KR20170129953A - 퓨즈 엘리먼트, 퓨즈 소자, 보호 소자, 단락 소자, 전환 소자 - Google Patents

Abstract

리플로우 실장에 의해서도 퓨즈 엘리먼트의 변형을 방지하여, 안정적인 용단 특성을 유지할 수 있는 퓨즈 엘리먼트를 제공한다. 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 저융점 금속층 (2) 과, 저융점 금속층 (2) 보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층 (3) 과, 상기 저융점 금속층 (2) 보다 융점이 높은 고융점 물질을 갖고, 저융점 금속의 유동 또는 제 1 고융점 금속층 (3) 과 저융점 금속층 (2) 의 적층체의 변형을 규제하는 규제부 (5) 를 구비한다.

Description

퓨즈 엘리먼트, 퓨즈 소자, 보호 소자, 단락 소자, 전환 소자{FUSE ELEMENT, FUSE DEVICE, PROTECTIVE DEVICE, SHORT-CIRCUIT DEVICE, SWITCHING DEVICE}

본 발명은, 전류 경로 상에 실장되어, 정격을 초과하는 전류가 흘렀을 때의 자기 발열, 혹은 발열체의 발열에 의해 용단하여 전류 경로를 차단 또는 단락하는 퓨즈 엘리먼트에 관한 것이고, 특히 리플로우 실장에 의해서도 용단 특성의 편차가 억제된 퓨즈 엘리먼트, 및 이것을 사용한 퓨즈 소자, 보호 소자, 단락 소자, 전환 소자에 관한 것이다.

본 출원은, 일본에 있어서 2015년 6월 4일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특원 2015-114341 및 일본에 있어서 2016년 6월 3일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특원 2016-111763을 기초로서 우선권을 주장하는 것이고, 이들 출원은 참조됨으로써, 본 출원에 원용된다.

종래, 정격을 초과하는 전류가 흘렀을 때에 자기 발열에 의해 용단하여, 당해 전류 경로를 차단하는 퓨즈 엘리먼트가 이용되고 있다. 퓨즈 엘리먼트로는, 예를 들어 땜납을 유리관에 봉입한 홀더 고정형 퓨즈나, 세라믹 기판 표면에 Ag 전극을 인쇄한 칩 퓨즈, 구리 전극의 일부를 가늘게 하여 플라스틱 케이스에 장착한 나사 고정 또는 삽입형 퓨즈 등이 많이 이용되고 있다.

그러나, 상기 기존의 퓨즈 엘리먼트에 있어서는, 리플로우에 의한 표면 실장을 할 수 없다는, 전류 정격이 낮고, 또 대형화에 의해 정격을 올리면 속단성이 열등하다는 문제점이 지적되고 있다.

또, 리플로우 실장용의 속단 퓨즈 소자를 상정한 경우, 리플로우의 열에 의해 용융하지 않도록, 일반적으로는 퓨즈 엘리먼트에는 융점이 300 ℃ 이상인 Pb 함유 고융점 땜납이 용단 특성상 바람직하다. 그러나, RoHS 지령 등에 있어서는, Pb 함유 땜납의 사용은, 한정적으로 인정되고 있는 데에 지나지 않아, 금후 Pb 프리화의 요구는 강해질 것이라고 생각된다.

이와 같은 요청으로부터, 도 45 에 나타내는 바와 같이, Pb 프리 땜납 등의 저융점 금속층 (101) 에 은이나 구리 등의 고융점 금속층 (102) 이 적층된 퓨즈 엘리먼트 (100) 가 이용되고 있다. 이와 같은 퓨즈 엘리먼트 (100) 에 의하면, 리플로우에 의한 표면 실장이 가능하여 퓨즈 소자에 대한 실장성이 우수하고, 고융점 금속 피복되어 있음으로써 정격을 올려 대전류에 대응 가능하고, 또한 용단 시에는 저융점 금속에 의한 고융점 금속의 용식 작용에 의해 신속하게 전류 경로를 차단할 수 있다.

일본 공개특허공보 2013-229293호

최근, 퓨즈 엘리먼트를 사용한 퓨즈 소자의 용도는 전자기기로부터 산업용 기계, 전동 자전거, 전동 오토바이, 자동차 등의 대전류 용도로까지 확대되어, 추가적인 고정격화, 저저항화가 요구되고 있다. 이 때문에, 퓨즈 엘리먼트도, 대면적화가 진행되고 있다.

그러나, 대면적화된 퓨즈 엘리먼트를 리플로우 실장하는 경우나, 이 퓨즈 엘리먼트를 사용한 퓨즈 소자를 리플로우 실장하는 경우에, 내층을 구성하는 저융점 금속이 용융하여, 도 46 에 나타내는 바와 같이 전극 상으로 유출, 혹은 전극 상에 공급된 실장용 땜납의 유입에 의해, 퓨즈 엘리먼트 (100) 에 변형이 생긴다. 이것은, 대면적화한 퓨즈 엘리먼트 (100) 는 강성이 낮아, 저융점 금속의 용융에 수반하는 장력에 의해 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음이 발생하는 것에 의한다. 이와 같은 찌그러짐이나 부풀음은, 퓨즈 엘리먼트 (100) 의 전체에 굴곡과 같이 나타난다.

그리고, 이와 같은 변형이 생긴 퓨즈 엘리먼트 (100) 는, 저융점 금속의 응집에 의해 팽창한 지점에서는 저항값이 내려가고, 반대로 저융점 금속이 유출된 지점에서는 저항값이 올라가 버려, 저항값에 편차가 생긴다. 그 결과, 소정의 온도나 전류로 용단되지 않거나, 혹은 용단에 시간이 걸리는, 반대로 소정의 온도나 전류값 미만에서 용단되어 버리는 등, 소정의 용단 특성을 유지할 수 없을 우려가 있다.

그래서, 본 발명은, 리플로우 실장에 의해서도 퓨즈 엘리먼트의 변형을 방지하여, 안정적인 용단 특성을 유지할 수 있는 퓨즈 엘리먼트, 및 이것을 사용한 퓨즈 소자, 보호 소자, 단락 소자, 전환 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위해서 본 발명에 관련된 퓨즈 엘리먼트는, 저융점 금속층과, 상기 저융점 금속층에 적층된 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층과, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 고융점 물질을 갖고, 상기 저융점 금속의 유동 또는 상기 제 1 고융점 금속층과 상기 저융점 금속층의 적층체의 변형을 규제하는 규제부를 구비하는 것이다.

또, 본 발명에 관련된 퓨즈 소자는, 절연 기판과, 상기 절연 기판 상에 형성된 제 1, 제 2 전극과, 저융점 금속층과, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층이 적층되고, 상기 제 1, 제 2 전극 간에 걸쳐서 접속되는 퓨즈 엘리먼트를 갖고, 상기 퓨즈 엘리먼트는, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 고융점 물질을 갖고, 상기 저융점 금속의 유동 또는 상기 제 1 고융점 금속층과 상기 저융점 금속층의 적층체의 변형을 규제하는 규제부가 형성되어 있는 것이다.

또, 본 발명에 관련된 보호 소자는, 절연 기판과, 상기 절연 기판 상에 형성된 제 1, 제 2 전극과, 상기 절연 기판 상 또는 상기 절연 기판의 내부에 형성된 발열체와, 상기 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과, 저융점 금속층과, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층이 적층되고, 상기 제 1, 제 2 전극 및 발열체 인출 전극에 걸쳐서 접속되는 퓨즈 엘리먼트를 갖고, 상기 퓨즈 엘리먼트는, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 고융점 물질을 갖고, 상기 저융점 금속의 유동 또는 상기 제 1 고융점 금속층과 상기 저융점 금속층의 적층체의 변형을 규제하는 규제부가 형성되어 있는 것이다.

또, 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 전극 간에 걸쳐서 응집하고, 상기 제 1, 제 2 전극을 단락시키는 가용 도체와, 상기 가용 도체를 가열하는 발열체를 구비하고, 상기 가용 도체는, 저융점 금속층과, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층이 적층되고, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 고융점 물질을 갖고, 상기 저융점 금속의 유동 또는 상기 제 1 고융점 금속층과 상기 저융점 금속층의 적층체의 변형을 규제하는 규제부가 형성되어 있는 것이다.

또, 본 발명에 관련된 전환 소자는, 절연 기판과, 상기 절연 기판 상 또는 상기 절연 기판의 내부에 형성된 제 1, 제 2 발열체와, 상기 절연 기판 상에 인접하여 형성된 제 1, 제 2 전극과, 상기 절연 기판 상에 형성되어 상기 제 1 발열체와 전기적으로 접속하는 제 3 전극과, 상기 제 1, 제 3 전극 간에 걸쳐서 접속되는 제 1 가용 도체와, 상기 절연 기판 상에 형성되어 상기 제 2 발열체와 전기적으로 접속하는 제 4 전극과, 상기 절연 기판 상에 상기 제 4 전극과 인접하여 형성된 제 5 전극과, 상기 제 2 전극으로부터 상기 제 4 전극을 통하여 상기 제 5 전극에 걸쳐서 접속된 제 2 가용 도체를 갖고, 상기 제 1, 제 2 가용 도체는, 저융점 금속층과, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층이 적층되고, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 고융점 물질을 갖고, 상기 저융점 금속의 유동 또는 상기 제 1 고융점 금속층과 상기 저융점 금속층의 적층체의 변형을 규제하는 규제부가 형성되고, 상기 제 2 발열체의 통전 발열에 의해 상기 제 2 가용 도체를 용융시켜 상기 제 2, 제 5 전극 간을 차단하고, 상기 제 1 발열체의 통전 발열에 의해 상기 제 1 가용 도체를 용융시켜 상기 제 1, 제 2 전극 간을 단락하는 것이다.

본 발명에 의하면, 규제부에 의해 퓨즈 엘리먼트의 변형을 용단 특성의 편차를 억제하는 일정한 범위 내로 억제할 수 있다.

도 1 의 (A) 는, 퓨즈 소자의 상면측을 커버 부재를 생략하고 나타내는 사시도이고, (B) 는, 퓨즈 소자의 단면도이다.
도 2 의 (A) 는, 비관통공을 형성한 퓨즈 엘리먼트의 리플로우 실장 전에 있어서의 단면도이고, (B) 는, (A) 에 나타내는 퓨즈 엘리먼트의 리플로우 실장 후에 있어서의 단면도이다.
도 3 의 (A) 는, 관통공 내가 제 2 고융점 금속층에 의해 충전된 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이고, (B) 는, 비관통공 내가 제 2 고융점 금속층에 의해 충전된 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 4 의 (A) 는, 단면이 사각형상인 관통공을 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이고, (B) 는, 단면이 사각형상인 비관통공을 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 5 는, 구멍의 개구단측의 상측까지 제 2 고융점 금속층을 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 6 의 (A) 는, 비관통공을 대향하여 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이고, (B) 는, 비관통공을 대향시키지 않고 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 7 은, 저융점 금속층에 제 1 고융점 입자를 배합한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 8 의 (A) 는, 저융점 금속층에 저융점 금속층의 두께보다 입자경이 작은 제 1 고융점 입자를 배합한 퓨즈 엘리먼트의 리플로우 실장 전에 있어서의 단면도이고, (B) 는, (A) 에 나타내는 퓨즈 엘리먼트의 리플로우 실장 후에 있어서의 단면도이다.
도 9 는, 저융점 금속층에 제 2 고융점 입자를 압입한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 10 은, 제 1 고융점 금속층 및 저융점 금속층에 제 2 고융점 입자를 압입한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 11 은, 제 2 고융점 입자의 양단에 돌연부 (突緣部) 를 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 12 는, 구멍의 측면을 제 2 고융점 금속층으로 피복함으로써, 규제면을 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 13 은, 저융점 금속층에 제 1 고융점 입자를 배합함으로써, 규제면을 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 14 는, 저융점 금속층에 제 2 고융점 입자를 압입함으로써, 규제면을 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 15 는, 퓨즈 소자의 회로도이고, (A) 는 퓨즈 엘리먼트의 용단 전, (B) 는 퓨즈 엘리먼트의 용단 후를 나타낸다.
도 16 의 (A) 는, 본 발명이 적용된 퓨즈 엘리먼트를 사용한 보호 소자를 나타내는 평면도이고, (B) 는 단면도이다.
도 17 은, 보호 소자의 회로도이고, (A) 는 퓨즈 엘리먼트의 용단 전, (B) 는 퓨즈 엘리먼트의 용단 후를 나타낸다.
도 18 은, 퓨즈 엘리먼트의 용단 후의 보호 소자를 나타내는 평면도이다.
도 19 는, 본 발명이 적용된 퓨즈 엘리먼트를 사용한 단락 소자를 나타내는 평면도이다.
도 20 은, 본 발명이 적용된 퓨즈 엘리먼트를 사용한 단락 소자를 나타내는 단면도이다.
도 21 은, 단락 소자의 회로도이고, (A) 는 퓨즈 엘리먼트의 용단 전, (B) 는 퓨즈 엘리먼트의 용단 후를 나타낸다.
도 22 는, 퓨즈 엘리먼트의 용단 후의 단락 소자를 나타내는 단면도이다.
도 23 은, 본 발명이 적용된 퓨즈 엘리먼트를 사용한 전환 소자를 나타내는 평면도이다.
도 24 는, 본 발명이 적용된 퓨즈 엘리먼트를 사용한 전환 소자를 나타내는 단면도이다.
도 25 는, 전환 소자의 회로도이고, (A) 는 퓨즈 엘리먼트의 용단 전, (B) 는 퓨즈 엘리먼트의 용단 후를 나타낸다.
도 26 은, 퓨즈 엘리먼트의 용단 후의 전환 소자를 나타내는 단면도이다.
도 27 은, 요철부가 형성된 퓨즈 엘리먼트를 사용한 퓨즈 소자의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 28 의 (A) 는 파형 엘리먼트를 나타내는 사시도이고, (B) 는 (A) 의 A-A' 단면도이다.
도 29 는, 절곡부가 형성된 파형 엘리먼트의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 30 의 (A) 는 원형부로 이루어지는 엠보스 가공부가 형성된 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 사시도이고, (B) 는 타원형부로 이루어지는 엠보스 가공부가 형성된 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 사시도이며, (C) 는 각환 (角丸) 장방형부로 이루어지는 엠보스 가공부가 형성된 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 사시도이고, (D) 는 다각형부로 이루어지는 엠보스 가공부가 형성된 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 사시도이며, (E) 는 다각형부로 이루어지는 엠보스 가공부가 형성된 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 사시도이다.
도 31 은, 도 30(A) 의 A-A' 단면도이다.
도 32 의 (A) 는 장홈부가 형성된 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 사시도이고, (B) 는 (A) 의 A-A' 단면도이다.
도 33 의 (A) 는 단홈부가 형성된 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 사시도이고, (B) 는 (A) 의 A-A' 단면도이다.
도 34 는, 단면이 사각형상인 장홈부 또는 단홈부를 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 35 는, 홈의 개구단측의 상측 2/3 정도의 영역만 제 2 고융점 금속층을 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 36 의 (A) 는 비관통의 장홈부 또는 단홈부를 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 사시도이고, (B) 는 (A) 의 A-A' 단면도이다.
도 37 의 (A) 는 표리면에 형성된 장홈부를 서로 평행 또한 중첩되는 위치에 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 사시도이고, (B) 는 (A) 의 A-A' 단면도이다.
도 38 의 (A) 는 표리면에 형성된 장홈부를 서로 평행 또한 중첩되지 않는 위치에 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 사시도이고, (B) 는 (A) 의 A-A' 단면도이다.
도 39 의 (A) 는 표리면에 형성된 장홈부를 서로 교차하는 위치에 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 사시도이고, (B) 는 (A) 의 A-A' 단면도이고, (C) 는 (A) 의 A-A' 단면도이다.
도 40 의 (A) 는 평면으로 볼 때 각환 장방형의 단홈부를 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 평면도이고, (B) 는 평면으로 볼 때 타원형의 단홈부를 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 평면도이며, (C) 는 평면으로 볼 때 다각형의 단홈부를 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 평면도이고, (D) 는 평면으로 볼 때 다각형의 단홈부를 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 평면도이다.
도 41 의 (A) 는 평면으로 볼 때 각환 장방형이고, 중간부가 삼각기둥상, 양 단부가 반원뿔형상을 이루는 홈 형상의 단홈부를 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 사시도이고, (B) 는 양단이 반원뿔형상을 이루고, 중간부가 삼각기둥형상을 이루는 돌기가 형성된 금형을 나타내는 사시도이다.
도 42 의 (A) 는 관통 슬릿을 형성한 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 사시도이고, (B) 는 (A) 의 A-A' 단면도이다.
도 43 은, 퓨즈 엘리먼트에 냉각 부재가 적층된 퓨즈 소자의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 44 는, 소자 케이싱을 구성하는 냉각 부재에 의해 퓨즈 엘리먼트가 협지되어 있는 퓨즈 소자의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 45 는, 종래의 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.
도 46 은, 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음이 발생한 종래의 퓨즈 엘리먼트를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 기술이 적용된 퓨즈 엘리먼트, 퓨즈 소자, 보호 소자, 단락 소자, 전환 소자에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 기술은 이하의 실시형태로만 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러 가지 변경이 가능한 것은 물론이다. 또, 도면은 모식적인 것이고, 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.

[퓨즈 엘리먼트]

먼저, 본 기술이 적용된 퓨즈 엘리먼트에 대해 설명한다. 본 기술이 적용된 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 후술하는 퓨즈 소자, 보호 소자, 단락 소자 및 전환 소자의 가용 도체로서 이용되고, 정격을 초과하는 전류가 통전함으로써 자기 발열 (줄열) 에 의해 용단되거나, 혹은 발열체의 발열에 의해 용단되는 것이다. 또한, 이하에서는 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 구성에 대해 퓨즈 소자 (20) 에 탑재한 경우를 예로 설명하지만, 후술하는 보호 소자, 단락 소자, 전환 소자에 탑재한 경우도 동일하게 작용한다.

퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 예를 들어 전체의 두께가 대략 100 ㎛ 정도의 대략 사각형 판상으로 형성되고, 도 1(A)(B) 에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 상에 형성된 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 에 땜납 접속되어 있다. 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 내층을 구성하는 저융점 금속층 (2) 과, 저융점 금속층 (2) 보다 융점이 높고 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (3) 을 갖고, 리플로우 가열 시에 용융한 저융점 금속의 유동을 억제하고, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 변형을 규제하는 규제부 (5) 가 형성되어 있다.

제 1 고융점 금속층 (3) 은, 예를 들어 Ag, Cu 또는 Ag 혹은 Cu 를 주성분으로 하는 합금이 바람직하게 사용되고, 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 리플로우로에 의해 절연 기판 (21) 상에 실장을 실시하는 경우에 있어서도 용융되지 않는 높은 융점을 갖는다.

저융점 금속층 (2) 은, 예를 들어 Sn 또는 Sn 을 주성분으로 하는 합금으로 「Pb 프리 땜납」이라고 일반적으로 불리는 재료가 바람직하게 사용된다. 저융점 금속층 (2) 의 융점은, 반드시 리플로우로의 온도보다 높을 필요는 없고, 200 ℃ 정도에서 용융되어도 된다. 또, 저융점 금속층 (2) 은, 더욱 낮은 120 ℃ ∼ 140 ℃ 정도에서 용융되는 Bi, In 또는 Bi 혹은 In 을 포함하는 합금을 사용해도 된다.

[규제부]

규제부 (5) 는, 도 1(B) 에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층 (2) 에 형성된 1 또는 복수의 구멍 (10) 의 측면 (10a) 의 적어도 일부가, 제 1 고융점 금속층 (3) 과 연속하는 고융점 금속 (11) 에 의해 피복되어 이루어진다. 구멍 (10) 은, 예를 들어 저융점 금속층 (2) 에 바늘 등의 첨예체를 찌르거나, 혹은 저융점 금속층 (2) 에 금형을 사용하여 프레스 가공을 실시하는 등에 의해 형성할 수 있다. 또, 구멍 (10) 은, 소정의 패턴, 예를 들어 사방 격자상 혹은 육방 격자상으로 저융점 금속층 (2) 의 전체면에 걸쳐서 균일하게 형성되어 있다.

