JPH08153456A - 電流保護素子 - Google Patents

電流保護素子

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JPH08153456A
JPH08153456A JP6296455A JP29645594A JPH08153456A JP H08153456 A JPH08153456 A JP H08153456A JP 6296455 A JP6296455 A JP 6296455A JP 29645594 A JP29645594 A JP 29645594A JP H08153456 A JPH08153456 A JP H08153456A
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JP
Japan
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high resistance
current protection
pattern
conductor
protection element
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JP6296455A
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English (en)
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Koji Nishimura
厚司 西村
Koichi Tsuyama
宏一 津山
Yorio Iwasaki
順雄 岩崎
Minoru Taniguchi
▲穣▼ 谷口
Mitsuo Tetsupouzuka
三夫 鉄▲砲▼塚
Wataru Shimizu
亘 清水
Hisachika Kobori
久爾 小堀
Kosuke Takada
孝輔 高田
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】消費電力を抑制でき、さらに保護素子の保護に
優れた電流保護素子を提供すること。 【構成】樹脂系基板上に導体を形成した電流保護素子で
あって、その導体パターンが、導体幅を小さくすること
によって形成された少なくとも3つ以上の奇数の高抵抗
部分と、高抵抗部分間に接続された低抵抗部分とからな
り、高抵抗部分の1つがパターンの中央に位置し、他の
高抵抗部分が中央の高抵抗部分を中心に対称に形成され
ていること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電流保護素子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】電流保護素子は、電子機器の過電流保護
に使用されるものである。本発明で言う電流保護素子
は、電気回路と直列につなぎ、過電流が流れた時に保護
素子内の配線が溶断され、それ以降の電流を遮断するこ
とによって機器の保護を行うものである。このような素
子は、一般的な名称としてヒューズと言われているが、
ヒューズと言うためには、各種規格に定められた特性を
満たす必要がある。しかし、電子機器の多用化に伴い、
従来の規格と異なる電流保護素子も現れてきている。従
って本発明は、ヒューズを含め上に述べたような作動機
構を行う電流保護素子に用いるパターン及びそのパター
ンを設けた電流保護素子に関するものである。過電流保
護装置には、上記のような電流保護素子に限らずサイリ
スタやトランジスタを用いた電子スイッチを使用するこ
ともあるが、回路部品が増加し、あるいは、その保護回
路によって消費される電力も機器が小形化され、電池で
作動させるものについては大変な負担となるものであ
る。従って、基板上に電流保護素子をはんだ付けした
り、あるいは電流保護素子止め具をはんだ付けしたりし
て使用していたが、どんなに小形化しても電流保護素子
の搭載に占める面積は大きく、小形化のネックとなって
いた。
【0003】そこで、特開昭60−143544号公報
にも開示されているように、セラミック基板に、第1層
に銀または銀−パラジウム、第2層にニッケル層、第3
層にはんだまたは錫の3層の導電層を形成し、半田付け
時の溶断特性を向上したものが知られ、導電層表面をシ
リコン樹脂等の不燃性樹脂で被覆することも開示されて
いる。また、特開平5−166454号公報には、セラ
ミック基板の代わりにガラス布基材フッ素樹脂基板を用
いたものが開示されている。
【0004】絶縁基板の端面において、ほぼ半円筒形状
に窪みを有する構造は、実公昭55−2565号公報に
チップ状抵抗素子の電極を構成するために用いることが
知られている。
【0005】従来、このような電流保護素子用のパター
