KR100478316B1 - 보호소자 - Google Patents

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KR100478316B1
KR100478316B1 KR10-2001-0026315A KR20010026315A KR100478316B1 KR 100478316 B1 KR100478316 B1 KR 100478316B1 KR 20010026315 A KR20010026315 A KR 20010026315A KR 100478316 B1 KR100478316 B1 KR 100478316B1
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후루우찌유지
가와즈마사미
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소니 케미카루 가부시키가이샤
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Abstract

(과제)
기판상에 발열체 및 저융점 금속체를 구비하여, 발열체의 발열에 의해 저융점 금속체가 용융되어, 전극상에 흘러들어감으로써 이 저융점 금속체가 용단되는 보호소자에 있어서, 보호소자로서 동작의 신뢰성과 생산의 안정성을 향상시킨다.
(해결수단)
기판상에 발열체 (3) 및 저융점 금속체 (5) 를 구비하여, 발열체 (3) 의 발열에 의해 저융점 금속체 (5) 가 용융되어, 전극 (7a, 7b, 7c) 상에 흘러들어감으로써 이 저융점 금속체 (5) 가 용단되는 보호소자 (1p) 에 있어서, 다음 식 (1)
[저융점 금속체의 단면적]/[용단 유효 전극면적] ≤0.15 (1)
을 만족시킨다. 또는, 용융된 저융점 금속체 (5) 가 흘러들어가는 전극 (7a, 7b, 7c) 중 저융점 금속체 (5) 를 통하여 인접하는 전극끼리의 거리를 전극간 거리로 한 경우에, 다음 식 (2)
2.5 ≤[전극간 거리]/[저융점 금속체의 단면적]≤30 (2)
를 만족시킨다.

Description

보호소자{PROTECTIVE ELEMENT}
본 발명은 이상시에 발열체가 발열되어 저융점 금속체가 용단(溶斷)되는 보호소자에 관한 것이다.
과전류뿐만 아니라 과전압도 방지하기 위해 사용할 수 있는 보호소자로서, 기판상에 발열체와 저융점 금속체를 적층한 보호소자가 알려져 있다 (일본특허 2790433 호 공보, 일본특개평8-161990 호 공보). 이 타입의 보호소자에 있어서는, 이상시에, 발열체에 통전이 이루어져, 발열체가 발열함으로써 저융점 금속이 용융되고, 용융된 저융점 금속체는, 이 저융점 금속체가 탑재되어 있는 전극표면을 적셔 용단된다.
도 1 은 이와 같은 보호소자 (1p) 를 사용한 과전압 방지장치의 일례의 회로도이고, 도 2 는 이 보호소자 (1p) 의 평면도 (a) 및 단면도 (b) 이다.
이 보호소자 (1p) 는 기판 (2) 상에, 저항페이스트의 도포 등에 의해 형성되는 발열체 (3), 절연층 (4), 휴즈재료로 이루어지는 저융점 금속체 (5) 가 적층된 구조를 갖고 있다. 도면중, 6a, 6b 는 발열체용 전극으로, 이 중 전극 (6b) 이 저융점 금속체 (5) 의 중앙부의 전극 (중간전극; 7c) 과 접속하여, 그 접속부위를 사이에 두고 저융점 금속체 (5) 가 2 개의 부위 (5a, 5b) 로 구분된다. 7a, 7b 는 저융점 금속체용 전극이다. 또, 8 은 고형 플럭스 등으로 이루어져 저융점 금속체 (5) 의 표면산화를 방지하기 위해 저융점 금속체 (5) 를 밀봉하고 있는 내측밀봉부이고, 9 는 저융점 금속체 (5) 보다도 고융점 또는 고연화점을 갖는 재료로 이루어져 저융점 금속체 (5) 의 용단시에 용융물이 보호소자 외부로 유출되는 것을 방지하는 외측 밀봉부이다.
