TW201921399A - 遮斷元件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供的一種開關元件具備:可熔導體,連接於可熔導體之一端部的第1電極,連接於可熔導體之另一端部的第2電極,以及具有比可熔導體之熔點高的熔點的高熔點金屬體。
Description
本技術涉及一種開關元件、開關電路以及使用該等之警報電路,尤其涉及一種能夠謀求小型化,並且藉由表面安裝能夠容易裝入驅動電路的開關元件、開關電路以及使用該等之警報電路。
作為啟動警報器的開關元件,一般使用警報用熔絲(參照專利文獻1)。作為警報用熔絲之一例,如圖15A及圖15B所示,在熔絲座100內設置有一對警報接點101和102、使警報接點101與102接觸的彈簧103、以及保持彈簧103的熔線104。一對警報接點101、102與啟動警報器的警報電路105連接且平時被互相間隔配置。熔線104在與警報接點102間隔的位置上偏置彈簧103。
警報接點101、102藉由互相接觸啟動警報電路105。該警報接點101、102由具有彈性的板簧等導電材料形成並被互相接近配置。警報電路105進行警報系統的啟動。該警報系統的啟動是例如蜂鳴器或燈的啟動、晶閘管或繼電器電路的驅動等。
彈簧103由熔線104以偏置的狀態保持在與警報接點102間隔的位置上。然後,因為彈簧103由於熔線104熔斷而恢復彈性,所以按壓警報接點102使該警報接點102與警報接點101接觸。
熔線104以彈性變形的狀態保持彈簧103,並且藉由利用與流入該熔線104的額定電流以上的過電流相應的自身發熱而熔斷,開放彈簧103。
[先行技術文獻]
[專利文獻1] 日本專利特開2001-76610號公報
[專利文獻1] 日本專利特開2001-76610號公報
[發明所欲解決之問題]
在上述警報用熔絲中,使用熔線104以彈性變形的狀態保持彈簧103。又,藉由使熔線104熔斷、釋放該彈簧103的應力,而物理地按壓警報接點102、使警報接點101與102之間發生短路。在如此警報用熔絲中,因為由於利用機械要素的物理連動來啟動警報電路,必須確保警報接點101、102及彈簧103的可動範圍,所以警報用熔絲的構成將變大。因此,在小型化的電路中使用上述熔絲將變得困難。此外,生產成本也變高了。
又,因為為了使警報接點101、102之間短路就有必要使熔線104熔斷,所以若不持續通過超過額定的電流使熔線104熔斷,則難以使警報電路啟動。
此外,在上述警報用熔絲中,藉由使在正常時處於開放狀態的警報接點101、102短路來啟動警報電路。因此,例如,為了進行使在正常時點亮的指示燈在異常時熄滅等的警報動作,就不能使用上述熔絲。
因此,期望提供一種在異常時遮斷警報電路等外部電路、不依靠機械要素的物理連動而謀求小型化、並且快速使對電路的供電停止的開關元件及開關電路,同時提供一種使用該等之警報電路。
為了解決上述問題,本技術之一種實施方式的開關元件具備:可熔導體、連接於可熔導體之一端部的第1電極、連接於可熔導體之另一端部的第2電極、以及具有比可熔導體之熔點高的熔點的高熔點金屬體。
又,本技術之一種實施方式的開關電路具備開關部和第2熔絲。該開關部包含通過第1熔絲相互連接且與外部電路連接的第1電極和第2電極,藉由遮斷第1電極與第2電極之間的通電使對外部電路的供電停止。該第2熔絲具有比第1熔絲之熔點高的熔點,與跟開關部電氣獨立的功能電路連接。
又,本技術之一種實施方式的警報電路具備驅動電路、第2熔絲及控制電路。該驅動電路包含通過第1熔絲相互連接的第1電極和第2電極,藉由遮斷第1電極與第2電極之間的通電而停止對警報器的供電。該第2熔絲跟驅動電路電氣獨立,具有比第1熔絲之熔點高的熔點。該控制電路具有第2熔絲串聯於電源的功能電路。
根據本技術之一種實施方式的開關元件、開關電路或者警報電路,因為不使用彈簧及警報接點等機械要素,又不依靠機械要素的物理連動就能夠構成開關元件,所以在絕緣基板的面內,能夠小型設計開關元件,並且在小型化的安裝區域也能夠安裝開關元件。
又,因為使高熔點金屬體發熱的電路與安裝有可熔導體的電路電氣獨立,並且利用高熔點金屬體的發熱使可熔導體熔斷,所以不需要高熔點金屬體的熔斷也能夠藉由檢測出異常的過電流而使電路啟動,並且也能夠抑制高熔點金屬體熔斷時產生的雜訊的影響。
此外,藉由回流焊安裝能夠表面安裝絕緣基板等,並且在小型化的安裝區域也能夠簡易地進行安裝。
以下參照附圖對本技術之一種實施方式的開關元件、開關電路及警報電路進行詳細說明。此外,本技術不只限於以下之實施方式,在不脫離本技術之主旨之範圍內,當然可以對本技術進行各種變更。又,附圖為示意性的,各尺寸之比率等有可能與現實的東西相異。具體尺寸等應該根據以下之說明來考慮、判斷。又,在附圖之間當然包含相互尺寸的關系及比率不同的部分。
如圖1A~圖1C所示,本技術之一種實施方式的開關元件具備:絕緣基板10、形成於絕緣基板10上的第1電極11及第2電極12、連接於第1電極11及第2電極12的可熔導體13、以及形成於絕緣基板10上的具有比可熔導體13之熔點高的熔點的高熔點金屬體15。此外,圖1A係除去蓋部構件20的開關元件1之俯視圖,圖1B係圖1A中所示的沿著A-A'線的開關元件1之截面圖,圖1C係開關元件1之電路圖。
開關元件1通過第1電極11及第2電極12與由蜂鳴器、燈或警報系統等構成的警報器31(後述的圖4)連接。該開關元件1藉由利用伴隨流入高熔點金屬體15的額定電流以上的過電流而發生的熱量使可熔導體13熔融、遮斷第1電極11與第2電極12之間的通電,從而停止對警報器31的供電,使指示燈熄滅等。又,開關元件1在遮斷第1電極11、第2電極12之間的通電後,藉由使高熔點金屬體15熔斷而使發熱停止。
[絕緣基板]
絕緣基板10例如使用氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、氧化鋯等絕緣性材料形成。在開關元件1中,因為通過絕緣基板10,使高熔點金屬體15所發生的熱量傳送至第1電極11、第2電極12及可熔導體13,所以該絕緣基板10優選由耐熱性優異且熱導率高的材料、例如陶瓷基板等形成。此外,絕緣基板10除此之外雖然也可以由用於玻璃環氧基板、苯酚基板等印刷配線基板的材料形成,但是需要註意高熔點金屬體15及可熔導體13的熔斷時的溫度。
絕緣基板10例如使用氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、氧化鋯等絕緣性材料形成。在開關元件1中,因為通過絕緣基板10,使高熔點金屬體15所發生的熱量傳送至第1電極11、第2電極12及可熔導體13,所以該絕緣基板10優選由耐熱性優異且熱導率高的材料、例如陶瓷基板等形成。此外,絕緣基板10除此之外雖然也可以由用於玻璃環氧基板、苯酚基板等印刷配線基板的材料形成,但是需要註意高熔點金屬體15及可熔導體13的熔斷時的溫度。
[第1、第2電極]
第1電極11、第2電極12在絕緣基板10之表面10a上,被對向配置且隔開。又,第1電極11之前端部11b與第2電極12之前端部12b對向,該前端部11b、12b連接有後述的可熔導體13。具體而言,第1電極11之前端部11b在可熔導體13之一端部上重疊,與該可熔導體13之一端部連接。又,第2電極12之前端部12b在可熔導體13之另一端部上重疊,與該可熔導體13之另一端部連接。第1電極11、第2電極12通過可熔導體13電連接,若伴隨高熔點金屬體15的通電而發熱,則因為利用該熱量可熔導體13被加熱,所以該可熔導體13熔斷。
