KR20110117179A - 보호 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과전류 등에 의한 보호 동작 시에 가용 도체가 안정하면서 신속하게 용단 가능하도록 한 보호 소자를 제공한다. 절연성의 베이스 기판 (11) 상에 배치되고 보호 대상 기기의 전력 공급 경로에 접속되어 소정의 이상 전력에 의해 용단하는 가용 도체 (13)와, 가용 도체 (13)을 덮어 베이스 기판 (11)에 부착된 절연 커버 (14)를 구비한다. 가용 도체 (13)에 도포되고 절연 커버 (14) 내에 설치된 플럭스 (19)를 갖는다. 가용 도체 (13)은, 용융한 가용 도체 (13)에 대하여 습윤성이 좋은 금속 성분을 함유한 솔더 페이스트 (20)을 통해, 베이스 기판 (11) 상의 도체층 (17) 및 전극 (12)에 고정되어 있다. 솔더 페이스트 (20)은, 전극 (12) 및 도체층 (17) 상에서 가용 도체 (13)의 주연부보다 외측으로 퍼져 있다.

Description

보호 소자 {PROTECTION ELEMENT}

본 발명은 전자 기기 등에 과대한 전류 또는 전압이 인가된 경우에, 그 열에 의해 가용 도체가 용단하여 전류를 차단하는 보호 소자에 관한 것이다.

종래, 이차 전지 장치 등에 탑재되는 보호 소자는, 과전류뿐만 아니라 과전압 방지 기능도 갖는 것이 이용되고 있다. 이 보호 소자는, 기판 상에 발열체가 설치되고 추가로 절연층을 사이에 두고 저융점 금속편으로 이루어지는 가용 도체가 적층되며, 과전류에 의해 가용 도체가 용단되도록 형성되어 있다. 또한, 과전압이 생긴 경우에는 보호 소자 내의 발열체에 통전되고, 발열체의 열에 의해 가용 도체가 용단된다. 가용 도체의 용단은, 저융점 금속인 가용 도체의 용융시에, 접속한 도체층의 표면에 대한 양호한 습윤성에 기인하여 생긴다. 용융한 저융점 금속은 전극 등의 도체층 상으로 끌어 당겨지고, 그 결과 가용 도체가 분단되어 전류가 차단되는 것이다.

한편, 최근의 휴대 기기 등의 전자 기기의 소형화에 따라, 이러한 종류의 보호 소자에도 소형화·박형화가 요구되고, 또한 동작의 안정성과 고속화가 요구되고 있다. 이에, 그 수단으로서 절연 기판 상에 저융점 금속체의 가용 도체를 배치함과 동시에, 이것을 절연 커버로 밀봉하고, 가용 도체에는 플럭스를 도포하여 형성된 것이 있다. 이 플럭스는 가용 도체의 표면의 산화 방지를 도모함과 동시에, 가용 도체의 가열 시에 신속하면서 안정적으로 가용 도체가 용단되도록 설치되어 있다.

그와 같은 보호 소자로서는 도 13, 도 14에 나타내는 구조의 것이 있다. 이 보호 소자는 베이스 기판 (1)의 양단 상에 형성된 한 쌍의 전극 (5a) 사이에 저항체로 이루어지는 발열체 (2)가 설치되어 있다. 발열체 (2)에는 절연층 (3)을 통해 한쪽 전극 (5a)에 접속한 도체층 (4)가 적층되어 있다. 베이스 기판 (1)의 다른 쪽의 양단에도 다른 한 쌍의 전극 (5b)가 설치되고, 이 전극 (5b) 사이에 저융점 금속편으로 이루어지는 가용 도체 (6)이 솔더 페이스트 (7)에 의해 접속되어 있다. 가용 도체 (6)은 그의 하층의 도체층 (4)에도 솔더 페이스트 (7)에 의해 접속되어 있다. 베이스 기판 (1) 상의 가용 도체 (6)에는 플럭스 (8)이 도포되고, 베이스 기판 (1)을 덮는 절연 커버 (9)가 부착되어, 보호 소자가 형성되어 있다.