이 보호소자 (1p) 를 사용한 도 1 의 과전압 방지장치에 있어서, 단자 (A1, A2) 에는, 예컨대, 리튬이온 전지 등의 피보호장치의 전극단자가 접속되고, 단자 (B1, B2) 에는, 피보호장치에 접속하여 사용되는 충전기 등의 장치의 전극단자가 접속된다. 이 과전압 방지장치에 의하면, 리튬이온 전지의 충전이 진행되어, 제너다이오드 (D) 에 항복전압 이상의 과전압이 인가되면, 급격하게 베이스전류 (ib) 가 흐르고, 그로써 큰 컬렉터전류 (ic) 가 발열체 (3) 에 흘러, 발열체 (3) 가 발열한다. 이 열이 발열체 (3) 상의 저융점 금속체 (5) 에 전달되어, 저융점 금속체 (5) 의 2 개의 부위 (5a, 5b) 가 각각 용단된다. 이로써, 단자 (A1, A2) 에 과전압이 인가되는 것이 방지되고, 동시에, 발열체 (3) 로 흐르는 전류가 차단된다.
이 타입의 보호소자의 저융점 금속체와 발열체와의 접속상태로서는, 일본특개평10-116549 호 공보, 일본특개평10-116550 호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 발열체상에 저융점 금속체를 적층하지 않고, 저융점 금속체와 발열체를 기판상에 평면적으로 설치하여 접속하는 태양도 있지만, 저융점 금속체의 용단과 동시에 발열체로 흐르는 전류가 차단되도록 한다는 효과는 마찬가지이다.
도 3 은, 도 1 의 보호소자 (1p) 와 동일하게, 발열체 (3) 가 통전에 의해 발열함으로써 저융점 금속체 (5) 가 용단되고, 동시에 발열체 (3) 로 흐르는 전류가 차단되도록 한 보호소자 (1q) 의 평면도 (a) 및 단면도 (b, c) 이다 (일본특원평11-110163 호 명세서참조). 이 보호소자 (1q) 에 있어서는, 기판 (2) 상에 저융점 금속체용 전극 (7a, 7b, 7c) 이 설치되어, 이들 전극 (7a, 7b, 7c) 에 놓여지도록 저융점 금속체 (5; 5a, 5b) 가 설치되어 있다. 또, 전극 (7c) 의 밑면에는 절연층 (4) 을 통하여 발열체 (3) 가 설치되어 있다. 발열체 (3) 는, 발열체용 전극 (6a) 으로부터 도출된 배선 (6x, 6y) 과 발열체용 전극 (6b) 사이에서 통전되고 가열된다. 발열체용 전극 (6b) 은, 저융점 금속체용 전극 (7c) 과 접속되어 있다. 따라서, 발열체 (3) 의 발열에 의해, 전극 (7a, 7c) 간의 저융점 금속체 (5a) 와 전극 (7b, 7c) 간의 저융점 금속체 (5b) 가 각각 용단되어 피보호장치로의 통전이 차단되고, 또, 발열체 (3) 로 흐르는 전류도 차단된다.
그러나, 상술한 종래의 보호소자 (1p, 1q) 에 있어서는, 발열체 (3) 의 발열시에 저융점 금속체 (5) 가 용융 상태로 되어도, 저융점 금속체용 전극 (7a, 7b, 7c) 의 면적이 너무 좁으면, 용융된 저융점 금속체 (5) 가 이들의 전극에 충분히 흘러들어가지 않아, 저융점 금속체 (5) 가 용단되지 않는다는 문제가 있었다.
또, 저융점 금속체용 전극 (7a, 7b, 7c) 중, 저융점 금속체 (5) 를 통하여 인접하는 전극끼리의 거리 (전극간 거리) 가 너무 좁은 경우에도, 발열체 (3) 의 발열시에 저융점 금속체가 용융 상태로는 되어도 용단되지는 않는다는 문제가 있었다. 반대로 전극간 거리가 너무 넓으면, 기판 (2) 상에 저융점 금속체 (5) 를 접속할 때의 열에 의해, 저융점 금속체 (5) 가 국부적으로 가늘어져 저항치가 일정하지 않고, 또, 동일한 저항치를 나타내는 경우에도 내펄스전류성이 떨어지는 등의 문제가 있었다. 전극간 거리가 더욱 넓어진 경우에는, 저융점 금속체 (5) 를 기판상에 열압착 등으로 접속할 때에 저융점 금속체 (5) 가 용단된다는 문제도 있었다.
