JPH0817067B2 - ヒューズ抵抗器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はヒューズ抵抗器に係
り、特に線路間に定電圧素子を接続した保安回路に用い
られ、上記線路に上記定電圧素子の動作電圧以上の過電
圧が連続して印加された場合に、上記線路を上記定電圧
素子との接続点よりも入力側で開放して定電圧素子の焼
損等を防止すると共に、上記線路に上記定電圧素子の動
作電圧未満の過電圧が印加された場合に、上記線路を上
記接続点よりも負荷側で遮断して被保護回路の損傷を防
止するよう構成したヒューズ抵抗器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子機器の電子回路に通じる電源
ライン或いは通信ライン等を構成する線路間に、ガスア
レスタ等の定電圧素子を接続し、サージなどの過電圧か
ら電子機器を保護することが行われている。図７はその
一例を示すものであり、線路Ａ，Ａ’間に、ガスアレス
タ46が電子回路44に対して並列に接続されている。しか
して、上記線路Ａ，Ａ’に、入力側からサージが瞬間的
に印加された場合には、上記ガスアレスタ46が動作して
該サージが吸収されるため、電子回路44側には一定範囲
の電圧が供給される。

【０００３】ところで、上記電子機器をその定格電圧を
上回る電源に誤接続した場合や、通信ラインを電源に誤
接続した場合、或いはこれらの事態を想定した過電圧試
験の実施等により、線路Ａ，Ａ’間に上記ガスアレスタ
46の動作電圧以上の過電圧が連続して印加される場合に
は、上記ガスアレスタ46が溶融短絡したり焼損する恐れ
がある。そこで、かかる連続過電圧からガスアレスタ46
を保護するために、線路Ａの入力側に、線路開放手段と
してのヒューズ抵抗器50が直列接続される。このヒュー
ズ抵抗器50は、図８に示すように、アルミナやフォルス
テライト等の絶縁基板52上に、ルテニウム系ペースト等
の抵抗膜54を被着形成し、該抵抗膜54の両側辺に電極パ
ターン56，56を形成し、該電極パターン56，56から外部
端子58，58を導出してなる。しかして、上記線路Ａ，
Ａ’に過電圧が連続して印加された場合には、過電圧に
よる過電流が上記抵抗膜54に流れ、抵抗膜54が急激に発
熱する。そして、急激な温度上昇に伴う熱歪みによっ
て、上記絶縁基板52が２点鎖線（ロ）に沿って左右に砕
裂し、該絶縁基板52上に被着形成された抵抗膜54自身も
切断される。その結果、上記線路Ａが開放されるため、
上記ガスアレスタ46及び電子回路44側に連続過電圧が印
加されることを防止できる。

【０００４】上記ガスアレスタ46の動作電圧は、通常２
７０Ｖ〜５００Ｖ以上に設定されている。したがって、
２７０Ｖよりも低い過電圧が印加された場合には、ガス
アレスタ46が動作せず、また上記ヒューズ抵抗器50も砕
裂しないため、該過電圧は上記電子回路44にそのまま印
加されることとなり、電子回路44を損傷させる恐れがあ
る。そこで、上記線路Ａの負荷側には、線路開放手段と
してのヒューズ60が接続されている。そして、上記過電
圧が印加された場合には、該ヒューズ60が直ちに溶断
し、電子回路44側に過電圧が印加されることを防止して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、ヒューズ抵抗器50とヒューズ60とを、回路に別
々に組み込むことは繁雑であり、構成も複雑化する。ま
た、ヒューズ60は一般に溶断特性が不安定であるため、
過電圧から電子回路44を確実に保護できないという問題
があった。

【０００６】本発明は、上記した従来例の問題点に鑑み
てなされたものであり、保安回路にヒューズ抵抗器とヒ
ューズとを別々に組み込むことなく、定電圧素子の動作
電圧以上の過電圧が連続して印加された場合、及び定電
圧素子の動作電圧未満の過電圧が印加された場合に確実
に動作して、過電圧による定電圧素子や被保護回路の損
傷等を防止できるヒューズ抵抗器を実現することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るヒューズ抵抗器は、電子機器の電子回
路に通じる電源ライン或いは通信ラインを構成する線路
間に定電圧素子を接続した保安回路に接続されるヒュー
ズ抵抗器であって、絶縁基板と、該絶縁基板の表面に被
着形成され、上記線路と上記定電圧素子との接続点より
も入力側で該線路に直列接続される砕裂用抵抗膜と、上
記絶縁基板の表面に被着形成され、上記接続点よりも負
荷側で上記線路に直列接続される金属膜と、該金属膜の
表面を被覆する熱可塑性樹脂膜とを有してなり、上記砕
裂用抵抗膜は、上記定電圧素子の動作電圧以上の過電圧
が連続して印加された場合に、該過電圧の印加による過
電流によって発熱して上記絶縁基板を砕裂し、もって上
記線路を開放すると共に、上記金属膜は、上記定電圧素
子の動作電圧未満の過電圧が印加された場合に、該過電
圧の印加による過電流によって発熱溶融し、上記熱可塑
性樹脂膜は、上記金属膜が発熱溶融した場合に溶融し、
該金属膜に混じり込んでこれを絶縁化し、もって上記線
路を遮断するよう構成した。