제 2 고융점 금속층 (11) 을 구성하는 재료는, 제 1 고융점 금속층 (3) 을 구성하는 재료와 마찬가지로, 리플로우 온도에 의해서는 용융되지 않는 높은 융점을 갖는다. 또, 제 2 고융점 금속층 (11) 은, 제 1 고융점 금속층 (3) 과 동일한 재료로, 제 1 고융점 금속층 (3) 의 형성 공정에 있어서 아울러 형성되는 것이 제조 효율상 바람직하다.

이와 같은 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 도 1(B) 에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 에 형성된 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 간에 걸쳐서 탑재된 후, 리플로우 가열된다. 이로써, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 접속용 땜납 (28) 을 개재하여 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 에 땜납 접속된다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 실장된 퓨즈 소자 (20) 는, 추가로 각종 전자기기의 외부 회로 기판에 탑재되고, 리플로우 실장된다.

이때, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 저융점 금속층 (2) 에 외층으로서 리플로우 온도에 있어서도 용융하지 않는 제 1 고융점 금속층 (3) 을 적층함과 함께 규제부 (5) 를 형성하는 것에 의해, 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 에의 리플로우 실장이나, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 사용된 퓨즈 소자 (20) 의 외부 회로 기판에의 리플로우 실장에 있어서 반복하여 고온 환경하에 노출된 경우에도, 규제부 (5) 에 의해, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 변형을 용단 특성의 편차를 억제하는 일정 범위 내로 억제할 수 있다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 대면적화된 경우에도 리플로우 실장이 가능해져, 실장 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 퓨즈 소자 (20) 에 있어서, 정격의 향상을 실현할 수 있다.

즉, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 저융점 금속층 (2) 에 구멍 (10) 을 개구함과 함께, 구멍 (10) 의 측면 (10a) 을 제 2 고융점 금속층 (11) 으로 피복한 규제부 (5) 를 구비하는 것에 의해, 리플로우로 등의 외부 열원에 의해 저융점 금속층 (2) 의 융점 이상의 고열 환경에 단시간 노출된 경우에도, 구멍 (10) 의 측면 (10a) 을 피복하는 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해, 용융한 저융점 금속의 유동이 억제됨과 함께 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (3) 이 지지된다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 장력에 의해 용융한 저융점 금속이 응집하여 팽창하거나, 혹은 용융한 저융점 금속이 유출되어 얇아져, 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

이로써, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 리플로우 실장 시의 온도에 있어서 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음 등의 변형에 수반하는 저항값의 변동을 방지하여, 소정의 온도나 전류로 소정의 시간에 용단하는 용단 특성을 유지할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 에 리플로우 실장된 후에, 퓨즈 소자 (20) 가 외부 회로 기판에 리플로우 실장되는 등, 리플로우 온도하에 반복하여 노출된 경우에도 용단 특성을 유지할 수 있고, 실장 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 후술하는 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 대판의 엘리먼트 시트로부터 잘라내어져 제조되는 경우에는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 측면으로부터 저융점 금속층 (2) 이 노출됨과 함께, 당해 측면이, 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 에 형성된 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 과 접속용 땜납 (28) 을 통하여 접촉되어 있다. 이 경우도, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 규제부 (5) 에 의해 용융한 저융점 금속의 유동을 억제하고 있으므로, 당해 측면으로부터 용융한 접속용 땜납 (28) 을 흡입함으로써 저융점 금속의 체적이 증가하여 국부적으로 저항값이 내려가는 일도 없다.

또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 저저항의 제 1 고융점 금속층 (3) 이 적층되어 구성되어 있으므로, 종래의 납계 고융점 땜납을 사용한 가용 도체에 비해 도체 저항을 대폭 저감할 수 있고, 동일 사이즈의 종래의 칩 퓨즈 등에 비해 전류정격을 대폭 향상시킬 수 있다. 또, 동일한 전류정격을 가지는 종래의 칩 퓨즈보다 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 제 1 고융점 금속층 (3) 보다 융점이 낮은 저융점 금속층 (2) 을 구비하고 있으므로, 과전류에 의한 자기 발열에 의해 저융점 금속층 (2) 의 융점에서부터 용융을 개시하여, 신속하게 용단시킬 수 있다. 예를 들어, 저융점 금속층 (2) 을 Sn-Bi 계 합금이나 In-Sn 계 합금 등으로 구성한 경우, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 140 ℃ 나 120 ℃ 전후라는 저온도에서부터 용융을 개시한다. 그리고, 용융한 저융점 금속층 (2) 이 제 1 고융점 금속층 (3) 을 침식 (땜납 침식) 함으로써, 제 1 고융점 금속층 (3) 이 자신의 융점보다 낮은 온도에서 용융한다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 저융점 금속층 (2) 에 의한 제 1 고융점 금속층 (3) 의 침식 작용을 이용하여, 더욱 신속하게 용단시킬 수 있다.

[관통공·비관통공]

여기서, 구멍 (10) 은, 도 1(B) 에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층 (2) 을 두께 방향으로 관통하는 관통공으로서 형성해도 되고, 혹은 도 2(A) 에 나타내는 바와 같이, 비관통공으로서 형성해도 된다. 구멍 (10) 을 관통공으로서 형성한 경우, 구멍 (10) 의 측면 (10a) 을 피복하는 제 2 고융점 금속층 (11) 은, 저융점 금속층 (2) 의 표리면에 적층된 제 1 고융점 금속층 (3) 과 연속된다.

또, 구멍 (10) 을 비관통공으로서 형성한 경우, 도 2(A) 에 나타내는 바와 같이 구멍 (10) 은, 저면 (10b) 까지 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 피복되어 있는 것이 바람직하다. 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 구멍 (10) 을 비관통공으로서 형성하고, 리플로우 가열에 의해 저융점 금속이 유동한 경우라도, 구멍 (10) 의 측면 (10a) 을 피복하는 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 유동이 억제됨과 함께 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (3) 이 지지되기 때문에, 도 2(B) 에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 두께의 변동은 경미하고, 용단 특성이 변동하는 것으로는 되지 않는다.

[고융점 금속의 충전]

또, 구멍 (10) 은, 도 3(A)(B) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 충전되어 있어도 된다. 구멍 (10) 이 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 충전됨으로써, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (3) 을 지지하는 규제부 (5) 의 강도를 향상시켜 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 변형을 보다 억제할 수 있음과 함께, 저저항화에 의해 정격을 향상시킬 수 있다.

후술하는 바와 같이, 제 2 고융점 금속층 (11) 은, 예를 들어 구멍 (10) 이 개구된 저융점 금속층 (2) 에 제 1 고융점 금속층 (3) 을 전해 도금하는 등에 의해 형성할 때에, 동시에 형성할 수 있고, 구멍 직경이나 도금 조건을 조정함으로써 구멍 (10) 내를 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 매립할 수 있다.

[단면 형상]

또, 구멍 (10) 은, 도 1(A) 에 나타내는 바와 같이, 단면 테이퍼상으로 형성해도 된다. 구멍 (10) 은, 예를 들어 저융점 금속층 (2) 에 바늘 등의 첨예체를 찔러 개구시킴으로써, 당해 첨예체의 형상에 따라 단면 테이퍼상으로 형성할 수 있다. 또, 구멍 (10) 은, 도 4(A)(B) 에 나타내는 바와 같이, 단면 사각형상으로 형성해도 된다. 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 예를 들어 저융점 금속층 (2) 에 단면 사각형상의 구멍 (10) 에 따른 금형을 사용하여 프레스 가공을 실시하는 등에 의해 단면 사각형상의 구멍 (10) 을 개구시킬 수 있다.

[고융점 금속층의 일부 피복]

또한, 규제부 (5) 는, 구멍 (10) 의 측면 (10a) 의 적어도 일부가 제 1 고융점 금속층 (3) 과 연속하는 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 피복되어 있으면 되고, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 측면 (10a) 의 상측까지 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 피복되어 있어도 된다. 또, 규제부 (5) 는, 저융점 금속층 (2) 과 제 1 고융점 금속층 (3) 의 적층체를 형성한 후, 제 1 고융점 금속층 (3) 의 위로부터 첨예체를 찌름으로써 구멍 (10) 을 개구 혹은 관통함과 함께, 제 1 고융점 금속층 (3) 의 일부를 구멍 (10) 의 측면 (10a) 에 밀어넣음으로써 제 2 고융점 금속층 (11) 으로 해도 된다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 구멍 (10) 의 측면 (10a) 의 개구단측의 일부에 제 1 고융점 금속층 (3) 과 연속하는 제 2 고융점 금속층 (11) 을 적층함으로써도, 구멍 (10) 의 측면 (10a) 에 적층된 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 용융한 저융점 금속의 유동을 억제함과 함께, 개구단측의 제 1 고융점 금속층 (3) 을 지지하여, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 국소적인 찌그러짐이나 팽창의 발생을 억제할 수 있다.

또, 도 6(A) 에 나타내는 바와 같이, 규제부 (5) 는, 구멍 (10) 을 비관통공으로서 형성함과 함께, 저융점 금속층 (2) 의 일방의 면 및 타방의 면에 서로 대향시켜 형성해도 된다. 또, 도 6(B) 에 나타내는 바와 같이, 규제부 (5) 는, 구멍 (10) 을 비관통공으로서 형성함과 함께, 저융점 금속층 (2) 의 일방의 면 및 타방의 면에 서로 대향시키지 않고 형성해도 된다. 비관통의 구멍 (10) 을 저융점 금속층 (2) 의 양면에 서로 대향 또는 비대향으로 형성함으로써도, 각 구멍 (10) 의 측면 (10a) 을 피복하는 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 용융한 저융점 금속의 유동이 규제됨과 함께, 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (3) 이 지지된다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 장력에 의해 용융한 저융점 금속이 응집하여 팽창하거나, 혹은 용융한 저융점 금속이 유출되어 얇아져, 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 규제부 (5) 는, 구멍 (10) 의 측면 (10a) 에 전해 도금에 의해 제 2 고융점 금속층 (11) 을 피복하기 위해서 도금액이 유입 가능한 구멍 직경을 구비하고 있는 것이 제조 효율상 바람직하고, 예를 들어 구멍의 최소 직경이 50 ㎛ 이상으로 되고, 보다 바람직하게는 70 ∼ 80 ㎛ 로 되어 있다. 또한, 구멍 (10) 의 최대 직경은 제 2 고융점 금속층 (11) 의 도금 한계나 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 두께 등과의 관계로, 적절히 설정할 수 있지만, 구멍 직경이 크면 초기 저항값이 상승하는 경향이 있다.

또, 규제부 (5) 는, 구멍 (10) 의 깊이를 저융점 금속층 (2) 의 두께의 50 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 구멍 (10) 의 깊이가 이것보다 얕으면 용융한 저융점 금속의 유동을 억제할 수 없고, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 변형에 수반하여 용단 특성의 변동을 초래할 우려가 있다.

또, 규제부 (5) 는, 저융점 금속층 (2) 에 형성되는 구멍 (10) 을 소정의 밀도, 예를 들어 15 × 15 mm 당 1 개 이상의 밀도로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또, 규제부 (5) 는, 구멍 (10) 을, 과전류 시에 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 용단하는 부위에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 용단 부위는, 퓨즈 소자 (20) 의 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 에 의해 지지되어 있지 않아, 상대적으로 강성이 낮은 부위이기 때문에, 당해 부위에 있어서 저융점 금속의 유동에 의한 변형이 생기기 쉽다. 그 때문에, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 용단 부위에 구멍 (10) 을 개구시킴과 함께 측면 (10a) 을 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 피복함으로써, 용단 부위에 있어서의 저융점 금속의 유동을 억제하고 변형을 방지할 수 있다.

또, 규제부 (5) 는, 구멍 (10) 을 적어도 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 중앙부에 형성하는 것이 바람직하다. 퓨즈 엘리먼트 (1) 는 양 단부가 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 에 지지되고, 외주로부터 가장 먼 거리에 있는 중앙부는, 가장 강성이 낮아 변형이 생기기 쉽다. 그 때문에, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 당해 중앙부에, 측면 (10a) 이 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 피복된 구멍 (10) 을 형성하는 것에 의해, 당해 중앙부의 강성을 높여 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.

또, 규제부 (5) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 중심을 통과하는 선의 양측에 있어서의 구멍 (10) 의 수량차 혹은 밀도차를 50 ％ 이하로 해도 된다. 즉, 규제부 (5) 는, 복수의 구멍 (10) 을 퓨즈 엘리먼트 (1) 에 분산 배치시킴과 함께, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 전체면에 걸쳐서 대략 균등하게 규제부 (5) 의 효과를 작용시키기 위해서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 중심을 통과하는 선의 양측에 있어서의 수량차 또는 밀도차를 50 ％ 이내로 한다. 예를 들어, 3 점 지지로 밸런스를 잡도록 3 개의 구멍 (10) 을 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 전체면에 균등 배치한 경우, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 중심을 통과하는 선의 양측에 있어서의 구멍 (10) 의 수량차 혹은 밀도차는 50 ％ 가 된다. 퓨즈 엘리먼트의 중심을 통과하는 선의 양측의 구멍 (10) 의 수량차 혹은 밀도차가 50 ％ 이하로 함으로써도, 퓨즈 엘리먼트 (1) 전체의 강성을 높여, 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.

[퓨즈 엘리먼트 (1) 의 제조 방법]

퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 저융점 금속층 (2) 에 규제부 (5) 를 구성하는 구멍 (10) 을 개구시킨 후, 저융점 금속층 (2) 에 고융점 금속을 도금 기술을 사용하여 성막함으로써 제조할 수 있다. 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 예를 들어 장척상의 땜납박에 소정의 구멍 (10) 을 개구시킨 후, 표면에 Ag 도금을 실시하는 것에 의해 엘리먼트 필름을 제조하고, 사용 시에는, 사이즈에 따라 절단함으로써, 효율적으로 제조할 수 있고, 또 용이하게 사용할 수 있다.

여기서, 종래의 저융점 금속층과 고융점 금속층의 적층 구조만으로 이루어지는 퓨즈 엘리먼트에서는, 절단면으로부터의 접속용 땜납 (28) 의 유입이나 저융점 금속의 유출을 피할 수 없는 점에서, 절단면과 접속용 땜납 (28) 의 접촉을 피하기 위해서 양 단부를 굴곡시키는 등의 가공이나, 퓨즈 소자의 외측 케이싱측의 가공을 필요로 하여, 제조 공정수의 증가나, 퓨즈 소자의 소형화를 저해하는 등의 문제가 생긴다.

이 점, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 절단면으로부터 저융점 금속층 (2) 이 노출되어 있어도, 규제부 (5) 에 의해 용융한 저융점 금속의 유동이 억제되고 있기 때문에, 절단면으로부터의 접속용 땜납 (28) 의 유입이나 저융점 금속의 유출을 억제할 수 있어, 두께의 변동에 수반하는 저항값의 편차 및 용단 특성의 변동을 방지할 수 있다. 따라서, 절단면이 노출되는 양 단부의 굴곡이나 퓨즈 소자 (20) 의 외측 케이싱의 가공 등도 불필요하여, 제조 효율의 향상이나 퓨즈 소자의 소형화를 도모할 수 있다.

그 외, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 증착 등의 박막 형성 기술이나, 다른 주지의 적층 기술을 사용하는 것에 의해서도, 저융점 금속층 (2) 과 제 1 고융점 금속층 (3) 이 적층된 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 형성할 수 있다.

또한, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (3) 의 표면에 도시되지 않은 산화 방지막을 형성해도 된다. 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 외층인 제 1 고융점 금속층 (3) 이 추가로 산화 방지막에 의해 피복됨으로써, 예를 들어 제 1 고융점 금속층 (3) 으로서 Cu 도금층을 형성한 경우에도, Cu 의 산화를 방지할 수 있다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, Cu 의 산화에 의해 용단 시간이 길어지는 사태를 방지할 수 있어, 단시간에 용단할 수 있다.

또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 제 1 고융점 금속층 (3) 으로서 Cu 등의 염가이지만 산화하기 쉬운 금속을 사용할 수 있어, Ag 등의 고가의 재료를 사용하지 않고 형성할 수 있다.

고융점 금속의 산화 방지막은, 저융점 금속층 (2) 과 동일한 재료를 사용할 수 있고, 예를 들어 Sn 을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납을 사용할 수 있다. 또, 산화 방지막은, 제 1 고융점 금속층 (3) 의 표면에 주석 도금을 실시하는 것에 의해 형성할 수 있다. 그 외, 산화 방지막은, Au 도금이나 프리플럭스에 의해 형성할 수도 있다.

[엘리먼트 시트]

또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 대판의 엘리먼트 시트로부터, 원하는 사이즈로 잘라내어도 된다. 즉, 전체면에 걸쳐서 균일하게 규제부 (5) 가 형성된 저융점 금속층 (2) 과 제 1 고융점 금속층 (3) 의 적층체로 이루어지는 대판의 엘리먼트 시트를 형성하고, 임의의 사이즈의 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 복수 잘라냄으로써 형성해도 된다. 엘리먼트 시트로부터 잘라내어진 퓨즈 엘리먼트 (1) 는 규제부 (5) 가 전체면에 걸쳐서 균일하게 형성되어 있으므로, 절단면으로부터 저융점 금속층 (2) 이 노출되어 있어도, 규제부 (5) 에 의해 용융한 저융점 금속의 유동이 억제되고 있기 때문에, 절단면으로부터의 접속용 땜납 (28) 의 유입이나 저융점 금속의 유출을 억제할 수 있어, 두께의 변동에 수반하는 저항값의 편차 및 용단 특성의 변동을 방지할 수 있다.

또, 상기 서술한 장척상의 땜납박에 소정의 구멍 (10) 을 개구시킨 후, 표면에 전해 도금을 실시하는 것에 의해 엘리먼트 필름을 제조하고, 이것을 소정의 길이로 절단하는 제법에서는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 사이즈가 엘리먼트 필름의 폭으로 규정되어 버려, 사이즈마다 엘리먼트 필름을 제조할 필요가 있었다.

그러나, 대판의 엘리먼트 시트를 형성함으로써, 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 원하는 사이즈로 잘라낼 수 있어, 사이즈의 자유도가 높아진다.

또, 장척상의 땜납박에 전해 도금을 실시하면, 전계가 집중하는 길이 방향에 걸치는 측연부에 제 1 고융점 금속층 (3) 이 두껍게 도금되어, 균일한 두께의 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 얻는 것이 곤란하였다. 그 때문에, 퓨즈 소자 상에 있어서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 당해 두꺼운 부위의 배치에 의해 용단 특성이 바뀌는 점에서 배치상의 제약도 발생하고 있다.

그러나, 대판의 엘리먼트 시트를 형성함으로써, 퓨즈 엘리먼트 (1) 를, 당해 두꺼운 부위를 피해 잘라낼 수 있어, 전체면에 걸쳐서 균일한 두께의 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 얻을 수 있다. 따라서, 엘리먼트 시트로부터 잘라내어진 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 배치에 의해 용단 특성이 바뀌는 일도 없어, 배치의 자유도가 높고, 용단 특성의 안정화를 도모할 수 있다.

[고융점 입자]

또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 규제부 (5) 를, 저융점 금속층 (2) 보다 융점이 높은 제 1 고융점 입자 (13) 를 저융점 금속층 (2) 에 배합함으로써 형성해도 된다. 제 1 고융점 입자 (13) 는, 리플로우 온도에서도 용융하지 않는 높은 융점을 갖는 물질이 이용되고, 예를 들어 Cu, Ag, Ni 등의 금속이나 이들을 포함하는 합금으로 이루어지는 입자, 유리 입자, 세라믹 입자 등을 사용할 수 있다. 또, 제 1 고융점 입자 (13) 는, 구상, 인편상 등, 그 형상은 불문이다. 또한, 제 1 고융점 입자 (13) 는, 금속이나 합금 등을 사용한 경우, 유리나 세라믹에 비해 비중이 크므로 친화성이 양호하여 분산성이 우수하다.

규제부 (5) 는, 저융점 금속 재료에 제 1 고융점 입자 (13) 를 배합한 후, 필름상으로 성형하는 등에 의해 제 1 고융점 입자 (13) 가 단층으로 분산 배치된 저융점 금속층 (2) 을 형성하고, 그 후 제 1 고융점 금속층 (3) 이 적층됨으로써 형성된다. 또, 규제부 (5) 는, 제 1 고융점 금속층 (3) 의 적층 후에 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 두께 방향으로 프레스함으로써, 제 1 고융점 입자 (13) 를 제 1 고융점 금속층 (3) 에 밀착시켜도 된다. 이로써, 규제부 (5) 는, 제 1 고융점 금속층 (3) 이 제 1 고융점 입자 (13) 에 의해 지지되어, 리플로우 가열에 의해 저융점 금속이 용융한 경우에도, 제 1 고융점 입자 (13) 에 의해 저융점 금속의 유동을 억제함과 함께 제 1 고융점 금속층 (3) 을 지지하여, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 국부적인 찌그러짐이나 팽창의 발생을 억제할 수 있다.

