TW201933409A

TW201933409A - 保險絲元件

Info

Publication number: TW201933409A
Application number: TW108100996A
Authority: TW
Inventors: 米田吉弘
Original assignee: 日商迪睿合股份有限公司
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2019-08-16
Also published as: TWI832836B; WO2019138752A1; CN111527580A; JP2019121550A; CN111527580B; JP7010706B2; KR102442404B1; US20210074502A1; KR20200085896A

Abstract

本發明使用為了提高額定值而具備相當大的尺寸之保險絲單元且維持絕緣性能。
本發明具有保險絲單元2、及收容保險絲單元2之殼體3，殼體3於面向收容保險絲單元2之內部8之內壁表面8a之至少一部分具有藉由伴隨上述保險絲單元2之熔斷之熱而表面熔融之樹脂部4。

Description

保險絲元件

本技術係關於一種保險絲元件，其安裝於電流路徑上，當超過額定值之電流流過時保險絲單元因自發熱而熔斷從而阻斷該電流路徑，特別是關於一種可對應於高額定值、大電流之用途之保險絲元件。

先前使用有當超過額定值之電流流過時因自發熱而熔斷從而阻斷該電流路徑之保險絲單元。作為保險絲單元，例如通常使用將焊料封入玻璃管中之支架固定型保險絲、或於陶瓷基板表面印刷有Ag電極之晶片保險絲、使銅電極之一部分變細並裝入至塑膠殼體中之螺固或插入型保險絲等。

但，於上述既有之保險絲單元中，指出有若電流額定值較低，且因大型化而提高額定值則速斷性較差之問題。

又，於假定回焊安裝用之速斷保險絲元件之情形時，為了不會因回焊之熱而熔融，通常對於保險絲單元而言，熔點為300℃以上之含Pb之高熔點焊料於熔斷特性方面較佳。然而，於RoHS(the Restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment，限制在電氣、電子設備中使用某些有害物質)指令等中，含有Pb之焊料之使用僅被有限地允許，且認為今後無Pb化之要求將增加。

即，作為保險絲單元，要求提高額定值而可對應於大電流，且具備當為超過額定值之過電流時迅速地阻斷電流路徑之速熔斷性。

因此，提出有於具備第1、第2電極之絕緣基板上跨該第1、第2電極間搭載有保險絲單元之保險絲元件(參照文獻1)。

文獻1所記載之保險絲元件安裝於電路基板等時，保險絲單元裝入於第1、第2電極間的電流路徑之一部分，且高於額定值之電流流過時，保險絲單元因自發熱而熔融，從而阻斷電流路徑。
先前技術文獻
專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2014-209467號公報

[發明所欲解決之問題]

此處，這種保險絲元件之用途自電子機器擴展至工業用機械、電動自行車、電動機車、汽車等大電流且高電壓之用途。因此，伴隨著要搭載之電子機器或電池組等之高容量化、高額定值化，要求保險絲元件進一步提高電流額定值。

為了提高電流額定值，有效的是藉由使保險絲單元大型化而實現低電阻化。但，為了提高保險絲元件之電流額定值，需要取得保險絲單元之導體電阻之降低與阻斷電流路徑時之絕緣性能之平衡。即，為了使電流較多流過，需要降低導體電阻，因此需要增大保險絲單元之截面面積。另一方面，如圖15(A)(B)所示，於阻斷電流路徑時，有藉由所產生之電弧放電而使構成保險絲單元80之金屬體80a向周圍飛散從而重新形成電流路徑81之虞，且保險絲單元之截面面積越大，該風險越高。

收容高電流額定值之保險絲單元80之殼體多使用陶瓷材料，但陶瓷材料熱導率較高，高效率地捕捉保險絲單元80之高熱熔融飛散物(冷阱)，其結果，於殼體內壁形成有連續的傳導通道。

又，於先前之對應高電壓之電流保險絲中，需要滅弧劑之封入或螺旋保險絲之製造等複雜之材料或加工製程，於保險絲元件之小型化或電流之高額定值化等方面是不利的。

如上所述，期望開發一種保險絲元件，其使用具備相當大的尺寸之保險絲單元以提高額定值的保險絲單元，且可維持絕緣性能，且為簡易之構成亦可實現小型化、製造步驟之簡化。
[解決問題之技術手段]

為了解決上述課題，本技術之保險絲元件具有保險絲單元、及收容上述保險絲單元之殼體，上述殼體於面向收容上述保險絲單元之內部之內壁表面之至少一部分具有藉由伴隨上述保險絲單元之熔斷之熱而表面熔融之樹脂部。

又，本技術之保險絲元件具有保險絲單元、及收容上述保險絲單元之殼體，上述殼體於面向收容上述保險絲單元之內部之內壁表面之至少一部分具有捕捉上述保險絲單元之熔融飛散物之樹脂部。
[發明之效果]

根據本技術，因於收容保險絲單元之殼體之內壁表面之至少一部分具有捕捉保險絲單元之熔融飛散物之樹脂部，故而藉由被樹脂部捕捉而可防止熔融飛散物連續地附著於到達保險絲單元之通電方向之兩端之內壁面。因此，根據本發明，可防止藉由保險絲單元之熔融飛散物連續地附著於殼體內壁表面而使熔斷之保險絲單元之兩端發生短路之事態。

以下，參照圖示詳細說明應用有本技術之保險絲元件。再者，本技術並不僅限定於以下之實施形態，當然可於未脫離本技術之要旨之範圍內進行各種變更。又，圖式係示意性者，存在各尺寸之比率等與現實者不同之情形。具體的尺寸等應該參考以下之說明進行判斷。又，當然於圖式相互間亦包含相互之尺寸之關係或比率不同之部分。

[保險絲元件]
本技術之保險絲元件1實現小型且高額定值之保險絲元件，當平面尺寸為3～5 mm×5～10 mm，高度為2～5 mm時實現小型，當電阻值為0.2～1 mΩ、50～150 A額定值時實現高額定值化。再者，本發明當然可以應用於具備所有尺寸、電阻值及電流額定值之保險絲元件。

