KR102386943B1 - 단락 소자 - Google Patents

Abstract

가용 도체의 용융에 의해 확실하게 단락 전극간을 단락시키는 단락 소자를 제공한다. 제 1 전극 (11) 과, 제 1 전극 (11) 과 인접하여 형성된 제 2 전극 (12) 과, 제 1 전극 (11) 에 지지되고, 용융함으로써, 제 1, 제 2 전극 (11), (12) 간에 걸쳐 응집하고, 제 1, 제 2 전극 (11), (12) 을 단락시키는 제 1 가용 도체 (13) 와, 제 1 가용 도체 (13) 를 가열하는 발열체 (14) 를 구비하고, 제 1 가용 도체 (13) 는, 제 2 전극 (12) 측에 돌출하여 지지되어 있다.

Description

단락 소자{SHORT-CIRCUIT ELEMENT}

본 발명은 개방 상태의 전원 라인이나 신호 라인을 전기 신호에 의해 물리적 또한 전기적으로 단락시키는 단락 소자에 관한 것이다.

본 출원은, 일본에 있어서 2014년 6월 4일에 출원된 일본 특허출원번호 특원 2014-116003호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원은 참조됨으로써, 본 출원에 원용된다.

충전하여 반복 이용할 수 있는 2 차 전지의 대부분은 배터리 팩으로 가공되어 사용자에게 제공된다. 특히 중량 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 2 차 전지에 있어서는, 사용자 및 전자 기기의 안전을 확보하기 위해서, 일반적으로, 과충전 보호, 과방전 보호 등의 몇 개의 보호 회로를 배터리 팩에 내장하고, 소정의 경우에 배터리 팩의 출력을 차단하는 기능을 갖고 있다.

이런 종류의 보호 소자에는, 배터리 팩에 내장된 FET 스위치를 사용하여 출력의 ON/OFF 를 실시함으로써, 배터리 팩의 과충전 보호 또는 과방전 보호 동작을 실시하는 것이 있다. 그러나, 어떠한 원인으로 FET 스위치가 단락 파괴된 경우, 뇌 서지 등이 인가되어 순간적인 대전류가 흐른 경우, 혹은 배터리 셀의 수명에 의해 출력 전압이 이상하게 저하되거나, 반대로 과대한 이상 전압을 출력하거나, 배터리 셀의 각각의 전압 편차가 커지거나 한 경우이더라도, 배터리 팩이나 전자 기기는 발화 등의 사고로부터 보호되지 않으면 안된다. 그래서, 이와 같은 상정할 수 있는 어떠한 이상 상태에 있어서도, 배터리 셀의 출력을 안전하게 차단하기 위해서, 외부로부터의 신호에 의해 전류 경로를 차단하는 기능을 갖는 퓨즈 소자로 이루어지는 보호 소자가 이용되고 있다.

리튬 이온 2 차 전지 등 전용의 보호 회로의 보호 소자로는, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 전류 경로 상의 제 1 전극, 발열체 인출 전극, 제 2 전극간에 걸쳐 가용 도체를 접속하여 전류 경로의 일부를 이루고, 이 전류 경로 상의 가용 도체를, 과전류에 의한 자기 발열, 혹은 보호 소자 내부에 형성한 발열체에 의해 용단하는 것이 있다. 이와 같은 보호 소자에서는, 용융한 액체상의 가용 도체를 발열체로 이어지는 도체층 상에 모음으로써 제 1, 제 2 전극간을 분리하고 전류 경로를 차단한다.

일본 공개특허공보 2010-003665호 일본 공개특허공보 2004-185960호 일본 공개특허공보 2012-003878호

그런데, 최근 배터리와 모터를 사용한 HEV (Hybrid Electric Vehicle) 나 EV (Electric Vehicle) 가 급속히 보급되고 있다. HEV 나 EV 의 동력원으로는, 에너지 밀도와 출력 특성으로부터 리튬 이온 2 차 전지가 사용되어 왔다. 자동차 용도에서는, 고전압, 대전류가 필요해진다. 이 때문에, 고전압, 대전류에 견딜 수 있는 전용 셀이 개발되어 있지만, 제조 비용상의 문제로부터 많은 경우, 복수의 배터리 셀을 직렬, 병렬로 접속함으로써, 범용 셀을 사용하여 필요한 전압 전류를 확보하고 있다.

여기서, 고속 이동 중의 자동차 등에서는, 급격한 구동력의 저하나 급정지는 오히려 위험한 경우가 있어, 비상시를 상정한 배터리 관리가 요구되고 있다. 예를 들어, 주행 중에 배터리 시스템의 이상이 일어났을 때에도, 수리 공장 혹은 안전한 장소까지 이동하기 위한 구동력, 혹은 해저드 램프나 에어콘용의 구동력을 공급할 수 있는 것이, 위험 회피상, 바람직하다.

그러나, 특허문헌 1 과 같은 복수의 배터리 셀이 직렬로 접속된 배터리 팩에 있어서는, 충방전 경로 상에만 보호 소자를 형성한 경우, 배터리 셀의 일부에 이상이 발생하여 보호 소자를 작동시키면, 배터리 팩 전체의 충방전 경로가 차단되어 버려, 더 이상 전력을 공급할 수 없다.

그래서, 복수 셀로 구성된 배터리 팩 내의 이상인 배터리 셀만을 배제하고, 정상인 배터리 셀을 유효하게 활용하기 위해서, 이상인 배터리 셀만을 바이패스하는 바이패스 경로를 형성할 수 있는 단락 소자가 제안되어 있다.

도 45 에 단락 소자의 일 구성예를 나타내며, 도 46 에 단락 소자를 적용한 배터리 회로의 회로도를 나타낸다. 이 단락 소자 (100) 는, 도 45 및 도 46 에 나타내는 바와 같이, 충방전 경로 상에 있어서 배터리 셀 (101) 과 병렬로 접속되고, 정상시에는 개방되어 있는 제 1, 제 2 단락 전극 (102, 103) 과, 용융함으로써 제 1, 제 2 단락 전극 (102, 103) 간을 단락시키는 2 개의 가용 도체 (104a, 104b) 와, 가용 도체 (104a) 와 직렬로 접속되고, 가용 도체 (104a, 104b) 를 용융시키는 발열체 (105) 를 갖는다.

단락 소자 (100) 는, 세라믹 기판 등의 절연 기판 (110) 상에, 발열체 (105) 및 발열체 (105) 의 일단과 접속된 외부 접속 전극 (111) 이 형성되어 있다. 또, 단락 소자 (100) 는, 발열체 (105) 상에, 유리 등의 절연층 (112) 을 개재하여, 발열체 (105) 의 타단과 접속된 발열체 전극 (113), 제 1, 제 2 단락 전극 (102, 103), 및 제 1, 제 2 단락 전극 (102, 103) 과 함께 가용 도체 (104a, 104b) 를 지지하는 제 1, 제 2 지지 전극 (114, 115) 이 형성되어 있다.

제 1 지지 전극 (114) 은, 절연층 (112) 상에 노출되어 있는 발열체 전극 (113) 과 접속되고, 또, 제 1 단락 전극 (102) 과 인접되어 있다. 제 1 지지 전극 (114) 은, 제 1 단락 전극 (102) 과 함께 일방의 가용 도체 (104a) 의 양측을 지지하고 있다. 마찬가지로, 제 2 지지 전극 (115) 은, 제 2 단락 전극 (103) 과 인접되고, 제 2 단락 전극 (103) 과 함께 타방의 가용 도체 (104b) 의 양측을 지지하고 있다.

단락 소자 (100) 는, 외부 접속 전극 (111) 으로부터, 발열체 (105), 발열체 전극 (113), 가용 도체 (104a) 를 거쳐, 제 1 단락 전극 (102) 에 이르는, 발열체 (105) 로의 급전 경로가 구성된다.

발열체 (105) 는, 이 급전 경로를 통해서 전류가 흐름으로써 자기 발열하고, 이 열 (줄 열) 에 의해 가용 도체 (104a, 104b) 를 용융시킨다. 도 46 에 나타내는 바와 같이, 발열체 (105) 는, 외부 접속 전극 (111) 을 통해서 FET 등의 전류 제어 소자 (106) 와 접속되어 있다. 전류 제어 소자 (106) 는, 배터리 셀 (101) 의 정상시에는 발열체 (105) 로의 급전을 규제하고, 이상시에 충방전 경로를 통해서 발열체 (105) 로 전류가 흐르도록 제어한다.

단락 소자 (100) 가 사용된 배터리 회로는, 배터리 셀 (101) 에 이상 전압 등이 검출되면, 보호 소자 (107) 에 의해 당해 배터리 셀 (101) 을 충방전 경로 상으로부터 차단함과 함께, 전류 제어 소자 (106) 를 작동시키고, 발열체 (105) 로 전류를 흘린다. 이에 따라, 발열체 (105) 의 열에 의해 가용 도체 (104a, 104b) 가 용융한다. 가용 도체 (104a, 104b) 는, 상대적으로 광면적의 제 1, 제 2 단락 전극 (102, 103) 측에 치우친 후 용융하고, 용융 도체가 2 개의 단락 전극 (102, 103) 간에 걸쳐 응집, 결합한다. 따라서, 단락 전극 (102, 103) 은 가용 도체 (104a, 104b) 의 용융 도체에 의해 단락되고, 이에 따라, 배터리 셀 (101) 을 바이패스하는 전류 경로를 형성할 수 있다.

또, 단락 소자 (100) 는, 가용 도체 (104a) 가 제 1 단락 전극 (102) 측으로 이동함과 함께 용융함으로써, 제 1 지지 전극 (114) 과 제 1 단락 전극 (102) 간이 개방되고, 이에 따라 발열체 (105) 로의 급전 경로가 차단되기 때문에, 발열체 (105) 의 발열이 정지한다.

여기서, 이런 종류의 단락 소자 (100) 에 있어서는, 가용 도체 (104a, 104b) 의 용융에 의해 단락 전극 (102, 103) 간을 확실하게 단락시키는 것이 요구된다. 즉, 단락 소자 (100) 는, 가용 도체 (104a, 104b) 의 용융 도체가 단락 전극 (102, 103) 간에 걸쳐 응집함으로써 단락 전극 (102, 103) 을 단락시키는 것이며, 보다 많은 용융 도체를 단락 전극 (102, 103) 상에 응집시키는 것이 요구된다.

그러나, 단락 전극 (102, 103) 상에 많은 용융 도체를 응집시키기 위해서, 상대적으로 단락 전극 (102, 103) 을 제 1, 제 2 지지 전극 (114, 115) 보다 광면적으로 하면, 예를 들어 단락 소자 (100) 의 리플로우 실장시 등에 있어서, 가용 도체 (104a, 104b) 가 제 1, 제 2 지지 전극 (114, 115) 으로부터 이간하여 단락 전극 (102, 103) 상으로 이동할 우려가 있다. 이 때문에, 단락 소자 (100) 는, 작동 전에 발열체 (105) 로의 급전 경로가 차단됨과 함께, 단락 전극 (102, 103) 간이 단락되는 초기 단락의 리스크가 있다.

또, 초기 단락 리스크를 저감시키기 위해서 단락 전극 (102, 103) 의 면적을 좁게 하면, 가용 도체 (104a, 104b) 의 용융 도체가 단락 전극 (102, 103) 간에 걸쳐 응집하지 않고, 단락 전극 (102, 103) 간을 단락시킬 수 없는 리스크도 있다.

그 때문에, 배터리 회로 등의 각종 회로에 있어서는, 가용 도체의 용융에 의해 확실하게 단락 전극간을 단락시키고 바이패스 전류 경로를 형성할 수 있는 단락 소자가 요망되고 있다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관련된 단락 소자는, 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 인접하여 형성된 제 2 전극과, 상기 제 1 전극에 지지되고, 용융함으로써, 상기 제 1, 제 2 전극간에 걸쳐 응집하고, 상기 제 1, 제 2 전극을 단락시키는 제 1 가용 도체와, 상기 제 1 가용 도체를 가열하는 발열체를 구비하고, 상기 제 1 가용 도체는, 상기 제 2 전극측에 돌출하여 지지되어 있는 것이다.

본 발명에 의하면, 제 1 가용 도체는, 발열체가 발열되면, 발열체의 열에 의해 용융하고, 제 2 전극측에 돌출된 용융 도체가 제 1 전극의 주위에 응집함으로써, 제 1 전극에 인접하여 배치된 제 2 전극과도 접촉하고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시킬 수 있다.

