KR101950623B1

KR101950623B1 - 스위치 소자

Info

Publication number: KR101950623B1
Application number: KR1020177014840A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 요네다
Original assignee: 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2019-02-20
Also published as: CN107408474B; JP6622960B2; JP2016119172A; TWI705468B; CN107408474A; WO2016098854A1; KR20170072946A; TW201633346A

Abstract

스위치 소자에 있어서, 물리적인 기계 요소의 연동에 의하지 않고, 소형화를 도모함과 함께, 빠르게 회로를 작동시킨다. 스위치 소자에 있어서, 제1, 제2 전극(11, 12)과, 제1 전극(11) 위에 탑재된 제1 가용 도체(13)와, 절연체(10)를 통해 제1 전극(11)과 인접되고, 제1 가용 도체(13)보다도 융점이 높은 고융점 금속체(15)를 갖고, 제1 가용 도체(13)의 면적은 제1 전극(11)과의 접속 면적 이상의 크기를 갖고, 고융점 금속체(15)의 통전에 수반하는 발열에 의해 제1 가용 도체(13)를 용융시키고, 해당 용융 도체(13a)를 통해 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 접속하여, 전기적으로 단락시킨다.

Description

스위치 소자 {SWITCH ELEMENT}

본 발명은 스위치 소자에 관한 것으로, 특히 소형화를 도모하고, 또한 표면 실장에 의해 동작시키는 소자에 용이하게 조립할 수 있는 스위치 소자에 관한 것이다.

본 출원은 일본에서 2014년 12월 18일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특원2014-256735를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이고, 이 출원은 참조됨으로써, 본 출원에 원용된다.

경보기를 작동시키는 스위치 소자로서는, 일반적으로 경보용 퓨즈가 사용되고 있다. 경보용 퓨즈의 일례를 나타내면, 도 29에 나타낸 바와 같이, 퓨즈 홀더(200) 내에, 각각 경보기를 작동시키는 경보 회로(205)와 접속됨과 함께 평상 시에는 이격하여 배치되어 있는 한 쌍의 경보 접점(201, 202)과, 경보 접점(201, 202)을 접촉시키는 스프링(203)과, 스프링(203)을 경보 접점(202)과 이격된 위치에 가압한 위치에 유지하는 퓨즈 선(204)이 설치되어 있다.

경보 접점(201, 202)은 접촉함으로써 경보 회로(205)를 작동시키는 것이고, 판 스프링 등의 탄성을 갖는 도통 재료에 의해 형성되어, 근접 배치되어 있다. 경보 회로(205)는, 예를 들어 버저나 램프의 작동, 사이리스터나 릴레이 회로의 구동 등에 의한 경보 시스템의 작동 등을 행한다.

스프링(203)은 퓨즈 선(204)에 의해 경보 접점(202)과 이격된 위치에 가압된 상태로 유지된다. 그리고, 스프링(203)은 퓨즈 선(204)이 용단됨으로써 탄성 복귀되고, 경보 접점(202)을 가압하여 경보 접점(201)에 접촉시킨다.

퓨즈 선(204)은 스프링(203)을 탄성 변위시킨 상태로 유지함과 함께, 각종 센서의 검출에 따라 통전되면 자기 발열에 의해 용단되어, 스프링(203)을 개방한다.

일본 특허 공개 제2001-76610호 공보

종래의 경보용 퓨즈에서는, 퓨즈 선(204)에 의해 스프링(203)을 탄성 변위시킨 상태로 유지함과 함께, 퓨즈 선(204)을 용단시켜 당해 스프링(203)의 응력을 개방함으로써 경보 접점(202)을 물리적으로 가압하고, 이에 의해 경보 접점(201, 202) 사이를 단락시키는 구성을 사용하고 있다. 이와 같은 경보용 퓨즈에서는, 기계 요소의 물리적인 연동에 의해 경보 회로를 작동시키는 구성을 사용하고 있기 때문에, 경보 접점(201, 202)이나 스프링(203)의 가동 범위를 확보하는 등 경보용 퓨즈의 구성이 커져, 협소화한 회로에 사용하는 것은 곤란해지고, 또한 제조 비용도 높다.

또한, 경보 접점(201, 202)의 단락에는 퓨즈 선(204)의 용단을 필수로 하는 점에서, 정격을 초과하는 전류를 계속해서 통전시켜, 퓨즈 선(204)을 용단시키지 않는 한 경보 회로를 작동시킬 수 없다.

따라서, 본 발명은 물리적인 기계 요소의 연동에 의하지 않고, 소형화를 도모함과 함께, 빠르게 회로를 작동시키는 스위치 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 스위치 소자는 제1, 제2 전극과, 상기 제1 전극 위에 탑재된 제1 가용 도체와, 절연체를 통해 상기 제1 전극과 인접되고, 상기 제1 가용 도체보다도 융점이 높은 고융점 금속체를 갖고, 상기 제1 가용 도체의 면적은 상기 제1 전극과의 접속 면적 이상의 크기를 갖고, 상기 제1 가용 도체는 상기 제2 전극 위에 중첩되고, 상기 고융점 금속체의 통전에 수반하는 발열에 의해 상기 제1 가용 도체를 용융시키고, 해당 용융 도체를 통해 상기 제1 전극 및 제2 전극을 접속하여 전기적으로 단락시키는 것이다.
또한, 본 발명에 관한 스위치 소자는 제1, 제2 전극과, 상기 제1 전극 위에 탑재된 제1 가용 도체와, 절연체를 통해 상기 제1 전극과 인접되고, 상기 제1 가용 도체보다도 융점이 높은 고융점 금속체를 갖고, 상기 제1 가용 도체의 면적은 상기 제1 전극과의 접속 면적 이상의 크기를 갖고, 상기 고융점 금속체의 통전에 수반하는 발열에 의해 상기 제1 가용 도체를 용융시켜, 해당 용융 도체를 통해 상기 제1 전극 및 제2 전극을 접속하여 전기적으로 단락시키고, 상기 고융점 금속체는 상기 제1 가용 도체를 용융시켜, 상기 제1, 제2 전극을 단락시킨 후 용단하는 것이다.

본 발명에 따르면, 제1 가용 도체의 면적은 제1 전극과 중첩하는 접속 면적 이상의 크기를 갖는다. 이에 의해, 본 발명은 제1 가용 도체가 제1, 제2 전극 사이에 걸쳐 응집하는 데 충분한 용융 도체의 체적을 갖고, 확실하게 제1, 제2 전극 사이를 단락시킬 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 스위치 소자의 작동 전의 상태를 나타내는 도면이고, (A)는 평면도, (B)는 A-A' 단면도, (C)는 B-B' 단면도, (D)는 C-C' 단면도이다.
도 2는 스위치 소자의 고융점 금속체가 발열하고, 가용 도체의 용융 도체를 통해 제1, 제2 전극이 단락한 상태를 나타내는 도면이고, (A)는 평면도, (B)는 A-A' 단면도, (C)는 B-B' 단면도, (D)는 C-C' 단면도이다.
도 3은 스위치 소자의 고융점 금속체가 용단된 상태를 나타내는 도면이고, (A)는 평면도, (B)는 A-A' 단면도, (C)는 B-B' 단면도, (D)는 C-C' 단면도이다.
도 4는 스위치 소자의 회로도이고, (A)는 작동 전, (B)는 스위치가 온이 된 상태, (C)는 고융점 금속체를 포함하는 퓨즈가 끊어진 상태를 나타낸다.
도 5는 경보 회로를 나타내는 회로도이다.
도 6은 고융점 금속체와 제1 전극을 접속한 스위치 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 평면도, (B)는 A-A' 단면도, (C)는 회로도이다.
도 7은 커버 부재에 커버부 전극을 형성한 스위치 소자를 나타내는 단면도이다.
도 8은 절연 기판의 표면 위에 있어서 고융점 금속체와 제1, 제2 전극 및 제1 가용 도체를 중첩시킨 스위치 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 평면도, (B)는 A-A' 단면도이다.
도 9는 고융점 금속체를 절연 기판의 이면에 형성하고, 절연 기판의 표면에 형성한 제1, 제2 전극 및 제1 가용 도체와 중첩시킨 스위치 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 평면도, (B)는 A-A' 단면도이다.
도 10은 제2 전극 위에 제2 가용 도체를 탑재한 스위치 소자의 작동 전의 상태를 나타내는 평면도이다.
도 11은 제1 가용 도체를 제1, 제2 전극과 절연한 상태로 탑재한 스위치 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 커버 부재를 생략하고 나타내는 평면도, (B)는 C-C' 단면도, (C)는 제1 가용 도체가 용융된 상태를 나타내는 C-C' 단면도이다.
도 12는 제1 가용 도체를 제1, 제2 전극과 절연함과 함께 접착제에 의해 고정한 상태로 탑재한 스위치 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 평면도, (B)는 C-C' 단면도이다.
도 13은 제1 가용 도체를 제1 전극과 절연함과 함께 접착제에 의해 고정한 상태로 탑재하고, 제2 가용 도체를 제2 전극과 절연함과 함께 접착제에 의해 고정한 상태로 탑재한 스위치 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 평면도, (B)는 C-C' 단면도이다.
도 14는 제1 가용 도체를 구비하고, 절연체를 통해 제1, 제2 전극과 고융점 금속체가 인접된 스위치 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 평면도, (B)는 A-A' 단면도이다.
도 15는 고융점 금속체를 나타내는 평면도이다.
도 16은 절연체를 통해 제1, 제2 전극과 고융점 금속체가 인접된 상태를 나타내는 도면이고, (A)는 평면도, (B)는 A-A' 단면도이다.
도 17은 절연체를 통해 제1, 제2 전극과 고융점 금속체가 인접된 스위치 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 작동 전, (B)는 제1 가용 도체가 용융되고, 제1, 제2 전극이 단락된 상태, (C)는 고융점 금속체가 용단된 상태를 나타낸다.
도 18은 제1, 제2 가용 도체를 구비하고, 절연체를 통해 제1, 제2 전극과 고융점 금속체가 인접된 스위치 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 평면도, (B)는 A-A' 단면도이다.
도 19는 제1, 제2 가용 도체를 구비하고, 절연체를 통해 제1, 제2 전극과 고융점 금속체가 인접된 스위치 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 작동 전, (B)는 제1, 제2 가용 도체가 용융되고, 제1, 제2 전극이 단락된 상태, (C)는 고융점 금속체가 용단된 상태를 나타낸다.
도 20은 제1 가용 도체를 제1, 제2 전극과 절연한 상태로 탑재한 스위치 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 커버 부재를 생략하고 나타내는 평면도, (B)는 A-A' 단면도, (C)는 제1 가용 도체가 용융된 상태를 나타내는 A-A' 단면도이다.
도 21은 제1 가용 도체를 제1, 제2 전극과 절연함과 함께 접착제에 의해 고정한 상태로 탑재한 스위치 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 평면도, (B)는 A-A' 단면도이다.
도 22는 제1 가용 도체를 제1 전극과 절연함과 함께 접착제에 의해 고정한 상태로 탑재하고, 제2 가용 도체를 제2 전극과 절연함과 함께 접착제에 의해 고정한 상태로 탑재한 스위치 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 평면도, (B)는 A-A' 단면도이다.
도 23은 고융점 금속층과 저융점 금속층을 갖고, 피복 구조를 구비하는 가용 도체를 나타내는 사시도이고, (A)는 저융점 금속층을 내층으로 하여 고융점 금속층으로 피복한 구조를 나타내고, (B)는 고융점 금속층을 내층으로 하여 저융점 금속층으로 피복한 구조를 나타낸다.
도 24는 고융점 금속층과 저융점 금속층의 적층 구조를 구비하는 가용 도체를 나타내는 사시도이고, (A)는 상하 2층 구조, (B)는 내층 및 외층의 3층 구조를 나타낸다.
도 25는 고융점 금속층과 저융점 금속층의 다층 구조를 구비하는 가용 도체를 나타내는 단면도이다.
도 26은 고융점 금속층의 표면에 선상의 개구부가 형성되고 저융점 금속층이 노출되어 있는 가용 도체를 나타내는 평면도이고, (A)는 길이 방향을 따라 개구부가 형성된 것, (B)는 폭 방향을 따라 개구부가 형성된 것이다.
도 27은 고융점 금속층의 표면에 원형의 개구부가 형성되고 저융점 금속층이 노출되어 있는 가용 도체를 나타내는 평면도이다.
도 28은 고융점 금속층에 원형의 개구부가 형성되고, 내부에 저융점 금속이 충전된 가용 도체를 나타내는 평면도이다.
도 29는 종래의 경보 소자를 나타내는 도면이고, (A)는 작동 전의 단면도, (B)는 작동 후의 단면도이다.

