TWI655661B - 開關元件、開關電路以及警報電路 - Google Patents

Abstract

本發明可不利用物理性的機械要素的連動而實現小型化、且迅速使電路運行。本發明包括：絕緣基板(10)、靠近地形成於絕緣基板(10)上的第1電極、第2電極(11、12)、搭載於第1電極(11)上的第1可熔導體(13)、及形成於絕緣基板(10)且熔點高於第1可熔導體(13)的高熔點金屬體(15)，並且，利用伴隨向高熔點金屬體(15)通入過電流而產生的發熱使第1可熔導體(13)熔融，經由該熔融導體將第1電極(11)及第2電極(12)連接，使第1電極(11)及第2電極(12)電氣短路。

Description

開關元件、開關電路以及警報電路

本發明有關於一種開關(switch)元件及開關電路，尤其關於能實現小型化、且容易組入至藉由表面安裝而運作的元件中的開關元件及開關電路。

作為使警報器運行的開關元件，一般使用警報用保險絲(fuse)。若表示警報用保險絲的一例，則如圖16(A)、圖16(B)所示，於保險絲支架(holder)100內，設有分別與使警報器運行的警報電路105連接且平常為相離地配置的一對警報接點101、警報接點102、使警報接點101與警報接點102接觸的彈簧(spring)103、及使彈簧103保持於向與警報接點102相離的位置施加壓力的位置的熔斷絲104。

警報接點101、警報接點102是藉由接觸而使警報電路105運行的接點，且由板彈簧等具有彈性的導通材料形成，且為靠近配置。警報電路105例如使蜂鳴器(buzzer)或燈(lamp)運行、利用閘流體(thyristor)或繼電器(relay)電路的驅動等而使警報系統運行等。

彈簧103藉由熔斷絲104而保持為向與警報接點102相離的位置賦能的狀態。而且，彈簧103是藉由熔斷絲104的熔斷而恢復彈性，且擠壓警報接點102而與警報接點101接觸。

熔斷絲104保持為使彈簧103彈性移位的狀態，且若根據各種感測器(sensor)的檢測而通電則會因自發熱而熔斷，從而使彈簧103開放。

[現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2001-76610號公報

現有的警報用保險絲中使用有以下構成：藉由熔斷絲104而保持為使彈簧103彈性移位的狀態，且藉由使熔斷絲104熔斷而使該彈簧103的應力放鬆，從而物理性地擠壓警報接點102，藉此，使警報接點101、警報接點102間短路。於此種警報用保險絲中，使用有利用機械要素的物理性連動而使警報電路運行的構成，故而，確保警報接點101、警報接點102或彈簧103的可動範圍等使警報用保險絲的構成變大，難以使用於狹小化的電路中，且製造成本亦高。

並且，為了使警報接點101、警報接點102短路，須使熔斷絲104熔斷，因此，只要不持續通入超過額定值的電流、使熔斷絲104熔斷，則無法使警報電路運行。

因此，本發明的目的在於提供一種可不利用物理性的機械要素的連動而能實現小型化、且迅速使電路運行的開關元件及開關電路、以及使用其的警報電路。

為了解決所述課題，本發明的開關元件包括：絕緣基板；第1電極、第2電極，靠近地形成於所述絕緣基板上；第1可熔導體，搭載於所述第1電極上；及高熔點金屬體，形成於所述絕緣基板，且熔點高於所述第1可熔導體；且利用伴隨對所述高熔點金屬體通電而產生的發熱來使所述第1可熔導體熔融，經由所述第1可熔導體的熔融導體將所述第1電極及第2電極連接，使所述第1電極及第2電極電氣短路。

並且，本發明的開關電路包括：開關部，具有第1電極及第2電極，所述第1電極及第2電極是彼此開路且與外部電路連接、並且於至少一方搭載有可熔導體，藉由使所述第1電極及第2電極短路而使所述外部電路運行；及保險絲，具有高於所述可熔導體的熔點的熔點，且連接於電性上獨立於所述開關部而形成的功能電路；利用伴隨所述功能電路對所述保險絲通電而產生的發熱，使所述可熔導體熔融，利用所述可熔導體的熔融導體而使所述第1電極、第2電極短路，從而使所述外部電路運行。

並且，本發明的警報電路包括：運行電路，具有彼此開路且於至少一方搭載有可熔導體的第1電極、第2電極，利用使所述第1電極、第2電極短路的開關部而使警報器運行；及控制 電路，具有保險絲與功能電路，所述控制電路是電性上獨立於所述運行電路而形成，所述保險絲高於所述可熔導體，所述功能電路與所述保險絲串聯地連接於電源；伴隨所述功能電路異常時流動的過電流而令所述保險絲熔斷，利用熔斷時產生的熱使所述可熔導體熔融，且利用所述可熔導體的熔融導體使所述第1電極、第2電極短路，從而使所述警報器運行。

根據本發明，能不使用彈簧或警報接點等機械要素、且不利用機械要素的物理性連動而實現構成，因此，於絕緣基板的面內，能緊湊(compact)地設計，且亦可安裝於狹小化的安裝區域。並且，根據本發明，因利用高熔點金屬體的熱而使開關接通(on)，故而，無需阻斷保險絲便能探測到異常的過電流且使電路運行。進而，根據本發明，能利用回焊(reflow)安裝等對絕緣基板進行表面安裝，且亦能簡單地安裝於狹小化的安裝區域。