이와 같은 문제에 대하여, 본 발명은, 기판상에 발열체 및 저융점 금속체를 구비하여, 발열체의 발열에 의해 저융점 금속체가 용융되어, 전극상에 흘러들어감으로써 이 저융점 금속체가 용단되는 보호소자에 있어서, 발열체의 발열시에 용융 상태의 저융점 금속체가 흘러들어가는 곳이 되는 전극의 면적이나 전극간 거리를 최적화함으로써, 보호소자의 생산의 안정성과 신뢰성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 기판상에 발열체 및 저융점 금속체를 구비하여, 발열체의 발열에 의해 저융점 금속체가 용융되어, 전극상에 흘러들어감으로써 이 저융점 금속체가 용단되는 보호소자에 있어서, 저융점 금속체의 단면적을, 저융점 금속체를 흐르는 전류의 방향과 수직인 면에서의 이 저융점 금속체의 단면적으로, 그 전류방향의 평균치로 하고, 용단 유효 전극면적을, 용융된 저융점 금속체가 흘러들어가는 각 전극에 대하여, 저융점 금속체가 완전히 용융되어, 유동을 개시한 후 1분 동안에 용융 상태의 저융점 금속체가 젖게 할 수 있는 전극의 표면적으로 하는 경우에, 용융된 저융점 금속체가 흘러들어가는 적어도 하나의 전극에 대하여, 다음 식 (1)
[저융점 금속체의 단면적]/[용단 유효 전극면적]≤0.15 (1)
가 만족되는 것을 특징으로 하는 보호소자를 제공한다.
또, 본 발명은, 기판상에 발열체 및 저융점 금속체를 구비하여, 발열체의 발열에 의해 저융점 금속체가 용융되어, 전극상에 흘러들어감으로써 이 저융점 금속체가 용단되는 보호소자에 있어서, 저융점 금속체의 단면적을, 저융점 금속체를 흐르는 전류의 방향과 수직인 면에서의 이 저융점 금속체의 단면적으로, 그 전류방향의 평균치로 하고, 용융된 저융점 금속체가 흘러들어가는 전극 중 저융점 금속체를 통하여 인접하는 전극끼리의 거리를 전극간 거리로 한 경우에, 다음 식 (2)
2.5 ≤[전극간 거리]/[저융점 금속체의 단면적]≤30 (2)
가 만족되는 것을 특징으로 하는 보호소자를 제공한다.
여기에서, 저융점 금속체의 단면적이란, 상술한 바와 같이, 저융점 금속체를 흐르는 전류의 방향과 수직인 면에서의 그 저융점 금속체의 단면적을 말하는데, 이 단면적이 저융점 금속체를 흐르는 전류의 방향에 대하여 일정하지 않은 경우에는, 그 전류의 방향에 대하여 단면적을 평균함으로써 얻어지는 값을 말한다.
용단 유효 전극면적이란, 완전히 용융 상태로 되어, 유동을 개시한 저융점 금속체가, 유동 개시후 1 분 동안에 젖게 할 수 있는 전극의 표면적을 말하는데, 용융 상태의 저융점 금속체가 젖게 할 수 있는 전극이 복수로 있는 경우에는, 그 적어도 하나의 전극에 대하여 식 (1) 이 만족되도록 한다.
또, 용단 유효 전극면적은, 통상은, 용융된 저융점 금속체가 흘러들어가는 전극의 전 표면적과 같지만, 전극의 전 표면적이, 용융 상태의 저융점 금속체가 유동개시 후 1 분 동안에 젖게 할 수 있는 면적에 비하여 넓은 경우에는, 전극의 전 표면적의 일부가 용단 유효 전극면적으로 된다.
본 발명의 보호소자는, 상기의 식 (1) 또는 식 (2) 를 만족하도록 형성되어 있으므로, 발열체의 발열시에는, 신속하게 저융점 금속체가 용단되어, 보호소자로서의 신뢰성이 향상된 것으로 된다. 또, 생산의 안정성도 향상된 것으로 된다.