이하, 본 발명이 적용된 스위치 소자에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태만으로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다. 또한, 도면은 모식적인 것이고, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 다른 경우가 있다. 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.

[스위치 소자]

본 발명이 적용된 스위치 소자(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이 절연 기판(10)과, 절연 기판(10) 위에 근접하여 형성된 제1, 제2 전극(11, 12)과, 제1 전극(11) 위에 탑재된 제1 가용 도체(13)와, 절연 기판(10)을 통해 제1 전극(11)과 동일면 위에 인접되고, 제1 가용 도체(13)보다도 융점이 높은 고융점 금속체(15)를 갖는다. 또한, 도 1의 (A)는 제1 가용 도체의 용단 전에 있어서의 스위치 소자(1)의 커버 부재(20)를 제외하고 나타내는 평면도이고, 도 1의 (B)는 A-A' 단면도이고, 도 1의 (C)는 B-B' 단면도이고, 도 1의 (D)는 C-C' 단면도이다.

이 스위치 소자(1)는 제1, 제2 전극(11, 12)이 버저나 램프 혹은 경보 시스템 등을 포함하는 경보기(31)와 접속되어, 고융점 금속체(15)의 발열에 의해 제1 가용 도체(13)를 용융시킴으로써, 이 용융 도체에 의해 제1, 제2 전극(11, 12) 사이를 단락시켜, 경보기(31)인 버저나 램프 혹은 경보 시스템 등을 작동시키는 것이다.

절연 기판(10)은, 예를 들어 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재를 사용하여 대략 사각 형상으로 형성되어 있다. 절연 기판(10)은 그 외에도, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 사용해도 된다.

[제1, 제2 전극]

제1, 제2 전극(11, 12)은 절연 기판(10)의 표면(10a) 위에 서로 근접 배치됨과 함께 이격됨으로써 개방되어 있다. 또한, 제1 전극(11)에는 후술하는 제1 가용 도체(13)가 탑재되어 있다. 제1, 제2 전극(11, 12)은 고융점 금속체(15)가 통전에 수반하여 발열함으로써, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 가용 도체(13)의 용융 도체(13a)가 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 걸쳐 응집, 결합하고, 이 용융 도체(13a)를 통해 단락되는 스위치(2)를 구성한다. 또한, 도 2의 (A)는 제1 가용 도체의 용단 시에 있어서의 스위치 소자(1)의 커버 부재(20)를 제외하고 나타내는 평면도이고, 도 2의 (B)는 A-A' 단면도이고, 도 2의 (C)는 B-B' 단면도이고, 도 2의 (D)는 C-C' 단면도이다.

제1, 제2 전극(11, 12)은 고융점 금속체(15)에 의해 가열됨으로써, 제1 가용 도체(13)의 용융 도체(13a)를 응집하기 쉽게 할 수 있다.

제1, 제2 전극(11, 12)은 각각, 절연 기판(10)의 측면(10b, 10c)에 설치된 캐스털레이션을 통해 이면(10f)에 설치된 외부 접속 단자(11a, 12a)와 접속되어 있다. 제1, 제2 전극(11, 12)은 이들 외부 접속 단자(11a, 12a)를 통해 경보기(31)와 접속되어, 스위치 소자(1)가 동작함으로써, 당해 경보기(31)로의 급전 경로가 된다(도 5 참조).

제1, 제2 전극(11, 12)은 Cu나 Ag 등의 일반적인 전극 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 제1, 제2 전극(11, 12)의 표면 위에는 Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 피막이, 도금 처리 등의 공지의 방법에 의해 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 스위치 소자(1)는 제1, 제2 전극(11, 12)의 산화를 방지하여, 제1 가용 도체(13)의 용융 도체를 확실하게 유지시킬 수 있다. 또한, 스위치 소자(1)를 리플로우 실장하는 경우에, 제1 가용 도체(13)를 접속하는 접속용 땜납(17) 혹은 제1 가용 도체(13)의 외층을 형성하는 저융점 금속이 용융됨으로써 제1, 제2 전극(11, 12)을 용식(땜납 침식)되는 것을 방지할 수 있다.

[고융점 금속체]

고융점 금속체(15)는 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 제1 가용 도체(13)보다도 융점이 높고, 예를 들어 W, Mo, Ru, Cu, Ag, 혹은 이들을 주성분으로 하는 합금 등을 포함한다. 고융점 금속체(15)는 이들의 합금 혹은 조성물, 화합물의 분상체를 수지 결합제 등과 혼합하고, 페이스트상으로 한 것을 스크린 인쇄 기술을 사용하여 패턴 형성하고, 소성하는 것 등에 의해 형성할 수 있다.

고융점 금속체(15)는 절연 기판(10)의 표면(10a) 위에 제1, 제2 전극(11, 12)과 나란히 배치되어 있다. 이에 의해 고융점 금속체(15)는 절연 기판(10)을 통해 제1 전극(11)과 인접되고, 통전에 수반하여 발열하면, 절연 기판(10)을 통해 열이 전해져 제1 전극(11) 위에 탑재되어 있는 제1 가용 도체(13)를 용융시킬 수 있다.

또한, 고융점 금속체(15)는 절연 기판(10)의 측면(10b, 10c)에 설치된 캐스털레이션을 통해 이면(10f)에 설치된 외부 접속 단자(15a)와 접속되어 있다. 고융점 금속체(15)는 외부 접속 단자(15a)를 통해, 경보기(31)의 작동 트리거가 되는 기능 회로(32)와 접속되어, 기능 회로(32)의 이상에 수반하는 과전류에 의해 발열한다(도 5 참조).

또한, 고융점 금속체(15)는 제1 가용 도체(13)와 근접하는 위치에 있어서, 상대적으로 가늘어져, 전류가 집중함으로써 국부적으로 고온으로 발열하는 발열부(15b)가 형성되어 있다. 제1 가용 도체(13)와 근접하는 위치에 발열부(15b)를 설치함으로써, 고융점 금속체(15)는 효율적으로 제1 가용 도체(13)를 용융시켜, 빠르게 제1, 제2 전극(11, 12)을 단락시킬 수 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 고융점 금속체(15)는 기능 회로(32)가 정상으로 작동하고 있을 때는, 정격 내의 적정한 전류가 흐르고 있다. 그리고, 고융점 금속체(15)는 기능 회로(32)의 이상에 의해 과전류가 흐르면 발열하고, 도 2에 나타낸 바와 같이 제1 가용 도체(13)를 용융시켜, 용융 도체(13a)를 통해 제1, 제2 전극(11, 12)을 단락시킨다. 그 후에도, 고융점 금속체(15)는 발열을 계속함으로써, 도 3에 나타낸 바와 같이 자신의 줄 열에 의해 용단된다. 이에 의해, 고융점 금속체(15)는 기능 회로(32)의 이상에 의한 과전류가 차단되어, 발열이 정지한다. 즉, 고융점 금속체(15)는 제1 가용 도체(13)를 용융시킴과 함께 자기 발열에 의해 자신의 급전 경로를 차단하는 퓨즈로서 기능한다. 또한, 도 3의 (A)는 제1 가용 도체(13) 및 고융점 금속체(15)의 용단 시에 있어서의 스위치 소자(1)의 커버 부재(20)를 제외하고 나타내는 평면도이고, 도 3의 (B)는 A-A' 단면도이고, 도 3의 (C)는 B-B' 단면도이고, 도 3의 (D)는 C-C' 단면도이다.

또한, 고융점 금속체(15)는 국부적으로 고온이 되는 발열부(15b)를 설치함으로써, 당해 발열부(15b)에 있어서 용단된다. 이때, 고융점 금속체(15)는 발열부(15b)가 상대적으로 가늘게 형성되어 있기 때문에, 용단 시에 발생하는 아크 방전도 소규모인 것에 잘 들어가, 후술하는 제1 절연층(16)의 피복 효과와 함께, 용융 도체의 비산을 방지할 수 있다.

또한, 고융점 금속체(15)는 상술한 도전 페이스트를 인쇄함으로써 패턴 형성하는 것 외에도, 구리박이나 은박 등의 고융점 금속박이나, 동선이나 은선 등의 고융점 금속 와이어를 사용하여 형성해도 된다. 또한, 고융점 금속박이나 고융점 금속 와이어를 사용하여 고융점 금속체(15)를 구성하는 경우, 고융점 금속체(15)의 용단 후에 있어서의 용융 도체의 누설의 문제가 도전 패턴에 비해 적은 점에서, 절연 기판(10)으로서 열전도성이 우수하여, 제1 가용 도체(13)를 빠르게 용융시킬 수 있는 세라믹 기판을 적합하게 사용할 수 있다.

[제1 절연층]

제1, 제2 전극(11, 12) 및 고융점 금속체(15)는 절연 기판(10)의 표면(10a) 위에 있어서 제1 절연층(16)에 피복되어 있다. 제1 절연층(16)은 제1, 제2 전극(11, 12) 및 고융점 금속체(15)의 보호 및 절연을 도모함과 함께, 고융점 금속체(15)의 용단 시에 있어서의 아크 방전을 억제하기 위해 설치되고, 예를 들어 유리층을 포함한다.

제1 절연층(16)은 고융점 금속체(15)의 발열부(15b)를 덮음과 함께, 제1, 제2 전극(11, 12)의 선단부(11b, 12b)를 제외한 영역 위에 형성되어 있다. 즉, 제1, 제2 전극(11, 12)은 선단부(11b, 12b)가 제1 절연층(16)으로부터 노출되고, 후술하는 제1 가용 도체(13)의 용융 도체(13a)가 응집, 결합 가능하게 되어 있다.