1、40、50‧‧‧開關元件

2‧‧‧開關

10‧‧‧絕緣基板

10a‧‧‧表面

10b~10e‧‧‧側緣

10f‧‧‧背面

11‧‧‧第1電極

11a、12a‧‧‧外部連接端子

11b、12b‧‧‧前端部

12‧‧‧第2電極

13‧‧‧第1可熔導體

14‧‧‧第2可熔導體

15‧‧‧高熔點金屬體

15a‧‧‧外部連接端子

15b‧‧‧發熱部

16‧‧‧絕緣層

16a、42a、52a、62、63、64‧‧‧開口部

17‧‧‧連接用焊料

18‧‧‧助焊劑

19‧‧‧連接部

20‧‧‧罩構件

21‧‧‧側壁

22‧‧‧頂面部

23‧‧‧罩部電極

30‧‧‧警報電路

31‧‧‧警報器

32‧‧‧功能電路

33‧‧‧運行電路

34‧‧‧控制電路

41、51‧‧‧第1絕緣層

42、52‧‧‧第2絕緣層

60‧‧‧高熔點金屬層

61‧‧‧低熔點金屬層

100‧‧‧保險絲支架

101、102‧‧‧警報接點

103‧‧‧彈簧

104‧‧‧熔斷絲

105‧‧‧警報電路

圖1(A)、圖1(B)、圖1(C)為表示應用有本發明的開關元件的運行前的狀態的圖，圖1(A)為俯視圖，圖1(B)為A-A'剖面圖，圖1(C)為電路圖。

圖2(A)、圖2(B)、圖2(C)為表示第2可熔導體搭載於第2電極上的開關元件的運行前的狀態的圖，圖2(A)為俯視圖，圖2(B)為A-A'剖面圖，圖2(C)為電路圖。

圖3(A)、圖3(B)、圖3(C)為表示開關元件的高熔點金屬體發熱、且經由可熔導體的熔融導體而使第1電極、第2電極短路的狀態的圖，圖3(A)為俯視圖，圖3(B)為A-A'剖面圖，圖3(C)為電路圖。

圖4(A)、圖4(B)、圖4(C)為表示開關元件的高熔點金屬體熔斷的狀態的圖，圖4(A)為俯視圖，圖4(B)為A-A'剖面圖，圖4(C)為電路圖。

圖5為表示警報電路的電路圖。

圖6(A)、圖6(B)、圖6(C)為表示將高熔點金屬體與第1電極連接的開關元件的圖，圖6(A)為俯視圖，圖6(B)為A-A'剖面圖，圖6(C)為電路圖。

圖7為表示於罩(cover)構件形成有罩部電極的開關元件的剖面圖。

圖8(A)、圖8(B)為表示於絕緣基板的表面上使高熔點金屬體與第1電極、第2電極及第1可熔導體、第2可熔導體重疊的開關元件的圖，圖8(A)為俯視圖，圖8(B)為A-A'剖面圖。

圖9(A)、圖9(B)為表示於絕緣基板的背面形成高熔點金屬體、且使形成於絕緣基板的表面的第1電極、第2電極及第1可熔導體、第2可熔導體重疊的開關元件的圖，圖9(A)為俯視圖，圖9(B)為A-A'剖面圖。

圖10(A)、圖10(B)為表示具有高熔點金屬層與低熔點金屬層、且包括被覆構造的可熔導體的立體圖，圖10(A)表示將 高熔點金屬層作為內層且由低熔點金屬層被覆的構造，圖10(B)表示將低熔點金屬層作為內層且由高熔點金屬層被覆的構造。

圖11(A)、圖11(B)為表示包括高熔點金屬層與低熔點金屬層的積層構造的可熔導體的立體圖，圖11(A)表示上下2層構造，圖11(B)表示內層及外層的3層構造。

圖12為表示包括高熔點金屬層與低熔點金屬層的多層構造的可熔導體的剖面圖。

圖13(A)、圖13(B)為表示於高熔點金屬層的表面形成有線狀的開口部、且低熔點金屬層露出的可熔導體的俯視圖，圖13(A)中沿長度方向形成有開口部，圖13(B)中沿寬度方向形成有開口部。

圖14為表示於高熔點金屬層的表面形成有圓形的開口部、且低熔點金屬層露出的可熔導體的俯視圖。

圖15為表示於高熔點金屬層形成有圓形的開口部、且於內部填充有低熔點金屬的可熔導體的俯視圖。

圖16(A)、圖16(B)為表示現有的警報元件的圖，圖16(A)為運行前的剖面圖，圖16(B)為運行後的剖面圖。

以下，一面參照圖式，一面對於應用有本發明的開關元件、開關電路及警報電路進行詳細說明。再者，本發明並不僅限於以下的實施方式，當然，可於不脫離本發明的宗旨的範圍內進行多種變更。並且，圖式為示意性的，各尺寸的比率等有時與現 實情況不同。具體的尺寸等應參考以下的說明而進行判斷。並且，當然，圖式相互間亦包含彼此的尺寸關係或比率不同的部分。

[開關元件]

作為應用有本發明的開關元件1，如圖1(A)、圖1(B)、圖1(C)所示，包括：絕緣基板10；靠近地形成於絕緣基板10上的第1電極11、第2電極12；搭載於第1電極11上的第1可熔導體13；及形成於絕緣基板10、且熔點高於第1可熔導體13的高熔點金屬體15。再者，圖1(A)為表示開關元件1的除罩構件20之外的部分的俯視圖，圖1(B)為A-A'剖面圖，圖1(C)為電路圖。

該開關元件1中，第1電極11、第2電極12與包括蜂鳴器或燈或者警報系統等的警報器31連接，利用高熔點金屬體15的發熱而使第1可熔導體13熔融，藉此，利用該熔融導體而使第1電極11、第2電極12間短路，且使作為警報器31的蜂鳴器或燈或者警報系統等運行。

