TW201630022A - 熔絲單元、熔絲元件、保護元件、短路元件、切換元件 - Google Patents

熔絲單元、熔絲元件、保護元件、短路元件、切換元件 Download PDF

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Abstract

本發明提供能進行表面構裝且能同時達成額定之提升與速熔斷性之熔絲單元。 熔絲單元,積層有熔點彼此不同之三層以上之金屬層。

Description

熔絲單元、熔絲元件、保護元件、短路元件、切換元件
本發明係關於構裝於電流路徑上可藉由超過額定之電流流通時之自體發熱或發熱體之發熱而熔斷以遮斷該電流路徑之熔絲單元、特別是速斷性優異之熔絲單元、以及使用該熔絲單元之熔絲元件、保護元件、短路元件、切換元件。
本申請案係以2014年11月11日在日本提出申請之日本專利申請案號特願2014-229360為基礎主張優先權,參照該申請案將其援用於本申請案。
以往,即有使用在超過額定之電流流通時藉由自體發熱而熔斷以遮斷該電流路徑之熔絲單元。作為熔絲單元,多使用例如將焊料封入玻璃管而成之保持具固定型熔絲、或於陶瓷基板表面印刷有Ag電極之晶片熔絲、使銅電極之一部分較細並組裝於塑料盒之螺固或插入型熔絲等。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-82064號公報
然而,上述已知之熔絲單元,被指出了有無法進行回焊之表面構裝、電流額定低且若因大型化提高額定則速斷性不佳等問題。
又,在假定為回焊構裝用之速斷熔絲元件之場合,為了避免因回焊之熱而熔融,一般就熔斷特性而言對熔絲單元較佳為熔點300℃以上之含鉛高熔點焊料。然而,在RoHS指令等中,含鉛焊料之使用僅被限制性地認可,且一般認為今後無鉛化之要求會越來越高。
亦即,作為熔絲單元,被要求要具備能進行回焊之表面構裝且對熔絲元件之構裝性優異、提升額定並能對應大電流、在超過額定之過電流時可迅速遮斷電流路徑之速熔斷性。
因此,本發明之目的在於,提供能進行表面構裝且能同時達成額定之提升與速熔斷性之熔絲單元、以及使用該熔絲單元之熔絲元件、保護元件、短路元件、切換元件。
為了解決上述課題,本發明之熔絲單元,積層有熔點彼此不同之三層以上之金屬層。
又,本發明之熔絲元件,具有積層有熔點彼此不同之三層以上之金屬層之熔絲單元;藉由超過額定之過電流流通使上述熔絲單元熔斷。
又,本發明之保護元件,具有:絕緣基板;發熱體,形成於上述絕緣基板上或上述絕緣基板內部;第1、第2電極,設於上述絕緣基板上;發熱體引出電極,與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,從上述第1電極經由上述發熱體引出電極跨接於上述第2電極而被連接;上述可熔導體,由積層有熔點彼此不同之三層以上之金屬層之熔絲單元構成,藉由上述發熱體之通電發熱而熔融,遮斷上述第1、第2電極間。
又,本發明之短路元件,具有:絕緣基板;發熱體,形成於 上述絕緣基板上或上述絕緣基板內部;第1、第2電極,於上述絕緣基板上相鄰設置;第3電極,設於上述絕緣基板上且與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,跨接於上述第1、第3電極間;上述可熔導體,由積層有熔點彼此不同之三層以上之金屬層之熔絲單元構成,藉由上述發熱體之通電發熱而熔融,使上述第1、第2電極間短路且遮斷上述第1、第3電極間。
又,本發明之切換元件,具有:絕緣基板;第1、第2發熱體,形成於上述絕緣基板上或上述絕緣基板內部;第1、第2電極,於上述絕緣基板上相鄰設置;第3電極,設於上述絕緣基板上且與上述第1發熱體電性連接;第1可熔導體,跨接於上述第1、第3電極間;第4電極,設於上述絕緣基板上且與上述第2發熱體電性連接;第5電極,於上述絕緣基板上與上述第4電極相鄰設置;以及第2可熔導體,從上述第2電極經由上述第4電極跨接於上述第5電極;上述第1、第2可熔導體,由積層有熔點彼此不同之三層以上之金屬層之熔絲單元構成;藉由上述第2發熱體之通電發熱使上述第2可熔導體熔融,遮斷上述第2、第5電極間;藉由上述第1發熱體之通電發熱使上述第1可熔導體熔融,使上述第1、第2電極間短路。
根據本發明,熔絲單元藉由積層高熔點金屬層,即使在回焊等構裝溫度超過低熔點金屬層之熔融溫度之場合,作為熔絲單元亦不至於熔斷。是以,根據本發明,能藉由回焊而以良好效率構裝熔絲單元。
又,本發明之熔絲單元,係藉由自體發熱或發熱體之發熱而熔融。此時,熔絲單元藉由已熔融之低熔點金屬層侵蝕高熔點金屬層,而 使高熔點金屬層以較自身熔點低之溫度溶解。是以,根據本發明,能將熔絲單元利用低熔點金屬層對高熔點金屬層之侵蝕作用而在短時間予以熔斷。
又,本發明之熔絲單元,由於係於低熔點金屬層積層低電阻之高熔點金屬層而構成,因此能大幅減低導體電阻,相較於相同尺寸之習知晶片熔絲等可使電流額定大幅提升。又,能謀求較具有相同電流額定之習知晶片熔絲更薄型,速熔斷性優異。
是以,本發明之熔絲單元,相較於由熔點彼此不同之兩種類金屬之積層可熔導體構成之熔絲單元,可在維持對回焊溫度等高溫環境之耐性與低電阻特性的同時,發揮優異速熔斷性。
1,10,20,30,40,50,60,70‧‧‧熔絲單元
2‧‧‧高熔點金屬層
3‧‧‧第1低熔點金屬層
4‧‧‧第2低熔點金屬層
80‧‧‧熔絲元件
81‧‧‧絕緣基板
82‧‧‧第1電極
82a‧‧‧第1外部連接電極
83‧‧‧第2電極
83a‧‧‧第2外部連接電極
84‧‧‧接著劑
85‧‧‧助焊劑
86‧‧‧保護層
87‧‧‧助焊劑片
88‧‧‧連接材料
89‧‧‧覆蓋構件
90‧‧‧保護元件
91‧‧‧絕緣基板
92‧‧‧絕緣構件
93‧‧‧發熱體
94‧‧‧第1電極
94a‧‧‧第1外部連接電極
95‧‧‧第2電極
95a‧‧‧第2外部連接電極
96‧‧‧發熱體引出電極
97‧‧‧覆蓋構件
98‧‧‧保護層
99‧‧‧發熱體電極
99a‧‧‧發熱體供電電極
100‧‧‧連接材料
101‧‧‧助焊劑片
102‧‧‧流出防止部
104‧‧‧助焊劑
110‧‧‧短路元件
111‧‧‧絕緣基板
112‧‧‧發熱體
113‧‧‧第1電極
113a‧‧‧第1外部連接電極
114‧‧‧第2電極
114a‧‧‧第2外部連接電極
115‧‧‧第3電極
116‧‧‧覆蓋構件
117‧‧‧連接材料
118‧‧‧絕緣構件
119‧‧‧助焊劑
120‧‧‧發熱體引出電極
121‧‧‧發熱體電極
121a‧‧‧發熱體供電電極
122‧‧‧助焊劑片
123‧‧‧開關
124‧‧‧第4電極
125‧‧‧第2熔絲單元
126‧‧‧流出防止部
130‧‧‧切換元件
131‧‧‧絕緣基板
132‧‧‧第1發熱體
133‧‧‧第2發熱體
134‧‧‧第1電極
134a‧‧‧第1外部連接電極
135‧‧‧第2電極
135a‧‧‧第2外部連接電極
136‧‧‧第3電極
137‧‧‧第4電極
138‧‧‧第5電極
139‧‧‧覆蓋構件
140‧‧‧絕緣構件
141‧‧‧第1發熱體引出電極
142‧‧‧第1發熱體電極
142a‧‧‧第1發熱體供電電極
143‧‧‧第2發熱體引出電極
144‧‧‧第2發熱體電極
144a‧‧‧第2發熱體供電電極
145‧‧‧連接材料
146‧‧‧助焊劑片
147‧‧‧流出防止部
150‧‧‧開關
圖1係顯示本發明之熔絲單元之剖面圖。
圖2係顯示積層有第1低熔點金屬層作為最外層之熔絲單元之剖面圖。
圖3係顯示反覆形成有既定之積層圖案之本發明之其他熔絲單元之剖面圖。
圖4係顯示反覆既定之積層圖案且積層有第1低熔點金屬層作為最外層之本發明之其他熔絲單元之剖面圖。
圖5係顯示本發明之其他熔絲單元之剖面圖。
圖6係顯示積層有第2低熔點金屬層作為最外層之其他熔絲單元之剖面圖。
圖7係顯示反覆形成有既定之積層圖案之本發明之其他熔絲單元之剖 面圖。
圖8係顯示反覆既定之積層圖案且積層有第2低熔點金屬層作為最外層之本發明之其他熔絲單元之剖面圖。
圖9係顯示適用本發明之熔絲元件之剖面圖。
圖10係省略覆蓋構件而顯示適用本發明之熔絲元件之俯視圖。
圖11係顯示使片材含浸於塗布於熔絲單元之助焊劑之熔絲元件之剖面圖。
圖12係顯示於熔絲單元塗布有混合有纖維狀物之助焊劑之熔絲元件之剖面圖。
圖13係熔絲元件之電路圖,(A)係顯示熔絲單元之熔斷前,(B)係顯示熔絲單元之熔斷後。
圖14係顯示適用本發明之熔絲元件之熔絲單元熔斷後之狀態之剖面圖。
圖15係顯示適用本發明之保護元件之圖,(A)係省略覆蓋構件而顯示之俯視圖,(B)係剖面圖。
圖16係顯示使片材含浸於塗布於熔絲單元之助焊劑之保護元件之剖面圖。
圖17係顯示於熔絲單元塗布有混合有纖維狀物之助焊劑之保護元件之剖面圖。
圖18係顯示適用本發明之保護元件之電路圖。
圖19係顯示熔絲單元熔斷後之狀態之保護元件之圖,(A)係省略覆蓋構件而顯示之俯視圖,(B)係電路圖。
圖20係顯示適用本發明之短路元件之圖,(A)係省略覆蓋構件而顯示之俯視圖,(B)係剖面圖。
圖21係顯示使片材含浸於塗布於熔絲單元之助焊劑之短路元件之剖面圖。
圖22係顯示於熔絲單元塗布有混合有纖維狀物之助焊劑之短路元件之剖面圖。
圖23係短路元件之電路圖,(A)係顯示開關切斷之狀態,(B)係顯示開關短路之狀態。
圖24係顯示已絕緣之第1、第2電極藉由熔融導體而短路之狀態之短路元件之剖面圖。
圖25A係將覆蓋構件省略而顯示短路元件之俯視圖。
圖25B係短路元件之剖面圖。
圖25C係於短路元件之兩個熔絲單元分別搭載有助焊劑片之剖面圖。
圖25D係使片材含浸於塗布於短路元件之兩個熔絲單元之助焊劑之剖面圖。
圖25E係於短路元件之兩個熔絲單元分別塗布有混合有纖維狀物之助焊劑之剖面圖。
圖25F係跨短路元件之兩個熔絲單元塗布有混合有纖維狀物之助焊劑之剖面圖。
圖26A係省略覆蓋構件而顯示適用本發明之切換元件之俯視圖。
圖26B係適用本發明之切換元件之剖面圖。
圖27係使片材含浸於塗布於熔絲單元之助焊劑之切換元件之剖面圖。