과전류 등에 의한 저융점 금속의 가용 도체 (6)의 용단은, 가용 도체 (6)의 용융시에, 접속한 도체층 (4)나 전극 (5b)의 표면에 대한 가용 도체 (6)의 습윤성에 의해, 용융한 가용 도체 (6)이 도체층 (4) 및 전극 (5b) 상으로 끌어 당겨지고, 전극 (5b) 사이의 가용 도체 (6)이 분단되어 전류가 차단된다. 따라서, 이 습윤성이 전류의 차단 특성에 크게 영향을 준다.

가용 도체의 용단시의 응집 동작이나 습윤성을 감안하여, 용단 특성을 개선한 보호 소자로서 특허문헌 1에 개시된 구성의 보호 소자가 있다. 이 보호 소자는, 절연 기판과, 이 절연 기판의 표면에 격리하여 형성된 한 쌍의 전극과, 이 한 쌍의 전극 사이에 걸쳐 접속된 가용 합금과, 가용 합금에 피착된 플럭스와, 플럭스를 덮는 절연 밀봉재로 이루어지는 보호 소자이다. 그리고, 가용 합금의 형성 위치에, 상기 절연 기판보다 용융한 가용 합금에 대한 습윤성이 작은 바탕층을 형성한 것이다. 이에 따라, 가용 합금의 용융시에, 용융한 가용 합금이 바탕층에 의해 튕겨져서 신속히 용단한다. 또한, 용단 시에 스파크가 발생하지 않고, 용융한 가용 합금이 그의 표면 장력에 의해 전극으로 쉽게 응집하여 확실히 용단되는 것이다.

기타, 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, 저융점 금속체의 용단시의 응집에 의한 회로 차단 시간을 짧게 하는 기술로서, 저융점 금속체에 전류를 통하게 하는 한 쌍의 전극 사이에 2조 이상의 저융점 금속체를 설치하고, 그 전극 사이의 각 저융점 금속체를 독립한 상태로 구분함으로써, 저융점 금속체에서의 용단 개시점을 증가시켜, 동작시간을 단축함과 동시에 안정화시킨 보호 소자가 제안되어 있다.

일본 특허 공개 제2000-285777호 공보 일본 특허 공개 제2004-214032호 공보

상술한 도 13에 나타내는 구조의 보호 소자의 경우, 용단 시에 도 14, 도 15에 나타낸 바와 같이, 가용 도체 (6)이 도체층 (4) 상에서 응집하고, 둥글게 부풀어 올라 절연 커버 (9)의 내면에 접촉하고, 열이 빠져나가 용단 시간이 연장되어 안정한 용융의 방해가 되었다. 특히 보호 소자의 소형화·박형화에 의해 절연 커버 (9)의 높이가 낮아져, 베이스 기판 (1)과의 사이의 용융 공간이 좁아지면, 용융 금속이 절연 커버 (9)의 내면에 접촉하기 쉬워져, 보호 소자의 박형화와 용단 시간의 신속화, 안정화와는 서로 상반되는 문제가 되었다.

또한, 가용 도체 (6)에는 산화 방지를 위한 플럭스 (8)을 도포하고 있지만, 가용 도체 (6)이 용융하여 습윤 확장되는 양단의 전극 (5b) 측에 대해서는 플럭스 (8)은 도포되지 않아, 표면이 산화하여 습윤성이 저하되는 문제가 있었다. 그리고, 전극 (5b) 표면의 산화에 의해 용단 후에 가용 도체 (6)이 습윤 확장되기 때문에 전극 (5b)의 표면을 충분히 이용할 수 없어, 용융한 가용 도체 (6)이, 접속된 도체층 (4)의 표면의 일부에서밖에 습윤 확장되지 않는 것이었다. 용융한 가용 도체 (6)은, 접속된 도체층 (4) 및 전극 (5b)의 표면 전체로 습윤 확장하는 것이 이상적이지만, 종래의 구조에서는 도 14, 도 15에 나타낸 바와 같이, 용융한 가용 도체 (6)이 퍼지지 않고 부풀어 올라, 절연 커버 (9)의 내면에 접촉하여 열이 빠져 나가, 용단의 동작시간이 길어진다는 문제가 발생하였다.