第1電極11、第2電極12在絕緣基板10之表面10a上,被對向配置且隔開。又,第1電極11之前端部11b與第2電極12之前端部12b對向,該前端部11b、12b連接有後述的可熔導體13。具體而言,第1電極11之前端部11b在可熔導體13之一端部上重疊,與該可熔導體13之一端部連接。又,第2電極12之前端部12b在可熔導體13之另一端部上重疊,與該可熔導體13之另一端部連接。第1電極11、第2電極12通過可熔導體13電連接,若伴隨高熔點金屬體15的通電而發熱,則因為利用該熱量可熔導體13被加熱,所以該可熔導體13熔斷。
此外,第1電極11、第2電極12藉由高熔點金屬體15被加熱,能夠容易地凝集可熔導體13的熔融物(熔融導體)。
第1電極11在絕緣基板10之側邊10b具有外部連接端子11a,並且第2電極12在絕緣基板10之側邊10c具有外部連接端子12a。第1電極11、第2電極12通過外部連接端子11a、12a與時常警報器31連接,藉由開關元件1的動作遮斷對該警報器31的供電。
第1電極11及第2電極12由至少含有銅(Cu)和銀(Ag)等中的一種作為其構成元素的一般的電極材料、例如高熔點金屬形成。第1電極11、第2電極12分別是使用與後述的高熔點金屬體15同樣的方法進行圖案化形成的電極圖案。又,在第1電極11、第2電極12之表面上,含有鎳(Ni)/金(Au)電鍍、Ni/鈀(Pd)電鍍、Ni/Pd/Au電鍍等的塗層優選使用電鍍處理等已知的方法塗布。因此,在開關元件1中,能夠防止第1電極11、第2電極12的氧化,並且能夠可靠地保持第1電極11、第2電極12上之可熔導體13的熔融導體。又,在用回流焊安裝開關元件1時,能夠防止因為用於使可熔導體13連接的連接用焊料或者用於形成可熔導體13外層的低融點金屬熔融而使第1電極11、第2電極12被侵蝕(焊料浸出)。
[高熔點金屬體]
高熔點金屬體15由一通電便發熱的導電性材料,例如至少含有鎢(W)、鉬(Mo)、釕(Ru)、Cu及Ag等中的一種作為其構成元素的高熔點金屬形成,該導電性材料也可以為合金。高熔點金屬體15是將這些合金或組合物、化合物的粉狀體與樹脂粘合劑等混合成導電膏,並使用絲網印刷技術將該導電膏圖案化後、藉由煆燒等形成的電極圖案。
高熔點金屬體15由一通電便發熱的導電性材料,例如至少含有鎢(W)、鉬(Mo)、釕(Ru)、Cu及Ag等中的一種作為其構成元素的高熔點金屬形成,該導電性材料也可以為合金。高熔點金屬體15是將這些合金或組合物、化合物的粉狀體與樹脂粘合劑等混合成導電膏,並使用絲網印刷技術將該導電膏圖案化後、藉由煆燒等形成的電極圖案。
高熔點金屬體15與第1電極11、第2電極12並列配置於絕緣基板10之表面10a上。因此高熔點金屬體15若伴隨通電而發熱,則能夠使配置於第1電極11、第2電極12上之可熔導體13熔融。
又,高熔點金屬體15在絕緣基板10之側邊10b、10c分別具有外部連接端子15a。高熔點金屬體15通過外部連接端子15a與觸發警報器31啟動的功能電路32連接,藉由相應伴隨功能電路32異常的超過額定電流的過電流而發熱產生高溫,使可熔導體13熔斷。例如,高熔點金屬體15可以採用由施加20W〜30W的電力而發熱達到300℃左右的電力設計。
又,在高熔點金屬體15中,在與可熔導體13接近的位置上部分變細,在該高熔點金屬體15部分變細的位置上形成有由於電流集中而局部發熱產生高溫的發熱部15b。藉由在與可熔導體13接近的位置上設置發熱部15b,高熔點金屬體15能夠有效地使可熔導體13熔融,同時能夠快速使第1電極11、第2電極12之間的通電遮斷。
又,在開關元件1中,與第1電極11、第2電極12中的一方接近的位置如圖1A~圖1C所示,在與連接於可熔導體13的第1電極11中之前端部11b接近的位置上,優選形成高熔點金屬體15之發熱部15b。藉由在與連接於可熔導體13的第1電極11中之前端部11b接近的位置上設置發熱部15b,高熔點金屬體15能夠通過絕緣基板10和前端部11b有效地將熱量傳送至可熔導體13而使其熔融,同時能夠快速使第1電極11、第2電極12之間的通電遮斷。
又,在連接於可熔導體13的第1電極11中之前端部11b、以及連接於可熔導體13的第2電極12中之前端部12b中,優選與發熱部15b接近的一方之前端部的面積比另一方之前端部的面積大,並且具有該一方之前端部的電極比具有該另一方之前端部的電極保持更多的可熔導體13。如圖1A~圖1C所示,在開關元件1中,在使高熔點金屬體15之發熱部15b與第1電極11之前端部11b接近時,優選比第2電極12之前端部12b更大地形成第1電極11之前端部11b,並且藉由第1電極11之前端部11b使可熔導體13在大範圍內連接。
因為第1電極11之前端部11b與發熱部15b接近,所以能夠向前端部11b更多地傳送來自高熔點金屬體15的熱量,從而能夠有效地使可熔導體13熔融。因此,藉由相對擴大了第1電極11之前端部11b的面積、並且在該第1電極11上保持了更多的可熔導體13,所以能夠更快地將熱量傳送至可熔導體13並使其熔融、同時能夠使第1電極11、第2電極12之間的通電遮斷。
又,第1電極11之前端部11b因為藉由與發熱部15b接近、並且形成相對大的面積,能夠被加熱到更高的溫度,所以能夠保持熔融的可熔導體13的大部分。
如圖1A~圖1C所示,在高熔點金屬體15中,在功能電路32正常工作時,則流入額定內的適當的電流。然而,在高熔點金屬體15中,由於功能電路32的異常而流入超過額定電流的過電流時,則因為該高熔點金屬體15發熱產生高溫,如圖2A~圖2C所示,可熔導體13熔斷,同時第1電極11、第2電極12之間的通電被遮斷。之後,由於高熔點金屬體15持續發熱,如圖3A~圖3C所示,高熔點金屬體15也利用自身的自身發熱(焦耳熱)而熔斷。因此,由於功能電路32的異常而引起的過電流被遮斷、同時功能電路32被遮斷,所以高熔點金屬體15停止自身的發熱。亦即,高熔點金屬體15用作在使可熔導體13熔融的同時,利用自身發熱而遮斷自身的供電路徑的熔絲。
又,在高熔點金屬體15中,藉由設置了局部成為高溫的發熱部15b,該高熔點金屬體15在該發熱部15b處熔斷。此時,在高熔點金屬體15中,因為由於形成了部分變細的發熱部15b,熔斷時發生的電弧放電也停留在小規模上,同時也能夠得到後述的絕緣層16的被覆效果,所以能夠防止熔融導體的飛散。
此外,為了形成高熔點金屬體15,除了上述使用印刷法等將導電膏圖案化之外,也可使用銅箔、銀箔等高熔點金屬箔,或者銅線、銀線等高熔點金屬線形成高熔點金屬體15。又,在使用高熔點金屬箔或者高熔點金屬線形成高熔點金屬體15時,作為絕緣基板10,若使用熱導率優異且能夠使可熔導體13快速熔融的陶瓷基板,則與使用導電膏的情況相比,高熔點金屬體15熔斷後的熔融導體的泄漏問題也變少。
[絕緣層]
第1電極11、第2電極12及高熔點金屬體15在絕緣基板10之表面10a上被絕緣層16被覆。絕緣層16在謀求第1電極11、第2電極12及高熔點金屬體15的保護和絕緣的同時,抑制高熔點金屬體15熔斷時的電弧放電而設置的,例如包含玻璃等。
第1電極11、第2電極12及高熔點金屬體15在絕緣基板10之表面10a上被絕緣層16被覆。絕緣層16在謀求第1電極11、第2電極12及高熔點金屬體15的保護和絕緣的同時,抑制高熔點金屬體15熔斷時的電弧放電而設置的,例如包含玻璃等。
如圖1A~圖1C、圖2A~圖2C及圖3A~圖3C所示,絕緣層16覆蓋高熔點金屬體15之發熱部15b,且形成在除了第1電極11、第2電極12之前端部11b、12b之外的區域。亦即,在第1電極11、第2電極12中,因為前端部11b、12b不被絕緣層16被覆而露出,所以在該前端部11b、12b上可以連接後述之可熔導體13。