圖28係於熔絲單元塗布有混合有纖維狀物之助焊劑之切換元件之剖面圖。
圖29係熔絲單元之熔斷前之切換元件之電路圖。
圖30係省略覆蓋構件而顯示切換元件中第2熔絲元件先熔融之狀態之俯視圖。
圖31A係省略覆蓋構件而顯示切換元件之第2、第4、第5電極間藉由連接中之可熔導體之熔斷而被遮斷、絕緣中之第1、第2電極藉由熔融導體而短路之狀態之俯視圖。
圖31B係省略覆蓋構件而顯示切換元件之第2、第4、第5電極間藉由連接中之可熔導體之熔斷而被遮斷、絕緣中之第1、第2電極藉由熔融導體而短路之狀態之俯視圖。
圖32係熔絲單元之熔斷後之切換元件之電路圖。
以下,一面參照圖式,一面詳細地說明適用本發明之熔絲單元、熔絲元件、保護元件、短路元件及切換元件。此外,本發明並非僅限定於以下之實施形態,在不脫離本發明宗旨之範圍內當然能夠進行各種變更。又,圖式僅為示意,各尺寸之比率等有時與實際不同。具體之尺寸等應考慮以下之說明而加以判斷。又,圖式相互之間當然亦包含彼此的尺寸關係或比率不同之部分。
[熔絲單元]
首先,說明適用本發明之熔絲單元。適用本發明之熔絲單元1,係作為後述之熔絲元件、保護元件、短路元件及切換元件之可熔導體使用,藉由 超過額定之電流流通之自體發熱(焦耳熱)而熔斷,或藉由發熱體之發熱而被熔斷。熔絲單元1積層有熔點彼此不同之三層以上之金屬層,例如如圖1所示,具有高熔點金屬層2、熔點低於高熔點金屬層2之第1低熔點金屬層3、以及熔點低於第1低熔點金屬層3之第2低熔點金屬層4,形成為例如矩形板狀。
高熔點金屬層2,較佳為使用例如Ag、Cu或以Ag或Cu作為主成分之合金,具有將熔絲單元1藉由回焊爐於絕緣基板上進行構裝時亦不會熔融之高熔點。
第1低熔點金屬層3較佳為使用例如Sn或以Sn作為主成分之合金且一般稱為「無鉛焊料」之材料。第1低熔點金屬層3之熔點不一定要高於回焊爐之溫度,亦可在200℃左右熔融。
第2低熔點金屬層4較佳為使用例如Bi、In或以Bi或In作為主成分之合金。第2低熔點金屬層4之熔點較第1低熔點金屬層3更低,例如在120℃~140℃開始熔融。
熔絲單元1,藉由積層有熔點彼此不同之三層以上之金屬層而形成,而能使熔絲元件、保護元件、短路元件及切換元件對絕緣基板之構裝性優異,且使使用熔絲單元1之各元件對外部電路基板之構裝性提升。又,熔絲單元1能在各元件中實現額定提升與速熔斷性。
亦即,熔絲單元1藉由具備高熔點金屬層2,而即使在藉由回焊爐等外部熱源而在短時間暴露於第1、第2低熔點金屬層3,4之熔點以上之高熱環境之場合,亦可防止熔斷或變形,防止伴隨初期遮斷、初期短路或額定變動導致之熔斷特性降低。是以,熔絲單元1,能藉由回焊構裝以 良好效率實現熔絲元件等各元件對絕緣基板之構裝、熔絲元件等各元件對外部電路基板之構裝,使構裝性提升。
又,熔絲單元1由於積層有低電阻之高熔點金屬層2而構成,因此與習知使用了鉛系高熔點焊料之可熔導體相較,能大幅減低導體電阻,相較於相同尺寸之習知晶片熔絲等,能使電流額定大幅提升。又,能謀求較具有相同電流額定之習知晶片熔絲更薄型,速熔斷性優異。
再者,熔絲單元1,由於積層有熔點低於高熔點金屬層2之第1低熔點金屬層3及熔點低於第1低熔點金屬層3之第2低熔點金屬層4,因此能藉由因過電流所致之自體發熱或發熱體之發熱,從第2低熔點金屬層4之熔點開始熔融,使速熔斷特性提升。例如,在將第2低熔點金屬層4以Sn-Bi系合金或In-Sn系合金等構成之場合,熔絲單元1係從140℃或120℃前後之低溫開始熔融。接著,藉由已熔融之第1,第2低熔點金屬層3,4侵蝕高熔點金屬層2(焊料沖蝕),使高熔點金屬層2以低於熔點之溫度熔融。是以,熔絲單元1能利用第1,第2低熔點金屬層3,4對高熔點金屬層2之侵蝕作用提升速熔斷性。
[熔絲單元之積層構造]
此處,熔絲單元1較佳為如圖1所示,高熔點金屬層2積層於第1低熔點金屬層3與第2低熔點金屬層4之間。熔絲單元1,藉由熔點不同之兩種類之第1,第2低熔點金屬層3,4夾持高熔點金屬層2,而從第2低熔點金屬層4之較低溫度開始高熔點金屬層2之一面之侵蝕,其次,以第1低熔點金屬層3之溫度從兩面侵蝕高熔點金屬層2。
藉此,熔絲單元1,能具備對回焊溫度等高溫環境之耐性且 同時使速熔斷特性提升。亦即,在使由熔點為220℃前後之一般無鉛焊料構成之低熔點金屬層與Ag等高熔點金屬層積層之熔絲單元中,若欲具備對回焊溫度等高溫環境之耐性,則必須增厚高熔點金屬層之厚度,因此熔斷時間會變長。
又,若為了縮短熔絲單元之熔斷時間,而將低熔點金屬層以較廉價之Sn/Bi系之合金形成,則電阻值會變高,無法使額定提升。
關於此點,熔絲單元1,係於可非常合適地使用Sn或以Sn作為主成分之合金之第1低熔點金屬層3與可非常合適地使用Bi、In或包含Bi或In之合金且熔點低於第1低熔點金屬層3之第2低熔點金屬層4之間積層高熔點金屬層2。藉此,熔絲單元1中,即使高熔點金屬層2具有具備對回焊溫度等高溫環境之耐性之厚度,亦能藉由第1及/或第2低熔點金屬層3,4將高熔點金屬層2從兩面加以侵蝕而能迅速地熔斷。
又,熔絲單元1,藉由具備可非常合適地使用Sn或以Sn作為主成分之合金之第1低熔點金屬層3而能維持低電阻,同時藉由具備可非常合適地使用Bi、In或包含Bi或In之合金且熔點低於第1低熔點金屬層3之第2低熔點金屬層4,而能從低溫開始熔融且提升速熔斷性。
再者,熔絲單元1藉由於第1低熔點金屬層3與熔點低於第1低熔點金屬層3之第2低熔點金屬層4之間積層高熔點金屬層2,若在熔融過程中高熔點金屬層2之一部分溶解而使第1低熔點金屬層3與第2低熔點金屬層4混合,則第1低熔點金屬層3之熔點下降,熔融速度加速,即能使速熔斷性更加提升。
又,熔絲單元1,較佳為藉由高熔點金屬層2、第1低熔點 金屬層3及第2低熔點金屬層4而積層有四層以上。此時,熔絲單元1亦可如圖1所示從下層以第1低熔點金屬層3、高熔點金屬層2、第2低熔點金屬層4、高熔點金屬層2之順序積層四層。圖1所示之熔絲單元,藉由一高熔點金屬層2積層於第1,第2低熔點金屬層3,4之間而能迅速地熔斷。
又,熔絲單元1亦可將最下層之第1低熔點金屬層3作為連接於後述之熔絲元件、保護元件、短路元件、切換元件之各元件之電極上之連接材料使用。亦即,熔絲單元1,亦可藉由第1低熔點金屬層3而連接於各元件之電極。
又,熔絲單元1,藉由將設於一對高熔點金屬層2之間之內層設為第2低熔點金屬層4,將外層設為高熔點金屬層2,而能提升在組裝有熔絲元件等各元件之電氣系統有異常高之電壓被瞬間施加之對雷電突波之耐性(耐脈衝性)。亦即,熔絲單元1,在例如有100A之電流流通數msec之場合前不會熔斷。此點,由於在極短時間流通之大電流流過導體之表層(表皮效果),而熔絲單元1設有作為外層之電阻值低之Ag鍍敷等高熔點金屬層2,因此使因雷電突波而被施加之電流容易流通,能防止因自體發熱所致之熔斷。是以,熔絲單元1相較於習知之焊料合金所構成之熔絲,能大幅提升對雷電突波之耐性。
[製造方法]
熔絲單元1,能藉由使用鍍敷技術於第1,第2低熔點金屬層3,4之表面將高熔點金屬2成膜而製造。熔絲單元1,例如能藉由於長條狀焊料箔之表面施加Ag鍍敷而以良好效率製造,在使用時藉由依據尺寸予以切斷即能容易地使用。
又,熔絲單元1亦可藉由將構成第1,第2低熔點金屬層3,4之低熔點金屬箔與構成高熔點金屬層2之高熔點金屬箔予以貼合來製造。熔絲單元1,例如係於壓延後之兩片Cu箔或Ag箔之間夾持同樣經壓延之構成第2低熔點金屬層4之焊料箔,進而於一高熔點金屬層2積層構成第1低熔點金屬層3之焊料箔並加以緊壓來製造。此情形下,低熔點金屬箔較佳為選擇較高熔點金屬箔軟之材料。藉此,能吸收厚度之不均而使低熔點金屬箔與高熔點金屬箔無間隙地緊貼。又,由於低熔點金屬箔可藉由緊壓使膜厚變薄,因此可先使厚度較厚。在因緊壓使低熔點金屬箔超出熔絲單元端面時,較佳為切離來調整形狀。
除此之外,熔絲單元1,藉由蒸鍍等薄膜形成技術或使用其他周知積層技術,亦能形成積層有第1,第2低熔點金屬層3,4與高熔點金屬層2之熔絲單元1。
此外,熔絲單元1,在將一高熔點金屬層2作為最外層時,亦可進一步於該最外層之高熔點金屬層2之表面形成未圖示之氧化防止膜。熔絲單元1,藉由最外層之高熔點金屬層2進一步被氧化防止膜覆蓋,而可在例如形成有Cu鍍敷或Cu箔作為高熔點金屬層2之場合亦能防止Cu之氧化。是以,熔絲單元1,能防止因Cu之氧化導致熔斷時間變長之情事,能在短時間予以熔斷。
又,熔絲單元1,能使用Cu等雖廉價但易氧化之金屬作為高熔點金屬層2,而能在不使用Ag等高價材料之情形下形成。
高熔點金屬之氧化防止膜,能使用與第1,第2低熔點金屬層3,4相同之材料,例如能使用以Sn作為主成分之無鉛焊料。又,氧化防 止膜,能藉由對高熔點金屬層2之表面施加錫鍍敷來形成。除此之外,氧化防止膜亦能藉由Au鍍敷或預助焊劑來形成。
又,適用本發明之熔絲單元,亦可如圖2所示以第1低熔點金屬層3、高熔點金屬層2、第2低熔點金屬層4、高熔點金屬層2之順序積層,並積層第1低熔點金屬層3作為最外層。圖2所示之熔絲單元10,係將設於一對高熔點金屬層2之間之內層設為第2低熔點金屬層4,將外層設為高熔點金屬層2,將最外層設為第1低熔點金屬層3而成者,一對高熔點金屬層2均積層於第1,第2低熔點金屬層3,4之間。
又,適用本發明之熔絲單元,亦可如圖3所示,藉由反覆第1低熔點金屬層3、高熔點金屬層2、第2低熔點金屬層4、高熔點金屬層2之積層圖案來形成。圖3所示之熔絲單元20,藉由反覆該積層圖案,而能在維持速熔斷性之同時謀求熔絲單元之厚度增加所致之低電阻化與抑制回焊時之變形。
亦即,熔絲單元,為了低電阻化而提升額定電流,必須增厚高熔點金屬層或增厚低熔點金屬。若增厚高熔點金屬層,雖除了低電阻化以外,亦能防止回焊時之變形或熔斷,提升對回焊溫度等高溫環境之耐性,但另一方面卻會損及速熔斷性。又,若增厚低熔點金屬層則會使熔蝕加速,損害對高溫環境之耐性。因此,熔絲單元20,可藉由反覆該積層圖案維持速熔斷性,同時確保所欲之厚度謀求低電阻化所致之額定提升,且實現對高溫環境之耐性之提升。此外,熔絲單元20雖係藉由反覆該積層圖案而積層8層者,但適用本發明之熔絲單元,亦可藉由反覆該積層圖案而積層8層以上。