도 1 은, 본 발명이 적용된 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 2 는, 본 발명이 적용된 단락 소자가 작동한 상태를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 3 은, 본 발명이 적용된 단락 소자를 나타내는 회로 구성도이다.
도 4 는, 본 발명이 적용된 단락 소자가 작동한 상태를 나타내는 회로 구성도이다.
도 5 는, 보조 가용 도체를 구비한 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 6 은, 보조 가용 도체를 구비한 단락 소자가 작동한 상태를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 7 은, 본 발명이 적용된 다른 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 8 은, 본 발명이 적용된 다른 단락 소자가 작동한 상태를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 9 는, 보조 가용 도체를 구비한 다른 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 10 은, 지지 전극을 구비한 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 11 은, 지지 전극을 구비한 다른 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 12(A) 는 표면 실장형 단락 소자의 평면도이고, 도 12(B) 는, 단락 소자의 발열체 등을 투과하여 나타내는 평면도이고, 도 12(C) 는, 동 (同) 도 (A) 의 A-A' 단면도이다.
도 13 은, 발열체가 발열 중인 표면 실장형 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 14 는, 발열체의 발열이 정지된 표면 실장형 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 15 는, 지지 전극을 구비한 표면 실장형 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 16 은, 표면 실장형의 다른 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 17 은, 지지 전극을 구비한 표면 실장형의 다른 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 18 은, 발열체로의 급전 경로가 제 1, 제 2 전극과 전기적으로 독립되어 있는 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 19 (A) (B) 는, 발열체로의 급전 경로가 제 1, 제 2 전극과 전기적으로 독립되어 있는 단락 소자의 회로 구성을 나타내는 도면이다.
도 20 은, 발열체로의 급전 경로가 제 1, 제 2 전극과 전기적으로 독립되어 있는 단락 소자가 적용된 단락 회로의 일례를 나타내는 도면이다.
도 21 은, 보조 가용 도체를 구비한 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 22 는, 발열체로의 급전 경로 상에 제 2 가용 도체를 구비한 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 23 은, 제 2 가용 도체를 구비한 단락 소자가 작동한 상태를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 24 는, 제 2 가용 도체 및 보조 가용 도체를 구비한 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 25 는, 표면 실장형 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도, (C) 는 B-B' 단면도이다.
도 26 은, 도 25 에 나타내는 단락 소자에 있어서, 제 1 가용 도체를 제외하고 나타내는 평면도이다.
도 27 은, 도 25 에 나타내는 단락 소자에 있어서, 발열체가 발열을 개시한 상태를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도, (C) 는 B-B' 단면도이다.
도 28 은, 도 25 에 나타내는 단락 소자에 있어서, 발열체의 발열이 정지된 상태를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도, (C) 는 B-B' 단면도이다.
도 29 는, 제 1, 제 2 전극간에도 절연층을 형성한 단락 소자를 나타내는 평면도이다.
도 30 은, 커버 부재의 천면부에 제 2 전극을 형성한 단락 소자를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도, (C) 는 B-B' 단면도이다.
도 31 은, 도 30 에 나타내는 단락 소자가 작동한 상태를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도, (C) 는 B-B' 단면도이다.
도 32(A) 는 발열체를 절연 기판의 이면측에 형성한 단락 소자를 나타내는 단면도이며, 도 32(B) 는 발열체를 절연 기판의 내부에 형성한 단락 소자를 나타내는 단면도이다.
도 33(A) 는 발열체를 절연 기판의 이면측에 형성한 단락 소자를 나타내는 단면도이며, 도 33(B) 는 발열체를 절연 기판의 내부에 형성한 단락 소자를 나타내는 단면도이다.
도 34(A) 는 발열체를 절연 기판의 이면측에 형성한 단락 소자를 나타내는 단면도이며, 도 34(B) 는 발열체를 절연 기판의 내부에 형성한 단락 소자를 나타내는 단면도이다.
도 35(A) 는 발열체를 절연 기판의 이면측에 형성한 단락 소자를 나타내는 단면도이며, 도 35(B) 는 발열체를 절연 기판의 내부에 형성한 단락 소자를 나타내는 단면도이다.
도 36 은, 고융점 금속층과 저융점 금속층을 갖고, 피복 구조를 구비하는 가용 도체를 나타내는 사시도이며, (A) 는 고융점 금속층을 내층으로 하고 저융점 금속층으로 피복한 구조를 나타내고, (B) 는 저융점 금속층을 내층으로 하고 고융점 금속층으로 피복한 구조를 나타낸다.
도 37 은, 고융점 금속층과 저융점 금속층의 적층 구조를 구비하는 가용 도체를 나타내는 사시도이며, (A) 는 상하 2 층 구조, (B) 는 내층 및 외층의 3 층 구조를 나타낸다.
도 38 은, 고융점 금속층과 저융점 금속층의 다층 구조를 구비하는 가용 도체를 나타내는 단면도이다.
도 39 는, 고융점 금속층의 표면에 선 형상의 개구부가 형성되고 저융점 금속층이 노출되어 있는 가용 도체를 나타내는 평면도이며, (A) 는 길이 방향을 따라서 개구부가 형성된 것, (B) 는 폭 방향을 따라서 개구부가 형성된 것이다.
도 40 은, 고융점 금속층의 표면에 원형 개구부가 형성되고 저융점 금속층이 노출되어 있는 가용 도체를 나타내는 평면도이다.
도 41 은, 고융점 금속층에 원형 개구부가 형성되고, 내부에 저융점 금속이 충전된 가용 도체를 나타내는 평면도이다.
도 42 는, 고융점 금속에 의해 둘러싸인 저융점 금속이 노출된 가용 도체를 나타내는 사시도이다.
도 43 은, 도 42 에 나타내는 가용 도체를 사용한 단락 소자의 동작 전 상태를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도, (C) 는 B-B' 단면도이다.
도 44 는, 도 42 에 나타내는 가용 도체를 사용한 단락 소자의 동작 전 상태를 나타내는 도면이며, (A) 는 평면도, (B) 는 A-A' 단면도이다.
도 45 는, 참고예에 관련된 단락 소자를 나타내는 평면도이다.
도 46 은, 참고예에 관련된 단락 소자를 사용한 배터리 회로 구성을 나타내는 도면이다.

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

[단락 소자 (1)]

본 발명이 적용된 단락 소자 (1) 는, 도 1 (A) (B) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 전극 (11) 과, 제 1 전극 (11) 과 인접하여 형성된 제 2 전극 (12) 과, 제 1 전극 (11) 에 지지되고, 용융함으로써, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에 걸쳐 응집하고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 단락시키는 제 1 가용 도체 (13) 와, 제 1 가용 도체 (13) 를 가열하는 발열체 (14) 를 구비한다.

이들 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이나 발열체 (14) 는, 예를 들어 알루미나 등의 절연 기판 상에 고융점 금속 페이스트의 인쇄, 소성 등에 의해, 동일 평면 상에 형성된다. 또, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이나 발열체 (14) 는, 고융점 금속으로 이루어지는 선재나 판재 등의 기구 부품을 사용하고, 소정의 위치에 지지하는 것 등에 의해 형성해도 된다.

제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 근접 배치됨과 함께 개방되고, 단락 소자 (1) 가 작동함으로써, 도 2 (A) (B) 에 나타내는 바와 같이, 후술하는 제 1 가용 도체 (13) 의 용융 도체 (13a) 가 응집, 결합하고, 이 용융 도체 (13a) 를 통해서 단락되는 스위치 (2) 를 구성한다. 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 각각, 일단에 외부 접속 단자 (11a, 12a) 가 형성되어 있다. 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 이들 외부 접속 단자 (11a, 12a) 를 통해서 전원 회로나 디지털 신호 회로 등의 외부 회로와 접속되고, 단락 소자 (1) 가 동작함으로써, 당해 외부 회로의 바이패스 전류 경로, 혹은 기능 회로로의 급전 경로가 된다.

또한, 기구 부품으로 구성된 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 일부가 지지체에 의해 지지되어 있는 경우, 당해 지지체는, 열전도율이 10 W/m·K 이하의 절연 재료로 하는 것이 바람직하다. 단락 소자 (1) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 일부를 지지하는 지지체가, 예를 들어 열전도율이 25 W/m·K 로 높은 알루미나 세라믹 케이스에 넣어져 있는 경우, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 열이 당해 지지체를 통해서 알루미나 세라믹 케이스에 방열되어, 가열하기 어려운 상황이 된다.

그래서, 열전도율이 10 W/m·K 이하의 절연 재료로 이루어지는 지지체에 의해 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 지지함으로써, 단락 소자 (1) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에 전달된 발열체 (14) 의 열이 지지체를 통해서 범용적인 알루미나 세라믹 등의 외부 케이싱에 방열되는 것을 방지하고, 신속하게 제 1 가용 도체 (13) 를 가열, 용융시킬 수 있다. 또한, 지지체의 열전도율은, 외부 케이싱보다 낮게 함으로써 외부 케이싱으로의 방열을 억제할 수 있고, 열전도율이 10 W/m·K 이하로 함으로써, 범용적인 알루미나 세라믹의 외부 케이싱으로의 방열을 충분히 억제할 수 있고, 또한 지지체 재료로서 최대 열전도율이 2 W/m·K 이하의 플라스틱이나 유리를 사용하는 것이 방열 억제상 바람직하다.

제 1 가용 도체 (13) 는, 발열체 (14) 의 발열에 의해 신속하게 용융되는 어느 금속을 사용할 수 있으며, 예를 들어, Sn 또는 Sn 을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 저융점 금속을 적합하게 사용할 수 있다.

또, 제 1 가용 도체 (13) 는, 저융점 금속과 고융점 금속을 함유해도 된다. 저융점 금속으로는, Sn 또는 Sn 을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 땜납을 사용하는 것이 바람직하고, 고융점 금속으로는, Ag, Cu 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 등을 사용하는 것이 바람직하다. 고융점 금속과 저융점 금속을 함유함으로써, 단락 소자 (1) 를 리플로우 실장하는 경우에, 리플로우 온도가 저융점 금속의 용융 온도를 초과하여, 저융점 금속이 용융해도, 저융점 금속의 외부로의 유출을 억제하고, 제 1 가용 도체 (13) 의 형상을 유지할 수 있다. 또, 용단시에도, 저융점 금속이 용융함으로써, 고융점 금속을 용식 (땜납 침식) 함으로써, 고융점 금속의 융점 이하의 온도에서 신속하게 용단할 수 있다. 또한, 제 1 가용 도체 (13) 는, 후에 설명하는 바와 같이, 다양한 구성에 의해 형성할 수 있다.

제 1 가용 도체 (13) 는, 대략 사각형 판 형상으로 형성되고, 제 1 전극 (11) 상에, 접속용 땜납 등의 접합재 (15) 등을 통해서 접속되어 있다. 여기서, 본 발명에 관련된 단락 소자 (1) 는, 제 1 가용 도체 (13) 가, 제 2 전극 (12) 측에 돌출하여 지지되어 있다. 제 1 가용 도체 (13) 는, 단락 소자 (1) 의 작동 전에 있어서는, 제 2 전극 (12) 과 이간하여 지지되어 있다. 그리고, 제 1 가용 도체 (13) 는, 발열체 (14) 가 발열되면, 발열체 (14) 의 열에 의해 용융하고, 용융 도체 (13a) 가 제 1 전극 (11) 의 주위에 응집함으로써, 제 1 전극 (11) 에 인접하여 배치된 제 2 전극 (12) 과도 접촉하고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시킨다.

제 1 가용 도체 (13) 는, 도 1(B) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 전극 (12) 과 이간함과 함께 중첩되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제 1 가용 도체 (13) 는, 발열체 (14) 의 열에 의해 용융하면, 장력 혹은 중력에 의해 제 2 전극 (12) 에 접촉하고, 확실하게 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시킬 수 있다.

또한, 제 1 가용 도체 (13) 는, 산화 방지, 젖음성의 향상 등을 위해서, 플럭스 (24) (도 12 등 참조) 가 도포되어 있다.

[발열체]

제 1 가용 도체 (13) 를 가열, 용융시키는 발열체 (14) 는, 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재로서, 예를 들어 니크롬, W, Mo, Ru 등 또는 이들을 포함하는 재료로 이루어진다. 발열체 (14) 를 절연 기판 상에 형성하는 경우, 이들의 합금 혹은 조성물, 화합물의 분상체를 수지 바인더 등과 혼합하여, 페이스트 형상으로 한 것을 스크린 인쇄 기술을 이용하여 패턴 형성하여, 소성하는 등에 의해 형성한다.