應用有本技術之保險絲元件1如圖1(A)(B)所示，具有保險絲單元2、及收容保險絲單元2之殼體3。保險絲元件1之保險絲單元2之通電方向之兩端部自殼體3之導出口7導出。保險絲單元2係自導出口7導出之兩端部延長至外側且與未圖示之外部電路之連接電極連接之端子部2a、2b。保險絲元件1之端子部2a、2b連接於裝入有保險絲元件1之電路之端子，藉此構成該電路之電流路徑之一部分。保險絲單元2藉由超過額定值之電流通電而因自發熱(焦耳熱)熔斷，從而阻斷裝入有保險絲元件1之電路之電流路徑。

再者，保險絲單元2之端子部2a、2b與外部電路之連接電極可藉由焊料連接等公知方法進行。又，保險絲元件1可將端子部2a、2b連接於成為可對應大電流之外部連接端子之金屬板。保險絲單元2之端子部2a、2b與金屬板之連接可藉由如下來進行，即，可利用焊料等連接材料連接，亦可使與金屬板連接之夾具端子夾持端子部2a、2b，或亦可利用具有導通性之螺釘將端子部2a、2b或夾具端子螺固於金屬板。

[殼體]
殼體3可藉由例如工程塑膠、氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、氧化鋯等具有絕緣性之構件而形成，又，殼體3藉由模鑄成型、粉體成型等、對應於材料之製法而製造。

又，如圖1所示，殼體3設置有導出要收容之保險絲單元2之通電方向之兩端部的導出口7。導出口7形成於殼體3之相對向之壁部，對保險絲單元2之通電方向之兩端部進行支持，且於殼體3內之收納空間8中呈中空狀進行支持。

此處，殼體3較佳為藉由氧化鋁等熱導率相對較高之陶瓷材料形成。殼體3藉由使用導熱性優異之陶瓷材料而將保險絲單元2藉由過電流而發熱之熱有效率地散放至外部，可使中空地受到保持之保險絲單元2局部過熱、熔斷。因此，保險絲單元2僅於有限之部位熔斷，且熔融飛散物之量及附著區域亦受限定。

[樹脂部]
收容保險絲單元2之殼體3具有收容保險絲單元2之收納空間8，於面向保險絲單元2之內壁表面8a之至少一部分具有捕捉保險絲單元2熔斷時產生之熔融飛散物之樹脂部4。樹脂部4係例如於內壁表面8a之與收容於殼體3之保險絲單元2之通電方向之中間位置對向的位置，跨與保險絲單元2之通電方向正交之方向，即跨包圍保險絲單元2之周圍之內壁表面8a之全周形成。藉此，樹脂部4以於收納空間8內，在與上述保險絲單元之通電方向正交之方向上遮住中空地支持保險絲單元2之一對導出口7、7間的內壁表面8a之方式形成。

若樹脂部4於保險絲單元2熔斷時附著有高溫之熔融飛散物11，則如圖2(A)所示，捕捉該熔融飛散物11，且藉由伴隨著熔斷之輻射熱或熔融飛散物11之高熱而熔融，大量熔融飛散物11之一部分侵入樹脂部4之內部。

又，於樹脂部4之表面，熔融飛散物11與陶瓷材料相比難以冷卻，藉由熔融飛散物11自身之熱或伴隨著保險絲單元2熔斷之輻射熱等，熔融飛散物11凝集而大型化。進而，由累積之熔融飛散物11之飛散流所捕捉之一部分熔融飛散物11被釋出。

藉此，殼體3中，熔融飛散物11不沈積於樹脂部4且不連續，且藉由樹脂部4而自導出口7導出之保險絲單元2之兩端部間得以電性絕緣。因此，保險絲元件1於保險絲單元2之熔融飛散物11附著於殼體3之內壁表面8a之情形時，亦可防止藉由保險絲單元2之熔融飛散物11而保險絲單元2之通電方向之兩端發生短路之事態，且可維持較高之絕緣電阻。

樹脂部4使用捕捉高溫之熔融飛散物11且藉由熔融飛散物11之高熱而熔融並供熔融飛散物11之一部分侵入樹脂部4之內部之材料形成，使用熔點較佳為400℃以下，更佳為回焊溫度(例如260℃)以上之材料形成，或使用熱導率較佳為1 W/m・K以下之材料形成。

作為樹脂部4之材料，例如可使用尼龍系(尼龍46、尼龍66、尼龍6、尼龍4T、尼龍6T、尼龍9T、尼龍10T等)或氟系(PTFE、PFA、FEP、ETFE、EFEP、CPT、PCTFE等)樹脂材料形成。

又，樹脂部4可根據材料並藉由塗佈或印刷、蒸鍍、濺鍍、其他公知之樹脂膜或樹脂層之形成方法形成於殼體3之內壁表面8a。又，樹脂部4可由1種樹脂材料形成，亦可積層複數種樹脂材料形成。

再者，樹脂部4如圖1所示，藉由於與保險絲單元2之通電方向之中間位置對向之位置形成而可高效率地絕緣。保險絲單元於超過額定值之過電流流過而因自發熱熔斷時，自支持保險絲單元2之通電方向之兩端之導出口7散熱，因而於距離導出口7最遠之保險絲單元2之通電方向之中間位置處容易過熱、熔斷。因此，藉由於與該中間位置對向之位置配置樹脂部4而可確實地捕捉熔融飛散物11。

又，樹脂部4如圖3(A)(B)所示，亦可跨殼體3之內壁表面8a之整個面形成。此外，形成於殼體3之內壁表面8a之樹脂部4之形成位置或形成圖案可進行任意設計。

[耐電痕性]
此處，由於保險絲單元2伴隨著電流額定值之提高而由過電流所引起的自發熱阻斷時之發熱量亦變多，故而對殼體3之熱影響亦增加。例如，若保險絲元件之電流額定值上升至100 A位準，且額定電壓上升至60 V位準，則亦擔心藉由電流阻斷時之電弧放電而使殼體3之與保險絲單元2對向之表面或樹脂部4碳化，從而漏電流流過而絕緣電阻降低，或著火導致元件殼體破損，或自搭載基板偏移或脫落之事象。