또, 규제부 (5) 는, 도 8(A) 에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층 (2) 의 두께보다 작은 입자경의 제 1 고융점 입자 (13) 를 저융점 금속층 (2) 에 배합해도 된다. 이 경우도, 도 8(B) 에 나타내는 바와 같이, 규제부 (5) 는, 제 1 고융점 입자 (13) 에 의해 용융한 저융점 금속의 유동을 억제함과 함께, 제 1 고융점 금속층 (3) 을 지지하여, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 국부적인 찌그러짐이나 팽창의 발생을 억제할 수 있다.

또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 규제부 (5) 를, 저융점 금속층 (2) 보다 융점이 높은 제 2 고융점 입자 (15) 를, 저융점 금속층 (2) 에 압입시킴으로써 형성해도 된다. 제 2 고융점 입자 (15) 는, 상기 서술한 제 1 고융점 입자 (13) 와 동일한 물질을 사용할 수 있다.

규제부 (5) 는, 저융점 금속층 (2) 에 제 2 고융점 입자 (15) 를 압입함으로써 매립하고, 그 후 제 1 고융점 금속층 (3) 을 적층함으로써 형성된다. 이때, 제 2 고융점 입자 (15) 는, 저융점 금속층 (2) 을 두께 방향으로 관통하는 것이 바람직하다. 이로써, 규제부 (5) 는, 제 1 고융점 금속층 (3) 이 제 2 고융점 입자 (15) 에 의해 지지되고, 리플로우 가열에 의해 저융점 금속이 용융한 경우에도, 제 2 고융점 입자 (15) 에 의해 저융점 금속의 유동을 억제함과 함께 제 1 고융점 금속층 (3) 을 지지하여, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 국부적인 찌그러짐이나 팽창의 발생을 억제할 수 있다.

또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 규제부 (5) 를, 저융점 금속층 (2) 보다 융점이 높은 제 2 고융점 입자 (15) 를, 제 1 고융점 금속층 (3) 과 저융점 금속층 (2) 에 압입시킴으로써 형성해도 된다.

규제부 (5) 는, 저융점 금속층 (2) 과 제 1 고융점 금속층 (3) 의 적층체에 제 2 고융점 입자 (15) 를 압입하여 저융점 금속층 (2) 내에 매립함으로써 형성된다. 이때, 제 2 고융점 입자 (15) 는, 저융점 금속층 (2) 및 제 1 고융점 금속층 (3) 을 두께 방향으로 관통하는 것이 바람직하다. 이로써, 규제부 (5) 는, 제 1 고융점 금속층 (3) 이 제 2 고융점 입자 (15) 에 의해 지지되어, 리플로우 가열에 의해 저융점 금속이 용융한 경우에도, 제 2 고융점 입자 (15) 에 의해 저융점 금속의 유동을 억제함과 함께 제 1 고융점 금속층 (3) 을 지지하여, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 국부적인 찌그러짐이나 팽창의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 규제부 (5) 는, 저융점 금속층 (2) 에 구멍 (10) 을 형성함과 함께, 제 2 고융점 금속층 (11) 을 적층하고, 또한 당해 구멍 (10) 내에 제 2 고융점 입자 (15) 를 삽입해도 된다.

또, 규제부 (5) 는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 제 2 고융점 입자 (15) 에, 제 1 고융점 금속층 (3) 에 접합하는 돌연부 (16) 를 형성해도 된다. 돌연부 (16) 는, 예를 들어 제 1 고융점 입자 (13) 를 제 1 고융점 금속층 (3) 과 저융점 금속층 (2) 에 압입시킨 후, 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 두께 방향으로 프레스하여, 제 2 고융점 입자 (15) 의 양단을 찌그러트림으로써 형성할 수 있다. 이로써, 규제부 (5) 는, 제 1 고융점 금속층 (3) 이 제 2 고융점 입자 (15) 의 돌연부 (16) 와 접합됨으로써 보다 강고하게 지지되어, 리플로우 가열에 의해 저융점 금속이 용융한 경우에도, 제 2 고융점 입자 (15) 에 의해 저융점 금속의 유동을 억제함과 함께, 돌연부 (16) 에 의해 제 1 고융점 금속층 (3) 을 지지하여, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 국부적인 찌그러짐이나 팽창의 발생을 보다 억제할 수 있다.

또, 규제부 (5) 는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 용융한 저융점 금속의 유동하는 방향과 평행하지 않은 면, 또는 제 1 고융점 금속층 (3) 과 동일하지 않은 면을 갖도록 해도 된다. 규제부 (5) 는, 저융점 금속층 (2) 에 형성된 1 또는 복수의 구멍 (10) 의 측면 (10a) 의 적어도 일부, 바람직하게는 구멍 (10) 의 저면 (10b) 까지, 제 1 고융점 금속층 (3) 과 연속하는 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 피복됨으로써, 이 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의한 피복면이 저융점 금속의 유동 방향 D 와 평행하지 않고, 용융한 저융점 금속의 유동을 규제하거나, 또는 제 1 고융점 금속층 (3) 과 저융점 금속층 (2) 의 적층체의 변형을 규제하는 규제면 (17) 을 갖는다. 또, 저융점 금속층 (2) 에 형성된 구멍 (10) 의 측면 (10a) 에 형성된 제 2 고융점 금속층 (11) 은, 저융점 금속층 (2) 상에 적층된 제 1 고융점 금속층 (3) 과 연속하는 점에서, 규제면 (17) 은, 제 1 고융점 금속층 (3) 과 동일한 면이 아니다.

판상으로 형성된 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 면 방향에 걸쳐서 저융점 금속이 유동하기 때문에, 이 유동 방향 D 와 평행하지 않은 규제면 (17) 을 저융점 금속층 (2) 의 내부에 형성함으로써, 용융한 저융점 금속의 유동을 규제하거나, 또는 제 1 고융점 금속층 (3) 과 저융점 금속층 (2) 의 적층체의 변형을 규제할 수 있다. 또한, 규제면 (17) 은, 상기 서술한 규제부 (5) 와 동일한 공정으로 형성할 수 있다.

규제면 (17) 은, 구멍 (10) 의 측면 (10a) 의 적어도 일부가 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 피복되어 있으면 되고, 구멍 (10) 이 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 충전되어 있어도 된다 (도 3 참조). 또, 규제면 (17) 은, 단면 테이퍼상으로 형성된 구멍 (10) 의 측면에 형성되어도 되고, 또는 단면 사각형상으로 형성된 구멍 (10) 의 측면에 형성되어도 된다 (도 4 참조).

또, 규제면 (17) 은, 구멍 (10) 의 측면 (10a) 의 적어도 일부가 제 1 고융점 금속층 (3) 과 연속하는 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 피복되어 있으면 되고, 측면 (10a) 의 상측만이 제 2 고융점 금속층 (11) 에 의해 피복되어 있어도 된다 (도 5 참조). 또, 규제면 (17) 이 형성되는 구멍 (10) 은, 비관통공으로서 형성함과 함께, 저융점 금속층 (2) 의 일방의 면 및 타방의 면에 서로 대향, 또는 비대향으로 형성해도 된다. (도 6 (A)(B) 참조).

또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층 (2) 보다 융점이 높은 제 1 고융점 입자 (13) 를 저융점 금속층 (2) 에 배합함으로써, 당해 제 1 고융점 입자 (13) 의 저융점 금속의 유동 방향 D 와 평행하지 않은 면을 규제면 (17) 으로 해도 된다. 제 1 고융점 입자 (13) 는 저융점 금속층 (2) 에 배합되거나, 혹은 제 1 고융점 금속층 (3) 의 적층 후에 두께 방향으로 프레스됨으로써 제 1 고융점 금속층 (3) 과 밀착된다. 어느 경우도, 저융점 금속의 유동 방향 D 와 평행하지 않은 규제면 (17) 은, 제 1 고융점 금속층 (3) 과 동일한 면이 아니다.

퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 제 1 고융점 입자 (13) 에 형성된 규제면 (17) 에 의해 용융한 저융점 금속의 유동을 규제하거나, 또는 제 1 고융점 금속층 (3) 과 저융점 금속층 (2) 의 적층체의 변형을 규제할 수 있다. 또한, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 저융점 금속층 (2) 의 두께보다 작은 입자경의 제 1 고융점 입자 (13) 를 저융점 금속층 (2) 에 배합해도 된다.

또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층 (2) 에, 저융점 금속층 (2) 보다 융점이 높은 제 2 고융점 입자 (15) 를 저융점 금속층 (2) 에 압입시킴으로써, 제 2 고융점 입자 (15) 의 저융점 금속의 유동 방향 D 와 평행하지 않은 면을 규제면 (17) 으로 해도 된다. 제 2 고융점 입자 (15) 에 있어서의 저융점 금속의 유동 방향 D 와 평행하지 않은 규제면 (17) 은, 제 1 고융점 금속층 (3) 과 동일한 면이 아니다.

이로써, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 제 1 고융점 금속층 (3) 이 제 2 고융점 입자 (15) 에 의해 지지되고, 리플로우 가열에 의해 저융점 금속이 용융한 경우에도, 저융점 금속층 (2) 의 내부에 형성된 규제면 (17) 에 의해 저융점 금속의 유동을 규제하거나, 또는 제 1 고융점 금속층 (3) 과 저융점 금속층 (2) 의 적층체의 변형을 규제할 수 있다.

또한, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 저융점 금속층 (2) 보다 융점이 높은 제 2 고융점 입자 (15) 를, 제 1 고융점 금속층 (3) 과 저융점 금속층 (2) 의 적층체에 압입시킴으로써 저융점 금속층 (2) 의 내부에 규제면 (17) 을 형성해도 된다 (도 10 참조). 또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 저융점 금속층 (2) 에 구멍 (10) 을 형성함과 함께, 제 2 고융점 금속층 (11) 을 적층하고, 또한 당해 구멍 (10) 내에 제 2 고융점 입자 (15) 를 삽입해도 된다. 또, 제 2 고융점 입자 (15) 는, 제 1 고융점 금속층 (3) 에 접합하는 돌연부 (16) 를 형성해도 된다 (도 11 참조).

[퓨즈 소자]

이어서, 상기 서술한 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 사용한 퓨즈 소자에 대해 설명한다. 본 기술이 적용된 퓨즈 소자 (20) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 절연 기판 (21) 과, 절연 기판 (21) 에 형성된 제 1 전극 (22) 및 제 2 전극 (23) 과, 제 1 및 제 2 전극 (22, 23) 간에 걸쳐서 실장되고, 정격을 초과하는 전류가 통전함으로써 자기 발열에 의해 용단하여, 제 1 전극 (22) 과 제 2 전극 (23) 간의 전류 경로를 차단하는 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 구비한다.

절연 기판 (21) 은, 예를 들어 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 방형상으로 형성된다. 그 외, 절연 기판 (21) 은, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 사용해도 된다.

절연 기판 (21) 의 서로 대향하는 양 단부에는, 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 이 형성되어 있다. 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 은, 각각 Ag 나 Cu 배선 등의 도전 패턴에 의해 형성되고, 표면에 적절히 산화 방지 대책으로서 Sn 도금, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 보호층을 형성해도 된다. 또, 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 은, 절연 기판 (21) 의 표면 (21a) 으로부터, 이면 (21b) 에 형성된 제 1, 제 2 외부 접속 전극 (22a, 23a) 과 연속되어 있다. 퓨즈 소자 (20) 는, 이면 (21b) 에 형성된 제 1, 제 2 외부 접속 전극 (22a, 23a) 을 통하여, 외부 회로 기판의 전류 경로 상에 실장된다.

제 1 및 제 2 전극 (22, 23) 은, 접속용 땜납 (28) 을 통하여 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 접속되어 있다.

상기 서술한 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 규제부 (5) 를 구비함으로써 리플로우 시의 고온 환경에 있어서도 변형이 억제되고 있기 때문에 실장성이 우수하고, 접속용 땜납 (28) 을 통하여 제 1 및 제 2 전극 (22, 23) 간에 탑재된 후, 리플로우 납땜 등에 의해 용이하게 접속할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 규제부 (5) 를 구비함으로써, 퓨즈 소자 (20) 가 외부의 회로 기판에 리플로우 실장될 때 등에 반복하여 고온 환경에 노출된 경우에도 변형이 억제되어, 용단 특성의 편차를 억제할 수 있다. 이 때문에, 퓨즈 엘리먼트 (1), 및 이것을 사용한 퓨즈 소자 (20) 는, 실장 효율을 향상시킴과 함께, 안정적인 용단 특성을 유지할 수 있다.

이어서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 실장 상태에 대해 설명한다. 퓨즈 소자 (20) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 퓨즈 엘리먼트 (1) 가, 절연 기판 (21) 의 표면 (21a) 으로부터 이간되어 실장되어 있다.

한편, 퓨즈 엘리먼트를 절연 기판의 표면에 인쇄에 의해 형성하는 등, 퓨즈 엘리먼트가 절연 기판의 표면과 접하는 퓨즈 소자에 있어서는, 제 1, 제 2 전극 간에 있어서 퓨즈 엘리먼트의 용융 금속이 절연 기판 상에 부착되어 리크가 발생한다. 예를 들어 Ag 페이스트를 세라믹 기판에 인쇄함으로써 퓨즈 엘리먼트를 형성한 퓨즈 소자에 있어서는, 세라믹과 은이 소결되어 침식되어 버려, 제 1, 제 2 전극 간에 잔류해 버린다. 그 때문에, 당해 퓨즈 엘리먼트의 용융 잔류물에 의해 제 1, 제 2 전극 간에 리크 전류가 흘러, 전류 경로를 완전히는 차단할 수 없다.

이 점, 퓨즈 소자 (20) 에 있어서는, 절연 기판 (21) 과는 별도로 단체 (單體) 로 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 형성하고, 또한 절연 기판 (21) 의 표면 (21a) 으로부터 이간하여 실장시키고 있다. 따라서, 퓨즈 소자 (20) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 용융 시에도 용융 금속이 절연 기판 (21) 에 침식되는 일도 없이 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 상으로 인입되어, 확실하게 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 간을 절연할 수 있다.

또, 퓨즈 소자 (20) 는, 제 1 고융점 금속층 (3) 또는 저융점 금속층 (2) 의 산화 방지와, 용단 시의 산화물 제거 및 땜납의 유동성 향상을 위해서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 표면이나 이면에 플럭스 (27) 를 코팅해도 된다.

플럭스 시트 (27) 를 코팅함으로써, 외층인 제 1 고융점 금속층 (3) 의 표면에, Sn 을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 산화 방지막을 형성한 경우에도, 당해 산화 방지막의 산화물을 제거할 수 있고, 제 1 고융점 금속층 (3) 의 산화를 효과적으로 방지하여, 용단 특성을 유지, 향상시킬 수 있다.

또, 퓨즈 소자 (20) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 형성된 절연 기판 (21) 의 표면 (21a) 상에, 내부를 보호함과 함께 용융한 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 비산을 방지하는 커버 부재 (29) 가 장착되어 있다. 커버 부재 (29) 는, 각종 엔지니어링 플라스틱, 세라믹스 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 형성할 수 있고, 절연성의 접착제를 통하여 접속되어 있다. 퓨즈 소자 (20) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 커버 부재 (29) 에 의해 덮이기 때문에, 과전류에 의한 아크 방전의 발생을 수반하는 자기 발열 차단 시에 있어서도, 용융 금속이 커버 부재 (29) 에 의해 포착되어, 주위로의 비산을 방지할 수 있다.

[회로 구성]

이와 같은 퓨즈 소자 (20) 는, 도 15(A) 에 나타내는 회로 구성을 갖는다. 퓨즈 소자 (20) 는, 제 1, 제 2 외부 접속 전극 (22a, 23a) 을 통하여 외부 회로에 실장됨으로써, 당해 외부 회로의 전류 경로 상에 장착된다. 퓨즈 소자 (20) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 에 소정의 정격 전류가 흐르고 있는 동안에는, 자기 발열에 의해서도 용단되는 일이 없다. 그리고, 퓨즈 소자 (20) 는, 정격을 초과하는 과전류가 통전하면 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 자기 발열에 의해 용단되고, 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 간을 차단함으로써, 당해 외부 회로의 전류 경로를 차단한다 (도 15(B)).

이때, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 고융점 금속층 (3) 보다 융점이 낮은 저융점 금속층 (2) 이 적층되어 있기 때문에, 과전류에 의한 자기 발열에 의해, 저융점 금속층 (2) 의 융점에서부터 용융을 개시하고, 제 1 고융점 금속층 (3) 을 침식하기 시작한다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 저융점 금속층 (2) 에 의한 제 1 고융점 금속층 (3) 의 침식 작용을 이용함으로써, 제 1 고융점 금속층 (3) 이 자신의 융점보다 낮은 온도에서 용융되어, 신속하게 용단할 수 있다.

[보호 소자]

이어서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 사용한 보호 소자에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 퓨즈 소자 (20) 와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 상세를 생략한다. 본 기술이 적용된 보호 소자 (30) 는, 도 16(A)(B) 에 나타내는 바와 같이, 절연 기판 (31) 과, 절연 기판 (31) 에 적층되고, 절연 부재 (32) 로 덮인 발열체 (33) 와, 절연 기판 (31) 의 양단에 형성된 제 1 전극 (34) 및 제 2 전극 (35) 과, 절연 기판 (31) 상에 발열체 (33) 와 중첩하도록 적층되고, 발열체 (33) 에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극 (36) 과, 양단이 제 1, 제 2 전극 (34, 35) 에 각각 접속되고, 중앙부가 발열체 인출 전극 (36) 에 접속된 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 구비한다. 그리고, 보호 소자 (30) 는, 절연 기판 (31) 상에 내부를 보호하는 커버 부재 (37) 가 장착되어 있다.

절연 기판 (31) 은, 상기 절연 기판 (21) 과 마찬가지로, 예를 들어 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 방형상으로 형성된다. 그 외, 절연 기판 (31) 은, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 사용해도 된다.

절연 기판 (31) 의 서로 대향하는 양 단부에는, 제 1, 제 2 전극 (34, 35) 이 형성되어 있다. 제 1, 제 2 전극 (34, 35) 은, 각각, Ag 나 Cu 등의 도전 패턴에 의해 형성되어 있다. 또, 제 1, 제 2 전극 (34, 35) 은, 절연 기판 (31) 의 표면 (31a) 으로부터, 캐스털레이션을 통하여 이면 (31b) 에 형성된 제 1, 제 2 외부 접속 전극 (34a, 35a) 과 연속되어 있다. 보호 소자 (30) 는, 이면 (31b) 에 형성된 제 1, 제 2 외부 접속 전극 (34a, 35a) 이 보호 소자 (30) 가 실장되는 회로 기판에 형성된 접속 전극에 접속됨으로써, 회로 기판 상에 형성된 전류 경로의 일부에 장착된다.

발열체 (33) 는, 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이고, 예를 들어 니크롬, W, Mo, Ru 등 또는 이들을 포함하는 재료로 이루어진다. 발열체 (33) 는, 이들의 합금 혹은 조성물, 화합물의 분상체를 수지 바인더 등과 혼합하여 페이스트상으로 한 것을, 절연 기판 (31) 상에 스크린 인쇄 기술을 이용하여 패턴 형성하고, 소성하는 등에 의해 형성할 수 있다.

또, 보호 소자 (30) 는, 발열체 (33) 가 절연 부재 (32) 에 의해 피복되고, 절연 부재 (32) 를 통하여 발열체 (33) 와 대향하도록 발열체 인출 전극 (36) 이 형성되어 있다. 발열체 인출 전극 (36) 은 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 접속되고, 이로써 발열체 (33) 는, 절연 부재 (32) 및 발열체 인출 전극 (36) 을 통하여 퓨즈 엘리먼트 (1) 와 중첩된다. 절연 부재 (32) 는, 발열체 (33) 의 보호 및 절연을 도모함과 함께, 발열체 (33) 의 열을 효율적으로 퓨즈 엘리먼트 (1) 에 전하기 위해서 형성되고, 예를 들어 유리층으로 이루어진다.