[절연층]

발열체 (14) 는, 절연층 (17) 을 통해서 제 1 가용 도체 (13) 를 지지하는 제 1 전극 (11) 과 연속되고, 절연층 (17) 을 통해서 제 1 전극 (11) 을 가열할 수 있다. 절연층 (17) 은, 발열체 (14) 의 보호 및 절연을 도모함과 함께, 발열체 (14) 의 열을 효율적으로 제 1 전극 (11) 으로 전달하기 위해서 형성되고, 예를 들어 유리층으로 이루어진다. 제 1 전극 (11) 은, 발열체 (14) 에 의해 가열됨으로써, 제 1 가용 도체 (13) 를 용융시킴과 함께, 용융 도체 (13a) 를 응집하기 쉽게 할 수 있다.

또, 발열체 (14) 는, 일단이 발열체 인출 전극 (18) 과 접속되고, 타단이 발열체 전극 (19) 과 접속되어 있다. 발열체 인출 전극 (18) 및 발열체 전극 (19) 은, 발열체 (14) 를 통전시키는 외부 회로와의 접속 전극이며, 발열체 (14) 는, 외부 회로에 의해 발열체 인출 전극 (18) 과 발열체 전극 (19) 간에 걸친 통전이 제어된다.

단락 소자 (1) 는, 발열체 인출 전극 (18) 에 제 1 가용 도체 (13) 의 일단을 지지시켜도 된다. 이 때, 단락 소자 (1) 는, 도 1 (A) (B) 에 나타내는 바와 같이, 발열체 인출 전극 (18) 을, 제 2 전극 (12) 의 제 1 전극 (11) 과 반대측에 형성하고, 제 2 전극 (12) 상을 걸쳐 제 1 가용 도체 (13) 가 배치된다. 제 1 가용 도체 (13) 가 제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 에 지지됨으로써, 단락 소자 (1) 는, 제 1 전극 (11) 및 제 1 가용 도체 (13) 가 발열체 (14) 로의 통전 경로의 일부를 구성한다. 따라서, 단락 소자 (1) 는, 제 1 가용 도체 (13) 가 용융하고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간이 단락하면, 제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 의 사이가 용단되고, 발열체 (14) 로의 통전 경로가 차단되기 때문에, 발열을 정지시킬 수 있다. 또한, 발열체 인출 전극 (18) 은, 보다 많은 용융 도체 (13a) 를 제 1 전극 (11) 에 응집시키기 위해서, 제 1 전극 (11) 보다 폭이 좁게 형성되는 것이 바람직하다.

[회로 구성]

단락 소자 (1) 는, 도 3 에 나타내는 회로 구성을 갖는다. 즉, 단락 소자 (1) 는, 동작 전 상태에 있어서, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 이 근접됨과 함께 이간됨으로써 절연되고, 제 1 가용 도체 (13) 가 용융함으로써 단락하는 스위치 (2) 를 구성한다. 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 단락 소자 (1) 가 실장되는 회로 기판의 전류 경로 상에 직렬 접속됨으로써, 전원 회로 등의 각종 외부 회로 (28A, 28B) 간에 장착된다.

또, 단락 소자 (1) 는, 제 1 전극 (11) 으로부터 제 1 가용 도체 (13), 발열체 인출 전극 (18) 을 통해서 발열체 (14) 가 연속하고, 또한 발열체 전극 (19) 에 이르는 급전 경로 (3) 가 형성된다.

단락 소자 (1) 는, 통상에 있어서는, 발열체 전극 (19) 을 통해서 접속되어 있는 전류 제어 소자 (32) 에 의해 급전 경로 (3) 로의 통전이 제어되고 있다. 전류 제어 소자 (32) 는, 급전 경로 (3) 의 통전을 제어하는 스위치 소자이며, 예를 들어 FET 에 의해 구성되고, 단락 소자 (1) 가 장착되는 외부 회로의 물리적인 단락의 필요 여부를 검출하는 검출 소자 (35) 와 접속되어 있다. 검출 소자 (35) 는, 단락 소자 (1) 가 장착된 각종 외부 회로 (28A, 28B) 간을 통전할 필요가 발생했는지를 검출하는 회로이며, 예를 들어 배터리 팩의 이상 전압시에 있어서의 바이패스 전류 경로의 구축, 네트워크 통신 기기에 있어서의 해킹이나 크래킹에 대하여 데이터 서버를 우회하는 바이패스 신호 경로의 구축, 혹은 디바이스나 소프트웨어의 액티베이션 등, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 단락에 의해 물리적, 불가역적으로 외부 회로 (28A, 28B) 간의 전류 경로를 단락시킬 필요가 발생한 경우에 전류 제어 소자 (32) 를 동작시킨다.

이에 따라, 단락 소자 (1) 는, 전류 제어 소자 (32) 에 의해 급전 경로 (3) 가 통전되고, 발열체 (14) 가 발열된다. 급전 경로 (3) 를 통해서 발열체 (14) 에 전기가 통전되면, 도 2 (A) (B) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 가용 도체 (13) 가 발열체 (14) 에 의해 가열, 용융되고 용융 도체 (13a) 가 제 1 전극 (11) 의 주위에 응집함과 함께, 인접 배치된 제 2 전극 (11) 과도 접촉한다. 이에 따라, 단락 소자 (1) 는, 절연되어 있던 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 용융 도체 (13a) 를 통해서 단락되고, 외부 회로 (28A, 28B) 가 접속된다.

이 때, 단락 소자 (1) 는, 제 1 가용 도체 (13) 를, 제 2 전극 (12) 측에 돌출하여 지지하고, 혹은 바람직하게는 제 2 전극 (12) 에 중첩하여 지지하고 있기 때문에, 제 1 가용 도체 (13) 가 발열체 (14) 의 열에 의해 용융하면, 용융 도체 (13a) 가 제 1 전극의 주위에 응집하는 과정에서 장력 혹은 중력에 의해 제 2 전극 (12) 에 접촉하고, 확실하게 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시킬 수 있다.

또, 단락 소자 (1) 는, 제 1 가용 도체 (13) 를, 제 2 전극 (12) 측에 돌출하여 지지하고, 바람직하게는 제 2 전극 (12) 에 중첩하여 지지하고, 더욱 바람직하게는 발열체 인출 전극 (18) 과 함께 지지하고 있기 때문에, 예를 들어 단락 소자 (1) 를 외부 회로에 리플로우 실장하는 경우에도 제 1 가용 도체 (13) 가 제 2 전극 (12) 측에 치우쳐 단락되어 버리는 초기 단락이나, 용융 도체 (13a) 가 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 간에 걸쳐 응집하지 않고 미단락되는 사태를 방지할 수 있다.

또, 단락 소자 (1) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간이 단락된 후, 제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 의 사이를 접속하고 있던 제 1 가용 도체 (13) 가 용단한다. 이에 따라, 단락 소자 (1) 는, 제 1 가용 도체 (13) 를 통해서 접속되어 있던 제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 의 사이가 개방되고, 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 가 차단된다. 따라서, 발열체 (14) 로의 급전이 멈추고, 발열체 (14) 의 발열이 정지된다. 단락 소자 (1) 의 동작시의 회로 구성을 도 4 에 나타낸다.

[용단 순서]

여기서, 단락 소자 (1) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간이 단락된 후에, 제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 의 사이를 접속하고 있던 제 1 가용 도체 (13) 가 용단하도록 형성되어 있다. 제 1 가용 도체 (13) 를 통해서 접속된 제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 은, 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 를 구성하기 때문에, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 단락보다도 먼저 제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 사이가 용단하면, 발열체 (14) 로의 급전이 정지되고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시킬 수 없을 우려가 있기 때문이다.

그래서, 단락 소자 (1) 는, 발열체 (14) 가 발열하면, 제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 사이의 차단보다도 먼저, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간이 단락하도록 형성되어 있다. 구체적으로, 단락 소자 (1) 는, 발열체 인출 전극 (18) 이, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 보다 발열체 (14) 와 이간한 위치에 배치 형성되어 있다. 이에 따라, 단락 소자 (1) 는, 발열체 (14) 가 발열하면, 제 1 전극 (11) 이 발열체 인출 전극 (18) 보다 빨리 열이 전달된다. 따라서, 제 1 전극 (11) 에 의해 제 2 전극 (12) 측에 돌출하여 지지되어 있는 제 1 가용 도체 (13) 를 용융시키면, 신속하게 용융 도체 (13a) 가 제 1 전극 (11) 의 주위에 응집함과 함께, 용융 도체 (13a) 가 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시키고, 그 후, 발열체 인출 전극 (18) 을 차단할 수 있다.

[보조 가용 도체]

또, 단락 소자 (1) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제 2 전극 (12) 에 보조 가용 도체 (21) 를 접속시킴과 함께, 발열체 (14) 가 절연층 (17) 을 통해서 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 연속되어도 된다.

제 2 전극 (12) 에도 보조 가용 도체 (21) 를 형성함으로써, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 단락 소자 (1) 는, 제 1 가용 도체 (13) 및 보조 가용 도체 (21) 의 각 용융 도체 (13a, 21a) 에 의해, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에 걸쳐 응집하는 용융 도체의 양을 증대시켜, 확실하게 단락시킬 수 있다. 보조 가용 도체 (21) 는, 제 1 가용 도체 (13) 와 동일한 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또, 보조 가용 도체 (21) 도, 후에 설명하는 바와 같이, 다양한 구성에 의해 형성할 수 있다. 또, 보조 가용 도체 (21) 는, 제 1 가용 도체 (13) 와 마찬가지로 접합 땜납 등의 접합재 (15) 에 의해 제 2 전극 (12) 에 접합되어 있다.

또한, 보조 가용 도체 (21) 는, 제 2 전극 (12) 으로부터 제 1 전극 (11) 측에 돌출하여 형성되고, 제 1 전극 (11) 과 이간하면서 중첩하는 위치까지 돌출하는 것이 바람직하다. 또, 보조 가용 도체 (21) 는, 제 1 가용 도체 (13) 와도 중첩하도록 지지함으로써, 보조 가용 도체 (21) 의 용융 도체 (21a) 와 제 1 가용 도체 (13) 의 용융 도체 (13a) 가 응집하기 쉽고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간의 단락에 기여할 수 있다.

보조 가용 도체 (21) 가 접합된 제 2 전극 (12) 은, 제 1 전극 (11) 과 마찬가지로, 절연층 (17) 을 통해서 발열체 (14) 와 연속되어 있다. 이에 따라, 제 2 전극 (12) 은, 절연층 (17) 을 통해서 발열체 (14) 의 열이 효율적으로 전달되고, 보조 가용 도체 (21) 를 신속하게 용융시킬 수 있다.

또한, 제 2 전극 (12) 의 중공 구조에 의한 열 용량 저하, 재료의 저비열화, 재료의 고열 전도율화 등에 의해 승온 속도를 올림으로써, 보조 가용 도체 (21) 의 용융을 빨리 하고, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 사이의 단락을 제 1 가용 도체 (13) 의 용융보다 빠르게 함으로써, 확실하게 제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 사이의 차단보다도 먼저, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시킬 수 있다.

[단락 소자 (40)]

또, 본 발명이 적용된 단락 소자는, 도 7 (A) (B) 에 나타내는 바와 같이, 발열체 인출 전극 (18) 을 제 1 전극 (11) 의 제 2 전극 (12) 과 반대측에 형성하고, 제 1 가용 도체 (13) 를 제 2 전극 (12) 상에 외팔보 지지해도 된다. 또한, 단락 소자 (40) 의 설명에 있어서, 상기 서술한 단락 소자 (1) 와 동일한 부재에 대해서는, 동일한 부호를 붙여 그 상세한 내용을 생략한다.

이 단락 소자 (40) 는, 제 1 가용 도체 (13) 를 제 2 전극 (12) 측에 돌출하여 지지하고, 바람직하게는 제 2 전극 (12) 과 중첩하도록 지지함으로써, 도 8 (A) (B) 에 나타내는 바와 같이, 발열체 (14) 의 발열에 의해 용융하면, 장력 혹은 중력에 의해 용융 도체 (13a) 가 제 2 전극 (12) 에 접촉하고, 확실하게 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시킬 수 있다.

또, 단락 소자 (40) 에 있어서도, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간이 단락한 후에, 제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 사이가 차단되도록, 발열체 인출 전극 (18) 을 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 보다 발열체 (14) 와 이간한 위치에 배치 형성하는 것이 바람직하다.