作為立即停止電弧放電並阻斷電路之對策，亦提出有於中空殼體內填充有滅弧劑者，或將保險絲單元呈螺旋狀捲繞於散熱材料之周圍而產生時滯之對應高壓之電流保險絲。但，先前之對應高壓之電流保險絲中，需要有滅弧劑之封入或螺旋保險絲之製造等複雜之材料或加工製程，於保險絲元件之小型化或電流之高額定值化等方面是不利的。

因此，保險絲元件1中，較佳為藉由耐電痕性為250 V以上之材料形成樹脂部4。藉此，藉由由伴隨電流額定值之提高之過電流所引起的發熱阻斷時之電弧放電之大規模化，亦可防止樹脂部4之碳化，防止由漏電流之產生而引起的絕緣電阻之降低或由著火而導致之殼體3之破損。

作為構成樹脂部4之具有耐電痕性之材料，較佳為尼龍系材料。藉由使用尼龍系塑膠材料，可將樹脂部4之耐電痕性設為250 V以上。耐電痕性可藉由基於IEC60112之試驗求取。

於構成樹脂部4之尼龍系塑膠材料之中，特佳為使用尼龍46或尼龍6T、尼龍9T。藉此，樹脂部4可將耐電痕性提高至600 V以上。

[絕緣電阻]
又，殼體3如上所述，就使中空地受到保持之保險絲單元2局部過熱、熔斷，將熔融飛散物之量及附著區域控制為限定者之方面而言，較佳為藉由導熱性優異之陶瓷材料形成。另一方面，包含陶瓷材料之殼體3由於熱導率優異，故而當於殼體3之內壁表面8a附著有高熱之熔融飛散物11時會迅速地冷卻，如圖2(B)所示，有容易形成熔融飛散物11之沈積層，經由沈積之熔融飛散物11於保險絲單元2之端子部2a、2b間產生漏電流之虞。

因此，保險絲元件1藉由形成樹脂部4而如圖2(A)所示，捕捉熔融飛散物11，且樹脂部4藉由伴隨熔斷之輻射熱或熔融飛散物11之高熱而與熔融飛散物11一起熔融，藉此可抑制由熔融飛散物11所導致之沈積層之形成。

即，保險絲元件1藉由使用包含陶瓷材料之殼體3，而使中空地受到保持之保險絲單元2局部過熱、熔斷，將熔融飛散物之量及附著區域控制為限定者，且藉由樹脂部4捕捉熔融飛散物11，且樹脂部4熔融，藉此可防止熔融飛散物11之沈積層之形成，防止漏電流之產生，維持較高之絕緣電阻(例如10¹³ kΩ位準)。

[實施例]
圖4(A)係拍攝包含氧化鋁(陶瓷材料)之殼體之內壁表面之SEM圖像，圖4(B)係拍攝保險絲單元2之熔融飛散物11附著於包含氧化鋁(陶瓷材料)之殼體之狀態之SEM圖像，圖4(C)係將保險絲單元2之熔融飛散物11附著於包含氧化鋁(陶瓷材料)之殼體之狀態進一步放大拍攝之SEM圖像。圖5(A)係拍攝包含尼龍46(尼龍系樹脂材料)之殼體之內壁表面之SEM圖像，圖5(B)係拍攝保險絲單元2之熔融飛散物11附著於包含尼龍46(尼龍系樹脂材料)之殼體之狀態之SEM圖像，圖5(C)係將保險絲單元2之熔融飛散物11附著於包含尼龍46(尼龍系樹脂材料)之殼體之狀態進一步放大拍攝之SEM圖像。

如圖4(B)(C)所示，可知熔融飛散物11緻密地附著於氧化鋁表面而形成沈積層。

另一方面，如圖5(B)(C)所示，可知保險絲單元2之熔融飛散物11稀疏地附著於尼龍46之表面，且形成藉由伴隨熔斷之輻射熱或熔融飛散物11之熱使尼龍46之表面熔融而形成之空隙。以此方式，藉由熔融飛散物11不連續地沈積於樹脂材料之表面，且熔融飛散物11侵入至樹脂材料陷落而形成之空隙中，從而不易形成漏電流之路徑。

測定該等圖4、圖5所示之殼體之絕緣電阻後(阻斷條件：300 A/62 V)，圖4所示之氧化鋁製殼體之絕緣電阻降低至80 kΩ，與此相對，圖5所示之尼龍46製殼體之絕緣電阻為1.8×10¹³ kΩ。

尼龍46製殼體具有優異之絕緣電阻，但尼龍46等樹脂導熱性較低，無法使保險絲單元2之發熱高效率地散熱，保險絲單元2之熔斷區域成為大範圍。因此，大量熔融飛散物11飛散，又，對殼體內表面之附著區域亦成為大範圍。因此，於除了高額定值化以外實現保險絲元件之小型化之情形時，為了維持較高之絕緣電阻，期望熔融飛散物11之量控制於最小限度，對殼體內表面之附著區域亦限定地控制。

該方面如上所述，保險絲元件1藉由使用包含陶瓷材料之殼體3而使中空地受到保持之保險絲單元2局部過熱、熔斷，將熔融飛散物之量及附著區域控制為限定者，且藉由樹脂部4捕捉熔融飛散物11，且樹脂部4熔融，藉此可防止熔融飛散物11之沈積層之形成，防止漏電流之產生，維持較高之絕緣電阻(例如10¹³ kΩ位準)，因此成為有利的。

[保險絲單元]
其次，說明保險絲單元2。保險絲單元2係以焊料或Sn為主成分之無Pb焊料等低熔點金屬、或低熔點金屬與高熔點金屬之積層體。例如圖6所示，保險絲單元2係包含內層與外層之積層構造體，具有低熔點金屬層9作為內層、及高熔點金屬層10作為積層於低熔點金屬層9之外層。