又,適用本發明之熔絲單元,亦可如圖4所示,反覆第1低熔點金屬層3、高熔點金屬層2、第2低熔點金屬層4、高熔點金屬層2之積層圖案且積層第1低熔點金屬層3作為最外層。圖4所示之熔絲單元30,係藉由反覆該積層圖案而積層8層後,積層第1低熔點金屬層3作為最外層,所有高熔點金屬層2積層於第1,第2低熔點金屬層3,4之間。
又,適用本發明之熔絲單元,亦可如圖5所示從下層以第2低熔點金屬層4、高熔點金屬層2、第1低熔點金屬層3、高熔點金屬層2之順序積層四層。圖5所示之熔絲單元40,亦與上述之熔絲單元1同樣地可藉由一高熔點金屬層2積層於第1,第2低熔點金屬層3,4之間而能迅速地熔斷。
又,熔絲單元40,亦可將最下層之第2低熔點金屬層4作為連接於後述之熔絲元件、保護元件、短路元件、切換元件之各元件之電極上之連接材料使用。亦即,熔絲單元40,亦可藉由第2低熔點金屬層4而連接於各元件之電極。
又,適用本發明之熔絲單元,亦可如圖6所示,以第2低熔點金屬層4、高熔點金屬層2、第1低熔點金屬層3、高熔點金屬層2之順序積層,且積層第2低熔點金屬層4作為最外層。圖6所示之熔絲單元50,係將設於一對高熔點金屬層2之間之內層設為第1低熔點金屬層3,將外層設為高熔點金屬層2,將最外層設為第2低熔點金屬層4而成者,一對高熔點金屬層2均積層於第1,第2低熔點金屬層3,4之間。
又,適用本發明之熔絲單元,亦可如圖7所示,藉由反覆第2低熔點金屬層4、高熔點金屬層2、第1低熔點金屬層3、高熔點金屬層2 之積層圖案而形成。圖7所示之熔絲單元60,係藉由反覆該積層圖案,而與上述之熔絲單元20,30同樣地,維持速熔斷性同時謀求因熔絲單元之厚度增加所致之低電阻化與抑制因剛性增加所致之回焊時之變形。此外,熔絲單元60雖係藉由反覆該積層圖案而積層8層者,但適用本發明之熔絲單元,亦可藉由反覆該積層圖案而積層8層以上。
又,適用本發明之熔絲單元,亦可如圖8所示,反覆第2低熔點金屬層4、高熔點金屬層2、第1低熔點金屬層3、高熔點金屬層2之積層圖案且積層第2低熔點金屬層4作為最外層。圖8所示之熔絲單元70,係藉由反覆該積層圖案而積層8層後,積層第2低熔點金屬層4作為最外層,所有高熔點金屬層2積層於第1,第2低熔點金屬層3,4之間。
此外,如上所述,熔絲單元1,10,20,30,40,50,60,70,雖可非常合適地使用Bi、In或包含Bi或In之合金作為構成第2低熔點金屬層之金屬,但In電阻率較Sn低且為稀有金屬而為高價之材料,因此從製造成本、材料取得之容易性等綜合判斷,相較於圖1~4所示之熔絲單元1,10,20,30,圖5~8所示之熔絲單元40,50,60,70之構成應較佳。
又,上述之熔絲單元1,10,20,30,40,50,60,70,較佳為將第1低熔點金屬層3之體積設為較高熔點金屬層2之體積大。熔絲單元1,10,20,30,40,50,60,70,藉由使第1低熔點金屬層3之體積增多,而能有效地藉由高熔點金屬層2之侵蝕而在短時間進行熔斷。同樣地,熔絲單元1,10,20,30,40,50,60,70,較佳為將第2低熔點金屬層4之體積設為較高熔點金屬層2之體積大。
其次,說明使用了上述之熔絲單元1,10,20,30,40,50,60,70 之熔絲元件、保護元件、短路元件、切換元件。此外,以下之說明中,雖係說明使用了熔絲單元1之各元件,但當然亦可使用熔絲單元1,10,20,30,40,50,60,70。
[熔絲元件]
適用本發明之熔絲元件80,如圖9所示具備絕緣基板81、設於絕緣基板81之第1電極82及第2電極83、以及熔絲單元1,該熔絲單元1係跨第1及第2電極82,83間而構裝,藉由超過額定之電流通電而以自體發熱熔斷,據以遮斷第1電極82與第2電極83之間之電流路徑。
絕緣基板81,係使用例如氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、及氧化鋯等具有絕緣性之構件形成為方形。除此之外,絕緣基板81亦可使用玻璃環氧基板、苯酚基板等用於印刷配線基板的材料。
於絕緣基板81之相對向之兩端部形成有第1,第2電極82,83。第1,第2電極82,83分別藉由Ag或Cu配線等導電圖案而形成,為了防止氧化而於表面適當地設有Sn鍍敷、Ni/Au鍍敷、Ni/Pd鍍敷、Ni/Pd/Au鍍敷等保護層86。又,第1,第2電極82,83,係從絕緣基板81之表面81a經由城堡形接點(castellation)而與形成於背面81b之第1,第2外部連接電極82a,83a連續。熔絲元件80,係透過形成於背面81b之第1,第2外部連接電極82a,83a構裝於電路基板之電流路徑上。
第1及第2電極82,83透過焊料等連接材料88而連接有熔絲單元1。
如上所述,熔絲單元1,藉由具備高熔點金屬層2,由於對高溫環境之耐性被提升,因此構裝性優異,在透過連接材料88搭載於第1 及第2電極82,83間後,可藉由回焊焊接等容易地連接。此外,熔絲單元1,亦可使用設於最下層之第1低熔點金屬層3或第2低熔點金屬層4作為連接材料而連接於第1,第2電極82,83。
[構裝狀態]
其次,說明熔絲單元1之構裝狀態。熔絲元件80中,如圖9所示,熔絲單元1係從絕緣基板81之表面81a分離而構裝。
另一方面,在將熔絲單元對絕緣基板之表面藉由印刷而形成等,熔絲單元與絕緣基板表面接觸之熔絲元件中,於第1,第2電極間熔絲單元之熔融金屬會附著於絕緣基板上而產生洩漏。例如在藉由將Ag糊對陶瓷基板印刷而形成有熔絲單元之熔絲元件中,陶瓷與銀被燒結而滲入,殘留於第1,第2電極間。因此,會因該熔絲單元之熔融殘渣使洩漏電流流至第1,第2電極間,而無法完全遮斷電流路徑。
關於此點,於熔絲元件80中,係與絕緣基板81分開而以別的單體形成熔絲單元1,且從絕緣基板81之表面81a分離構裝。是以,熔絲元件80中,即使在熔絲單元1之熔融時亦不會發生熔融金屬對絕緣基板81滲入而可被引入第1,第2電極82,83上,能確實地使第1,第2電極82,83間絕緣。
[助焊劑片]
又,熔絲元件80中,為了防止高熔點金屬層2或第1,第2低熔點金屬層3,4之氧化與除去熔斷時之氧化物及提升焊料之流動性,亦可於熔絲單元1之表面或背面塗布助焊劑。又,如圖9所示,亦可於熔絲單元1上最外層之全面配置助焊劑片87。助焊劑片87,係使流動體或半流動體之助焊 劑含浸、保持於片狀之支撐體而成者,例如使助焊劑含浸於不織布或篩網狀之布料而成者。
如圖10所示,助焊劑片87,較佳為具有較熔絲單元1之表面積大之面積。藉此,熔絲單元1被助焊劑片87完全覆蓋,即使因熔融使體積膨脹時,亦可確實地實現藉助焊劑除去氧化物及藉濕潤性提升達成之速熔斷。
藉由配置助焊劑片87,於熔絲單元1之構裝時或熔絲元件80之構裝時之熱處理步驟中亦可將助焊劑保持於熔絲單元1之全面,於熔絲元件80之實際使用時,可提高第1,第2低熔點金屬層3,4(例如焊料)之濕潤性,且除去第1,第2低熔點金屬溶解期間之氧化物,使用對高熔點金屬(例如Ag)之侵蝕作用使速熔斷性提升。
又,藉由配置助焊劑片87,即使於最外層之高熔點金屬層2之表面形成有以Sn作為主成分之無鉛焊料等氧化防止膜時,亦能除去該氧化防止膜之氧化物,有效地防止高熔點金屬層2之氧化,維持且提升速熔斷性。
此外,熔絲元件80,亦可取代助焊劑片87,如圖11所示,於熔絲單元1之最外層塗布助焊劑85a後,於助焊劑85a上配置不織布或篩網狀之布料,並使助焊劑含浸。又,熔絲元件80,亦可如圖12所示,取代助焊劑片而於熔絲單元1最外層之全面塗布混合有纖維狀物之助焊劑85b。助焊劑85b藉由混合有纖維狀物而能提高黏性,在高溫環境下亦不易流動,能於熔絲單元1全面謀求熔斷時之氧化物除去及濕潤性之提升。此外,作為混合於助焊劑85b之纖維狀物,可非常合適地使用例如不織布纖維、玻 璃纖維等具備絕緣性、耐熱性之纖維。
此外,熔絲單元1,雖能如上所述藉由回焊焊接連接於第1,第2電極82,83上,但除此之外,熔絲單元1亦可藉由超音波熔接而連接於第1,第2電極82,83上。
[覆蓋構件]
又,熔絲元件80中,於設有熔絲單元1之絕緣基板81之表面81a上安裝有保護內部且防止熔融之熔絲單元1之飛散之覆蓋構件89。覆蓋構件89,能藉由各種工程塑膠、陶瓷等具有絕緣性之構件形成,透過絕緣性之接著劑84而連接。熔絲元件80中,由於熔絲單元1係被覆蓋構件89覆蓋,因此在伴隨因過電流所致之弧放電之產生之自體發熱遮斷時,熔融金屬亦被覆蓋構件89捕捉而能防止往周圍飛散。
又,覆蓋構件89具有從頂面89a往絕緣基板81延伸至至少助焊劑片87之側面之突起部89b。覆蓋構件89,由於藉由突起部89b,而使助焊劑片87之側面之移動受到限制,因此能防止助焊劑片87之位置偏移。亦即,突起部89b,係相較於助焊劑片87之大小以保持既定空隙之大小,對應應保持助焊劑片87之位置而設置。此外,突起部89b,亦可作成旋繞助焊劑片87側面並加以覆蓋之壁面,亦可為局部突起者。
又,覆蓋構件89,係於助焊劑片87與頂面89a之間相隔既定間隔之構成。之所以作成此構成,係因在熔絲單元1熔融時,必須具有熔融之熔絲單元1將助焊劑片87往上壓之空隙之故。
是以,覆蓋構件89中,覆蓋構件89之內部空間之高度(至頂面89a為止之高度),係構成為較絕緣基板81之表面81a上之熔融之熔絲 單元1之高度與助焊劑片87之厚度之和還大。
[電路構成]
此種熔絲元件80具有圖13(A)所示之電路構成。熔絲元件80,藉由透過第1,第2外部連接電極82a,83a構裝於外部電路,以組裝於該外部電路之電流路徑上。熔絲元件80,在既定額定電流流通熔絲單元1之期間,不會因自體發熱而熔斷。接著,熔絲元件80,在超過額定之過電流通電後,熔絲單元1即因自體發熱而熔斷,遮斷第1,第2電極82,83間,藉此遮斷該外部電路之電流路徑(圖13(B))。
此時,熔絲單元1如上所述,由於積層有熔點低於高熔點金屬層2之第1低熔點金屬層3及熔點低於第1低熔點金屬層3之第2低熔點金屬層4,因此藉由過電流所致之自體發熱,從第2低熔點金屬層4之熔點開始熔融,而開始侵蝕高熔點金屬層2。是以,熔絲單元1,能藉由利用第1,第2低熔點金屬層3,4對高熔點金屬層2之侵蝕作用,高熔點金屬層2以低於自身熔點之溫度被熔融,迅速熔斷。