또, 단락 소자 (40) 에 있어서도, 도 9 (A) (B) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 전극 (12) 에 보조 가용 도체 (21) 를 접속시킴과 함께, 발열체 (14) 가 절연층 (17) 을 통해서 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 연속시켜도 된다. 이 경우에도, 단락 소자 (40) 는, 보조 가용 도체 (21) 를, 제 2 전극 (12) 으로부터 제 1 전극 (11) 측에 돌출하여 형성하고, 바람직하게는 제 1 전극 (11) 과 이간하면서 중첩하는 위치까지 돌출된다. 또, 보조 가용 도체 (21) 는, 제 1 가용 도체 (13) 와도 중첩하도록 지지함으로써, 보조 가용 도체 (21) 의 용융 도체 (21a) 와 제 1 가용 도체 (13) 의 용융 도체 (13a) 가 응집하기 쉽고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간의 단락에 기여할 수 있다.

또한, 상기 서술한 단락 소자 (1, 40) 는, 도 10, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 발열체 인출 전극 (18) 과 반대측에, 제 1 가용 도체 (13) 의 타단을 지지하는 지지 전극 (22) 을 형성해도 된다. 단락 소자 (1, 40) 는, 제 1 가용 도체 (13) 의 양단이 발열체 인출 전극 (18) 및 지지 전극 (22) 에 지지됨으로써, 리플로우 실장시 등의 고온도 환경하에 있어서도, 제 1 가용 도체 (13) 를 안정적으로 지지할 수 있다.

[표면 실장 타입]

또, 본 발명이 적용된 단락 소자는, 외부 회로 기판에 표면 실장 가능하게 형성할 수 있다. 표면 실장용으로 형성된 단락 소자 (1) 는, 도 12(A) ∼ (C) 에 나타내는 바와 같이, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 발열체 (14) 와, 발열체 인출 전극 (18) 과, 발열체 전극 (19) 이 형성되고, 절연층 (17) 을 개재하여 발열체 (14) 상에 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 적층되어 있다. 제 1 가용 도체 (13) 는, 제 2 전극 (12) 과 중첩함과 함께, 제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 과 접속되어 있다. 또한, 도 12(A) 는 표면 실장형 단락 소자 (1) 의 평면도이고, 도 12(B) 는, 단락 소자 (1) 의 발열체 (14) 등을 투과하여 나타내는 평면도이고, 도 12(C) 는, 동 도 (A) 의 A-A' 단면도이다.

절연 기판 (10) 은, 예를 들어, 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재를 사용하여 대략 방형상 (方形狀) 으로 형성되어 있다. 절연 기판 (10) 은, 그 외에도, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 이용되는 재료를 사용해도 되지만, 제 1 가용 도체 (13) 의 용단시의 온도에 유의할 필요가 있다.

발열체 (14) 는, 예를 들어 니크롬, W, Mo, Ru 등의 합금 혹은 조성물, 화합물의 분상체를 수지 바인더 등과 혼합하여, 페이스트 형상으로 한 것을 스크린 인쇄 기술을 이용하여 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 상에 패턴 형성하여, 소성하는 등에 의해 형성할 수 있다. 또, 발열체 인출 전극 (18) 및 발열체 전극 (19) 은, Ag 등의 고융점 금속 페이스트를 스크린 인쇄 기술을 이용하여 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 상에 패턴 형성하여, 소성하는 등에 의해 형성할 수 있다.

또, 발열체 (14) 는, 일단이 발열체 인출 전극 (18) 과 접속되고, 타단이 발열체 전극 (19) 과 접속되어 있다. 발열체 인출 전극 (18) 은, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성되고 발열체 (14) 와 접속되는 하층부 (18a) 와, 하층부 (18a) 상에 적층되고 제 1 가용 도체 (13) 와 접속되는 상층부 (18b) 를 갖는다. 발열체 인출 전극 (18) 의 상층부 (18b) 는, 하층부 (18a) 로부터 절연층 (17) 상에 걸쳐서 형성되고, 접합재 (15) 를 통해서 제 1 가용 도체 (13) 가 접속되어 있다. 발열체 전극 (19) 은, 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 형성된 외부 접속 단자 (19a) 와 접속되어 있다. 발열체 (14) 는, 이 외부 접속 단자 (19a) 를 통해서 외부 회로와 접속된다.

발열체 (14) 는, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 상에 있어서 절연층 (17) 으로 피복되어 있다. 절연층 (17) 은, 발열체 (14) 의 보호 및 절연을 도모함과 함께, 발열체 (14) 의 열을 효율적으로 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 으로 전달하기 위해서 형성되고, 예를 들어 유리층으로 이루어진다. 절연층 (17) 상에는, 발열체 (14) 와 중첩하도록 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 인접하여 형성되고, 발열체 (14) 로부터 이간하여 발열체 인출 전극 (18) 이 형성되어 있다. 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 발열체 (14) 에 의해 가열됨으로써, 제 1 가용 도체 (13) 의 용융 도체 (13a) 를 응집하기 쉽게 할 수 있다.

또한, 절연층 (17) 은, 절연 기판 (10) 과 발열체 (14) 사이에도 형성해도 된다. 즉, 단락 소자 (1) 는, 발열체 (14) 를 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성된 절연층 (17) 의 내부에 형성해도 된다.

제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 으로부터 절연층 (17) 상에 걸쳐서 형성된다. 또, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 형성된 외부 접속 단자 (11a, 12a) 와 접속되어 있다. 단락 소자 (1) 는, 이 외부 접속 단자 (11a, 12a) 를 통해서 전원 회로 등의 각종 외부 회로에 장착된다.

제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 사이에는, 제 2 전극 (12) 상을 걸쳐 판 형상으로 형성된 제 1 가용 도체 (13) 가 접속된다. 제 1 가용 도체 (13) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에 형성된 유리 등의 절연층 (23) 에 의해, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 이간하여 지지됨과 함께, 제 1 전극 (11) 및 발열체 인출 전극 (18) 에 형성된 접합 땜납 등의 접합재 (15) 에 의해 제 1 전극 (11) 및 발열체 인출 전극 (18) 에 도통 가능하게 지지되어 있다. 이에 따라, 단락 소자 (1) 는, 제 1 전극 (11), 제 1 가용 도체 (13), 발열체 인출 전극 (18), 발열체 (14), 발열체 전극 (19) 에 이르는 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 가 형성된다.

또한, 절연층 (23) 은, 인접하여 형성된 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 대향하는 일부를 제외하고 형성되어 있다. 또, 발열체 인출 전극 (18) 에도 절연층 (23) 이 형성되고, 접속용 땜납 등의 접합재 (15) 나 용융 도체 (13a) 의 유출을 방지하고 있다. 또한, 제 1 가용 도체 (13) 는, 산화 방지, 젖음성의 향상 등을 위해서, 플럭스 (24) 가 도포되어 있다. 또, 단락 소자 (1) 는, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 상이 커버 부재 (25) 에 의해 덮여 있다.

단락 소자 (1) 는, 발열체 (14) 가 발열하면, 도 13 (A) (B) 에 나타내는 바와 같이, 절연층 (17) 및 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 통해서 제 1 가용 도체 (13) 가 가열되고, 용융 도체 (13a) 가 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에 응집하고, 단락시킨다. 이 때, 단락 소자 (1) 는, 제 1 가용 도체 (13) 를 제 2 전극 (12) 과 중첩하도록 지지함으로써, 발열체 (14) 의 발열에 의해 용융하면, 장력 혹은 중력에 의해 용융 도체 (13a) 가 제 2 전극 (12) 에 접촉하고, 확실하게 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시킬 수 있다. 또한, 단락 소자 (1) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 상에 형성한 절연층 (23) 에 의해 용융 도체 (13a) 를 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 사이에 멈춤으로써, 용융 도체 (13a) 가 외부 접속 단자 (11a, 12a) 측으로 유출하고, 외부 회로와의 접속 상태에 영향을 주는 사태를 방지할 수 있다.

이어서, 도 14 (A) (B) 에 나타내는 바와 같이, 단락 소자 (1) 는, 제 1 가용 도체 (13) 가 제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 사이에 용단하고, 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 가 차단되고 발열이 정지한다.

여기서, 단락 소자 (1) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 발열체 (14) 와 중첩하고, 발열체 인출 전극 (18) 이 발열체 (14) 로부터 이간한 위치에 형성되어 있기 때문에, 발열체 (14) 가 발열하면, 제 1 전극 (11) 과 발열체 인출 전극 (18) 사이의 급전 경로 (3) 의 차단보다도 먼저, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시킬 수 있다.

또한, 단락 소자 (1) 는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 제 1 가용 도체 (13) 를 제 1 전극 (11) 의 제 2 전극 (12) 과 반대측에 연장시켜도 된다. 이에 따라, 단락 소자 (1) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에 응집하는 용융 도체 (13a) 의 양을 증대시켜, 확실하게 단락시킬 수 있다.

또, 단락 소자 (1) 는, 도 15 (A) (B) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 전극 (11) 의 제 2 전극 (12) 과 반대측에 연장시킨 제 1 가용 도체 (13) 의 단부 (端部) 를 지지하는 지지 전극 (22) 을 형성해도 된다. 단락 소자 (1) 는, 제 1 가용 도체 (13) 의 양단이 발열체 인출 전극 (18) 및 지지 전극 (22) 에 지지됨으로써, 리플로우 실장시 등의 고온도 환경하에 있어서도, 제 1 가용 도체 (13) 를 안정적으로 지지할 수 있다.

또, 상기 서술한 단락 소자 (40) 도, 마찬가지로 표면 실장용으로 형성할 수 있다. 이 단락 소자 (40) 는, 도 16 (A) (B) 에 나타내는 바와 같이, 절연층 (17) 상에 발열체 인출 전극 (18) 이 제 1 전극 (11) 의 제 2 전극 (12) 과 반대측에 형성되고, 제 1 가용 도체 (13) 가 제 2 전극 (12) 상에 연장되어 있다. 또한, 도 16 에 나타내는 단락 소자 (40) 는, 도 12 에 나타내는 단락 소자 (1) 와 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 위치를 제외하고 동일한 구성을 갖는다.

또, 단락 소자 (40) 에 있어서도, 제 1 가용 도체 (13) 를 제 2 전극 (12) 의 제 1 전극 (11) 과 반대측에 연장시켜도 된다. 이에 따라, 단락 소자 (1) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에 응집하는 용융 도체 (13a) 의 양을 증대시켜, 확실하게 단락시킬 수 있다. 또, 단락 소자 (40) 에 있어서도, 도 17 (A) (B) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 전극 (11) 의 제 2 전극 (12) 과 반대측에 연장시킨 제 1 가용 도체 (13) 의 단부를 지지하는 지지 전극 (22) 을 형성해도 된다.

[단락 소자 (50)]

또, 본 발명이 적용된 단락 소자는, 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 와, 제 1 가용 도체 (13) 에 의해 단락되는 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 전기적으로 독립되어 있어도 된다. 이 단락 소자 (50) 는, 도 18 (A) (B) 에 나타내는 바와 같이, 발열체 (14) 의 일단에 발열체 인출 전극 (18) 이 접속되고, 발열체 (14) 의 타단에 발열체 전극 (19) 이 형성되고, 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 를 형성함과 함께, 제 1 가용 도체 (13) 가 발열체 인출 전극 (18) 과 접속되는 일 없이 제 1 전극 (11) 에 지지되어 있는 것이다. 또한, 단락 소자 (50) 의 설명에 있어서, 상기 서술한 단락 소자 (1) 와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 내용을 생략한다.

단락 소자 (50) 는, 제 1 가용 도체 (13) 를 지지하는 제 1 전극 (11) 이, 절연층 (17) 을 통해서 발열체 (14) 와 연속되고, 발열체 (14) 의 열이 효율적으로 전달됨으로써, 제 1 가용 도체 (13) 를 용융시킬 수 있다. 즉, 단락 소자 (50) 는, 발열체 (14) 와 제 1 전극 (11) 및 제 1 가용 도체 (13) 가 전기적으로 독립되고, 열적으로 접속된 것이다.

또, 단락 소자 (50) 는, 급전 경로 (3) 가 발열체 인출 전극 (18) 에 형성된 외부 접속 단자 (18a) 를 통해서 외부 회로에 형성된 전원과 접속된다.

그리고, 단락 소자 (50) 는, 제 1 가용 도체 (13) 가 제 1 전극 (11) 에 의해 제 2 전극 (12) 측에 돌출하여 지지되고, 발열체 (14) 로부터의 가열에 의해 제 1 가용 도체 (13) 를 용융시키면, 용융 도체 (13a) 가 제 1 전극 (11) 의 주위에 응집함으로써 제 2 전극 (12) 에 접촉하고, 이에 따라 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시킨다.