低熔點金屬層9較佳為以Sn為主成分之金屬，係通常稱為「無Pb焊料」之材料。低熔點金屬層9之熔點未必需要高於回焊溫度(例如260℃)，亦可於200℃左右熔融。高熔點金屬層10係積層於低熔點金屬層9之表面之金屬層，例如包含將Ag或Cu或該等中之任一者作為主成分之金屬，於將保險絲元件1藉由回焊爐安裝於外部電路基板上之情形時，亦可具有不熔融之較高之熔點。

保險絲單元2藉由於成為內層之低熔點金屬層9積層作為外層之高熔點金屬層10，即便於回焊溫度超過低熔點金屬層9之熔融溫度之情形時，亦不會導致保險絲單元2熔斷。因此，保險絲元件1可藉由回焊高效率地安裝。

又，保險絲單元2於特定之額定電流流過期間亦不會因自發熱而熔斷。然後，若高於額定之值之電流流過，則可藉由自發熱從低熔點金屬層9之熔點開始熔融，迅速阻斷端子部2a、2b間之電流路徑。例如於由Sn-Bi系合金或In-Sn系合金等構成低熔點金屬層9之情形時，保險絲單元2自140℃或120℃左右之低溫開始熔融。此時，保險絲單元2例如藉由使用含Sn 40%以上之合金作為低熔點金屬，而使已熔融之低熔點金屬層9熔蝕高熔點金屬層10，藉此高熔點金屬層10以低於熔融溫度之溫度熔融。因此，保險絲單元2可利用由低熔點金屬層9所引起之高熔點金屬層10之熔蝕作用而於短時間熔斷。

又，由於保險絲單元2係於成為內層之低熔點金屬層9積層有高熔點金屬層10而構成，故而可使熔斷溫度相較先前之包含高熔點金屬之晶片保險絲等大幅度降低。因此，保險絲單元2與高熔點金屬元件相比，形成得更寬且通電方向形成得更短，藉此大幅提高電流額定值，同時實現小型化，且可抑制熱對與電路基板之連接部位之影響。又，可比具有相同之電流額定值之先前之晶片保險絲更小型化、薄型化，速熔斷性亦優異。

又，保險絲單元2可提高突波之耐性(耐脈衝性)，該突波係將異常高之電壓瞬間施加至裝入有保險絲元件1之電氣系統。即，例如於100 A之電流流過數msec之情形時，保險絲單元2不會熔斷。該方面，因極短時間流過之大電流流過導體之表層(集膚效應)，故保險絲單元2設置有電阻率較低之鍍Ag等之高熔點金屬層10作為外層，因而易使藉由突波所施加之電流流動，可防止由自發熱所引起之熔斷。因此，保險絲單元2與先前之包含焊料合金之保險絲相比，可大幅度提高對突波之耐性。

保險絲單元2可藉由於低熔點金屬層9之表面對高熔點金屬層10使用電解鍍覆法等成膜技術而製造。例如，保險絲單元2可藉由於焊料箔或焊線之表面實施鍍Ag而高效率地製造。又，如圖6(A)所示，保險絲單元2亦可設為使高熔點金屬層10積層於低熔點金屬層9之上下表面之積層構造，如圖6(B)所示，亦可設為對低熔點金屬層9實施電解鍍覆、無電解鍍覆等處理後，藉由切斷為特定長度而自兩端面露出低熔點金屬層9，外周被高熔點金屬層10被覆之被覆構造。再者，於本技術中，保險絲單元2之構造不限定於圖6所示者。

再者，保險絲單元2較佳為使低熔點金屬層9之體積形成得較高熔點金屬層10之體積多。保險絲單元2因自發熱而低熔點金屬熔融，藉此熔蝕高熔點金屬，從而可迅速地熔融、熔斷。因此，保險絲單元2藉由使低熔點金屬層9之體積形成得較高熔點金屬層10之體積多而可促進該熔蝕作用，迅速地阻斷端子部2a、2b間。

[變形限制部]
又，如圖7所示，保險絲單元2亦可設置抑制熔融之低熔點金屬之流動且限制變形之變形限制部6。藉此，藉由大面積化而於高額定值化、低電阻化之保險絲單元2中，亦可於回焊加熱時等抑制由低熔點金屬之流動所引起之變形，且防止熔斷特性之變動。

變形限制部6係設置於保險絲單元2之表面，且如圖7所示，設置於低熔點金屬層9之1個或複數個孔12之側面之至少一部分藉由與高熔點金屬層10連續之第2高熔點金屬層14被覆而成。孔12例如可藉由向低熔點金屬層9刺入針等尖銳體，或使用模具對低熔點金屬層9實施衝壓加工等而形成。又，孔12之形狀例如可採用橢圓形、長方形、其他任意之形狀。又，孔12亦可形成於保險絲單元2之成為熔斷部之中央部，亦可均勻地形成於整個面。再者，藉由於對應於熔斷部之位置形成孔12而可減少熔斷部中之熔融金屬量且使之高電阻化，使之更迅速地過熱熔斷。

構成第2高熔點金屬層14之材料與構成高熔點金屬層10之材料同樣地具有不會根據回焊溫度而熔融之較高之熔點。又，就製造效率而言，較佳為第2高熔點金屬層14由與高熔點金屬層10相同之材料於高熔點金屬層10之形成步驟中共同形成。

[助焊劑]
再者，保險絲元件1為了防止高熔點金屬層10或低熔點金屬層9之氧化、及熔斷時去除氧化物及提高焊料之流動性，亦可於保險絲單元2之正面或背面塗佈未圖示之助焊劑。

於藉由塗佈助焊劑而於外層之高熔點金屬層10之表面形成以Sn為主成分之無Pb焊料等抗氧化膜之情形時，亦可去除該抗氧化膜之氧化物，可有效地防止高熔點金屬層10之氧化，維持、提高熔斷特性。

