JPS58190012A - 保護回路付電子部品 - 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】 本発明は、保護回路付電子部品に係り、特に保護回路に
導電塗料をヒーーズとして用いた電子部品に関する。

従来、電子部品の一例としてのコンデンサには、電極に
アルミ箔を用いたハクタイプのものと、防電体上に亜鉛
又はアルミを蒸着した蒸着膜タイプのものとがおり、電
極にアルミ箔を使用し九コンデンサは、寿命末期等にお
いては短絡状態とガってヒユーズ又はブレーカが動作し
、コンデンサ系体を回路から切り離すことができる。

しかし、電極に亜鉛又はアルミを蒸着した自己回彷性を
持つコンデンサにおいては、その％性士、寿命末期等に
おいても完全短絡とはカリ離いため、自己回復作用の多
発・分解ガスの発生という結果になシ易く、容器入りの
ものでは内圧の増加により開孔、発煙、発火に至る場合
が多く危険性が太きかった。

そこで従来より金属ケースに密閉収納されるコンデンサ
においては、寿命末期等において、自己回復作用によっ
て生ずる分解ガスの増加に伴なう内部圧力の増大による
上蓋等の変位を利用して圧力スイッチを形成し、該圧カ
スインチを上蓋等の変位によって開路させてコンデンサ
素体を電源回路から切り離すことで発煙、発火を防止す
る構造が用いられていた。しかしこのような構造による
と、その構成が複雑となるためかなシのスペースを必要
とするのでコンデンサが大型化し、重責が増大し、コス
トも高くなるという欠点があった。

一方、近年コンデンサの小型化、部品の省略によるコス
トダウンを目的としてコンデンサ素体を樹脂ケースに挿
入し、エポキシ樹脂等の材料を充填した上蓋のないコン
デンサが増大［７つつある。

しかしこの種のコンデンサは、その構造上内圧の増加に
よって肇位する部分がないので圧力スイッチの使用が不
可能であるため、寿命末期等において発煙、発火に至る
場合が多く、この欠点を除くため、従来不燃物中にコン
デンサ素体を完全埋設して使用する方法、過電流によυ
コンデンサ素体が断線する方法及び半田を用いたヒーー
ズを直列に挿入する方法が提案されている１、シかしこ
れらの方法によると、不燃物中にコンデンサ素体を完全
埋設する方法においては、分解ガスの内圧が非常に大き
くなるため不燃物の肉厚を非常に大きくしたり耐圧強度
を大きく保たなければならない欠点があり、過電流によ
りコンデンサ素体が断線する方法においては、過電流が
原因で発火に至る前に確実に断線するような好適ガミ気
材料が得難い入店があった。また半田を用いたヒーーズ
を使用する方法によると、コンデンサの特性上、速断性
を持ったヒーーズが必要であ如、コンデンサのザージ電
流によりヒーーズが不必要に溶断しないことが必要であ
り、またコンデンサの静電容Ｉによる電流値とヒーーズ
の溶断電流値の組合せが必要となるだめ、ヒユーズが大
型化して挿入が困難でおり、任意の電流値を得るのが困
難であり、またたとえこれが得られたとしても形状が線
状であり、低融点であるために加工及び組込が困難であ
るという欠点があった。

本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされ
たものであって、その目的とするところは、電子部品、
特にコンデンサ素体とその引出端子との間に導電塗料に
よる保護回路を直列に形成することによって、形状が非
常に小さく、薄くかつ平滑なヒーーズを得ることである
。また他の目的は、金属粉末、バインダの材質及び配合
比を変えることにより任意の溶断特性が得られるように
することでおる。更に他の目的は、塗布される導５− 電塗料の幅及び厚さを変えることにより任意の電流値が
得られるようにすることである。更に他の目的は、プリ
ント基板内の極めてわずかなスペースに保護回路を形成
できるようにすることである。

また他の目的は、保護回路用ソケット等の接続部品を不
要とすることである。更に他の目的は、保護回路の半田
付けを半田槽において自動的に行うことができるように
することである。また他の目的は、電子部品用の保護回
路のコストを大幅に低減させることである。