(발명의 실시형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명을 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면내에서, 동일부호는 동일하거나 동등한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 보호소자는, 기판상에 발열체 및 저융점 금속체를 구비하여, 발열체의 발열에 의해 저융점 금속체가 용융되어, 전극상에 흘러들어감으로써 이 저융점 금속체가 용단되는 보호소자에 있어서,
[저융점 금속체의 단면적]/[용단 유효 전극면적]≤0.15 (1)
이 만족되도록 저융점 금속체의 단면적과, 용융된 저융점 금속체가 흘러들어가는 전극의 표면적을 적당히 설정하거나, 또는 다음 식 (2)
2.5 ≤[전극간 거리]/[저융점 금속체의 단면적]≤30 (2)
가 만족되도록, 용융된 저융점 금속체가 흘러들어가는 전극상호의 간격과 저융점 금속체의 단면적을 적당히 설정한 것이다. 바람직하게는, 식 (1) 및 식 (2) 의 쌍방이 충족되도록, 저융점 금속체의 단면적, 용융된 저융점 금속체가 흘러들어가는 전극의 표면적 및 용융된 저융점 금속체가 흘러들어가는 전극상호의 간격을 적당히 설정한다.
보다 구체적으로는, 예컨대 도 2 에 나타낸 보호소자 (1p) 에 있어서, 저융점 금속체의 단면적으로서, 저융점 금속체 (5) 의 y-y 방향 단면의 단면적을 상기의 식 (1), 식 (2) 가 만족되도록 설정한다. 또, 용단 유효 전극면적으로서는, 용융된 저융점 금속체 (5) 가 흘러들어가게 되는 저융점 금속체용 전극 (7a, 7b, 7c) 의 적어도 하나의 전극에 대하여 상기의 식이 만족되도록 설정하고, 전극간 거리로서는, 저융점 금속체용 전극 (7a, 7c) 간의 거리 (d1) 및 저융점 금속체용 전극 (7b, 7c) 간의 거리 (d2) 를 동일하게 설정한다.
또, 도 3 에 나타낸 보호소자 (1q) 에 있어서는, 저융점 금속체 (5) 의 단면적으로서, 저융점 금속체 (5) 의 y-y 방향 단면의 단면적을 상기의 식 (1), 식 (2) 가 만족되도록 설정한다. 용단 유효 전극면적으로서는 용융된 저융점 금속체 (5) 가 흘러들어가게 되는 저융점 금속체용 전극 (7a, 7b, 7c) 의 적어도 하나의 전극의 표면적을 상기의 식이 만족되도록 설정하고, 전극간 거리로서는, 저융점 금속체용 전극 (7a, 7c) 간의 거리 (d1) 및 저융점 금속체용 전극 (7b, 7c) 간의 거리 (d2) 를 동일하게 설정한다.
이로써, 저융점 금속체 (5) 가 용융된 경우에 확실하게 용단을 발생시킬 수 있으므로, 보호소자로서의 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또, 보호소자의 제조시에 저융점 금속체가 국부적으로 가늘게 형성되거나, 용단되는 일이 없어져, 보호소자의 생산의 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 보호소자는, 상기의 식 (1) 또는 식 (2) 가 만족되는 한, 저융점 금속체, 전극, 발열체, 기판 등의 개개의 구성재료나 배치 등에 대해서는 특별히 제한은 없다. 예컨대, 저융점 금속체 (5) 의 형성재료로서는, 종래보다 휴즈재료로서 사용되고 있는 여러가지의 저융점 금속체를 사용할 수 있고, 예컨대, 일본특개평8-161990 호의 단락 [0019] 의 표 1 에 기재된 합금을 사용할 수 있다. 또, 저융점 금속체의 형상은, 박편 형상이어도 봉 형상이어도 된다.
용융된 저융점 금속체 (5) 가 흘러들어가게 되는 전극, 예컨대, 도 2 의 보호소자 (1p) 에 있어서의 저융점 금속체용 전극 (7a, 7b, 7c) 이나, 도 3 의 보호소자 (1q) 에서의 저융점 금속체용 전극 (7a, 7b, 7c) 의 구성재료에 대해서도 특별히 제한은 없고, 용융 상태의 저융점 금속체 (5) 에 대해 습윤성이 좋은 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 예컨대, 구리 등의 단원자 금속이나, 표면이 Ag-Pt, Au, Ag-Pd 등으로 형성되어 있는 것으로 한다.
또, 발열체 (3) 는, 예컨대, 산화루테늄, 카본블랙 등의 도전재료와 물유리 등의 무기계 (inorganic) 바인더 또는 열경화성수지 등의 유기계 (organic) 바인더로 이루어지는 저항페이스트 (resist paste) 를 도포하여, 필요에 따라 베이킹함으로써 형성할 수 있다. 또, 산화루테늄, 카본블랙 등의 박막을 인쇄, 도금, 증착, 스퍼터링으로 형성하여도 되고, 이들의 필름의 접착, 적층 등으로 형성하여도 된다.