絕緣基板10例如使用氧化鋁、玻璃陶瓷、富鋁紅柱石、氧化鋯等具有絕緣性的構件而形成為大致方形狀。絕緣基板10亦可使用其他的用於玻璃環氧基板、苯酚基板等印刷配線基板的材料，但須注意第1可熔導體13熔斷時的溫度。

[第1電極、第2電極]

第1電極11、第2電極12是彼此靠近地配置於絕緣基板10的表面10a上、且藉由相離而開路。並且，於第1電極11搭載有 後述的第1可熔導體13。第1電極11、第2電極12構成開關2，該開關2中，藉由伴隨高熔點金屬體15通電而發熱，而使第1可熔導體13的熔融導體跨及第1電極11、第2電極12間凝聚、結合，且經由該熔融導體而短路。

再者，如圖2(A)、圖2(B)、圖2(C)所示，開關元件1中，亦可將第2可熔導體14搭載於第2電極12上。開關元件1中，藉由設置第1可熔導體13、第2可熔導體14，能使更多的熔融導體跨及第1電極11、第2電極12間而凝聚，且更迅速、更確實地使第1電極11、第2電極12間短路。以下，以如圖2(A)、圖2(B)、圖2(C)所示的、於第1電極11上設有第1可熔導體13、且於第2電極12上設有第2可熔導體14的開關元件1的構成為例進行說明。

第1電極11、第2電極12藉由高熔點金屬體15而受到加熱，從而能使第1可熔導體13、第2可熔導體14的熔融導體容易凝聚。

於絕緣基板10的側緣10b、側緣10c分別設有第1電極11、第2電極12之外部連接端子11a、外部連接端子12a。第1電極11、第2電極12經由該等外部連接端子11a、外部連接端子12a而與警報器31連接，且藉由開關元件1的運作，而成為對於該警報器31的供電路徑。

第1電極11、第2電極12可使用銅(Cu)或銀(Ag)等普通的電極材料而形成。並且，較佳為，於第1電極11、第2 電極12的表面上，利用鍍敷處理等公知的方法塗敷有鍍鎳/金(鍍Ni/Au)、鍍鎳/鈀(鍍Ni/Pd)、鍍鎳/鈀/金(鍍Ni/Pd/Au)等被膜。藉此，開關元件1能防止第1電極11、第2電極12的氧化，且能確實地保持第1可熔導體13、第2可熔導體14的熔融導體。並且，當回焊安裝開關元件1時，藉由使將第1可熔導體13、第2可熔導體14連接的連接用焊料17熔融、或者使形成第1可熔導體13、第2可熔導體14的外層的低熔點金屬熔融，能防止熔蝕(焊料侵蝕)第1電極11、第2電極12。

[高熔點金屬體]

高熔點金屬體15為若通電則發熱且具有導電性的構件，例如包含W、Mo、Ru、Cu、Ag、或者以其等為主成分的合金等。高熔點金屬體15可藉由如下等方法形成：使該等合金或者組成物、化合物的粉狀體與樹脂黏合劑(binder)等混合而成為膏(paste)狀物質，且利用該網版(screen)印刷技術對該膏狀物質進行圖案(pattern)形成，且進行煅燒。

高熔點金屬體15是與第1電極11、第2電極12並排地配置於絕緣基板10的表面10a上。藉此，若高熔點金屬體15伴隨通電而發熱，則能使搭載於第1電極11、第2電極12上的第1可熔導體13、第2可熔導體14熔融。

並且，高熔點金屬體15之外部連接端子15a設於絕緣基板10的側緣10b、側緣10c。高熔點金屬體15經由外部連接端子15a而與成為警報器31運行的觸發器(trigger)的功能電路32 連接，且藉由伴隨功能電路32的異常所產生的過電流而發熱。

並且，於高熔點金屬體15的靠近第1可熔導體13、第2可熔導體14的位置，形成有相對變細且因電流集中而局部地以高溫發熱的發熱部15b。於靠近第1可熔導體13、第2可熔導體14的位置設有發熱部15b，藉此，高熔點金屬體15能高效率地使第1可熔導體13、第2可熔導體14熔融，從而能迅速地使第1電極11、第2電極12短路。

如圖2(A)、圖2(B)、圖2(C)所示，當功能電路32正常運行時，高熔點金屬體15中流有額定值內的適宜的電流。而且，若因功能電路32的異常而流有過電流則高熔點金屬體15會發熱，且如圖3(A)、圖3(B)、圖3(C)所示，使第1可熔導體13、第2可熔導體14熔融，且經由熔融導體而使第1電極11、第2電極12短路。此後，高熔點金屬體15亦持續發熱，藉此，如圖4(A)、圖4(B)、圖4(C)所示，因自身的焦耳(Joule)熱而熔斷。藉此，高熔點金屬體15阻斷因功能電路32的異常而產生的過電流，停止發熱。即，高熔點金屬體15使第1可熔導體13、第2可熔導體14熔融，並且作為藉由自發熱而阻斷自身的供電路徑的保險絲而發揮功能。

並且，高熔點金屬體15設有局部成為高溫的發熱部15b，藉此，於該發熱部15b熔斷。此時，就高熔點金屬體15而言，發熱部15b相對形成得較細，故而，能使熔斷時產生的電弧(arc)放電亦限制為小規模，能使後述的絕緣層16實現被覆效 果，且能防止熔融導體飛散。

再者，高熔點金屬體15是藉由印刷所述導電膏而進行圖案形成，除此之外，亦可使用銅箔或銀箔等高熔點金屬箔、或銅線或銀線等高熔點金屬線而形成。並且，當使用高熔點金屬箔或高熔點金屬線來構成高熔點金屬體15時，高熔點金屬體15熔斷後熔融導體的洩露(leak)問題少於導電圖案，因此，作為絕緣基板10，適宜使用導熱性優異、且能使第1可熔導體13、第2可熔導體14迅速熔融的陶瓷基板。