[保險絲熔斷]
此類保險絲元件1具有圖8(A)所示之電路構成。保險絲元件1經由端子部2a、2b安裝於外部電路，藉此裝入於該外部電路之電流路徑上。保險絲元件1於特定之額定電流於保險絲單元2流動期間，亦不會因自發熱而熔斷。然後，保險絲元件1若超過額定值之過電流通電，因保險絲單元2自發熱而保險絲單元2伴隨著電弧放電之產生而熔斷，阻斷端子部2a、2b間，藉此阻斷該外部電路之電流路徑(圖8(B))。

此時，由於保險絲元件1於收容保險絲單元2之殼體3之內壁表面8a之至少一部分具有捕捉保險絲單元2之熔融飛散物11之樹脂部4，故而可藉由熔融飛散物11被樹脂部4非連續狀態地捕捉而防止連續地附著於到達保險絲單元2之通電方向之兩端之內壁表面8a。因此，保險絲元件1可防止藉由保險絲單元2之熔融飛散物11連續地附著於殼體3之內壁表面8a而使熔斷之保險絲單元2之兩端發生短路之事態。

[保險絲元件之變化例]
其次，說明應用有本技術之保險絲元件之變化例。再者，於以下之說明中，關於與上述保險絲元件1相同之構成，附上相同之符號省略其詳細說明。應用有本發明之保險絲元件20如圖9(A)(B)所示，具備：基底構件21；保險絲單元2，其安裝於基底構件21之表面21a上；罩蓋構件22，其覆蓋安裝有保險絲單元2之基底構件21之表面21a上，與基底構件21一起構成收容保險絲單元2之元件殼體28。

保險絲元件20之藉由基底構件21與罩蓋構件22所構成之元件殼體28相當於收容上述保險絲單元2之殼體3。元件殼體28係形成有向藉由基底構件21及罩蓋構件22接合所形成之元件殼體28之外導出一對端子部2a、2b之導出口7。保險絲單元2可經由從導出口7導出之端子部2a、2b而與外部電路之連接電極連接。

基底構件21可藉由與上述殼體3同樣之材料形成，例如藉由液晶聚合物等工程塑膠、氧化鋁、玻璃陶瓷、莫來石、氧化鋯等之具有絕緣性之構件形成。此外，基底構件21亦可使用用於玻璃環氧化物基板、酚基板等印刷配線基板之材料。

罩蓋構件22與基底構件21同樣，可藉由與上述殼體3同樣之材料形成，例如可藉由各種工程塑膠、陶瓷等之具有絕緣性之構件形成。又，罩蓋構件22例如經由絕緣性之接著劑而與基底構件21連接，或藉由與基底構件21之間設置嵌合機構而連接。

又，如圖9(B)所示，基底構件21於安裝有保險絲單元2之表面21a形成有槽部23。又，罩蓋構件22亦與槽部23對向地形成有槽部29。如圖10(A)(B)所示，槽部23、29係保險絲單元2熔融、阻斷之空間，保險絲單元2位於槽部23、29之部位藉由與熱導率較低之空氣接觸，而溫度較與基底構件21及罩蓋構件22相接之其他部位相對升高，成為熔斷之熔斷部2c。

又，基底構件21於槽部23之內壁表面之至少一部分形成有上述樹脂部4，罩蓋構件22於槽部29之內壁表面之至少一部分形成有上述樹脂部4。保險絲元件20由於保險絲單元2由槽部23、29覆蓋，故而即使於伴隨著因過電流所產生之電弧放電的自發熱阻斷時，熔融金屬亦可藉由樹脂部4捕捉，防止向周圍之飛散。又，保險絲元件20藉由保險絲單元2之熔融飛散物11被樹脂部4非連續狀態地捕捉而可防止連續地附著於到達保險絲單元2之通電方向之兩端之內壁表面。因此，保險絲元件20可防止藉由保險絲單元2之熔融飛散物11連續地附著於槽部23、29之內壁表面而使熔斷之保險絲單元2之兩端發生短路之事態。

樹脂部4沿著槽部23、29之長度方向連續形成，跨保險絲單元2之整個寬度對向，且具有保險絲單元2之整個寬度以上之長度。又，樹脂部4較佳為形成於跨槽部23、29之長度方向之整個長度的底面及4邊與底面鄰接之各側面。

再者，亦可使基底構件21與保險絲單元2之間介存適當導電性之接著劑或焊料。保險絲元件20經由接著劑或焊料連接基底構件21與保險絲單元2，藉此相互之密接性提高，可使熱更高效率地傳遞至基底構件21，且相對地使熔斷部2c過熱、熔斷。

再者，保險絲元件20如圖11所示，亦可於基底構件21之表面21a上設置第1電極24及第2電極25來代替於基底構件21設置槽部23。第1、第2電極24、25分別藉由Ag或Cu等之導電圖案形成，亦可於表面適當地設置鍍Sn、鍍Ni/Au、鍍Ni/Pd、鍍Ni/Pd/Au等保護層作為抗氧化對策。

第1及第2電極24、25經由連接用焊料連接有保險絲單元2。保險絲單元2藉由連接於第1、第2電極24、25而使除熔斷部2c以外之部位中之散熱效果提高，可使熔斷部2c更有效地過熱、熔斷。

於圖11所示之構成中，亦於基底構件21及罩蓋構件22形成有樹脂部4。此時，較佳為於樹脂部4與保險絲單元2之間形成有空隙，但於樹脂部4與保險絲單元2相接之情形時，亦由於樹脂部4之導熱性低於第1、第2電極24、25，故而可相對地使熔斷部2c過熱、熔斷。再者，於圖11所示之構成中，保險絲元件20亦可於基底構件21設置槽部23，於罩蓋構件22設置槽部29，於槽部23、29分別設置樹脂部4。