기판 (2) 으로서는, 특별히 제한은 없고, 플라스틱 필름, 유리에폭시 기판, 세라믹 기판, 금속 기판 등을 사용할 수 있는데, 무기계 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
절연층 (4) 은, 발열체 (3) 와 저융점 금속체 (5) 를 절연하는 층으로, 예컨대, 에폭시계, 아크릴계, 폴리에스테르계 등의 여러가지의 유기계 수지 또는 SiO2 를 주성분으로 하는 무기계 재료를 사용할 수 있다. 또, 절연층 (4) 을 유기계 수지로 형성하는 경우에는, 발열체 (3) 의 발열시의 열이 효율적으로 저융점 금속체 (5) 에 전도되도록, 열전도성이 높은 무기계 분말을 함유시켜도 된다.
이상, 도면을 참조하면서 본 발명의 보호소자를 상세하게 설명했는데, 본 발명은 더욱 여러가지의 태양을 채용할 수 있다. 예컨대, 필요에 따라, 저융점 금속체의 수나, 용융된 저융점 금속체가 흘러들어가게 되는 전극의 수를 증가하여도 된다. 또, 도시한 보호소자 (1p, 1q) 에 있어서는 발열체 (3) 상에 절연층 (4) 이 설치되어 있으나, 이 절연층 (4) 은 생략하여도 된다 (일본특원평11-94385 호 명세서). 또, 일본특개평10-116549 호, 일본특개평10-116550 호에 기재되어 있는 바와 같이, 발열체 (3) 와 저융점 금속체 (5) 를 기판 (2) 상에서 평면적으로 배치하여도 된다.
저융점 금속체 (5) 상에는, 그 표면산화를 방지하기 위해, 고형 플럭스 등으로 이루어지는 내측밀봉부를 설치하고, 그 외측에는, 저융점 금속체 (5) 의 용단시에 용융물이 소자외로 유출되는 것을 방지하는 외측 밀봉부나 캡을 설치할 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명한다.
실시예 1 ∼ 8, 비교예 1 ∼ 8
도 3 의 보호소자 (1q) 를 다음과 같이 제작하였다. 기판 (2) 으로서, 알루미나기판 (크기 3 ㎜ ×5 ㎜) 을 준비하여, 저융점 금속체용 전극 (7a, 7b) 및 발열체용 전극 (6a, 6b) 을 형성하기 위해, Ag 페이스트 (Dupont사 제품, QS174) 를 인쇄하여, 870℃ 에서 30분간 베이킹하였다. 다음에, 발열체 (3) 를 형성하기 위해, 산화루테늄계 저항페이스트 (Dupont사 제품, DP1900) 를 인쇄하여, 870 ℃ 에서 30 분간 베이킹하였다 (두께 10 ㎛, 크기 0.1 ㎜ ×2.0 ㎜). 다음에, 발열체 (3) 상에 실리카계 절연페이스트 (Dupont사 제품, AP5346) 를 인쇄하고, 500 ℃ 에서 30 분간 베이킹하여 절연층 (4) 을 형성하였다. 절연층 (4) 상에 저융점 금속체용 전극 (7c) 을 상술한 저융점 금속체용 전극 (7a, 7b) 과 동일하게 형성하였다. 저융점 금속체용 전극 (7a, 7b, 7c) 상에 솔더페이스트 (Sn : Pb = 90:10) 를 도포하고, 그 위에 저융점 금속체 (5) 로서, 땜납박 (Sn : Sb = 5 : 95) (폭 W1 = 1 ㎜, 길이 L1 = 4.2 ㎜) 을 열압착하였다.
이 경우, 저융점 금속체용 전극 (7c) 의 폭 (W2), 길이 (L2) 및 면적을 표 1 과 같이 변경하고, 또, 땜납박의 두께 (D1) 를 변경함으로써 땜납박의 y-y 방향의 단면의 단면적을 표 1 과 같이 변경하였다.