進而,如圖14所示,熔絲單元1之熔融金屬,由於藉由第1及第2電極82,83之物理性拉入作用被往左右分斷,因此能迅速且確實地遮斷第1及第2電極82,83間之電流路徑。
[保護元件]
其次,說明使用了熔絲單元1之保護元件。適用本發明之保護元件90,如圖15(A)(B)所示,具備絕緣基板91、積層於絕緣基板91且被絕緣構件92覆蓋之發熱體93、形成於絕緣基板91兩端之第1電極94及第2電極95、於絕緣構件91上積層為與發熱體93重疊且電性連接於發熱體93之發 熱體引出電極96、以及兩端分別連接於第1,第2電極94,95且中央部連接於發熱體引出電極96之熔絲單元1。又,保護元件90,係於絕緣基板91上安裝有保護內部之覆蓋構件97。
絕緣基板91係與上記絕緣基板81同樣地,使用例如氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、及氧化鋯等具有絕緣性之構件形成為方形。除此之外,絕緣基板91亦可使用玻璃環氧基板、苯酚基板等用於印刷配線基板的材料。
於絕緣基板91之相對向之兩端部形成有第1,第2電極94,95。第1,第2電極94,95分別藉由Ag或Cu配線等導電圖案而形成。又,第1,第2電極94,95,係從絕緣基板91之表面91a經由城堡形接點而與形成於背面91b之第1,第2外部連接電極94a,95a連續。保護元件90,係藉由形成於背面91b之第1,第2外部連接電極94a,95a連接於構裝保護元件90之電路基板所設之連接電極,而組裝於形成在電路基板上之電流路徑之一部分。
發熱體93係具有通電則發熱之導電性之構件,由例如鎳鉻、W、Mo、Ru等或包含此等之材料構成。發熱體93能藉由使用網版印刷技術將此等合金或組成物、化合物之粉狀體與樹脂結合劑等混合而成糊狀者在絕緣基板91上形成圖案、加以燒成等形成。
又,保護元件90中,發熱體93被絕緣構件92覆蓋,並以隔著絕緣構件92與發熱體93對向之方式形成發熱體引出電極96。發熱體引出電極96連接有熔絲單元1,藉此,發熱體93隔著絕緣構件92及發熱體引出電極96與熔絲單元1重疊。絕緣構件92,係為了謀求發熱體93之 保護及絕緣且將發熱體93之熱以良好效率往熔絲單元1傳達而設置,由例如玻璃層所構成。
此外,發熱體93,亦可形成於積層在絕緣基板91之絕緣構件92之內部。又,發熱體93亦可形成於與形成有第1,第2電極94,95之絕緣基板91之表面91a相反側之背面91b,或者,於絕緣基板91之表面91a上與第1,第2電極94,95相鄰形成。又,發熱體93亦可形成於絕緣基板91之內部。
又,發熱體93之一端與發熱體引出電極96連接,另一端與發熱體電極99連接。發熱體引出電極96具有形成於絕緣基板91之表面91a上且與發熱體93連接之下層部96a、以及與發熱體93對向而積層於絕緣構件92上且與熔絲單元1連接之上層部96b。藉此,發熱體93透過發熱體引出電極96與熔絲單元1電性連接。此外,發熱體引出電極96,藉由隔著絕緣構件92而與發熱體93對向配置,而能使熔絲單元1熔融,且使熔融導體易於凝集。
又,發熱體電極99形成於絕緣基板91之表面91a上,與隔著城堡形接點而形成於絕緣基板91之背面91b之發熱體供電電極99a連續。
保護元件90,以從第1電極94經由發熱體引出電極96跨至第2電極95之方式連接有熔絲單元1。熔絲單元1,係透過焊料等連接材料100連接於第1,第2電極94,95及發熱體引出電極96上。
如上所述,熔絲單元1,由於藉由具備高熔點金屬層2而提升了對高溫環境之耐性,因此構裝性優異,能在透過連接材料100被搭載於第1,第2電極94,95及發熱體引出電極96上後,藉由回焊焊接等容易地 連接。此外,熔絲單元1,亦可將設於最下層之第1低熔點金屬層3或第2低熔點金屬層4作為連接材料使用,以連接於第1,第2電極94,95及發熱體引出電極96。
[助焊劑片]
又,保護元件90中,為了防止高熔點金屬層2或第1,第2低熔點金屬層3,4之氧化與除去熔斷時之氧化物及提升焊料之流動性,亦可於熔絲單元1之表面或背面塗布助焊劑。又,如圖15所示,亦可於熔絲單元1上最外層之全面配置助焊劑片101。助焊劑片101係與上述助焊劑片87同樣地,使流動體或半流動體之助焊劑含浸、保持於片狀之支撐體而成者,例如使助焊劑含浸於不織布或篩網狀之布料而成者。
助焊劑片101,較佳為具有較熔絲單元1之表面積大之面積。藉此,熔絲單元1被助焊劑片101完全覆蓋,即使因熔融使體積膨脹時,亦可確實地實現藉助焊劑除去氧化物及藉濕潤性提升達成之速熔斷。
藉由配置助焊劑片101,於熔絲單元1之構裝時或保護元件90之構裝時之熱處理步驟中亦可將助焊劑保持於熔絲單元1之全面,於保護元件90之實際使用時,可提高第1,第2低熔點金屬層3,4(例如焊料)之濕潤性,且除去第1,第2低熔點金屬溶解期間之氧化物,使用對高熔點金屬(例如Ag)之侵蝕作用使速熔斷性提升。
又,藉由配置助焊劑片101,即使於最外層之高熔點金屬層2之表面形成有以Sn作為主成分之無鉛焊料等氧化防止膜時,亦能除去該氧化防止膜之氧化物,有效地防止高熔點金屬層2之氧化,維持且提升速熔斷性。
此外,保護元件90,亦可取代助焊劑片101,如圖16所示,於熔絲單元1之最外層塗布助焊劑104a後,於助焊劑104a上配置不織布或篩網狀之布料,並使助焊劑104a含浸。又,保護元件90,亦可如圖17所示,取代助焊劑片而於熔絲單元1最外層之全面塗布混合有纖維狀物之助焊劑104b。助焊劑104b藉由混合有纖維狀物而能提高黏性,在高溫環境下亦不易流動,能於熔絲單元1全面謀求熔斷時之氧化物除去及濕潤性之提升。此外,作為混合於助焊劑104b之纖維狀物,可非常合適地使用例如不織布纖維、玻璃纖維等具備絕緣性、耐熱性之纖維。
此外,第1,第2電極94,95、發熱體引出電極96及發熱體電極99係藉由例如Ag或Cu等之導電圖案而形成,並適當地於表面形成有Sn鍍敷、Ni/Au鍍敷、Ni/Pd鍍敷、Ni/Pd/Au鍍敷等之保護層98。藉此,防止表面之氧化,且能抑制熔絲單元1之第1,第2低熔點金屬層3,4或熔絲單元1之連接用焊料等之連接材料100對第1,第2電極94,95及發熱體引出電極96之侵蝕。
又,於第1,第2電極94,95形成有防止上述熔絲單元1之熔融導體或熔絲單元1之連接材料100流出之由玻璃等絕緣材料構成之流出防止部102。
[覆蓋構件]
又,保護元件90,於設有熔絲單元1之絕緣基板91之表面91a上安裝有保護內部且防止熔融之熔絲單元1飛散之覆蓋構件97。覆蓋構件97,能藉由各種工程塑膠、陶瓷等具有絕緣性之構件形成。保護元件90中,由於熔絲單元1係被覆蓋構件97覆蓋,因此熔融金屬被覆蓋構件97捕捉而能防 止往周圍飛散。
又,覆蓋構件97具有從頂面97a往絕緣基板91延伸至至少助焊劑片101之側面之突起部97b。覆蓋構件97,由於藉由突起部97b,而使助焊劑片101之側面之移動受到限制,因此能防止助焊劑片101之位置偏移。亦即,突起部97b,係相較於助焊劑片101之大小以保持既定空隙之大小,對應應保持助焊劑片101之位置而設置。此外,突起部97b,亦可作成旋繞助焊劑片101側面並加以覆蓋之壁面,亦可為局部突起者。
又,覆蓋構件97,係於助焊劑片101與頂面97a之間相隔既定間隔之構成。之所以作成此構成,係因在熔絲單元1熔融時,必須具有熔融之熔絲單元1將助焊劑片101往上壓之空隙之故。
是以,覆蓋構件97中,覆蓋構件97之內部空間之高度(至頂面97a為止之高度),係構成為較絕緣基板91之表面91a上之熔融之熔絲單元1之高度與助焊劑片101之厚度之和還大。
此種保護元件90,係形成有到達發熱體供電電極99a、發熱體電極99、發熱體93、發熱體引出電極96及熔絲單元1之對發熱體93之通電路徑。又,保護元件90中,發熱體電極99係透過發熱體供電電極99a而與使發熱體93通電之外部電路連接,藉由該外部電路控制發熱體電極99與熔絲單元1間之通電。
又,保護元件90,藉由熔絲單元1與發熱體引出電極96連接,來構成對發熱體93之通電路徑之一部分。是以,保護元件90,在熔絲單元1熔融而遮斷與外部電路之連接後,由於對發熱體93之通電路徑亦被遮斷,因此能使發熱停止。
[電路圖]
適用本發明之保護元件90具有如圖18所示之電路構成。亦即,保護元件90,係由透過發熱體引出電極96跨第1,第2外部連接電極94a,95a間被串聯之熔絲單元1、以及藉由透過熔絲單元1之連接點通電而發熱使熔絲單元1熔融之發熱體93構成之電路構成。又,保護元件90之第1,第2電極94,95及發熱體電極99中,第1,第2外部連接電極94a,95a及發熱體供電電極99a分別連接於外部電路基板。藉此,保護元件90,熔絲單元1透過第1,第2電極94,95串聯於外部電路之電流路徑上,發熱體93透過發熱體電極99而與設於外部電路之電流控制元件連接。
[熔斷步驟]
由此種電路構成所構成之保護元件90,在產生遮斷外部電路之電流路徑之必要時,係藉由設於外部電路之電流控制元件使發熱體93通電。藉此,保護元件90,係藉由發熱體93之發熱使組裝於外部電路之電流路徑上之熔絲單元1熔融,而如圖19(A)所示,藉由熔絲單元1之熔融導體被拉引接近至濕潤性高之發熱體引出電極96及第1,第2電極94,95而熔斷熔絲單元1。藉此,熔絲單元1,能確實地使第1電極94~發熱體引出電極96~第2電極95之間熔斷(圖19(B)),而遮斷外部電路之電流路徑。又,藉由熔絲單元1熔斷,亦停止對發熱體93之供電。
此時,熔絲單元1如上所述,由於積層有熔點低於高熔點金屬層2之第1低熔點金屬層3及熔點低於第1低熔點金屬層3之第2低熔點金屬層4,因此從第2低熔點金屬層4之熔點開始熔融,而開始侵蝕高熔點金屬層2。是以,熔絲單元1,能藉由利用第1,第2低熔點金屬層3,4對高 熔點金屬層2之侵蝕作用,高熔點金屬層2以低於熔融溫度之溫度被熔融,迅速熔斷。
[短路元件]
