７ｂ間が開放状態とされる。

これに対して、突入印加電流が大きい値の場合には、Ｐ
ＴＣ素子３の発熱は急激に生し、素子内外で温度差が生
じ、はんだ８の溶融前にＰＴＣ素子３の破壊が生じる。

しかしながら、本実施例の構造では、ＰＴＣ素子素子面
主面中央６ａ、６ｂが形成されており、さらに第１．第
２のばね部材９ａ、９ｂによりＰＴＣ素子３が付勢され
ているため、破壊は溝６ａ、６ｂ間で生し、第５図に示
すようにＰＴＣ素子３が分断される。その結果、第１．
第２のリード端子７ａ、７ｂ間が開放状態とされる。

上記のように、本実施例の過電流保護部品では、６００
ｖの過電流が通電された場合には、意図的に予め選択し
た部分でＰＴＣ素子３を破壊し、それによつて第１．第
２のリード端子７ａ、７ｂ間が開放状態とされて回路保
護動作を果たす、よって、素子の破壊による火災等が生
じる前にＰＴＣ素子３が分断されるため、従来のヒユー
ズ素子と同様に安全に回路保護を行う。

次に、具体的な実験例につき説明する。

ＢａＴｉ０．系セラミックスからなる輻５■、長さ１６
■及び厚み２．０−のＰＴＣ素体４を用意し、両生面中
央領域に長さ０．２−の断面Ｖ字状の溝６ａ、６ｂを形
成し、さらに両生面にＡｇ電極を形成した０次に、４／
６共晶はんだ（ＪＪ５２３２０２においてＨ６０Ａとさ
れているはんだ）を用いて０．８■径のＣｕ線を第１．
第２のリード端子７ａ、７ｂとして接合し、第３図に示
す状態とした０次に、第１図に示すように、上記ＰＴＣ
素子をケース２に封入し、第１．第２のばね部材をケー
ス２の上方から挿入して、第１図に示す過電流保護部品
１を得た。

上記過電流保護部品ｌに、ＡＣ２００Ｖ・４Ａの電流を
通電したところ、ＰＴＣ素子３の温度は１５０°Ｃとな
り、正常に保護動作が行われた。

次に、ＡＣ６００Ｖ・４Ａの電流を通電したところ、Ｐ
ＴＣ素子３の破壊に至る前にはんだ８が溶融し、第３図
に示す状態が実現され、第１．第２のリード端子７ａ、
７ｂ間が開放状態とされた。

また、ＡＣ６００Ｖ・ＩＯＡの電流を通電した場合には
、はんだ８の溶融シこよる開放状態と、ＰＴＣ素子３の
溝６ａ、６ｂ部分間の分断の両方の現象が生したが、何
れの場合においても第１、第２のリード端子７ａ、７ｂ
間が開放状態となった。

ＡＣ６００Ｖ・４０Ａの電流を通電した場合には、はん
だ８の溶融に先立って、素子の破壊が生し、溝６ａ、６
ｂ間でＰＴＣ素子３が分断し、第４図に示すように第１
．第２のリード端子７ａ７ｂ間が開放状態となった。

以上の結果から明らかなように、本実施例の過ｉｉｔ流
保護部品では、６００■印加時の電流条件が異なってい
る場合であっても、安全にヒユーズ機能を果たすことが
可能とされている。

なお、上記実施例では、ＰＴＣ素子３を意図的に分断状
態とするために、ＰＴＣ素子の両生面に溝６ａ、６ｂが
設けられていたが、線溝は一方生面側においてのみ形成
されていてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、２００ｖ印加時のようにＰＴＣ素子本
来の回路保護動作を行わせる場合には、ＰＴＣ素子の該
回路保護動作特性を利用して回路を保護することができ
、従って繰り返し使用することができる。すなわち、煩
雑なメンテナンスの必要がない。

他方、６００■印加時のように比較的高電圧の突入電流
が通電された場合には、ＰＴＣ素子が中央領域に形成さ
れた溝の部分で意図的に分断されるため、第１．第２の
リード端子間が確実に開放状態とされる。すなわち、ヒ
ユーズ素子と同様に安全に回路保護動作を果たす。

よって、本発明によれば、例えば２００Ｖの過ｔｆｆｌ
保護だけでなく、６００■の過を流保護も要求される電
話器関係の規格のように、比較的低電圧印加時及び高電
圧印加時の双方において回路保護動作が要求される用途
に最適な過電流保護部品を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる過電流保護部品の平
面断面図、第２図は第１図実施例の正面図、第３図はＰ
ＴＣ素子に第１．第２のリード端子を接合した状態を示
す斜視図、第４図ははんだが熔融してＰＴＣ素子が第１
．第２のばね部材により移動された状態を示す平面断面
図、第５図はＰＴＣ素子が破壊し分断された状態を示す
平面断面図である。図において、１は過′を流保護部品、２はケース、２ａ
は第１の内壁、２ｂは第２の内壁、３はＰＴＣ素子、４
はＰＴＣ素体、５ａ、５ｂは’Ｈ，ＦＭ、６ａ　　６ｂ
は溝、７ａ、７ｂは第１．第２のリード端子、８ははん
だ、９ａ、９ｂは第１．第２のばね部材を示す。第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ケースと、前記ケース内に収納されており、両主面に電極が形成さ
れており、かつ少なくとも一方生面の中央領域に溝が形
成されたＰＴＣ素子と、前記ＰＴＣ素子の一端近傍において該ＰＴＣ素子の一方
面側の電極にはんだにより接合されており、かつケース
に対して固定された第１のリード端子と、ＰＴＣ素子の
他端近傍においてＰＴＣ素子の他方面側の電極にはんだ
により接合されており、かつケースに対して固定された
第２のリード端子と、前記ケースの第１の内壁側からＰＴＣ素子の主面の中央
領域と前記第１のリード端子との間の前記一方面側の電
極部分に至るように延ばされており、かつＰＴＣ素子を
第１の内壁と対向する第２の内壁側に付勢している第１
のばね部材と、前記ケースの第２の内壁側からＰＴＣ素
子の主面中央領域と前記第２のリード端子との間の他方
面側の電極部分に至るように延ばされており、かつＰＴ
Ｃ素子を第１の内壁側に付勢している第２のばね部材と
を備え、前記はんだが、ＰＴＣ素子の発熱によりＰＴＣ素子が破
壊に至る温度を第１の温度、ＰＴＣ素子の発熱温度を第
２の温度としたときに、第１の温度＞第２の温度の関係
にある第１，第２の温度の間に融点を有する材料からな
ることを特徴とする、過電流保護部品。