[絕緣層]

第1電極11、第2電極12及高熔點金屬體15是於絕緣基板10的表面10a上被絕緣層16被覆。絕緣層16的設置目的在於保護第1電極11、第2電極12及高熔點金屬體15且使其等絕緣、以及抑制高熔點金屬體15熔斷時的電弧放電，且該絕緣層16例如包括玻璃層。

如圖1(A)、圖1(B)、圖1(C)、圖2(A)、圖2(B)、圖2(C)所示，絕緣層16覆蓋高熔點金屬體15的發熱部15b且形成於除第1電極11、第2電極12的前端部11b、前端部12b以外的區域上。即，第1電極11、第2電極12的前端部11b、前端部12b自絕緣層16露出，且使後述的第1可熔導體13、第2可熔導體14可凝聚、結合。

並且，第1電極11、第2電極12中，於絕緣層16的一部分形成有開口部16a。而且，第1電極11、第2電極12中，於 前端部11b、前端部12b及開口部16a設有連接用焊料17，利用該連接用焊料17，跨及前端部11b、前端部12b與開口部16a之間，而將第1可熔導體13、第2可熔導體14支撐於絕緣層16上。

並且，亦可於高熔點金屬體15與絕緣基板10之間形成包含玻璃等的絕緣層16。藉此，能提高高熔點金屬體15阻斷後的絕緣電阻。

[第1可熔導體、第2可熔導體]

關於經由絕緣層16而搭載於第1電極11、第2電極12上的第1可熔導體13、第2可熔導體14，可使用能藉由高熔點金屬體15的發熱而迅速熔融的任一種金屬，例如，適宜使用焊料、或以Sn為主成分的無Pb焊料等低熔點金屬。

並且，第1可熔導體13、第2可熔導體14亦可含有低熔點金屬與高熔點金屬。作為低熔點金屬，較佳為使用焊料、或以Sn為主成分的無Pb焊料等；作為高熔點金屬，較佳為使用銀(Ag)、銅(Cu)或以其等為主成分的合金等。藉由含有高熔點金屬與低熔點金屬，當回焊安裝開關元件1時，即便回焊溫度超過低熔點金屬的熔融溫度而使低熔點金屬熔融，亦能抑制低熔點金屬向外部流出，且能維持第1可熔導體13、第2可熔導體14的形狀。並且，當熔斷時，藉由低熔點金屬熔融而對高熔點金屬進行熔蝕(焊料侵蝕)，藉此，能於高熔點金屬的熔點以下的溫度迅速熔斷。再者，第1可熔導體13、第2可熔導體14如下文所述，能由多種構成而形成。

再者，為了防止氧化、提高潤濕性等，第1可熔導體13、第2可熔導體14較佳為塗佈有助焊劑(flux)18。

[開關電路、警報電路]

以上的開關元件1具有如圖2(C)所示的電路構成。即，開關元件1中構成有開關2，該開關2中，第1電極11與第2電極12於正常時為開路(圖2(C))，且若藉由高熔點金屬體15的發熱而使第1可熔導體13、第2可熔導體14熔融，則經由該熔融導體而短路(圖3(B))。而且，第1電極11、第2電極12的各外部連接端子11a、外部連接端子12a構成開關2的兩端子。

而且，開關元件1例如組入至警報電路30而使用。圖5為表示警報電路30的電路構成的一例的圖。警報電路30包括：運行電路33，利用開關元件1的開關2而使警報器31運行；及控制電路34，具有保險絲與功能電路，該控制電路是電性上獨立於運行電路而形成，且使包含高熔點金屬體15的保險絲與功能電路串聯連接於電源，高熔點金屬體15的熔點高於第1可熔導體13、第2可熔導體14。

如圖5所示，開關元件1中，開關2的兩外部連接端子11a、外部連接端子12a連接於包括蜂鳴器或燈或者警報系統等的警報器31。並且，開關元件1中的高熔點金屬體15的兩外部連接端子15a連接於功能電路32。

具有此種構成的開關元件1中，利用高熔點金屬體15的發熱而使第1可熔導體13、第2可熔導體14熔融，且經由該熔 融導體而短路，該高熔點金屬體15是與構成使警報器31運作的開關2的第1電極11、第2電極12相鄰地形成。即，開關元件1採用如下構成：高熔點金屬體15與第1電極11、第2電極12物理性地且電性獨立地構成，且利用高熔點金屬體15的熱使第1可熔導體13、第2可熔導體14熔融從而短路，也可以說是利用熱而連接從而連動的構成。

因此，開關元件1可不使用彈簧或警報接點等機械要素、且不利用機械要素的物理性連動而構成，故而，於絕緣基板10的面內，能緊湊地設計，亦能安裝於狹小化的安裝區域。並且，開關元件1能減少零件數量、製造工時、且能實現低成本化。進而，關於開關元件1，能利用回焊安裝等對絕緣基板10進行表面安裝，亦能簡單地安裝於狹小化的安裝區域。

當實際使用時，開關元件1中，因功能電路32的故障，使得高熔點金屬體15上流有過電流。從而，如圖3(A)所示，高熔點金屬體15發熱，藉此，第1可熔導體13、第2可熔導體14熔融。第1可熔導體13、第2可熔導體14的熔融導體的面積大於開口部16a，且凝聚、結合於藉由高熔點金屬體15而受到加熱的第1電極11、第2電極12的各前端部11b、前端部12b上。藉此，開關元件1中，第1電極11、第2電極12間短路，從而能使警報器31運行。即，開關元件1的開關2接通(圖3(C))。警報電路30中，藉由使開關元件1的開關2接通，而利用運行電路33來使警報器31運行。