其次,說明使用熔絲單元1之短路元件。圖20(A)顯示短路元件110之俯視圖,圖20(B)顯示短路元件110之剖面圖。短路元件110具備:絕緣基板111、設於絕緣基板111之發熱體112、於絕緣基板111上彼此相鄰設置之第1電極113及第2電極114、與第1電極113相鄰設置且電性連接於發熱體112之第3電極115、以及熔絲單元1,該熔絲單元1係藉由跨第1,第3電極113,115間設置而構成電流路徑,藉由來自發熱體112之加熱熔斷第1,第3電極113,115間之電流路徑,且透過熔融導體使第1,第2電極113,114短路。又,短路元件110中,於絕緣基板111上安裝有保護內部之覆蓋構件116。
絕緣基板111,係使用例如氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、及氧化鋯等具有絕緣性之構件形成為方形。除此之外,絕緣基板111亦可使用玻璃環氧基板、苯酚基板等用於印刷配線基板的材料。
發熱體112係於絕緣基板111上被絕緣構件118覆蓋。又,於絕緣構件118上形成有第1~第3電極113~115。絕緣構件118係為了將發熱體112之熱以良好效率往第1~第3電極113~115傳達而設置,由例如玻璃層所構成。發熱體112可藉由加熱第1~第3電極113~115使熔融導體易於凝集。
第1~第3電極113~115係藉由Ag或Cu配線等之導電圖案形成。第1電極113,於一側中與第2電極114相鄰形成且被絕緣。於第 1電極113之另一側形成有第3電極115。第1電極113與第3電極115,藉由連接熔絲單元1而導通,構成短路元件110之電流路徑。又,第1電極113,係經由面對絕緣基板111側面之城堡形接點而與設於絕緣基板111之背面111b之第1外部連接電極113a連接。又,第2電極114,係經由面對絕緣基板111側面之城堡形接點而與設於絕緣基板111之背面111b之第2外部連接電極114a連接。
又,第3電極115,係經由絕緣基板111或設於絕緣構件118之發熱體引出電極120而與發熱體112連接。又,發熱體112係經由發熱體電極121及面對絕緣基板111側緣之城堡形接點而與設於絕緣基板111之背面111b之發熱體供電電極121a連接。
第1及第3電極113,115,係透過焊料等連接材料117而連接有熔絲單元1。如上所述,熔絲單元1,藉由具備高熔點金屬層2而提升了對高溫環境之耐性,因此構裝性優異,能在透過連接材料117被搭載於第1、第3電極113,115間後,藉由回焊焊接等容易地連接。此外,熔絲單元1,亦可將設於最下層之第1低熔點金屬層3或第2低熔點金屬層4作為連接材料使用,以連接於第1、第3電極113,115間。
[助焊劑片]
又,短路元件110中,為了防止高熔點金屬層2或第1,第2低熔點金屬層3,4之氧化與除去熔斷時之氧化物及提升焊料之流動性,亦可於熔絲單元1之表面或背面塗布助焊劑。又,如圖20所示,亦可於熔絲單元1上最外層之全面配置助焊劑片122。助焊劑片122係與上述助焊劑片87同樣地,使流動體或半流動體之助焊劑含浸、保持於片狀之支撐體而成者,例 如使助焊劑含浸於不織布或篩網狀之布料而成者。
助焊劑片122,較佳為具有較熔絲單元1之表面積大之面積。藉此,熔絲單元1被助焊劑片122完全覆蓋,即使因熔融使體積膨脹時,亦可確實地實現藉助焊劑除去氧化物及藉濕潤性提升達成之速熔斷。
藉由配置助焊劑片122,於熔絲單元1之構裝時或短路元件110之構裝時之熱處理步驟中亦可將助焊劑保持於熔絲單元1之全面,於短路元件110之實際使用時,可提高第1,第2低熔點金屬層3,4(例如焊料)之濕潤性,且除去第1,第2低熔點金屬溶解期間之氧化物,使用對高熔點金屬(例如Ag)之侵蝕作用使速熔斷性提升。
又,藉由配置助焊劑片122,即使於最外層之高熔點金屬層2之表面形成有以Sn作為主成分之無鉛焊料等氧化防止膜時,亦能除去該氧化防止膜之氧化物,有效地防止高熔點金屬層2之氧化,維持且提升速熔斷性。
此外,短路元件110,亦可取代助焊劑片122,如圖21所示,於熔絲單元1之最外層塗布助焊劑119a後,於助焊劑119a上配置不織布或篩網狀之布料,並使助焊劑119a含浸。又,短路元件110,亦可如圖22所示,取代助焊劑片而於熔絲單元1最外層之全面塗布混合有纖維狀物之助焊劑119b。助焊劑119b藉由混合有纖維狀物而能提高黏性,在高溫環境下亦不易流動,能於熔絲單元1全面謀求熔斷時之氧化物除去及濕潤性之提升。此外,作為混合於助焊劑119b之纖維狀物,可非常合適地使用例如不織布纖維、玻璃纖維等具備絕緣性、耐熱性之纖維。
此外,短路元件110中,較佳為第1電極113具有較第3電 極115大之面積。藉此,短路元件110能使更多之熔融導體凝集於第1,第2電極113,114上,使第1,第2電極113,114間確實地短路(圖24參照)。
又,第1~第3電極113,114,115雖能使用Cu或Ag等一般電極材料形成,但較佳為至少於第1,第2電極113,114之表面上藉由公知之鍍敷處理形成Ni/Au鍍敷、Ni/Pd鍍敷、Ni/Pd/Au鍍敷等之被膜129。藉此,能防止第1,第2電極113,114之氧化,確實地保持熔融導體。又,在將短路元件110回焊構裝之場合,能藉由連接熔絲單元1之焊料或形成熔絲單元1外層之第1或第2低熔點金屬層3,4熔融而防止將第1電極113熔蝕(焊料沖蝕)。
又,於第1~第3電極113~115形成有防止上述熔絲單元1之熔融導體或熔絲單元1之連接材料117流出之由玻璃等絕緣材料構成之流出防止部126。
[覆蓋構件]
又,短路元件110,於設有熔絲單元1之絕緣基板111之表面111a上安裝有保護內部且防止熔融之熔絲單元1飛散之覆蓋構件116。覆蓋構件116,能藉由各種工程塑膠、陶瓷等具有絕緣性之構件形成。短路元件110中,由於熔絲單元1係被覆蓋構件116覆蓋,因此熔融金屬被覆蓋構件116捕捉而能防止往周圍飛散。
又,覆蓋構件116具有從頂面116a往絕緣基板111延伸至至少助焊劑片122之側面之突起部116b。覆蓋構件116,由於藉由突起部116b,而使助焊劑片122之側面之移動受到限制,因此能防止助焊劑片122之位置偏移。亦即,突起部116b,係相較於助焊劑片122之大小以保持既 定空隙之大小,對應應保持助焊劑片122之位置而設置。此外,突起部116b,亦可作成旋繞助焊劑片122側面並加以覆蓋之壁面,亦可為局部突起者。
又,覆蓋構件116,係於助焊劑片122與頂面116a之間相隔既定間隔之構成。之所以作成此構成,係因在熔絲單元1熔融時,必須具有熔融之熔絲單元1將助焊劑片122往上壓之空隙之故。
是以,覆蓋構件116中,覆蓋構件116之內部空間之高度(至頂面116a為止之高度),係構成為較絕緣基板111之表面111a上之熔融之熔絲單元1之高度與助焊劑片122之厚度之和還大。
[短路元件電路]
如以上之短路元件110,具有如圖23(A)(B)所示之電路構成。亦即,短路元件110,構成第1電極113與第2電極114在正常時係被絕緣(圖23(A)),而在藉由發熱體112之發熱使熔絲單元1熔融時,即透過該熔融導體短路之開關123(圖23(B))。又,第1外部連接電極113a與第2外部連接電極114a構成開關123之兩端子。又,熔絲單元1係透過第3電極115及發熱體引出電極120而與發熱體112連接。
又,短路元件110,藉由組裝於電子機器等,開關123之兩端子113a,114a與該電子機器之電流路徑連接,在使該電流路徑導通時係使開關123短路,形成該電子零件之電流路徑。
例如,短路元件110中,設於電子零件之電流路徑上之電子零件與開關123之兩端子113a,114a並聯,若並聯之電子零件產生異常,則會對發熱體供電電極121a與第1外部連接電極113a間供應電力,藉由發熱體112通電而發熱。在藉由此熱使熔絲單元1熔融後,熔融導體即如圖24 所示凝集於第1,第2電極113,114上。由於第1,第2電極113,114係相鄰形成,因此凝集於第1,第2電極113,114上之熔融導體結合,藉此使第1,第2電極113,114短路。亦即,短路元件110中,開關123之兩端子間短路(圖23(B)),形成繞過已產生異常之電子零件之旁通電流路徑。此外,由於藉由熔絲單元1熔斷而熔斷第1,第3電極113,115間,因此對發熱體112之供電亦停止。
此時,熔絲單元1如上所述,由於積層有熔點低於高熔點金屬層2之第1低熔點金屬層3及熔點低於第1低熔點金屬層3之第2低熔點金屬層4,因此從第2低熔點金屬層4之熔點開始熔融,而開始侵蝕高熔點金屬層2。是以,熔絲單元1,能藉由利用第1,第2低熔點金屬層3,4對高熔點金屬層2之侵蝕作用,高熔點金屬層2以低於熔融溫度之溫度被熔融,迅速熔斷。
[短路元件之變形例]
此外,短路元件110,不一定要由絕緣構件118覆蓋發熱體112,亦可將發熱體112設置於絕緣基板111之內部。藉由使用熱傳導性優異之物作為絕緣基板111之材料,而能與透過玻璃層等絕緣構件118時同等地加熱發熱體112。
又,短路元件110,除了如上所述將發熱體112形成於絕緣基板111上之第1~第3電極113~115形成面側以外,亦可將發熱體112設置於絕緣基板111之與第1~第3電極113~115之形成面相反之面。藉由將發熱體112形成於絕緣基板111之背面111b,而能以較形成於絕緣基板111內簡易之步驟形成。此外,此情形下,若於發熱體112上形成絕緣構 件118,則在電阻體之保護或構裝時之絕緣性確保的方面較佳。
再者,短路元件110中,亦可發熱體112設置於絕緣基板111之第1~第3電極113~115之形成面上,且與第1~第3電極113~115併設。藉由將發熱體112形成於絕緣基板111之表面,而能以較形成於絕緣基板111內簡易之步驟形成。此外,此情形下亦同樣地,較佳為於發熱體112上形成絕緣構件118。
[第4電極、第2熔絲單元]
又,本發明之短路元件,亦可如圖25(A)(B)所示,形成跨與第2電極114相鄰之第4電極124及第2,第4電極114,124間而被搭載之第2熔絲單元125。第2熔絲單元125具有與熔絲單元1相同之構成。