단락 소자 (50) 는, 외부 회로에 장착되는 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에 걸친 전류 경로와, 제 1 가용 도체 (13) 를 용단시키는 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 가, 전기적으로 독립되어 있기 때문에, 외부 회로의 종류에 상관없이, 급전 경로 (3) 의 전원 전압을 높게 설정할 수 있고, 저정격 전류의 발열체 (14) 를 사용해도, 제 1 가용 도체 (13) 를 용융시키는 데에 충분한 발열량을 얻는 전력을 공급할 수 있다. 따라서, 단락 소자 (50) 에 의하면, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 통해서 단락시키는 외부 회로로서, 전원 회로 외에, 미약한 전류를 흘리는 디지털 신호 회로에도 적용할 수 있다.

또, 단락 소자 (50) 에 의하면, 외부 회로에 장착되는 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에 걸친 전류 경로와 전기적으로 독립하여 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 를 형성하고 있기 때문에, 발열체 (14) 로의 급전을 제어하는 전류 제어 소자 (32) 를, 외부 회로의 전류 정격에 상관없이, 발열체 (14) 의 정격에 따라 선택할 수 있고, 저정격 전류의 발열체 (14) (예를 들어, 1A) 를 제어하는 전류 제어 소자 (32) 를 사용함으로써, 보다 저렴하게 제조할 수 있다.

[회로 구성]

이어서, 단락 소자 (50) 의 회로 구성에 대해서 설명한다. 도 19(A) 에 단락 소자 (50) 의 회로도를 나타낸다. 도 20 에, 단락 소자 (50) 가 적용된 단락 회로 (60) 의 일례를 나타낸다.

단락 소자 (50) 는, 제 1 전극 (11) 및 제 2 전극 (12) 이, 초기 상태에 있어서 서로 개방됨과 함께, 제 1 가용 도체 (13) 가 용융함으로써 단락되는 스위치 (2) 를 구성하고, 당해 스위치 (2) 에 의해 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 이 접속되는 제 1 회로 (51) 를 갖는다. 제 1 회로 (51) 는, 단락 소자 (50) 가 장착되는 전원 회로나 디지털 신호 회로 등의 각종 외부 회로 (28A, 28B) 간에 직렬 접속된다.

또, 단락 소자 (50) 는, 발열체 인출 전극 (18), 발열체 (14), 및 발열체 전극 (19) 이, 초기 상태에 있어서 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 를 구성한다. 급전 경로 (3) 는, 제 1 회로 (51) 와 전기적으로 독립하고, 발열체 (14) 의 열에 의해 제 1 가용 도체 (13) 를 용융시키기 때문에, 제 1 회로 (51) 와 열적으로 접속되어 있다. 발열체 (14) 는, 일단이 발열체 인출 전극 (19) 을 통해서, 급전을 제어하는 전류 제어 소자 (32) 에 접속되어 있다. 또, 발열체 (14) 는, 타단이, 발열체 전극 (18) 을 통해서 발열체 (14) 에 급전하는 외부 전원 (53) 과 접속되어 있다.

전류 제어 소자 (32) 는, 급전 경로 (3) 로의 급전을 제어하는 스위치 소자이며, 예를 들어 FET 에 의해 구성되고, 제 1 회로 (51) 의 물리적인 단락의 필요 여부를 검출하는 검출 소자 (35) 와 접속되어 있다. 검출 소자 (35) 는, 단락 소자 (50) 의 제 1 회로 (51) 가 장착된 각종 외부 회로 (28A, 28B) 간을 통전할 필요가 발생했는지를 검출하는 회로이며, 예를 들어 배터리 팩의 이상 전압시에 있어서의 바이패스 전류 경로의 구축, 네트워크 통신 기기에 있어서의 해킹이나 크래킹에 대하여 데이터 서버를 우회하는 바이패스 신호 경로의 구축, 혹은 디바이스나 소프트웨어의 액티베이션 등, 제 1 회로 (51) 의 단락에 의해 물리적, 불가역적으로 외부 회로 (28A, 28B) 간의 전류 경로를 단락시킬 필요가 발생한 경우에 전류 제어 소자 (32) 를 동작시킨다.

이에 따라, 급전 경로 (3) 에 외부 전원 (53) 의 전력이 공급되고, 발열체 (14) 가 발열함으로써, 제 1 가용 도체 (13) 가 용융되고, 용융 도체 (13a) 가 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에 걸쳐 응집한다. 이에 따라, 용융 도체 (13a) 를 통해서 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 이 단락되고, 외부 회로 (28A, 28B) 가 접속된다.

이 때, 단락 소자 (50) 는, 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 가, 제 1 회로 (51) 와 전기적으로 독립되어 형성되어 있기 때문에, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 단락할 때까지 발열체 (14) 에 급전시킬 수 있다.

[보조 가용 도체]

또, 단락 소자 (50) 는, 도 21 에 나타내는 바와 같이, 제 2 전극 (12) 에 보조 가용 도체 (21) 를 접속시킴과 함께, 발열체 (14) 가 절연층 (17) 을 통해서 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 연속시켜도 된다. 이에 따라, 단락 소자 (50) 는, 제 1 가용 도체 (13) 및 보조 가용 도체 (21) 의 각 용융 도체 (13a, 21a) 에 의해, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에 걸쳐 응집하는 용융 도체의 양을 증대시켜, 확실하게 단락시킬 수 있다.

또한, 단락 소자 (50) 에 있어서도, 보조 가용 도체 (21) 는, 제 2 전극 (12) 으로부터 제 1 전극 (11) 측에 돌출하여 형성되고, 제 1 전극 (11) 과 이간하면서 중첩하는 위치까지 돌출하는 것이 바람직하다. 또, 보조 가용 도체 (21) 는, 제 1 가용 도체 (13) 와도 중첩하도록 지지함으로써, 보조 가용 도체 (21) 의 용융 도체 (21a) 와 제 1 가용 도체 (13) 의 용융 도체 (13a) 가 응집하기 쉽고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간의 단락에 기여할 수 있다.

[단락 소자 (70)]

또, 본 발명이 적용된 단락 소자는, 도 22 에 나타내는 바와 같이, 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 상에 제 2 가용 도체 (72) 를 개재시켜도 된다. 이 단락 소자 (70) 는, 발열체 인출 전극 (18) 과 인접하여 형성된 발열체 급전 전극 (71) 과, 발열체 인출 전극 (18) 및 발열체 급전 전극 (71) 간에 걸쳐 탑재된 제 2 가용 도체 (72) 를 갖는다. 또한, 단락 소자 (70) 에 있어서, 상기 서술한 단락 소자 (1) 와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 내용을 생략한다. 도 19(B) 에 단락 소자 (70) 의 회로도를 나타낸다.

발열체 급전 전극 (71) 은, 발열체 인출 전극 (18) 과 인접하여 형성됨과 함께, 제 2 가용 도체 (72) 를 통해서 발열체 인출 전극 (18) 과 접속되고, 이에 따라 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 를 구성한다. 또, 발열체 급전 전극 (71) 은, 외부 회로와의 접속 단자가 되는 외부 접속 단자 (71a) 와 접속되어 있다. 발열체 급전 전극 (71) 은, 발열체 인출 전극 (18) 과 동일한 재료를 사용하여 발열체 인출 전극 (18) 의 형성시에 동시에 형성할 수 있다.

제 2 가용 도체 (72) 는, 인접하여 형성되어 있는 발열체 인출 전극 (18) 과 발열체 급전 전극 (71) 사이에 걸쳐 탑재되고, 단락 소자 (70) 의 작동 전에 있어서는 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 의 일부를 구성한다. 제 2 가용 도체 (72) 는, 제 1 가용 도체 (13) 와 동일한 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또, 제 2 가용 도체 (72) 도, 후에 설명하는 바와 같이, 다양한 구성에 의해 형성할 수 있다.

도 23 에 나타내는 바와 같이, 단락 소자 (70) 는, 급전 경로 (3) 에 제 2 가용 도체 (72) 를 형성함으로써, 발열체 (14) 가 발열하면, 제 2 가용 도체 (72) 가 용단하고, 용융 도체 (72a) 가 발열체 인출 전극 (18) 과 발열체 급전 전극 (71) 으로 나뉘어 응집함으로써, 급전 경로 (3) 를 차단하여 발열체 (14) 의 발열을 자동적으로 정지시킬 수 있다. 이 때, 단락 소자 (70) 는, 제 2 가용 도체 (72) 가 제 1 가용 도체 (13) 보다도 먼저 용단하지 않도록 형성되어 있다.

[용단 순서]

즉, 단락 소자 (70) 는, 제 2 가용 도체 (72) 를 통해서 접속된 발열체 급전 전극 (71) 과 발열체 인출 전극 (18) 이 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 를 구성하기 때문에, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 단락보다도 먼저 발열체 급전 전극 (71) 과 발열체 인출 전극 (18) 사이가 용단하면, 발열체 (14) 로의 급전이 정지되고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시킬 수 없을 우려가 있기 때문이다.

그래서, 단락 소자 (70) 는, 발열체 (14) 가 발열하면, 발열체 급전 전극 (71) 과 발열체 인출 전극 (18) 사이의 차단보다도 먼저, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간이 단락하도록 형성되어 있다. 구체적으로, 단락 소자 (70) 는, 제 1 가용 도체 (13) 가, 제 2 가용 도체 (72) 보다 발열체 (14) 에 근접한 위치에 배치 형성되어 있다. 이에 따라, 단락 소자 (70) 는, 발열체 (14) 가 발열하면, 제 2 가용 도체 (72) 보다 빨리 제 1 가용 도체 (13) 에 열이 전달된다. 따라서, 발열체 (14) 가 발열되면, 신속하게 제 1 가용 도체 (13) 가 용융하고, 용융 도체 (13a) 가 제 1 전극 (11) 의 주위에 응집함과 함께, 용융 도체 (13a) 가 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시키고, 그 후, 제 2 가용 도체 (72) 가 용융하여 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 를 차단할 수 있다. 따라서, 단락 소자 (70) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간이 단락할 때까지, 확실하게 발열체 (14) 에 계속 급전할 수 있다.

또, 단락 소자 (70) 는, 발열체 급전 전극 (71) 과 제 1 전극 (11) 을 전기적으로 접속함으로써, 단락 소자 (1) 와 동일한 회로 구성으로 함과 함께, 제 1 가용 도체 (13) 를 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간의 단락용으로, 제 2 가용 도체 (72) 를 발열체 (14) 의 차단용으로 기능을 분리함으로써, 단락 소자 (1) 의 회로에 있어서 또한 단락과 차단의 서열을 확실하게 할 수 있다.

또, 제 1, 제 2 가용 도체 (13, 72) 는 단면적이 좁을수록 빨리 용단하기 때문에, 제 1 가용 도체 (13) 의 단면적을 제 2 가용 도체 (72) 의 단면적보다 좁게 형성함으로써, 발열체 급전 전극 (71) 과 발열체 인출 전극 (18) 사이의 차단보다도 먼저, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간이 단락하도록 해도 된다.

또, 제 1, 제 2 가용 도체 (13, 72) 의 재료를 바꿈으로써, 상대적으로 제 2 가용 도체 (72) 의 융점을 제 1 가용 도체 (13) 의 융점보다 높게 하고, 발열체 급전 전극 (71) 과 발열체 인출 전극 (18) 사이의 차단보다도 먼저, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간이 단락하도록 해도 된다. 예를 들어, 제 1, 제 2 가용 도체 (13, 72) 를 저융점 금속과 고융점 금속의 적층 구조로 했을 때에, 제 1 가용 도체 (13) 에서는 저융점 금속의 비율을 높게 하고, 제 2 가용 도체에서는 고융점 금속의 비율을 높게 하는 등에 의해, 융점차를 형성할 수 있다.

[보조 가용 도체]

또, 단락 소자 (70) 는, 도 24 에 나타내는 바와 같이, 제 2 전극 (12) 에 보조 가용 도체 (21) 를 접속시킴과 함께, 발열체 (14) 가 절연층 (17) 을 통해서 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 연속시켜도 된다. 이에 따라, 단락 소자 (70) 는, 제 1 가용 도체 (13) 및 보조 가용 도체 (21) 의 각 용융 도체 (13a, 21a) 에 의해, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에 걸쳐 응집하는 용융 도체의 양을 증대시켜, 확실하게 단락시킬 수 있다.

또한, 단락 소자 (70) 에 있어서도, 보조 가용 도체 (21) 는, 제 2 전극 (12) 으로부터 제 1 전극 (11) 측에 돌출하여 형성되고, 제 1 전극 (11) 과 이간하면서 중첩하는 위치까지 돌출하는 것이 바람직하다. 또, 보조 가용 도체 (21) 는, 제 1 가용 도체 (13) 와도 중첩하도록 지지함으로써, 보조 가용 도체 (21) 의 용융 도체 (21a) 와 제 1 가용 도체 (13) 의 용융 도체 (13a) 가 응집하기 쉽고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간의 단락에 기여할 수 있다.