ンとしては、図5の(A)〜(C)に示すような形状を
とっていた。図5(A)に示すパターンは、一般的なパ
ターン形状でパターンの一部に狭小部を設け、定格電流
付近では放熱大にして溶断せず、過電流に対しては断熱
的に狭小部のみの急激な温度上昇により瞬時に溶断する
ようになっている。図5(B)及び(C)に示すパター
ンは、均一なパターン幅でパターン長さを大きくしたも
ので抵抗値が大きく、発熱量も大きいため低電流でも溶
断することができる低定格電流タイプ用である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述しように、保護回
路によって消費される電力を低減するために、電流保護
素子の消費電力も小さいものが強く要求されている。低
定格電流タイプでは発熱量が小さいために、図5(A)
に示すパターンのような形状では、狭小部からの放熱量
が大きく低電流で溶断するパターンの設計は不可能であ
る。
【0007】また、図5(B)及び(C)に示すパター
ンのような形状では、抵抗値が大きく電流保護素子とし
ての消費電力が大きいものになってしまうという課題が
ある。
【0008】さらに、図5(B)及び(C)に示すパタ
ーンのような形状では、パターンが形成される部分全体
を加熱する形状となるため、例えば、ガラス布基材エポ
キシ樹脂基板のような樹脂系基板の上にパターン形成し
た場合、著しい発煙を起こし、電流保護素子自体はもち
ろん素子を搭載した回路板をも破損に至らしめるという
課題がある。
【0009】本発明は、消費電力を抑制でき、さらに保
護素子の保護に優れた電流保護素子を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の電流保護素子
は、樹脂系基板上に導体を形成した電流保護素子であっ
て、その導体パターンが、導体幅を小さくすることによ
って形成された少なくとも3つ以上の奇数の高抵抗部分
と、高抵抗部分間に接続された低抵抗部分とからなり、
高抵抗部分の1つがパターンの中央に位置し、他の高抵
抗部分が中央の高抵抗部分を中心に対称に形成されてい
ることを特徴とする。
【0011】中央に位置する高抵抗部分の抵抗値は、高
抵抗部分の抵抗値の総和の20〜40%の範囲であるこ
とが好ましい。
【0012】導体パターンは、金属箔のエッチングによ
って形成することもでき、また、金属のめっきによって
形成することもできる。この導体材料には、銅を用いる
ことが経済的であり好ましい。
【0013】本発明の電流保護素子用パターンの一例を
図1に示すように、電流保護素子1は、樹脂系基板4の
上に導体を形成するものであり、その形状は、直線状の
一部の導体幅を小さくすることによって形成された少な
くとも3つ以上の奇数個の高抵抗部分3−aと、その高
抵抗部分の間に位置する低抵抗部分3−bとからなるも
のであり、高抵抗部分3−aの1つがパターン3の中央
に位置し、他の高抵抗部分3−aが中央の高抵抗部分3
−aを中心に対称に位置するものであり、中央以外の高
抵抗部分3−aは、対称であれば図1に示した以外に複
数設けることもできる。
【0014】また、導体パターン3の厚さは3〜8μ
m、高抵抗部分3−aのパターン幅は30〜70μm、
1個のパターン長さは100〜300μm、低抵抗部分
3−bのパターン幅は150〜200μm、1個のパタ
ーン長さは200〜400μmとし、さらに、パターン
3の中央に位置する高抵抗部分3−aの抵抗値が、高抵
抗部分3−aの全抵抗値の20〜40%になるようにす
ることが好ましい。この範囲を外れると、抵抗値が低く
なって消費電力が大きくなったり、抵抗値が大きくなっ
て電流保護素子ではなく抵抗として動作し、電源を供給
する回路が正常に動作しないことがある。
【0015】本発明のパターン3を設ける樹脂系基板4
としては、耐熱性と加工時の形状を医事するために、フ
ッ素樹脂と強化繊維とからなる基板であることが好まし
く、強化繊維は、ガラス布、ガラス紙、アミド布、アミ
ド紙から選択されたものであることが好ましい。
【0016】基板4に本発明のパターン3を形成する方
法としては、金属箔のエッチングあるいは金属箔のめっ
きのどちらを行ってもよい。
【0017】さらにまた、電流保護素子1は不燃性の樹
脂で被覆されていることが好ましい。
【0018】
【作用】本発明のパターン3において、高抵抗部分3−
aの1つを中央に配し、他の高抵抗部分3−aを中央の
高抵抗部分3−aを中心に対称に配することにより、通
電時に中央の高抵抗部分3−aの温度が図2に示すよう
に最も高くなり、過電流が流れた時も中央の高抵抗部分
3−aで必ず溶断するようになる。
【0019】また、中央の高抵抗部分3−aを中心に対
称に配された他の高抵抗部分3−aの抵抗値を中央の高
抵抗部分3−aの抵抗値より大きくすると、中央の高抵
抗部分3−aの放熱が小さくなるため溶断しやすくな