要するに本発明（特定発明）は、電子部品素体と該−子
部品素体用の引出端子との間に導電塗料による保護回路
を直列に形成し、過電流及び温度上昇により前記導電塗
料による保護回路が破壊消失し、回路より前記電子部品
素体を切＃）離すように構成したととを特徴とするもの
であり、また本発明（第２発明）は、コンデンサ素体と
該コンデンサ素体用の引出端子との間に導電塗料による
保護回路を直列に形成し、含浸剤、エポキシ樹脂等の材
料により所定の答器内に固定してコンデンサー６　＝ を形成し、過電流及び温度上昇により前記導電塗料によ
る保護回路が破壊消失し、回路より＠記コンデンサ素体
を切り離すように構成したことを特徴とするものである
。

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。第１
図及び第２図において、電子部品の一例たるコンデンサ
１のコンデンサ素体１ａと該コンデンサ素体用の引出端
子２との間には導電塗料の一例たる導電性の良好な銅導
電塗料３が基板４上に印刷塗布されて、１５０℃にて約
２時間加熱硬化され、該銅導電塗料３による保護回路５
としてヒーーズＦが直列に形成されている。そしてコン
デンサ素体１ａの寿命末期等における過電流及び温度上
昇により保護回路５が破壊消失し、電弁６を含む回路Ｃ
よりコンデンサ素体１ａを切シ離すように構成されてい
る。−例として、ヒユーズ１パの破壊電流を２Ａとした
場合、基板４はフェノール樹脂とし、一対の雑藻８．８
の上に膜厚ｔ−５０μ長さｔ＝ＩＯ＋ｎｍ、、幅Ｂ＝２
〜３ｍにて銅導電塗料３を塗布すればよい。電極８は、
銅板、黄銅板、ニッケル板等の半田付は可能な金属板で
もよく、また半田付は性の良好な銅導電塗料であっても
よい。

ヒーーズｌ（゛の破壊雷ｂｆｆ、値としては、２人程度
が最も効果的であるが、コンデンサ電流で最小ＩＡ。

最大５八程度の範凹まで実用可能である。

第３図及び第４図に示す実施例においては、コンデンサ
素体１ａと引出端子２との間に上記の銅導電塗料３によ
るヒーーズＦを直列に基板４上に形成し、リード線７を
図中左側の電極８に、右側の電極８を引出端子２に接続
し、他のリード線９を他の引出端子２に接続して樹脂製
の角形の容器１０に挿入して、第４図に示すように、含
浸剤、エポキシ樹脂等の材料１１によシ固定してコンデ
ンサ１を形成するものである。

まだ第５図から第８図に示す別実施例においては、いわ
ゆるＭＰコンデンサｌの場合を示しており、まず第５図
に示すように、雌形スプライ／１３ａ　　が形成された
中空軸１３に雌形スプライン１４ａ　　を形成した所定
の回転治具１４を挿入して該中空軸１３を矢印Ｂの如く
回転させてフィルム１５を矢印りの如く巻き付け、第６
図に示すように、コンデンサ素体１ａを形成し、一方の
リード線７を中空軸１３の中空部１３ｂを通して上方に
引き出し、その途中に直列に基板４、電極８．８及び銅
導電塗料３からなる保護回路５としてのヒユーズＦを形
成しておき、第７図に示すように、リード線７．９に夫
々の引出端子２．２を接続し、円形の容器１６に挿入し
て、第８図に示すように、含浸剤、エポキシ樹脂等の材
料１１によシ固定してコンデンサ１を形成するものでお
る。

以上のようにして、いずれにしても保護回路５としての
ヒユーズＦはコンデンサ１の内部に極めてコンパクトに
内蔵され、そのだめのスペースはほとんど不要な程小さ
くて済むのである。

本発明で用いる銅導電塗料３は、銅粉末７０乃至８５重
量％と、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエス
テル系樹脂及びキシレン系樹脂からなる群より選ばれた
少なくとも１種の樹脂１５乃至３０重量％とを有効成分
とするものにア／ト９− ラセン、アントラセンカルボン酸、アントラニル酸及び
アントラジンからなる群よシ選ばれた少なくとも１種の
ものを特殊添加剤として添加してなるものであり、導電
材料である粉末に極めて酸化し易い銅粉末を用いながら
、その電気抵抗値は１×１０．　　　Ω−副という低い
値を持つ、鋏導電塗料の導電性能に匹敵する優れたもの
であシ、かつヒーーズとしての特性を兼ね備えたもので
ある。

