JPH0478104A - 過電流保護部品 - Google Patents

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ために
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
ユーズやチタン酸バリウム等からなる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６００■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、従来の過を流保護部品のうち、ヒユーズ
では、６００■試験において溶断し保護動作を果たすが
、２００■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、２００ｖにおける保護動作は可能であり、動
作終了後、繰り返し使用することができるという大きな
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、６００Ｖの電圧印加時にも確実に過電流から回
路等を保護することができ、かつ簡単なメンテナンスで
使用し得る過電流保護動作が求められている。

本発明の目的は、２００　Ｖ＠電圧印加時は過電流保護
を繰り返し行うことができ、かつ６００Ｖの電圧印加時
には火災等を引き起こすことなく安全に過電流に対する
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、このＰＴＣ素子は、その両主面に電極が形成さ
れた構造を有する。

また、ＰＴＣ素子の両主面に形成された電極には、それ
ぞれ、一対のリード端子が、はんだにより接合されてい
る。この一対のリード端子のうち、少なくとも一方のリ
ード端子は、電極への接合部分がＰＴＣ素子から分離す
る方向に付勢されているばね性を有する端子で構成され
ている。さらに、ばね性を有する上記リード端子を電極
に接合しているはんだは、ＰＴＣ素子としての過電流保
護動作を行う素子温度と、ＰＴＣ素子の破壊に至る電圧
の過電流が通電された際の素子温度との間に融点を有す
る材料で構成されている。

〔作用〕

本発明の過電流保護部品では、ＰＴＣ素子の過電流保護
動作、すなわち温度の上昇に連れて抵抗値が急激に上昇
するという正特性サーミスタとしての性質を利用するこ
とにより、例えば２００ｖのような比較的低電圧の過電
流に対する保護が行われる。

他方、例えば６００■のような高電圧印加時には、過電
流が通電されるとＰＴＣ素子の温度が急激に上昇し、Ｐ
ＴＣ素子の破壊に至るという問題がある。しかしながら
、本発明の過電流保護部品では、上記のように、ばね性
を有するリード端子を電極に接合しているはんだが、Ｐ
ＴＣ素子としての過電流保護動作を行う素子温度と、Ｐ
ＴＣ素子の破壊に至る電圧の過電流が通電された際の素
子温度との間に融点を有する材料で構成されているため
、例えば６００Ｖのような高電圧印加時の過電流が通電
されると、素子温度の急激な上昇によりはんだが溶融す
る。その結果、ばね性を有するリード端子の接合部分が
、ＰＴＣ素子の電極から該ばね性により速やかに遠ざけ
られる。従って、一対のリード端子間が速やかに開放状
態とされるため、火災等を引き起こすことなく保護動作
が行われる。

〔寞施例の説明〕

第１図（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例にかかる
通ｔ２Ｔｔ保護部品の平面断面図及び第１図（ａ）のＢ
−Ｂ線に沿う断面図である。

過電流保護部品Ｉは、ケース２内にＰＴＣ素子３を収納
した構造を有する。

ケース２は、プラスチック等の絶縁性材料により構成さ
れており、上方が開口されたケース本体２ａと、このケ
ース本体２ａを閉成する蓋材２ｂとから構成されている
。

ＰＴＣ素子３ば、第３図（ａ）及び（ｂ）に示すように
、矩形のＰＴＣ素体４の両主面に電極５ａ、５ｂを形成
した構造を有する。ＰＴＣ素体４は、例えばチタン酸バ
リウム系セラミックス等の正の抵抗温度特性を示す材料
により構成される。

また、電極５ａ、５ｂは、Ａｇ含有導電ペーストを塗布
し、焼き付けることにより、あるいは塗布・硬化させる
ことにより形成される。

ＰＴＣ素子３の両主面の電極５ａ、５ｂには、それぞれ
、リード端子６，７がはんだ８，９により接合されてい
る。

はんだ８．９は、ＰＴＣ素子の正特性サーミス夕として
の挙動を利用した保護動作を行う場合の素子温度と、例
えば６００ｖの電圧が印加された際に遇を流が通電され
た場合の素子温度との間の温度域に融点を存する材料で
構成されている。すなわち、ＰＴＣ素子を破壊に至る場
合の素子温度よりも低い温度で融点を有する。このよう
なはんだとしては、例えば４／６共晶はんだ（ＪＩＳＺ
３２８２の規格においてＨ６０Ａとされているはんだ）
が用いられる。