이렇게 하여 얻어진 각 실시예 및 비교예의 보호소자의 발열체 (3) 에 4W (동력값) 인가하여 발열체 (3) 를 발열시켜 (4W 동작), 땜납박 (저융점 금속체 (5)) 를 용단하는 경우에 있어서, 4W 인가 개시부터 땜납박 용단까지 필요한 시간을 계측하였다. 이 4W 동작에 있어서, 20초 이내에 용단한 것을 OK, 20 초를 초과하여 용단한 것 또는 용단하지 않은 것을 NG 로 하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
전극 땜납박 [땜납박 단면적]/[전극면적] 판정
L2(㎜) W2(㎜) 면적(㎟) 단면적(㎟)
실시예1 0.3 1.5 0.45 0.02 0.044 OK
실시예2 0.4 1.5 0.60 0.06 0.100 OK
실시예3 0.5 1.5 0.75 0.06 0.080 OK
실시예4 0.7 1.5 1.05 0.15 0.143 OK
실시예5 0.9 1.8 1.62 0.20 0.123 OK
실시예6 1.4 1.8 2.52 0.30 0.119 OK
실시예7 1.4 2.0 2.80 0.30 0.107 OK
실시예8 1.6 2.0 3.20 0.40 0.125 OK
비교예1 0.3 1.5 0.45 0.08 0.178 NG
비교예2 0.4 1.5 0.60 0.10 0.167 NG
비교예3 0.5 1.5 0.75 0.15 0.200 NG
비교예4 0.7 1.5 1.05 0.18 0.171 NG
비교예5 0.9 1.8 1.62 0.30 0.185 NG
비교예6 1.4 1.8 2.52 0.40 0.159 NG
비교예7 1.4 2.0 2.80 0.50 0.179 NG
비교예8 1.6 2.0 3.20 0.50 0.156 NG
표 1 로부터, [땜납박 단면적]/[전극면적] 이 0.15 이하인 실시예 1 ∼ 8 의 보호소자는 4W 동작시에 안정적으로 용단되지만, [땜납박 단면적]/[전극면적] 이 0.15 를 초과하는 비교예 1 ∼ 8 의 보호소자는 4W 동작시에 용단되지 않아 보호소자로서의 신뢰성이 부족한 것을 알 수 있다.
실시예 9 ∼ 14, 비교예 9 ∼ 14
실시예 1 에 준하여 도 3 의 보호소자 (1q) 를 제조하였다. 이 경우, 알루미나기판으로서는 사이즈 3 ㎜ ×5 ㎜ ∼ 3 ㎜ ×9 ㎜ 를 사용하였다. 땜납박의 폭 (W1) 은 1 ㎜ 로 하고, 그 길이 (L1) 는 저융점 금속체용 전극 (7a, 7b) 간의 거리에 0.5 ㎜ 를 더한 길이로 하였다. 저융점 금속체용 전극 (7a, 7b, 7c) 의 사이즈는, 전부, L2 = 1 ㎜, W2 = 2 ㎜ 로 하였다. 저융점 금속체용 전극 (7a, 7c) 간의 전극간 거리 (d1) 와 저융점 금속체용 전극 (7b, 7c) 간의 전극간 거리 (d2) 는 동일한 것으로 하여, 전극간 거리 (d1 또는 d2) 를 표 2 와 같이 변경하였다.