又,短路元件110,亦可如圖25(B)所示將助焊劑片122跨載於熔絲單元1及第2熔絲單元125上,亦可如圖25(C)所示,分別搭載於熔絲單元1與第2熔絲單元125。或者,短路元件110,亦可如圖25(D)所示,於熔絲單元1與第2熔絲單元125之各個塗布助焊劑119a後,將不織布或篩網狀之布料跨載於熔絲單元1及第2熔絲單元125上,或亦可如圖25(E)所示,將不織布或篩網狀之布料分別搭載於熔絲單元1與第2熔絲單元125。再者,短路元件110,亦可如圖25(F)所示,於熔絲單元1及第2熔絲單元125之各個塗布混合有纖維狀物且黏性提高之助焊劑119b。
此短路元件110中,藉由熔絲單元1及第2熔絲單元125熔融,該熔融導體於第1,第2電極113,114間濕潤擴散,而使第1,第2電極113,114短路。圖25所示之短路元件110,由於除了設有第4電極124及第2熔絲單元125以外,其餘則與上述構成相同,因此係賦予相同符號,省略 詳細說明。
圖25所示之短路元件110中亦同樣地,第1,第2電極113,114較佳為具有較第3,第4電極115,124大之面積。藉此,短路元件110能使更多之熔融導體凝集於第1,第2電極113,114上,而能使第1,第2電極113,114間確實地短路。
[切換元件]
其次,說明使用熔絲單元1之切換元件。於圖26(A)顯示切換元件130之俯視圖,於圖26(B)顯示切換元件130之剖面圖。切換元件130具備:絕緣基板131、設於絕緣基板131之第1發熱體132及第2發熱體133、於絕緣基板131彼此相鄰設置之第1電極134及第2電極135、與第1電極134相鄰設置且電性連接於第1發熱體132之第3電極136、與第2電極135相鄰設置且電性連接於第2發熱體133之第4電極137、與第4電極137相鄰設置之第5電極138、藉由跨第1,第3電極134,136間設置而構成電流路徑且藉由來自第1發熱體132之加熱熔斷第1,第3電極134,136間之電流路徑的第1熔絲單元1A、以及從第2電極135經由第4電極137跨至第5電極138而設置且藉由來自第2發熱體133之加熱熔斷第2,第4,第5電極135,137,138間之電流路徑的第2熔絲單元1B。接著,切換元件130,係於絕緣基板131上安裝有保護內部之覆蓋構件139。
絕緣基板131係使用例如氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、及氧化鋯等具有絕緣性之構件形成為方形。除此之外,絕緣基板131亦可使用玻璃環氧基板、苯酚基板等用於印刷配線基板的材料。
第1,第2發熱體132,133與上述發熱體93同樣地,係具有 通電則發熱之導電性之構件,能與發熱體93同樣地形成。又,第1,第2熔絲單元1A,1B具有上述之熔絲單元1相同之構成。
又,第1,第2發熱體132,133,係於絕緣基板131上被絕緣構件140覆蓋。於覆蓋第1發熱體132之絕緣構件140上形成有第1,第3電極134,136,於覆蓋第2發熱體133之絕緣構件140上形成有第2,第4,第5電極135,137,138。第1電極134,於一側中與第2電極135相鄰形成且被絕緣。於第1電極134之另一側形成有第3電極136。第1電極134與第3電極135,藉由連接第1熔絲單元1A而導通,構成切換元件130之電流路徑。又,第1電極134,係經由面對絕緣基板131側面之城堡形接點而與設於絕緣基板131之背面131b之第1外部連接電極134a連接。
又,第3電極136係經由絕緣基板131或設於絕緣構件140之第1發熱體引出電極141而與第1發熱體132連接。又,第1發熱體132係經由第1發熱體電極142及面對絕緣基板131側緣之城堡形接點而與設於絕緣基板131之背面131b之第1發熱體供電電極142a連接。
於第2電極135之與第1電極134相鄰之一側相反之另一側形成有第4電極137。又,於第4電極137之與第2電極135相鄰之一側相反之另一側形成有第5電極138。第2電極135、第4電極137及第5電極138係與第2熔絲單元1B連接。又,第2電極135係經由面對絕緣基板131側面之城堡形接點而與設於絕緣基板131之背面131b之第2外部連接電極135a連接。
又,第4電極137,係經由絕緣基板131或設於絕緣構件140之第2發熱體引出電極143而與第2發熱體133連接。又,第2發熱體133 係經由第2發熱體電極144及面對絕緣基板131側緣之城堡形接點而與設於絕緣基板131之背面131b之第2發熱體供電電極144a連接。
再者,第5電極138係經由面對絕緣基板131側面之城堡形接點而與設於絕緣基板131背面之第5外部連接電極138a連接。
切換元件130中,從第1電極134跨至第3電極136而連接第1熔絲單元1A,從第2電極135經由第4電極137跨至第5電極138而連接第2熔絲單元1B。第1,第2熔絲單元1A,1B係與上述熔絲單元1同樣地,由於藉由具備高熔點金屬層2而提升了對高溫環境之耐性,因此構裝性優異,能在透過焊料等連接材料145被搭載於第1~第5電極134~138上後,藉由回焊焊接等容易地連接。此外,熔絲單元1A,1B,亦可將設於最下層之第1低熔點金屬層3或第2低熔點金屬層4作為連接材料使用,以連接於第1~第5電極134~138上。
[助焊劑片]
又,切換元件130中,為了防止高熔點金屬層2或第1,第2低熔點金屬層3,4之氧化與除去熔斷時之氧化物及提升焊料之流動性,亦可於熔絲單元1之表面或背面塗布助焊劑。又,如圖26所示,亦可於熔絲單元1A,1B上最外層之全面配置助焊劑片146。助焊劑片146係與上述助焊劑片87同樣地,使流動體或半流動體之助焊劑含浸、保持於片狀之支撐體而成者,例如使助焊劑含浸於不織布或篩網狀之布料而成者。
助焊劑片146,較佳為具有較熔絲單元1A,1B之表面積大之面積。藉此,熔絲單元1A,1B被助焊劑片146完全覆蓋,即使因熔融使體積膨脹時,亦可確實地實現藉助焊劑除去氧化物及藉濕潤性提升達成之速 熔斷。
藉由配置助焊劑片146,於熔絲單元1之構裝時或切換元件130之構裝時之熱處理步驟中亦可將助焊劑保持於熔絲單元1A,1B之全面,於切換元件130之實際使用時,可提高第1,第2低熔點金屬層3,4(例如焊料)之濕潤性,且除去第1,第2低熔點金屬溶解期間之氧化物,使用對高熔點金屬(例如Ag)之侵蝕作用使速熔斷性提升。
又,藉由配置助焊劑片146,即使於最外層之高熔點金屬層2之表面形成有以Sn作為主成分之無鉛焊料等氧化防止膜時,亦能除去該氧化防止膜之氧化物,有效地防止高熔點金屬層2之氧化,維持且提升速熔斷性。
此外,切換元件130,亦可取代助焊劑片146,如圖27所示,於熔絲單元1A,1B之最外層塗布助焊劑148a後,於助焊劑148a上配置不織布或篩網狀之布料,並使助焊劑148a含浸。又,切換元件130,亦可如圖28所示,取代助焊劑片而於熔絲單元1A,1B最外層之全面塗布混合有纖維狀物之助焊劑148b。助焊劑148b藉由混合有纖維狀物而能提高黏性,在高溫環境下亦不易流動,能於熔絲單元1A,1B全面謀求熔斷時之氧化物除去及濕潤性之提升。此外,作為混合於助焊劑148b之纖維狀物,可非常合適地使用例如不織布纖維、玻璃纖維等具備絕緣性、耐熱性之纖維。
此時,切換元件130,亦可將助焊劑片146跨載於熔絲單元1A及熔絲單元1B上,亦可分別搭載於熔絲單元1A與熔絲單元1B。或者,切換元件130,亦可於熔絲單元1A與熔絲單元1B之各個塗布助焊劑148a後,將不織布或篩網狀之布料跨載於熔絲單元1A及熔絲單元1B上,或亦 可將不織布或篩網狀之布料分別搭載於熔絲單元1A與熔絲單元1B。再者,切換元件130,亦可於熔絲單元1A及熔絲單元1B之各個塗布混合有纖維狀物且黏性提高之助焊劑148b。
此外,第1~第5電極134,135,136,137,138,雖能使用Cu或Ag等一般電極材料形成,但較佳為至少於第1,第2電極134,135之表面上藉由公知之鍍敷處理形成Ni/Au鍍敷、Ni/Pd鍍敷、Ni/Pd/Au鍍敷等之被膜149。藉此,能防止第1,第2電極134,135之氧化,確實地保持熔融導體。又,在將切換元件130回焊構裝之場合,能藉由連接熔絲單元1A,1B之焊料或形成熔絲單元1A,1B外層之低熔點金屬熔融而防止將第1電極、第2電極134,135熔蝕(焊料沖蝕)。
又,於第1~第5電極134~138形成有防止上述熔絲單元1A,1B之熔融導體或熔絲單元1A,1B之連接材料145流出之由玻璃等絕緣材料構成之流出防止部147。
[覆蓋構件]
又,切換元件130,於設有熔絲單元1A,1B之絕緣基板131之表面131a上安裝有保護內部且防止熔融之熔絲單元1A,1B飛散之覆蓋構件139。覆蓋構件139,能藉由各種工程塑膠、陶瓷等具有絕緣性之構件形成。切換元件130中,由於熔絲單元1A,1B係被覆蓋構件139覆蓋,因此熔融金屬被覆蓋構件139捕捉而能防止往周圍飛散。
又,覆蓋構件139具有從頂面139a往絕緣基板131延伸至至少助焊劑片146之側面之突起部139b。覆蓋構件139,由於藉由突起部139b,而使助焊劑片146之側面之移動受到限制,因此能防止助焊劑片146 之位置偏移。亦即,突起部139b,係相較於助焊劑片146之大小以保持既定空隙之大小,對應應保持助焊劑片146之位置而設置。此外,突起部139b,亦可作成旋繞助焊劑片146側面並加以覆蓋之壁面,亦可為局部突起者。
又,覆蓋構件139,係於助焊劑片146與頂面139a之間相隔既定間隔之構成。之所以作成此構成,係因在熔絲單元1A,1B熔融時,必須具有熔融之熔絲單元1A,1B將助焊劑片146往上壓之空隙之故。
是以,覆蓋構件139中,覆蓋構件139之內部空間之高度(至頂面139a為止之高度),係構成為較絕緣基板131之表面131a上之熔融之熔絲單元1A,1B之高度與助焊劑片146之厚度之和還大。
[切換元件電路]
