JPS63308840A

JPS63308840A - 電子部品用ヒュ−ズ

Info

Publication number: JPS63308840A
Application number: JP14471687A
Authority: JP
Inventors: Masaki Ikeda; 正樹池田; Atsushi Nishino; 敦西野; Kenji Kuranuki; 健司倉貫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-06-10
Filing date: 1987-06-10
Publication date: 1988-12-16

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】産業上の利用分野近年、各種民生用機器および産業用電子機器を中心とし
て、信頼性および安全性についての要望が顕在化してき
ている。本発明は信頼性、安全性に優れた電子部品用ヒ
ユーズに関するもので、すなわち所定の温度、電流に達
すると速やかに溶断する電子部品用ヒユーズに関するも
のである。

従来の技術近年、各種民生用機器あるいは産業用機器の軽薄短小化
にともない、回路部品の高密度化が著しい。それに伴い
、それに用いられる電子部品、例えば抵抗器、コンデン
サ、トランジスタ等が異常電流（電圧）により、発煙１
発火に至り、火災の危険性がますます大きくなっている
。

従来は電流ヒユーズ、温度ヒユーズを機器に取り付けた
り、あるいは電子部品そのものにヒユーズ機能を内蔵し
た部品たとえば、ヒユーズ付き抵抗器、コンデンサ等を
取り付け、機器あるいは素子の異常時には回路を遮断し
て、発煙１発火から回路を保護しようと試みられていた
。このような電子回路用ヒユーズとしては、熱応答性が
よく、小型形状で、電流容量の大きいものが望まれてい
る。

従来、■一般的なヒユーズとしては、第３図ａに示すよ
うな、温度ヒユーズがある。これは工気こたつ等の電気
器具に用いられるもので、主として、半田等の易融性金
属で構成されている。また、■第３図すに示すように、
熱可塑性樹脂中に易融金属を均一に分散せしめた可溶導
電体５にし、両端をリード線４で加圧成形した方式もあ
る。この方式のヒユーズは、周囲温度が融点以上になる
と熱可塑性樹脂中に均一分散された易融金属が、溶解し
、自己の表面張力によって、電極部に凝集球状化すると
同時に、中央部にフラックス性樹脂の絶縁層ができて、
ヒユーズがしゃ断されるものである。

また、■電子部品自体にヒユーズ機能を持たせた例とし
て、第３図Ｇに示すような、ヒユーズ付き抵抗器などが
ある。これはセラミックスのような絶縁基体上に、Ｎ１
−Ｐなどの抵抗被膜６をら旋状に形成し、この両端にリ
ード線４を有するキャップ端子４ａを圧着し、抵抗被膜
６の表面の一部に、ガラスペースト７を固着させ、異常
電流が流れた時、抵抗体が発熱し、ガラスペースト層７
が溶解し、そのガラス層中に抵抗被膜金属が拡散し、溶
断するものである。■第３図ｄに示すように、固体電解
コンデンサの素子のショートを防止する目的で、コンデ
ンサ内部に、ヒユーズ機構を備えた素子が提案されてい
た。コンデンサ素子８の陽極から引出した陽極導出線８
ａに、半田付可能な５字形状の陽極引出しリード線９を
溶接により、接続しかつコンデンサ素子８の最外層の陰
極導電層８ｂに陰極引出しリード線１０をヒユーズ部材
１１を介して、半田付けにより接続し、コンデンサ素子
８をヒユーズ部材１１を含めて外装樹脂によシ覆うこと
により構成されている。

発明が解決しようとする問題点 ■のような温度ヒユーズでは、溶断温度、溶断時間が不
正確であるため、異常電流（電圧）が流れた場合、す早
く回路を遮断する必要のある電子部品用には不適である
。

■のような方式では、溶断特性を考慮に入れた場合、熱
可塑性樹脂と易融性金属の配合量が特に重要で、どうし
ても樹脂分が多くなってしまう。

すなわちヒユーズの抵抗値がアップしてしまい、電流容
量が小さくなり、電子部品用ヒユーズとしては不適であ
る。

■の抵抗器の場合、比較的、溶断時間が長く、また抵抗
被膜が完全に溶断しない場合があるなど、溶断特性にば
らつきがある。

■の場合、このような構造は、比較的大型の焼結型素子
のヒユーズ機構として考案されたものであり、チップ型
、捲回型素子への適用は困難である。すなわち、構造的
に複雑である上に、接続部での接触抵抗が増大するから
で、チップ型、捲回型固体電解コンデンサに用いること
ができなかった。この方式は汎用性のある方式でないば
かりか、素子の小型化に対応することができなかった。