또한, 제1 절연층(16)은 제1 전극(11)과 중첩하는 일부에 개구부(16a)가 형성되어 있다. 그리고, 제1 전극(11)은 선단부(11b) 및 개구부(16a)에 접속용 땜납(17)이 설치되고, 이 접속용 땜납(17)에 의해 선단부(11b)와 개구부(16a) 사이에 걸쳐, 제1 절연층(16) 위에 제1 가용 도체(13)를 지지하고 있다.

[제2 절연층]

또한, 고융점 금속체(15)와 절연 기판(10) 사이에 제2 절연층(24)을 형성해도 된다. 제2 절연층(24)은 제1 절연층(16)과 마찬가지로, 유리 등을 포함한다.

이때, 제2 절연층(24)은 발열부(15b)의 중심을 포함하는 영역에 부분적으로 형성되어도 된다. 고융점 금속체(15)는 발열부(15b)의 중심 부근이 제2 절연층(24) 위에 적층된다. 이에 의해, 도 3에 나타낸 바와 같이, 고융점 금속체(15)는 발열부(15b)가 제2 절연층(24)을 걸쳐서 형성되고, 제2 절연층(24)의 열전도율이 절연 기판(10)보다도 작고 용단 시에는 제2 절연층(24) 위에서 차단된다. 따라서, 고융점 금속체(15)는 용단 후에 있어서의 절연 저항을 높게 할 수 있고, 누설을 확실하게 방지할 수 있다.

[제1 가용 도체]

제1 절연층(16)을 통해 제1, 제2 전극(11, 12) 위에 탑재되는 제1 가용 도체(13)는 고융점 금속체(15)의 발열에 의해 빠르게 용융되는 어떤 금속이든 사용할 수 있고, 예를 들어 땜납이나, Sn을 주성분으로 하는 Pb프리 땜납 등의 저융점 금속을 적합하게 사용할 수 있다.

또한, 제1 가용 도체(13)는 저융점 금속과 고융점 금속을 함유해도 된다. 저융점 금속으로서는, 땜납이나, Sn을 주성분으로 하는 Pb프리 땜납 등을 사용하는 것이 바람직하고, 고융점 금속으로서는, Ag, Cu 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 등을 사용하는 것이 바람직하다. 고융점 금속과 저융점 금속을 함유함으로써, 스위치 소자(1)를 리플로우 실장하는 경우에, 리플로우 온도가 저융점 금속의 용융 온도를 초과하여, 저융점 금속이 용융되어도, 저융점 금속의 외부로의 유출을 억제하여, 제1 가용 도체(13)의 형상을 유지할 수 있다. 또한, 용단 시에도, 저융점 금속이 용융되는 것에 의해, 고융점 금속을 용식(땜납 침식)함으로써, 고융점 금속의 융점 이하의 온도에서 빠르게 용단할 수 있다. 또한, 제1 가용 도체(13)는 이후에 설명하는 바와 같이, 다양한 구성에 의해 형성할 수 있다.

여기서, 제1 가용 도체(13)는 접속용 땜납(17)에 의해 제1 전극(11) 위에 접속되어 있다. 그리고, 제1 가용 도체(13)의 면적은 제1 전극(11)과 중첩하는 접속 면적 이상의 크기를 갖는다. 즉, 제1 가용 도체(13)는 제1 전극(11) 위에 접속됨과 함께, 제1 전극(11)과 중첩하는 접속 면적 이상의 면적을 갖고, 바람직하게는 제2 전극(12)측으로 돌출되어 지지되어 있다.

이에 의해, 제1 가용 도체(13)는 제1, 제2 전극(11, 12)의 각 선단부(11b, 12b) 사이에 걸쳐 응집하는 데 충분한 용융 도체(13a)의 체적을 갖고, 확실하게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이를 단락시킬 수 있다.

또한, 제1 가용 도체(13)의 면적은 제1 전극(11)과의 접속 면적의 2배 이상 갖는 것이, 확실하게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이를 단락시키는 데 충분한 용융 도체(13a)의 양을 확보하기 위해 바람직하다.

또한, 제1 가용 도체(13)는, 도 1의 (A), (D)에 나타낸 바와 같이 제2 전극(12) 위에 적층된 제1 절연층(16)에 지지됨으로써, 제2 전극(12) 위에 중첩되어도 된다. 이에 의해, 제1 가용 도체(13)는 고융점 금속체(15)의 발열에 의해 용융되면, 제1, 제2 전극(11, 12)의 각 선단부(11b, 12b) 위에 용융 도체(13a)가 응집 함과 함께, 응집한 용융 도체(13a)가 결합하여, 보다 확실하게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이를 단락시킬 수 있다.

또한, 제1 가용 도체(13)는 산화 방지, 습윤성의 향상 등을 위해, 플럭스(18)가 도포되어 있는 것이 바람직하다.

[스위치 회로ㆍ경보 회로]

이상과 같은 스위치 소자(1)는 도 4에 나타낸 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 스위치 소자(1)는, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)이, 정상 시에는 개방되고(도 4의 (A)), 고융점 금속체(15)의 발열에 의해 제1 가용 도체(13)가 용융되면, 당해 용융 도체(13a)를 통해 단락시키는 스위치(2)를 구성한다(도 4의 (B)). 또한, 제1, 제2 전극(11, 12)의 각 외부 접속 단자(11a, 12a)는 스위치(2)의 양 단자를 구성한다. 그리고, 스위치(2)의 단락 후에, 고융점 금속체(15)가 자기 발열에 의해 용단되고, 급전 경로가 차단됨으로써, 발열이 정지한다(도 4의 (C)).

그리고, 스위치 소자(1)는, 예를 들어 경보 회로(30)에 조립되어 사용된다. 도 5는 경보 회로(30)의 회로 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 경보 회로(30)는 스위치 소자(1)의 스위치(2)에 의해 경보기(31)를 작동시키는 작동 회로(33)와, 작동 회로와 전기적으로 독립하여 형성되고, 제1 가용 도체(13)보다도 융점이 높은 고융점 금속체(15)를 포함하는 퓨즈가 전원에 직렬로 연결되는 기능 회로를 갖는 제어 회로(34)를 구비한다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 스위치 소자(1)는 스위치(2)의 양 외부 접속 단자(11a, 12a)가, 버저나 램프 혹은 경보 시스템 등을 포함하는 경보기(31)에 접속된다. 또한, 스위치 소자(1)는 고융점 금속체(15)의 양 외부 접속 단자(15a)가, 기능 회로(32)에 접속된다.

이와 같은 구성을 갖는 스위치 소자(1)는 경보기(31)를 동작시키는 스위치(2)를 구성하는 제1, 제2 전극(11, 12)에 대해, 인접하여 형성되어 있는 고융점 금속체(15)의 발열에 의해 제1 가용 도체(13)를 용융시키고, 이 용융 도체를 통해 단락시킨다. 즉, 스위치 소자(1)는, 고융점 금속체(15)와 제1, 제2 전극(11, 12)은 기계적, 전기적으로 독립하여 구성되고, 고융점 금속체(15)의 열에 의해 제1, 제2 가용 도체(13, 14)가 용융되는 것에 의해 단락하는, 말하자면 열적으로 접속함으로써 연동하는 구성을 취한다.

따라서, 스위치 소자(1)는 스프링이나 경보 접점 등의 기계 요소의 연결, 결합에 의해 구성되어 있지 않고, 또한 기계 요소의 물리적인 연동에 의하지 않고 작동시킬 수 있으므로, 절연 기판(10)의 면 내에 있어서, 콤팩트하게 설계할 수 있고, 협소화된 실장 영역에도 실장 가능해진다. 또한, 스위치 소자(1)는 부품 개수, 제조 공수의 삭감을 도모하여, 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 스위치 소자(1)는 절연 기판(10)을 리플로우 실장 등에 의해 표면 실장할 수 있고, 협소화된 실장 영역에 있어서도, 간이하게 실장할 수 있다.

실사용 시에 있어서, 스위치 소자(1)는 기능 회로(32)의 문제에 의해 고융점 금속체(15)에 과전류가 흐른다. 그러면, 도 2 및 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, 고융점 금속체(15)가 발열하고, 이에 의해 제1 가용 도체(13)가 용융된다. 제1 가용 도체(13)의 용융 도체는 개구부(16a)에 비해 광면적이고, 또한 고융점 금속체(15)에 의해 가열된 제1, 제2 전극(11, 12)의 각 선단부(11b, 12b) 위에 응집하고, 결합한다. 이에 의해, 스위치 소자(1)는 제1, 제2 전극(11, 12) 사이가 단락되고, 경보기(31)를 작동시킬 수 있다. 즉, 스위치 소자(1)는 스위치(2)가 온이 된다(도 3, 도 4의 (C)). 경보 회로(30)는 스위치 소자(1)의 스위치(2)가 온이 됨으로써, 작동 회로(33)에 의해 경보기(31)가 작동된다.

이때, 스위치 소자(1)는 고융점 금속체(15)의 제1 가용 도체(13)의 근방에, 가늘게 형성된 발열부(15b)를 설치함으로써, 고저항의 발열부(15b)가 고온이 되고, 효율적으로 제1 가용 도체(13)를 용융시켜, 빠르게 제1, 제2 전극(11, 12)을 단락시킬 수 있다. 또한, 고융점 금속체(15)는 고저항의 발열부(15b)가 국부적으로 고온이 될 뿐이고, 측연에 면하는 양 외부 접속 단자(15a)는 방열 효과도 더불어 비교적 저온으로 유지된다. 그로 인해, 스위치 소자(1)는 외부 접속 단자(15a)의 실장용 땜납이 용융되는 일도 없다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 단락 후에도 고융점 금속체(15)는 발열을 계속하고, 자신의 줄 열에 의해 차단된다. 이에 의해, 스위치 소자(1)는 기능 회로(32)에 의한 통전이 차단되어, 발열이 정지한다(도 4의 (C)). 이때, 스위치 소자(1)는 고융점 금속체(15)가 제1 절연층(16)에 의해 피복되어 있기 때문에, 아크 방전을 억제하고, 용융 도체의 폭발적인 비산을 억제할 수 있다. 또한, 고융점 금속체(15)에 가늘게 형성된 발열부(15b)를 설치함으로써, 용단 개소가 협소화되어, 비산되는 용융 도체의 양을 저감시킬 수 있다.

또한, 제2 절연층(24)을 절연 기판(10)과 발열부(15b) 사이에 설치함으로써, 고융점 금속체(15)의 용융 도체가 절연 기판(10)의 표면(10a)에 파고 들어가 용융 잔사가 연속하는 것에 의한 누설을 방지할 수 있다. 또한, 제2 절연층(24)을 발열부(15b)의 중심 영역에 부분적으로 형성함으로써, 고융점 금속체(15)가 제2 절연층(24) 위에서 차단되어, 확실하게 차단할 수 있다.

이와 같이, 스위치 소자(1)는 제1 가용 도체(13)보다도 융점이 높은 고융점 금속체(15)가 발열함으로써, 확실하게 제1 가용 도체(13)가 고융점 금속체(15)보다도 먼저 용융되어, 제1, 제2 전극(11, 12)을 단락시킬 수 있다. 즉, 스위치 소자(1)는 고융점 금속체(15)의 차단이 제1, 제2 전극(11, 12)을 단락시키는 요건으로는 되어 있지 않다. 따라서, 스위치 소자(1)는 기능 회로(32)의 이상에 수반하여 고융점 금속체(15)의 정격을 초과하는 전류가 흐른 것을 전달하는 경보 스위치로서 사용할 수 있다.