또한, 상술한 문제는 활성도가 높은 플럭스를 이용한 경우에는 용단에 악영향을 미치는 일은 비교적 적은 것이었다. 그러나, 사용하는 재료에 대하여 환경 부하를 경감시키기 위한 플럭스의 할로겐 프리화를 진행해 감에 있어서는 큰 문제가 된다. 일반적으로 할로겐 프리 플럭스는 활성도가 낮으므로, 가용 도체 (6)에 도포한 플럭스 (8)만으로는 용융한 가용 도체 (6)이 도체층 (4) 및 전극 (5b) 상에 습윤 확장되지 않기 때문에, 가용 도체 (6)을 신속하면서 안정적으로 용단하기 어렵다는 문제가 생기는 것이었다.

또한, 특허문헌 1에 개시된 보호 소자의 경우, 용융한 가용 합금에 대하여 절연 기판보다 습윤성이 작은 바탕층을 형성하고, 용융한 가용 합금이 바탕층에 의해 튕겨지도록 하고 있기 때문에, 용융한 가용 합금은 보다 높게 부풀어오르는 형상이 된다. 따라서, 용융 합금은 절연 커버의 박형화에 의해 내면에 접촉할 가능성이 보다 높아짐으로써, 상술한 문제점이 더욱 커진다.

특허문헌 2에 개시된 보호 소자의 경우도, 마찬가지로 보호 소자의 박형화에 의해 용융 금속이 절연 커버에 접촉하기 쉽다는 문제가 있다. 또한, 2조 이상의 저융점 금속체를 설치하고, 이들을 독립적으로 구분하는 것은 보호 소자의 제조상 특수 금형을 필요로 하여 제조 비용이 높아진다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 배경 기술을 감안하여 이루어진 것으로, 과전류 등에 의한 보호 동작 시에 가용 도체가 안정하면서 신속하게 용단 가능하도록 한 보호 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 절연성의 베이스 기판 상에 배치되고 보호 대상 기기의 전력 공급 경로에 접속되어 소정의 이상 전력에 의해 용단하는 가용 도체와, 상기 가용 도체를 소정의 공간을 통해 덮어 상기 베이스 기판에 부착된 절연 커버와, 상기 가용 도체 표면에 도포되고 상기 공간 내에 위치한 플럭스를 가지며, 상기 보호 대상 기기에 상기 이상 전력이 공급된 경우에 상기 가용 도체가 용단하여 그의 전류 경로를 차단하는 보호 소자이며, 상기 가용 도체는, 용융한 상기 가용 도체에 대하여 습윤성이 좋은 금속 성분을 함유한 도전성 페이스트를 통해, 상기 베이스 기판 상의 도체층 및 전극에 고정되고, 상기 도전성 페이스트는 상기 도체층 상에서 상기 가용 도체의 주연부보다 외측으로 퍼져 설치되어 있는 보호 소자이다.

상기 도전성 페이스트 중의 금속 성분은 상기 가용 도체의 융점보다 낮은 융점의 것이다. 특히 상기 도전성 페이스트는 상기 가용 도체를 상기 도체층 및 상기 전극에 고정하는 솔더 페이스트이다. 또한, 상기 도전성 페이스트는 상기 전극 상에서 상기 가용 도체의 주연부보다 외측으로 퍼져 설치되어 있는 것이다. 상기 솔더 페이스트는 상기 전극 표면에 상기 가용 도체를 고정한 후에도 플럭스 성분이 남은 상태로 퍼져 있는 것이다.

상기 도전성 페이스트는 상기 도체층 표면에서 상기 가용 도체의 주연부로부터 방사상으로 퍼져 있는 것이다. 또한, 상기 도전성 페이스트는 상기 전극 표면에서 상기 가용 도체의 주연부로부터 방사상으로 퍼져 있는 것이다.

또한, 상기 도전성 페이스트는 상기 도체층 표면에서 상기 가용 도체의 주연부로부터 상기 도체층의 단연부에 퍼져 있는 것이다. 또한, 상기 도전성 페이스트는 상기 전극 표면에서 상기 가용 도체의 주연부로부터 상기 전극의 단연부에 퍼져 있는 것이다.