또, 상기 서술한 단락 소자 (50, 70) 는, 제 1 전극 (11) 의 제 2 전극 (12) 과 반대측에 발열체 인출 전극 (18) 을 형성해도 되고, 제 2 전극 (12) 의 제 1 전극 (11) 과 반대측에 발열체 인출 전극 (18) 을 형성해도 된다. 또, 어느 경우에도, 제 1 가용 도체 (13) 는, 제 1 전극 (11) 에 외팔보 지지되고, 제 2 전극 (12) 측에 돌출하고, 바람직하게는 중첩된다. 또한, 어느 경우에도, 제 1 가용 도체 (13) 는, 제 2 전극 (12) 상을 넘어 연장시켜도 된다. 또, 어느 경우에도, 제 1 가용 도체 (13) 의 단부를 지지하는 지지 전극을 형성해도 된다.

[단락 소자 (80)]

또, 본 발명이 적용된 단락 소자는, 표면 실장용으로 형성함과 함께, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에 의한 제 1 가용 도체 (13) 의 지지 면적을 넓히고, 제 1 가용 도체 (13) 의 변형을 방지함과 함께 초기 단락을 방지하도록 해도 된다.

이 단락 소자 (80) 는, 도 25, 도 26 에 나타내는 바와 같이, 발열체 (14) 가 형성된 절연 기판 (10) 과, 발열체 (14) 를 피복함과 함께, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 적층된 제 1 절연층 (81) 과, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 상에, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 대향하는 각 선단부를 노출시켜 적층된 제 2 절연층 (82) 과, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 인접하여, 발열체 (14) 와 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극 (18) 을 구비한다. 또한, 도 26 은, 단락 소자 (80) 의 제 1 가용 도체 (13) 를 제외하고 나타내는 평면도이다. 또, 단락 소자 (80) 에 있어서, 상기 서술한 단락 소자 (1) 와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 내용을 생략한다.

단락 소자 (80) 는, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 발열체 (14) 와, 발열체 인출 전극 (18) 과, 발열체 전극 (19) 이 형성되고, 제 1 절연층 (81) 을 개재하여 발열체 (14) 상에 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 적층되어 있다. 제 1 절연층 (81) 은, 발열체 (14) 의 보호 및 절연을 도모함과 함께, 발열체 (14) 의 열을 효율적으로 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 으로 전달하기 위해서 형성되고, 예를 들어 유리층으로 이루어진다. 제 1 절연층 (81) 상에는, 발열체 (14) 와 중첩하도록 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 인접하여 형성되고, 발열체 (14) 로부터 이간하여 발열체 인출 전극 (18) 이 형성되어 있다. 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 발열체 (14) 에 의해 가열됨으로써, 제 1 가용 도체 (13) 의 용융 도체 (13a) 를 응집하기 쉽게 할 수 있다. 발열체 인출 전극 (18) 은, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성되고 발열체 (14) 와 접속되는 하층부 (18a) 와, 하층부 (18a) 에 접속됨과 함께 제 1 절연층 (81) 상에 적층되고, 제 1 가용 도체 (13) 와 접속되는 상층부 (18b) 를 갖는다.

단락 소자 (80) 에 있어서의 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 사각형상으로 형성된 절연 기판 (10) 의 길이 방향에 걸쳐 광범위하게 형성됨과 함께, 절연 기판 (10) 의 폭 방향의 양 측가장자리로부터 중앙부에 걸쳐서 형성되고, 소정의 간격을 두고 대향되어 있다. 또, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 대향하는 각 선단부를 제외하고 제 2 절연층 (82) 이 적층되어 있다. 이에 따라, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 은, 대향하는 각 선단부가 노출되어 있다.

단락 소자 (80) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 단락 길이가 길게 형성됨으로써, 단락의 확실성을 올림과 함께, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 단락 후의 단락 저항을 내려 고정격 전류에 대응할 수 있다.

제 1 가용 도체 (13) 는, 일단이 접합용 땜납 등의 접합재 (15) 를 통해서 발열체 인출 전극 (18) 에 접속되고, 타단이 접합용 땜납 등의 접합재 (15) 를 통해서 제 1 절연층 (81) 상에 형성된 지지 전극 (83) 에 접속되어 있다. 또, 제 1 가용 도체 (13) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에 형성된 제 2 절연층 (82) 상에 지지됨과 함께, 접합용 땜납 등의 접합재 (15) 에 의해 제 1 전극 (11) 에 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 단락 소자 (80) 는, 제 1 절연층 (81) 상에 광범위하게 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 적층됨과 함께, 이들 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 각 선단부를 제외하고 제 2 절연층 (82) 이 적층되어 있기 때문에, 제 2 절연층 (82) 에 의해 제 1 가용 도체 (13) 의 중앙부에서 측연부에 걸쳐서 광범위하게 지지할 수 있다.

따라서, 단락 소자 (80) 에 의하면, 리플로우 실장시 등에 있어서 제 1 가용 도체 (13) 가 만곡하는 것을 방지하고, 제 1 가용 도체 (13) 의 변형에 의해 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간이 단락되는 초기 단락을 방지할 수 있다.

단락 소자 (80) 는, 발열체 (14) 에 통전되고, 발열이 개시되면, 도 27 에 나타내는 바와 같이, 제 1 절연층 (81), 제 1, 제 2 전극 (11, 12), 및 제 2 절연층 (82) 을 통해서 발열체 (14) 의 열이 제 1 가용 도체 (13) 로 전달되고, 용융을 개시한다. 이 때, 단락 소자 (80) 는, 제 1 절연층 (81) 상에 광범위하게 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 적층됨으로써 발열체 (14) 와 중첩되어 있다. 또, 단락 소자 (80) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 상에 제 2 절연층 (82) 이 광범위하게 적층되고, 이 제 2 절연층 (82) 을 통해서 제 1 가용 도체 (13) 를 지지하고 있기 때문에, 발열체 (14) 의 열을 효율적으로 제 1 가용 도체 (13) 에 전달할 수 있고, 발열 후, 신속하게 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 상에 있어서 제 1 가용 도체 (13) 를 용융시키고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 단락시킬 수 있다.

또, 단락 소자 (80) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 발열체 (14) 와 중첩시킴과 함께, 발열체 인출 전극 (18) 을 발열체 (14) 와 이간한 위치에 배치 형성함으로써, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 단락보다도 먼저 발열체 인출 전극 (18) 과 제 1 전극 (11) 이 용단하여 발열체 (14) 로의 급전이 정지되는 사태를 방지할 수 있다.

단락 소자 (80) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 단락된 후, 도 28 에 나타내는 바와 같이, 발열체 인출 전극 (18) 과 제 1 전극 (11) 이 용단하고, 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 가 차단된다.

[전체 둘레 지지]

또, 단락 소자 (80) 는, 제 2 절연층 (82) 을 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 상으로부터 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에 걸쳐서도 적층하고, 제 1 가용 도체 (13) 의 중앙부의 휨을 확실하게 방지하도록 해도 된다. 예를 들어 도 29 에 나타내는 바와 같이, 제 2 절연층 (82) 은, 제 2 절연층 (82) 을 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 각 길이 방향으로 적층함과 함께, 길이 방향의 양단부에 있어서 폭 방향으로 형성함으로써 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에도 적층하고, 이에 따라 제 1, 제 2 전극의 서로 대향하는 각 선단부를 노출시키는 개구를 갖는다. 제 1 가용 도체 (13) 는, 제 2 절연층 (82) 의 개구를 덮도록 탑재된다. 따라서, 제 1 가용 도체 (13) 는, 전체 둘레에 걸쳐 지지되고 길이 방향 및 폭 방향의 휨을 방지할 수 있다.

따라서, 도 29 에 나타내는 단락 소자 (80) 에 의하면, 리플로우 실장시 등에 있어서 제 1 가용 도체 (13) 가 만곡하는 것을 확실하게 방지하고, 제 1 가용 도체 (13) 의 변형에 의해 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간이 단락되는 초기 단락을 방지할 수 있다.

[단락 소자 (90)]

또, 본 발명이 적용된 단락 소자는, 표면 실장용으로 형성함과 함께, 제 2 전극 (12) 을 커버 부재에 형성해도 된다.

이 단락 소자 (90) 는, 도 30 에 나타내는 바와 같이, 절연 기판 (10) 의 표면 상을 덮는 커버 부재 (25) 를 구비하고, 제 2 전극 (12) 이, 커버 부재 (25) 의 천면부 (25b) 에 제 1 전극 (11) 과 대향하여 형성되어 있는 것이다. 또한, 단락 소자 (90) 에 있어서, 상기 서술한 단락 소자 (1) 와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 내용을 생략한다.

커버 부재 (25) 는, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 의 외연부에 접속되는 측벽부 (25a) 와, 천면부 (25b) 를 갖고, 각종 엔지니어링 플라스틱이나 절연 기판 (10) 과 동일한 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 커버 부재 (25) 는, 커버 부재 (25) 의 일 측연부 (25a) 로부터 천면부 (25b) 에 걸쳐서, 제 2 전극 (12) 이 형성되어 있다.

단락 소자 (90) 에 관련된 제 2 전극 (12) 은, 커버 부재 (25) 가 절연 기판 (10) 에 탑재됨으로써, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성된 외부 접속 전극 (26) 과 접속된다. 외부 접속 전극 (26) 은, 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 형성된 외부 접속 단자 (26a) 와 접속되어 있다. 단락 소자 (90) 는, 이 외부 접속 단자 (26a) 를 통해서 전원 회로 등의 각종 외부 회로에 장착된다.

또, 제 2 전극 (12) 은, 절연층 (17) 상에 적층된 제 1 전극 (11) 과 대향됨과 함께, 제 1 전극 (11) 과의 사이에 제 1 가용 도체 (13) 가 배치 형성되어 있다.

이와 같은 단락 소자 (90) 는, 발열체 (14) 가 발열하면, 도 31 에 나타내는 바와 같이, 절연층 (17) 및 제 1 전극 (11) 을 통해서 제 1 가용 도체 (13) 에 열이 전달되어, 용융한다. 용융 도체 (13a) 는, 제 1 전극 (11) 상에 응집함과 함께, 천면부 (25b) 에 제 1 전극 (11) 과 대향 배치된 제 2 전극 (12) 상에도 응집한다. 이에 따라, 단락 소자 (90) 는, 용융 도체 (13a) 를 통해서 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 을 단락시킬 수 있다. 단락 소자 (90) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 단락한 후, 발열체 인출 전극 (18) 과 제 1 전극 (11) 이 용단하고, 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 가 차단된다.

[그 밖의 구성]

또한, 상기 서술한 각 단락 소자 (1, 40, 50, 70, 80, 90) 에 있어서, 판 형상으로 형성된 제 1 가용 도체 (13) 는, 제 1 전극 (11) 과의 접속 면적의 2 배 이상의 면적을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제 1 가용 도체 (13) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시키는 데에 충분한 용융 도체의 양을 확보함과 함께, 단부가 발열체 인출 전극 (18) 이나 지지 전극 (22) 에 지지되어 있는 경우에도, 신속하게 용단할 수 있다.

또, 상기 서술한 각 단락 소자 (1, 40, 50, 70, 80, 90) 에 있어서, 제 1 가용 도체 (13) 를 선재에 의해 형성해도 되고, 이 경우, 제 1 가용 도체 (13) 는, 제 1 전극 (11) 과의 접속 길이의 2 배 이상의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제 1 가용 도체 (13) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락시키는 데에 충분한 용융 도체의 양을 확보함과 함께, 단부가 발열체 인출 전극 (18) 이나 지지 전극 (22) 에 지지되어 있는 경우에도, 신속하게 용단할 수 있다.

또한, 상기 서술한 각 단락 소자 (1, 40, 50, 70, 80, 90) 에 있어서, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 간격은, 제 1, 제 2 전극 간격의 연장선 상에 있어서의 제 1 전극 (11) 의 폭 이하로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 단락 소자 (1) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 의 간격 (W₁) 은, 제 1, 제 2 전극 간격의 연장선 상에 있어서의 제 1 전극 (11) 의 폭 (W₂) 이하로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 보다 근접한 위치에 배치되게 되고, 보다 확실하게, 제 1 가용 도체 (13) 의 용융 도체 (13a) 가 제 1 전극 (11) 의 주위에 응집할 때에 제 2 전극 (12) 에도 접촉하고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에 걸쳐서 용융 도체 (13a) 를 응집시킬 수 있다.