【０００８】上記金属膜に、通電用隙間部を残して、該
金属膜の通電を遮る切込線を形成すると共に、少なくと
も上記通電用隙間部の表面に上記熱可塑性樹脂膜を被覆
するよう構成してもよい。上記砕裂用抵抗膜と金属膜
は、上記絶縁基板の同一面に被着形成してもよく、それ
ぞれ異なる面に被着形成してもよい。

【０００９】上記定電圧素子は、ガスアレスタによって
構成するのが望ましい。或いは、シリコンサージアブソ
ーバやツェナーダイオード、さらにはバリスタ等によっ
て構成してもよい。なお、上記「定電圧素子の動作電
圧」とは、具体的には、ガスアレスタにあっては「直流
放電開始電圧」を、シリコンサージアブソーバ及びツェ
ナーダイオードにあっては「ブレークダウン電圧」を、
バリスタにあっては「バリスタ電圧」をそれぞれ意味す
る。また、上記「過電圧」とは、被保護回路たる上記電
子回路の定格電圧を越える電圧を意味する。さらに、上
記「連続して印加され」という表現は、「一定時間印加
され」という意味であり、「瞬間的に印加され」の対立
概念である。したがって、連続して印加される「過電
圧」には、時間の経過とともに電圧値が変化する交流電
圧も当然に含まれるものである。

【００１０】

【作用】しかして、上記線路に上記定電圧素子の動作電
圧以上の過電圧が連続して印加された場合には、該過電
圧による過電流によって上記砕裂用抵抗膜が急激に発熱
し、該発熱作用によって上記絶縁基板が熱歪みを起こし
て砕裂する。その結果、砕裂用抵抗膜自身も切断される
ため、上記線路が上記接続点よりも入力側で開放され
る。したがって、連続過電圧によって定電圧素子が焼損
等することを防止できる。

【００１１】また、上記線路に上記定電圧素子の動作電
圧未満の過電圧が印加された場合には、該過電圧による
過電流によって上記金属膜が発熱し、溶融する。そし
て、該金属膜が発熱溶融すると、上記熱可塑性樹脂膜が
溶融して金属膜に混じり込む。その結果、金属の連続性
が断絶され、該金属膜が絶縁化されるため、上記線路が
上記接続点よりも負荷側で遮断される。したがって、上
記電子回路が上記過電圧によって損傷することを防止で
きる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明を、図示の実施例に基づいて説
明する。図１に示すように、本発明に係るヒューズ抵抗
器２は、絶縁基板４と、該絶縁基板４の前面６に被着形
成された砕裂用抵抗膜８と、同じく前面６に被着形成さ
れた金属膜10とを有してなる。上記砕裂用抵抗膜８の上
辺及び下辺には、それぞれ第１の電極パターン12及び第
２の電極パターン14が接続されている。上記金属膜10の
左辺及び右辺には、それぞれ第３の電極パターン16及び
第４の電極パターン18が接続されている。この第４の電
極パターン18は、上記第２の電極パターン14と接続され
ている。そして、上記第１の電極パターン12には第１の
外部端子20が、上記第２の電極パターン14と第４の電極
パターン18との接続部には第２の外部端子22が、上記第
３の電極パターン16には第３の外部端子24がそれぞれ接
続されている。

【００１３】上記絶縁基板４は、アルミナ、フォルステ
ライト、ステアタイト等のセラミックによって形成さ
れ、その板厚は０．５〜１．５ｍｍ程度に設定される。
上記第１〜第４の電極パターン12，14，16，18は、Ａｇ
・Ｐｄ系ペースト等で構成される。上記砕裂用抵抗膜８
は、ルテニウム（Ｒｕ）系ペースト等によって形成さ
れ、その膜厚は１０〜２５μｍ程度に設定される。な
お、図示は省略したが、上記砕裂用抵抗膜８の表面に
は、沿面放電防止用のクロスオーバガラスが被覆されて
いる。