又,因為將絕緣層16形成在除了第1電極11、第2電極12之前端部11b、12b之外的區域,從而在高熔點金屬體15所發生的熱量通過絕緣基板10傳送至前端部11b、12b時,能夠防止該熱量被釋放,所以能夠有效地加熱前端部11b、12b並將熱量傳送至可熔導體13。又,在第1電極11、第2電極12中,藉由在前端部11b、12b與外部連接電極11a、12a之間設置絕緣層16,能夠防止由於熔融的可熔導體13從外部連接電極11a、12a側流出而使用於連接安裝有開關元件1的電路基板的焊料熔融之事態發生。
又,在開關元件1中,也可以在高熔點金屬體15與絕緣基板10之間形成含有玻璃等的絕緣層16。因此,在開關元件1中,藉由防止由於高熔點金屬體15熔斷後熔融導體在絕緣基板10表面的附著而產生的泄漏,能夠提高絕緣電阻。進而言之,藉由將在高熔點金屬體15與絕緣基板10之間形成的絕緣層16僅部分地配置於發熱部15b的中心附近,便能夠同時確保向可熔導體13傳熱的性能和遮斷後的絕緣電阻。
[可熔導體]
作為隔著絕緣層16配置於第1電極11、第2電極12上的可熔導體13之形成材料,優選使用利用高熔點金屬體15的發熱而被快速熔融的任何金屬(低熔點金屬)。該低熔點金屬例如是焊料、或者以Pb為主要成分的在260℃回流焊安裝時不熔融的焊料等。
作為隔著絕緣層16配置於第1電極11、第2電極12上的可熔導體13之形成材料,優選使用利用高熔點金屬體15的發熱而被快速熔融的任何金屬(低熔點金屬)。該低熔點金屬例如是焊料、或者以Pb為主要成分的在260℃回流焊安裝時不熔融的焊料等。
又,可熔導體13也可以含有低熔點金屬及高熔點金屬。作為低熔點金屬,優選使用焊料、或者以Sn為主要成分的無鉛焊料等。作為高熔點金屬,優選使用至少含有Ag和Cu中的一種作為其構成元素的材料,該高熔點金屬也可以為合金等。由於可熔導體13含有高熔點金屬及低熔點金屬,在回流焊安裝開關元件1時,因為即使由於回流焊溫度超過低熔點金屬的熔融溫度、該低熔點金屬熔融,也能夠抑制低熔點金屬向外部流出,所以能夠維持可熔導體13的形狀。又,在熔斷時,因為由於低熔點金屬熔融、高熔點金屬被侵蝕(焊料浸出),所以能夠在高熔點金屬的熔點以下的溫度快速熔斷可熔導體13。此外,可熔導體13如後面所述,能夠形成為各種各樣構成。
此外,可熔導體13為了防止氧化、提升潤濕性等,優選塗布助焊劑18。
[開關電路・警報電路]
如上所述的開關元件1具有如圖1C所示的電路構成。亦即,在開關元件1中,在正常時,第1電極11與第2電極12通過可熔導體13連接(圖1C),若利用高熔點金屬體15的發熱使可熔導體13熔融,則第1電極11與第2電極12之間的通電被遮斷(圖2C)。
如上所述的開關元件1具有如圖1C所示的電路構成。亦即,在開關元件1中,在正常時,第1電極11與第2電極12通過可熔導體13連接(圖1C),若利用高熔點金屬體15的發熱使可熔導體13熔融,則第1電極11與第2電極12之間的通電被遮斷(圖2C)。
然後,開關元件1例如被裝入警報電路30中使用。圖4係表示警報電路30的電路構成之一例的圖。警報電路30具備驅動電路33及控制電路34。該驅動電路33使用由開關元件1的可熔導體13構成的第1熔絲35啟動警報器31。該控制電路34具有與驅動電路33電氣獨立而形成的功能電路32。在該功能電路32中,由具有比可熔導體13之熔點高的熔點的高熔點金屬體15構成的第2熔絲36與電源串聯。
如圖4所示,在開關元件1中,第1熔絲35(可熔導體13)的兩個外部連接端子11a、12a與指示燈等警報器31連接,警報器31在正常時被通電,且在異常時通電被遮斷。又,在開關元件1中,第2熔絲36(高熔點金屬體15)的兩個外部連接端子15a與功能電路32連接。
在具有如此構成的開關元件1中,藉由利用與啟動警報器31的第1電極11、第2電極12相鄰連接的高熔點金屬體15的發熱使可熔導體13熔融,遮斷第1電極11、第2電極12之間的通電。亦即,在開關元件1中,高熔點金屬體15與第1電極11、第2電極12物理地且電氣地獨立,具有藉由利用高熔點金屬體15所發生的熱量使可熔導體13熔融而通電被遮斷(所謂的熱連接)的連動構成。
因此,開關元件1因為不使用彈簧及警報接點等機械要素、又不利用機械要素的物理連動就能夠構成,所以在絕緣基板10之面內,能夠小型設計開關元件1、且在小型化的安裝區域也可安裝開關元件1。又,因為削減開關元件1的部品數目及製程數目,所以能夠謀求低成本化。進而言之,因為使用回流焊安裝能夠表面安裝絕緣基板等,所以在小型化的安裝區域也能夠簡易地安裝開關元件1。
又,開關元件1因為高熔點金屬體15與第1電極11、第2電極12物理地且電氣地獨立構成,所以例如,在向配置有用作熔絲的高熔點金屬體15的電力系統電源線和分開的信號系統線發出警報信號時,能夠抑制高熔點金屬體15熔斷時的電源雜訊的影響。因此,因為不需要抑制雜訊的電路,所以能夠構成可靠性高的警報電路。
在實際使用時,在開關元件1中,由於功能電路32的故障而使高熔點金屬體15流入超過額定的過電流。因此如圖2A所示,因為若高熔點金屬體15發熱,則通過絕緣基板10和第1電極11、第2電極12之前端部11b、12b將熱量傳送至可熔導體13,所以可熔導體13熔融。可熔導體13的熔融導體在藉由高熔點金屬體15被加熱的第1電極11、第2電極12之前端部11b、12b上凝集。因此,在開關元件1中,因為第1電極11、第2電極12之間的通電被遮斷,所以能夠使向驅動電路33的警報器31的通電停止(圖2C)。在警報電路30中,因為藉由停止向警報器31通電,例如熄滅指示燈等,所以能夠通知異常。
此時,在開關元件1中,因為由於在高熔點金屬體15中之可熔導體13的附近,設置有部分變細地形成的發熱部15b,從而高電阻的發熱部15b成為高溫,所以藉由有效地使可熔導體13熔融,能夠快速地使第1電極11、第2電極12之間短路。又,在高熔點金屬體15中,因為僅高電阻的發熱部15b局部地變成高溫,所以再加上散熱效果、面向側邊的兩個外部連接端子15a能夠保持相對的低溫。因此,在開關元件1中,在外部連接端子15a上,安裝用焊料難以熔融。
如圖3A~圖3C所示,因為在第1電極11、第2電極12之間的通電被遮斷後,高熔點金屬體15也持續發熱,所以該高熔點金屬體15利用自身的焦耳熱熔斷(圖3A及圖3B)。因此,在開關元件1中,因為由功能電路32向高熔點金屬體15的通電被遮斷,所以發熱停止(圖3C)。此時,在開關元件1中,因為由於高熔點金屬體15被絕緣層16被覆,能夠抑制電弧放電,所以能夠抑制熔融導體的爆發式飛散。又,因為由於在高熔點金屬體15上設置有部分變細的發熱部15b,從而熔斷處變小,所以能夠減少熔融導體的飛散量。
如此,在開關元件1中,因為藉由具有比可熔導體13之熔點高的熔點的高熔點金屬體15發熱,可靠地使可熔導體13先於高熔點金屬體15熔融,所以能夠使第1電極11、第2電極12的通電遮斷。亦即,在開關元件1中,高熔點金屬體15的熔斷不是用於使第1電極11、第2電極12之間的通電遮斷的條件。由此,開關元件1可以作為傳送伴隨功能電路32的異常高熔點金屬體15流入超過額定電流的過電流的信息的警報元件使用。因此,根據裝有開關元件1的警報電路30,對應熄滅指示燈等警報器31的動作能夠盡早感知功能電路32的異常,並且因為在功能電路32完全故障前預防地停止功能電路32,所以能夠採取啟動備用電路等對策。
又,高熔點金屬體15藉由利用自身的焦耳熱熔斷,使發熱自動停止。因此,在開關元件1中,因為不需要設置用於限制藉由功能電路32的供電的機構,所以能夠利用簡單的構成使高熔點金屬體15的發熱停止,並且能夠謀求整個元件的小型化。