又，保險絲元件20亦可於基底構件21之背面21b設置與第1、第2電極24、25電性連接之第1、第2外部連接電極24a、25a來代替於保險絲單元2設置端子部2a、2b，或如圖12所示與端子部2a、2b一起設置。第1、第2電極24、25與第1、第2外部連接電極24a、25a經由貫通基底構件21之通孔26或齒形結構等實現導通。第1、第2外部連接電極24a、25a亦分別藉由Ag或Cu等之導電圖案形成，亦可於表面適當地設置鍍Sn、鍍Ni/Au、鍍Ni/Pd、鍍Ni/Pd/Au等保護層作為抗氧化對策。保險絲元件20代替端子部2a、2b或與端子部2a、2b一起經由第1、第2外部連接電極24a、25a安裝於外部電路基板之電流路徑上。

再者，於圖11、圖12所示之保險絲元件20中，離開基底構件21之表面21a安裝有保險絲單元2。因此，保險絲元件20即使於保險絲單元2熔融時，熔融金屬於第1、第2電極24、25間熔斷亦不會陷入基底構件21，與上述樹脂部4之效果互相結合，可確實地維持端子部2a、2b間及第1、第2電極24、25間之絕緣電阻。

再者，保險絲元件20為了防止高熔點金屬層10或低熔點金屬層9之氧化、及熔斷時去除氧化物及提高焊料之流動性，亦可於保險絲單元2之正面或背面塗佈未圖示之助焊劑。

[端子部]
又，如圖9所示，保險絲元件20亦可使導出至殼體3之外部之保險絲單元2之端子部2a、2b以沿著基底構件21之側面之方式折曲。保險絲單元2藉由使端子部2a、2b折曲而嵌合於基底構件21之側面，且端子部2a、2b面向基底構件21之底面側。藉此，保險絲元件1藉由基底構件21之底面成為安裝面，端子部2a、2b與外部電路基板之連接電極連接而可表面安裝。

又，保險絲元件20藉由將端子部2a、2b形成於保險絲單元2而無需於基底構件21之搭載有保險絲單元2之表面設置電極且無需於基底構件21之背面設置與該電極連接之外部連接電極，可簡化製造步驟，又，可由保險絲單元2自身規定電流額定值而並非由基底構件21之電極及外部連接電極間之導通電阻使電流額定值受到速率限制，且可提高電流額定值。

端子部2a、2b藉由將搭載於基底構件21之表面之保險絲單元2之端部以沿著基底構件21之側面之方式彎曲而形成，藉由適當地向外側或內側進一步彎曲一次或複數次而形成。藉此，保險絲單元2於大致平坦之主面與彎曲之端面之間形成有彎曲部。

然後，保險絲元件20若端子部2a、2b暴露於元件外部且安裝於外部電路基板，則端子部2a、2b藉由焊料等與形成於該外部電路基板之連接電極連接，藉此保險絲單元2裝入於外部電路。

[發熱體]
又，本技術如圖13(A)(B)所示，亦可應用於在基底構件21設置有發熱體41之保險絲元件40。再者，於以下之說明中，關於與上述保險絲元件1、20相同之構件，附上相同之符號省略其詳細說明。應用有本發明之保險絲元件40具備：基底構件21；發熱體41，其積層於基底構件21，由絕緣構件42所覆蓋；第1電極24及第2電極25，其形成於基底構件21之兩端；發熱體引出電極45，其以與發熱體41重疊之方式積層於基底構件21上，電性連接於發熱體41；保險絲單元2，其兩端分別連接於第1、第2電極24、25，中央部連接於發熱體引出電極45。然後，保險絲元件40藉由基底構件21與罩蓋構件22相互接著或嵌合而構成元件殼體28。又，罩蓋構件22如上所述，於內壁表面之至少一部分形成有上述樹脂部4。

於基底構件21之表面21a，於相對向之兩端部形成有第1、第2電極24、25。第1、第2電極24、25若發熱體41通電發熱，則熔融之保險絲單元2藉由其潤濕性聚集，使端子部2a、2b間熔斷。

發熱體41係具有若通電則發熱之導電性之構件，例如包含鎳鉻合金、W、Mo、Ru等或包含該等之材料。發熱體41使用網版印刷技術於基底構件21上圖案形成將該等之合金或組合物、化合物之粉狀體與樹脂黏合劑等混合形成糊狀者，可藉由煅燒等形成。

又，保險絲元件40係發熱體41藉由絕緣構件42被覆，且以經由絕緣構件42而與發熱體41相對向之方式形成有發熱體引出電極45。發熱體引出電極45連接有保險絲單元2，藉此發熱體41經由絕緣構件42及發熱體引出電極45而與保險絲單元2重疊。絕緣構件42係為實現發熱體41之保護及絕緣且將發熱體41之熱高效率地傳遞至保險絲單元2而設置，例如包含玻璃層。

再者，發熱體41亦可形成於積層於基底構件21之絕緣構件42之內部。又，發熱體41亦可形成於與形成有第1、第2電極24、25之基底構件21之表面21a相反側之背面21b，或亦可與第1、第2電極24、25鄰接形成於基底構件21之表面21a。又，發熱體41亦可形成於基底構件21之內部。

又，發熱體41之一端經由形成於基底構件21之表面21a上之第1發熱體電極48而與發熱體引出電極45連接，另一端與形成於基底構件21之表面21a上之第2發熱體電極49連接。發熱體引出電極45與第1發熱體電極48連接且與發熱體41重疊積層於絕緣構件42上，從而與保險絲單元2連接。藉此，發熱體41經由發熱體引出電極45而與保險絲單元2電性連接。再者，發熱體引出電極45介隔絕緣構件42重疊配置於發熱體41，藉此可使保險絲單元2熔融，且容易凝集熔融導體。

又，第2發熱體電極49形成於基底構件21之表面21a上，經由齒形結構而與形成於基底構件21之背面21b之發熱體供電電極49a(參照圖14(A))連續。

保險絲元件40自第1電極24跨及第2電極25經由發熱體引出電極45而連接有保險絲單元2。保險絲單元2經由連接用焊料等連接材料料連接於第1、第2電極24、25及發熱體引出電極45上。