第３図（ａ）、（ｂ）には、リード端子６．７が接合さ
れたＰＴＣ素子３をケース２内に収納する前の状態が示
されている。第３図（ｂ）から明らかなように、リード
端子６，７は、はんだ８９により電極５ａ、５ｂに接合
されている部分から先端側に至るに連れて、電極５ａ、
５ｂを含む平面から遠ざかるように構成されている。し
かも、このリード端子６．７は、ばね性を有する金属材
料で構成されている。

従って、リード端子６，７の先端側部分６ａ６ｂを互い
に近づく方向に移動させた場合、電極５ａ、５ｂに接合
されている側の端子部分には、電極５ａ、５ｂから遠ざ
かろうとする向きに応力が発生する。

第１図（ａ）及び（ｂ）に戻り、リード端子６７が接合
されたＰＴＣ素子３は、ケース２のケース本体２ａの上
方開口からケース本体２ａ内に挿入されている。そして
、ＰＴＣ素子３を挿入した後に、蓋材２ｂをケース本体
２ａの上方開口を閉成するように固着することにより、
過電流保護部品ｌが構成されている。

ＰＴＣ素子３がケース２内に収納された状態をより明確
にするために、第１図（ａ）の■−■線に沿う断面図を
第２図に示す。

第１図（ａ）、（ｂ）及び第２図から明らかなように、
Ｐ’ＴＣ素子３がケース２内に収納された状態では、一
対のリード端子６．７の先端側部分６ａ　　７ａは、第
３図（ｂ）に示されている状態よりも互いの間の距離が
近づけられている。従って、リード端子６，７の電極５
ａ、５ｂに接合されている部分には、電極５ａ、５ｂか
ら遠ざかるうとする方向に応力が発生している。

なお、第１図（ａ）、（ｂ）及び第２図において、２ｃ
〜２ｆは内方突出部を示し、ＰＴＣ素子３をケース本体
２ａ内において正しい位置に挿入し位置決めするために
設けられている。

次に、上記過電流保護部品１の動作を説明する。

まず、２００Ｖの電圧が印加されて過電流が通電された
場合には、ＰＴＣ素子３の温度が上昇し、それに伴って
抵抗値が２、激に上昇し、さらに温度が上昇することに
よって抵抗値がより一層高められるという正特性サーミ
スタとしての動作により、過電流に対する保護動作が行
われる。

他方、６００■の電圧印加時に過電流が通電されると、
上記素子温度が２．激に上昇する。この場合、従来のＰ
ＴＣ素子を用いた過電流保護素子では、６００■のよう
な高電圧が印加されるとＰＴＣ素子３が破壊され、しか
も破壊に伴って火災等が引き起こされるという問題があ
った。

これに対して、本実施例の過電流保護部品ｌでは、６０
０ｖの電圧印加時の過電流によってＰＴＣ素子３の温度
が急激に上昇すると、はんだ８９が溶融する。第４図（
ａ）、（ｂ）に示すように、はんだ８．９が溶融すると
、リード端子６゜７の電極５ａ、５ｂに接合されている
部分に発生していた上述の応力により、リード端子６．
７が電極５ａ、５ｂから速やかに分離される。従って、
ＰＴＣ素子３が破壊に至る前に、リード端子６゜７間は
速やかに開放状態とされる。よって、火災等を引き起こ
すことなく、回路等を確実に保護することが可能である
。

次に、具体的な実験例につき説明する。

１隻勇 幅５■、長さ１６■及び厚み２．０−のＢａＴｉＣｈ系
セラミックスの両主面にＡｇ電極を形成し、そのＡｇ電
極のそれぞれに、ばね性を有するリード端子をはんだ付
けにより接合し、第３図に示した構造を得た。はんだと
しては、４／６共晶はんだを用いた１次に、挿入された
状態でリード端子６．７の電極５ａ、５ｂに接合されて
いる部分に電極５ａ、５ｂから遠ざかるように応力が発
生するように、ＰＴＣ素子３及びリード端子６゜７をケ
ース本体２ａ内に挿入し、蓋材２ｂをケース本体２ａに
固着することにより、第１図（ａ）。