또한, 발열체 (33) 는, 절연 기판 (31) 에 적층된 절연 부재 (32) 의 내부에 형성해도 된다. 또, 발열체 (33) 는, 제 1, 제 2 전극 (34, 35) 이 형성된 절연 기판 (31) 의 표면 (31a) 과 반대측인 이면 (31b) 에 형성해도 되고, 혹은 절연 기판 (31) 의 표면 (31a) 에 제 1, 제 2 전극 (34, 35) 과 인접하여 형성해도 된다. 또, 발열체 (33) 는, 절연 기판 (31) 의 내부에 형성해도 된다.

또, 발열체 (33) 는, 일단이 발열체 인출 전극 (36) 과 접속되고, 타단이 발열체 전극 (39) 과 접속되어 있다. 발열체 인출 전극 (36) 은, 절연 기판 (31) 의 표면 (31a) 상에 형성됨과 함께 발열체 (33) 와 접속된 하층부 (36a) 와, 발열체 (33) 와 대향하여 절연 부재 (32) 상에 적층됨과 함께 퓨즈 엘리먼트 (1) 와 접속되는 상층부 (36b) 를 갖는다. 이로써, 발열체 (33) 는, 발열체 인출 전극 (36) 을 통하여 퓨즈 엘리먼트 (1) 와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 발열체 인출 전극 (36) 은, 절연 부재 (32) 를 통하여 발열체 (33) 에 대향 배치됨으로써, 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 용융시킴과 함께, 용융 도체를 응집하기 쉽게 할 수 있다.

또, 발열체 전극 (39) 은, 절연 기판 (31) 의 표면 (31a) 상에 형성되고, 캐스털레이션을 통하여 절연 기판 (31) 의 이면 (31b) 에 형성된 발열체 급전 전극 (39a)(도 17(A) 참조) 과 연속되어 있다.

보호 소자 (30) 는, 제 1 전극 (34) 으로부터 발열체 인출 전극 (36) 을 통하여 제 2 전극 (35) 에 걸쳐서 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 접속되어 있다. 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 접속용 땜납 (28) 등의 접속 재료를 통하여 제 1, 제 2 전극 (34, 35) 및 발열체 인출 전극 (36) 상에 접속되어 있다.

상기 서술한 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 규제부 (5) 를 구비함으로써 리플로우 시의 고온 환경에 있어서도 변형이 억제되고 있기 때문에 실장성이 우수하고, 접속용 땜납 (28) 을 통하여 제 1 및 제 2 전극 (34, 35) 간에 탑재된 후, 리플로우 납땜 등에 의해 용이하게 접속할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 규제부 (5) 를 구비함으로써, 보호 소자 (30) 가 외부의 회로 기판에 리플로우 실장될 때 등에 반복하여 고온 환경에 노출된 경우에도 변형이 억제되어, 용단 특성의 편차를 억제할 수 있다. 이 때문에, 퓨즈 엘리먼트 (1), 및 이것을 사용한 보호 소자 (30) 는, 실장 효율을 향상시킴과 함께, 안정적인 용단 특성을 유지할 수 있다.

[플럭스]

또, 보호 소자 (30) 는, 제 1 고융점 금속층 (3) 또는 저융점 금속층 (2) 의 산화 방지와, 용단 시의 산화물 제거 및 땜납의 유동성 향상을 위해서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 표면이나 이면에 플럭스 (27) 를 코팅해도 된다. 플럭스 (27) 를 코팅함으로써, 보호 소자 (30) 의 실사용 시에 있어서, 저융점 금속층 (2)(예를 들어 땜납) 의 젖음성을 높임과 함께, 저융점 금속이 용해되고 있는 동안의 산화물을 제거하여, 고융점 금속 (예를 들어 Ag) 에의 침식 작용을 이용하여 용단 특성을 향상시킬 수 있다.

또, 플럭스 (27) 를 코팅함으로써, 최외층인 제 1 고융점 금속층 (3) 의 표면에, Sn 을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 산화 방지막을 형성한 경우에도, 당해 산화 방지막의 산화물을 제거할 수 있고, 제 1 고융점 금속층 (3) 의 산화를 효과적으로 방지하여, 용단 특성을 유지, 향상시킬 수 있다.

또한, 제 1, 제 2 전극 (34, 35), 발열체 인출 전극 (36) 및 발열체 전극 (39) 은, 예를 들어 Ag 나 Cu 등의 도전 패턴에 의해 형성되고, 적절히 표면에 Sn 도금, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 보호층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 표면의 산화를 방지함과 함께, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 접속용 땜납 (28) 등의 접속 재료에 의한 제 1, 제 2 전극 (34, 35) 및 발열체 인출 전극 (36) 의 침식을 억제할 수 있다.

[커버 부재]

또, 보호 소자 (30) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 형성된 절연 기판 (31) 의 표면 (31a) 상에, 내부를 보호함과 함께 용융한 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 비산을 방지하는 커버 부재 (37) 가 장착되어 있다. 커버 부재 (37) 는, 각종 엔지니어링 플라스틱, 세라믹스 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 형성할 수 있다. 보호 소자 (30) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 커버 부재 (37) 에 의해 덮이기 때문에, 용융 금속이 커버 부재 (37) 에 의해 포착되어, 주위로의 비산을 방지할 수 있다.

이와 같은 보호 소자 (30) 는, 발열체 급전 전극 (39a), 발열체 전극 (39), 발열체 (33), 발열체 인출 전극 (36) 및 퓨즈 엘리먼트 (1) 에 이르는 발열체 (33) 에 대한 통전 경로가 형성된다. 또, 보호 소자 (30) 는, 발열체 전극 (39) 이 발열체 급전 전극 (39a) 을 통하여 발열체 (33) 에 통전시키는 외부 회로와 접속되고, 당해 외부 회로에 의해 발열체 전극 (39) 과 퓨즈 엘리먼트 (1) 에 걸치는 통전이 제어된다.

또, 보호 소자 (30) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 발열체 인출 전극 (36) 과 접속됨으로써, 발열체 (33) 에 대한 통전 경로의 일부를 구성한다. 따라서, 보호 소자 (30) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 용융되어, 외부 회로와의 접속이 차단되면, 발열체 (33) 에 대한 통전 경로도 차단되기 때문에, 발열을 정지시킬 수 있다.

[회로도]

본 기술이 적용된 보호 소자 (30) 는, 도 17 에 나타내는 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 보호 소자 (30) 는, 발열체 인출 전극 (36) 을 통하여 제 1, 제 2 외부 접속 전극 (34a, 35a) 간에 걸쳐서 직렬 접속된 퓨즈 엘리먼트 (1) 와, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 접속점을 통하여 통전하여 발열시킴으로써 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 용융하는 발열체 (33) 로 이루어지는 회로 구성이다. 그리고, 보호 소자 (30) 는, 제 1, 제 2 전극 (34, 35) 및 발열체 전극 (39) 과 각각 접속된 제 1, 제 2 외부 접속 전극 (34a, 35a) 및 발열체 급전 전극 (39a) 이, 외부 회로 기판에 접속된다. 이로써, 보호 소자 (30) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 제 1, 제 2 전극 (34, 35) 을 통하여 외부 회로의 전류 경로 상에 직렬 접속되고, 발열체 (33) 가 발열체 전극 (39) 을 통하여 외부 회로에 형성된 전류 제어 소자와 접속된다.

[용단 공정]

이와 같은 회로 구성으로 이루어지는 보호 소자 (30) 는, 외부 회로의 전류 경로를 차단할 필요가 생긴 경우에, 외부 회로에 형성된 전류 제어 소자에 의해 발열체 (33) 가 통전된다. 이로써, 보호 소자 (30) 는, 발열체 (33) 의 발열에 의해, 외부 회로의 전류 경로 상에 장착된 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 용융되고, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 용융 도체가, 젖음성이 높은 발열체 인출 전극 (36) 및 제 1, 제 2 전극 (34, 35) 에 끌어당겨짐으로써 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 용단된다. 이로써, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 확실하게 제 1 전극 (34) ∼ 발열체 인출 전극 (36) ∼ 제 2 전극 (35) 간을 용단시켜 (도 17(B)), 외부 회로의 전류 경로를 차단할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 용단함으로써, 발열체 (33) 에 대한 급전도 정지된다.

이때, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 발열체 (33) 의 발열에 의해, 제 1 고융점 금속층 (3) 보다 융점이 낮은 저융점 금속층 (2) 의 융점에서부터 용융을 개시하고, 제 1 고융점 금속층 (3) 을 침식하기 시작한다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 저융점 금속층 (2) 에 의한 제 1 고융점 금속층 (3) 의 침식 작용을 이용함으로써, 제 1 고융점 금속층 (3) 이 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융되어, 신속하게 외부 회로의 전류 경로를 차단할 수 있다.

[단락 소자]

이어서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 사용한 단락 소자에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 퓨즈 소자 (20) 와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 상세를 생략한다. 도 19 에, 단락 소자 (40) 의 평면도를 나타내고, 도 20 에, 단락 소자 (40) 의 단면도를 나타낸다. 단락 소자 (40) 는, 절연 기판 (41) 과, 절연 기판 (41) 에 형성된 발열체 (42) 와, 절연 기판 (41) 에, 서로 인접하여 형성된 제 1 전극 (43) 및 제 2 전극 (44) 과, 제 1 전극 (43) 과 인접하여 형성됨과 함께, 발열체 (42) 에 전기적으로 접속된 제 3 전극 (45) 과, 제 1, 제 3 전극 (43, 45) 간에 걸쳐서 형성됨으로써 전류 경로를 구성하고, 발열체 (42) 로부터의 가열에 의해, 제 1, 제 3 전극 (43, 45) 간의 전류 경로를 용단함과 함께, 용융 도체를 통하여 제 1, 제 2 전극 (43, 44) 을 단락시키는 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 구비한다. 그리고, 단락 소자 (40) 는, 절연 기판 (41) 상에 내부를 보호하는 커버 부재 (46) 가 장착되어 있다.

절연 기판 (41) 은, 예를 들어 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 방형상으로 형성된다. 그 외, 절연 기판 (41) 은, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 사용해도 된다.

발열체 (42) 는, 절연 기판 (41) 상에 있어서 절연 부재 (48) 에 피복되어 있다. 또, 절연 부재 (48) 상에는, 제 1 ∼ 제 3 전극 (43 ∼ 45) 이 형성되어 있다. 절연 부재 (48) 는, 발열체 (42) 의 열을 효율적으로 제 1 ∼ 제 3 전극 (43 ∼ 45) 에 전하기 위해서 형성되고, 예를 들어 유리층으로 이루어진다. 발열체 (42) 는, 제 1 ∼ 제 3 전극 (43 ∼ 45) 을 가열함으로써, 용융 도체를 응집하기 쉽게 할 수 있다.

제 1 ∼ 제 3 전극 (43 ∼ 45) 은, Ag 나 Cu 등의 도전 패턴에 의해 형성되어 있다. 제 1 전극 (43) 은, 일방측에 있어서 제 2 전극 (44) 과 인접하여 형성됨과 함께, 이간됨으로써 절연되어 있다. 제 1 전극 (43) 의 타방측에는 제 3 전극 (45) 이 형성되어 있다. 제 1 전극 (43) 과 제 3 전극 (45) 은, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 접속됨으로써 도통되어, 단락 소자 (40) 의 전류 경로를 구성한다. 또, 제 1 전극 (43) 은, 절연 기판 (41) 의 측면에 임하는 캐스털레이션을 통하여 절연 기판 (41) 의 이면 (41b) 에 형성된 제 1 외부 접속 전극 (43a)(도 21 참조) 과 접속되어 있다. 또, 제 2 전극 (44) 은, 절연 기판 (41) 의 측면에 임하는 캐스털레이션을 통하여 절연 기판 (41) 의 이면 (41b) 에 형성된 제 2 외부 접속 전극 (44a)(도 21 참조) 과 접속되어 있다.

또, 제 3 전극 (45) 은, 절연 기판 (41) 혹은 절연 부재 (48) 에 형성된 발열체 인출 전극 (49) 를 통하여 발열체 (42) 와 접속되어 있다. 또, 발열체 (42) 는, 발열체 전극 (50) 및 절연 기판 (41) 의 측연에 임하는 캐스털레이션을 통하여, 절연 기판 (41) 의 이면 (41b) 에 형성된 발열체 급전 전극 (50a)(도 21 참조) 과 접속되어 있다.

제 1 및 제 3 전극 (43, 45) 은, 접속용 땜납 (28) 등의 접속 재료를 통하여 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 접속되어 있다. 상기 서술한 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 규제부 (5) 를 구비함으로써 리플로우 시의 고온 환경에 있어서도 변형이 억제되고 있기 때문에 실장성이 우수하고, 접속용 땜납 (28) 을 통하여 제 1 및 제 3 전극 (43, 45) 간에 탑재된 후, 리플로우 납땜 등에 의해 용이하게 접속할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 규제부 (5) 를 구비함으로써, 단락 소자 (40) 가 외부의 회로 기판에 리플로우 실장될 때 등에 반복하여 고온 환경에 노출된 경우에도 변형이 억제되어, 용단 특성의 편차를 억제할 수 있다. 이 때문에, 퓨즈 엘리먼트 (1), 및 이것을 사용한 단락 소자 (40) 는, 실장 효율을 향상시킴과 함께, 안정적인 용단 특성을 유지할 수 있다.

[플럭스]

또, 단락 소자 (40) 는, 제 1 고융점 금속층 (3) 또는 저융점 금속층 (2) 의 산화 방지와, 용단 시의 산화물 제거 및 땜납의 유동성 향상을 위해서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 표면이나 이면에 플럭스 (27) 를 코팅해도 된다. 플럭스 (27) 를 코팅함으로써, 단락 소자 (40) 의 실사용 시에 있어서, 저융점 금속층 (2)(예를 들어 땜납) 의 젖음성을 높임과 함께, 저융점 금속이 용해되고 있는 동안의 산화물을 제거하고, 고융점 금속 (예를 들어 Ag) 에의 침식 작용을 이용하여 용단 특성을 향상시킬 수 있다.

또, 플럭스 (27) 를 코팅함으로써, 최외층인 제 1 고융점 금속층 (3) 의 표면에, Sn 을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 산화 방지막을 형성한 경우에도, 당해 산화 방지막의 산화물을 제거할 수 있어, 제 1 고융점 금속층 (3) 의 산화를 효과적으로 방지하고, 용단 특성을 유지, 향상시킬 수 있다.

또한, 단락 소자 (40) 는, 제 1 전극 (43) 이, 제 3 전극 (45) 보다 넓은 면적을 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 단락 소자 (40) 는, 보다 많은 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 용융 도체를 제 1, 제 2 전극 (43, 44) 상에 응집시킬 수 있고, 제 1, 제 2 전극 (43, 44) 간을 확실히 단락시킬 수 있다 (도 22 참조).

또, 제 1 ∼ 제 3 전극 (43 ∼ 45) 은, Cu 나 Ag 등의 일반적인 전극 재료를 사용하여 형성할 수 있지만, 적어도 제 1, 제 2 전극 (43, 44) 의 표면 상에는, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 피막이, 공지된 도금 처리에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1, 제 2 전극 (43, 44) 의 산화를 방지하고, 용융 도체를 확실히 유지시킬 수 있다. 또, 단락 소자 (40) 를 리플로우 실장하는 경우에, 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 접속용 땜납 (28) 등의 접속 재료가 용융함으로써 제 1 전극 (43) 을 용식 (땜납 침식) 하는 것을 방지할 수 있다.

또, 제 1 ∼ 제 3 전극 (43 ∼ 45) 에는, 상기 서술한 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 용융 도체나 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 접속용 땜납 (28) 의 유출을 방지하는 유리 등의 절연 재료로 이루어지는 유출 방지부 (51) 가 형성되어 있다.

[커버 부재]

또, 단락 소자 (40) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 형성된 절연 기판 (41) 의 표면 (41a) 상에, 내부를 보호함과 함께 용융한 퓨즈 엘리먼트 (1) 의 비산을 방지하는 커버 부재 (46) 가 장착되어 있다. 커버 부재 (46) 는, 각종 엔지니어링 플라스틱, 세라믹스 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 형성할 수 있다. 단락 소자 (40) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 커버 부재 (46) 에 의해 덮이기 때문에, 용융 금속이 커버 부재 (46) 에 의해 포착되어, 주위로의 비산을 방지할 수 있다.

[단락 소자 회로]

이상과 같은 단락 소자 (40) 는, 도 21(A)(B) 에 나타내는 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 단락 소자 (40) 는, 제 1 전극 (43) 과 제 2 전극 (44) 이, 정상시에는 절연되고 (도 21(A)), 발열체 (42) 의 발열에 의해 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 용융하면, 당해 용융 도체를 통하여 단락하는 스위치 (52) 를 구성한다 (도 21(B)). 그리고, 제 1 외부 접속 전극 (43a) 과 제 2 외부 접속 전극 (44a) 은, 스위치 (52) 의 양 단자를 구성한다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 제 3 전극 (45) 및 발열체 인출 전극 (49) 을 통하여 발열체 (42) 와 접속되어 있다.

그리고, 단락 소자 (40) 는, 전자기기 등에 장착됨으로써, 스위치 (52) 의 양 단자 (43a, 44a) 가, 당해 전자기기의 전류 경로와 접속되어, 당해 전류 경로를 도통시키는 경우에, 스위치 (52) 를 단락시켜, 당해 전자 부품의 전류 경로를 형성한다.

예를 들어, 단락 소자 (40) 는, 전자 부품의 전류 경로 상에 형성된 전자 부품과 스위치 (52) 의 양 단자 (43a, 44a) 가 병렬로 접속되고, 병렬 접속되어 있는 전자 부품에 이상이 생기면, 발열체 급전 전극 (50a) 과 제 1 외부 접속 전극 (43a) 간에 전력이 공급되어, 발열체 (42) 가 통전함으로써 발열한다. 이 열에 의해 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 용융하면, 용융 도체는, 도 22 에 나타내는 바와 같이, 제 1, 제 2 전극 (43, 44) 상에 응집한다. 제 1, 제 2 전극 (43, 44) 은 인접하여 형성되어 있으므로, 제 1, 제 2 전극 (43, 44) 상에 응집한 용융 도체가 결합하고, 이로써 제 1, 제 2 전극 (43, 44) 이 단락한다. 즉, 단락 소자 (40) 는, 스위치 (52) 의 양 단자 간이 단락되고 (도 21(B)), 이상을 일으킨 전자 부품을 바이패스하는 바이패스 전류 경로를 형성한다. 또한, 퓨즈 엘리먼트 (1) 가 용단함으로써 제 1, 제 3 전극 (43, 45) 간이 용단되기 때문에, 발열체 (42) 에 대한 급전도 정지된다.

이때, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 고융점 금속층 (3) 보다 융점이 낮은 저융점 금속층 (2) 이 적층되어 있기 때문에, 과전류에 의한 자기 발열에 의해, 저융점 금속층 (2) 의 융점에서부터 용융을 개시하고, 제 1 고융점 금속층 (3) 을 침식하기 시작한다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 저융점 금속층 (2) 에 의한 제 1 고융점 금속층 (3) 의 침식 작용을 이용함으로써, 제 1 고융점 금속층 (3) 이 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융되어, 신속하게 용단할 수 있다.

[단락 소자의 변형예]

또한, 단락 소자 (40) 는, 반드시 발열체 (42) 를 절연 부재 (48) 에 의해 피복할 필요는 없고, 발열체 (42) 가 절연 기판 (41) 의 내부에 설치되어도 된다. 절연 기판 (41) 의 재료로서 열전도성이 우수한 것을 사용함으로써, 발열체 (42) 를 유리층 등의 절연 부재 (48) 를 개재한 경우와 동등하게 가열할 수 있다.

또, 단락 소자 (40) 는, 상기 서술한 바와 같이 발열체 (42) 를 절연 기판 (41) 상의 제 1 ∼ 제 3 전극 (43 ∼ 45) 의 형성면측에 형성하는 것 외에도, 발열체 (42) 가 절연 기판 (41) 의 제 1 ∼ 제 3 전극 (43 ∼ 45) 의 형성면과 반대의 면에 설치되어도 된다. 발열체 (42) 를 절연 기판 (41) 의 이면 (41b) 에 형성함으로써, 절연 기판 (41) 내에 형성하는 것보다 간이한 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 이 경우 발열체 (42) 상에는, 절연 부재 (48) 가 형성되면 저항체의 보호나 실장 시의 절연성 확보라는 의미에서 바람직하다.