또한, 고융점 금속체(15)는 자신의 줄 열에 의해 차단됨으로써, 자동적으로 발열을 정지한다. 따라서, 스위치 소자(1)는 기능 회로(32)에 의한 급전을 규제하는 기구를 설치할 필요가 없고, 간이한 구성으로 고융점 금속체(15)의 발열을 정지할 수 있어, 소자 전체의 소형화를 도모할 수 있다.

[접속부]

또한, 스위치 소자(1)는 도 6의 (A) 내지 (C)에 나타낸 바와 같이 고융점 금속체(15)와, 제1 가용 도체(13)가 탑재되어 있는 제1 전극(11)을 접속하는 접속부(19)를 형성해도 된다. 접속부(19)는, 예를 들어 고융점 금속체(15)나 제1 전극(11)과 동일한 도전 재료를 사용하여, 고융점 금속체(15)나 제1 전극(11)과 동일한 공정에 있어서 패턴 형성됨으로써 설치할 수 있다.

고융점 금속체(15)와 제1 전극(11)을 접속함으로써, 스위치 소자(1)는 고융점 금속체(15)가 통전에 의해 발열하면, 접속부(19) 및 제1 전극(11)을 통해 열이 제1 가용 도체(13)에 전해져, 보다 빠르게 용융시킬 수 있다. 따라서, 접속부(19)는 열전도성이 우수한 Ag이나 Cu 등의 금속 재료에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

[커버 부재/커버부 전극]

스위치 소자(1)는 절연 기판(10) 위에 내부를 보호하는 커버 부재(20)가 설치되어 있다. 스위치 소자(1)는 절연 기판(10)이 커버 부재(20)에 덮임으로써 그의 내부가 보호되어 있다. 커버 부재(20)는 스위치 소자(1)의 측면을 구성하는 측벽(21)과, 스위치 소자(1)의 상면을 구성하는 천장면부(22)를 갖고, 측벽(21)이 절연 기판(10) 위에 접속됨으로써, 스위치 소자(1)의 내부를 폐색하는 덮개가 된다. 이 커버 부재(20)는 상기 절연 기판(10)과 마찬가지로, 예를 들어 열가소성 플라스틱, 세라믹스, 유리 에폭시 기판 등의 절연성을 갖는 부재를 사용하여 형성되어 있다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 커버 부재(20)는 천장면부(22)의 내면측에, 커버부 전극(23)이 형성되어도 된다. 커버부 전극(23)은 제1, 제2 전극(11, 12)의 각 선단부(11b, 12b) 사이에 걸쳐 중첩하는 위치에 형성되어 있다. 이 커버부 전극(23)은 고융점 금속체(15)가 발열하여, 제1 가용 도체(13)가 용융되면, 제1, 제2 전극(11, 12) 위에 응집한 용융 도체(13a)가 접촉하여 퍼짐으로써, 용융 도체(13a)를 유지하는 허용량을 증가시켜, 보다 확실하게 제1, 제2 전극(11, 12)을 단락시킬 수 있다.

[변형예 1]

또한, 본 발명이 적용된 스위치 소자는 절연 기판의 표면 위에 있어서, 고융점 금속체와 제1, 제2 전극을 중첩시켜도 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상술한 스위치 소자(1)와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하며 그의 상세를 생략한다. 이 스위치 소자(40)는, 도 8의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이, 절연 기판(10)의 표면(10a)의 서로 대향하는 측면(10d, 10e)측의 테두리부 사이에 걸쳐 고융점 금속체(15)가 형성되어 있다. 또한, 스위치 소자(40)는 제1, 제2 전극(11, 12)이 절연 기판(10)의 표면(10a)의 서로 대향하는 측면(10b, 10c)측의 테두리부에 형성되어 있다.

고융점 금속체(15)는 절연 기판(10)의 대략 중앙부에 있어서 제1 절연층(41)에 의해 피복되어 있다. 또한, 고융점 금속체(15)는 절연 기판(10)의 측면(10d, 10e)에 형성된 캐스털레이션을 통해 이면(10f)에 형성된 외부 접속 단자(15a)와 접속되어 있다. 또한, 고융점 금속체(15)는 제1, 제2 전극(11, 12)이 중첩하는 중간부가 양 단부보다도 가늘게 형성됨으로써 고온으로 발열하는 발열부(15b)가 형성되어 있다.

제1, 제2 전극(11, 12)은 절연 기판(10)의 측면(10b, 10c)에 형성된 캐스털레이션을 통해 이면(10f)에 형성된 외부 접속 단자(11a, 12a)와 접속되어 있다. 또한, 제1, 제2 전극(11, 12)은 측면(10b, 10c)측의 테두리부로부터 제1 절연층(41)의 상면에 걸쳐 형성되고, 제1 절연층(41)의 상면에 있어서 서로의 선단부(11b, 12b)가 근접됨과 함께 이격함으로써, 개방되어 있다. 또한, 제1, 제2 전극(11, 12)은 선단부(11b, 12b)를 제외하고, 제2 절연층(42)에 의해 피복되어 있다.

제2 절연층(42)에는 일부에 개구부(42a)가 형성되어 있다. 그리고, 제1 전극(11)은 선단부(11b) 및 개구부(42a)에 접속용 땜납이 설치되고, 이 접속용 땜납에 의해 선단부(11b)와 개구부(42a) 사이에 걸쳐서, 제2 절연층(42) 위에 제1 가용 도체(13)를 지지하고 있다.

여기서, 제1 가용 도체(13)의 면적은 제1 전극(11)과 중첩하는 접속 면적 이상의 크기를 갖는다. 그리고, 바람직하게는 제1 전극(11)과의 접속 면적의 2배 이상의 면적을 갖고, 더욱 바람직하게는 제1 가용 도체(13)는 제2 전극(12)측으로 돌출되고, 제2 전극(2) 위에 형성된 제2 절연층(42)에 지지되어 있다.

이에 의해, 스위치 소자(40)는, 제1, 제2 전극(11, 12)의 선단부(11b, 12b) 및 제1 가용 도체(13)의 적어도 일부는 고융점 금속체(15)의 발열부(15b)와 중첩되어 있다. 또한, 제1 가용 도체(13) 위에는 산화 방지, 습윤성의 향상 등을 위해, 플럭스(18)가 도포되어 있다.

제1, 제2 절연층(41, 42)은 상술한 스위치 소자(1)의 절연층(16)과 마찬가지로, 유리 등의 절연 재료를 적합하게 사용할 수 있다.

이와 같은 스위치 소자(40)에 의하면, 고융점 금속체(15)의 발열부(15b)에 중첩하여 제1, 제2 전극(11, 12) 및 제1 가용 도체(13)가 배치되어 있기 때문에, 발열부(15b)의 발열에 의해 빠르게 제1 가용 도체(13)를 용융시켜, 제1, 제2 전극(11, 12)을 단락시킬 수 있다. 이때, 스위치 소자(40)는 유리 등을 포함하는 제1, 제2 절연층(41, 42)을 통해, 발열부(15b)와 제1, 제2 전극(11, 12) 및 제1 가용 도체(13)가 연속적으로 적층되어 있기 때문에, 발열부(15b)의 열을 효율적으로 전도시킬 수 있다.

또한, 스위치 소자(40)는 제1 가용 도체(13)가, 제1, 제2 전극(11, 12)의 각 선단부(11b, 12b) 사이에 걸쳐 응집하는 데 충분한 용융 도체(13a)의 체적을 갖고, 확실하게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이를 단락시킬 수 있다.

[제3 절연층]

또한, 스위치 소자(40)는 고융점 금속체(15)와 절연 기판(10) 사이에 제3 절연층(43)을 형성해도 된다. 제3 절연층(43)은 제1, 제2 절연층(41, 42)과 마찬가지로, 유리 등을 포함한다. 이때, 제3 절연층(43)은 발열부(15b)의 중심을 포함하는 영역에 부분적으로 형성되어도 된다. 고융점 금속체(15)는 발열부(15b)의 중심 부근이 제3 절연층(43) 위에 적층된다. 이에 의해, 고융점 금속체(15)는 발열부(15b)가 제3 절연층(43)을 걸쳐서 형성되고, 용단 시에는 제3 절연층(43) 위에서 차단된다. 따라서, 고융점 금속체(15)는 용단 후에 있어서의 절연 저항을 높게 할 수 있고, 누설을 확실하게 방지할 수 있다.

[변형예 2]

또한, 본 발명이 적용된 스위치 소자는 절연 기판의 표면에 제1, 제2 전극을 형성하고, 절연 기판의 이면에 고융점 금속체를 형성함으로써, 고융점 금속체와 제1, 제2 전극을 중첩시켜도 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상술한 스위치 소자(1)와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하며 그의 상세를 생략한다. 이 스위치 소자(50)는, 도 9에 나타낸 바와 같이 절연 기판(10)의 이면(10f)의 서로 대향하는 측면(10d, 10e)측의 테두리부 사이에 걸쳐 고융점 금속체(15)가 형성되어 있다. 또한, 스위치 소자(50)는 제1, 제2 전극(11, 12)이 절연 기판(10)의 표면(10a)의 서로 대향하는 측면(10b, 10c)측의 테두리부에 형성되어 있다.

고융점 금속체(15)는 절연 기판(10)의 대략 중앙부에 있어서 제1 절연층(51)에 의해 피복되어 있다. 또한, 고융점 금속체(15)는 절연 기판(10)의 측면(10d, 10e)측의 테두리부에 형성된 도시하지 않은 외부 접속 단자와 접속되어 있다. 또한, 고융점 금속체(15)는 제1, 제2 전극(11, 12)이 중첩하는 중간부가 양 단부보다도 가늘게 형성됨으로써 고온으로 발열하는 발열부(15b)가 형성되어 있다.

제1, 제2 전극(11, 12)은 절연 기판(10)의 측면(10b, 10c)에 형성된 캐스털레이션을 통해 이면(10f)에 형성된 도시하지 않은 외부 접속 단자와 접속되어 있다. 또한, 제1, 제2 전극(11, 12)은 측연(10b, 10c)으로부터 절연 기판(10)의 표면(10a)의 대략 중앙부에 있어서 서로의 선단부(11b, 12b)가 근접됨과 함께 이격함으로써, 개방되어 있다. 또한, 제1, 제2 전극(11, 12)은 선단부(11b, 12b)를 제외하고, 제2 절연층(52)에 의해 피복되어 있다.

제2 절연층(52)에는 일부에 개구부(52a)가 형성되어 있다. 그리고, 제1 전극(11)은 선단부(11b) 및 개구부(52a)에 접속용 땜납이 설치되고, 이 접속용 땜납에 의해 선단부(11b)와 개구부(52a) 사이에 걸쳐, 제2 절연층(52) 위에 제1 가용 도체(13)를 지지하고 있다.