以下この銅導電塗料３について詳細に説明する。

銅粉入導を塗料を実用化するためには、その塗膜完成時
の電気抵抗値が１×１０〜１×１０　Ω−ｃ’ｍとカる
ことが必要であり、しかも湿度に対する耐久性が大きく
、高湿雰囲気中の経時変化が小さく、かつ常淵（２０℃
）を中心とする低温及び高温における抵抗温度特性が、
在来の銅導電塗料に匹敵するものでなけｔｌばならない
。

単に銅粉末にフェノール樹脂を混合塗布し、これを加熱
乾燥させるだけでは、この加熱によって銅粉末が酸化し
て酸化銅となるため１×１００−ｍ乃至それ以上の電気
抵抗値となってしまう。

１０− 即ち一般的に導電塗料の導電機構は、そこに含有される
金属粉末の粒子の相互接触によって形成される導電経路
によるものであるが、構成導電粒子の表面は常に酸化物
によって移われているのでそれらの電気抵抗は酸化物に
よって柾めて高い値になって実用には供し得ないのが常
識である。但し銀のように赤面酸化被膜が極めて少ない
貴金属については、酸化物の懸念がなく、酸化物による
電気抵抗の上昇は考えられなかったが、銀以外の例えば
本発明の対象となる銅粉末その他の賎金属の場合には、
その粉末は空気中において、瞬時に表面酸化被膜を生成
することはよく知られている。

従って第１に、導１；塗料中において、銅粉末の粒子の
接触抵抗を低減させることが必要である。それには酸化
物を導電破膜を形成する過程において除去して正常な金
属原子面の接触による導電経路を形成させる必要がある
。そのためには、銅粉末の表面に存在する酸化物を何ら
かの方法によって除去しなければならガい。第２に、酸
化物を除去された正常な面の銅粉末による導電機構が完
成された稜に、加熱中又は使用中にその銅粉末が外部か
らの酸素の影響によって酸化［７て電気抵抗が再び上昇
するのを防がなければ々ら々い。

従って、上記第１及び第２の要件′ｆ満足させ、常温で
の保存中、加熱甲及び使用中における銅粉末の酸化をい
かにして防止するかが銅粉人導電籟料実用化の鍵となる
ものである。即ち銅粉末と樹脂からなるものに添加する
牛Ｙ殊添加剤の選釈とその添加量がこの種材料の性能の
成否に係る最重要課題となる。

本発明の発明者は、上記２つの要件を満足させる理想的
な添加剤を得るため多年にわたり多くの実験研ダじを行
なって来たが、遂にその添加剤とその添加量を定めるこ
とに成功し、従来の銅箔や欽導電塗ネ」に代えて実用に
十分供し得る銅粉人導電塗料の開発に成功した。これは
＠）アサヒ化学研究所製銅粉入導電塗刺ＡＣＰ−０２０
（導電性が良好）及びＡＣＰ−０３０（半田付は性が良
好）として実用化の段階に至らしめたものである。

添加剤としては、アントラセン又はその誘導体が最良の
結果を示シフ、その中でも、特にアントラセン（０１４
Ｈ１０）及びアントラセンカルボン酸（Ｃ１４１−１，
（ＣＯＯＨ）　）が特に優ｉ１ている。次にアントラジ
ン（Ｃ２８Ｈ１６Ｎ２）も優れている１、これに次いで
アントラニル酸（Ｃ６Ｈ４（ＮＨ２）（ＣＯＯ）Ｉ））
も有効である。その他では安息香酸（Ｃ，Ｈ，・Ｃ００
Ｉｉ）はアントラセン及びその誘導体よりも１ケタ大き
い胃、気抵抗仙ｌＸｌ０　　（１−ｃｍを示しており、
実用化は困Ｍである。

本発明で用いる銅粉人導電塗料は、銅粉末７０乃至８５
重量係とフェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエス
テル系樹脂及びキシレン系拘脂からなる群から選ばれた
少なくとも１種の樹脂１５乃至３０重量係とを混合し、
これに上記したアントラセン又はその誘導体を微量（好
ま［７くは０，２３乃至１．６重ｔ％、集用可能な添加
量としては０．２乃至５ｊＥｉ：％）を添加剤として添
加して混合し、流動状のものとして作成するものである
。

本発明用の＠導筒、塗料において用いる添加剤であるア
ントラセン又はその誘導体は、加熱中に銅１３− 粉末の表面に存在する酸化銅等の化合物を溶解させ、併
存する樹脂質に相溶可能々化合物となるので、導電性を
増大させるだけでなく、樹脂質に相溶した添加剤と銅の
化合物は樹脂質の水分透過率及び酸素の透過率を低下さ
せる作用があることが判明した。即ちアントラセン又は
その誘導体による銅粉末の酸化防止機構は、次のようで
ある。