（ｂ）及び第２図に示した過電流保護部品ｌを得た。

ル較±１ 実施例で用意したのと同一のＰＴＣ素子に、４／６共晶
はんだを用いて０．６５■径のＣｕ線をはんだ付けし、
実施例で用いたのと同一のケース２内に収納した。

ル較■又 実施例で用いたのと同一のＰＴＣ素子の両主面に、４／
６共晶はんだを用いて０．６５膿径のＣｕ線をはんだ付
けし、ＰＴＣ周囲をシリコン樹脂でモールドし、外装を
施し、比較例２の過を流保護部品とした。

上述した実施例及び比較例１．２の過電流保護素子に、
２００Ｖ・４への電流をｌＯプサイル通電したところ、
何れの部品においても正特性サーミスタとしての挙動に
基づき電流制限保護がなされた。

次に、上述した実施例及び比較例１．２の過電流保護部
品に６００Ｖ・４Ａの電流を通電したところ、実施例の
過電流保護部品でははんだが熔融してばね性を有するリ
ード端子６，７がＰＴＣ素子３ａ主面の電極５ａ、５ｂ
から分離し開放状態とされた。

これに対して、比較例１の過を流保護部品では、はんだ
が溶融するものの、リード線としてのＣｕ線が依然とし
て電極に接触しでいたため、ＰＴＣ素子の破壊が生し、
火が発生した。比較例２の過電流保護部品においても、
同様にＰＴＣ素子の破壊が生じ、さらに外装のシリコン
樹脂が燃焼した。

従って、実施例のように、６００■の電圧の過電流が通
電された際に熔融するはんだを用い、かつばね性を有す
るリード端子により電極からリード端子を速やかに分離
させることにより、安全に過電流保護を果たし得ること
がわかる。

なお、上述してきた実施例では、ＰＴＣ素子の両主面に
形成された電極に接合される一対のり一ド端子の何れも
が、ばね性を有する材料で構成されていたが、少なくと
も一方主面側の電極に接合されるリード端子のみが上記
のようにばね性を有するように構成されてさえおれば、
本発明の効果は一応得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、リード端子のうち少なくとも一方のリ
ード端子の電極に接合されている部分が、該電極から遠
ざかるように付勢されている、ばね性を存するリード端
子で構成されており、かつばね性を有するリード端子が
ＰＴＣ素子の破壊に至る高電圧印加時の素子温度よりも
低い融点を有するはんだにより上起電掻に接合されてい
る。従って、例えば６００Ｖのような素子の破壊に至る
電圧の過電流が通電された場合、リード端子のばね性に
よりリード端子を電極から速やかに分離することができ
る。よって、火災等を引き起こさずに安全に過電流に対
する保護動作を行い得る。

また、例えば２００Ｖの電圧の過電流が通電された場合
には、従来のＰＴＣ素子を利用した通電流保護素子と同
様に、正特性サーミスタとしての挙動を利用することに
より繰り返し過電流保護を行い得る。よって、従来のヒ
ユーズを用いた過電流保護素子に比べて、メンテナンス
作業を軽減することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例にかかる
過を流保護部品の平面断面図及び第１図（ａ）のＢ−Ｂ
線に沿う断面図、第２図は第１図（ａ）のｎ−ｎ線に沿
う断面図、第３図（ａ）及び（ｂ）はＰＴＣ素子にリー
ド端子を接合した状態を示す正面図及び側面図、第４１
ｆｆｌ（ａ）及び（ｂ）ははんだが溶融しリード端子が
電極から分離された状態を示す平面断面図及び側面断面
図である。 図において、１は過電流保護部品、２はケース、３はＰ
ＴＣ素子、５ａ、５ｂは電極、６，７はリード端子、８
．９ははんだを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケースと、 前記ケース内に収納されており、かつ両主面に電極が形
   成されたＰＴＣ素子と、 前記ＰＴＣ素子の両主面の電極に、それぞれ、はんだに
   より接合されており、かつケース外に引き出された一対
   のリード端子とを備え、 少なくとも一方の前記リード端子は、電極への接合部分
   がＰＴＣ素子から分離する方向に付勢されているばね性
   を有する端子で構成されており、かつ 前記ばね性を有するリード端子を電極に接合しているは
   んだが、ＰＴＣ素子としての過電流保護動作を行う素子
   温度と、ＰＴＣ素子の破壊に至る電圧の過電流が通電さ
   れた際の素子温度との間に融点を有する材料で構成され
   ていることを特徴とする、過電流保護部品。