여기서, 제1 가용 도체(13)의 면적은 제1 전극(11)과 중첩하는 접속 면적 이상의 크기를 갖는다. 그리고, 바람직하게는 제1 전극(11)과의 접속 면적의 2배 이상의 면적을 갖고, 더욱 바람직하게는 제1 가용 도체(13)는 제2 전극(12)측으로 돌출되고, 제2 전극(12) 위에 형성된 제2 절연층(52)에 지지되어 있다.

이에 의해, 스위치 소자(50)는, 제1, 제2 전극(11, 12)의 선단부(11b, 12b) 및 제1 가용 도체(13)의 적어도 일부는 고융점 금속체(15)의 발열부(15b)와 중첩되어 있다. 또한, 제1 가용 도체(13) 위에는 산화 방지, 습윤성의 향상 등을 위해, 플럭스(18)가 도포되어 있다.

제1, 제2 절연층(51, 52)은 상술한 스위치 소자(1)의 절연층(16)과 마찬가지로, 유리 등의 절연 재료를 적합하게 사용할 수 있다.

이와 같은 스위치 소자(50)에 의하면, 고융점 금속체(15)의 발열부(15b)에 중첩하여 제1, 제2 전극(11, 12) 및 제1 가용 도체(13)가 배치되어 있기 때문에, 발열부(15b)의 발열에 의해 빠르게 제1 가용 도체(13)를 용융시켜, 제1, 제2 전극(11, 12)을 단락시킬 수 있다. 이때, 스위치 소자(50)는 절연 기판(10)으로서, 세라믹 기판 등의 열전도성이 우수한 것을 사용함으로써, 고융점 금속체(15)를 제1 가용 도체(13)가 설치된 면과 동일면에 형성한 경우와 동등하게 가열할 수 있기 때문에 적합하다.

또한, 스위치 소자(50)는 제1 가용 도체(13)가, 제1, 제2 전극(11, 12)의 각 선단부(11b, 12b) 사이에 걸쳐 응집하는 데 충분한 용융 도체(13a)의 체적을 갖고, 확실하게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이를 단락시킬 수 있다.

[제3 절연층]

또한, 스위치 소자(50)는 고융점 금속체(15)와 절연 기판(10) 사이에 제3 절연층(53)을 형성해도 된다. 제3 절연층(53)은 제1, 제2 절연층(51, 52)과 마찬가지로, 유리 등을 포함한다. 이때, 제3 절연층(53)은 발열부(15b)의 중심을 포함하는 영역에 부분적으로 형성되어도 된다. 고융점 금속체(15)는 발열부(15b)의 중심 부근이 제3 절연층(53) 위에 적층된다. 이에 의해, 고융점 금속체(15)는 발열부(15b)가 제3 절연층(53)을 걸쳐서 형성되고, 용단 시에는 제3 절연층(53) 위에서 차단된다. 따라서, 고융점 금속체(15)는 용단 후에 있어서의 절연 저항을 높게 할 수 있고, 누설을 확실하게 방지할 수 있다.

[제2 가용 도체]

또한, 스위치 소자(1)는, 도 10에 나타낸 바와 같이 제2 전극(12) 위에 제2 가용 도체(14)를 탑재해도 된다. 제2 가용 도체(14)는 제1 가용 도체(13)와 동일한 재료에 의해 형성할 수 있다. 또한, 제2 가용 도체(14)는 제1 가용 도체(13)와 마찬가지로, 제2 전극(12)의 선단부(12b) 및 제1 절연층(16) 위에 형성된 개구부(16a)에 설치된 접속용 땜납에 의해 접속되어 있다. 또한, 제2 가용 도체(14)도, 제1 가용 도체(13)와 마찬가지로, 제2 전극(12)과의 접속 면적 이상의 면적을 갖고, 제1 전극(11)측으로 돌출되어 지지되는 것이 바람직하다.

스위치 소자(1)는 제1, 제2 가용 도체(13, 14)를 설치함으로써, 보다 많은 용융 도체가 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 걸쳐 응집하여, 보다 빠르고, 보다 확실하게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이를 단락시킬 수 있다.

스위치 소자(40, 50)도 마찬가지로, 제2 전극 위에 제2 가용 도체(14)를 설치해도 된다.

[변형예 3]

또한, 본 발명이 적용된 스위치 소자는 제1 가용 도체를 제1, 제2 전극의 근방에, 제1, 제2 전극과 각각 절연 상태로 탑재시켜도 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상술한 스위치 소자(1, 50)와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하며 그의 상세를 생략한다. 이 스위치 소자(60)는 제1 가용 도체(13)가 제1 절연층(16)을 통해 제1 전극(11) 위로부터 제2 전극(12)측으로 탑재되고, 바람직하게는 도 11의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 걸쳐 탑재됨으로써, 제1, 제2 전극(11, 12)의 근방에, 제1, 제2 전극(11, 12)과 각각 절연 상태로 탑재되어 있다.

이에 의해, 제1 가용 도체(13)는 제1 전극(11)과 중첩하는 접속 면적 이상의 면적을 갖고, 제1, 제2 전극(11, 12)의 각 선단부(11b, 12b) 사이에 걸쳐 응집하는 데 충분한 용융 도체(13a)의 체적을 갖고, 확실하게 제1, 제2 전극(11, 12) 사이를 단락시킬 수 있다.

또한, 제1 가용 도체(13)는, 도 11의 (B)에 나타낸 바와 같이 절연성을 갖는 커버 부재(20)에 의해 위치 결정을 도모하도록 하는 것이 바람직하다. 커버 부재(20)는 제1 절연층(16) 위에 있어서 제1 가용 도체(13)가 탑재되는 위치에 따라, 위치 결정 단차부(25)가 형성되고, 절연 기판(10) 위에 탑재됨으로써, 위치 결정 단차부(25)에 의해 제1 가용 도체(13)의 탑재 위치를 규제한다. 이에 의해, 제1 가용 도체(13)는 리플로우 온도 등의 고온 환경에 노출된 경우에도, 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 걸치는 소정의 위치에 유지된다.

스위치 소자(60)는 고융점 금속체(15)의 발열에 의해 제1 가용 도체(13)가 용융되면, 도 11의 (C)에 나타낸 바와 같이 표면 장력에 의해 표면적을 최소로 하는 힘이 작용하여 구상으로 팽창된다. 즉, 제1 가용 도체(13)는 제1, 제2 전극(11, 12)의 서로 대향하는 선단부(11b, 12b) 사이를 향해 팽창되도록 응집하는 점에서, 자동적으로 제1, 제2 전극(11, 12) 사이를 단락시킬 수 있다.

[변형예 4]

또한, 본 발명이 적용된 스위치 소자는 제1 가용 도체를, 절연층을 통해, 제1 전극 위에 탑재함과 함께, 접착제에 의해 고정해도 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상술한 스위치 소자(1, 50, 60)와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하며 그의 상세를 생략한다. 이 스위치 소자(70)는 제1 가용 도체(13)가 제1 절연층(16)을 통해 제1 전극(11) 위로부터 제2 전극(12)측으로 탑재되고, 바람직하게는 도 12의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 걸치는 소정의 위치에 탑재됨과 함께, 접착제에 의해 고정되어 있다.

제1 절연층(16) 위에는 접착제(71)가 형성되고, 이 접착제(71)에 의해 제1 절연층(16) 위에 제1 가용 도체(13)를 지지하고 있다. 이에 의해, 제1 가용 도체(13)는 제1 절연층(16) 위에 있어서의 탑재 위치가 고정되고, 리플로우 온도 등의 고온 환경에 노출된 경우에도, 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 걸치는 소정의 위치에 유지된다.

스위치 소자(70)에 있어서도, 고융점 금속체(15)의 발열에 의해 제1 가용 도체(13)가 용융되면, 표면 장력에 의해 표면적을 최소로 하는 힘이 작용하여 구상으로 팽창된다. 즉, 제1 가용 도체(13)는 제1, 제2 전극(11, 12)의 서로 대향하는 선단부(11b, 12b) 사이를 향해 팽창되도록 응집하는 점에서, 자동적으로 제1, 제2 전극(11, 12) 사이를 단락시킬 수 있다.

또한, 접착제(71)로서는, 공지의 접착제를 사용할 수 있지만, 고융점 금속체(15)의 발열에 수반하는 제1 가용 도체(13)의 용융 시에 있어서, 열을 효율적으로 전달시키기 위해 열전도율이 높은 접착제가 바람직하다.

[변형예 5]

또한, 본 발명이 적용된 스위치 소자는 제1 가용 도체를 절연층을 통해 제1 전극 위에 탑재함과 함께 접착제에 의해 고정하고, 제2 가용 도체를 절연층을 통해 제2 전극 위에 탑재함과 함께 접착제에 의해 고정해도 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상술한 스위치 소자(1, 50, 60, 70)와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하며 그의 상세를 생략한다.

이 스위치 소자(80)는, 도 13의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이 제1 가용 도체(13)가 제1 절연층(16)을 통해 제1 전극(11) 위로부터 제2 전극(12)측으로 돌출되어 탑재됨과 함께, 제1 절연층(16)의 표면에 설치된 접착제(71)에 의해 고정되어 있다. 이에 의해, 제1 가용 도체(13)는 제1 절연층(16) 위에 있어서의 탑재 위치가 고정되고, 리플로우 온도 등의 고온 환경에 노출된 경우에도, 제1 전극(11) 위의 소정의 위치에 유지된다.

마찬가지로 스위치 소자(80)는 제2 가용 도체(14)가 제1 절연층(16)을 통해 제2 전극(12) 위로부터 제1 전극(11)측으로 돌출되어 탑재됨과 함께, 제1 절연층(16)의 표면에 설치된 접착제(71)에 의해 고정되어 있다. 이에 의해, 제2 가용 도체(14)는 제1 절연층(16) 위에 있어서의 탑재 위치가 고정되고, 리플로우 온도 등의 고온 환경에 노출된 경우에도, 제2 전극(12) 위의 소정의 위치에 유지된다.

스위치 소자(80)에 있어서도, 고융점 금속체(15)의 발열에 의해 제1, 제2 가용 도체(13, 14)가 용융되면, 표면 장력에 의해 표면적을 최소로 하는 힘이 작용하여 구상으로 팽창된다. 그때, 접착제(71)는 제1 절연층(16)으로부터 노출되는 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 선단부(11b, 12b) 근방의 제1 절연층(16)의 표면에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 제1, 제2 전극(11, 12)의 서로 대향하는 선단부(11b, 12b) 사이를 향해 팽창되도록 응집하는 점에서, 자동적으로 제1, 제2 전극(11, 12) 사이를 단락시킬 수 있다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 산화 방지, 습윤성의 향상 등을 위해, 플럭스(18)가 도포되어 있는 것이 바람직하다.

[변형예 6]

또한, 본 발명이 적용된 스위치 소자는, 상술한 바와 같이 절연 기판(10) 위에 제1, 제2 전극(11, 12) 및 고융점 금속체(15)를 형성하는 것 외에, 이하에 설명하는 바와 같이 절연 기판을 구비하지 않고 구성해도 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상술한 스위치 소자(1, 40, 50, 60, 70, 80)와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여하며 그의 상세를 생략한다.