또한, 단락 소자 (40) 는, 발열체 (42) 가 절연 기판 (41) 의 제 1 ∼ 제 3 전극 (43 ∼ 45) 의 형성면 상에 설치됨과 함께, 제 1 ∼ 제 3 전극 (43 ∼ 45) 에 병설되어도 된다. 발열체 (42) 를 절연 기판 (41) 의 표면 (41a) 에 형성함으로써, 절연 기판 (41) 내에 형성하는 것보다 간이한 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 이 경우도 발열체 (42) 상에는, 절연 부재 (48) 가 형성되는 것이 바람직하다.

또, 단락 소자 (40) 는, 제 2 전극 (44) 과 인접하는 제 4 전극 및 제 2 전극 (44) 과 제 4 전극 간에 걸쳐서 탑재되는 제 2 퓨즈 엘리먼트를 형성해도 된다. 제 2 퓨즈 엘리먼트는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 와 동일한 구성을 갖는다. 제 4 전극 및 제 2 퓨즈 엘리먼트를 형성한 단락 소자 (40) 에서는, 퓨즈 엘리먼트 (1) 및 제 2 퓨즈 엘리먼트가 용융함으로써, 당해 용융 도체가 제 1, 제 2 전극 (43, 44) 사이로 젖어 확산되어, 제 1, 제 2 전극 (43, 44) 을 단락시킨다. 이 경우도, 제 1 전극 (43) 은 제 3 전극 (35) 보다 넓은 면적을 갖는 것이 바람직하고, 제 2 전극 (44) 은 제 4 전극보다 넓은 면적을 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 단락 소자 (40) 는, 보다 많은 용융 도체를 제 1, 제 2 전극 (43, 44) 상에 응집시킬 수 있고, 제 1, 제 2 전극 (43, 44) 간을 확실히 단락시킬 수 있다.

[전환 소자]

이어서, 퓨즈 엘리먼트 (1) 를 사용한 전환 소자에 대해 설명한다. 도 23 에 전환 소자 (60) 의 평면도를 나타내고, 도 24 에 전환 소자 (60) 의 단면도를 나타낸다. 전환 소자 (60) 는, 절연 기판 (61) 과, 절연 기판 (61) 에 형성된 제 1 발열체 (62) 및 제 2 발열체 (63) 와, 절연 기판 (61) 에, 서로 인접하여 형성된 제 1 전극 (64) 및 제 2 전극 (65) 과, 제 1 전극 (64) 과 인접하여 형성됨과 함께, 제 1 발열체 (62) 에 전기적으로 접속된 제 3 전극 (66) 과, 제 2 전극 (65) 과 인접하여 형성됨과 함께, 제 2 발열체 (63) 에 전기적으로 접속된 제 4 전극 (67) 과, 제 4 전극 (67) 에 인접하여 형성된 제 5 전극 (68) 과, 제 1, 제 3 전극 (64, 66) 간에 걸쳐서 형성됨으로써 전류 경로를 구성하고, 제 1 발열체 (62) 로부터의 가열에 의해, 제 1, 제 3 전극 (64, 66) 간의 전류 경로를 용단하는 제 1 퓨즈 엘리먼트 (1A) 와, 제 2 전극 (65) 으로부터 제 4 전극 (67) 을 거쳐 제 5 전극 (68) 에 걸쳐서 형성되고, 제 2 발열체 (63) 로부터의 가열에 의해, 제 2, 제 4, 제 5 전극 (65, 67, 68) 간의 전류 경로를 용단하는 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 를 구비한다. 그리고, 전환 소자 (60) 는, 절연 기판 (61) 상에 내부를 보호하는 커버 부재 (69) 가 장착되어 있다.

절연 기판 (61) 은, 예를 들어 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 방형상으로 형성된다. 그 외, 절연 기판 (61) 은, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 사용해도 된다.

제 1, 제 2 발열체 (62, 63) 는, 상기 서술한 발열체 (33) 와 마찬가지로, 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재로서, 발열체 (33) 와 마찬가지로 형성할 수 있다. 또, 제 1, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 는, 상기 서술한 퓨즈 엘리먼트 (1) 와 동일한 구성을 갖는다.

또, 제 1, 제 2 발열체 (62, 63) 는, 절연 기판 (61) 상에 있어서 절연 부재 (70) 로 피복되어 있다. 제 1 발열체 (62) 를 피복하는 절연 부재 (70) 상에는, 제 1, 제 3 전극 (64, 66) 이 형성되고, 제 2 발열체 (63) 를 피복하는 절연 부재 (70) 상에는, 제 2, 제 4, 제 5 전극 (65, 67, 68) 이 형성되어 있다. 제 1 전극 (64) 은, 일방측에 있어서 제 2 전극 (65) 과 인접하여 형성됨과 함께, 이간됨으로써 절연되어 있다. 제 1 전극 (64) 의 타방측에는 제 3 전극 (66) 이 형성되어 있다. 제 1 전극 (64) 과 제 3 전극 (66) 은, 제 1 퓨즈 엘리먼트 (1A) 가 접속됨으로써 도통되어, 전환 소자 (60) 의 전류 경로를 구성한다. 또, 제 1 전극 (64) 은, 절연 기판 (61) 의 측면에 임하는 캐스털레이션을 통하여 절연 기판 (61) 의 이면 (61b) 에 형성된 제 1 외부 접속 전극 (64a)(도 25 참조) 에 접속되어 있다.

또, 제 3 전극 (66) 은, 절연 기판 (61) 혹은 절연 부재 (70) 에 형성된 제 1 발열체 인출 전극 (71) 을 통하여 제 1 발열체 (62) 와 접속되어 있다. 또, 제 1 발열체 (62) 는, 제 1 발열체 전극 (72) 및 절연 기판 (61) 의 측연에 임하는 캐스털레이션을 통하여, 절연 기판 (61) 의 이면 (61b) 에 형성된 제 1 발열체 급전 전극 (72a)(도 25 참조) 과 접속되어 있다.

제 2 전극 (65) 의 제 1 전극 (64) 과 인접하는 일방측과 반대인 타방측에는, 제 4 전극 (67) 이 형성되어 있다. 또, 제 4 전극 (67) 의 제 2 전극 (65) 과 인접하는 일방측과 반대인 타방측에는, 제 5 전극 (68) 이 형성되어 있다. 제 2 전극 (65), 제 4 전극 (67) 및 제 5 전극 (68) 은, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 와 접속되어 있다. 또, 제 2 전극 (65) 은, 절연 기판 (61) 의 측면에 임하는 캐스털레이션을 통하여 절연 기판 (61) 의 이면 (61b) 에 형성된 제 2 외부 접속 전극 (65a)(도 25 참조) 과 접속되어 있다.

또, 제 4 전극 (67) 은, 절연 기판 (61) 혹은 절연 부재 (70) 에 형성된 제 2 발열체 인출 전극 (73) 을 통하여 제 2 발열체 (63) 와 접속되어 있다. 또, 제 2 발열체 (63) 는, 제 2 발열체 전극 (74) 및 절연 기판 (61) 의 측연에 임하는 캐스털레이션을 통하여, 절연 기판 (61) 의 이면 (61b) 에 형성된 제 2 발열체 급전 전극 (74a)(도 25 참조) 과 접속되어 있다.

또한, 제 5 전극 (68) 은, 절연 기판 (61) 의 측면에 임하는 캐스털레이션을 통하여 절연 기판 (61) 의 이면에 형성된 제 5 외부 접속 전극 (68a)(도 25 참조) 과 접속되어 있다.

전환 소자 (60) 는, 제 1 전극 (64) 으로부터 제 3 전극 (66) 에 걸쳐서 제 1 퓨즈 엘리먼트 (1A) 가 접속되고, 제 2 전극 (65) 으로부터 제 4 전극 (67) 을 통하여 제 5 전극 (68) 에 걸쳐서 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 가 접속되어 있다.

제 1, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 는, 상기 서술한 퓨즈 엘리먼트 (1) 와 마찬가지로, 규제부 (5) 를 구비함으로써 리플로우 시의 고온 환경에 있어서도 변형이 억제되고 있기 때문에 실장성이 우수하고, 접속용 땜납 (28) 을 통하여 제 1 ∼ 제 5 전극 (64 ∼ 68) 상에 탑재된 후, 리플로우 납땜 등에 의해 용이하게 접속할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (1) 는, 규제부 (5) 를 구비함으로써, 전환 소자 (60) 가 외부의 회로 기판에 리플로우 실장될 때 등에 반복하여 고온 환경에 노출된 경우에도 변형이 억제되어, 용단 특성의 편차를 억제할 수 있다. 이 때문에, 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B), 및 이것을 사용한 전환 소자 (60) 는, 실장 효율을 향상시킴과 함께, 안정적인 용단 특성을 유지할 수 있다.

[플럭스]

또, 전환 소자 (60) 는, 제 1 고융점 금속층 (3) 또는 저융점 금속층 (2) 의 산화 방지와, 용단 시의 산화물 제거 및 땜납의 유동성 향상을 위해서, 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 의 표면이나 이면에 플럭스 (27) 를 코팅해도 된다. 플럭스 (27) 를 코팅함으로써, 전환 소자 (60) 의 실사용 시에 있어서 저융점 금속층 (2)(예를 들어 땜납) 의 젖음성을 높임과 함께, 저융점 금속이 용해하고 있는 동안의 산화물을 제거하고, 고융점 금속 (예를 들어 Ag) 에의 침식 작용을 이용하여 용단 특성을 향상시킬 수 있다.

또, 플럭스 (27) 를 코팅함으로써, 최외층인 제 1 고융점 금속층 (3) 의 표면에, Sn 을 주성분으로 하는 Pb 프리 땜납 등의 산화 방지막을 형성한 경우에도, 당해 산화 방지막의 산화물을 제거할 수 있어, 제 1 고융점 금속층 (3) 의 산화를 효과적으로 방지하여, 용단 특성을 유지, 향상시킬 수 있다.

또한, 제 1 ∼ 제 5 전극 (64 ∼ 68) 은, Cu 나 Ag 등의 일반적인 전극 재료를 사용하여 형성할 수 있지만, 적어도 제 1, 제 2 전극 (64, 65) 의 표면 상에는, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 보호층이, 공지된 도금 처리에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1, 제 2 전극 (64, 65) 의 산화를 방지하고, 용융 도체를 확실히 유지시킬 수 있다. 또, 전환 소자 (60) 를 리플로우 실장하는 경우에, 제 1, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 를 접속하는 접속용 땜납 (28) 등의 접속 재료가 용융됨으로써 제 1, 제 2 전극 (64, 65) 을 용식 (땜납 침식) 하는 것을 방지할 수 있다.

또, 제 1 ∼ 제 5 전극 (64 ∼ 68) 에는, 상기 서술한 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 의 용융 도체나 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 의 접속용 땜납 (28) 의 유출을 방지하는 유리 등의 절연 재료로 이루어지는 유출 방지부 (77) 가 형성되어 있다.

[커버 부재]

또, 전환 소자 (60) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 가 형성된 절연 기판 (61) 의 표면 (61a) 상에, 내부를 보호함과 함께 용융한 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 의 비산을 방지하는 커버 부재 (69) 가 장착되어 있다. 커버 부재 (69) 는, 각종 엔지니어링 플라스틱, 세라믹스 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 형성할 수 있다. 전환 소자 (60) 는, 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 가 커버 부재 (69) 에 의해 덮이기 때문에, 용융 금속이 커버 부재 (69) 에 의해 포착되어, 주위로의 비산을 방지할 수 있다.

[전환 소자 회로]

이상과 같은 전환 소자 (60) 는, 도 25(A) 에 나타내는 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 전환 소자 (60) 는, 제 1 전극 (64) 과 제 2 전극 (65) 이, 정상시에는 절연되고, 제 1, 제 2 발열체 (62, 63) 의 발열에 의해 제 1, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 가 용융하면, 당해 용융 도체를 통하여 단락하는 스위치 (78) 를 구성한다. 그리고, 제 1 외부 접속 전극 (64a) 과 제 2 외부 접속 전극 (65a) 은, 스위치 (78) 의 양 단자를 구성한다.

또, 제 1 퓨즈 엘리먼트 (1A) 는, 제 3 전극 (66) 및 제 1 발열체 인출 전극 (71) 을 통하여 제 1 발열체 (62) 와 접속되어 있다. 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 는, 제 4 전극 (67) 및 제 2 발열체 인출 전극 (73) 을 통하여 제 2 발열체 (63) 와 접속되고, 또한 제 2 발열체 전극 (74) 을 통하여 제 2 발열체 급전 전극 (74a) 과 접속되어 있다. 즉, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 및 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 가 접속되는 제 2 전극 (65), 제 4 전극 (67) 및 제 5 전극 (68) 은, 전환 소자 (60) 의 작동 전에 있어서는 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 를 통하여 제 2 전극 (65) 과 제 5 전극 (68) 간을 도통시키고, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 가 용단됨으로써 제 2 전극 (65) 과 제 5 전극 (68) 간을 차단하는 보호 소자로서 기능한다.

그리고, 전환 소자 (60) 는, 전자기기 등의 외부 회로에 장착됨으로써, 제 2, 제 5 전극 (65, 68) 의 각 외부 접속 전극 (65a, 68a) 이 당해 외부 회로의 초기 전류 경로 상에 직렬 접속됨과 함께 제 2 발열체 (63) 가 제 2 발열체 급전 전극 (74a) 을 통하여 외부 회로에 형성된 전류 제어 소자와 접속된다. 또, 전환 소자 (60) 는, 스위치 (78) 의 양 단자 (64a, 65a) 가 당해 외부 회로의 전환 후의 전류 경로와 접속됨과 함께, 제 1 발열체 (62) 가 제 1 발열체 급전 전극 (72a) 을 통하여 외부 회로에 형성된 전류 제어 소자와 접속된다.

전환 소자 (60) 는, 작동 전에 있어서는, 제 2, 제 5 외부 접속 전극 (65a, 68a) 간에 걸쳐서 통전된다.

그리고, 전환 소자 (60) 는, 제 2 발열체 급전 전극 (74a) 으로부터 제 2 발열체 (63) 로 통전되면, 도 26 에 나타내는 바와 같이, 제 2 발열체 (63) 의 발열에 의해 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 가 용융되고, 제 2, 제 4, 제 5 전극 (65, 67, 68) 에 각각 응집한다. 이로써 도 25(B) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 를 통하여 접속되어 있던 제 2 전극 (65) 과 제 5 전극 (68) 에 걸치는 전류 경로가 차단된다. 또, 전환 소자 (60) 는, 제 1 발열체 급전 전극 (72a) 으로부터 제 1 발열체 (62) 로 통전되면, 제 1 발열체 (62) 의 발열에 의해 제 1 퓨즈 엘리먼트 (1A) 가 용융되고, 제 1, 제 3 전극 (64, 66) 에 각각 응집한다. 이로써, 전환 소자 (60) 는, 도 26 에 나타내는 바와 같이, 제 1 전극 (64) 과 제 2 전극 (65) 에 응집한 제 1, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 의 용융 도체가 결합함으로써, 절연되어 있던 제 1 전극 (64) 과 제 2 전극 (65) 을 단락시킨다. 즉 전환 소자 (60) 는, 스위치 (78) 를 단락시켜, 제 2, 제 5 전극 (65, 68) 간에 걸치는 전류 경로를, 제 1, 제 2 전극 (64, 65) 간에 걸치는 전류 경로로 전환할 수 있다 (도 25(B)).

이때, 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 는, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 고융점 금속층 (3) 보다 융점이 낮은 저융점 금속층 (2) 이 적층되어 있기 때문에, 제 1, 제 2 발열체 (62, 63) 의 발열에 의해, 저융점 금속층 (2) 의 융점에서부터 용융을 개시하고, 제 1 고융점 금속층 (3) 을 침식하기 시작한다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 는, 저융점 금속층 (2) 에 의한 제 1 고융점 금속층 (3) 의 침식 작용을 이용함으로써, 제 1 고융점 금속층 (3) 이 자신의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융되어, 신속히 용단할 수 있다.

또한, 제 1 발열체 (62) 로의 통전은, 제 1 퓨즈 엘리먼트 (1A) 가 용단됨으로써 제 1, 제 3 전극 (64, 66) 간이 차단되기 때문에 정지되고, 제 2 발열체 (63) 로의 통전은, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 가 용단됨으로써, 제 2, 제 4 전극 (65, 67) 간 및 제 4, 제 5 전극 (67, 68) 간이 차단되기 때문에 정지된다.

[제 2 가용 도체의 선용융]

여기서, 전환 소자 (60) 는, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 가 제 1 퓨즈 엘리먼트 (1A) 보다 선행하여 용융하는 것이 바람직하다. 전환 소자 (60) 는, 제 1 발열체 (62) 와 제 2 발열체 (63) 가, 따로따로 발열되는 점에서, 통전의 타이밍으로서 제 2 발열체 (63) 를 먼저 발열시키고, 그 후에 제 1 발열체 (62) 를 발열시킴으로써, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 를 제 1 퓨즈 엘리먼트 (1A) 보다 선행하여 용융시켜, 제 2, 제 5 전극 (65, 68) 간에 걸치는 차단 회로를 차단시킨 후, 제 1, 제 2 바이패스 회로로 전환할 수 있고, 또 도 26 에 나타내는 바와 같이, 확실하게 제 1, 제 2 전극 (64, 65) 상에, 제 1, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1A, 1B) 의 용융 도체를 응집, 결합시켜, 제 1, 제 2 전극 (64, 65) 을 단락시킬 수 있다.

또, 전환 소자 (60) 는, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 를, 제 1 퓨즈 엘리먼트 (1A) 보다 협폭으로 형성함으로써, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 를 제 1 퓨즈 엘리먼트 (1A) 보다 먼저 용단하도록 해도 된다. 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 를 협폭으로 형성함으로써 용단 시간을 짧게 할 수 있으므로, 제 2 퓨즈 엘리먼트 (1B) 가 제 1 퓨즈 엘리먼트 (1A) 보다 선행하여 용융시킬 수 있다.

[전극 면적]

또, 전환 소자 (60) 는, 제 1 전극 (64) 의 면적을 제 3 전극 (66) 보다 넓게 하고, 제 2 전극 (65) 의 면적을 제 4, 제 5 전극 (67, 68) 보다 넓게 하는 것이 바람직하다. 용융 도체의 유지량은 전극 면적에 비례해 많아지기 때문에, 제 1 전극 (64) 의 면적을 제 3 전극 (66) 보다 넓게 하고, 제 2 전극 (65) 의 면적을 제 4, 제 5 전극 (67, 68) 보다 넓게 함으로써, 보다 많은 용융 도체를 제 1, 제 2 전극 (64, 65) 상에 응집시킬 수 있고, 제 1, 제 2 전극 (64, 65) 간을 확실하게 단락시킬 수 있다.

[전환 소자의 변형예]

또한, 전환 소자 (60) 는, 반드시 제 1, 제 2 발열체 (62, 63) 를 절연 부재 (70) 에 의해 피복할 필요는 없고, 제 1, 제 2 발열체 (62, 63) 가 절연 기판 (61) 의 내부에 설치되어도 된다. 절연 기판 (61) 의 재료로서 열전도성이 우수한 것을 사용함으로써, 제 1, 제 2 발열체 (62, 63) 는, 유리층 등의 절연 부재 (70) 를 개재한 경우와 동등하게 가열할 수 있다.

또, 전환 소자 (60) 는, 제 1, 제 2 발열체 (62, 63) 가 절연 기판 (61) 의 제 1 ∼ 제 5 전극 (64 ∼ 68) 의 형성면과 반대인 이면에 설치되어도 된다. 제 1, 제 2 발열체 (62, 63) 를 절연 기판 (61) 의 이면 (61b) 에 형성함으로써, 절연 기판 (61) 내에 형성하는 것보다 간이한 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 이 경우, 제 1, 제 2 발열체 (62, 63) 상에는, 절연 부재 (70) 가 형성되면 저항체의 보호나 실장 시의 절연성 확보라는 의미에서 바람직하다.