상기 절연 커버는 그의 내면 중앙부에 상기 플럭스 유지용 돌조(突條)부를 구비한 것이다.

본 발명의 보호 소자에 따르면, 가용 도체가 용단했을 때에, 용융 금속이 확실히 넓게 전극이나 도체층의 표면으로 습윤 확장되어, 안정하고 신속한 용단 동작이 가능해진다. 또한, 가용 도체가 절연 커버에 접촉하지 않기 때문에 용단 동작에 지연이 생기지 않아, 보다 안정하고 확실한 동작이 가능해져, 보호 소자의 박형화에 공헌하는 것이다.

또한, 도전성 페이스트는 가용 도체 고정용 솔더 페이스트를 이용할 수 있어, 종래 가용 도체의 고정용에 이용하던 솔더 페이스트의 형성 패턴을 변경하는 것 만으로 실시할 수 있어, 어떤 공정 수나 비용의 증가가 없는 것이다. 또한, 솔더 페이스트가 설치된 전극이나 도체층 표면의 산화가 억제되고, 용융 금속에 대한 표면의 습윤성의 열화가 방지되기 때문에, 이에 의해서도 가용 도체의 용단 특성은 안정한 것이 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 보호 소자의 절연 커버를 벗긴 상태의 평면도이다.
도 2는 절연 커버를 부착한 상태의 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태의 보호 소자의 가용 도체를 부착하기 전의 상태의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태의 보호 소자의 사용예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태의 보호 소자가 작동하여, 가용 도체가 용단한 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태의 보호 소자가 작동하여, 가용 도체가 용단한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태의 솔더 페이스트의 도포 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태의 보호 소자가 작동하여, 가용 도체가 용단한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 형태의 솔더 페이스트의 도포 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태의 보호 소자가 작동하여, 가용 도체가 용단한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 형태의 보호 소자의 종단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시 형태의 보호 소자가 작동하여, 가용 도체가 용단한 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 13은 종래의 보호 소자의 종단면도이다.
도 14는 종래의 보호 소자가 작동하여, 가용 도체가 용단한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 15는 종래의 보호 소자가 작동하여, 가용 도체가 용단한 상태를 나타내는 종단면도이다.

이하, 본 발명의 보호 소자의 제1 실시 형태에 대하여 도 1 내지 도 6을 기초로 하여 설명한다. 본 실시 형태의 보호 소자 (10)은 절연성의 베이스 기판 (11)의 상면 양단에 한 쌍의 전극 (12)가 설치되고, 한 쌍의 전극 (12)와 직교하는 대향 가장자리부에도 다른 한 쌍의 전극 (21)이 설치되어 있다. 한 쌍의 전극 (21)에는 저항체로 이루어지는 발열체 (15)가 접속되고, 발열체 (15) 상에는 절연층 (16)을 통해 한쪽 전극 (21)에 접속된 도체층 (17)이 적층되어 있다. 그리고, 도체층 (17)과 한 쌍의 전극 (12)에는 솔더 페이스트 (20)이 도포되고, 솔더 페이스트 (20)을 통해, 저융점 금속으로 이루어지는 퓨즈인 가용 도체 (13)이 한 쌍의 전극 (12) 사이에 접속 고정되어 있다. 또한, 베이스 기판 (11)에는 가용 도체 (13)과 대면하여 절연체의 절연 커버 (14)가 부착되어 있다.

여기서, 베이스 기판 (11)의 재질로서는 절연성을 갖는 것일 수 있고, 예를 들면 세라믹 기판, 유리 에폭시 기판과 같은 프린트 배선 기판에 이용되는 절연 기판이 바람직하다. 그 밖에 적절히 용도에 맞춰 유리 기판, 수지 기판, 절연 처리 금속 기판 등을 사용할 수 있지만, 내열성이 우수하고, 열 전도성이 좋은 세라믹 기판이 보다 바람직하다.

전극 (12, 21) 및 도체층 (17)로서는, 구리 등의 금속박, 또는 표면이 Ag-Pt, Au 등으로 도금되어 있는 도체 재료를 사용할 수 있다. 또한, Ag 페이스트 등의 도전성 페이스트를 도포하여 소성한 도체층 (17) 및 전극 (12, 21)일 수 있고, 증착 등에 의한 금속 박막 구조일 수도 있다.