[코팅 처리]

또, 상기 서술한 각 단락 소자 (1, 40, 50, 70, 80, 90) 의 제 1, 제 2 전극 (11, 12), 발열체 인출 전극 (18), 지지 전극 (22) 및 발열체 급전 전극 (71) 은, Cu 나 Ag 등의 일반적인 전극 재료를 사용하여 형성할 수 있으며, 표면 상에는, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 피막이, 도금 처리 등의 공지된 수법에 의해 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 각 단락 소자 (1, 40, 50, 70, 80, 90) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12), 발열체 인출 전극 (18), 지지 전극 (22) 및 발열체 급전 전극 (71) 의 산화를 방지하고, 제 1, 제 2 가용 도체 (13, 72) 를 확실하게 유지시킬 수 있다. 또, 단락 소자 (1, 40, 50, 70, 80, 90) 를 리플로우 실장하는 경우에, 제 1, 제 2 가용 도체 (13, 72) 를 접속하는 접속용 땜납 등의 접합재 (15) 혹은 제 1, 제 2 가용 도체 (13, 72) 의 외층을 형성하는 저융점 금속이 용융함으로써 제 1, 제 2 전극 (11, 12), 발열체 인출 전극 (18), 지지 전극 (22) 및 발열체 급전 전극 (71) 이 용식 (땜납 침식) 되는 것을 방지할 수 있다.

[발열체의 위치]

또, 표면 실장형 단락 소자 (1, 40, 80, 90) 는, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 발열체 (14) 를 형성하는 것 외에, 도 32(A), 도 33(A), 도 34(A), 도 35(A) 에 나타내는 바와 같이, 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 형성해도 된다. 이 경우, 발열체 (14) 는, 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 있어서 절연층 (17) 으로 피복되어 있다. 또, 발열체 (14) 로의 급전 경로 (3) 를 구성하는 발열체 전극 (19) 도 동일하게 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 형성된다. 발열체 인출 전극 (18) 은, 발열체 (14) 와 접속되는 하층부 (18a) 가 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 형성되고, 제 1 가용 도체 (13) 가 탑재되는 상층부 (18b) 가 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 에 형성되고, 하층부 (18a) 와 상층부 (18b) 가 도전 스루홀을 통해서 연속된다.

또, 발열체 (14) 는, 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 있어서, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 중첩하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 또, 발열체 인출 전극 (18) 은, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 보다, 발열체 (14) 와 이간된 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

또, 도 32(B), 도 33(B), 도 34(B), 도 35(B) 에 나타내는 바와 같이, 단락 소자 (1, 40, 80, 90) 는, 발열체 (14) 를 절연 기판 (10) 의 내부에 형성해도 된다. 이 경우, 발열체 (14) 를 피복하는 절연층 (17) 은 형성할 필요가 없다. 또, 발열체 (14) 의 일단이 접속된 발열체 전극 (19) 은, 발열체 (14) 와 접속하는 일단부가 절연 기판 (10) 의 내부까지 형성되고, 도전 스루홀을 통해서 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 에 형성된 외부 접속 단자 (19a) 와 접속된다. 발열체 인출 전극 (18) 은, 발열체 (14) 와 접속되는 하층부 (18a) 가 절연 기판 (10) 의 내부까지 형성되고, 제 1 가용 도체 (13) 가 탑재되는 상층부 (18b) 와, 도전 스루홀을 통해서 연속된다.

또, 발열체 (14) 는, 절연 기판 (10) 의 내부에 있어서, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 과 중첩하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 또, 발열체 인출 전극 (18) 은, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 보다, 발열체 (17) 와 이간한 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

단락 소자 (1, 40, 80, 90) 는, 발열체 (14) 가 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 이나 절연 기판 (10) 의 내부에 형성됨으로써, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 이 평탄화되고, 이에 따라, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 및 발열체 인출 전극 (18) 을 표면 (10a) 상에 형성할 수 있다. 따라서, 단락 소자 (1, 40, 80, 90) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 및 발열체 인출 전극 (18) 의 제조 공정을 간략화할 수 있음과 함께, 저배화 (低背化) 를 도모할 수 있다.

또, 단락 소자 (1, 40, 80, 90) 는, 발열체 (14) 를 절연 기판 (10) 의 이면 (10b) 이나 절연 기판 (10) 의 내부에 형성한 경우에도, 절연 기판 (10) 의 재료로서 파인 세라믹 등의 열전도성이 우수한 재료를 사용함으로써, 발열체 (14) 에 의해, 절연 기판 (10) 의 표면 (10a) 상에 적층한 경우와 동등하게 제 1 가용 도체 (13) 를 가열, 용단할 수 있다.

[가용 도체의 구성]

상기 서술한 바와 같이, 제 1, 제 2 가용 도체 (13, 72) 및 보조 가용 도체 (21) 는, 저융점 금속과 고융점 금속을 함유해도 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 특별히 구별할 필요가 있는 경우를 제외하고, 제 1, 제 2 가용 도체 (13, 72) 및 보조 가용 도체 (21) 를 정리하여 「가용 도체 (13, 72, 21)」 라고 한다. 저융점 금속으로는, Sn 을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 땜납을 사용하는 것이 바람직하고, 고융점 금속으로는, Ag, Cu 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이 때, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 도 36(A) 에 나타내는 바와 같이, 내층으로서 고융점 금속층 (91) 이 형성되고, 외층으로서 저융점 금속층 (92) 이 형성된 가용 도체를 사용해도 된다. 이 경우, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 고융점 금속층 (91) 의 전체면이 저융점 금속층 (92) 에 의해 피복된 구조로 해도 되고, 서로 대향하는 한 쌍의 측면을 제외하고 피복된 구조여도 된다. 고융점 금속층 (91) 이나 저융점 금속층 (92) 에 의한 피복 구조는, 도금 등의 공지된 성막 기술을 이용하여 형성할 수 있다.

또, 도 36(B) 에 나타내는 바와 같이, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 내층으로서 저융점 금속층 (92) 이 형성되고, 외층으로서 고융점 금속층 (91) 이 형성된 가용 도체를 사용해도 된다. 이 경우에도, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 저융점 금속층 (92) 의 전체면이 고융점 금속층 (91) 에 의해 피복된 구조로 해도 되고, 서로 대향하는 한 쌍의 측면을 제외하고 피복된 구조여도 된다.

또, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 도 37 에 나타내는 바와 같이, 고융점 금속층 (91) 과 저융점 금속층 (92) 이 적층된 적층 구조로 해도 된다.

이 경우, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 도 37(A) 에 나타내는 바와 같이, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이나 발열체 인출 전극 (18), 지지 전극 (22) 등에 접속되는 하층과, 하층 상에 적층되는 상층으로 이루어지는 2 층 구조로서 형성되고, 하층이 되는 고융점 금속층 (91) 의 상면에 상층이 되는 저융점 금속층 (92) 을 적층해도 되고, 반대로 하층이 되는 저융점 금속층 (92) 의 상면에 상층이 되는 고융점 금속층 (91) 을 적층해도 된다. 혹은, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 도 37(B) 에 나타내는 바와 같이, 내층과 내층의 상하면에 적층되는 외층으로 이루어지는 3 층 구조로서 형성해도 되고, 내층이 되는 고융점 금속층 (91) 의 상하면에 외층이 되는 저융점 금속층 (92) 을 적층해도 되며, 반대로 내층이 되는 저융점 금속층 (92) 의 상하면에 외층이 되는 고융점 금속층 (91) 을 적층해도 된다.

또, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 도 38 에 나타내는 바와 같이, 고융점 금속층 (91) 과 저융점 금속층 (92) 이 번갈아 적층된 4 층 이상의 다층 구조로 해도 된다. 이 경우, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 최외층을 구성하는 금속층에 의해, 전체면 또는 서로 대향하는 한 쌍의 측면을 제외하고 피복된 구조로 해도 된다.

또, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 내층을 구성하는 저융점 금속층 (92) 의 표면에 고융점 금속층 (91) 을 스트라이프 형상으로 부분적으로 적층시켜도 된다. 도 39 는, 가용 도체 (13, 72, 21) 의 평면도이다.

도 39(A) 에 나타내는 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 저융점 금속층 (92) 의 표면에, 폭 방향으로 소정 간격으로, 선 형상의 고융점 금속층 (91) 이 길이 방향으로 복수 형성됨으로써, 길이 방향을 따라서 선 형상의 개구부 (93) 가 형성되고, 이 개구부 (93) 로부터 저융점 금속층 (92) 이 노출되어 있다. 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 저융점 금속층 (92) 이 개구부 (93) 로부터 노출함으로써, 용융한 저융점 금속과 고융점 금속의 접촉 면적이 늘어나고, 고융점 금속층 (91) 의 침식 작용을 보다 촉진시켜 용단성을 향상시킬 수 있다. 개구부 (93) 는, 예를 들어, 저융점 금속층 (92) 에 고융점 금속층 (91) 을 구성하는 금속의 부분 도금을 실시함으로써 형성할 수 있다.

또, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 도 39(B) 에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층 (92) 의 표면에, 길이 방향으로 소정 간격으로, 선 형상의 고융점 금속층 (91) 을 폭 방향으로 복수 형성함으로써, 폭 방향을 따라서 선 형상의 개구부 (93) 를 형성해도 된다.

또, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 도 40 에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층 (92) 의 표면에 고융점 금속층 (91) 을 형성함과 함께, 고융점 금속층 (91) 의 전체면에 걸쳐 원형 개구부 (94) 가 형성되고, 이 개구부 (94) 로부터 저융점 금속층 (92) 을 노출시켜도 된다. 개구부 (94) 는, 예를 들어, 저융점 금속층 (92) 에 고융점 금속층 (91) 을 구성하는 금속의 부분 도금을 실시함으로써 형성할 수 있다.

가용 도체 (13, 72, 21) 는, 저융점 금속층 (92) 이 개구부 (94) 로부터 노출함으로써, 용융된 저융점 금속과 고융점 금속의 접촉 면적이 늘어나고, 고융점 금속의 침식 작용을 보다 촉진시켜 용단성을 향상시킬 수 있다.

또, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 도 41 에 나타내는 바와 같이, 내층이 되는 고융점 금속층 (91) 에 다수의 개구부 (95) 를 형성하고, 이 고융점 금속층 (91) 에, 도금 기술 등을 이용하여 저융점 금속층 (92) 을 성막하고, 개구부 (95) 내에 충전해도 된다. 이에 따라, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 용융되는 저융점 금속이 고융점 금속에 접하는 면적이 증대하므로, 보다 단시간에 저융점 금속이 고융점 금속을 용식할 수 있도록 된다.

또, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 저융점 금속층 (92) 의 체적을 고융점 금속층 (91) 의 체적보다 많이 형성하는 것이 바람직하다. 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 발열체 (14) 의 발열에 의해 가열되고, 저융점 금속이 용융함으로써 고융점 금속을 용식하고, 이에 따라 신속하게 용융, 용단할 수 있다. 따라서, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 저융점 금속층 (92) 의 체적을 고융점 금속층 (91) 의 체적보다 많이 형성함으로써, 이 용식 작용을 촉진하고, 신속하게 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간을 단락할 수 있다.

또, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 도 42 에 나타내는 바와 같이, 대략 사각형 판 형상으로 형성되고, 외층을 구성하는 고융점 금속에 의해 피복되고 주면부 (13b, 72b, 21b) 보다 두껍게 형성된 서로 대향하는 한 쌍의 제 1 측연부 (13c, 72c, 21c) 와, 내층을 구성하는 저융점 금속이 노출되고 제 1 측연부 (13c, 72c, 21c) 보다 얇은 두께로 형성된 서로 대향하는 한 쌍의 제 2 측연부 (13d, 72d, 21d) 를 가져도 된다.

제 1 측연부 (13c, 72c, 21c) 는, 측면이 고융점 금속층 (91) 에 의해 피복됨과 함께, 이에 따라 가용 도체 (13, 72, 21) 의 주면부 (13b, 72b, 21b) 보다 두껍게 형성되어 있다. 제 2 측연부 (13d, 72d, 21d) 는, 측면에, 외주를 고융점 금속층 (91) 에 의해 둘러싸인 저융점 금속층 (92) 이 노출되어 있다. 제 2 측연부 (13d, 72d, 21d) 는, 제 1 측연부 (13c, 72c, 21c) 와 인접하는 양단부를 제외하고 주면부 (13b, 72b, 21b) 와 동일한 두께로 형성되어 있다.