[助焊劑]
又，保險絲元件40為了防止高熔點金屬層10或低熔點金屬層9之氧化及硫化、及熔斷時去除氧化物及硫化物及提高焊料之流動性，亦可於保險絲單元2之正面或背面塗佈助焊劑47。藉由塗佈助焊劑47而於保險絲元件40之實際使用時，可提高低熔點金屬層9(例如焊料)之潤濕性，且去除低熔點金屬熔解期間之氧化物及硫化物，使用對高熔點金屬(例如Ag)之熔蝕作用提高熔斷特性。

又，於藉由塗佈助焊劑47而於最外層之高熔點金屬層10之表面形成以Sn為主成分之無Pb焊料等抗氧化膜之情形時，亦可去除該抗氧化膜之氧化物，可有效地防止高熔點金屬層10之氧化及硫化，維持、提高熔斷特性。

再者，第1、第2電極24、25、發熱體引出電極45及第1、第2發熱體電極48、49藉由例如Ag或Cu等之導電圖案形成，較佳為適當地於表面形成有鍍Sn、鍍Ni/Au、鍍Ni/Pd、鍍Ni/Pd/Au等保護層。藉此，可防止表面之氧化及硫化，且抑制保險絲單元2之連接用焊料等連接材料所引起之第1、第2電極24、25及發熱體引出電極45之熔蝕。

又，保險絲元件40藉由保險絲單元2與發熱體引出電極45連接而構成向發熱體41之通電路徑之一部分。因此，保險絲元件40於保險絲單元2熔融而與外部電路之連接被阻斷時，向發熱體41之通電路徑亦被阻斷，因而可停止發熱。

[電路圖]
應用有本發明之保險絲元件40具有如圖14所示之電路構成。即，保險絲元件40係包含如下之電路構成，即，保險絲單元2，其經由發熱體引出電極45而跨一對端子部2a、2b間串聯連接；及發熱體41，其經由保險絲單元2之連接點而通電發熱，藉此使保險絲單元2熔融。然後，保險絲元件40之設置於保險絲單元2之兩端部之端子部2a、2b及與第2發熱體電極49連接之發熱體供電電極49a連接於外部電路基板。藉此，保險絲元件40之保險絲單元2經由端子部2a、2b串聯連接於外部電路之電流路徑上，發熱體41經由發熱體供電電極49a而與設置於外部電路之電流控制元件連接。

[保險絲熔斷]
包含此種電路構成之保險絲元件40於需要阻斷外部電路之電流路徑之情形時，藉由設置於外部電路之電流控制元件而使發熱體41通電。藉此，保險絲元件40藉由發熱體41之發熱而使裝入外部電路之電流路徑上之保險絲單元2熔融，保險絲單元2之熔融導體藉由牽引至潤濕性較高之發熱體引出電極45及第1、第2電極24、25而使保險絲單元2熔斷。藉此，保險絲單元2確實地於端子部2a～發熱體引出電極45～端子部2b之間熔斷(圖14(B))，可阻斷外部電路之電流路徑。又，藉由保險絲單元2熔斷而亦停止向發熱體41之供電。

此時，保險絲單元2藉由發熱體41之發熱而自熔點低於高熔點金屬層10之低熔點金屬層9之熔點開始熔融，開始熔蝕高熔點金屬層10。因此，保險絲單元2藉由利用由低熔點金屬層9所引起之高熔點金屬層10之熔蝕作用使高熔點金屬層10以低於熔融溫度之溫度熔融，可迅速地阻斷外部電路之電流路徑。

又，如上所述，保險絲元件40於罩蓋構件22之內壁表面之至少一部分形成有樹脂部4。保險絲元件40由於保險絲單元2由罩蓋構件22覆蓋，故而於伴隨著由過電流所產生之電弧放電的自發熱阻斷時，熔融金屬亦可藉由罩蓋構件22捕捉，防止向周圍之飛散。又，保險絲元件40藉由保險絲單元2之熔融飛散物11被樹脂部4非連續狀態地捕捉而可防止連續地附著於到達保險絲單元2之通電方向之兩端之內壁表面。因此，保險絲元件40可防止藉由保險絲單元2之熔融飛散物11連續地附著於罩蓋構件22之內壁表面而熔斷之保險絲單元2之兩端發生短路之事態。

再者，保險絲元件40亦可於基底構件21之第1電極24與絕緣構件42之間、或基底構件21之第2電極25與絕緣構件42之間形成有樹脂部4。藉由於絕緣構件42與第1、第2電極24、25之間形成樹脂部4，即便於該區域附著有保險絲單元2之熔融飛散物11時，亦可藉由樹脂部4捕捉。

再者，上述保險絲元件20、40藉由焊料等將保險絲單元2之端子部2a、2b連接於設置於外部電路基板之外部連接端子，從而表面安裝於該外部電路基板，應用有本技術之保險絲元件20、40亦可用於除了表面安裝以外之連接。

例如，應用有本技術之保險絲元件20、40亦可使保險絲單元2之端子部2a、2b連接於成為能夠對應大電流之外部連接端子之金屬板。保險絲單元2之端子部2a、2b與金屬板之連接可藉由如下來進行，即，可利用焊料等連接材料連接，亦可使與金屬板連接之夾具端子夾持端子部2a、2b，或亦可利用具有導通性之螺釘將端子部2a、2b或夾具端子螺固於金屬板。