가용 도체 (13)의 저융점 금속박으로서는 소정의 전력으로 용융하는 것일 수 있고, 퓨즈 재료로서 공지된 다양한 저융점 금속을 사용할 수 있다. 예를 들면, BiSnPb 합금, BiPbSn 합금, BiPb 합금, BiSn 합금, SnPb 합금, SnAg 합금, PbIn 합금, ZnAl 합금, InSn 합금, PbAgSn 합금 등을 사용할 수 있다.

발열체 (15)를 형성하는 저항체는, 예를 들면 산화루테늄, 카본 블랙 등의 도전 재료와, 유리 등의 무기계 결합제 또는 열경화성 수지 등의 유기계 결합제로 이루어지는 저항 페이스트를 도포하여 소성한 것이다. 또한, 산화루테늄, 카본 블랙 등의 박막을 인쇄하여 베이킹한 것이나, 도금, 증착, 스퍼터링에 의해 형성할 수도 있고, 이들 저항체 재료의 필름을 첩부, 적층하는 등 하여 형성한 것일 수도 있다.

베이스 기판 (11)에 부착된 절연 커버 (14)는 일측면이 개구한 상자형으로 형성되고, 가용 도체 (13)에 대하여 소정의 공간 (18)을 형성하여 베이스 기판 (11)에 씌워져 있다. 절연 커버 (14)의 재질은 가용 도체 (13)의 용단 시의 열에 견딜 수 있는 내열성과 보호 소자 (10)로서의 기계적인 강도를 갖는 절연 재료일 수 있다. 예를 들면, 유리, 세라믹, 플라스틱, 유리 에폭시 수지와 같은 프린트 배선 기판에 이용되는 기판 재료 등, 다양한 재료를 적용할 수 있다. 또한, 금속판을 이용하여 베이스 기판 (11)과의 대향면에 절연성 수지 등의 절연층을 형성한 것일 수도 있다. 바람직하게는, 세라믹과 같은 기계적 강도 및 절연성이 높은 재료이면 보호 소자 전체의 박형화에도 기여하여 바람직하다.

가용 도체 (13)의 표면 전체면에는 그의 표면의 산화를 방지하기 위해 플럭스 (19)가 설치되어 있다. 플럭스 (19)는 브롬 등의 할로겐 원소를 갖지 않는, 할로겐 프리의 플럭스가 바람직하다. 플럭스 (19)는 가용 도체 (13) 상에서 표면 장력에 의해 유지되면서 공간 (18) 내에 수용되어, 도 2에 나타낸 바와 같이 절연 커버판 (14)의 내면에도 부착되고, 그의 표면 장력에 의해 유지된다.

솔더 페이스트 (20)로서는, 용융한 가용 도체 (13)에 대하여 습윤성이 좋은 금속 성분을 함유한 것으로, 납프리의 것이 바람직하고, 예를 들면 주석(Sn), 은(Ag), 구리(Cu)계의 솔더 페이스트를 이용할 수 있다. 솔더 페이스트 (20)은 플럭스 성분 중에 Sn 등의 합금의 금속 입자를 함유하는 것으로, 여기서 이용되는 플럭스도 할로겐 프리의 것이 바람직하다. 솔더 페이스트 (20) 중의 금속 입자의 용융 온도는 가용 도체 (13)의 용융 온도 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 가능한 한 가까운 온도, 예를 들면 10℃ 이내의 온도차로 용융하는 것이면 좋다. 솔더 페이스트 (20)의 도포 패턴은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 도체층 (17) 표면에서 가용 도체 (13)이 적층되는 부분에서부터 튀어나와서 도체층 (17)의 단연부로 연장되어 형성되어 있다. 또한, 전극 (12) 상에서는 가용 도체 (13)이 얹어지는 부분의 거의 전체면에 도포되어 있다.

여기서, 가용 도체 (13)은 솔더 페이스트 (20)이 상기 소정 패턴으로 인쇄 형성된 전극 (12) 및 도체층 (17) 상에 얹어지고, 리플로우로를 통과하여 고정된다. 이 때, 가용 도체 (13)이 용융하지 않는 온도에서 처리되는 것으로, 솔더 페이스트 (20) 중의 금속 입자는 완전히 용융하지 않고, 플럭스 성분도 남은 상태에서 가용 도체 (13)이 고정된다.