도 14에 나타내는 스위치 소자(90)는 금속판 등의 도전체를 포함하는 제1, 제2 전극(91, 92)과, 제1 전극(91) 위에 제1 절연체(93)를 통해 탑재된 제1 가용 도체(13)와, 제2 절연체(94)를 통해 제1 전극(91)과 인접되고, 제1 가용 도체(13)보다도 융점이 높은 금속판 등의 도체를 포함하는 고융점 금속체(95)를 갖는다. 또한, 도 14의 (A)는 제1 가용 도체(13)의 용단 전에 있어서의 스위치 소자(90)의 평면도이고, 도 14의 (B)는 A-A' 단면도이다.

제1, 제2 전극(91, 92)은, 예를 들어 Cu나 Ag 등의 일반적인 전극 재료를 사용하여 형성된 판상체를 포함하고, 서로 근접 배치됨과 함께 이격됨으로써 개방되어 있다. 이들 제1, 제2 전극(91, 92)은 고융점 금속체(95)가 통전에 수반하여 발열함으로써, 제1 가용 도체(13)의 용융 도체(13a)가 제1, 제2 전극(91, 92) 사이에 걸쳐 응집, 결합하고(도 17 참조), 이 용융 도체(13a)를 통해 단락되는 스위치(2)를 구성한다.

또한, 제1, 제2 전극(91, 92)은 외부 회로와의 접속용의 개구부(91a, 92a)가 형성되어 있다. 스위치 소자(90)는, 예를 들어 제1, 제2 전극(91, 92)이 개구부(91a, 92a)를 통해 경보기(31)와 접속되고, 스위치(2)가 온으로 됨으로써, 당해 경보기(31)로의 급전 경로가 된다(도 5 참조).

제1 전극(91)은 제2 전극(92)과 대향하는 선단부(91b)를 제외한 영역에 제1 절연체(93)가 설치되어 있다. 제1 절연체(93)는, 예를 들어 유리나 솔더 레지스트 등의 절연 재료를 제1 전극(91) 위에 도포함으로써, 혹은 내열성을 갖는 엔지니어링 플라스틱 등을 제1 전극(91) 위에 접착함으로써 형성할 수 있다.

마찬가지로, 제2 전극(92) 위에도, 제1 전극(91)과 대향하는 선단부(92b)를 제외한 영역에 제1 절연체(93)가 설치되어 있다. 이에 의해, 스위치 소자(90)는 제1, 제2 전극(91, 92)의 선단부(91b, 92b)가 제1 절연체(93)로부터 노출되고, 제1 가용 도체(13)의 용융 도체(13a)가 응집, 결합 가능하게 되어 있다.

제1 전극(91)의 선단부(91b)에는 접속용 땜납(96)이 설치되고, 이 접속용 땜납(96)에 의해 제1 절연체(93) 위에 제1 가용 도체(13)를 지지하고 있다.

여기서, 제1 가용 도체(13)의 면적은 제1 전극(91)과 중첩하는 접속 면적 이상의 크기를 갖는다. 즉, 제1 가용 도체(13)는 제1 전극(91) 위에 접속됨과 함께, 제1 전극(91)과 중첩하는 접속 면적 이상의 면적을 갖고, 바람직하게는 제2 전극(92)측으로 돌출되어 지지되어 있다.

이에 의해, 제1 가용 도체(13)는 제1, 제2 전극(91, 92)의 각 선단부(91b, 92b) 사이에 걸쳐 응집하는 데 충분한 용융 도체(13a)의 체적을 갖고, 확실하게 제1, 제2 전극(91, 92) 사이를 단락시킬 수 있다.

또한, 제1 가용 도체(13)의 면적은 제1 전극(91)과의 접속 면적의 2배 이상 갖는 것이, 확실하게 제1, 제2 전극(91, 92) 사이를 단락시키는 데 충분한 용융 도체(13a)의 양을 확보하기 위해 바람직하다.

또한, 제1 가용 도체(13)는, 도 14의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이 제2 전극(92) 위에 적층된 제1 절연체(93)에 지지됨으로써, 제2 전극(92) 위에 중첩되어도 된다. 이에 의해, 제1 가용 도체(13)는 고융점 금속체(95)의 발열에 의해 용융되면, 제1, 제2 전극(91, 92)의 각 선단부(91b, 92b) 위에 용융 도체(13a)가 응집함과 함께, 응집한 용융 도체(13a)가 결합하여, 보다 확실하게 제1, 제2 전극(91, 92) 사이를 단락시킬 수 있다.

또한, 제1, 제2 전극(91, 92)은 상술한 제1, 제2 전극(11, 12)과 마찬가지로, 표면 위에, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 피막이, 도금 처리 등의 공지의 방법에 의해 코팅되어 있는 것이 바람직하다.

[고융점 금속체]

고융점 금속체(95)는 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 예를 들어 W, Mo, Ru, Cu, Ag, 혹은 이들을 주성분으로 하는 합금 등을 사용하여 형성된 판상체를 포함한다. 고융점 금속체(95)는 양 단부에 외부 회로와의 접속용의 개구부(95a)가 형성되어 있다. 스위치 소자(90)는, 예를 들어 고융점 금속체(95)가 개구부(95a)를 통해 경보기(31)의 작동 트리거가 되는 기능 회로(32)와 접속되고, 기능 회로(32)의 이상에 수반하는 과전류에 의해 발열한다(도 5 참조).

도 15에 나타낸 바와 같이, 고융점 금속체(95)는 직사각형 판상으로 형성됨과 함께 중앙부가 가늘어져, 전류가 집중함으로써 국부적으로 고온으로 발열하는 발열부(95b)가 형성되어 있다. 고융점 금속체(95)는 제1 가용 도체(13)와 근접하는 위치에 발열부(95b)를 설치함으로써, 효율적으로 제1 가용 도체(13)를 용융시켜, 빠르게 제1, 제2 전극(91, 92)을 단락시킬 수 있다.

또한, 고융점 금속체(95)는, 도 16의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이 제2 절연체(94)를 통해 제1 전극(91)과 인접되어 있다. 이때, 고융점 금속체(95)는 발열부(95b)가 제2 절연체(94)를 통해 제1, 제2 전극(91, 92)과 중첩된다. 제2 절연체(94)는, 예를 들어 내열성을 갖는 엔지니어링 플라스틱이나 유리판, 세라믹판 등을 사용하여 형성할 수 있다.

이에 의해 스위치 소자(90)는 고융점 금속체(95)가 통전에 수반하여 발열하면, 제2 절연체(94) 및 제1 전극(91)을 통해 제1 가용 도체(13)를 가열하고, 제1 가용 도체(13)를 용융시킬 수 있다. 또한, 스위치 소자(90)는 제1 가용 도체(13)를 제2 전극(92) 위에 형성된 제1 절연체(93) 위에 탑재함으로써, 고융점 금속체(95)의 열이 제2 전극(92) 및 제2 전극(92) 위에 형성된 제1 절연체(93)를 통해서도 제1 가용 도체(13)에 전달하여, 빠르게 용융시킬 수 있다.

도 17의 (A)에 나타낸 바와 같이, 스위치 소자(90)는 기능 회로(32)가 정상으로 작동하고 있을 때는, 고융점 금속체(95)에 정격 내의 적정한 전류가 흐르고 있다. 그리고, 스위치 소자(90)는 기능 회로(32)의 이상에 의해 고융점 금속체(95)에 과전류가 흐르면 발열하고, 도 17의 (B)에 나타낸 바와 같이, 제1 가용 도체(13)를 용융시켜, 용융 도체(13a)를 통해 제1, 제2 전극(91, 92)을 단락시킨다. 그 후에도, 고융점 금속체(95)는 발열을 계속함으로써, 도 17의 (C)에 나타낸 바와 같이 자신의 줄 열에 의해 발열부(95b)가 용단된다. 이에 의해, 고융점 금속체(95)는 기능 회로(32)의 이상에 의한 과전류가 차단되고, 발열이 정지한다. 즉, 고융점 금속체(95)는 제1 가용 도체(13)를 용융시킴과 함께 자기 발열에 의해 자신의 급전 경로를 차단하는 퓨즈로서 기능한다.

또한, 고융점 금속체(95)는 국부적으로 고온이 되는 발열부(95b)를 설치함으로써, 당해 발열부(95b)에 있어서 용단된다. 이때, 고융점 금속체(95)는 발열부(95b)가 상대적으로 가늘게 형성되어 있기 때문에, 용단 시에 발생하는 아크 방전도 소규모인 것에 잘 들어가, 제2 절연체(94)의 피복 효과와 함께, 용융 도체의 비산을 방지할 수 있다.

[제2 가용 도체]

또한, 스위치 소자(90)는, 도 18의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이 제2 전극(92) 위에 제2 가용 도체(14)를 탑재해도 된다. 제2 가용 도체(14)는 제1 가용 도체(13)와 동일한 재료에 의해 형성할 수 있다.

이때, 스위치 소자(90)는 제1, 제2 전극(91, 92) 위에 설치한 제1 절연체(93)에 개구부(93a)를 형성하고, 제1, 제2 전극(91, 92)의 각 선단부(91b, 92b) 및 개구부(93a)에 접속용 땜납(96)을 설치하고, 각 선단부(91b, 92b) 및 개구부(93a) 사이에 걸쳐 제1, 제2 가용 도체(13, 14)를 지지한다.

또한, 제2 가용 도체(14)도, 제1 가용 도체(13)와 마찬가지로, 제2 전극(92)과의 접속 면적 이상의 면적을 갖는 것이 바람직하다.

스위치 소자(90)는 제1, 제2 가용 도체(13, 14)를 설치함으로써, 보다 많은 용융 도체가 제1, 제2 전극(91, 92) 사이에 걸쳐 응집하여, 보다 빠르고, 보다 확실하게, 제1, 제2 전극(91, 92) 사이를 단락시킬 수 있다.

도 19의 (A)에 나타낸 바와 같이, 스위치 소자(90)는 기능 회로(32)가 정상으로 작동하고 있을 때는, 고융점 금속체(95)에 정격 내의 적정한 전류가 흐르고 있다. 그리고, 스위치 소자(90)는 기능 회로(32)의 이상에 의해 고융점 금속체(95)에 과전류가 흐르면 발열하고, 도 19의 (B)에 나타낸 바와 같이, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)를 용융시켜, 용융 도체(13a, 14a)를 통해 제1, 제2 전극(91, 92)을 단락시킨다. 그 후에도, 고융점 금속체(95)는 발열을 계속함으로써, 도 19의 (C)에 나타낸 바와 같이, 자신의 줄 열에 의해 발열부(95b)가 용단된다. 이에 의해, 고융점 금속체(95)는 기능 회로(32)의 이상에 의한 과전류가 차단되어, 발열이 정지한다. 즉, 고융점 금속체(95)는 제1, 제2 가용 도체(13, 14)를 용융시킴과 함께 자기 발열에 의해 자신의 급전 경로를 차단하는 퓨즈로서 기능한다.