如以上之切換元件130,具有如圖29所示之電路構成。亦即,切換元件130,構成第1電極134與第2電極135在正常時被絕緣,而在藉由第1,第2發熱體132,133之發熱使第1,第2熔絲單元1A,1B熔融時,即透過該熔融導體短路之開關150。又,第1外部連接電極134a與第2外部連接電極135a構成開關150之兩端子。
又,第1熔絲單元1A係經由第3電極136及第1發熱體引出電極141而與第1發熱體132連接。第2熔絲單元1B係經由第4電極137及第2發熱體引出電極143而與第2發熱體133連接,進而經由第2發熱體電極144而與第2發熱體供電電極144a連接。亦即,第2熔絲單元1B及連接第2熔絲單元1B之第2電極135、第4電極137及第5電極138,係作為在切換元件130之作動前透過第2熔絲單元1B使第2電極135與第5電極138之間導通,藉由熔斷第2熔絲單元1B而遮斷第2電極135與第5電極 138之間的保護元件發揮功能。
接著,切換元件130,在從第2發熱體供電電極144a使第2發熱體133通電後,即如圖30所示,藉由第2發熱體133之發熱使第2熔絲單元1B熔融,而分別凝集於第2,第4,第5電極135,137,138。藉此經由第2熔絲單元1B而連接之跨第2電極135與第5電極138的電流路徑被遮斷。又,切換元件130,在從第1發熱體供電電極142a使第1發熱體132通電後,即藉由第1發熱體132之發熱使第1熔絲單元1A熔融,而分別凝集於第1,第3電極134,136。藉此,切換元件130如圖31(A)(B)所示,藉由凝集於第1電極134與第2電極135之第1,第2熔絲單元1A,1B之熔融導體結合,而使絕緣中之第1電極134與第2電極135短路。亦即切換元件130係使開關150短路,而能將跨第2,第5電極135,138間之電流路徑切換至跨第1,第2電極134,135間之電流路徑(圖32)。
此時,熔絲單元1A,1B如上所述,由於積層有熔點低於高熔點金屬層2之第1低熔點金屬層3及熔點低於第1低熔點金屬層3之第2低熔點金屬層4,因此從第2低熔點金屬層4之熔點開始熔融,而開始侵蝕高熔點金屬層2。是以,熔絲單元1A,1B,能藉由利用第1,第2低熔點金屬層3,4對高熔點金屬層2之侵蝕作用,高熔點金屬層2以低於熔融溫度之溫度被熔融,迅速熔斷。
此外,對第1發熱體132之通電,係藉由熔斷第1熔絲單元1A而遮斷第1,第3電極134,136間而被停止,對第2發熱體133之通電,係藉由第2熔絲單元1B熔斷而遮斷第2,第4電極135,137間及第4,第5電極137,138間而被停止。
[第2熔絲單元之先熔融]
此處,切換元件130,較佳為第2熔絲單元1B較第1熔絲單元1A先熔融。切換元件130中,由於第1發熱體132與第2發熱體133個別發熱,因此作為通電之時序係使第2發熱體133先發熱,其後使第1發熱體132發熱,藉此如圖30所示,使第2熔絲單元1B較第1熔絲單元1A先熔融,而能如圖31所示,確實地於第1,第2電極134,135上使第1,第2熔絲單元1A,1B之熔融導體凝集結合,而使第1,第2電極134,135短路。
又,切換元件130,亦可藉由將第2熔絲單元1B形成為寬度較第1熔絲單元1A窄,而使第2熔絲單元1B較第1熔絲單元1A先熔斷。藉由將第2熔絲單元1B形成為寬度較窄,由於能縮短熔斷時間,因此能使第2熔絲單元1B較第1熔絲單元1A先熔融。
[電極面積]
又,切換元件130,較佳為使第1電極134之面積較第3電極136大,並使第2電極135之面積較第4,第5電極137,138大。熔融導體之保持量,由於係與電極面積成正比地增多,因此能藉由使第1,第2電極134,135之面積形成為較第3,第4,第5電極136,137,138大,而能使更多之熔融導體凝集於第1,第2電極134,135上,能使第1,第2電極134,135間確實地短路。
[切換元件之變形例]
此外,切換元件130,不一定要由絕緣構件140覆蓋第1,第2發熱體132,133,第1,第2發熱體132,133亦可設置於絕緣基板131之內部。藉由使用熱傳導性優異之物作為絕緣基板131之材料,第1,第2發熱體132,133 能與透過玻璃層等絕緣構件140時同等地加熱。
又,切換元件130中,第1,第2發熱體132,133亦可設置於絕緣基板131之與第1~第5電極134,135,136,137,138之形成面相反之背面。藉由將第1,第2發熱體132,133形成於絕緣基板131之背面131b,而能以較形成於絕緣基板131內簡易之步驟形成。此外,此情形下,若於第1,第2發熱體132,133上形成絕緣構件140,則在電阻體之保護或構裝時之絕緣性確保的方面較佳。
再者,切換元件130,亦可第1,第2發熱體132,133設置於絕緣基板131之第1~第5電極134,135,136,137,138之形成面上,且與第1~第5電極134~138併設。藉由將第1,第2發熱體132,133形成於絕緣基板131之表面131a,而能以較形成於絕緣基板131內簡易之步驟形成。此外,此情形下亦同樣地,較佳為於第1,第2發熱體132,133上形成絕緣構件140。
1‧‧‧熔絲單元
2‧‧‧高熔點金屬層
3‧‧‧第1低熔點金屬層
4‧‧‧第2低熔點金屬層

Claims (30)

  1. 一種熔絲單元,積層有熔點彼此不同之三層以上之金屬層。
  2. 如申請專利範圍第1項之熔絲單元,其具有:高熔點金屬層;第1低熔點金屬層,熔點低於上述高熔點金屬層;以及第2低熔點金屬層,熔點低於上述第1低熔點金屬層;上述高熔點金屬層,係積層於上述第1低熔點金屬層與上述第2低熔點金屬層之間。
  3. 如申請專利範圍第2項之熔絲單元,其係以上述高熔點金屬層、上述第1低熔點金屬層及上述第2低熔點金屬層積層有四層以上。
  4. 如申請專利範圍第2項之熔絲單元,其係以上述第1低熔點金屬層、上述高熔點金屬層、上述第2低熔點金屬層、上述高熔點金屬層之順序積層有四層以上。
  5. 如申請專利範圍第2項之熔絲單元,其係以上述第2低熔點金屬層、上述高熔點金屬層、上述第1低熔點金屬層、上述高熔點金屬層之順序積層有四層以上。
  6. 如申請專利範圍第2項之熔絲單元,其中,內層為上述第1低熔點金屬層,積層於上述內層之外層為上述高熔點金屬層,積層於上述外層之最外層為上述第2低熔點金屬層。
  7. 如申請專利範圍第2項之熔絲單元,其中,內層為上述第2低熔點金屬層,積層於上述內層之外層為上述高熔點金屬層,積層於上述外層之最外層為上述第1低熔點金屬層。
  8. 如申請專利範圍第2至7項中任一項之熔絲單元,其中,上述第1低熔點金屬層之體積較上述高熔點金屬層之體積多。
  9. 如申請專利範圍第2至7項中任一項之熔絲單元,其中,上述第2低熔點金屬層之體積較上述高熔點金屬層之體積多。
  10. 申請專利範圍第2至7項中任一項之熔絲單元,其中,上述高熔點金屬層為Ag、Cu或者以Ag或Cu作為主成分之合金,上述第1低熔點金屬層為Sn或者以Sn作為主成分之合金,上述第2低熔點金屬層為Bi、In或者為包含Bi或In之合金。
  11. 一種熔絲元件,具有積層有熔點彼此不同之三層以上之金屬層之熔絲單元;藉由超過額定之過電流流通使上述熔絲單元熔斷。
  12. 一種熔絲元件,具有:絕緣基板;第1、第2電極,形成於上述絕緣基板上;以及熔絲單元,至少積層有高熔點金屬層與熔點低於上述高熔點金屬層之第1低熔點金屬層,跨接於上述第1、第2電極間;上述熔絲單元,係藉由熔點低於上述第1低熔點金屬層之第2低熔點金屬層而連接於上述第1、第2電極。
  13. 如申請專利範圍第12項之熔絲元件,其中,上述熔絲單元中,上述高熔點金屬層積層於上述第1低熔點金屬層與上述第2低熔點金屬層之間,至少一方之最外層為上述第2低熔點金屬層。
  14. 一種熔絲元件,具有: 絕緣基板;第1、第2電極,形成於上述絕緣基板上;以及熔絲單元,至少積層有高熔點金屬層與熔點低於上述高熔點金屬層之第2低熔點金屬層,跨接於上述第1、第2電極間;上述熔絲單元,係藉由熔點低於上述高熔點金屬層且熔點高於上述第2低熔點金屬層之第1低熔點金屬層而連接於上述第1、第2電極。
  15. 如申請專利範圍第14項之熔絲元件,其中,上述熔絲單元中,上述高熔點金屬層積層於上述第1低熔點金屬層與上述第2低熔點金屬層之間,至少一方之最外層為上述第1低熔點金屬層。
  16. 一種保護元件,具有:絕緣基板;發熱體,形成於上述絕緣基板上或上述絕緣基板內部;第1、第2電極,設於上述絕緣基板上;發熱體引出電極,與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,從上述第1電極經由上述發熱體引出電極跨接於上述第2電極;上述可熔導體,由積層有熔點彼此不同之三層以上之金屬層之熔絲單元構成,藉由上述發熱體之通電發熱而熔融,遮斷上述第1、第2電極間。
  17. 一種保護元件,具有:絕緣基板;發熱體,形成於上述絕緣基板上或上述絕緣基板內部;第1、第2電極,設於上述絕緣基板上; 發熱體引出電極,與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,從上述第1電極經由上述發熱體引出電極跨接於上述第2電極;上述可熔導體,至少由積層有高熔點金屬層與熔點低於上述高熔點金屬層之第1低熔點金屬層之熔絲單元構成;上述熔絲單元,係藉由熔點低於上述第1低熔點金屬層之第2低熔點金屬層而連接於上述第1、第2電極及上述發熱體引出電極,藉由上述發熱體之通電發熱而熔融,遮斷上述第1、第2電極間。
  18. 如申請專利範圍第17項之保護元件,其中,上述熔絲單元中,上述高熔點金屬層積層於上述第1低熔點金屬層與上述第2低熔點金屬層之間,至少一方之最外層為上述第2低熔點金屬層。
  19. 一種保護元件,具有:絕緣基板;發熱體,形成於上述絕緣基板上或上述絕緣基板內部;第1、第2電極,設於上述絕緣基板上;發熱體引出電極,與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,從上述第1電極經由上述發熱體引出電極跨接於上述第2電極;上述可熔導體,至少由積層有高熔點金屬層與熔點低於上述高熔點金屬層之第2低熔點金屬層之熔絲單元構成;上述熔絲單元,係藉由熔點低於上述高熔點金屬層且熔點高於上述第2低熔點金屬層之第1低熔點金屬層而連接於上述第1、第2電極及上述發熱 體引出電極,藉由上述發熱體之通電發熱而熔融,遮斷上述第1、第2電極間。