此時，開關元件1中，於高熔點金屬體15的第1可熔導體13、第2可熔導體14的附近，設有形成得較細的發熱部15b，藉此，高電阻的發熱部15b成為高溫，能高效率地使第1可熔導體13、第2可熔導體14熔融，且能使第1電極11、第2電極12迅速短路。並且，高熔點金屬體15中，僅因高電阻的發熱部15b局部地成為高溫，故而，朝向側緣的兩外部連接端子15a具有散熱效果，而且與此相輔相成地能保持較低溫度。因此，開關元件1中的外部連接端子15a的安裝用焊料亦不會熔融。

如圖4(A)、圖4(B)、圖4(C)所示，第1電極11、第2電極12間短路之後，高熔點金屬體15亦持續發熱，且因自身的焦耳熱而阻斷(圖4(A)、圖4(B))。藉此，開關元件1阻斷功能電路32的通電，停止發熱(圖4(C))。此時，開關元件1中，因高熔點金屬體15被絕緣層16被覆，故能抑制電弧放電，且能抑制熔融導體的爆發性飛散。並且，藉由於高熔點金屬體15設置形成得較細的發熱部15b，能使熔斷部位狹小化，從而減少飛散的熔融導體的量。

如此，開關元件1中，藉由使熔點高於第1可熔導體13、第2可熔導體14的高熔點金屬體15發熱，使得第1可熔導體13、第2可熔導體14確實先於高熔點金屬體15而熔融，從而能使第1電極11、第2電極12短路。即，開關元件1中，高熔點金屬體15的阻斷並非是第1電極11、第2電極12短路的必要條件。因此，開關元件1可用作警報開關，該警報開關是告知伴隨功能電 路32的異常而流有超過高熔點金屬體15的額定值的電流。

並且，高熔點金屬體15因自身的焦耳熱而阻斷，藉此會自動停止發熱。因此，開關元件1無需設置限制功能電路32的供電的機構，能以簡單的構成來使高熔點金屬體15停止發熱，且能實現元件整體的小型化。

[高熔點金屬體與第1電極的連接]

並且，如圖6(A)、圖6(B)、圖6(C)所示，開關元件1中亦可形成有使高熔點金屬體15、與搭載有第1可熔導體13的第1電極11連接的連接部19。連接部19亦可藉由如下方式設置，即，例如使用與高熔點金屬體15或第1電極11相同的導電材料，於與高熔點金屬體15或第1電極11相同的步驟中進行圖案形成。

若藉由將高熔點金屬體15與第1電極11連接，而使開關元件1的高熔點金屬體15因通電而發熱，則經由連接部19及第1電極11將熱傳遞至第1可熔導體13，且能更迅速地熔融。因此，連接部19較佳為由導熱性優異的Ag或Cu等金屬材料形成。

[罩構件/罩部電極]

開關元件1中，於絕緣基板10上安裝有保護內部的罩構件20。開關元件1中，藉由絕緣基板10被罩構件20覆蓋而保護其內部。罩構件20包括構成開關元件1的側面的側壁21、及構成開關元件1的上表面的頂面部22，藉由使側壁21連接於絕緣基板10上，從而，成為使開關元件1的內部閉塞的蓋體。與所述絕緣基板10同樣，該罩構件20例如可使用熱塑性塑膠(plastic)、陶 瓷、玻璃環氧基板等具有絕緣性的構件形成。

並且，如圖7所示，亦可於罩構件20的頂面部22的內面側形成罩部電極23。罩部電極23形成於跨及第1電極11、第2電極12的各前端部11b、前端部12b間而重疊的位置。就該罩部電極23而言，若高熔點金屬體15發熱，使第1可熔導體13、第2可熔導體14熔融，則凝聚於第1電極11、第2電極12上的熔融導體會接觸而潤濕擴散，藉此能增加保持熔融導體的容許量，從而能更確實地使第1電極11、第2電極12短路。

[高熔點金屬體的配置：變形例1]

再者，應用有本發明的開關元件中，亦可於絕緣基板的表面上，使高熔點金屬體與第1電極、第2電極重疊。再者，以下的說明中，對於與所述的開關元件1相同的構成，標註相同符號且省略其詳細說明。如圖8(A)、圖8(B)所示，該開關元件40中，跨及絕緣基板10的表面10a的相對向的側緣10d、側緣10e間而形成有高熔點金屬體15。並且，開關元件40中，第1電極11、第2電極12形成於絕緣基板10的表面10a的相對向的側緣10b、側緣10c。

高熔點金屬體15是於絕緣基板10的大致中央部被第1絕緣層41被覆。並且，於絕緣基板10的側緣10d、側緣10e分別形成有高熔點金屬體15的外部連接端子15a。並且，高熔點金屬體15形成有發熱部15b，該發熱部15b藉由使與第1電極11、第2電極12重疊的中間部較兩端部形成得更細而以高溫發熱。

於絕緣基板10的側緣10b、側緣10c，分別形成有第1電極11、第2電極12的外部連接端子11a、外部連接端子12a。並且，第1電極11、第2電極12是自側緣10b、側緣10c跨及第1絕緣層41的上表面而形成，且藉由於第1絕緣層41的上表面、彼此的前端部11b、前端部12b靠近且相離而開路。並且，第1電極11、第2電極12中，除了前端部11b、前端部12b之外，均被第2絕緣層42被覆。