이상과 같이 구성된 제 1 가용 도체 (13) 는, 도 43 에 나타내는 바와 같이, 제 1 측연부 (13c) 가 제 1, 2 의 전극 (11, 12) 간에 걸쳐 접속됨과 함께 발열체 인출 전극 (18) 및 지지 전극 (83) 상을 따라서 접속되고, 제 2 측연부 (13d) 가 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 상에 형성된 제 2 절연층 (82) 과 대향하는 방향으로 접속된다.

이에 따라, 단락 소자 (1) 는, 리플로우 실장시 등에 있어서 제 1 가용 도체 (13) 가 만곡하는 것을 확실하게 방지하고, 제 1 가용 도체 (13) 의 변형에 의해 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간이 단락되는 초기 단락을 방지할 수 있다. 또, 단락 소자 (1) 는, 발열체 (14) 의 발열 후, 제 1 가용 도체 (13) 를 신속하게 용융시키고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 상에 응집, 단락시킬 수 있다.

즉, 제 1 측연부 (13c) 는, 고융점 금속에 의해 피복되고, 저융점 금속층 (92) 도 노출되어 있지 않기 때문에 용식 작용이 잘 기능하지 않고, 용융하기까지 많은 열 에너지를 필요로 한다. 따라서, 제 1 가용 도체 (13) 는, 리플로우 실장시 등의 가열에 의해서도 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 간에 있어서 잘 휘지 않고, 만곡에 의해 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에 접촉하는 것에 의한 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간의 초기 단락을 방지할 수 있다.

또, 제 2 측연부 (13d) 는, 제 1 측연부 (13c) 보다 상대적으로 얇게 형성되어 있다. 또, 제 2 측연부 (13d) 의 측면은, 내층을 구성하는 저융점 금속층 (92) 이 노출되어 있다. 이에 따라, 제 2 측연부 (13d) 는, 저융점 금속층 (92) 에 의한 고융점 금속층 (91) 의 침식 작용이 기능하고, 또한, 침식되는 고융점 금속층 (91) 의 두께도 제 1 측연부 (13c) 에 비해 얇게 형성되어 있음으로써, 고융점 금속층 (91) 에 의해 두껍게 형성되어 있는 제 1 측연부 (13c) 에 비해, 적은 열 에너지로 신속하게 용융시킬 수 있다.

따라서, 단락 소자 (1) 는, 발열체 (14) 가 발열함으로써, 신속하게 제 2 측연부 (13d) 가 대향되어 있는 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (12) 사이가 용융하고, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 상에 용융 도체가 응집, 결합한다. 이에 따라, 단락 소자 (1) 는, 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 이 단락한다.

또, 이상과 같이 구성된 제 2 가용 도체 (72) 는, 도 44 에 나타내는 바와 같이, 고융점 금속에 의해 피복된 제 1 측연부 (72c) 를 발열체 인출 전극 (18) 과 발열체 급전 전극 (71) 사이에 걸쳐 배치 형성함으로써, 용단에 상당한 시간을 필요로 하기 때문에, 제 1 가용 도체 (13) 가 용융하여 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간이 단락할 때까지의 시간을 확보하고, 단락 전에 급전 경로 (3) 가 차단되는 사태를 방지할 수 있다.

또한, 보조 가용 도체 (21) 를 구비하고 있지 않은 단락 소자 (1, 40, 50, 70) 에 있어서도, 발열체 (14) 를 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 에 접속해도 된다. 예를 들어, 도 44 에 나타내는 바와 같이, 단락 소자 (70) 는, 발열체 (14) 를 제 2 전극 (12) 에도 접속하여 가열함으로써, 효율적으로 제 1 가용 도체 (13) 를 적시고, 용융 도체를 제 1, 제 2 전극 (11, 12) 간에 응집, 단락시킬 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 저융점 금속층 (92) 을 구성하는 땜납 박 등의 저융점 금속 박을, 고융점 금속층 (91) 을 구성하는 Ag 등의 금속으로 피복함으로써 제조된다. 저융점 금속층 박을 고융점 금속 피복하는 공법으로는, 장척 (長尺) 형상의 저융점 금속 박에 연속하여 고융점 금속 도금을 실시할 수 있는 전해 도금법이, 작업 효율상, 제조 비용 상, 유리해진다.

전해 도금에 의해 고융점 금속 도금을 실시하면, 장척 형상의 저융점 금속 박의 에지 부분, 즉, 측연부에 있어서 전류 밀도가 상대적으로 강해져, 고융점 금속층 (91) 이 두껍게 도금된다 (도 42 참조). 이에 따라, 측연부가 고융점 금속층에 의해 두껍게 형성된 장척 형상의 도체 리본 (96) 이 형성된다. 이어서, 이 도체 리본 (96) 을 길이 방향과 직교하는 폭 방향 (도 42 중 C-C' 방향) 으로, 소정 길이로 절단함으로써, 가용 도체 (13, 72, 21) 가 제조된다. 이에 따라, 가용 도체 (13, 72, 21) 는, 도체 리본 (96) 의 측연부가 제 1 측연부 (13c, 72c, 21c) 가 되고, 도체 리본 (96) 의 절단면이 제 2 측연부 (13d, 72d, 21d) 가 된다. 또, 제 1 측연부 (13c, 72c, 21c) 는, 고융점 금속에 의해 피복되고, 제 2 측연부 (13d, 72d, 21d) 는, 단면 (도체 리본 (96) 의 절단면) 에 상하 한 쌍의 고융점 금속층 (91) 과 고융점 금속층 (91) 에 의해 협지 (挾持) 된 저융점 금속층 (92) 이 외방에 노출되어 있다.

1 : 단락 소자
2 : 스위치
3 : 급전 경로
10 : 절연 기판
10a : 표면
10b : 이면
11 : 제 1 전극
11a : 외부 접속 단자
12 : 제 2 전극
12a : 외부 접속 단자
13 : 제 1 가용 도체
13a : 용융 도체
14 : 발열체
15 : 접합재
17 : 절연층
18 : 발열체 인출 전극
18a : 하층부
18b : 상층부
19 : 발열체 전극
21 : 보조 가용 도체
22 : 지지 전극
23 : 절연층
24 : 플럭스
25 : 커버 부재
26 : 외부 접속 전극
28 : 외부 회로
32 : 전류 제어 소자
35 : 검출 소자
40 : 단락 소자
50 : 단락 소자
51 : 제 1 회로
52 : 외부 회로
53 : 외부 전원
60 : 단락 회로
70 : 단락 소자
71 : 발열체 급전 전극
72 : 제 2 가용 도체
80 : 단락 소자
81 : 제 1 절연층
82 : 제 2 절연층
83 : 지지 전극
90 : 단락 소자
91 : 고융점 금속층
92 : 저융점 금속층
93 : 개구부
94 : 개구부
95 : 개구부
96 : 도체 리본

Claims (27)

1. 제 1 전극과,
   상기 제 1 전극과 인접하여 형성된 제 2 전극과,
   상기 제 1 전극에 지지되고, 용융함으로써, 상기 제 1, 제 2 전극간에 걸쳐 응집하고, 상기 제 1, 제 2 전극을 단락시키는 제 1 가용 도체와,
   상기 제 1 가용 도체를 가열하는 발열체를 구비하고,
   상기 제 1 가용 도체는, 상기 제 2 전극측에 돌출하여 지지되어 있고,
   상기 제 1 가용 도체는, 상기 제 2 전극과 이간함과 함께 중첩되어 있는, 단락 소자.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 전극의 상기 제 1 전극과 반대측, 또는 상기 제 1 전극의 상기 제 2 전극과 반대측에는, 상기 발열체와 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극이 형성되고,
   상기 발열체 인출 전극이 상기 제 1 가용 도체의 일단을 지지함으로써, 상기 제 1 전극 및 상기 제 1 가용 도체를 통해서, 상기 발열체에 급전하는 급전 경로가 형성되는, 단락 소자.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 가용 도체의 용융 도체에 의해 상기 제 1, 제 2 전극간이 단락한 후, 상기 제 1 전극과 상기 제 1 발열체 인출 전극 사이가 차단되는, 단락 소자.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 발열체 인출 전극은, 상기 제 1, 제 2 전극보다 상기 발열체와 이간한 위치에 배치 형성되어 있는, 단락 소자.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 전극의 상기 제 1 전극과 반대측, 또는 상기 제 1 전극의 상기 제 2 전극과 반대측에는, 상기 발열체와 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극이 형성되고,
   상기 발열체 인출 전극은, 상기 제 1, 제 2 전극 및 상기 제 1 가용 도체와 전기적으로 독립된 상기 발열체로의 급전 경로를 구성하는, 단락 소자.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 발열체 인출 전극과 인접하여 형성된 발열체 급전 전극과,
   상기 발열체 인출 전극 및 상기 발열체 급전 전극간에 걸쳐 탑재된 제 2 가용 도체를 갖는, 단락 소자.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 1 가용 도체가 용융하고, 그 제 1 가용 도체의 용융 도체에 의해 상기 제 1, 제 2 전극간이 단락된 후, 상기 제 2 가용 도체가 용융하고, 상기 발열체 인출 전극 및 상기 발열체 급전 전극간이 차단되는, 단락 소자.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 1 가용 도체는, 상기 제 2 가용 도체보다 상기 발열체에 근접하는 위치에 배치 형성되어 있는, 단락 소자.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 상기 제 2 가용 도체보다 단면적이 좁게 형성되어 있는, 단락 소자.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 상기 제 2 가용 도체보다 융점이 낮은, 단락 소자.
12. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 전극의 상기 발열체 인출 전극과 반대측에, 상기 제 1 가용 도체의 타단을 지지하는 지지 전극을 구비하는, 단락 소자.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열체는 절연층을 통해서 상기 제 1 전극 또는 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 연속되어 있는, 단락 소자.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 전극에 보조 가용 도체가 접속되고,
    상기 발열체는 상기 절연층을 통해서 상기 제 2 전극과도 연속되어 있는, 단락 소자.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및/또는 제 2 전극의 일부가, 열전도율이 10 W/m·K 이하의 절연 재료로 구성된 지지체에 지지되어 있는, 단락 소자.
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열체가 형성된 절연 기판과,
    상기 발열체를 피복함과 함께, 상기 제 1, 제 2 전극이 적층된 제 1 절연층과,
    상기 제 1, 제 2 전극 상에, 상기 제 1, 제 2 전극의 대향하는 각 선단부를 노출시켜 적층된 제 2 절연층과,
    상기 제 1, 제 2 전극과 인접하고, 상기 발열체와 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극을 구비하고,
    상기 제 1 가용 도체는, 상기 제 2 절연층에 지지됨과 함께, 일단이 상기 발열체 인출 전극에 접속되고, 타단이 상기 제 1 전극에 접속되어 있는, 단락 소자.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 절연층은 상기 제 1, 2 전극의 대향하는 각 선단부를 노출시키는 개구를 갖고, 상기 제 1 가용 도체가 상기 제 2 절연층의 상기 개구를 덮도록 탑재되어 있는, 단락 소자.
18. 제 1 항에 있어서,
    커버 부재를 구비하고,
    상기 제 2 전극은, 상기 커버 부재의 천면부에 상기 제 1 전극과 대향하여 형성되어 있는, 단락 소자.
19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, Sn 혹은 Sn 을 주성분으로 하는 합금, 또는 Pb 혹은 Pb 를 주성분으로 하는 합금인, 단락 소자.
20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는, 저융점 금속과 고융점 금속을 적층한 복합 재료인, 단락 소자.
21. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 가용 도체는, Sn 혹은 Sn 을 주성분으로 하는 합금, 또는 Pb 혹은 Pb 를 주성분으로 하는 합금인, 단락 소자.
22. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 가용 도체는, 저융점 금속과 고융점 금속을 적층한 복합 재료인, 단락 소자.
23. 제 20 항에 있어서,
    상기 저융점 금속은, Sn 또는 Sn 을 40 ％ 이상 포함하는 합금이고, 상기 고융점 금속은, Ag, Cu, 또는 Ag 혹은 Cu 를 주성분으로 하는 합금인, 단락 소자.
24. 제 22 항에 있어서,
    상기 저융점 금속은, Sn 또는 Sn 을 40 ％ 이상 포함하는 합금이고, 상기 고융점 금속은, Ag, Cu, 또는 Ag 혹은 Cu 를 주성분으로 하는 합금인, 단락 소자.
25. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는 판 형상으로 형성되고, 상기 제 1 전극과의 접속 면적의 2 배 이상의 면적을 갖는, 단락 소자.
26. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가용 도체는 선 형상이고, 제 1 전극과의 접속 길이의 2 배 이상의 길이를 갖는, 단락 소자.
27. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 전극의 간격은, 상기 제 1, 제 2 전극 간격의 연장선 상에 있어서의 상기 제 1 전극의 폭 이하인, 단락 소자.

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