本発明は、このような問題点を解決するもので、熱応答
性にすぐれ、小型形状で、電流容量が大きく、かつ量産
性、コスト性にすぐれた電子部品用ヒユーズを提供せん
とするものである。

問題点を解決するための手段本発明の構成を第１図をもって説明する。一方が易融性
金属もしくはその合金ム■、他方が貴金属あるいは人金
属よりも比抵抗の低い易融性金属およびその合金Ｂ■で
、Ｂ金属■上に人金属■を重ね合せることによシ、所定
温度に達した時、人金属■が溶融し、Ｂ金属■と合金化
し、凝集１粒状化することにより、電路の遮断が行われ
るものである。

作用この構成により、平時はきわめて、抵抗値は低いが、異
常な温度上昇、異常電流など異常時には、易融性全属人
が溶融し、金属Ｂと合金化し、自己の表面張力によって
凝集１球状化してしまい、電路が分断されてしまうこと
を利用しているものである。

すなわち、第４図に示すように、全属人を構成する例え
ばＳｎと金属Ｂを構成する例えばムＵの状態図から判る
ように、高融点（１０６４°Ｃ）であるムＵが合金化す
ることによシ、低融点材料となる。

このことは、平時には、きわめて安定な導電材料である
ムＵが、異常時には、容易に溶融するヒュージプル材料
となることを示している。

実施例以下本発明の実施例について説明する。まず初めに各構
成要素について説明する。

（イ）全属人本発明は金属の合理化作用を利用したもので、全属人は
易融性金属であることが必須である。ここで、易融性金
属とは、主成分としてＰｂ　、　Ｓｎ　。

Ｂｉ、Ｍｇ、Ｔｅ、Ｇｏの群から選択される金属もしく
はそれらの合金であることが必須である。なおここで、
若干のインジウム、カドミウム、銀。

その他の材料が添加されていてもかまわない。

なお、後で述べる金属Ｂ上に、金属ムを形成する方法と
しては、金属箔を用いる方法、蒸着、スパッタなどのＰ
ＩＤ法、溶射法、ム粉末を樹脂で練ったペーストのスク
リーン印刷、ハケぬり、ディスペンサ法などがある。

（ロ）金属Ｂ金属Ｂの材料選択は、ヒユーズ素子の電流容量、溶断温
度、溶断性の観点から特に重要である。

すなわち、電流容量は材料固有の比抵抗、溶断温度は合
金化によって、できた材料の融点、溶断性は易融金属で
ある金属ムと合金化しゃすい材料であるかいなかにかか
っている。第１表に、種々の材料の比抵抗と易融金属と
の合金化性について列挙した。

（以下余白）第１表この結果から、本発明のヒユーズを構成する金属Ｂは、
主成分としてムＵやムｇなどの貴金属あるいは金属ムよ
シも比抵抗の小さな、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｓｎ。

Ｐｂ、Ｔ５．Ｇｅなどの群から選ばれる金属または合金
である。

その理由はムＵやムｇは非常に比抵抗が小さく、乎時で
は電流容量の大きな材料であるが、異常時には、易融性
金属である金属Ｂと容易に合金化し、ヒユーズ材料とし
て働く。これを表わす状態図を第４図〜第８図および第
１１図および第１２図に示す。

また、本発明に有効な組合せは、金属Ｂとしては金属ム
よりも比抵抗の小さな易融性金属である必要がある。

逆に比抵抗が犬の場合、本願の目的である、電流容量の
小さなヒユーズを提供することに反するので、上記のよ
うな限定事項とするものである。

この時の組合せを表わす代表例の状態図を第９図および
第１０図に示す。

次に、金属Ｂの形成方法であるが、第１図のように、金
属箔でもかまわないし、第２図に示すような、絶縁基板
３上に金属Ｂ２を形成し、その上に金属ム１を形成する
。またリード端子４を金属Ｂ２に接合する方法もある。