於第2絕緣層42的一部分形成有開口部42a。而且，就第1電極11、第2電極12而言，於前端部11b、前端部12b及開口部42a設有連接用焊料，利用該連接用焊料，跨及前端部11b、前端部12b與開口部42a之間，而將第1可熔導體13、第2可熔導體14支撐於第2絕緣層42上。藉此，第1電極11、第2電極12的前端部11b、前端部12b、及第1可熔導體13、第2可熔導體14的至少一部分與高熔點金屬體15的發熱部15b重疊。再者，於第1可熔導體13、第2可熔導體14上，為了防止氧化、提高潤濕性等而塗佈有助焊劑18。

與所述的開關元件1的絕緣層16同樣，第1絕緣層41、第2絕緣層42適宜使用玻璃等絕緣材料。

根據此種開關元件40，與高熔點金屬體15的發熱部15b重疊地配置有第1電極11、第2電極12及第1可熔導體13、第2可熔導體14，故而，利用發熱部15b的發熱能迅速地使第1可熔導體13、第2可熔導體14熔融，從而使第1電極11、第2電極 12短路。此時，開關元件40經由包含玻璃等的第1絕緣層41、第2絕緣層42而連續地積層有發熱部15b與第1電極11、第2電極12及第1可熔導體13、第2可熔導體14，故而，能高效率地傳導發熱部15b的熱。

[高熔點金屬體的配置：變形例2]

並且，應用有本發明的開關元件中，亦可於絕緣基板的表面形成第1電極、第2電極，且於絕緣基板的背面形成高熔點金屬體，藉此使高熔點金屬體與第1電極、第2電極重疊。再者，以下的說明中，對於與所述開關元件1相同的構成標註相同符號且省略其詳細說明。如圖9(A)、圖9(B)所示，該開關元件50中，跨及絕緣基板10的背面10f的相對向的側緣10d、側緣10e間而形成有高熔點金屬體15。並且，開關元件50中，第1電極11、第2電極12形成於絕緣基板10的表面10a的相對向的側緣10b、側緣10c。

高熔點金屬體15於絕緣基板10的大致中央部被第1絕緣層51被覆。並且，於絕緣基板10的側緣10d、側緣10e分別形成有高熔點金屬體15的外部連接端子15a。並且，高熔點金屬體15形成有發熱部15b，該發熱部15b是藉由使與第1電極11、第2電極12重疊的中間部較兩端部形成得更細而以高溫發熱。

於絕緣基板10的側緣10b、側緣10c分別形成有第1電極11、第2電極12的外部連接端子11a、外部連接端子12a。並且，第1電極11、第2電極12是藉由自側緣10b、側緣10c而於 絕緣基板10的表面10a的大致中央部使彼此的前端部11b、前端部12b靠近且相離而開路。並且，第1電極11、第2電極12中，除了前端部11b、前端部12b之外，均被第2絕緣層52被覆。

於第2絕緣層52的一部分形成有開口部52a。而且，就第1電極11、第2電極12而言，於前端部11b、前端部12b及開口部52a設有連接用焊料，且利用該連接用焊料，跨及前端部11b、前端部12b與開口部52a之間，而將第1可熔導體13、第2可熔導體14支撐於第2絕緣層52上。藉此，第1電極11、第2電極12的前端部11b、前端部12b、及第1可熔導體13、第2可熔導體14的至少一部分與高熔點金屬體15的發熱部15b重疊。再者，於第1可熔導體13、第2可熔導體14上，為了防止氧化、提高潤濕性等，塗佈有助焊劑18。

與所述開關元件1的絕緣層16同樣，第1絕緣層51、第2絕緣層52適宜使用玻璃等絕緣材料。

根據此種開關元件50，與高熔點金屬體15的發熱部15b重疊地配置有第1電極11、第2電極12及第1可熔導體13、第2可熔導體14，故而，藉由發熱部15b的發熱能迅速地使第1可熔導體13、第2可熔導體14熔融，從而能使第1電極11、第2電極12短路。此時，開關元件50中，作為絕緣基板10，使用陶瓷基板等導熱性優異者，藉此，能將高熔點金屬體15形成於與第1可熔導體13、第2可熔導體14所設之面相同的面時以同等程度加熱，故而較佳。

[可熔導體的變形例]

如上所述，第1可熔導體13、第2可熔導體14中的任一者或全部亦可含有低熔點金屬與高熔點金屬。高熔點金屬層60包含Ag、Cu或以其等為主成分的合金等，且低熔點金屬層61包含以Sn為主成分的無Pb焊料等。此時，如圖10(A)所示，第1可熔導體13、第2可熔導體14亦可使用如下可熔導體，該可熔導體中，設有作為內層的高熔點金屬層60，且設有作為外層的低熔點金屬層61。此時，第1可熔導體13、第2可熔導體14既可成為高熔點金屬層60的整個面被低熔點金屬層61被覆的構造，又可成為將除相對向的一對側面之外的部分被覆的構造。由高熔點金屬層60或低熔點金屬層61形成的被覆構造可使用鍍敷等公知的成膜技術而形成。

並且，如圖10(B)所示，第1可熔導體13、第2可熔導體14亦可使用可熔導體，該可熔導體中，設有作為內層的低熔點金屬層61，且設有作為外層的高熔點金屬層60。此時，第1可熔導體13、第2可熔導體14既可為低熔點金屬層61的整個面被高熔點金屬層60被覆的構造，又可為將除相對向的一對側面之外的部分被覆的構造。