又,在開關元件1中,第1電極11、第2電極12中的與高熔點金屬體15之發熱部15b接近的一方的電極也可以與高熔點金屬體15連接。如圖5A~圖5C所示,在開關元件1中,在高熔點金屬體15之發熱部15b與第1電極11之前端部11b接近的情況下,也可以形成使高熔點金屬體15與第1電極11連接的連接部19。連接部19例如使用與高熔點金屬體15或者第1電極11相同的導電性材料、與高熔點金屬體15或者第1電極11相同的製程圖案化。
藉由使高熔點金屬體15與第1電極11連接,在開關元件1中,因為若高熔點金屬體15在通電時發熱,則通過連接部19和第1電極11也可以將熱量傳送至可熔導體13,所以能夠更快地使可熔導體13熔融。因此,連接部19優選由熱導率優異的Ag或Cu等金屬材料形成。
此外,連接部19設於稍微離開高熔點金屬體15之發熱部15b的中心的位置上。若設置連接部19,則電阻值容易降低且溫度難以上升。因此,為了發熱部15b能夠發熱產生高溫、同時高熔點金屬體15利用自身發熱進行熔斷,有必要在離開發熱部15b的中心的位置上設置連接部19。
[蓋部構件]
在開關元件1中,在絕緣基板10上,安裝有保護該開關元件1內部的蓋部構件20。在開關元件1中,藉由蓋部構件20覆蓋絕緣基板10來保護該開關元件1的內部。蓋部構件20具有構成開關元件1之側面的側壁21、構成開關元件1之上面的頂面部22,藉由側壁21與絕緣基板10連接,成為閉塞開關元件1內部的蓋板。該蓋部構件20例如使用熱塑性塑料、陶瓷、玻璃環氧樹脂基板等絕緣性材料形成。
在開關元件1中,在絕緣基板10上,安裝有保護該開關元件1內部的蓋部構件20。在開關元件1中,藉由蓋部構件20覆蓋絕緣基板10來保護該開關元件1的內部。蓋部構件20具有構成開關元件1之側面的側壁21、構成開關元件1之上面的頂面部22,藉由側壁21與絕緣基板10連接,成為閉塞開關元件1內部的蓋板。該蓋部構件20例如使用熱塑性塑料、陶瓷、玻璃環氧樹脂基板等絕緣性材料形成。
又,如圖6所示,在蓋部構件20中,也可以於頂面部22之內面側形成蓋部電極23。蓋部電極23形成在與第1電極11和第2電極12中之一方重疊的位置上。蓋部電極23更加優選接近高熔點金屬體15之發熱部15b,並且與以相對大的面積形成的第1電極11之前端部11b重疊。因為若由於高熔點金屬體15發熱而使可熔導體13熔融,則由於凝集在第1電極11之前端部11b上的熔融導體與蓋部電極23接觸、擴散潤濕而使保持熔融導體的可接受量增加,所以使用蓋部電極23,能夠更可靠地遮斷第1電極11、第2電極12之間的通電。
[變形例1]
此外,在適用有本技術之開關元件中,在絕緣基板之表面上,也可以使高熔點金屬體與第1電極或第2電極相互重疊。此外,在以下的說明中,對於與上述開關元件1相同的構成要素,對該構成要素附加上相同的附圖標記,並省略了有關該構成要素的詳細的說明。在開關元件40中,如圖7A及圖7B所示,形成高熔點金屬體15以使其在絕緣基板10之表面10a中的互相對向的側邊10d、10e之間延伸。又,在開關元件40中,第1電極11、第2電極12各自沿著絕緣基板10之表面10a中的互相對向的側邊10b、10c分別形成。
此外,在適用有本技術之開關元件中,在絕緣基板之表面上,也可以使高熔點金屬體與第1電極或第2電極相互重疊。此外,在以下的說明中,對於與上述開關元件1相同的構成要素,對該構成要素附加上相同的附圖標記,並省略了有關該構成要素的詳細的說明。在開關元件40中,如圖7A及圖7B所示,形成高熔點金屬體15以使其在絕緣基板10之表面10a中的互相對向的側邊10d、10e之間延伸。又,在開關元件40中,第1電極11、第2電極12各自沿著絕緣基板10之表面10a中的互相對向的側邊10b、10c分別形成。
高熔點金屬體15在絕緣基板10之大致中央部被第1絕緣層41被覆。又,高熔點金屬體15具有分別在絕緣基板10之側邊10d、10e上形成的外部連接端子15a。又,在高熔點金屬體15中,藉由以中間部比兩端部細的方式形成,而形成了發熱產生高溫的發熱部15b。
第1電極11具有形成在絕緣基板10之側邊10b上的外部連接端子11a,並且第2電極12具有形成在絕緣基板10之側邊10c上的外部連接端子12a。又,第1電極11形成在從側邊10b到第1絕緣層41之上面,並且第2電極12形成在從側邊10c到第1絕緣層41之上面。在第1絕緣層41的上面,由於前端部11b、12b接近且隔開,所以第1電極11、第2電極12隔開。又,第1電極11、第2電極12除了前端部11b、12b之外,分別被第2絕緣層42被覆。
在第1電極11、第2電極12之前端部11b、12b上設置有連接用焊料,使用該連接用焊料在前端部11b、12b上連接可熔導體13。又,在開關元件40中,第1電極11、第2電極12中之任一方如圖7A及圖7B所示,以相對大的面積形成的第1電極11中之前端部11b、連接於該前端部11b的可熔導體13之一部分與高熔點金屬體15之發熱部15b重疊。此外,可熔導體13為了防止氧化、提升潤濕性等,塗布有助焊劑18。
作為第1絕緣層41、第2絕緣層42各自的形成材料,可以優選與上述開關元件1的絕緣層16相同的、含有玻璃等的絕緣性材料。
根據如此開關元件40,因為使第1電極11之前端部11b和可熔導體13各自的大部分以與高熔點金屬體15之發熱部15b重疊的方式配置,所以藉由利用該發熱部15b的發熱快速使可熔導體13熔融,就能夠使第1電極11、第2電極12之間的通電遮斷。此時,在開關元件40中,因為隔著含有玻璃等的第1絕緣層41,發熱部15b與第1電極11及可熔導體13連續積層,所以能夠有效地將發熱部15b所發生的熱量傳送至可熔導體13。
[變形例2]
又,在適用有本技術之開關元件中,因為在絕緣基板之表面上形成第1、2電極,並且在該絕緣基板之背面上形成高熔點金屬體,所以也可以使高熔點金屬體與第1電極11或第2電極12相互重疊。此外,在以下的說明中,對於與上述開關元件1相同的構成要素,對該構成要素附加上相同的附圖標記,並省略了有關該構成要素的詳細的說明。在開關元件50中,如圖8A及圖8B所示,在絕緣基板10之背面10f的互相對向的側邊10d、10e之間形成高熔點金屬體15。又,在開關元件50中,第1電極11、第2電極12各自在絕緣基板10之表面10a的互相對向的側邊10b、10c分別形成。
又,在適用有本技術之開關元件中,因為在絕緣基板之表面上形成第1、2電極,並且在該絕緣基板之背面上形成高熔點金屬體,所以也可以使高熔點金屬體與第1電極11或第2電極12相互重疊。此外,在以下的說明中,對於與上述開關元件1相同的構成要素,對該構成要素附加上相同的附圖標記,並省略了有關該構成要素的詳細的說明。在開關元件50中,如圖8A及圖8B所示,在絕緣基板10之背面10f的互相對向的側邊10d、10e之間形成高熔點金屬體15。又,在開關元件50中,第1電極11、第2電極12各自在絕緣基板10之表面10a的互相對向的側邊10b、10c分別形成。
高熔點金屬體15在絕緣基板10之大致中央部被第1絕緣層51被覆。又,高熔點金屬體15具有分別在絕緣基板10之側邊10d、10e上形成的外部連接端子15a。又,在高熔點金屬體15中,藉由以與第1電極11或第2電極12重疊的中間部比兩端部細的方式形成,而形成了發熱產生高溫的發熱部15b。
第1電極11具有形成在絕緣基板10之側邊10b上的外部連接端子11a,並且第2電極12具有形成在絕緣基板10之側邊10c上的外部連接端子12a。又,第1電極11形成在從側邊10b到絕緣基板10之表面10a之大致中央部,並且第2電極12形成在從側邊10c到絕緣基板10之表面10a之大致中央部。在絕緣基板10之表面10a之大致中央部,由於前端部11b、12b接近且隔開,所以第1電極11、第2電極12隔開。又,第1電極11、第2電極12除了前端部11b、12b之外,分別被第2絕緣層52被覆。