この形成方法としては、ム４２０３などの絶縁基板上に
メッキ法、蒸着、スパッタリングなどのＰＶＤ法、溶射
法、印刷法などがある。

第２表に示す悪１〜＆１３は、寸法１．２５　Ｘ　２羽
のスリット入りアルミナ基板（５４Ｘ５４Ｘ０．６　）
を用いた。五１〜＆　８　、五１０．五１１はそこに示
した全属人、Ｂ材料の粉末を８０重量部、ホウケイ酸系
ガラス材料２０重量部、ターピネオール重量部、メチル
セルロース１重量部を混練、ペーストとした。調整した
ペーストサンプルを約３μｍの膜厚になるように、ム１
２０５基板上に３８０メツシユのスクリーンで印刷を行
い、約８０°Ｃで３０分乾燥後、ムＵ、ムｇについては
８３０℃で４０分間、Ｍｇについては４５０℃で焼成を
行い、Ｂ金属層を形成した。

その上に調整したム金属ペーストを１．　ｏ　Ｗｌｌｌ
　１）でスクリーン印刷を施し、８０　’Ｃで３ｏ分間
乾燥し人金属層とした。さらに、これを、スリットに沿
ってカッティングを施し、１，２５　Ｘ　２．０Ｉｌｆ
ｆのチップとし、第２図に示すように、リード線を超音
波溶接を施し、サンプルとした。Ａ９および盃１３はス
パッタリング法、遥１２は溶射法によって、人金属層、
Ｂ金属層を形成し、同様にサンプルとした。

、亮１４は、厚さ１ｏμの人ＵおよびＳｎをスポット溶
接してサンプルとした。

また比較のために従来例の温度ヒユーズとして、第３図
ａ、ｂのサンプルも同時に測定した。

なお、表に示しである電流容量は無負荷で、常温の時電
流値を０．１人ずつ、１分間通電し、溶断する時の電流
値を測定したものである。

また溶断温度バラツキは、公称溶断温度に達した時、各
サンプル２ｏコ全数が１０秒以内に溶断するものを人、
３０秒以内はＢ、１分以内はＣという評価を行ったもの
である。

第２表この表から明らかなように、本発明は従来のものに比べ
て、小型で、きわめて電流容量が大きく、溶断特性にも
著しくすぐれている。

なお、本発明の電子部品用ヒユーズはヒユーズ部品単体
として、回路基板１電子機器、民生用機器に取シ付ける
こともできるが、また、抵抗器。

コンデンサ、トランジスタ等の電子部品にも内蔵するこ
とが可能である。

なお、易融性金属の抵抗は成分の種類、量によって任意
に変えることができる。

発明の効果本発明によって、回路部品とし７て、最適な、小型で、
電流容量が大きく、溶断性に富んだヒユーズを提供する
ことができ、回路の安全性を確保するとともに、発煙９
発火などの火災から保護することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電子部品用ヒユーズの要部
構成図、第２図は同ヒ、−ズの構成図。第３図は従来例のヒユーズの構成図、第４図から第１２
図は同ヒユーズにおいて形成される合金の状態図である
。１．２・・・・・・金属、３・・・・・絶縁基板、４・
・・・・・リード端子。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図４２図第３図第４図Ａｕ　　　１０　　２０　　３０　４０　５０　　　／
ｓＤ　　Ｔｏ　　　ｍ　　９０　　５ｎＡＴＯ／’ｌ　
”／、Ｓｎ第５図ｗＥＩｅＨＴ”／、ｐｂＡＴＯｒ″１”／、Ｐｂ第６図ＷＥＩｆｌ？）ＩＴ　＠／、　ＴＬＡＴＯＮ　　７１　ＴＬ第７図ＷＥＩＧＩ−／Ｔ　’／、ＧｅＡＴＯＭ　　”／、Ｇｅ第８図ＡＴＯＭ　’／、　　Ｂｉ第９図ＷＥＩＧＨＴ　”／、　ＳｎＡＴＯＭ　”／、Ｓｎ第１０図ＷＥＩｅＨＴ　＠／、　ＴＪＡＴＯＭスＴＪ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属板上に層Ａを前記金属板を仕切るように形成
し、仕切られた金属板の領域にリード端子を設け、層Ａ
は易融性金属であり、前記金属板はＡｕ、Ａｇから選ば
れる金属もしくはその合金、あるいは層Ａを形成する易
融性金属より電気抵抗の小さい易融性金属であることを
特徴とする電子部品用ヒューズ。
（２）易融性金属は、主成分としてＢｉ、Ｍｇ、Ｓｎ、
Ｐｂ、Ｔｅ、Ｇｅの群から選ばれる金属または合金であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子部
品用ヒューズ。