다음으로, 본 실시 형태의 보호 소자 (10)을 전자 기기에 이용한 예로서, 이차 전지 장치의 과전류·과전압 보호 회로 (24)에 대하여 도 4를 기초로 하여 설명한다. 이 과전류·과전압 보호 회로 (24)는 보호 소자 (10)의 한 쌍의 전극 (12)가 출력 단자 A1과 입력 단자 B1와의 사이에 직렬로 접속되고, 보호 소자 (10)의 한 쌍의 전극 (12)의 한쪽 단자가 입력 단자 B1에 접속되고, 다른 쪽의 전극 (12)가 출력 단자 A1에 접속되어 있다. 그리고, 가용 도체 (13)의 중점이 발열체 (15)의 일단에 접속되고, 전극 (21)의 한쪽 단자가 발열체 (15)의 다른 쪽 단자에 접속되어 있다. 발열체 (15)의 다른 쪽 단자는 트랜지스터 Tr의 콜렉터에 접속되고, 트랜지스터 Tr의 이미터가, 다른 쪽의 입력 단자 A2와 출력 단자 B2와의 사이에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 Tr의 베이스에는 저항 R을 통해 제너 다이오드 ZD의 애노드가 접속되고, 제너 다이오드 ZD의 캐소드가 출력 단자 A1에 접속되어 있다. 저항 R은 출력 단자 A1, A2 사이에, 이상으로 설정된 소정의 전압이 인가되었을 때에, 제너 다이오드 ZD에 항복 전압 이상의 전압이 인가되는 바와 같은 값으로 설정되어 있다.

출력 단자 A1, A2 사이에는, 예를 들면 리튬 이온 전지 등의 피보호 장치인 이차 전지 (23)의 전극 단자가 접속되고, 입력 단자 B1, B2에는 이차 전지 (23)에 접속하여 사용되는 도시하지 않은 충전기 등의 장치의 전극 단자가 접속된다.

다음으로, 본 실시 형태의 보호 소자 (10)의 동작에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 과전류·과전압 보호 회로 (24)가 부착된 리튬 이온 전지 등의 이차 전지 장치에 있어서, 그의 충전시에 이상 전압이 출력 단자 A1, A2에 인가되면, 이상 설정된 소정의 전압으로 제너 다이오드 ZD에 항복 전압 이상의 역전압이 인가되어, 제너 다이오드 ZD가 도통한다. 제너 다이오드 ZD의 도통에 의해, 트랜지스터 TR의 베이스에 베이스 전류 ib가 흐르고, 그에 따라 트랜지스터 Tr이 온(on)하고, 콜렉터 전류 ic가 발열체 (15)에 흘러 발열체 (15)가 발열한다. 이 열이, 발열체 (15) 상의 저융점 금속의 가용 도체 (13)에 전달되어, 가용 도체 (13)이 용단하고, 입력 단자 B1과 출력 단자 A1 사이의 도통이 차단되어, 출력 단자 A1, A2에 과전압이 인가되는 것을 방지한다. 또한, 이상 전류가 출력 단자 A1을 향해 흐른 경우에도, 가용 도체 (13)이 그 전류에 의해 발열하여 용단하도록 설정되어 있다.

보호 소자 (10)의 보호 동작 시에는, 우선 솔더 페이스트 (20)의 금속 입자가 용융하여 전극 (12) 및 도체층 (17) 상에 퍼진다. 그리고, 거의 간격을 두지 않고 거의 동시에 가용 도체 (13)이 용융하여, 도 5에 나타낸 바와 같이 용단한다. 이 때 가용 도체 (13)이 용단할 때, 도 6에 나타낸 바와 같이, 솔더 페이스트 (20)이 용융하여 습윤 확장된 전극 (12) 상 및 도체층 (17) 상에서 가용 도체 (13)도 넓게 습윤 확장되고, 가용 도체 (13)이 절연 커버 (14) 내의 공간 (18)에서 높게 부풀어 오르지 않아 절연 커버 (14)의 내면에 접촉하지 않는다.