在第1電極11、第2電極12之前端部11b、12b上設置有連接用焊料,使用該連接用焊料在前端部11b、12b上連接可熔導體13。又,在開關元件50中,第1電極11、第2電極12中之任一方如圖8A及圖8B所示,以相對大的面積形成的第1電極11之前端部11b、連接於該前端部11b的可熔導體13之一部分與高熔點金屬體15之發熱部15b重疊。此外,可熔導體13為了防止氧化、提升潤濕性等,塗布有助焊劑18。
作為第1絕緣層51、第2絕緣層52各自的形成材料,可以優選與上述開關元件1的絕緣層16相同的、含有玻璃等的絕緣性材料。
根據如此開關元件50,因為使第1電極11之前端部11b及可熔導體13各自的大部分以與高熔點金屬體15之發熱部15b重疊的方式配置,所以藉由利用發熱部15b的發熱更快使可熔導體13熔融,就能夠使第1電極11、第2電極12之間的通電遮斷。此時,在開關元件50中,作為絕緣基板10,藉由使用熱導率優異的陶瓷基板等,與在跟設置有可熔導體13的面同一的面上形成高熔點金屬體15的情況相同,能夠加熱可熔導體13。
[可熔導體之變形例]
如上所述,可熔導體13中之任一部分或全部也可以含有低熔點金屬及高熔點金屬。高熔點金屬層60由至少含有Ag和Cu中的一種作為其構成元素的材料形成,該材料也可以為合金。低熔點金屬層61含有焊料、或者以Sn為主要成分的無鉛焊料等。此時,作為可熔導體13,如圖9A所示,也可以使用含有作為內層的高熔點金屬層60、及作為外層的低熔點金屬層61的可熔導體。在此情況下,可熔導體13可以具有高熔點金屬層60之整個表面被低熔點金屬層61被覆的構造,也可以具有除了互相對向的一對側面之外,高熔點金屬層60被低熔點金屬層61被覆的構造。由高熔點金屬層60或者低熔點金屬層61被覆的構造,能夠使用電鍍等已知的成膜技術形成。
如上所述,可熔導體13中之任一部分或全部也可以含有低熔點金屬及高熔點金屬。高熔點金屬層60由至少含有Ag和Cu中的一種作為其構成元素的材料形成,該材料也可以為合金。低熔點金屬層61含有焊料、或者以Sn為主要成分的無鉛焊料等。此時,作為可熔導體13,如圖9A所示,也可以使用含有作為內層的高熔點金屬層60、及作為外層的低熔點金屬層61的可熔導體。在此情況下,可熔導體13可以具有高熔點金屬層60之整個表面被低熔點金屬層61被覆的構造,也可以具有除了互相對向的一對側面之外,高熔點金屬層60被低熔點金屬層61被覆的構造。由高熔點金屬層60或者低熔點金屬層61被覆的構造,能夠使用電鍍等已知的成膜技術形成。
又,如圖9B所示,作為可熔導體13,也可以使用含有作為內層的低熔點金屬層61、及作為外層的高熔點金屬層60的可熔導體。在此情況下,可熔導體13也可以具有低熔點金屬層61之整個表面被高熔點金屬層60被覆的構造,也可以具有除了互相對向的一對側面之外,低熔點金屬層61被高熔點金屬層60被覆的構造。
又,可熔導體13如圖10A及圖10B所示,也可以具有高熔點金屬層60與低熔點金屬層61被積層的積層構造。
具體而言,可熔導體13如圖10A所示,也可以以含有由第1電極11及第2電極12支撐的下層、及積層在該下層上的上層之2層構造形成。在此情況下,可以在作為下層的高熔點金屬層60的上面積層作為上層的低熔點金屬層61,相反也可以在作為下層的低熔點金屬層61的上面積層作為上層的高熔點金屬層60。或者,可熔導體13如圖10B所示,也可以以含有內層、及在該內層的上下面上積層的2個外層之3層構造形成。在此情況下,可以在作為內層的高熔點金屬層60的上下面上積層作為外層的2個低熔點金屬層61,相反也可以在作為內層的低熔點金屬層61的上下面上積層作為外層的2個高熔點金屬層60。
又,可熔導體13如圖11所示,也可以具有高熔點金屬層60與低熔點金屬層61被交替積層的4層以上之多層構造。在此情況下,可熔導體13也可以具有整個表面或者除了互相對向的一對側面之外、最外層以外的金屬層被構成最外層的金屬層被覆的構造。
又,可熔導體13也可以具有高熔點金屬層60被以條紋狀的方式積層在作為內層的低熔點金屬層61之表面上的構造。圖12A及圖12B係可熔導體13之俯視圖。
在如圖12A所示的可熔導體13中,在低熔點金屬層61之表面上,藉由形成多個在寬度方向上相隔既定間隔排列、而在長度方向上延伸的線狀高熔點金屬層60,能夠沿著長度方向形成線狀的開口部62,並且低熔點金屬層61在該開口部62露出。在可熔導體13中,因為若低熔點金屬層61在開口部62露出,則由於熔融的低熔點金屬與高熔點金屬的接觸面積增加,高熔點金屬層60的侵蝕作用更加被促進,所以能夠提升可熔導體13的熔斷性。開口部62例如在低熔點金屬層61上,藉由實施構成高熔點金屬層60的金屬的局部電鍍來形成。
又,在可熔導體13中,如圖12B所示,也可以在低熔點金屬層61之表面上,藉由形成多個在長度方向上相隔既定間隔排列、而在寬度方向上延伸的線狀高熔點金屬層60,沿著該寬度方向形成線狀的開口部62。
又,在可熔導體13中,如圖13所示,藉由在低熔點金屬層61之表面上形成高熔點金屬層60,並且在該高熔點金屬層60之整個表面上形成圓形的開口部63,也可以使低熔點金屬層61在該開口部63露出。開口部63例如在低熔點金屬層61上,藉由實施構成高熔點金屬層60的金屬的局部電鍍來形成。
在可熔導體13中,因為若低熔點金屬層61在開口部63露出,則由於熔融的低熔點金屬與高熔點金屬的接觸面積增加,高熔點金屬的侵蝕作用更加被促進,所以能夠提升可熔導體13的熔斷性。
又,在可熔導體13中,如圖14所示,在作為內層的高熔點金屬層60上形成多個開口部64,藉由在該高熔點金屬層60上、使用電鍍技術等使低熔點金屬層61成膜,也可以在開口部64內填充低熔點金屬層61。因此,在可熔導體13中,因為熔融的低熔點金屬與高熔點金屬的接觸面積增大,所以低熔點金屬能夠在更短的時間內侵蝕高熔點金屬。
又,在可熔導體13中,優選使低熔點金屬層61的體積大於高熔點金屬層60的體積。在可熔導體13中,因為藉由由高熔點金屬體15加熱可熔導體13,使該可熔導體13的低熔點金屬在熔融的同時侵蝕高熔點金屬,所以能夠快速使可熔導體13熔融和熔斷。因此,在可熔導體13中,藉由使低熔點金屬層61的體積大於高熔點金屬層60的體積,能夠促進該侵蝕作用、快速遮斷第1電極11、第2電極12之間的通電。
本申請案以2014年1月20日於日本專利局申請之日本專利申請案2014-008133為基礎主張優先權,且參照該案之全部內容以引用之方式併入本文中。
凡熟悉本案技術者根據設計要求及其他因素所作之各種修改,組合,子組合及變更,皆應涵蓋於附加之申請專利範圍及其等效物之範疇內。
本技術也可以採用以下構成。
(1)
一種開關元件,其具備:
可熔導體;
第1電極,連接於所述可熔導體之一端部;
第2電極,連接於所述可熔導體之另一端部;以及
高熔點金屬體,具有比所述可熔導體之熔點高的熔點。
(2)
上述(1)中所述的開關元件,其中,利用伴隨流入所述高熔點金屬體的額定電流以上的過電流而發生的熱量使所述可熔導體熔融。
(3)
上述(1)或(2)中所述的開關元件,其中,所述高熔點金屬體在使所述第1電極與所述第2電極之間的通電遮斷後,利用伴隨額定電流以上的過電流的自身發熱而熔斷。
(4)
上述(1)至(3)中的任一項所述的開關元件,其中,所述高熔點金屬體、所述第1電極及所述第2電極分別為形成在絕緣基板上的電極圖案。