並且，如圖11(A)、圖11(B)所示，第1可熔導體13、第2可熔導體14亦可為積層有高熔點金屬層60與低熔點金屬層61的積層構造。

此時，如圖11(A)所示，第1可熔導體13、第2可熔 導體14形成為包含由第1電極11、第2電極12支撐的下層、與積層於下層之上的上層的2層構造，既可於作為下層的高熔點金屬層60的上表面積層作為上層的低熔點金屬層61，亦可相反地，於作為下層的低熔點金屬層61的上表面積層作為上層的高熔點金屬層60。或者，如圖11(B)所示，第1可熔導體13、第2可熔導體14亦可形成為包含內層、及積層於內層的上下表面的外層的3層構造，既可於作為內層的高熔點金屬層60的上下表面積層作為外層的低熔點金屬層61，亦可相反地，於作為內層的低熔點金屬層61的上下表面積層作為外層的高熔點金屬層60。

並且，如圖12所示，第1可熔導體13、第2可熔導體14亦可為交替積層有高熔點金屬層60與低熔點金屬層61的4層以上的多層構造。此時，第1可熔導體13、第2可熔導體14亦可為藉由構成最外層的金屬層，而將整個面或除相對向的一對側面之外的部分被覆的構造。

並且，第1可熔導體13、第2可熔導體14中，亦可使高熔點金屬層60以條紋(stripe)狀局部地積層於構成內層的低熔點金屬層61的表面。圖13(A)、圖13(B)為第1可熔導體13、第2可熔導體14的俯視圖。

圖13(A)所示的第1可熔導體13、第2可熔導體14中，於低熔點金屬層61的表面，沿寬度方向以規定間隔使多個線狀的高熔點金屬層60形成於長度方向，藉此，沿長度方向形成有線狀的開口部62，低熔點金屬層61自該開口部62露出。第1可 熔導體13、第2可熔導體14中，低熔點金屬層61自開口部62露出，藉此，熔融的低熔點金屬與高熔點金屬的接觸面積增加，進一步促進高熔點金屬層60的侵蝕作用，從而能提昇熔斷性。開口部62可藉由例如於低熔點金屬層61實施構成高熔點金屬層60的金屬的部分鍍敷而形成。

並且，如圖13(B)所示，第1可熔導體13、第2可熔導體14中，亦可於低熔點金屬層61的表面，沿長度方向以規定間隔，使多個線狀的高熔點金屬層60形成於寬度方向，藉此，沿寬度方向形成線狀的開口部62。

並且，如圖14所示，第1可熔導體13、第2可熔導體14中，可於低熔點金屬層61的表面形成高熔點金屬層60，且跨及高熔點金屬層60的整個面形成圓形的開口部63，且使低熔點金屬層61自該開口部63露出。開口部63可藉由如下方式形成，例如於低熔點金屬層61實施構成高熔點金屬層60的金屬的部分鍍敷。

第1可熔導體13、第2可熔導體14中，藉由使低熔點金屬層61自開口部63露出，而使熔融的低熔點金屬與高熔點金屬的接觸面積增加，進一步促進高熔點金屬的侵蝕作用，從而能提昇熔斷性。

並且，如圖15所示，第1可熔導體13、第2可熔導體14中，亦可於作為內層的高熔點金屬層60形成多個開口部64，且利用鍍敷技術等於該高熔點金屬層60形成低熔點金屬層61，且 填充於開口部64內。藉此，第1可熔導體13、第2可熔導體14中，熔融的低熔點金屬與高熔點金屬接觸的面積增大，故而，能於更短的時間內使低熔點金屬熔蝕高熔點金屬。

並且，第1可熔導體13、第2可熔導體14中較佳為，使低熔點金屬層61的體積形成為大於高熔點金屬層60的體積。第1可熔導體13、第2可熔導體14中，藉由高熔點金屬體15而受到加熱，從而使低熔點金屬熔融，藉此熔蝕高熔點金屬，故而，能迅速地熔融、熔斷。因此，第1可熔導體13、第2可熔導體14中，藉由使低熔點金屬層61的體積形成為大於高熔點金屬層60的體積，從而能促進其熔蝕作用，且迅速地使第1電極11、第2電極12間短路。

Claims (32)