또한, 전환 소자 (60) 는, 제 1, 제 2 발열체 (62, 63) 가 절연 기판 (61) 의 제 1 ∼ 제 5 전극 (64 ∼ 68) 의 형성면 상에 설치됨과 함께, 제 1 ∼ 제 5 전극 (64 ∼ 68) 에 병설되어도 된다. 제 1, 제 2 발열체 (62, 63) 를 절연 기판 (61) 의 표면 (61a) 에 형성함으로써, 절연 기판 (61) 내에 형성하는 것보다 간이한 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 이 경우도 제 1, 제 2 발열체 (62, 63) 상에는, 절연 부재 (70) 가 형성되는 것이 바람직하다.

[퓨즈 엘리먼트의 변형예 1]

[요철부]

이어서, 퓨즈 엘리먼트의 변형예에 대해 설명한다. 도 27 에 나타내는 본 기술의 일실시형태에 관련된 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 상기 서술한 퓨즈 엘리먼트 (1) 와 마찬가지로, 퓨즈 소자 (20), 보호 소자 (30), 단락 소자 (40) 및 전환 소자 (60) 의 가용 도체로서 이용되고, 정격을 초과하는 전류가 통전함으로써 자기 발열 (줄열) 에 의해 용단되거나, 혹은 발열체의 발열에 의해 용단되는 것이다. 또한, 이하에서는 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 구성에 대해 퓨즈 소자 (20) 에 탑재한 경우를 예로 설명하지만, 보호 소자 (30), 단락 소자 (40), 전환 소자 (60) 에 탑재한 경우도 동일하게 작용한다.

퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 예를 들어 전체의 두께가 대략 50 ∼ 500 ㎛ 정도의 대략 사각형 판상으로 형성되고, 도 27 에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 상에 형성된 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 에 땜납 접속되어 사용된다.

퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 저융점 금속층 (81) 과, 저융점 금속층 (81) 보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층 (82) 을 구비하고, 저융점 금속층 (81) 의 융점 이상이고 적어도 제 1 고융점 금속층 (82) 의 변형을 저감하는 요철부 (83) 를 갖는다.

저융점 금속층 (81) 은, 예를 들어 Sn 또는 Sn 을 주성분으로 하는 합금으로 「Pb 프리 땜납」이라고 일반적으로 불리는 재료가 바람직하게 사용된다. 저융점 금속층 (81) 의 융점은, 반드시 리플로우로의 온도보다 높을 필요는 없고, 200 ℃ 정도에서 용융되어도 된다. 또, 저융점 금속층 (81) 은, 더욱 낮은 120 ℃ ∼ 140 ℃ 정도에서 용융되는 Bi, In 또는 Bi 혹은 In 을 포함하는 합금을 사용해도 된다.

제 1 고융점 금속층 (82) 은, 저융점 금속층 (81) 보다 융점이 높은, 예를 들어 Ag, Cu 또는 Ag 혹은 Cu 를 주성분으로 하는 합금이 바람직하게 이용되고, 퓨즈 엘리먼트 (80) 를 리플로우로에 의해 절연 기판 (21) 상에 실장을 실시하는 경우에 있어서도 용융되지 않는 높은 융점을 갖는다.

또, 제 1 고융점 금속층 (82) 은 저융점 금속층 (81) 의 표리 양면에 적층되어 있다. 즉, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 저융점 금속층 (81) 이 내층을 구성하고, 저융점 금속층 (81) 보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층 (82) 이 외층을 구성하는 적층 구조를 이룬다.

[요철부]

요철부 (83) 는, 상기 서술한 규제부 (5) 와 마찬가지로, 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 에 대한 리플로우 실장되는 경우나, 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 이용된 퓨즈 소자 (20) 가 외부 회로 기판에 리플로우 실장되는 경우 등, 반복하여 고온 환경하에 노출되었을 때에도, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 변형을 억제하는 것이다.

요철부 (83) 는, 일례로서 도 28(A)(B) 에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층 (81) 과 제 1 고융점 금속층 (82) 의 적층체에 형성된 엠보스 가공부 (84) 이다. 엠보스 가공부 (84) 는, 예를 들어 표리면에 형성된 복수의 산부 (85a) 및 계곡부 (85b) 가 평행으로 연속하는 단면 대략 파상을 이루고, 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 파형 엘리먼트 (85) 로서 형성된다. 파형 엘리먼트 (85) 는, 예를 들어 저융점 금속층 (81) 과 제 1 고융점 금속층 (82) 의 적층체를 단면 대략 파상으로 프레스함으로써 제조할 수 있다.

또한, 복수의 산부 (85a) 및 계곡부 (85b) 가 평행으로 연속하는 엠보스 가공부 (84) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 전체에 걸쳐서 형성되어도 되고, 일부에 형성되어 있어도 된다. 또, 엠보스 가공부 (84) 는, 적어도 절연 기판 (21) 의 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 등에 지지되어 있지 않은 용단 부위에 형성되어 있는 것이 용단 특성의 변동을 방지하는 데에 있어서 바람직하다.

이와 같은 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 에 형성된 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 간에 걸쳐서 탑재된 후, 리플로우 가열된다. 이로써, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 접속용 땜납 (28) 을 통하여 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 에 땜납 접속된다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 실장된 퓨즈 소자 (20) 는, 또한 각종 전자기기의 외부 회로 기판에 탑재되고, 리플로우 실장된다.

이때, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 저융점 금속층 (81) 에 외층으로서 리플로우 온도에 있어서도 용융하지 않는 제 1 고융점 금속층 (82) 을 적층함과 함께 엠보스 가공부 (84) 를 형성함으로써, 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 에의 리플로우 실장이나, 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 이용된 퓨즈 소자 (20) 의 외부 회로 기판에의 리플로우 실장에 있어서 반복하여 고온 환경하에 노출된 경우에도, 엠보스 가공부 (84) 에 의해, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 변형을 용단 특성의 편차를 억제하는 일정한 범위 내로 억제할 수 있다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 대면적화된 경우에도 리플로우 실장이 가능해져, 실장 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 통전 방향에 대한 대폭화에 의해 퓨즈 소자 (20) 에 있어서, 정격의 향상을 실현할 수 있다.

즉, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 요철부 (83) 를 형성함으로써, 리플로우로 등의 외부 열원에 의해 저융점 금속층 (81) 의 융점 이상의 고열 환경에 단시간 노출된 경우에도, 용융한 저융점 금속의 유동이 억제됨과 함께 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (82) 의 변형이 억제된다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 장력에 의해 용융한 저융점 금속이 응집하여 팽창하거나, 혹은 용융한 저융점 금속이 유출되어 얇아져, 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

이로써, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 리플로우 실장 시의 온도에 있어서 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음 등의 변형에 수반하는 저항값의 변동을 방지하여, 소정의 온도나 전류로 소정의 시간에 용단하는 용단 특성을 유지할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 에 리플로우 실장된 후에, 퓨즈 소자 (20) 가 외부 회로 기판에 리플로우 실장되는 등, 리플로우 온도하에 반복하여 노출된 경우에도 용단 특성을 유지할 수 있고, 제품 품질을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 서술한 퓨즈 엘리먼트 (1) 와 마찬가지로, 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 대판의 엘리먼트 시트로부터 잘라내어져 제조되고, 측면으로부터 저융점 금속층 (81) 이 노출되고 있는 경우에도, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 엠보스 가공부 (84) 에 의해 용융한 저융점 금속의 유동이 억제되고 있기 때문에, 당해 측면으로부터 용융한 접속용 땜납 (28) 을 흡입함으로써 저융점 금속의 체적이 증가하여 국부적으로 저항값이 내려가는 것이 억제된다.

또, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 저저항의 제 1 고융점 금속층 (82) 이 적층되어 구성되어 있으므로, 종래의 납계 고융점 땜납을 사용한 가용 도체에 비해, 도체 저항을 대폭 저감할 수 있어, 동일 사이즈의 종래의 칩 퓨즈 등에 비해 전류 정격을 대폭 향상시킬 수 있다. 또, 동일한 전류 정격을 가지는 종래의 칩 퓨즈보다 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 제 1 고융점 금속층 (82) 보다 융점이 낮은 저융점 금속층 (81) 을 구비하고 있으므로, 과전류에 의한 자기 발열에 의해, 저융점 금속층 (81) 의 융점에서부터 용융을 개시하여, 신속하게 용단시킬 수 있다. 예를 들어, 저융점 금속층 (81) 을 Sn-Bi 계 합금이나 In-Sn 계 합금 등으로 구성한 경우, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 140 ℃ 나 120 ℃ 전후라는 저온도에서부터 용융을 개시한다. 그리고, 용융한 저융점 금속층 (81) 이 제 1 고융점 금속층 (82) 을 침식 (땜납 침식) 함으로써, 제 1 고융점 금속층 (82) 이 자신의 융점보다 낮은 온도에서 용융한다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 저융점 금속층 (81) 에 의한 제 1 고융점 금속층 (82) 의 침식 작용을 이용하여, 더욱 신속하게 용단시킬 수 있다.

[절곡부]

또, 도 29 에 나타내는 바와 같이, 단면 대략 파상의 엠보스 가공부 (84) 는, 복수의 산부 (85a) 및 계곡부 (85b) 가 연속하는 방향과 접은 곳이 교차하는 절곡부 (86) 를 형성해도 된다. 절곡부 (86) 는, 파형 엘리먼트 (85) 의 산부 (85a) 및 계곡부 (85b) 가 연속하는 방향의 양단에 형성되어 있다. 또, 절곡부 (86) 는, 파형 엘리먼트 (85) 의 주면과 대략 평행하게 되접어 꺾임으로써, 절연 기판 (21) 의 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 에 실장되는 단자부 (86a) 를 형성해도 된다.

퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 엠보스 가공부 (84) 에 더하여 절곡부 (86) 를 형성함으로써, 추가로 산부 (85a) 및 계곡부 (85b) 가 연속하는 방향으로의 용융한 저융점 금속의 유동을 억제하고, 저융점 금속의 유출이나 용융 땜납 등의 유입에 의한 변형에 수반하는 용단 특성의 변동을 방지할 수 있다.

도 29 에 나타내는 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 산부 (85a) 및 계곡부 (85b) 가 연속하는 방향으로 단자부 (86a) 가 형성되고, 당해 방향이 전류의 통전 방향으로 되어 있다. 또한, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 산부 (85a) 및 계곡부 (85b) 가 연속하는 방향과 직교하는 방향, 또는 사교 (斜交) 하는 방향으로 절곡부 (86) 를 형성하고, 당해 방향을 전류의 통전 방향으로 해도 된다.

[원, 타원, 각환 장방형 또는 다각형상]

또, 도 30(A) 에 나타내는 바와 같이, 엠보스 가공부 (84) 는, 평면으로 볼 때 요철 형상이 원형인 원형부 (87) 가 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 표리면에 복수 형성된 것이라도 된다. 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 복수의 원형부 (87) 가 전체에 걸쳐서 형성됨으로써, 리플로우로 등의 외부 열원에 의해 저융점 금속층 (81) 의 융점 이상의 고열 환경에 단시간 노출된 경우에도, 용융한 저융점 금속의 유동이 억제됨과 함께 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (82) 의 변형이 억제된다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 장력에 의해 용융한 저융점 금속이 응집하여 팽창하거나, 혹은 용융한 저융점 금속이 유출되어 얇아져, 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

원형부 (87) 는, 예를 들어 저융점 금속층 (81) 과 제 1 고융점 금속층 (82) 의 적층체를, 원형부 (87) 에 따른 형상이 복수 형성된 볼록판 (凸版) 및 오목판으로 프레스함으로써 제조할 수 있다.

또한, 원형부 (87) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 일방의 면에 볼록부 (87a) 를 형성함과 함께 타방의 면에 오목부 (87b) 를 형성해도 되고, 일방의 면 및 타방의 면에 볼록부 (87a) 및 오목부 (87b) 를 형성해도 된다.

또, 엠보스 가공부 (84) 는, 평면으로 볼 때 요철 형상이 타원형상인 타원형부 (88)(도 30(B)), 평면으로 볼 때 요철 형상이 각환 장방형상인 각환 장방형부 (89)(도 30(C)), 또는 평면으로 볼 때 요철 형상이 다각형상인 다각형부 (90a)(도 30(D)) 혹은 다각형부 (90b)(도 30(E)) 가 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 표리면에 복수 형성된 것이라도 된다. 엠보스 가공부 (84) 는, 이들 원형부 (87), 타원형부 (88), 각환 장방형부 (89), 다각형부 (90(90a, 90b)) 중 어느 1 개 또는 복수 조합되어 형성되어도 된다.

또한, 복수의 원형부 (87), 타원형부 (88), 각환 장방형부 (89) 또는 다각형부 (90) 가 형성되는 엠보스 가공부 (84) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 전체에 걸쳐서 형성되어도 되고, 일부에 형성되어 있어도 된다. 또, 엠보스 가공부 (84) 는, 적어도 절연 기판 (21) 의 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 등에 지지되어 있지 않은 용단 부위에 형성되어 있는 것이 용단 특성의 변동을 방지하는 데에 있어서 바람직하다.

[요철부의 높이]

여기서, 엠보스 가공부 (84) 의 높이 H 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 총두께 T 의 5 ％ 이상인 것이 바람직하다. 엠보스 가공부 (84) 의 높이 H 란, 도 28(B) 에 나타내는 파형 엘리먼트 (85) 에 있어서는, 동일면 상의 산부 (85a) 와 계곡부 (85b) 의 고저차를 말하고, 도 30(A) 에 나타내는 원형부 (87) 가 형성된 퓨즈 엘리먼트 (80) 에 있어서는, 도 31 에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 주면으로부터 당해 주면으로부터 돌출되는 원형부 (87) 의 볼록부 (87a) 의 가장 높은 위치까지의 높이를 말하는 것으로 한다. 도 30(B) ∼ (E) 에 나타내는 타원형부 (88), 각환 장방형부 (89), 다각형부 (90a), 다각형부 (90b) 가 형성된 퓨즈 엘리먼트 (80) 에 있어서도 동일하다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 총두께 T 란, 도 28(B) 에 나타내는 파형 엘리먼트 (85) 에 있어서는 표리면 간의 두께를 말하고, 도 30(A) ∼ (E) 에 나타내는 원형부 (87) 등이 형성된 퓨즈 엘리먼트 (80) 에 있어서는 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 엠보스 가공이 실시되어 있지 않은 주면에 있어서의 표리면 간의 두께를 말한다.

퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 엠보스 가공부 (84) 의 높이 H 가 총두께 T 의 5 ％ 이상으로 함으로써, 효과적으로 내층을 구성하는 저융점 금속층 (81) 의 유동을 억제하고, 변형에 수반하는 용단 특성의 변동을 방지할 수 있다. 한편, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 엠보스 가공부 (84) 의 높이 H 가 총두께 T 의 5 ％ 미만이면 리플로우 등의 외부 가열에 의해 저융점 금속층 (81) 의 유동의 억제가 불충분해져, 변형에 의해 용단 특성이 변동할 우려가 있다.

또한, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 엠보스 가공부 (84) 의 높이 H 가 지나치게 높아지면, 퓨즈 엘리먼트 (80) 를 절연 기판 (21) 등에 탑재했을 때에 높이가 높아져, 소자 전체의 소형화, 박형화를 저해할 우려도 있기 때문에, 엠보스 가공부 (84) 의 높이는, 요구되는 소자 사이즈나 정격 등의 조건으로부터 적절히 설계된다.

[엠보스 가공부의 면적]

또, 엠보스 가공부 (84) 의 총면적은, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 총면적의 2 ％ 이상인 것이 바람직하다. 엠보스 가공부 (84) 의 총면적이란, 평면으로 본 퓨즈 엘리먼트 (80) 에 있어서, 파형 엘리먼트 (85) 의 산부 (85a) 및 계곡부 (85b) 가 형성된 면적 또는 원형부 (87), 타원형부 (88), 각환 장방형부 (89), 다각형부 (90) 의 총면적을 말한다. 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 총면적이란, 평면으로 본 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 면적을 말한다.

엠보스 가공부 (84) 의 총면적을 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 총면적의 2 ％ 이상으로 함으로써, 효과적으로 내층을 구성하는 저융점 금속층 (81) 의 유동을 억제하고, 변형에 수반하는 용단 특성의 변동을 방지할 수 있다. 한편, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 엠보스 가공부 (84) 의 총면적이 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 총면적의 2 ％ 미만이면 리플로우 등의 외부 가열에 의해 저융점 금속층 (81) 의 유동의 억제가 불충분해져, 변형에 의해 용단 특성이 변동할 우려가 있다.

여기서, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 총면적에 대한 엠보스 가공부의 총면적을 변경한 샘플을 준비하고, 리플로우 온도에 상당하는 온도 (260 ℃) 를 가하기 전과 가한 후의 저항값의 변화율을 측정하였다. 각 샘플은, 땜납박에 Ag 도금을 실시한 동일 사이즈의 퓨즈 엘리먼트를 사용하였다. 샘플 1 은 엠보스 가공을 실시하지 않았다 (면적비율 0 ％). 샘플 2 는, 복수의 원형부 (87) 로 이루어지는 엠보스 가공부를 면적비율 1.0 ％ 로 퓨즈 엘리먼트의 전체면에 걸쳐서 균등하게 형성하였다. 샘플 3 은, 복수의 원형부 (87) 로 이루어지는 엠보스 가공부를 면적비율 3.1 ％ 로 퓨즈 엘리먼트의 전체면에 걸쳐서 균등하게 형성하였다.

샘플 1 ∼ 3 의 리플로우 가열 후의 저항 변화율은, 샘플 1 이 114 ％, 샘플 2 가 115 ％ 인 것에 대해, 샘플 3 에서는 103 ％ 로 억제되었다. 즉, 엠보스 가공부 (84) 의 총면적을 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 총면적의 2 ％ 이상으로 함으로써, 효과적으로 내층을 구성하는 저융점 금속층 (81) 의 유동을 억제하고, 변형에 수반하는 용단 특성의 변동을 방지할 수 있는 것을 추인할 수 있는 것을 알 수 있다.

[홈부]

또, 요철부 (83) 의 다른 예로는, 저융점 금속층 (81) 과 제 1 고융점 금속층 (82) 의 적층체에 형성된 홈부이다. 또, 홈부는, 도 32(A)(B) 에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 대향하는 1 쌍의 측면 간에 걸쳐서 형성되는 장홈부 (91) 와, 도 33(A)(B) 에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 대향하는 1 쌍의 측면 간의 거리보다 짧은 단홈부 (92) 가 있다. 하나의 퓨즈 엘리먼트 (80) 에는, 장홈부 (91) 및 단홈부 (92) 중 어느 것, 또는 양방을 형성해도 된다.

장홈부 (91) 및 단홈부 (92) 는, 도 32, 도 33 에 나타내는 바와 같이, 소정의 패턴, 예를 들어 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 동일면측에, 소정의 간격으로 평행하게 복수 형성되어 있다.

장홈부 (91) 및 단홈부 (92) 는, 측면 (91a, 92a) 의 적어도 일부가, 제 1 고융점 금속층 (82) 과 연속하는 제 2 고융점 금속층 (93) 에 의해 피복되어 있다. 장홈부 (91) 및 단홈부 (92) 는, 예를 들어 저융점 금속층 (81) 에 금형을 사용하여 프레스 가공을 실시한 후, 제 1, 제 2 고융점 금속층 (82, 93) 을 도금 등에 의해 적층함으로써 형성할 수 있다.

제 2 고융점 금속층 (93) 을 구성하는 재료는, 제 1 고융점 금속층 (82) 을 구성하는 재료와 마찬가지로, 리플로우 온도에 의해서는 용융하지 않는 높은 융점을 갖는다. 또, 제 2 고융점 금속층 (93) 은, 제 1 고융점 금속층 (82) 과 동일한 재료로, 제 1 고융점 금속층 (82) 의 형성 공정에 있어서 아울러 형성되는 것이 제조 효율상 바람직하다.

또한, 장홈부 (91) 및 단홈부 (92) 는, 저융점 금속층 (81) 과 제 1 고융점 금속층 (82) 의 적층체에 금형을 사용하여 프레스 가공을 실시한 후, 적절히 제 2 고융점 금속층 (93) 을 도금 등에 의해 적층함으로써 형성해도 된다.