(5)
上述(4)中所述的開關元件,其中,
所述高熔點金屬體、所述第1電極及所述第2電極分別為圖案化形成的高熔點金屬,
該高熔點金屬至少含有銀(Ag)和銅(Cu)中的一種作為其構成元素。
(6)
上述(4)或(5)中所述的開關元件,其中,
作為所述電極圖案的所述高熔點金屬體包含由於電流集中而局部發熱產生高溫的發熱部,
該發熱部為所述高熔點金屬體在與所述可熔導體接近的位置上部分變細的部分。
(7)
上述(6)中所述的開關元件,其中,連接於所述可熔導體的所述第1電極之前端部和連接於所述可熔導體的所述第2電極之前端部中之任一方與所述發熱部接近。
(8)
上述(7)中所述的開關元件,其中,
在連接於所述可熔導體的所述第1電極之前端部和連接於所述可熔導體的所述第2電極之前端部中,與所述發熱部接近的一方之前端部的面積比另一方之前端部的面積大,
並且具有該一方之前端部的電極比具有該另一方之前端部的電極保持更多的所述可熔導體。
(9)
上述(7)或(8)中所述的開關元件,其中,在所述第1電極和所述第2電極中,具有與所述發熱部接近的前端部的一方的電極與所述高熔點金屬體連接。
(10)
上述(1)至(9)中的任一項所述的開關元件,其中,所述高熔點金屬體被絕緣層被覆。
(11)
上述(4)至(10)中的任一項所述的開關元件,其中,在所述高熔點金屬體與所述絕緣基板之間形成有絕緣層。
(12)
上述(1)至(11)中的任一項所述的開關元件,其中,所述第1電極和所述第2電極除了連接有所述可熔導體的部分之外,分別被絕緣層被覆。
(13)
上述(10)至(12)中的任一項所述的開關元件,其中,
所述絕緣層含有絕緣性材料,
所述絕緣性材料含有玻璃。
(14)
上述(1)至(3)中的任一項所述的開關元件,其中,所述高熔點金屬體為至少含有銅和銀中的一種作為其構成元素的箔,或者為至少含有銅和銀中的一種作為其構成元素的絲。
(15)
上述(4)至(14)中的任一項所述的開關元件,其中,所述第1電極和所述第2電極與所述高熔點金屬體在所述絕緣基板的同一平面上並列配置。
(16)
上述(4)至(8)中的任一項所述的開關元件,其中,在所述絕緣基板之一方的面上,所述第1電極和所述第2電極中之一方與連接於該一方之電極的所述可熔導體,隔著絕緣層積層在所述高熔點金屬體上。
(17)
上述(4)至(8)中的任一項所述的開關元件,其中,
在所述絕緣基板之一方的面上,配置所述第1電極及所述第2電極;
在所述絕緣基板之另一方的面上,配置所述高熔點金屬體;
所述高熔點金屬體與所述第1電極和所述第2電極中之一方、及連接於該一方之電極的所述可熔導體相互重疊。
(18)
上述(16)或(17)中所述的開關元件,其中,在所述高熔點金屬體與所述絕緣基板之間形成有絕緣層。
(19)
上述(16)至(18)中的任一項所述的開關元件,其中,所述第1電極和所述第2電極除了連接有所述可熔導體的部分之外,分別被所述絕緣層被覆。
(20)
上述(16)至(19)中的任一項所述的開關元件,其中,
所述絕緣層含有絕緣性材料,
所述絕緣性材料含有玻璃。
(21)
上述(4)至(20)中的任一項所述的開關元件,其中,所述絕緣基板為陶瓷基板。
(22)
上述(1)至(21)中的任一項所述的開關元件,其中,所述可熔導體含有焊料。
(23)
上述(1)至(21)中的任一項所述的開關元件,其中,
所述可熔導體含有低熔點金屬與高熔點金屬;
所述低熔點金屬利用所述高熔點金屬體的發熱熔融,同時侵蝕該高熔點金屬。
(24)
上述(23)中所述的開關元件,其中,
所述低熔點金屬含有焊料,
所述高熔點金屬至少含有銀和銅中的一種作為其構成元素。
(25)
上述(23)或(24)中所述的開關元件,其中,所述可熔導體具有包含作為內層的高熔點金屬層與作為外層的低熔點金屬層之被覆構造。
(26)
上述(23)或(24)中所述的開關元件,其中,所述可熔導體具有包含作為內層的低熔點金屬層與作為外層的高熔點金屬層之被覆構造。
(27)
上述(23)或(24)中所述的開關元件,其中,所述可熔導體具有低熔點金屬層與高熔點金屬層被積層之積層構造。
(28)
上述(23)或(24)中所述的開關元件,其中,所述可熔導體具有低熔點金屬層與高熔點金屬層被交替積層的4層以上之多層構造。
(29)
上述(23)或(24)中所述的開關元件,其中,
所述可熔導體具有作為外層的高熔點金屬層被積層在作為內層的低熔點金屬層之表面上的積層構造,
在該高熔點金屬層上設置有開口部。
(30)
上述(23)或(24)中所述的開關元件,其中,
所述可熔導體包含具有多個開口部的高熔點金屬層、及形成在該高熔點金屬層上的低熔點金屬層,
在所述開口部填充有所述低熔點金屬層。
(31)
上述(23)至(30)中的任一項所述的開關元件,其中,在所述可熔導體中,低熔點金屬的體積比高熔點金屬的體積大。
(32)
上述(1)至(31)中的任一項所述的開關元件,其中,在所述可熔導體上,塗布有助焊劑。
(33)
上述(1)至(32)中的任一項所述的開關元件,其中,所述第1電極和所述第2電極各自的表面被鎳(Ni)/金(Au)電鍍、Ni/鈀(Pd)電鍍及Ni/Pd/Au電鍍中的任一種被覆。
(34)
上述(4)至(33)中的任一項所述的開關元件,其中,
具備設於所述絕緣基板上的蓋部構件,
在所述蓋部構件與所述第1電極和所述第2電極中之任一方重疊的位置上,設置有蓋部電極。
(35)
一種開關電路,其具備:
開關部,包含通過第1熔絲相互連接且與外部電路連接的第1電極和第2電極,藉由遮斷所述第1電極與所述第2電極之間的通電使對所述外部電路的供電停止;
第2熔絲,具有比所述第1熔絲之熔點高的熔點,與跟所述開關部電氣獨立的功能電路連接。
(36)
上述(35)中所述的開關電路,其中,藉由利用伴隨流入所述第2熔絲的額定電流以上的過電流而發生的熱量使所述第1熔絲熔融、遮斷所述第1電極與所述第2電極之間的通電,使對所述外部電路的供電停止。
(37)
上述(35)或(36)中所述的開關電路,其中,所述第2熔絲在使所述第1熔絲熔斷後,利用伴隨額定電流以上的過電流的自身發熱而熔斷。
(38)
一種警報電路,其具備:
驅動電路,包含通過第1熔絲相互連接的第1電極和第2電極,藉由遮斷所述第1電極與所述第2電極之間的通電而停止對警報器的供電;
第2熔絲,跟所述驅動電路電氣獨立,具有比所述第1熔絲之熔點高的熔點;
控制電路,具有所述第2熔絲串聯於電源的功能電路。
(39)
上述(38)中所述的警報電路,其中,藉由利用在所述功能電路異常時伴隨流入所述第2熔絲的額定電流以上的過電流而發生的熱量使所述第1熔絲熔融、遮斷所述第1電極與所述第2電極之間的通電,使對所述警報器的供電停止。
(40)
上述(38)或(39)中所述的警報電路,其中,所述第2熔絲在使所述第1熔絲熔斷後,利用伴隨額定電流以上的過電流的自身發熱而熔斷。
(1)
一種開關元件,其具備:
可熔導體;
第1電極,連接於所述可熔導體之一端部;
第2電極,連接於所述可熔導體之另一端部;以及
高熔點金屬體,具有比所述可熔導體之熔點高的熔點。
(2)
上述(1)中所述的開關元件,其中,利用伴隨流入所述高熔點金屬體的額定電流以上的過電流而發生的熱量使所述可熔導體熔融。
(3)
上述(1)或(2)中所述的開關元件,其中,所述高熔點金屬體在使所述第1電極與所述第2電極之間的通電遮斷後,利用伴隨額定電流以上的過電流的自身發熱而熔斷。
(4)
上述(1)至(3)中的任一項所述的開關元件,其中,所述高熔點金屬體、所述第1電極及所述第2電極分別為形成在絕緣基板上的電極圖案。
(5)
上述(4)中所述的開關元件,其中,