또한, 고융점 금속체(95)는 국부적으로 고온이 되는 발열부(95b)를 설치함으로써, 당해 발열부(95b)에 있어서 용단된다. 이때, 고융점 금속체(95)는 발열부(95b)가 상대적으로 가늘게 형성되어 있기 때문에, 용단 시에 발생하는 아크 방전도 소규모인 것에 잘 들어가, 제2 절연체(64)의 피복 효과와 함께, 용융 도체의 비산을 방지할 수 있다.

[변형예 7]

또한, 본 발명이 적용된 스위치 소자는 제1 가용 도체를 제1, 제2 전극의 근방에, 제1, 제2 전극과 각각 절연 상태로 탑재시켜도 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상술한 스위치 소자(90)와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하며 그의 상세를 생략한다. 이 스위치 소자(100)는, 도 20의 (A) 내지 (C)에 나타낸 바와 같이 제1 가용 도체(13)가 제1 절연체(93)를 통해 제1, 제2 전극(91, 92) 사이에 걸쳐 탑재됨으로써, 제1, 제2 전극(91, 92)의 근방에, 제1, 제2 전극(91, 92)과 각각 절연 상태로 탑재되어 있다.

이에 의해, 제1 가용 도체(13)는 제1 전극(91)과 중첩하는 접속 면적 이상의 면적을 갖고, 제1, 제2 전극(91, 92)의 각 선단부(91b, 92b) 사이에 걸쳐 응집하는 데 충분한 용융 도체(13a)의 체적을 갖고, 확실하게 제1, 제2 전극(91, 92) 사이를 단락시킬 수 있다.

또한, 제1 가용 도체(13)는, 도 20의 (B)에 나타낸 바와 같이 절연성을 갖는 커버 부재(101)에 의해 위치 결정을 도모하도록 하는 것이 바람직하다. 커버 부재(101)는 스위치 소자(100)의 제1, 제2 전극(91, 92) 및 제1 절연체(93) 위에 접속된다. 이 커버 부재(101)는 상기 커버 부재(20)와 마찬가지로, 예를 들어 열가소성 플라스틱, 세라믹스, 유리 에폭시 기판 등의 절연성을 갖는 부재를 사용하여 형성되어 있다.

또한, 커버 부재(101)는 제1 절연체(93) 위에 있어서 제1 가용 도체(13)가 탑재되는 위치에 따라, 위치 결정 단차부(102)가 형성되고, 제1, 제2 전극(91, 92) 위에 탑재됨으로써, 위치 결정 단차부(102)에 의해 제1 가용 도체(13)의 탑재 위치를 규제한다. 이에 의해, 제1 가용 도체(13)는 리플로우 온도 등의 고온 환경에 노출된 경우에도, 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 걸치는 소정의 위치에 유지된다.

스위치 소자(100)는 고융점 금속체(95)의 발열에 의해 제1 가용 도체(13)가 용융되면, 도 20의 (C)에 나타낸 바와 같이 표면 장력에 의해 표면적을 최소로 하는 힘이 작용하여 구상으로 팽창된다. 즉, 제1 가용 도체(13)의 용융 도체(13a)는 제1, 제2 전극(91, 92)의 서로 대향하는 선단부(91b, 92b) 사이를 향해 팽창되도록 응집하는 점에서, 자동적으로 제1, 제2 전극(91, 92) 사이를 단락시킬 수 있다.

또한, 제1 가용 도체(13)는 산화 방지, 습윤성의 향상 등을 위해, 플럭스를 도포해도 된다. 또한, 스위치 소자(100)는 한 쌍의 커버 부재(101)로 제1, 제2 전극(91, 92)을 상하로부터 끼워 넣도록 해도 된다. 이에 의해, 스위치 소자(100)는 용융 도체의 유출이나 주위의 오손을 방지함과 함께, 취급성을 향상시킬 수 있다.

[변형예 8]

또한, 본 발명이 적용된 스위치 소자는 제1 가용 도체를, 절연층을 통해, 제1 전극 위에 탑재함과 함께, 접착제에 의해 고정해도 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상술한 스위치 소자(90, 100)와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하며 그의 상세를 생략한다. 이 스위치 소자(110)는, 도 21의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이 제1 가용 도체(13)가 제1 절연체(93)를 통해 제1 전극(91, 92) 사이에 걸치는 소정의 위치에 탑재됨과 함께, 접착제에 의해 고정되어 있다.

제1 절연체(93)는, 표면에 접착제(71)가 형성되고, 이 접착제(71)에 의해 제1 절연체(93) 위에 제1 가용 도체(13)를 지지하고 있다. 이에 의해, 제1 가용 도체(13)는 제1 절연체(93) 위에 있어서의 탑재 위치가 고정되고, 리플로우 온도 등의 고온 환경에 노출된 경우에도, 제1, 제2 전극(91, 92) 사이에 걸치는 소정의 위치에 유지된다.

스위치 소자(110)에 있어서도, 고융점 금속체(95)의 발열에 의해 제1 가용 도체(13)가 용융되면, 표면 장력에 의해 표면적을 최소로 하는 힘이 작용하여 구상으로 팽창된다. 즉, 제1 가용 도체(13)의 용융 도체(13a)는 제1, 제2 전극(91, 92)의 서로 대향하는 선단부(91b, 92b) 사이를 향해 팽창되도록 응집하는 점에서, 자동적으로 제1, 제2 전극(91, 92) 사이를 단락시킬 수 있다.

또한, 제1 가용 도체(13)는 산화 방지, 습윤성의 향상 등을 위해, 플럭스(18)를 도포해도 된다.

[변형예 9]

또한, 본 발명이 적용된 스위치 소자는 제1 가용 도체를 절연체를 통해 제1 전극 위에 탑재함과 함께 접착제에 의해 고정하고, 제2 가용 도체를 절연체를 통해 제2 전극 위에 탑재함과 함께 접착제에 의해 고정해도 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상술한 스위치 소자(90, 100, 110)와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하며 그의 상세를 생략한다.

이 스위치 소자(120)는, 도 22의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이 제1 가용 도체(13)가 제1 절연체(93)를 통해 제1 전극(91) 위로부터 제2 전극(92)측으로 돌출되어 탑재됨과 함께, 제1 절연체(93)의 표면에 설치된 접착제(71)에 의해 고정되어 있다. 이에 의해, 제1 가용 도체(13)는 제1 절연체(93) 위에 있어서의 탑재 위치가 고정되고, 리플로우 온도 등의 고온 환경에 노출된 경우에도, 제1 전극(91) 위의 소정의 위치에 유지된다.

마찬가지로 스위치 소자(120)는 제2 가용 도체(14)가 제1 절연체(93)를 통해 제2 전극(92) 위로부터 제1 전극(91)측으로 돌출되어 탑재됨과 함께, 제1 절연체(93)의 표면에 형성된 접착제(71)에 의해 고정되어 있다. 이에 의해, 제2 가용 도체(14)는 제1 절연체(93) 위에 있어서의 탑재 위치가 고정되고, 리플로우 온도 등의 고온 환경에 노출된 경우에도, 제2 전극(92) 위의 소정의 위치에 유지된다.

스위치 소자(120)에 있어서도, 고융점 금속체(95)의 발열에 의해 제1, 제2 가용 도체(13, 14)가 용융되면, 표면 장력에 의해 표면적을 최소로 하는 힘이 작용하여 구상으로 팽창된다. 그때, 접착제(71)는, 제1 절연층(16)으로부터 노출되는 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 선단부(11b, 12b) 근방의 제1 절연층(16)의 표면에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)의 용융 도체(13a, 14a)는 제1, 제2 전극(91, 92)의 서로 대향하는 선단부(91b, 92b) 사이를 향해 팽창되도록 응집하는 점에서, 자동적으로 제1, 제2 전극(91, 92) 사이를 단락시킬 수 있다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 산화 방지, 습윤성의 향상 등을 위해, 플럭스를 도포해도 된다.

[가용 도체의 변형예]

제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 땜납에 의해 형성해도 되고, 혹은 저융점 금속과 고융점 금속을 함유해도 된다. 고융점 금속층(130)은 Ag, Cu 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 등을 포함하고, 저융점 금속층(131)은 Sn 또는 Sn을 주성분으로 하는 Pb프리 땜납, Sn/In계 땜납, Sn/Bi계 땜납 등을 포함한다. 이때, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는, 도 23의 (A)에 나타낸 바와 같이 외층으로서 고융점 금속층(130)이 설치되고, 내층으로서 저융점 금속층(131)이 설치된 가용 도체를 사용해도 된다. 이 경우, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 저융점 금속층(131)의 전면이 고융점 금속층(130)에 의해 피복된 구조로 해도 되고, 서로 대향하는 한 쌍의 측면을 제외하고 피복된 구조여도 된다. 고융점 금속층(130)이나 저융점 금속층(131)에 의한 피복 구조는 도금 등의 공지의 성막 기술을 사용하여 형성할 수 있다.

또한, 도 23의 (B)에 나타낸 바와 같이 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 내층으로서 고융점 금속층(130)이 설치되고, 외층으로서 저융점 금속층(131)이 설치된 가용 도체를 사용해도 된다. 이 경우도, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 고융점 금속층(130)의 전면이 저융점 금속층(131)에 의해 피복된 구조로 해도 되고, 서로 대향하는 한 쌍의 측면을 제외하고 피복된 구조여도 된다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는, 도 24에 나타낸 바와 같이 고융점 금속층(130)과 저융점 금속층(131)이 적층된 적층 구조로 해도 된다.

이 경우, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는, 도 24의 (A)에 나타낸 바와 같이 제1, 제2 전극(11, 12, 91, 92)에 지지되는 하층과, 하층 위에 적층되는 상층을 포함하는 2층 구조로서 형성되고, 하층이 되는 고융점 금속층(130)의 상면에 상층이 되는 저융점 금속층(131)을 적층해도 되고, 반대로 하층이 되는 저융점 금속층(131)의 상면에 상층이 되는 고융점 금속층(130)을 적층해도 된다. 혹은, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는, 도 24의 (B)에 나타낸 바와 같이 내층과 내층의 상하면에 적층되는 외층을 포함하는 3층 구조로서 형성해도 되고, 내층이 되는 저융점 금속층(131)의 상하면에 외층이 되는 고융점 금속층(130)을 적층해도 되고, 반대로 내층이 되는 고융점 금속층(130)의 상하면에 외층이 되는 저융점 금속층(131)을 적층해도 된다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는, 도 25에 나타낸 바와 같이 고융점 금속층(130)과 저융점 금속층(131)이 교대로 적층된 4층 이상의 다층 구조로 해도 된다. 이 경우, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 최외층을 구성하는 금속층에 의해, 전면 또는 서로 대향하는 한 쌍의 측면을 제외하고 피복된 구조로 해도 된다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 내층을 구성하는 저융점 금속층(131)의 표면에 고융점 금속층(130)을 스트라이프상으로 부분적으로 적층시켜도 된다. 도 26은 제1, 제2 가용 도체(13, 14)의 평면도이다.