본 실시 형태의 보호 소자 (10)에 따르면, 가용 도체 (13)이 용단할 때에, 우선 솔더 페이스트 (20)이 넓게 전극 (12) 및 도체층 (17)의 표면에 습윤 확장되어 안정하고 신속한 용단 동작이 가능해진다. 또한, 가용 도체 (13)이 절연 커버 (14)에 접촉하지 않기 때문에 용단 동작의 지연이 생기지 않아 안정하고 확실한 보호 동작이 가능해져, 보다 박형의 보호 소자 (10)을 형성할 수 있다. 또한, 솔더 페이스트 (20)은 가용 도체 (13)의 고정용 땜납을 겸용하고 있는 것으로, 종래의 고정용 솔더 페이스트 (20)의 형성 패턴을 변경하는 것만으로 실시할 수 있어, 어떤 공정 수나 비용의 증가가 없는 것이다. 또한, 솔더 페이스트 (20)이 설치된 전극 (12)나 도체층 (17)의 표면의 산화가 억제되고, 이에 의해서도 가용 도체 (13)의 용단 특성이 안정한 것이 된다. 특히 저전력의 발열 동작 특성에 있어서, 종래의 동작 편차보다 매우 작게 할 수 있고, 더구나 환경 부하가 작고 고성능인 보호 소자 (10)을 제공할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 보호 소자의 제2 실시 형태에 대하여 도 7, 도 8을 기초로 하여 설명한다. 여기서, 상술한 실시 형태와 동일한 부재는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 보호 소자 (10)은 가용 도체 (13)을 고정한 솔더 페이스트 (20)의 인쇄 패턴을 바꾼 것으로, 도 7에 나타낸 바와 같이, 가용 도체 (13)의 탑재 위치로부터 방사상으로 솔더 페이스트 (20)의 인쇄 라인이 뻗어 있는 것이다.

보호 소자 (10)의 보호 동작 시에도, 우선 솔더 페이스트 (20)의 금속 입자가 용융하여, 전극 (12) 및 도체층 (17) 상에 도 8에 나타낸 바와 같이 퍼진다. 그리고, 거의 간격을 두지 않고 거의 동시에 가용 도체 (13)이 용융하여 용단한다. 이 때 가용 도체 (13)은, 도 8에 나타낸 바와 같이 솔더 페이스트 (20)의 용융 패턴 상에 넓게 습윤 확장된다. 따라서, 상기 실시 형태와 비교하여 가용 도체 (13)의 용융 금속의 부풀어 오름은 보다 낮은 것으로서, 보다 박형의 보호 소자에 이용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 보호 소자의 제3 실시 형태에 대하여 도 9, 도 10을 기초로 하여 설명한다. 여기서, 상술한 실시 형태와 동일한 부재는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 보호 소자 (10)은 가용 도체 (13)을 고정한 솔더 페이스트 (20)의 인쇄 패턴을 더 변경한 것으로, 도 9에 나타낸 바와 같이, 가용 도체 (13)의 탑재 위치의 전극 (12) 및 도체층 (17)의 표면의 대부분에 솔더 페이스트 (20)을 인쇄 또는 도포한 것이다.

이에 따라, 보호 소자 (10)의 보호 동작 시에 있어서, 보다 넓게 솔더 페이스트 (20)의 금속 입자가 용융하여, 도 10에 나타낸 바와 같이 넓게 습윤 확장된다. 그리고, 거의 동시에 가용 도체 (13)이 용융하여 용단하고, 솔더 페이스트 (20)의 용융 패턴 상에 넓게 습윤 확장된다. 따라서, 상기 실시 형태와 비교하여, 가용 도체 (13)의 용융 금속의 부풀어 오름은 더욱 낮은 것으로서, 보다 박형의 보호 소자에 이용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 보호 소자의 제4 실시 형태에 대하여 도 11, 도 12를 기초로 하여 설명한다. 여기서, 상술한 실시 형태와 동일한 부재는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 보호 소자 (10)은 가용 도체 (13)을 고정한 솔더 페이스트 (20)의 인쇄 패턴은 상술한 각 실시 형태와 마찬가지이고, 도 11에 나타낸 바와 같이, 절연 커버 (14)의 내면 중앙부에 플럭스 (19) 유지용 돌조부 (22)를 형성한 것이다. 돌조부 (22)는 절연 커버 (14)와 일체로 형성되어 있다.