이와 같은 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 에 형성된 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 간에 장홈부 (91) 및 단홈부 (92) 의 길이 방향의 양 측연을 걸쳐 탑재된 후, 리플로우 가열된다. 이로써, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 접속용 땜납 (28) 을 통하여 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 에 땜납 접속된다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 실장된 퓨즈 소자 (20) 는, 또한 각종 전자기기의 외부 회로 기판에 탑재되고, 리플로우 실장된다.

이때, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 저융점 금속층 (81) 에 외층으로서 리플로우 온도에 있어서도 용융하지 않는 제 1 고융점 금속층 (82) 을 적층함과 함께 장홈부 (91) 또는 단홈부 (92) 를 형성함으로써, 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 에의 리플로우 실장이나, 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 이용된 퓨즈 소자 (20) 의 외부 회로 기판에의 리플로우 실장에 있어서 반복하여 고온 환경하에 노출된 경우에도, 장홈부 (91) 또는 단홈부 (92) 에 의해, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 변형을 용단 특성의 편차를 억제하는 일정한 범위 내로 억제할 수 있다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 대면적화된 경우에도 리플로우 실장이 가능해져, 실장 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 퓨즈 소자 (20) 에 있어서, 정격의 향상을 실현할 수 있다.

즉, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 저융점 금속층 (81) 에 장홈부 (91) 또는 단홈부 (92) 를 개구시킴과 함께, 장홈부 (91) 또는 단홈부 (92) 의 측면 (91a, 92a) 을 제 2 고융점 금속층 (93) 으로 피복함으로써, 리플로우로 등의 외부 열원에 의해 저융점 금속층 (81) 의 융점 이상의 고열 환경에 단시간 노출된 경우에도, 장홈부 (91) 또는 단홈부 (92) 의 측면 (91a, 92a) 을 피복하는 제 2 고융점 금속층 (93) 에 의해, 용융한 저융점 금속의 유동이 억제됨과 함께 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (82) 이 지지된다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 장력에 의해 용융한 저융점 금속이 응집하여 팽창하거나, 혹은 용융한 저융점 금속이 유출되어 얇아져, 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

이로써, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 리플로우 실장 시의 온도에 있어서 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음 등의 변형에 수반하는 저항값의 변동을 방지하여, 소정의 온도나 전류로 소정의 시간에 용단하는 용단 특성을 유지할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 에 리플로우 실장된 후에, 퓨즈 소자 (20) 가 외부 회로 기판에 리플로우 실장되는 등, 리플로우 온도하에 반복하여 노출된 경우에도 용단 특성을 유지할 수 있고, 제품 품질을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 서술한 퓨즈 엘리먼트 (1) 와 마찬가지로, 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 대판의 엘리먼트 시트로부터 잘라내어져 제조되어, 측면으로부터 저융점 금속층 (81) 이 노출되어 있는 경우에도, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 장홈부 (91) 또는 단홈부 (92) 에 의해 용융한 저융점 금속의 유동을 억제하고 있으므로, 당해 측면으로부터 용융한 접속용 땜납 (28) 을 흡입함으로써 저융점 금속의 체적이 증가하여 국부적으로 저항값이 내려가는 것이 억제된다.

[단면 형상]

또, 장홈부 (91) 및 단홈부 (92) 는, 도 32(B), 도 33(B) 에 나타내는 바와 같이, 단면 테이퍼상으로 형성되어 있다. 장홈부 (91) 및 단홈부 (92) 는, 예를 들어 저융점 금속층 (81) 에 금형을 사용하여 프레스 가공을 실시하는 등에 의해, 당해 금형의 형상에 따라 단면 테이퍼상으로 형성할 수 있다. 또, 장홈부 (91) 및 단홈부 (92) 는, 도 34(A)(B) 에 나타내는 바와 같이, 단면 사각형상으로 형성해도 된다. 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 예를 들어 저융점 금속층 (81) 에 단면 사각형상의 장홈부 (91) 또는 단홈부 (92) 에 따른 금형을 사용하여 프레스 가공을 실시하는 등에 의해 단면 사각형상의 장홈부 (91) 또는 단홈부 (92) 를 개구시킬 수 있다.

[고융점 금속층의 일부 피복]

또한, 장홈부 (91) 및 단홈부 (92) 는, 측면 (91a, 92a) 의 적어도 일부가 제 1 고융점 금속층 (82) 과 연속하는 제 2 고융점 금속층 (93) 에 의해 피복되어 있으면 되고, 도 35 에 나타내는 바와 같이, 측면 (91a, 92a) 의 상측 2/3 정도의 영역만 제 2 고융점 금속층 (93) 에 의해 피복되어 있어도 된다. 또, 장홈부 (91) 및 단홈부 (92) 는, 저융점 금속층 (81) 과 제 1 고융점 금속층 (82) 의 적층체를 형성한 후, 제 1 고융점 금속층 (82) 상으로부터 금형으로 프레스함과 함께, 제 1 고융점 금속층 (82) 의 일부를 장홈부 (91) 의 측면 (91a) 에 밀어넣음으로써 제 2 고융점 금속층 (93) 으로 해도 된다.

도 35 에 나타내는 바와 같이, 장홈부 (91) 및 단홈부 (92) 의 측면 (91a, 92a) 의 개구단측의 일부에 제 1 고융점 금속층 (82) 과 연속하는 제 2 고융점 금속층 (93) 을 적층함으로써도, 장홈부 (91) 및 단홈부 (92) 의 측면 (91a, 92a) 에 적층된 제 2 고융점 금속층 (93) 에 의해 용융한 저융점 금속의 유동을 억제함과 함께, 개구단측의 제 1 고융점 금속층 (82) 을 지지하여, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 국소적인 찌그러짐이나 팽창의 발생을 억제할 수 있다.

여기서, 장홈부 (91) 는, 도 32(B) 에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층 (81) 을 두께 방향으로 관통하는 관통홈으로서 형성해도 되고, 혹은 도 36(A)(B) 에 나타내는 바와 같이, 저융점 금속층 (81) 의 두께보다 얕은 깊이를 갖는 비관통홈으로서 형성해도 된다. 장홈부 (91) 를 관통홈으로서 형성한 경우, 장홈부 (91) 의 측면 (91a) 을 피복하는 제 2 고융점 금속층 (93) 은, 저융점 금속층 (81) 의 이면에 적층된 제 1 고융점 금속층 (82) 에 적층됨으로써 장홈부 (91) 의 저면 (91b) 을 구성하고, 개구 가장자리에 있어서 저융점 금속층 (81) 의 표면에 적층된 제 1 고융점 금속층 (82) 과 연속된다.

장홈부 (91) 는, 비관통홈으로서 형성하는 경우, 도 36(B) 에 나타내는 바와 같이, 저면 (91b) 까지 제 2 고융점 금속층 (93) 에 의해 피복되어 있는 것이 바람직하다. 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 장홈부 (91) 의 저면 (91b) 까지 제 2 고융점 금속층 (93) 에 의해 피복함으로써, 리플로우 가열에 의해 저융점 금속이 유동한 경우라도, 장홈부 (91) 의 측면 (91a) 및 저면 (91b) 을 피복하는 제 2 고융점 금속층 (93) 에 의해 유동이 억제됨과 함께 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (82) 이 지지되기 때문에, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 두께의 변동은 경미하고, 용단 특성이 변동하는 것으로는 되지 않는다.

또, 도 37(A)(B), 도 38(A)(B) 에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 표리면에 형성된 장홈부 (91) 는, 서로 평행이고, 중첩하는 위치 또는 중첩하지 않는 위치에 형성되어 있어도 된다. 도 37 및 도 38 에 나타내는 구성에 의해서도, 각 장홈부 (91) 의 측면 (91a) 을 피복하는 제 2 고융점 금속층 (93) 에 의해 용융한 저융점 금속의 유동이 규제됨과 함께, 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (82) 이 지지된다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 장력에 의해 용융한 저융점 금속이 응집하여 팽창하거나, 혹은 용융한 저융점 금속이 유출하여 얇아져, 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 도 32 ∼ 도 38 에 나타내는 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 장홈부 (91) 의 방향에 대해 통전 방향은 임의로 설계할 수 있고, 장홈부 (91) 의 방향을 전류의 통전 방향으로 해도 되고, 장홈부 (91) 의 방향과 직교하는 방향, 또는 사교하는 방향을 전류의 통전 방향으로 해도 된다.

또, 도 39(A) ∼ (C) 에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 표리면에 형성된 장홈부 (91) 는, 서로 교차하고 있어도 된다. 도 39(B) 는 도 39(A) 에 나타내는 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 A-A' 단면도이고, 도 39(C) 는 도 39(A) 에 나타내는 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 B-B' 단면도이다.

표리면에 형성된 장홈부 (91) 는, 각각 비관통으로 형성되고, 서로 접하지 않는 깊이, 예를 들어 각각 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 두께의 절반 미만 정도의 깊이를 갖는다. 또, 표리면에 형성된 장홈부 (91) 는, 서로 직교 또는 사교해도 된다. 도 39 에 나타내는 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 표리면에 형성된 장홈부 (91) 의 방향에 대해 통전 방향은 임의로 설계할 수 있고, 표리 어느 일방의 면에 형성된 장홈부 (91) 의 방향을 전류의 통전 방향으로 해도 되고, 표리면에 형성된 장홈부 (91) 의 방향과 사교하는 방향을 전류의 통전 방향으로 해도 된다.

또, 단홈부 (92) 는, 도 33 에 나타내는 바와 같이, 일방의 단부가 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 측면에 임하고 있어도 되고, 혹은 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 내부에 형성되어 있어도 된다. 또, 복수의 단홈부 (92) 는, 서로 평행이라도 되고, 비평행이라도 된다. 또한, 복수의 단홈부 (92) 는, 동일선상에 배치되어 있어도 되지만, 동일선상에 배치되어 있지 않아도 되고, 예를 들어 지그재그상으로 배치되어 있어도 된다.

또, 단홈부 (92) 는, 장홈부 (91) 와 마찬가지로, 저융점 금속층 (81) 을 두께 방향으로 관통하는 관통홈으로서 형성해도 되거나, 혹은 저융점 금속층 (81) 의 두께보다 얕은 깊이를 갖는 비관통홈으로서 형성해도 된다. 단홈부 (92) 를 관통홈으로서 형성한 경우, 단홈부 (92) 의 측면 (92a) 을 피복하는 제 2 고융점 금속층 (93) 은, 저융점 금속층 (81) 의 이면에 적층된 제 1 고융점 금속층 (82) 에 적층됨으로써 단홈부 (92) 의 저면 (92b) 을 구성하고, 개구 가장자리에 있어서 저융점 금속층 (81) 의 표면에 적층된 제 1 고융점 금속층 (82) 과 연속된다. 또, 단홈부 (92) 는, 비관통홈으로서 형성하는 경우, 저면 (92b) 까지 제 2 고융점 금속층 (93) 에 의해 피복되어 있는 것이 바람직하다.

또, 복수의 단홈부 (92) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 표리면에 형성되어도 된다. 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 표리면에 형성된 복수의 단홈부 (92) 는, 서로 중첩하는 위치 또는 중첩하지 않는 위치에 형성해도 된다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 표리면에 형성된 복수의 단홈부 (92) 는, 서로 평행 또는 비평행이라도 되고, 또 서로 교차하고 있어도 된다.

또, 단홈부 (92) 는, 도 33 에 나타내는 바와 같이 평면으로 볼 때 장방형으로 해도 되고, 도 40(A) 에 나타내는 바와 같이 평면으로 볼 때 각환 장방형으로 해도 된다. 그 외, 단홈부 (92) 는, 평면으로 볼 때 타원형 (도 40(B)), 다각형 (도 40(C), (D)) 이라도 된다. 또, 단홈부 (92) 는, 도 41(A) 에 나타내는 바와 같이, 평면으로 볼 때 각환 장방형이고, 중간부가 삼각기둥상, 양 단부가 반원뿔형상을 이루는 홈 형상이라도 된다. 도 41(A) 에 나타내는 단홈부 (92) 는, 예를 들어 도 41(B) 에 나타내는 바와 같은, 양단이 반원뿔형상을 이루고, 중간부가 삼각기둥형상을 이루는 돌기 (98) 가 형성된 금형 (99) 으로 저융점 금속층 (81) 또는 저융점 금속층 (81) 과 제 1 고융점 금속층 (82) 의 적층체를 프레스함으로써 형성할 수 있다.

[퓨즈 엘리먼트의 변형예 2]

[관통 슬릿]

또, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 요철부 (83) 대신에, 1 또는 복수의 관통 슬릿 (94) 을 형성해도 된다. 도 42 에 나타내는 바와 같이, 관통 슬릿 (94) 은, 저융점 금속층 (81) 과, 저융점 금속층 (81) 의 표리면에 적층된 제 1 고융점 금속층 (82) 의 적층체에 형성된 퓨즈 엘리먼트 (80) 를 두께 방향으로 관통하는 슬릿이고, 벽면 (94a) 의 적어도 일부가, 제 1 고융점 금속층 (82) 과 연속하는 제 2 고융점 금속층 (93) 에 의해 피복되어 있다.

관통 슬릿 (94) 은, 상기 서술한 요철부 (83) 와 마찬가지로, 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 에의 리플로우 실장되는 경우나, 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 사용된 퓨즈 소자 (20) 가 외부 회로 기판에 리플로우 실장되는 경우 등, 반복하여 고온 환경하에 노출되었을 때에도, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 변형을 억제할 수 있다.

즉, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 관통 슬릿 (94) 을 형성함으로써, 리플로우로 등의 외부 열원에 의해 저융점 금속층 (81) 의 융점 이상의 고열 환경에 단시간 노출된 경우에도, 벽면 (94a) 을 피복하는 제 2 고융점 금속층 (93) 에 의해, 용융한 저융점 금속의 유동이 억제됨과 함께 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (82) 의 변형이 억제된다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 장력에 의해 용융한 저융점 금속이 응집하여 팽창하거나, 혹은 용융한 저융점 금속이 유출되어 얇아져, 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

이로써, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 리플로우 실장 시의 온도에 있어서 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음 등의 변형에 수반하는 저항값의 변동을 방지하여, 소정의 온도나 전류로 소정 시간에 용단하는 용단 특성을 유지할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 퓨즈 소자 (20) 의 절연 기판 (21) 에 리플로우 실장된 후에, 퓨즈 소자 (20) 가 외부 회로 기판에 리플로우 실장되는 등, 리플로우 온도하에 반복하여 노출된 경우에도 용단 특성을 유지할 수 있어, 제품 품질을 향상시킬 수 있다.

[냉각 부재]

또한, 상기 서술한 퓨즈 소자 (20) 는, 절연 기판 (21) 상에 형성된 제 1, 제 2 전극 (22, 23) 에 퓨즈 엘리먼트 (80) 를 땜납 접속했지만, 도 43 에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 통전 방향의 양 단부를 도시되지 않은 외부 회로의 접속 전극과 접속되는 단자부 (80a, 80b) 로 해도 된다. 이 퓨즈 소자 (110) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 와, 퓨즈 엘리먼트 (80) 에 적층된 냉각 부재 (111) 와, 퓨즈 엘리먼트 (80) 및 냉각 부재 (111) 를 수납함과 함께 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 용단 시의 용융 도체의 비산을 방지하는 보호 부재 (112) 를 갖는다.

퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 통전 방향의 양 단부가 도시되지 않은 외부 회로의 접속 전극과 접속되는 단자부 (80a, 80b) 로 되어 있다. 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 표리면에 냉각 부재 (111) 가 적층됨과 함께, 보호 부재 (112) 의 밖에 1 쌍의 단자부 (80a, 80b) 가 도출되어, 단자부 (80a, 80b) 를 통하여 외부 회로의 접속 전극과 접속 가능하게 되어 있다.

또, 퓨즈 소자 (110) 는, 냉각 부재 (111) 가 퓨즈 엘리먼트 (80) 에 적층됨으로써, 퓨즈 엘리먼트 (80) 내에, 냉각 부재 (111) 로부터 이격한 상대적으로 열전도성이 낮은 저열전도부 (113) 와, 냉각 부재 (111) 와 접촉하여 상대적으로 열전도성이 높은 고열전도부 (114) 가 형성된다.

[냉각 부재]

냉각 부재 (111) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 용단하는 차단부 (115) 이외의 부위에 적층되고, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 발열을 흡열함으로써, 선택적으로 냉각 부재 (111) 가 적층되어 있지 않은 저열전도부 (113) 를 용단시킨다.

냉각 부재 (111) 는, 예를 들어 접착제를 사용할 수 있고, 높은 열전도성을 갖는 접착제가 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 냉각을 촉진하는 데에 있어서 바람직하다. 또, 냉각 부재 (111) 는, 바인더 수지에 도전성 입자를 함유시킨 도전성 접착제를 사용해도 된다. 냉각 부재 (111) 로서 도전성 접착제를 사용하는 것에 의해서도, 도전성 입자를 통하여 고열전도부 (114) 의 열을 효율적으로 흡열할 수 있다.

저열전도부 (113) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 단자부 (80a, 80b) 간에 걸치는 통전 방향과 직교하는 폭 방향에 걸쳐서 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 용단하는 차단부 (115) 를 따라 형성되고, 적어도 일부가 냉각 부재 (111) 와 이격됨으로써 열 적으로 접촉하지 않아, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 면내에 있어서 상대적으로 열전도성이 낮게 된 부위를 말한다.

또, 고열전도부 (114) 는, 차단부 (115) 이외의 부위에서, 적어도 일부가 냉각 부재 (111) 와 접촉하여, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 면내에 있어서 상대적으로 열전도성이 높게 된 부위를 말한다. 또한, 고열전도부 (114) 는, 냉각 부재 (111) 와 열적으로 접촉하고 있으면 되고, 냉각 부재 (111) 와 직접 접촉하는 외에, 열전도성을 구비한 부재를 통하여 접촉해도 된다.

퓨즈 소자 (110) 의 내부를 보호하는 보호 부재 (112) 는, 예를 들어 나일론이나 LCP 수지 (액정 폴리머) 등의 합성 수지, 혹은 세라믹스 등의 열전도성이 높은 절연 재료에 의해 형성할 수 있다. 보호 부재 (112) 는 측면으로부터 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 단자부 (80a, 80b) 가 도출되어 있다.

퓨즈 소자 (110) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 면내에 있어서, 차단부 (115) 를 따라 저열전도부 (113) 가 형성됨과 함께, 차단부 (115) 이외의 부위에 고열전도부 (114) 가 형성됨으로써, 정격을 초과하는 과전류 시에 있어서 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 발열했을 때에, 고열전도부 (114) 의 열을 적극적으로 외부로 내보내, 차단부 (115) 이외의 부위의 발열을 억제함과 함께, 차단부 (115) 를 따라 형성된 저열전도부 (113) 에 열을 집중시켜, 단자부 (80a, 80b) 에의 열의 영향을 억제하면서 차단부 (115) 를 용단할 수 있다. 이로써, 퓨즈 소자 (110) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 단자부 (80a, 80b) 간이 용단되어, 외부 회로의 전류 경로를 차단할 수 있다.

따라서, 퓨즈 소자 (110) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 를 사각형 판상으로 형성함과 함께, 통전 방향에 걸치는 길이를 짧게 함으로써 저저항화를 도모하고, 전류정격을 향상시킬 수 있다. 또, Cu 등의 고융점의 퓨즈 엘리먼트를 사용하는 경우, 용단 시에는 고온으로 발열하는 점에서, 소형화에 의해 퓨즈 엘리먼트가 접속되는 전극 단자가 차단부에 근접하고 있으면, 단자 온도가 고융점 금속의 융점 가깝게까지 올라가 버려, 표면 실장용의 접속용 땜납을 용해시키는 등의 문제를 일으킬 리스크가 있다. 이 점, 퓨즈 소자 (110) 는, 외부 회로의 접속 전극과 접속용 땜납 등을 통하여 접속되는 단자부 (80a, 80b) 의 과열을 억제할 수 있어, 표면 실장용의 접속용 땜납을 용해시키는 등의 문제를 해소하고, 소형화를 실현할 수 있다.