  20. 如申請專利範圍第19項之保護元件,其中,上述熔絲單元中,上述高熔點金屬層積層於上述第1低熔點金屬層與上述第2低熔點金屬層之間,至少一方之最外層為上述第1低熔點金屬層。
  21. 一種短路元件,具有:絕緣基板;發熱體,形成於上述絕緣基板上或上述絕緣基板內部;第1、第2電極,於上述絕緣基板上相鄰設置;第3電極,設於上述絕緣基板上且與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,跨接於上述第1、第3電極間;上述可熔導體,由積層有熔點彼此不同之三層以上之金屬層之熔絲單元構成,藉由上述發熱體之通電發熱而熔融,使上述第1、第2電極間短路且遮斷上述第1、第3電極間。
  22. 一種短路元件,具有:絕緣基板;發熱體,形成於上述絕緣基板上或上述絕緣基板內部;第1、第2電極,於上述絕緣基板上相鄰設置;第3電極,設於上述絕緣基板上且與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,跨接於上述第1、第3電極間;上述可熔導體,至少由積層有高熔點金屬層與熔點低於上述高熔點金屬層之第1低熔點金屬層之熔絲單元構成; 上述熔絲單元,係藉由熔點低於上述第1低熔點金屬層之第2低熔點金屬層而連接於上述第1、第3電極,藉由上述發熱體之通電發熱而熔融,使上述第1、第2電極間短路且遮斷上述第1、第3電極間。
  23. 如申請專利範圍第22項之短路元件,其中,上述熔絲單元中,上述高熔點金屬層積層於上述第1低熔點金屬層與上述第2低熔點金屬層之間,至少一方之最外層為上述第2低熔點金屬層。
  24. 一種短路元件,具有:絕緣基板;發熱體,形成於上述絕緣基板上或上述絕緣基板內部;第1、第2電極,於上述絕緣基板上相鄰設置;第3電極,設於上述絕緣基板上且與上述發熱體電性連接;以及可熔導體,跨接於上述第1、第3電極間;上述可熔導體,至少由積層有高熔點金屬層與熔點低於上述高熔點金屬層之第2低熔點金屬層之熔絲單元構成;上述熔絲單元,係藉由熔點低於上述高熔點金屬層且熔點高於上述第2低熔點金屬層之第1低熔點金屬層而連接於上述第1、第3電極,藉由上述發熱體之通電發熱而熔融,使上述第1、第2電極間短路且遮斷上述第1、第3電極間。
  25. 如申請專利範圍第24項之短路元件,其中,上述熔絲單元中,上述高熔點金屬層積層於上述第1低熔點金屬層與上述第2低熔點金屬層之間,至少一方之最外層為上述第1低熔點金屬層。
  26. 一種切換元件,具有: 絕緣基板;第1、第2發熱體,形成於上述絕緣基板上或上述絕緣基板內部;第1、第2電極,於上述絕緣基板上相鄰設置;第3電極,設於上述絕緣基板上且與上述第1發熱體電性連接;第1可熔導體,跨接於上述第1、第3電極間;第4電極,設於上述絕緣基板上且與上述第2發熱體電性連接;第5電極,於上述絕緣基板上與上述第4電極相鄰設置;以及第2可熔導體,從上述第2電極經由上述第4電極跨接於上述第5電極;上述第1、第2可熔導體,由積層有熔點彼此不同之三層以上之金屬層之熔絲單元構成;藉由上述第2發熱體之通電發熱使上述第2可熔導體熔融,遮斷上述第2、第5電極間;藉由上述第1發熱體之通電發熱使上述第1可熔導體熔融,使上述第1、第2電極間短路。
  27. 一種切換元件,具有:絕緣基板;第1、第2發熱體,形成於上述絕緣基板上或上述絕緣基板內部;第1、第2電極,於上述絕緣基板上相鄰設置;第3電極,設於上述絕緣基板上且與上述第1發熱體電性連接;第1可熔導體,跨接於上述第1、第3電極間;第4電極,設於上述絕緣基板上且與上述第2發熱體電性連接;第5電極,於上述絕緣基板上與上述第4電極相鄰設置;以及 第2可熔導體,從上述第2電極經由上述第4電極跨接於上述第5電極;上述第1、第2可熔導體,至少由積層有高熔點金屬層與熔點低於上述高熔點金屬層之第1低熔點金屬層之熔絲單元構成;上述第1可熔導體,係藉由熔點低於上述第1低熔點金屬層之第2低熔點金屬層而連接於上述第1、第3電極;上述第2可熔導體,係藉由熔點低於上述第1低熔點金屬層之第2低熔點金屬層而連接於上述第2、第4、第5電極;藉由上述第2發熱體之通電發熱使上述第2可熔導體熔融,遮斷上述第2、第5電極間;藉由上述第1發熱體之通電發熱使上述第1可熔導體熔融,使上述第1、第2電極間短路。
  28. 如申請專利範圍第27項之切換元件,其中,上述第1、第2可熔導體中,上述高熔點金屬層積層於上述第1低熔點金屬層與上述第2低熔點金屬層之間,至少一方之最外層為上述第2低熔點金屬層。
  29. 一種切換元件,具有:絕緣基板;第1、第2發熱體,形成於上述絕緣基板上或上述絕緣基板內部;第1、第2電極,於上述絕緣基板上相鄰設置;第3電極,設於上述絕緣基板上且與上述第1發熱體電性連接;第1可熔導體,跨接於上述第1、第3電極間;第4電極,設於上述絕緣基板上且與上述第2發熱體電性連接;第5電極,於上述絕緣基板上與上述第4電極相鄰設置;以及 第2可熔導體,從上述第2電極經由上述第4電極跨接於上述第5電極;上述第1、第2可熔導體,至少由積層有高熔點金屬層與熔點低於上述高熔點金屬層之第2低熔點金屬層之熔絲單元構成;上述第1可熔導體,係藉由熔點低於上述高熔點金屬層且熔點高於上述第2低熔點金屬層之第1低熔點金屬層而連接於上述第1、第3電極;上述第2可熔導體,係藉由熔點低於上述高熔點金屬層且熔點高於上述第2低熔點金屬層之第1低熔點金屬層而連接於上述第2、第4、第5電極;藉由上述第2發熱體之通電發熱使上述第2可熔導體熔融,遮斷上述第2、第5電極間;藉由上述第1發熱體之通電發熱使上述第1可熔導體熔融,使上述第1、第2電極間短路。
  30. 如申請專利範圍第29項之切換元件,其中,上述第1、第2可熔導體中,上述高熔點金屬層積層於上述第1低熔點金屬層與上述第2低熔點金屬層之間,至少一方之最外層為上述第1低熔點金屬層。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI744420B (zh) * 2016-11-29 2021-11-01 日商迪睿合股份有限公司 保護元件

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6811590B2 (ja) * 2016-11-10 2021-01-13 デクセリアルズ株式会社 保護素子
JP7433783B2 (ja) * 2019-06-19 2024-02-20 デクセリアルズ株式会社 ヒューズエレメント、ヒューズ素子及び保護素子
JP2024049240A (ja) * 2022-09-28 2024-04-09 デクセリアルズ株式会社 保護素子及び保護素子の製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5539168A (en) * 1978-09-13 1980-03-18 Mitsubishi Electric Corp Fuse and method of fabricating same
US4320374A (en) * 1979-03-21 1982-03-16 Kearney-National (Canada) Limited Electric fuses employing composite aluminum and cadmium fuse elements
JP2827120B2 (ja) * 1990-01-01 1998-11-18 内橋エステック株式会社 温度ヒユーズエレメントの製造方法
JP4632358B2 (ja) * 2005-06-08 2011-02-16 三菱マテリアル株式会社 チップ型ヒューズ
JP5072796B2 (ja) * 2008-05-23 2012-11-14 ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社 保護素子及び二次電池装置
JP5130232B2 (ja) * 2009-01-21 2013-01-30 デクセリアルズ株式会社 保護素子
JP5130233B2 (ja) * 2009-01-21 2013-01-30 デクセリアルズ株式会社 保護素子
JP5306139B2 (ja) 2009-10-08 2013-10-02 北陸電気工業株式会社 チップヒューズ
JP6249600B2 (ja) * 2012-03-29 2017-12-20 デクセリアルズ株式会社 保護素子
WO2013146889A1 (ja) * 2012-03-29 2013-10-03 デクセリアルズ株式会社 保護素子
JP6081096B2 (ja) * 2012-08-01 2017-02-15 デクセリアルズ株式会社 保護素子及びバッテリパック
JP6161967B2 (ja) * 2013-02-12 2017-07-12 デクセリアルズ株式会社 短絡素子、およびこれを用いた回路
WO2014123139A1 (ja) * 2013-02-05 2014-08-14 デクセリアルズ株式会社 短絡素子、およびこれを用いた回路
JP6420053B2 (ja) * 2013-03-28 2018-11-07 デクセリアルズ株式会社 ヒューズエレメント、及びヒューズ素子

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI744420B (zh) * 2016-11-29 2021-11-01 日商迪睿合股份有限公司 保護元件

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