【００１４】上記金属膜10は、鉄（Ｆｅ），ニッケル
（Ｎｉ），リン（Ｐ）等を含む合金によって構成され
る。あるいは、鉄（Ｆｅ），銅（Ｃｕ），リン（Ｐ）等
を含む合金によって構成してもよい。該金属膜10は、上
記合金を上記絶縁基板４の前面６にメッキ等することに
よって形成され、その膜厚は１〜５μｍ程度に設定され
る。そして、該金属膜10には、上記合金を削ぎ取ること
によって、第１の切込線26及び第２の切込線28が刻設さ
れている。該第１の切込線26は、図２に示すように、金
属膜10の上辺30から中央部を僅かに越えた位置まで形成
されている。一方、上記第２の切込線28は、上記第１の
切込線26との間に５μｍ〜１ｍｍ程度のギャップ32をお
いて、金属膜10の下辺34から中央部を僅かに越えた位置
まで形成されている。そして、第１の切込線26と第２の
切込線28の各先端間には、所定の重複幅35が形成され
る。その結果、第１の切込線26と第２の切込線28との間
には、上記ギャップ32と重複幅35に対応した面積を有す
る通電用隙間部36が形成される。しかして、上記金属膜
10においては、上記通電用隙間部36を介して通電がなさ
れることとなる。

【００１５】上記金属膜10の表面には、図２及び図２の
Ａ−Ａ断面図である図３に示すように、上記第１の切込
線26及び第２の切込線28を被覆する熱可塑性樹脂膜38が
形成されている。この熱可塑性樹脂膜38は、所定の熱可
塑性樹脂を主成分としてなり、印刷等の手段によって、
数１０μｍ〜数１００μｍの膜厚に形成される。上記金
属膜10には、さらに、３本の抵抗値調整用切込線40が刻
設されている。しかして、金属膜10の抵抗値は、この抵
抗値調整用切込線40の本数及び長さを適宜設定すること
によって調整され、例えば２０Ω以下に設定される。な
お、上記砕裂用抵抗膜８の抵抗値と、該金属膜10の抵抗
値とは、その合計が５０Ω以下となるよう設定される。
上記金属膜10、熱可塑性樹脂膜38、第３の電極パターン
16及び第４の電極パターン18の表面には、沿面放電防止
用の樹脂層42が形成されている。

【００１６】つぎに、図４に基づき、上記ヒューズ抵抗
器２の使用例を説明する。まず、上記第１の外部端子20
及び第３の外部端子24を、電子回路44に通じる線路Ａに
接続する。また、第２の外部端子22をガスアレスタ46の
一端に接続すると共に、該ガスアレスタ46の他端を線路
Ａ’に接続する。しかして、上記線路Ａ，Ａ’にガスア
レスタ46の動作電圧以上のサージが瞬間的に印加された
場合には、該ガスアレスタ46が動作してサージが吸収さ
れる。

【００１７】また、ガスアレスタ46の動作電圧以上の過
電圧が連続して印加された場合には、上記砕裂用抵抗膜
８が発熱し、上記絶縁基板４の前面６を加熱する。その
結果、絶縁基板４は熱歪みを起こし、図１の２点鎖線
（イ）に沿って上下に砕裂される。その結果、砕裂用抵
抗膜８自身も切断されるため、線路Ａがガスアレスタ46
との接続点48よりも入力側で開放され、ガスアレスタ46
に連続過電圧が印加されることを防止できる。

【００１８】さらに、上記ガスアレスタ46の動作電圧未
満の過電圧が印加された場合には、該過電圧の印加によ
って上記金属膜10が発熱溶融する。その結果、上記熱可
塑性樹脂膜38が溶融し、上記通電用隙間部36に位置する
金属膜10に混じり込み、金属の連続性を断絶するため、
該金属膜10が第１の切込線26と第２の切込線28の先端部
間で絶縁状態となる。その結果、上記線路Ａがガスアレ
スタ46との接続点48よりも負荷側で遮断され、電子回路
44側に過電圧が印加されることを防止できる。

【００１９】上記金属膜10が絶縁状態となる電流値、す
なわち遮断電流は、例えば２５０ｍＡ〜５００ｍＡの範
囲に設定される。この電流値は、上記ギャップ32の幅を
調節することによって任意の値に設定できる。すなわ
ち、ギャップ32の幅を広くすれば、その分通電用隙間部
36が拡大するため、遮断電流は大きくなる。また、ギャ
ップ32の幅を狭くすれば、その分通電用隙間部36が縮小
するため、遮断電流は小さくなる。