이렇게 하여 얻어진 각 실시예 및 비교예의 보호소자를 육안으로 관찰하여, 땜납박 (저융점 금속체 (5)) 에, 그 단면적이 국부적으로 초기단면적의 75 % 이하로 되는 가는 부분이 관찰된 경우를 NG 로 하였다. 또한, NG 로 되지 않았던 것에 대하여, 발열체 (3) 에 4W (전력값) 인가하여 발열체 (3) 를 발열시키는 4W 동작을 실행하여, 4W 인가개시부터 땜납박 용단까지 필요한 시간을 계측하였다. 이 4W 동작에 있어서, 20 초 이내에 용단한 것을 OK, 20 초를 초과하여 용단한 것 또는 용단하지 않은 것을 NG 로 하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
땜납박단면적(㎟) 전극간 거리(㎜) [전극간 거리]/[땜납박 단면적](㎜-1) 판정
실시예9 0.02 0.6 30.0 OK
실시예10 0.04 0.6 15.0 OK
실시예11 0.06 1.0 16.7 OK
실시예12 0.15 0.4 2.7 OK
실시예13 0.20 0.6 3.0 OK
실시예14 0.50 1.5 3.0 OK
비교예9 0.02 1.0 50.0 NG*1
비교예10 0.04 1.5 37.5 NG*2
비교예11 0.06 2.0 33.3 NG*2
비교예12 0.15 0.2 1.3 NG*3
비교예13 0.20 0.4 2.0 NG*3
비교예14 0.50 1.0 2.0 NG*4
*1:땜납박압착시에 땜납박이 용단*2:땜납박의 단면적이, 국부적으로 초기단면적의 75% 정도의 가느다란 부분있음*3:4W 동작개시후 60초 경과하여도 용단하지 않음*4:4W 동작개시후 40초에 용단
표 2 로부터, [전극간 거리]/땜납박 단면적] 이 2.5 ∼ 30 의 범위에 있는 실시예 9 ∼ 14 의 보호소자는, 보호소자의 제조시에 땜납박에 국부적으로 가느다란 부분이 형성되는 일도 없고, 또, 4W 동작시에도 확실하게 땜납박이 용단되지만, [전극간 거리]/[땜납박 단면적] 이 2.5 미만의 비교예 12 ∼ 14 에서는 4W 동작시에 보호소자가 확실하게 용단되지 않아, 보호소자로서의 신뢰성이 부족한 것을 알 수 있다. 또, [전극간 거리]/땜납박 단면적] 이 30 을 초과하는 비교예 9 ∼ 11 의 보호소자는, 보호소자의 제조시에 땜납박이 용단되거나, 또는 땜납박에 국부적인 가는 부분이 형성되어, 생산성의 안정성이 떨어지는 것을 알 수 있다.
본 발명의 보호소자는, 저융점 금속체의 단면적과 용단 유효 전극면적과의 비 또는, 전극간 거리와 저융점 금속체의 단면적과의 비가 소정의 범위로 되도록 형성되어 있으므로, 보호소자로서 동작의 신뢰성이 향상되고, 또, 생산의 안정성이 향상된다.
도 1 은 보호소자의 회로도.
도 2 에 있어서 (a) 는 보호소자의 평면도이고 (b) 는 그 단면도.
도 3 에 있어서 (a) 는 보호소자의 평면도이고 (b) 및 (c) 는 그 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1p, 1q : 보호소자 2 : 기판
3 : 발열체 4 : 절연층
5 : 저융점 금속체 6a, 6b : 발열체용 전극
7a, 7b, 7c : 저융점 금속체용 전극

Claims (2)

  1. (정정) 기판상에 발열체 및 저융점 금속체를 구비하여, 상기 발열체의 발열에 의해 상기 저융점 금속체가 용융되어, 전극상에 흘러들어감으로써 상기 저융점 금속체가 용단되는 보호소자에 있어서,
    상기 저융점 금속체의 단면적은 상기 저융점 금속체를 통해 흐르는 전류의 방향과 수직인 평면들의 단면적들의 평균값으로 하고, 용단 유효 전극면적은, 용융된 상기 저융점 금속체가 흘러들어가는 각 전극에 대하여 상기 저융점 금속체가 완전히 용융되어 유동이 개시된 후 1분 동안에 용융 상태의 저융점 금속체를 적실 수 있는 전극의 표면적으로 하는 경우에, 용융된 상기 저융점 금속체가 흘러들어가는 적어도 하나의 전극에 대하여, 다음 식 (1)
    [저융점 금속체의 단면적]/[용단 유효 전극면적]≤0.15 (1)
    가 만족되는 것을 특징으로 하는 보호소자.
  2. (정정) 기판상에 발열체 및 저융점 금속체를 구비하여, 발열체의 발열에 의해 상기 저융점 금속체가 용융되어, 전극상에 흘러들어감으로써 상기 저융점 금속체가 용단되는 보호소자에 있어서,
    상기 저융점 금속체의 단면적은 상기 저융점 금속체를 통해 흐르는 전류의 방향과 수직인 평면들의 단면적들의 평균값으로 하고, 용융된 상기 저융점 금속체가 흘러들어가는 전극 중 상기 저융점 금속체를 통하여 인접하는 전극끼리의 거리를 전극간 거리로 한 경우에, 다음 식 (2)
    2.5 ≤[전극간 거리]/[저융점 금속체의 단면적]≤30 (2)
    가 만족되는 것을 특징으로 하는 보호소자.
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