1. 一種開關元件，包括：絕緣基板；第1電極、第2電極，靠近地形成於所述絕緣基板上；第1可熔導體，搭載於所述第1電極上；及高熔點金屬體，形成於所述絕緣基板，且熔點高於所述第1可熔導體；且所述第1可熔導體含有低熔點金屬以及積層於所述低熔點金屬且熔點比所述低熔點金屬還高的高熔點金屬；利用回焊安裝進行表面安裝；所述低熔點金屬的熔點小於或等於所述回焊安裝的連接溫度；所述高熔點金屬體於正常時通電額定值內的電流；利用由所述高熔點金屬體於異常時流過的過電流而產生的發熱，使所述第1可熔導體熔融，經由已熔融的所述第1可熔導體將所述第1電極及第2電極連接，使所述第1電極及第2電極電氣短路。
2. 如申請專利範圍第1項所述的開關元件，其中所述高熔點金屬體是於使所述第1可熔導體熔融且使所述第1電極、第2電極短路之後熔斷。
3. 如申請專利範圍第2項所述的開關元件，其中所述高熔點金屬體是藉由自身的焦耳熱而熔斷。
4. 如申請專利範圍第3項所述的開關元件，其中第2可熔導體搭載於所述第2電極上。
5. 如申請專利範圍第1項所述的開關元件，其中所述高熔點金屬體包含積層於所述絕緣基板的表面的電極圖案。
6. 如申請專利範圍第5項所述的開關元件，其中所述高熔點金屬體為以銀或者銅為主成分的金屬。
7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述的開關元件，其中於所述高熔點金屬體的電極圖案的、靠近所述第1可熔導體的位置，形成有相對變細且因電流集中而局部地以高溫發熱的發熱部。
8. 如申請專利範圍第1項所述的開關元件，其中所述高熔點金屬體由絕緣層被覆。
9. 如申請專利範圍第5項所述的開關元件，其中於所述高熔點金屬體與絕緣基板之間形成有絕緣層。
10. 如申請專利範圍第8項或第9項所述的開關元件，其中所述絕緣層是以玻璃為主成分。
11. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的開關元件，其中所述高熔點金屬體是以銅或者銀為主成分的箔或者線。
12. 如申請專利範圍第1項至第6項、第8項、第9項中任一項所述的開關元件，其中所述絕緣基板為陶瓷基板。
13. 如申請專利範圍第1項至第6項、第8項、第9項中任一項所述的開關元件，其中搭載有所述第1可熔導體的所述第1電極與所述高熔點金屬體連接。
14. 如申請專利範圍第1項至第6項、第8項、第9項中任一項所述的開關元件，其中所述第1電極、第2電極與所述高熔點金屬體並排地配置於所述絕緣基板同一平面。
15. 如申請專利範圍第1項至第6項、第8項、第9項中任一項所述的開關元件，其中於所述絕緣基板的一個面上，所述第1電極、第2電極經由絕緣層而積層於所述高熔點金屬體上。
16. 如申請專利範圍第1項至第6項、第8項、第9項中任一項所述的開關元件，其中於所述絕緣基板的一個面配置有所述第1電極、第2電極，於所述絕緣基板的另一面配置有所述高熔點金屬體，至少將搭載於所述第1電極上的所述第1可熔導體與所述高熔點金屬體重疊。
17. 如申請專利範圍第1項至第6項、第8項、第9項中任一項所述的開關元件，其中所述第1可熔導體為焊料。
18. 如申請專利範圍第1項所述的開關元件，其中所述第1可熔導體含有低熔點金屬與高熔點金屬，所述低熔點金屬藉由所述高熔點金屬體的發熱而熔融，且熔蝕所述高熔點金屬。
19. 如申請專利範圍第18項所述的開關元件，其中所述低熔點金屬為焊料，所述高熔點金屬是以銀、銅、或銀或者銅為主成分的合金。
20. 如申請專利範圍第18項所述的開關元件，其中所述第1可熔導體的內層為所述高熔點金屬，外層為所述低熔點金屬的被 覆構造。
21. 如申請專利範圍第18項所述的開關元件，其中所述第1可熔導體的內層為所述低熔點金屬，外層為所述高熔點金屬的被覆構造。
22. 如申請專利範圍第18項所述的開關元件，其中所述第1可熔導體為積層有所述低熔點金屬與所述高熔點金屬的積層構造。
23. 如申請專利範圍第18項所述的開關元件，其中所述第1可熔導體為交替積層有所述低熔點金屬與所述高熔點金屬的4層以上的多層構造。
24. 如申請專利範圍第18項所述的開關元件，其中所述第1可熔導體中，於構成內層的所述低熔點金屬的表面上所形成的所述高熔點金屬設有開口部。
25. 如申請專利範圍第18項所述的開關元件，其中所述第1可熔導體包括具有多個開口部的所述高熔點金屬的層、及形成於所述高熔點金屬的層上的所述低熔點金屬的層，且所述開口部填充有所述低熔點金屬。
26. 如申請專利範圍第18項至第25項中任一項所述的開關元件，其中所述第1可熔導體中，所述低熔點金屬的體積大於所述高熔點金屬的體積。
27. 如申請專利範圍第1項至第6項、第8項、第9項、第18項至第25項中任一項所述的開關元件，其中於所述第1可熔導 體上塗敷有助焊劑。
28. 如申請專利範圍第1項至第6項、第8項、第9項、第18項至第25項中任一項所述的開關元件，其中於所述第1電極及第2電極表面被覆有鍍鎳/金、鍍鎳/鈀、鍍鎳/鈀/金中的任一者。
29. 如申請專利範圍第1項至第6項、第8項、第9項、第18項至第25項中任一項所述的開關元件，其包括罩構件，所述罩構件設於所述絕緣基板上、且保護內部，所述罩構件中，於與所述第1電極及第2電極重疊的位置，設有罩部電極。
30. 一種開關電路，包括：開關部，具有第1電極及第2電極，所述第1電極及第2電極是彼此開路且與外部電路連接、並且於至少一方搭載有可熔導體，藉由使所述第1電極及第2電極短路而使所述外部電路運行；及保險絲，具有高於所述可熔導體的熔點的熔點，且連接於電性上獨立於所述開關部而形成的功能電路；所述第1電極、所述第2電極和上述外部電路以及所述保險絲和所述功能電路分別通過回焊安裝而連接；所述保險絲於正常時通電額定值內的電流；利用由所述功能電路對所述保險絲於異常時流過的過電流而產生的發熱，使所述可熔導體熔融，利用已熔融的所述可熔導體而使所述第1電極、第2電極短路，從而使所述外部電路運行。
31. 如申請專利範圍第30項所述的開關電路，其中藉由使金屬體因自身的焦耳熱熔斷而停止對所述保險絲的通電。
32. 一種警報電路，包括：運行電路，具有彼此開路且於至少一方搭載有可熔導體的第1電極、第2電極，利用使所述第1電極、第2電極短路的開關部而使警報器運行；及控制電路，具有保險絲與功能電路，所述控制電路是電性上獨立於所述運行電路而形成，所述保險絲具有高於所述可熔導體的熔點的熔點，所述功能電路與所述保險絲串聯地連接於電源；所述第1電極、第2電極和所述警報器以及所述保險絲和功能電路分別通過回焊安裝而連接；所述保險絲於正常時通電額定值內的電流；利用伴隨所述功能電路異常時流動的過電流而產生的熱使所述可熔導體熔融，且利用已熔融的所述可熔導體使所述第1電極、第2電極短路，從而使所述警報器運行。