例えば、アントラセンカルボン酸（Ｃ１４Ｈ，Ｃ’０Ｏ
Ｈ）については、以下の作用によシ良好な導電塗料願が
形成されるものと考えられる。即ちアントラセンカルボ
ン酸は、銅粉末粒子の表面に存在ヌは形成される酸化灼
と次式により反応し、アントラセンカルボン酸＃ｌ埴を
生成する。

Ｃｕ　Ｏ＋２ＣＩ４ＨＳＩＣ００Ｈ→（Ｃ１４Ｈ９Ｃ０
０）　２　Ｃｕ＋Ｈ２０そして併存する樹脂りによシ大
気と遮断されている塗膜中で起こる上記化学反応によシ
、銅粉末の表面は酸化物が除去された清浄な金ＪＦ４表
面が露出し、これが相互に接触配列して導電性が良好力
、即ち電気抵抗の低い導電経路が形成される。

他方、上記化学反応により生成されたアントラ１４− センカルボン酸銅塩は、併存するフェノール樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリエステル樹脂又はキシレン樹脂と相客し
て樹脂層中に均一に溶解分散し、銅粒子の配列並びに樹
脂の硬化反応等を伴う塗膜の形成をいささか′４１阻害
し力い。′！！たアントラセン誘導体の銅化合物は、こ
れが樹脂中に適量混和したものは、むしろ樹脂の水分透
過率及び酸素の透過率を低下させ、耐湿性及び酸化性が
若干向上する効果が認められ、本発明のヒーーズにおけ
る通常の使用時の導電効果を一層助長するものである。

本発明は、上記のように構成されており、以下その作用
について駅間する。第４図及び第８図のように完成した
コンデンサ１を第７図に示すような回路Ｃにおいて使用
する場合、電源６からヒ一ズＦを通してコンデンサ１に
電流が流れるが、コンデンサ１０通常の使用状態におい
ては、ヒユーズＦを構成する銅導電塗料３は、極めて優
れた導電性を保持するので通常の銅箔回路と同様に何ら
問題なく電流が流れ、６０℃程度の温度までの電気抵抗
値は、上記したように、１×１００−確に保持される。

この状態を第９図によ如説明すると、銅導電塗料３の内
部組織においては、銅粉の粒子Ｇ同士が相互に接触配列
して導電性が良好々即ち電気抵抗が低い導電経路が形成
され、これらの粒子Ｇはバインダとして併存する例えば
フェノール樹脂Ｐによシ配列が保持されている。

ところが、コンデンサ１が寿命末期になると、該コンデ
ンサを流れる電流が増大するため、ヒユーズＦを構成す
る銅導電塗料３の温度が上昇し、第１０図に示すように
、フェノール樹脂Ｐが熱膨張を起こし、銅粉末の粒子Ｇ
は相互に離反し始め、部分的に完全な接触配列が乱され
るようになる。

すると、銅導電塗料３の電気抵抗値が急激に上昇し、こ
れによってジュール熱が発生し、フェノール樹脂Ｐは益
々膨張し、これと共に電１気抵抗値が更に増大し、遂に
は第１１図に示すように、フェノール樹脂Ｐがすべての
銅粉末の粒子Ｇを完全に離反させることになり、これと
同時に銅導電塗料３は約２００℃以上に加熱され、燃焼
して炭化してしまう。これによって銅粉末の粒子Ｇは、
その周囲に存在していたアントラセン等の酸化防止用特
殊添加剤を失うので、完全に酸化し、導電性を失う。こ
の結果ヒーーズＦは完全に破壊され、保護回路５は消失
し、コンデンサ素体１ａは回路Ｃから切り離され、コン
デンサ１０発煙、発火、爆発等の事故は完全に防止され
る。また一度破壊消失したヒーーズＦは二度と自己回復
することはないから安全である。

本発明は、以上のように、銅導電塗料３の耐温度特性の
特殊性を巧みに応用し、これをコンデンサ１等の電子部
品用のヒーーズＦとして実用化に成功したものであり、
その用途は、コンデンサ１に限らず、その寿命末期等に
おいて、過電流が流れたり、温度が上昇するような各種
の電子部品に適用できるので、極めて広範である。