る。逆に、中央以外の高抵抗部分3−aの抵抗値を小さ
くすると、中央の高抵抗部分3−aの放熱が大きくなる
ため溶断しにくくなる。このように中央の高抵抗部分3
−aを中心に対称に配された他の高抵抗部分3−aの抵
抗値により溶断特性を制御することができる。
【0020】
【実施例】
実施例1 図3(a)に示すように、15μmの厚さの第1の銅層
5−aと、5μmの厚さの第2の銅層5−cと、その2
つの銅層の中間層として0.2μmの厚さのNi−P合
金層5−bを有する三層構造の金属箔5を準備した。こ
の金属箔5は、特開平4−217815号公報にも示さ
れている公知のものである。この金属箔5を、図3
(b)に示すように第2の銅層5−cが接触するように
一方に、他方には通常の18μm銅箔5を貼り合わせ基
板4を作製した。この基板4の基材には、ガラス布強化
フッ素樹脂プリプレグを用い、プレス条件として温度3
85℃、圧力20kgf/cm2、時間90分で圧着し
た。次に、図3(c)に示すように、直径0.8mmの穴
6をあけ、図3(d)に示すように15μmの厚さの無
電解銅めっき7を行った。
【0021】銅めっき7を形成した後、穴6の周りに電
極部となる直径1.2mmのランド2を形成する。ここ
では、前記の銅めっき7を形成した基板4全面に、感光
性レジストフィルム8をラミネートし、さらにその上面
にランド形成用のネガフィルム(図示せず)を貼り付
け、露光して硬化した。次いで、ネガフィルムを取り除
き、さらに現像して硬化していない部分の感光性レジス
トフィルムを除去して、レジスト膜8を形成した。その
後、図3(e)に示すように、アルカリエッチング液で
レジスト膜8を形成したランド部以外の第1の銅層5−
a(15μmの銅めっき付)及び他面の18μm銅層5
を除去した。さらに、硝酸及び過酸化水素を主成分とす
る組成のエッチング液で、中間層であるNi−Pの合金
層5−bを、図3(f)に示すように、エッチング除去
した。この後、濃度5重量%のNaOH溶液で硬化して
いる感光性レジストフィルム8を剥離し、電極となるラ
ンド部2を形成した。
【0022】次に、本発明の電流保護素子用パターン3
を形成した。ここでは、まずラミネータにより感光性レ
ジストフィルム8をラミネートした。その後、その上面
に本発明のパターンと同形状に透明な部分を形成したネ
ガフィルム(図示せず)を貼り付け露光し、ネガフィル
ムを取り除いた後、現像、エッチング除去、レジストフ
ィルム剥離の各工程を経て、図3(g)に示すように、
導体パターン3を形成した基板を得た。
【0023】次に、形成した導体パターン3及び基板4
の上部露出面に、印刷法によりシリコン樹脂(東レダウ
コーニング社製、商品名SE−1700)を60μmの
厚さに塗布し、オーブン中で130℃、15分間硬化さ
せ、図3(h)に示すように、シリコン保護膜9を形成
した。
【0024】このようにして作成した電流保護素子基板
を、穴6の箇所で電流保護素子単位となるようにダイヤ
モンドカッターで切断した。この電流保護素子は電流保
護素子の抵抗値が約190〜210mΩであった。その
抵抗値のばらつきは10%以内であり、同じ電流値での
溶断時間は、いずれも10%以内であった。
【0025】実施例2 ガラス布基材フッ素樹脂基板を全面にエッチングして、
銅層を取り除いた図4(a)に示すように、基板4を作
成した。次に、図4(b)に示すように、直径0.8m
mの穴6をあけ、さらに感光性レジストフィルム8を基
板の両面にラミネートし、両面に穴6の周りのランド形
成用のポジ型フィルム(図示せず)を貼り付け露光し、
硬化した。次いで、現像を行い、図4(c)に示すよう
に、レジスト膜8を形成した。
【0026】レジスト膜8形成後、下記組成及び条件で
無電解銅めっき7を行い、図4(d)に示すように、ラ
ンド2を形成した。 CuSO4・5H2O :10g/l EDTA・4Na :40g/l pH :12.3 37%CH2O :3ml/l めっき液添加剤 :少量 めっき液温度 :70℃ めっき膜厚 :5μm
【0027】次に、レジスト膜8を剥離後、再度基板4
の両面に感光性レジスト8をラミネートし、片面にラン
ド間に形成する本発明のパターン用のポジ型フィルム
(図示せず)を貼り付け、もう片面には全面を露光でき
るフィルム(図示せず)を貼り付け露光した。次いで現
像を行い、図4(e)に示すように、レジスト膜8を形
成した。
【0028】レジスト膜8形成後、実施例1と同様の無
電解銅めっき条件で、図4(f)及び(g)に示すよう
に、導体パターン3を形成した。
【0029】銅めっき後、実施例1と同様に、感光性レ
ジストフィルム8を取り除き、図4(h)に示すよう
に、パターン形成面上部にシリコン保護膜9を形成し、
ダイヤモンドカッターで切断し電流保護素子を得た。こ
の電流保護素子は実施例1で記したと同じ抵抗値、溶断