본 실시 형태는 절연 커버 (14)의 내면에 형성된 돌조부 (22)에 플럭스 (19)가 확실히 유지되어, 가용 도체 (13)의 중앙부에서 위치 어긋남 없이 안정적으로 그 위치가 유지되도록 한 것이다. 이에 따라, 안정한 용단 동작을 유지할 수 있다. 그리고, 도 12에 나타낸 바와 같이, 용단 시에 가용 도체 (13)이 높게 부풀어 오르지 않기 때문에 돌조부 (22)에 접촉하는 일이 없어, 돌조부 (22)에 의해 용단 동작에 지연 등의 악영향이 미치지 않는다.

또한, 본 발명의 보호 소자는 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 솔더 페이스트의 재료나 패턴은 적절히 설정 가능한 것이다. 또한, 플럭스나 그 밖의 재료는 불문하는 것으로서, 적의 적절한 재료를 선택할 수 있는 것이다.

10: 보호 소자
11: 베이스 기판
12, 21: 전극
13: 가용 도체
14: 절연 커버
15: 발열체
16: 절연층
17: 도체층
19: 플럭스
20: 솔더 페이스트

Claims (10)

1. 절연성의 베이스 기판 상에 배치되고 보호 대상 기기의 전력 공급 경로에 접속되어 소정의 이상 전력에 의해 용단하는 가용 도체와, 상기 가용 도체를 소정의 공간을 통해 덮어 상기 베이스 기판에 부착된 절연 커버와, 상기 가용 도체 표면에 도포되고 상기 공간 내에 위치한 플럭스를 가지며, 상기 보호 대상 기기에 상기 이상 전력이 공급된 경우에 상기 가용 도체가 용단하여 그의 전류 경로를 차단하는 보호 소자에 있어서,
   상기 가용 도체는, 용융한 상기 가용 도체에 대하여 습윤성이 좋은 금속 성분을 함유한 도전성 페이스트를 통해, 상기 베이스 기판 상의 도체층 및 전극에 고정되고,
   상기 도전성 페이스트는 상기 도체층 상에서 상기 가용 도체의 주연부보다 외측으로 퍼져 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 보호 소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 페이스트 중의 금속 성분은 상기 가용 도체의 융점보다 낮은 융점인 보호 소자.
3. 제2항에 있어서, 상기 도전성 페이스트는 상기 가용 도체를 상기 도체층 및 상기 전극에 고정하는 솔더 페이스트인 보호 소자.
4. 제2항에 있어서, 상기 도전성 페이스트는 상기 전극 상에서 상기 가용 도체의 주연부보다 외측으로 퍼져 설치되어 있는 보호 소자.
5. 제3항에 있어서, 상기 솔더 페이스트는 상기 전극 표면에 상기 가용 도체를 고정한 후에도 플럭스 성분이 남은 상태로 퍼져 있는 보호 소자.
6. 제2항에 있어서, 상기 도전성 페이스트는 상기 도체층 표면에서 상기 가용 도체의 주연부로부터 방사상으로 퍼져 있는 보호 소자.
7. 제4항에 있어서, 상기 도전성 페이스트는 상기 전극 표면에서 상기 가용 도체의 주연부로부터 방사상으로 퍼져 있는 보호 소자.
8. 제2항에 있어서, 상기 도전성 페이스트는 상기 도체층 표면에서 상기 가용 도체의 주연부로부터 상기 도체층의 단연부에 퍼져 있는 보호 소자.
9. 제4항에 있어서, 상기 도전성 페이스트는 상기 전극 표면에서 상기 가용 도체의 주연부로부터 상기 전극의 단연부에 퍼져 있는 보호 소자.
10. 제3항에 있어서, 상기 절연 커버는 그의 내면 중앙부에 상기 플럭스 유지용 돌조(突條)부를 구비한 것인 보호 소자.

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