【００２０】上記のヒューズ抵抗器２を用いれば、電話
機の安全確認試験であるＵＬ１４５９のＴＥＳＴ Ｍ−
１〜Ｍ−４の４つのモードに、１個の素子で対応でき
る。各モードは、具体的には下記の条件下で過電圧を印
加し、保安機構が安全かつ確実に動作して、電話器の負
荷回路側に過電圧が加わることを防止できるか否かが試
される。 開放電圧値 短絡電流値 印加時間 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ＴＥＳＴ Ｍ−１： ＡＣ６００Ｖ ４０Ａ １．５秒 ＴＥＳＴ Ｍ−２： ＡＣ６００Ｖ ７Ａ ５秒 ＴＥＳＴ Ｍ−３： ＡＣ６００Ｖ ２．２Ａ ３０分 ＴＥＳＴ Ｍ−４： ※ ２．２Ａ ３０分 通常、ガスアレスタの動作電圧は２７０Ｖ〜５００Ｖで
あるため、上記ＴＥＳＴ Ｍ−１〜Ｍ−３については、
上記砕裂用抵抗膜８で対応できる。一方、Ｍ−４につい
ては、ガスアレスタの動作電圧よりも僅かに低い電圧
（例えば、ＡＣ１９０〜３５３Ｖ）が印加されることと
なっているため、上記砕裂用抵抗膜８では対応できな
い。そのため、従来は上記のように、電流ヒューズを用
いて対処していた。しかし、本発明に係るヒューズ抵抗
器２にあっては、上記のように、金属膜10が絶縁状態と
なるため、電流ヒューズを接続しなくても上記ＴＥＳＴ
Ｍ−４に対応できる。

【００２１】図５及び図６は、本発明に係る他の実施例
を示すものである。すなわち、絶縁基板４の前面６に砕
裂用抵抗膜８を被着形成すると共に、該絶縁基板４の背
面49に金属膜10を被着形成してなる。そして、第２の電
極パターン14及び第３の電極パターン16に第２の外部端
子22が接続されると共に、第４の電極パターン18に第３
の外部端子24が接続される。その他の構成については、
上記実施例と実質的に同様である。このように構成する
ことにより、絶縁基板４の背面49を有効に利用できるた
め、絶縁基板４全体の面積を小さくすることができ、ヒ
ューズ抵抗器２の小型化が可能となる。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係るヒューズ抵抗器は、上記の
ように構成したので、単一の素子でありながら、定電圧
素子の動作電圧以上の連続過電圧を遮断するのみなら
ず、定電圧素子の動作電圧未満の過電圧をも確実に遮断
できるものであり、回路の簡素化、組み込み作業の容易
化及び信頼性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す概略斜視図である。

【図２】上記実施例の要部拡大図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】上記実施例の使用例を示す回路図である。

【図５】本発明の他の実施例の前面を示す概略斜視図で
ある。

【図６】上記実施例の背面を示す概略斜視図である。

【図７】従来例を示す回路図である。

【図８】従来のヒューズ抵抗器を示す概略斜視図であ
る。

【符号の説明】

２ ヒューズ抵抗器 ４ 絶縁基板 ６ 絶縁基板の前面 ８ 砕裂用抵抗膜 10 金属膜 26 第１の切込線 28 第２の切込線 36 通電用隙間部 38 熱可塑性樹脂膜 46 ガスアレスタ 48 ガスアレスタと線路Ａとの接続点 49 絶縁基板の背面 Ａ，Ａ’ 線路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子機器の電子回路に通じる電源ライン
   或いは通信ラインを構成する線路間に定電圧素子を接続
   した保安回路に接続されるヒューズ抵抗器であって、絶
   縁基板と、該絶縁基板の表面に被着形成され、上記線路
   と上記定電圧素子との接続点よりも入力側で該線路に直
   列接続される砕裂用抵抗膜と、上記絶縁基板の表面に被
   着形成され、上記接続点よりも負荷側で上記線路に直列
   接続される金属膜と、該金属膜の表面を被覆する熱可塑
   性樹脂膜とを有してなり、上記砕裂用抵抗膜は、上記定
   電圧素子の動作電圧以上の過電圧が連続して印加された
   場合に、該過電圧の印加による過電流によって発熱して
   上記絶縁基板を砕裂し、もって上記線路を開放すると共
   に、上記金属膜は、上記定電圧素子の動作電圧未満の過
   電圧が印加された場合に、該過電圧の印加による過電流
   によって発熱溶融し、上記熱可塑性樹脂膜は、上記金属
   膜が発熱溶融した場合に溶融し、該金属膜に混じり込ん
   でこれを絶縁化し、もって上記線路を遮断するよう構成
   したことを特徴とするヒューズ抵抗器。
2. 【請求項２】 上記金属膜に、通電用隙間部を残して、
   該金属膜の通電を遮る切込線を形成すると共に、少なく
   とも上記通電用隙間部の表面に上記熱可塑性樹脂膜を被
   覆したことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ抵抗
   器。
3. 【請求項３】 上記砕裂用抵抗膜と金属膜とが、上記絶
   縁基板の同一面に被着形成されていることを特徴とする
   請求項１または２に記載のヒューズ抵抗器。
4. 【請求項４】 上記砕裂用抵抗膜と金属膜とが、上記絶
   縁基板の異なる面に被着形成されていることを特徴とす
   る請求項１または２に記載のヒューズ抵抗器。