1‧‧‧保險絲元件

2‧‧‧保險絲單元

2a‧‧‧端子部

2b‧‧‧端子部

2c‧‧‧熔斷部

3‧‧‧殼體

4‧‧‧樹脂部

6‧‧‧變形限制部

7‧‧‧導出口

8‧‧‧收納空間

8a‧‧‧內壁表面

9‧‧‧低熔點金屬層

10‧‧‧高熔點金屬層

11‧‧‧熔融飛散物

12‧‧‧孔

14‧‧‧第2高熔點金屬層

20‧‧‧保險絲元件

21‧‧‧基底構件

21a‧‧‧表面

21b‧‧‧背面

22‧‧‧罩蓋構件

23‧‧‧槽部

24‧‧‧第1電極

24a‧‧‧第1外部連接電極

25‧‧‧第2電極

25a‧‧‧第2外部連接電極

26‧‧‧通孔

28‧‧‧元件殼體

29‧‧‧槽部

40‧‧‧保險絲元件

41‧‧‧發熱體

42‧‧‧絕緣構件

45‧‧‧發熱體引出電極

47‧‧‧助焊劑

48‧‧‧第1發熱體電極

49‧‧‧第2發熱體電極

49a‧‧‧發熱體供電電極

80‧‧‧保險絲單元

80a‧‧‧金屬體

81‧‧‧電流路徑

圖1係表示應用有本技術之保險絲元件之剖視圖，(A)表示保險絲單元之熔斷前，(B)表示保險絲單元之熔斷後。

圖2(A)係表示藉由樹脂部捕捉有熔融飛散物之狀態之剖視圖，圖2(B)係表示未設置樹脂部而於殼體之內壁表面形成有熔融飛散物之沈積層之狀態之剖視圖。

圖3係表示應用有本技術之保險絲元件之變化例之剖視圖，(A)表示保險絲單元之熔斷前，(B)表示保險絲單元之熔斷後。

圖4(A)係拍攝包含氧化鋁(陶瓷材料)之殼體之內壁表面之SEM圖像，圖4(B)係拍攝保險絲單元之熔融飛散物附著於包含氧化鋁(陶瓷材料)之殼體之狀態之SEM圖像，圖4(C)係將保險絲單元之熔融飛散物附著於包含氧化鋁(陶瓷材料)之殼體之狀態進一步放大拍攝之SEM圖像。

圖5(A)係拍攝包含尼龍46(尼龍系樹脂材料)之殼體之內壁表面之SEM圖像，圖5(B)係拍攝保險絲單元之熔融飛散物附著於包含尼龍46(尼龍系樹脂材料)之殼體之狀態之SEM圖像，圖5(C)係將保險絲單元之熔融飛散物附著於包含尼龍46(尼龍系樹脂材料)之殼體之狀態進一步放大拍攝之SEM圖像。

圖6(A)係表示設為使高熔點金屬層積層於低熔點金屬層之上下表面之積層構造之保險絲單元之外觀立體圖，圖6(B)係表示設為低熔點金屬層露出兩端面、外周被高熔點金屬層被覆之被覆構造之保險絲單元之外觀立體圖。

圖7係表示設置有變形限制部之保險絲單元之剖視圖。

圖8係表示保險絲元件之電路構成之圖，(A)表示保險絲單元之熔斷前，(B)表示保險絲單元之熔斷後。

圖9係表示應用有本技術之保險絲元件之變化例之圖，(A)係外觀立體圖，(B)係剖視圖。

圖10係表示圖9所示之保險絲元件之變化例之熔斷後之圖，(A)係卸下罩蓋構件之狀態之外觀立體圖，(B)係剖視圖。

圖11係表示應用有本技術之保險絲元件之變化例之剖視圖。

圖12係表示應用有本技術之保險絲元件之變化例之剖視圖。

圖13係表示應用有本技術之保險絲元件之變化例之圖，(A)係表示具有搭載有保險絲單元之發熱體之基底構件之頂視圖，(B)係剖視圖。

圖14係圖13所示之保險絲元件之電路圖，(A)表示保險絲單元之熔斷前、(B)表示保險絲單元之熔斷後。

圖15係表示先前之保險絲元件之剖視圖，(A)表示保險絲單元之熔斷前，(B)表示保險絲單元之熔斷後。

Claims

一種保險絲元件，其包括：保險絲單元；及殼體，其收容上述保險絲單元，上述殼體係於面向收容上述保險絲單元之內部之內壁表面之至少一部分具有藉由伴隨上述保險絲單元之熔斷之熱而表面熔融之樹脂部。
一種保險絲元件，其包括：保險絲單元；及殼體，其收容上述保險絲單元，上述殼體係於面向收容上述保險絲單元之內部之內壁表面之至少一部分具有捕捉上述保險絲單元之熔融飛散物之樹脂部。
如請求項2之保險絲元件，其中上述樹脂部所捕捉之上述熔融飛散物為非連續狀態。
如請求項1至3中任一項之保險絲元件，其中上述樹脂部使用尼龍系或氟系之樹脂材料而形成。
如請求項1至3中任一項之保險絲元件，其中上述殼體藉由陶瓷材料形成。
如請求項1至3中任一項之保險絲元件，其中上述樹脂部包含耐電痕性為250 V以上之材料。
如請求項1至3中任一項之保險絲元件，其中上述樹脂部包含耐電痕性為600 V以上之材料。
如請求項1至3中任一項之保險絲元件，其中上述樹脂部包含熔點為400℃以下之材料。
如請求項1至3中任一項之保險絲元件，其中上述樹脂部包含熱導率為1 W/m・K以下之材料。
如請求項1至3中任一項之保險絲元件，其中上述殼體對上述保險絲單元之在通電方向上隔開之2個部位進行支持，且以中空支持該受到支持之部位之間。
如請求項10之保險絲元件，其中上述殼體以於與上述保險絲單元之通電方向正交之方向遮住上述內壁之上述受到支持之部位之間的方式形成上述樹脂部。
如請求項1至3中任一項之保險絲元件，其中上述樹脂部形成於上述內壁表面之整個面。
如請求項1至3中任一項之保險絲元件，其中上述保險絲單元係將內層設為低熔點金屬層、將外層設為高熔點金屬層之積層體。
如請求項1至3中任一項之保險絲元件，其具備發熱體，上述保險絲單元藉由由上述發熱體通電所引起之發熱而熔斷。