또, 퓨즈 소자 (110) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 에 상기 서술한 요철부 (83) 나 관통 슬릿 (94) 을 형성함으로써, 리플로우로 등의 외부 열원에 의해 저융점 금속층 (81) 의 융점 이상의 고열 환경에 단시간 노출된 경우에도, 용융한 저융점 금속의 유동이 억제됨과 함께 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (82) 의 변형이 억제된다. 이로써, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 리플로우 실장 시의 온도에 있어서 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음 등의 변형에 수반하는 저항값의 변동을 방지하여, 소정의 온도나 전류로 소정 시간에 용단하는 용단 특성을 유지할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 퓨즈 소자 (110) 가 외부 회로 기판에 리플로우 실장된 후에, 당해 외부 회로 기판이 또 다른 회로 기판에 리플로우 실장되는 등, 리플로우 온도하에 반복하여 노출된 경우에도 용단 특성을 유지할 수 있어, 제품 품질을 향상시킬 수 있다.

또, 퓨즈 소자 (110) 에서는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 에 냉각 부재 (111) 를 적층함과 함께, 보호 부재 (112) 로 보호했지만, 도 44 에 나타내는 바와 같이, 소자 케이싱을 구성하는 냉각 부재 (121(121a, 121b)) 로 퓨즈 엘리먼트 (80) 를 협지해도 된다. 이 퓨즈 소자 (120) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 와, 퓨즈 엘리먼트 (80) 와 접촉 혹은 근접하는 냉각 부재 (121) 를 갖는다.

퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 상하 1 쌍의 냉각 부재 (121a, 121b) 에 의해 협지됨과 함께, 냉각 부재 (121a, 121b) 밖에 1 쌍의 단자부 (80a, 80b) 가 도출되어, 단자부 (80a, 80b) 를 통하여 외부 회로의 접속 전극과 접속 가능하게 되어 있다.

또, 퓨즈 소자 (120) 는, 냉각 부재 (121) 의 차단부 (115) 에 따른 위치에 홈부 (116) 가 형성됨으로써, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 차단부 (115) 이외의 부위와 접촉 혹은 근접함과 함께, 홈부 (116) 상에 차단부 (115) 가 중첩되어 있다. 이로써, 퓨즈 소자 (120) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 차단부 (115) 가, 냉각 부재 (121) 보다 열전도율이 낮은 공기와 접촉함으로써, 저열전도부 (113) 가 형성되어 있다.

그리고, 퓨즈 소자 (120) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 상하 1 쌍의 냉각 부재 (121a, 121b) 에 의해 협지됨으로써, 차단부 (115) 의 양면측이 홈부 (116) 와 중첩되어 있다. 이로써, 퓨즈 엘리먼트 (80) 내에, 냉각 부재 (121a, 121b) 로부터 이격되어 상대적으로 열전도성이 낮은 저열전도부 (113) 와, 냉각 부재 (121a, 121b) 와 접촉 혹은 근접하여 상대적으로 열전도성이 높은 고열전도부 (114) 가 형성된다.

냉각 부재 (121) 는, 세라믹스 등의 열전도성이 높은 절연 재료를 바람직하게 사용할 수 있고, 분체 성형 등에 의해 임의의 형상으로 성형할 수 있다. 또, 냉각 부재 (121) 는, 열전도율이 1 W/(m·k) 이상인 것이 바람직하다. 또한, 냉각 부재 (121) 는, 금속 재료를 사용하여 형성해도 되지만, 표면을 절연 피복하는 것이 주위 부품과의 단락 방지, 및 핸들링성의 견지에서 바람직하다. 상하 1 쌍의 냉각 부재 (121a, 121b) 는, 예를 들어 접착제에 의해 서로 결합됨으로써 소자 케이싱을 형성한다.

퓨즈 소자 (120) 에 있어서도, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 면내에 있어서, 차단부 (115) 를 따라 저열전도부 (113) 가 형성됨과 함께, 차단부 (115) 이외의 부위에 고열전도부 (114) 가 형성됨으로써, 정격을 초과하는 과전류 시에 있어서 퓨즈 엘리먼트 (80) 가 발열했을 때에, 고열전도부 (114) 의 열을 적극적으로 외부로 내보내, 차단부 (115) 이외의 부위의 발열을 억제함과 함께, 차단부 (115) 를 따라 형성된 저열전도부 (113) 에 열을 집중시켜, 단자부 (80a, 80b) 에 대한 열의 영향을 억제하면서 차단부 (115) 를 용단할 수 있다. 이로써, 퓨즈 소자 (120) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 의 단자부 (80a, 80b) 간이 용단되어, 외부 회로의 전류 경로를 차단할 수 있다.

또, 퓨즈 소자 (120) 는, 퓨즈 엘리먼트 (80) 에 상기 서술한 요철부 (83) 나 관통 슬릿 (94) 을 형성함으로써, 리플로우로 등의 외부 열원에 의해 저융점 금속층 (81) 의 융점 이상의 고열 환경에 단시간 노출된 경우에도, 용융한 저융점 금속의 유동이 억제됨과 함께 외층을 구성하는 제 1 고융점 금속층 (82) 의 변형이 억제된다. 이로써, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 리플로우 실장 시의 온도에 있어서 국소적으로 찌그러짐이나 부풀음 등의 변형에 수반하는 저항값의 변동을 방지하여, 소정의 온도나 전류로 소정의 시간에 용단하는 용단 특성을 유지할 수 있다. 또, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 퓨즈 소자 (120) 가 외부 회로 기판에 리플로우 실장된 후에, 당해 외부 회로 기판이 또 다른 회로 기판에 리플로우 실장되는 등, 리플로우 온도하에 반복하여 노출된 경우에도 용단 특성을 유지할 수 있어, 제품 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 엠보스 가공부 (84) 의 높이 H 가 지나치게 높아지면, 용단 부위를 제외하고 상하 1 쌍의 냉각 부재 (121a, 121b) 와의 밀착성이 나빠져 냉각 효과를 저해할 우려가 생기기 때문에, 저융점 금속층 (81) 의 유동 규제와 냉각 효율의 밸런스를 고려하여 엠보스 가공부 (84) 의 높이 H 를 결정하는 것이 바람직하다.

또한, 퓨즈 소자 (110) 는, 도 43 에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (80) 를 보호 부재 (112) 의 측면에 끼워 맞춤과 함께, 양단을 보호 부재 (112) 의 외측에서 절곡하여, 단자부 (80a, 80b) 를 보호 부재 (112) 의 외측에 형성해도 된다. 이때, 퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 단자부 (80a, 80b) 가 보호 부재 (112) 의 이면과 면일 (面一) 이 되도록 절곡해도 되고, 혹은 보호 부재 (112) 의 이면으로부터 돌출되도록 절곡해도 된다. 퓨즈 소자 (120) 에 있어서도, 동일하게 단자부 (80a, 80b) 를 냉각 부재 (121) 의 외측에서 절곡 형성해도 된다.

또, 퓨즈 소자 (120) 는, 도 44 에 나타내는 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트 (80) 를 냉각 부재 (121) 의 측면에 끼워 맞춤과 함께, 양단을 냉각 부재 (121) 의 이면측에서 절곡하여, 단자부 (80a, 80b) 를 냉각 부재 (121) 의 이면측에 형성해도 된다. 퓨즈 소자 (110) 에 있어서도, 동일하게 단자부 (80a, 80b) 를 보호 부재 (112) 의 이면측에서 절곡하여 형성해도 된다.

퓨즈 엘리먼트 (80) 는, 단자부 (80a, 80b) 를 보호 부재 (112) 또는 냉각 부재 (121) 의 측면으로부터 더욱 이면측 혹은 외측에서 절곡한 위치에 형성함으로써, 내층을 구성하는 저융점 금속의 유출이나, 단자부 (80a, 80b) 를 접속하는 접속용 땜납의 유입을 억제하여, 국소적인 찌그러짐이나 팽창에 의한 용단 특성의 변동을 방지할 수 있다.

1 : 퓨즈 엘리먼트
2 : 저융점 금속층
3 : 제 1 고융점 금속층
5 : 규제부
10 : 구멍
10a : 측면
10b : 저면
11 : 제 2 고융점 금속층
13 : 제 1 고융점 입자
15 : 제 2 고융점 입자
16 : 돌연부
20 : 퓨즈 소자
21 : 절연 기판
22 : 제 1 전극
22a : 제 1 외부 접속 전극
23 : 제 2 전극
23a : 제 2 외부 접속 전극
27 : 플럭스
28 : 접속용 땜납
29 : 커버 부재
30 : 보호 소자
31 : 절연 기판
32 : 절연 부재
33 : 발열체
34 : 제 1 전극
34a : 제 1 외부 접속 전극
35 : 제 2 전극
35a : 제 2 외부 접속 전극
36 : 발열체 인출 전극
36a : 하층부
36b : 상층부
37 : 커버 부재
39 : 발열체 전극
40 : 단락 소자
41 : 절연 기판
42 : 발열체
43 : 제 1 전극
43a : 제 1 외부 접속 전극
44 : 제 2 전극
44a : 제 2 외부 접속 전극
45 : 제 3 전극
46 : 커버 부재
48 : 절연 부재
49 : 발열체 인출 전극
50 : 발열체 전극
50a : 발열체 급전 전극
51 : 유출 방지부
52 : 스위치
60 : 전환 소자
61 : 절연 기판
62 : 제 1 발열체
63 : 제 2 발열체
64 : 제 1 전극
64a : 제 1 외부 접속 전극
65 : 제 2 전극
65a : 제 2 외부 접속 전극
66 : 제 3 전극
67 : 제 4 전극
68 : 제 5 전극
68a : 제 5 외부 접속 전극
69 : 커버 부재
70 : 절연 부재
71 : 제 1 발열체 인출 전극
72 : 제 1 발열체 전극
72a : 제 1 발열체 급전 전극
73 : 제 2 발열체 인출 전극
74 : 제 2 발열체 전극
74a : 제 2 발열체 급전 전극
77 : 유출 방지부
78 : 스위치
80 : 퓨즈 엘리먼트
81 : 저융점 금속층
82 : 제 1 고융점 금속층
83 : 요철부
84 : 엠보스 가공부
85 : 파형 엘리먼트
85a : 산부
85b : 계곡부
86 : 절곡부
87 : 원형부
88 : 타원형부
89 : 각환 장방형부
90 : 다각형부
91 : 장홈부
92 : 단홈부
93 : 제 2 고융점 금속층
94 : 관통 슬릿
110 : 퓨즈 소자
111 : 냉각 부재
112 : 보호 부재
113 : 저열전도부
114 : 고열전도부
115 : 차단부
120 : 퓨즈 소자
121 : 냉각 부재

Claims (37)

1. 저융점 금속층과,
   상기 저융점 금속층에 적층된 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층과,
   상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 고융점 물질을 갖고, 상기 저융점 금속의 유동 또는 상기 제 1 고융점 금속층과 상기 저융점 금속층의 적층체의 변형을 규제하는 규제부를 구비하는, 퓨즈 엘리먼트.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 규제부는, 용융한 저융점 금속의 유동하는 방향과 평행하지 않은 면, 또는 상기 제 1 고융점 금속층과 동일하지 않은 면을 갖는, 퓨즈 엘리먼트.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 규제부는, 상기 저융점 금속층에 형성된 1 또는 복수의 구멍의 측면의 적어도 일부가, 상기 제 1 고융점 금속층과 연속하는 제 2 고융점 금속층에 의해 피복되어 이루어지는, 퓨즈 엘리먼트.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 구멍은, 관통공 또는 비관통공인, 퓨즈 엘리먼트.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 구멍은, 상기 제 2 고융점 금속에 의해 충전되어 있는, 퓨즈 엘리먼트.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 구멍은, 단면 테이퍼상 또는 단면 사각형상으로 형성되어 있는, 퓨즈 엘리먼트.
7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 구멍의 최소 직경은, 50 ㎛ 이상인, 퓨즈 엘리먼트.
8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 구멍의 깊이는, 상기 저융점 금속층의 두께의 50 ％ 이상인, 퓨즈 엘리먼트.
9. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 구멍은, 15 × 15 mm 당 1 개 이상 형성되어 있는, 퓨즈 엘리먼트.
10. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 구멍은, 비관통공이고, 상기 저융점 금속층의 일방의 면과 타방의 면에, 서로 대향 또는 비대향으로 형성되어 있는, 퓨즈 엘리먼트.
11. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 구멍은, 적어도 퓨즈 엘리먼트의 중앙부에 형성되어 있거나, 또는 당해 퓨즈 엘리먼트의 중심을 통과하는 선의 양측의 구멍의 수량차 혹은 밀도차가 50 ％ 이하인, 퓨즈 엘리먼트.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 규제부는, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 1 고융점 입자가 상기 저융점 금속층에 배합되어 이루어지는, 퓨즈 엘리먼트.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 고융점 입자는, 상기 저융점 금속층의 양면에 적층된 상기 제 1 고융점 금속층과 접촉하여 상기 제 1 고융점 금속층을 지지하고 있는, 퓨즈 엘리먼트.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 고융점 입자의 입경은, 상기 저융점 금속층의 두께보다 작은, 퓨즈 엘리먼트.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 규제부는, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 2 고융점 입자를, 상기 저융점 금속층에 압입시켜 이루어지는, 퓨즈 엘리먼트.
16. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 규제부는, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 2 고융점 입자가, 상기 제 1 고융점 금속층과 상기 저융점 금속층의 적층체에 압입시켜 이루어지는, 퓨즈 엘리먼트.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 고융점 입자는, 상기 제 1 고융점 금속층에 접합하는 돌연부 (突緣部) 가 형성되어 있는, 퓨즈 엘리먼트.
18. 절연 기판과,
    상기 절연 기판 상에 형성된 제 1, 제 2 전극과,
    저융점 금속층과, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층이 적층되고, 상기 제 1, 제 2 전극 간에 걸쳐서 접속되는 퓨즈 엘리먼트를 갖고,
    상기 퓨즈 엘리먼트는, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 고융점 물질을 갖고, 상기 저융점 금속의 유동 또는 상기 제 1 고융점 금속층과 상기 저융점 금속층의 적층체의 변형을 규제하는 규제부가 형성되어 있는, 퓨즈 소자.
19. 절연 기판과,
    상기 절연 기판 상에 형성된 제 1, 제 2 전극과,
    상기 절연 기판 상 또는 상기 절연 기판의 내부에 형성된 발열체와,
    상기 발열체에 전기적으로 접속된 발열체 인출 전극과,
    저융점 금속층과, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층이 적층되고, 상기 제 1, 제 2 전극 및 발열체 인출 전극에 걸쳐서 접속되는 퓨즈 엘리먼트를 갖고,
    상기 퓨즈 엘리먼트는, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 고융점 물질을 갖고, 상기 저융점 금속의 유동 또는 상기 제 1 고융점 금속층과 상기 저융점 금속층의 적층체의 변형을 규제하는 규제부가 형성되어 있는, 보호 소자.
20. 제 1 전극과,
    상기 제 1 전극과 인접하여 형성된 제 2 전극과,
    상기 제 1 전극에 지지되고, 용융함으로써, 상기 제 1, 제 2 전극 간에 걸쳐서 응집하고, 상기 제 1, 제 2 전극을 단락시키는 가용 도체와,
    상기 가용 도체를 가열하는 발열체를 구비하고,
    상기 가용 도체는, 저융점 금속층과, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층이 적층되고, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 고융점 물질을 갖고, 상기 저융점 금속의 유동 또는 상기 제 1 고융점 금속층과 상기 저융점 금속층의 적층체의 변형을 규제하는 규제부가 형성되어 있는, 단락 소자.
21. 절연 기판과,
    상기 절연 기판 상 또는 상기 절연 기판의 내부에 형성된 제 1, 제 2 발열체와,
    상기 절연 기판 상에 인접하여 형성된 제 1, 제 2 전극과,
    상기 절연 기판 상에 형성되어 상기 제 1 발열체와 전기적으로 접속하는 제 3 전극과,
    상기 제 1, 제 3 전극 간에 걸쳐서 접속되는 제 1 가용 도체와,
    상기 절연 기판 상에 형성되어 상기 제 2 발열체와 전기적으로 접속하는 제 4 전극과,
    상기 절연 기판 상에 상기 제 4 전극과 인접하여 형성된 제 5 전극과,
    상기 제 2 전극으로부터 상기 제 4 전극을 통하여 상기 제 5 전극에 걸쳐서 접속된 제 2 가용 도체를 갖고,
    상기 제 1, 제 2 가용 도체는, 저융점 금속층과, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층이 적층되고, 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 고융점 물질을 갖고, 상기 저융점 금속의 유동 또는 상기 제 1 고융점 금속층과 상기 저융점 금속층의 적층체의 변형을 규제하는 규제부가 형성되고,
    상기 제 2 발열체의 통전 발열에 의해 상기 제 2 가용 도체를 용융시켜 상기 제 2, 제 5 전극 간을 차단하고,
    상기 제 1 발열체의 통전 발열에 의해 상기 제 1 가용 도체를 용융시켜 상기 제 1, 제 2 전극 간을 단락하는, 전환 소자.
22. 저융점 금속층과,
    상기 저융점 금속층의 표리 양면에 적층된 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층을 구비하고,
    요철부를 갖는, 퓨즈 엘리먼트.
23. 제 22 항에 있어서,
    상기 요철부에 의해, 상기 퓨즈 엘리먼트의 가열에 의한 용융한 상기 저융점 금속층의 유동, 및 변형을 억제하는, 퓨즈 엘리먼트.
24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 요철부는, 상기 저융점 금속층과 상기 제 1 고융점 금속층의 적층체에 형성된 엠보스 가공부인, 퓨즈 엘리먼트.
25. 제 24 항에 있어서,
    상기 엠보스 가공부는, 단면 대략 파상인, 퓨즈 엘리먼트.
26. 제 25 항에 있어서,
    파상의 상기 엠보스 가공부는, 산부 또는 계곡부가 연속하는 방향과 접은 곳이 교차하는 절곡부가 형성되어 있는, 퓨즈 엘리먼트.
27. 제 25 항에 있어서,
    상기 엠보스 가공부는, 산부 또는 계곡부가 연속하는 방향과 전류의 통전 방향이 평행, 직교 또는 사교하는, 퓨즈 엘리먼트.
28. 제 24 항에 있어서,
    상기 엠보스 가공부는, 평면으로 볼 때 1 또는 복수의 원형상, 타원형상, 각환 장방형상 또는 다각형상인, 퓨즈 엘리먼트.
29. 제 24 항에 있어서,
    상기 엠보스 가공부의 높이는, 상기 퓨즈 엘리먼트의 총두께의 5 ％ 이상인, 퓨즈 엘리먼트.
30. 제 24 항에 있어서,
    상기 엠보스 가공부의 총면적은, 상기 퓨즈 엘리먼트의 총면적의 2 ％ 이상인, 퓨즈 엘리먼트.
31. 제 22 항에 있어서,
    상기 요철부는, 상기 저융점 금속층과 상기 제 1 고융점 금속층의 적층체에 형성된 1 또는 복수의 홈부이고,
    상기 홈부의 벽면의 적어도 일부가, 상기 제 1 고융점 금속층과 연속하는 제2 고융점 금속층에 의해 피복되어 이루어지는, 퓨즈 엘리먼트.
32. 제 31 항에 있어서,
    상기 홈부는, 상기 퓨즈 엘리먼트의 표리면에 형성되어 있는, 퓨즈 엘리먼트.
33. 제 32 항에 있어서,
    표리면에 형성된 상기 홈부는, 서로 평행이고, 중첩하는 위치 또는 중첩하지 않는 위치에 형성되어 있는, 퓨즈 엘리먼트.
34. 제 32 항에 있어서,
    표리면에 형성된 상기 홈부는, 서로 교차하고 있는, 퓨즈 엘리먼트.
35. 제 31 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈부는, 평면으로 볼 때 장방형, 각환 장방형, 타원형, 다각형, 또는 원형인, 퓨즈 엘리먼트.
36. 저융점 금속층과,
    상기 저융점 금속층의 표리 양면에 적층된 상기 저융점 금속층보다 융점이 높은 제 1 고융점 금속층을 구비하고,
    상기 저융점 금속층과 상기 제 1 고융점 금속층의 적층체에 1 또는 복수의 관통 슬릿을 형성하고, 상기 관통 슬릿의 벽면의 적어도 일부가, 상기 제 1 고융점 금속층과 연속하는 제 2 고융점 금속층에 의해 피복되어 이루어지는, 퓨즈 엘리먼트.
37. 제 36 항에 있어서,
    상기 관통 슬릿에 의해, 상기 퓨즈 엘리먼트의 가열에 의한 상기 저융점 금속층의 유동, 및 변형을 억제하는, 퓨즈 엘리먼트.

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