また上記実施例において、ヒーーズＦの部分の電気抵抗
値のバラツキは、０．１　　　Ω程度に抑えることがで
き、破壊消失電流値は、標準値が２人の場合、２　人程
度、即ち±１０％以内のバラツキに抑えることが技術的
に可能である。そして１７− ヒーーズＦの破壊消失電流は、銅導電塗料３の膜厚ｔ１
長さｔ及び幅Ｂを適宜費化させることにより、コンデン
サ電流で最大５Ａ、破壊消失電流で最大１０Ａ程度捷で
任意に設定することが技術的に可能である。また基板４
を熱伝導率の大きいセラミック板やホーロー板等で構成
すると、同一のヒーーズＦであっても、その破壊消失電
流は約３倍となることが判明したので、基板４の材質に
よってもヒーーズＦの破壊消失電流値を変えることが可
能である。

本発明は、上記のように構成され、作用するものである
から、電子部品、特にコンデンサ素体とその引出端子と
の間に導電塗料による保護回路を直列に形成したので、
形状が非常に小さく、薄くかつ平滑々ヒーーズを得るこ
とができる効果がある。また金属粉末、バインダの材質
及び配合比を変えることによシ任意の溶断特性が得られ
るという効果がある。更には塗布される導電塗料の幅及
び厚さを変えることにより任意の電流値が得られる利点
がある。またプリント基板内の極めてわず１８− かなスペースに保護回路を形成し得ると共に、保護回路
用ソケフト等の接続部品を不要とし得る効果が得られる
。更にまた保護回路の半田付けは、半田槽において自動
的に行うことができる点で量産上非常に有利であり、こ
れらのことによって宵１子部品用の保護回路のコストを
大幅に低減はせることができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係り、第１図は保護回路付電子
部品の電、気回路図、第２図は保護回路部の縦断面図、
第３図は角形の容器とコンデンサ素体との分解斜視図、
第４図は完成した角形コンデンサの斜視図、第５図は中
空軸にフィルムを巻き付けている状態を示す斜視図、第
６図は完成した丸形コンデンサ素体の縦断面斜視図、第
７図は丸形コンデンサ素体と容器との分解斜視図、第８
図は完成した丸形コンデンサの斜視図、第９図から第１
１図は銅導電塗料が過電流及び温度上昇によって破壊消
失する過程を示す模型図であり、第９図は通常の通電、
状態を示す断面図、第］、（１図は過電流が流れて銅粉
末の粒子が離反し始めた状態を示す断面図、第１１図は
完全に破壊消失した状態を示す断面図である。 １は電１子部品の一例たるコンデンサ、１ａはコンデン
サ素体、２は引出端子、３は導電塗料の一例たる銅導電
塗料、５は保護回路、１０．１６は容器、１１は含浸剤
、エポキシ位１脂等の月利、Ｃは回路である。 特許出願人　東洋コンデンザ株式会社 〃　　　株式会社アサヒ化学研究所 代理人　弁理士　内　１）和　男 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電子部品素体と該電子部品素体用の引出端子との間
   に導電塗料による保護回路を直列に形成し、過電流及び
   温度上昇により前記導電塗料による保護回路が破壊消失
   し、回路よシ前配電子部品素体を切り離すように構成し
   たことを特徴とする保護回路付電子部品。 ２　前記導電塗料は、導電性の良好な銅導電塗料である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の保護回路
   付電子部品。 ３　前記銅導電塗料は・銅粉末７０乃至８５重ｔ％と、
   フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹
   脂及びキシレン系樹脂からなる群よシ選ばれた少なくと
   も１種の樹脂１５乃至３０重量％とを有効成分とするも
   のにアントラセンアントラセンカルボン酸、アントラニ
   ル酸及ヒアントラジンからなる群より選ばれた少なくと
   も１種のものを特殊添加剤として添加してなる銅粉式導
   電、塗料であることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の保護回路付電子部品。 ４　コンデンサ素体と該コンデンサ素体用の引出・端子
   との間に導電塗料による保護回路を直列に形成し、含浸
   剤、エポキシ樹脂等の材料によυ所定の容器内に固定し
   てコンデンサを形成し、過電流及び温度上昇により前記
   導電塗料による保護回路が破壊消失し、回路より前記コ
   ンデンサ素体を切如離すように構成したことを特徴とす
   る保護回路付電子部品。