所述高熔點金屬體、所述第1電極及所述第2電極分別為圖案化形成的高熔點金屬,
該高熔點金屬至少含有銀(Ag)和銅(Cu)中的一種作為其構成元素。
(6)
上述(4)或(5)中所述的開關元件,其中,
作為所述電極圖案的所述高熔點金屬體包含由於電流集中而局部發熱產生高溫的發熱部,
該發熱部為所述高熔點金屬體在與所述可熔導體接近的位置上部分變細的部分。
(7)
上述(6)中所述的開關元件,其中,連接於所述可熔導體的所述第1電極之前端部和連接於所述可熔導體的所述第2電極之前端部中之任一方與所述發熱部接近。
(8)
上述(7)中所述的開關元件,其中,
在連接於所述可熔導體的所述第1電極之前端部和連接於所述可熔導體的所述第2電極之前端部中,與所述發熱部接近的一方之前端部的面積比另一方之前端部的面積大,
並且具有該一方之前端部的電極比具有該另一方之前端部的電極保持更多的所述可熔導體。
(9)
上述(7)或(8)中所述的開關元件,其中,在所述第1電極和所述第2電極中,具有與所述發熱部接近的前端部的一方的電極與所述高熔點金屬體連接。
(10)
上述(1)至(9)中的任一項所述的開關元件,其中,所述高熔點金屬體被絕緣層被覆。
(11)
上述(4)至(10)中的任一項所述的開關元件,其中,在所述高熔點金屬體與所述絕緣基板之間形成有絕緣層。
(12)
上述(1)至(11)中的任一項所述的開關元件,其中,所述第1電極和所述第2電極除了連接有所述可熔導體的部分之外,分別被絕緣層被覆。
(13)
上述(10)至(12)中的任一項所述的開關元件,其中,
所述絕緣層含有絕緣性材料,
所述絕緣性材料含有玻璃。
(14)
上述(1)至(3)中的任一項所述的開關元件,其中,所述高熔點金屬體為至少含有銅和銀中的一種作為其構成元素的箔,或者為至少含有銅和銀中的一種作為其構成元素的絲。
(15)
上述(4)至(14)中的任一項所述的開關元件,其中,所述第1電極和所述第2電極與所述高熔點金屬體在所述絕緣基板的同一平面上並列配置。
(16)
上述(4)至(8)中的任一項所述的開關元件,其中,在所述絕緣基板之一方的面上,所述第1電極和所述第2電極中之一方與連接於該一方之電極的所述可熔導體,隔著絕緣層積層在所述高熔點金屬體上。
(17)
上述(4)至(8)中的任一項所述的開關元件,其中,
在所述絕緣基板之一方的面上,配置所述第1電極及所述第2電極;
在所述絕緣基板之另一方的面上,配置所述高熔點金屬體;
所述高熔點金屬體與所述第1電極和所述第2電極中之一方、及連接於該一方之電極的所述可熔導體相互重疊。
(18)
上述(16)或(17)中所述的開關元件,其中,在所述高熔點金屬體與所述絕緣基板之間形成有絕緣層。
(19)
上述(16)至(18)中的任一項所述的開關元件,其中,所述第1電極和所述第2電極除了連接有所述可熔導體的部分之外,分別被所述絕緣層被覆。
(20)
上述(16)至(19)中的任一項所述的開關元件,其中,
所述絕緣層含有絕緣性材料,
所述絕緣性材料含有玻璃。
(21)
上述(4)至(20)中的任一項所述的開關元件,其中,所述絕緣基板為陶瓷基板。
(22)
上述(1)至(21)中的任一項所述的開關元件,其中,所述可熔導體含有焊料。
(23)
上述(1)至(21)中的任一項所述的開關元件,其中,
所述可熔導體含有低熔點金屬與高熔點金屬;
所述低熔點金屬利用所述高熔點金屬體的發熱熔融,同時侵蝕該高熔點金屬。
(24)
上述(23)中所述的開關元件,其中,
所述低熔點金屬含有焊料,
所述高熔點金屬至少含有銀和銅中的一種作為其構成元素。
(25)
上述(23)或(24)中所述的開關元件,其中,所述可熔導體具有包含作為內層的高熔點金屬層與作為外層的低熔點金屬層之被覆構造。
(26)
上述(23)或(24)中所述的開關元件,其中,所述可熔導體具有包含作為內層的低熔點金屬層與作為外層的高熔點金屬層之被覆構造。
(27)
上述(23)或(24)中所述的開關元件,其中,所述可熔導體具有低熔點金屬層與高熔點金屬層被積層之積層構造。
(28)
上述(23)或(24)中所述的開關元件,其中,所述可熔導體具有低熔點金屬層與高熔點金屬層被交替積層的4層以上之多層構造。
(29)
上述(23)或(24)中所述的開關元件,其中,
所述可熔導體具有作為外層的高熔點金屬層被積層在作為內層的低熔點金屬層之表面上的積層構造,
在該高熔點金屬層上設置有開口部。
(30)
上述(23)或(24)中所述的開關元件,其中,
所述可熔導體包含具有多個開口部的高熔點金屬層、及形成在該高熔點金屬層上的低熔點金屬層,
在所述開口部填充有所述低熔點金屬層。
(31)
上述(23)至(30)中的任一項所述的開關元件,其中,在所述可熔導體中,低熔點金屬的體積比高熔點金屬的體積大。
(32)
上述(1)至(31)中的任一項所述的開關元件,其中,在所述可熔導體上,塗布有助焊劑。
(33)
上述(1)至(32)中的任一項所述的開關元件,其中,所述第1電極和所述第2電極各自的表面被鎳(Ni)/金(Au)電鍍、Ni/鈀(Pd)電鍍及Ni/Pd/Au電鍍中的任一種被覆。
(34)
上述(4)至(33)中的任一項所述的開關元件,其中,
具備設於所述絕緣基板上的蓋部構件,
在所述蓋部構件與所述第1電極和所述第2電極中之任一方重疊的位置上,設置有蓋部電極。
(35)
一種開關電路,其具備:
開關部,包含通過第1熔絲相互連接且與外部電路連接的第1電極和第2電極,藉由遮斷所述第1電極與所述第2電極之間的通電使對所述外部電路的供電停止;
第2熔絲,具有比所述第1熔絲之熔點高的熔點,與跟所述開關部電氣獨立的功能電路連接。
(36)
上述(35)中所述的開關電路,其中,藉由利用伴隨流入所述第2熔絲的額定電流以上的過電流而發生的熱量使所述第1熔絲熔融、遮斷所述第1電極與所述第2電極之間的通電,使對所述外部電路的供電停止。
(37)
上述(35)或(36)中所述的開關電路,其中,所述第2熔絲在使所述第1熔絲熔斷後,利用伴隨額定電流以上的過電流的自身發熱而熔斷。
(38)
一種警報電路,其具備:
驅動電路,包含通過第1熔絲相互連接的第1電極和第2電極,藉由遮斷所述第1電極與所述第2電極之間的通電而停止對警報器的供電;
第2熔絲,跟所述驅動電路電氣獨立,具有比所述第1熔絲之熔點高的熔點;
控制電路,具有所述第2熔絲串聯於電源的功能電路。
(39)
上述(38)中所述的警報電路,其中,藉由利用在所述功能電路異常時伴隨流入所述第2熔絲的額定電流以上的過電流而發生的熱量使所述第1熔絲熔融、遮斷所述第1電極與所述第2電極之間的通電,使對所述警報器的供電停止。
(40)
上述(38)或(39)中所述的警報電路,其中,所述第2熔絲在使所述第1熔絲熔斷後,利用伴隨額定電流以上的過電流的自身發熱而熔斷。
1,40,50‧‧‧開關元件
10‧‧‧絕緣基板
10a‧‧‧表面
10f‧‧‧背面
11‧‧‧第1電極
12‧‧‧第2電極
13‧‧‧可熔導體
15‧‧‧高熔點金屬體
16‧‧‧絕緣層
18‧‧‧助焊劑
19‧‧‧連接部
20‧‧‧蓋部構件
21‧‧‧側壁
22‧‧‧頂面部
23‧‧‧蓋部電極
30‧‧‧警報電路
31‧‧‧警報器
32‧‧‧功能電路
35‧‧‧第1熔絲
36‧‧‧第2熔絲
圖1A係表示本技術之一種實施方式的開關元件的啟動前的狀態之俯視圖。
圖1B係圖1A中所示的開關元件的沿著A-A'線之截面圖。
圖1C係圖1A中所示的開關元件之電路圖。
圖2A係表示高熔點金屬體發熱,可熔導體的熔融導體熔斷,第1、第2電極之間的通電遮斷的開關元件的狀態之俯視圖。
圖2B係圖2A中所示的開關元件的沿著A-A'線之截面圖。