도 26의 (A)에 나타내는 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 저융점 금속층(131)의 표면에, 폭 방향으로 소정 간격으로, 선상의 고융점 금속층(130)이 길이 방향으로 복수 형성됨으로써, 길이 방향을 따라 선상의 개구부(132)가 형성되고, 이 개구부(132)로부터 저융점 금속층(131)이 노출되어 있다. 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 저융점 금속층(131)이 개구부(132)로부터 노출됨으로써, 용융된 저융점 금속과 고융점 금속의 접촉 면적이 증가하고, 고융점 금속층(130)의 침식 작용을 보다 촉진시켜 용단성을 향상시킬 수 있다. 개구부(132)는, 예를 들어 저융점 금속층(131)에 고융점 금속층(130)을 구성하는 금속의 부분 도금을 실시함으로써 형성할 수 있다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는, 도 26의 (B)에 나타낸 바와 같이 저융점 금속층(131)의 표면에, 길이 방향으로 소정 간격으로, 선상의 고융점 금속층(130)을 폭 방향으로 복수 형성함으로써, 폭 방향을 따라 선상의 개구부(132)를 형성해도 된다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는, 도 27에 나타낸 바와 같이 저융점 금속층(131)의 표면에 고융점 금속층(130)을 형성함과 함께, 고융점 금속층(130)의 전면에 걸쳐서 원형의 개구부(133)가 형성되고, 이 개구부(133)로부터 저융점 금속층(131)을 노출시켜도 된다. 개구부(133)는, 예를 들어 저융점 금속층(131)에 고융점 금속층(130)을 구성하는 금속의 부분 도금을 실시함으로써 형성할 수 있다.

제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 저융점 금속층(131)이 개구부(133)로부터 노출됨으로써, 용융된 저융점 금속과 고융점 금속의 접촉 면적이 증가하고, 고융점 금속의 침식 작용을 보다 촉진시켜 용단성을 향상시킬 수 있다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는, 도 28에 나타낸 바와 같이 내층이 되는 고융점 금속층(130)에 다수의 개구부(134)를 형성하고, 이 고융점 금속층(130)에, 도금 기술 등을 사용하여 저융점 금속층(131)을 성막하고, 개구부(134) 내에 충전해도 된다. 이에 의해, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 용융되는 저융점 금속이 고융점 금속에 접하는 면적이 증대하므로, 보다 단시간에 저융점 금속이 고융점 금속을 용식할 수 있게 된다.

또한, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 저융점 금속층(131)의 체적을 고융점 금속층(130)의 체적보다도 많게 형성하는 것이 바람직하다. 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 고융점 금속체(15)에 의해 가열됨으로써, 저융점 금속이 용융됨으로써 고융점 금속을 용식하고, 이에 의해 빠르게 용융, 용단할 수 있다. 따라서, 제1, 제2 가용 도체(13, 14)는 저융점 금속층(131)의 체적을 고융점 금속층(130)의 체적보다도 많게 형성함으로써, 이 용식 작용을 촉진하여, 빠르게 제1, 제2 전극(11, 12, 91, 92) 사이의 단락을 행할 수 있다.

1, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 : 스위치 소자
2 : 스위치
10 : 절연 기판
10a : 표면
10f : 이면
11 : 제1 전극
12 : 제2 전극
13 : 제1 가용 도체
14 : 제2 가용 도체
15 : 고융점 금속체
16 : 절연층
17 : 접속용 땜납
18 : 플럭스
19 : 접속부
20 : 커버 부재
21 : 측벽
22 : 천장면부
23 : 커버부 전극
30 : 경보 회로
31 : 경보기
32 : 기능 회로
33 : 작동 회로
34 : 제어 회로
41 : 제1 절연층
42 : 제2 절연층
42a : 개구부
51 : 제1 절연층
52 : 제2 절연층
52a : 개구부
71 : 접착제
91 : 제1 전극
92 : 제2 전극
93 : 제1 절연체
94 : 제2 절연체
95 : 고융점 금속체
96 : 접속용 땜납
130 : 고융점 금속층
131 : 저융점 금속층

Claims

제1, 제2 전극과,
상기 제1 전극 위에 탑재된 제1 가용 도체와,
절연체를 통해 상기 제1 전극과 인접되고, 상기 제1, 제2 전극과 전기적으로 독립하고, 상기 제1 가용 도체보다도 융점이 높은 고융점 금속체를 갖고,
상기 제1 가용 도체의 면적은 상기 제1 전극과의 접속 면적 이상의 크기를 갖고,
상기 제1 가용 도체는 상기 제2 전극 위에 중첩되고,
상기 고융점 금속체는, 외부 회로의 이상에 수반하는 과전류에 의해 발열 및 용단하는 퓨즈이고,
상기 고융점 금속체의 과전류에 수반하는 발열에 의해 상기 제1 가용 도체를 용융시키고, 해당 용융 도체를 통해 상기 제1 전극 및 제2 전극을 접속하여 전기적으로 단락시키는, 스위치 소자.
제1항에 있어서, 상기 제1 가용 도체의 면적은 상기 제1 전극과의 접속 면적의 2배 이상인, 스위치 소자.
제1항에 있어서, 상기 고융점 금속체는 상기 제1 가용 도체를 용융시켜 상기 제1, 제2 전극을 단락시킨 후 용단하는, 스위치 소자.
제1, 제2 전극과,
상기 제1 전극 위에 탑재된 제1 가용 도체와,
절연체를 통해 상기 제1 전극과 인접되고, 상기 제1, 제2 전극과 전기적으로 독립하고, 상기 제1 가용 도체보다도 융점이 높은 고융점 금속체를 갖고,
상기 제1 가용 도체의 면적은 상기 제1 전극과의 접속 면적 이상의 크기를 갖고,
상기 고융점 금속체는, 외부 회로의 이상에 수반하는 과전류에 의해 발열 및 용단하는 퓨즈이고,
상기 고융점 금속체의 과전류에 수반하는 발열에 의해 상기 제1 가용 도체를 용융시켜, 해당 용융 도체를 통해 상기 제1 전극 및 제2 전극을 접속하여 전기적으로 단락시키고, 상기 고융점 금속체는 상기 제1 가용 도체를 용융시켜, 상기 제1, 제2 전극을 단락시킨 후 용단하는, 스위치 소자.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고융점 금속체는 은 혹은 구리를 주성분으로 하는 금속인, 스위치 소자.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고융점 금속체가 제1 절연층에 피복되어 있는, 스위치 소자.
제6항에 있어서, 상기 제1 절연층은 유리를 주성분으로 하는, 스위치 소자.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전극 위에 제2 가용 도체가 탑재되어 있는, 스위치 소자.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 절연 기판을 갖고, 상기 절연 기판 위에 상기 제1, 제2 전극이 적층되어 있는, 스위치 소자.
제9항에 있어서, 상기 고융점 금속체는 상기 절연 기판의 표면에 적층된 전극 패턴을 포함하는, 스위치 소자.
제10항에 있어서, 상기 고융점 금속체의 전극 패턴은 상기 가용 도체에 근접하는 위치가 상대적으로 가늘어져, 전류가 집중함으로써 국부적으로 고온으로 발열하는 발열부가 형성되어 있는, 스위치 소자.
제9항에 있어서, 상기 고융점 금속체와 상기 절연 기판 사이에 제2 절연층이 형성되어 있는, 스위치 소자.
제12항에 있어서, 상기 고융점 금속체의 전극 패턴은 상기 가용 도체에 근접하는 위치가 상대적으로 가늘어져, 전류가 집중함으로써 국부적으로 고온으로 발열하는 발열부가 형성되고,
상기 제2 절연층은 상기 발열부의 중심을 포함하는 영역에 부분적으로 형성되어 있는, 스위치 소자.
제12항에 있어서, 상기 제2 절연층은 유리를 주성분으로 하는, 스위치 소자.
제9항에 있어서, 상기 절연 기판은 세라믹 기판인, 스위치 소자.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고융점 금속체는 구리 혹은 은을 주성분으로 하는 박 혹은 와이어인, 스위치 소자.
삭제
제9항에 있어서, 상기 제1, 제2 전극과 상기 고융점 금속체가, 상기 절연 기판의 동일 평면에 나란히 배치되어 있는, 스위치 소자.
제9항에 있어서, 상기 절연 기판의 한쪽 면에 있어서, 상기 제1, 제2 전극이 상기 고융점 금속체 위에 절연층을 통해 적층되어 있는, 스위치 소자.
제9항에 있어서, 상기 절연 기판의 한쪽 면에 상기 제1, 제2 전극이 배치되고, 상기 절연 기판의 다른 쪽 면에 상기 고융점 금속체가 배치되고, 적어도 상기 제1 전극 위에 탑재된 상기 제1 가용 도체와 상기 고융점 금속체가 중첩하는, 스위치 소자.
제1, 제2 전극과,
상기 제1, 제2 전극의 근방에, 상기 제1, 제2 전극과 각각 절연 상태로 탑재된 제1 가용 도체와,
절연체를 통해 상기 제1 전극과 인접되고, 상기 제1, 제2 전극과 전기적으로 독립하고, 상기 제1 가용 도체보다도 융점이 높은 고융점 금속체를 갖고,
상기 고융점 금속체는, 외부 회로의 이상에 수반하는 과전류에 의해 발열 및 용단하는 퓨즈이고,
상기 제1 가용 도체는, 절연층을 통해 상기 제1 전극, 또는 상기 제1, 제2 전극 위에 탑재되고, 커버 부재에 의해 위치 결정되고,
상기 고융점 금속체의 과전류에 수반하는 발열에 의해 상기 제1 가용 도체를 용융시키고, 해당 용융 도체를 통해 상기 제1 전극 및 제2 전극을 접속하여 전기적으로 단락시키는, 스위치 소자.
제21항에 있어서, 상기 제1 가용 도체는, 절연층을 통해 상기 제1 전극, 또는 상기 제1, 제2 전극 위에 탑재되고, 접착제에 의해 고정되어 있는, 스위치 소자.
제21항에 있어서, 상기 제1 전극 위에 절연층을 통해 상기 제1 가용 도체가 탑재되고, 상기 제2 전극 위에 절연층을 통해 제2 가용 도체가 탑재되고,
상기 제1, 제2 가용 도체는 각각 접착제에 의해 고정되어 있는, 스위치 소자.
제1항 내지 제4항 및 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 가용 도체는 땜납인, 스위치 소자.
제1항 내지 제4항 및 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 가용 도체는 저융점 금속과 고융점 금속을 함유하고,
상기 저융점 금속이 상기 고융점 금속체의 발열에 의해 용융되어, 상기 고융점 금속을 용식하는, 스위치 소자.
제25항에 있어서, 상기 저융점 금속은 땜납이고,
상기 고융점 금속은 Ag, Cu 또는 Ag 혹은 Cu를 주성분으로 하는 합금인, 스위치 소자.
제25항에 있어서, 상기 제1 가용 도체는 내층이 저융점 금속이고, 외층이 고융점 금속의 피복 구조인, 스위치 소자.
제25항에 있어서, 상기 제1 가용 도체는 저융점 금속과 고융점 금속이 적층된 적층 구조인, 스위치 소자.
제25항에 있어서, 상기 제1 가용 도체는 저융점 금속의 체적이 고융점 금속의 체적보다도 많은, 스위치 소자.
제1항 내지 제4항 및 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 가용 도체 위에 플럭스가 코팅되어 있는, 스위치 소자.
제1항 내지 제4항 및 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극 표면에, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 중 어느 것이 피복되어 있는, 스위치 소자.
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