特性を示すものである。
【0030】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によって
過電流が流れた時、中央の高抵抗部分で必ず溶断するの
で、非常に安定した溶断特性を持つ電流保護素子が得ら
れる。また、面積の小さい中央の高抵抗部分でしか溶断
しないので、基板の破損の程度が小さく、著しい発煙や
素子を搭載した基板を破損させる心配もなくなった。さ
らに、中央の高抵抗部分以外の高抵抗部分の抵抗値を変
えるだけで溶断特性を制御できるので、低定格電流タイ
プの電流保護素子を容易に設計できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す上面図である。
【図2】本発明の一実施例の作用を説明するための、導
体パターンの動作時の温度分布を示す線図である。
【図3】(a)〜(h)は、それぞれ本発明の他の実施
例1を説明するための各工程毎の図であり、(a)〜
(f)及び(h)は、断面図であり、(g)は、上面図
である。
【図4】(a)〜(h)は、それぞれ本発明の他の実施
例2を説明するための各工程毎の図であり、(a)〜
(f)及び(h)は、断面図であり、(g)は、上面図
である。
【図5】(A)〜(C)は、それぞれ従来例を示す上面
図である。
【符号の説明】
1.電流保護素子 2.電極またはランド 3.導体パターン 3−a.抵抗部分 3−b.抵抗部分 4.基板 5.金属箔または銅箔 5−a.第1の銅層 5−b.Ni−P合金層 5−c.第2の銅層 6.穴 7.無電解銅めっき 8.感光性レジストフィルムまたはレジスト層 9.シリコン保護膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 ▲穣▼ 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 鉄▲砲▼塚 三夫 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 清水 亘 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 小堀 久爾 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 高田 孝輔 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】樹脂系基板上に導体を形成した電流保護素
    子であって、その導体パターンが、導体幅を小さくする
    ことによって形成された少なくとも3つ以上の奇数の高
    抵抗部分と、高抵抗部分間に接続された低抵抗部分とか
    らなり、高抵抗部分の1つがパターンの中央に位置し、
    他の高抵抗部分が中央の高抵抗部分を中心に対称に形成
    されていることを特徴とする電流保護素子。
  2. 【請求項2】中央に位置する高抵抗部分の抵抗値が、高
    抵抗部分の抵抗値の総和の20〜40%の範囲であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の電流保護素子。
  3. 【請求項3】導体パターンが、金属箔のエッチングによ
    って形成されたことを特徴とする請求項1または2に記
    載の電流保護素子。
  4. 【請求項4】導体パターンが、金属のめっきによって形
    成されたことを特徴とする請求項1または2に記載の電
    流保護素子。
  5. 【請求項5】導体が、銅であることを特徴とする請求項
    1から4のうちいずれかに記載の電流保護素子。
  6. 【請求項6】導体の厚さが、3〜8μmであり、高抵抗
    部分のパターン幅が30〜70μm、1個のパターン長
    さが100〜300μm、低抵抗部分のパターン幅が1
    50〜200μm、及びパターン長さが200〜400
    μmであることを特徴とする請求項1から5のうちいず
    れかに記載の電流保護素子。
  7. 【請求項7】導通抵抗値の総和が80〜300mΩの範
    囲であることを特徴とする請求項1から6のうちいずれ
    かに記載の電流保護素子。
  8. 【請求項8】樹脂系基板が、フッ素樹脂と強化繊維とか
    らなることを特徴とする請求項1から7のうちいずれか
    に記載の電流保護素子。
  9. 【請求項9】強化繊維が、ガラス布、ガラス紙、アミド
    布、アミド紙から選択されたものであることを特徴とす
    る請求項8に記載の電流保護素子。
JP6296455A 1994-11-30 1994-11-30 電流保護素子 Pending JPH08153456A (ja)

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