圖2C係圖2A中所示的開關元件之電路圖。
圖3A係表示高熔點金屬體熔斷的開關元件的狀態之俯視圖。
圖3B係圖3A中所示的開關元件的沿著A-A'線之截面圖。
圖3C係圖3A中所示的開關元件之電路圖。
圖4係表示警報電路之電路圖。
圖5A係表示高熔點金屬體與第1電極相互連接的開關元件之俯視圖。
圖5B係圖5A中所示的開關元件的沿著A-A'線之截面圖。
圖5C係圖5A中所示的開關元件之電路圖。
圖6係表示在蓋部構件上形成有蓋部電極的開關元件之截面圖。
圖7A係表示在絕緣基板之表面上高熔點金屬體與第1電極及可熔導體相互重疊的開關元件之俯視圖。
圖7B係圖7A中所示的開關元件的沿著A-A'線之截面圖。
圖8A係表示高熔點金屬體被形成在絕緣基板的背面,形成在該絕緣基板表面的第1電極及可熔導體與高熔點金屬體相互重疊的開關元件之俯視圖。
圖8B係圖8A中所示的開關元件的沿著A-A'線之截面圖。
圖9A係表示具備含有高熔點金屬層與低熔點金屬層的被覆構造的可熔導體之立體圖,表示將高熔點金屬層作為內層且該高熔點金屬層被低熔點金屬層被覆的情況。
圖9B係表示具備含有高熔點金屬層與低熔點金屬層的被覆構造的可熔導體之立體圖,表示將低熔點金屬層作為內層且該低熔點金屬層被高熔點金屬層被覆的情況。
圖10A係表示具有高熔點金屬層與低熔點金屬層的積層構造的可熔導體之立體圖,表示該可熔導體具有2層構造的情況。
圖10B係表示具有高熔點金屬層與低熔點金屬層的積層構造的可熔導體之立體圖,表示該可熔導體具有由內層及2個外層構成的3層構造的情況。
圖11係表示具有高熔點金屬層與低熔點金屬層的多層構造的可熔導體之截面圖。
圖12A係表示在高熔點金屬層的表面形成有線狀的開口部、低熔點金屬層在該開口部露出的可熔導體之俯視圖,表示沿著長度方向形成有開口部的情況。
圖12B係表示在高熔點金屬層的表面形成有線狀的開口部、低熔點金屬層在該開口部露出的可熔導體之俯視圖,表示沿著寬度方向形成有開口部的情況。
圖13係表示在高熔點金屬層的表面形成有圓形的開口部,低熔點金屬層在該開口部露出的可熔導體之俯視圖。
圖14係表示在高熔點金屬層上形成有圓形的開口部,在該開口部的內部填充有低熔點金屬層的可熔導體之俯視圖。
圖15A係表示警報元件之一例的啟動前的狀態之截面圖。
圖15B係表示警報元件之一例的啟動後的狀態之截面圖。
Claims (32)
- 一種遮斷元件,其具備: 可熔導體; 第1電極,連接於上述可熔導體之一端部; 第2電極,連接於上述可熔導體之另一端部;以及 高熔點金屬體,具有比上述可熔導體之熔點高的熔點;且 上述高熔點金屬,係由含有鎢(W)、鉬(Mo)、釕(Ru)、Cu及Ag等中的至少一種作為其構成元素的高熔點金屬形成。
- 如請求項1所述的遮斷元件,其中,上述高熔點金屬體為形成在絕緣基板上的電極圖案;且 上述電極圖案是將上述高熔點金屬的合金或組合物、化合物作為導電膏,並使用絲網印刷技術將該導電膏圖案化後、藉由煆燒形成。
- 如請求項1所述的遮斷元件,其中,利用伴隨流入上述高熔點金屬體的過電流而發生的熱量使上述可熔導體熔融。
- 如請求項1所述的遮斷元件,其中,上述高熔點金屬體在使上述第1電極與上述第2電極之間的通電遮斷後,利用伴隨過電流的自身發熱而熔斷。
- 如請求項2所述的遮斷元件,其中, 上述第1電極及上述第2電極分別圖案化,且包含銀(Ag)及銅(Cu)中的至少一種作為其構成元素。
- 如請求項2所述的遮斷元件,其中, 作為上述電極圖案的上述高熔點金屬體包含由於電流集中而局部發熱產生高溫的發熱部, 該發熱部為上述高熔點金屬體在與上述可熔導體接近的位置上部分變細的部分。
- 如請求項6所述的遮斷元件,其中,連接於上述可熔導體的上述第1電極之前端部及連接於上述可熔導體的上述第2電極之前端部中之任一方與上述發熱部接近。
- 如請求項7所述的遮斷元件,其中, 在連接於上述可熔導體的上述第1電極之前端部及連接於上述可熔導體的上述第2電極之前端部中,與上述發熱部接近的一方之前端部的面積比另一方之前端部的面積大, 並且具有該一方之前端部的電極比具有該另一方之前端部的電極保持更多的上述可熔導體。
- 如請求項7所述的遮斷元件,其中,在上述第1電極及上述第2電極中,具有與上述發熱部接近的前端部的一方的電極與上述高熔點金屬體連接。
- 如請求項1所述的遮斷元件,其中, 上述高熔點金屬體被絕緣層被覆。
- 如請求項2所述的遮斷元件,其中,在上述高熔點金屬體與上述絕緣基板之間形成有絕緣層。
- 如請求項1所述的遮斷元件,其中,上述第1電極及上述第2電極除了連接有上述可熔導體的部分之外,分別被絕緣層被覆。
- 如請求項10所述的遮斷元件,其中, 上述絕緣層包含絕緣性材料;且 上述絕緣性材料包含玻璃。
- 如請求項2所述的遮斷元件,其中,上述第1電極及上述第2電極與上述高熔點金屬體並列配置於上述絕緣基板的同一平面。
- 如請求項2所述的遮斷元件,其中,在上述絕緣基板之一方的面上,上述第1電極及上述第2電極中之一方與連接於該一方之電極的上述可熔導體,經由絕緣層積層在上述高熔點金屬體上。
- 如請求項2所述的遮斷元件,其中, 在上述絕緣基板之一方的面上,配置上述第1電極及上述第2電極; 在上述絕緣基板之另一方的面上,配置上述高熔點金屬體; 上述高熔點金屬體與上述第1電極及上述第2電極中之一方、及連接於該一方之電極的上述可熔導體相互重疊。
- 如請求項15所述的遮斷元件,其中,在上述高熔點金屬體與上述絕緣基板之間形成有絕緣層。
- 如請求項15所述的遮斷元件,其中,上述第1電極及上述第2電極除了連接有上述可熔導體的部分之外,分別被上述絕緣層被覆。
- 如請求項15所述的遮斷元件,其中, 上述絕緣層包含絕緣性材料;且 上述絕緣性材料包含玻璃。
- 如請求項2所述的遮斷元件,其中, 上述絕緣基板為陶瓷基板。
- 如請求項1所述的遮斷元件,其中, 上述可熔導體包含焊料。
- 如請求項1所述的遮斷元件,其中, 上述可熔導體含有低熔點金屬與高熔點金屬; 上述低熔點金屬利用上述高熔點金屬體的發熱熔融,並且溶蝕該高熔點金屬。
- 如請求項22所述的遮斷元件,其中, 上述低熔點金屬包含焊料; 上述高熔點金屬至少包含銀和銅中的一種作為其構成元素。
- 如請求項22所述的遮斷元件,其中,上述可熔導體具有包含作為內層的高熔點金屬層與作為外層的低熔點金屬層之被覆構造。
- 如請求項22所述的遮斷元件,其中,上述可熔導體具有包含作為內層的低熔點金屬層與作為外層的高熔點金屬層之被覆構造。
- 如請求項22所述的遮斷元件,其中,上述可熔導體具有低熔點金屬層與高熔點金屬層被積層之積層構造。
- 如請求項22所述的遮斷元件,其中,上述可熔導體具有低熔點金屬層與高熔點金屬層被交互積層的4層以上之多層構造。
- 如請求項22所述的遮斷元件,其中, 上述可熔導體具有作為外層的高熔點金屬層被積層在作為內層的低熔點金屬層之表面的積層構造, 在該高熔點金屬層設置有開口部。
- 如請求項22所述的遮斷元件,其中, 上述可熔導體包含具有多個開口部的高熔點金屬層、及形成在該高熔點金屬層上的低熔點金屬層, 在上述開口部填充有上述低熔點金屬層。
- 如請求項22所述的遮斷元件,其中, 在上述可熔導體中,低熔點金屬的體積比高熔點金屬的體積大。
- 如請求項1所述的遮斷元件,其中, 在上述可熔導體上,塗布有助焊劑。
- 如請求項1所述的遮斷元件,其中, 上述第1電極和上述第2電極各自的表面被鎳(Ni)/金(Au)電鍍、Ni/鈀(Pd)電鍍及Ni/Pd/Au電鍍中的任一種被覆。
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