(57)【要約】      （修正有）【課題】保護素子の化学物質規制に対応しながら、ヒューズ素子を取付けた電極間にヒューズ素子の合体残りが生じる心配のない電気・電子機器の保護素子を提供する。【解決手段】少なくとも、耐熱性の絶縁基板１１に、発熱素子１２と、一対の主電極１３と、発熱素子の通電電極１４とが設けられており、さらに主電極と通電電極との間の隙間を埋めた電極間絶縁体１５と、主電極と通電電極とに電気接続され電極間絶縁体の上を覆うように設けた金属導体からなるカバー電極１６と、可溶金属からなりカバー電極の上に接合されかつカバー電極を間に挟んで主電極と通電電極の上に重なるように設けたヒューズ素子１７とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、耐熱性の絶縁基板に、発熱素子と、一対の主電極と、前記発熱素子の通電電極とが設けられており、さらに前記主電極と前記通電電極との間の隙間を埋めた電極間絶縁体と、前記主電極と前記通電電極とに電気接続され前記電極間絶縁体の上を覆うように設けた金属導体からなるカバー電極と、可溶金属からなり前記カバー電極の上に接合されかつ前記カバー電極を間に挟んで前記主電極と前記通電電極の上に重なるように設けたヒューズ素子とを有したことを特徴とする保護素子。
【請求項２】
前記ヒューズ素子は、溶融すると前記カバー電極を溶かして溶断する請求項１に記載の保護素子。
【請求項３】
前記カバー電極は低抵抗の金属導体からなり、前記ヒューズ素子は前記カバー電極よりも高抵抗の可溶金属で構成された請求項１または請求項２に記載の保護素子。
【請求項４】
前記カバー電極は、銅または銀、銅合金または銀合金の何れか１つの金属導体である請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項５】
前記ヒューズ素子は、無鉛錫系はんだ材である請求項１ないし請求項４の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項６】
前記ヒューズ素子は、Ａｇを３〜４質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ合金、Ｃｕを０．５〜０．７質量％さらに必要に応じてＡｇを０〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｃｕ−Ａｇ合金、Ａｇを３〜４質量％さらにＣｕを０．５〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｂｉを１０〜６０質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｂｉ合金から選択された可溶金属である請求項５に記載の保護素子。
【請求項７】
前記ヒューズ素子は、９６．５Ｓｎ−３．５Ａｇ合金、９９．２５Ｓｎ−０．７５Ｃｕ合金、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、９５．５Ｓｎ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、４２Ｓｎ−５８Ｂｉ合金から選択された可溶金属である請求項５に記載の保護素子。
【請求項８】
前記電極間絶縁体は、耐熱性電気絶縁材である請求項１ないし請求項７の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項９】
前記電極間絶縁体は、ガラス材またはエポキシ樹脂である請求項１ないし請求項８の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項１０】
少なくとも、絶縁基板の下面に設けた発熱素子と、前記絶縁基板の上面に設けた一対の主電極と、前記絶縁基板の上面に前記発熱素子への通電に用いられる通電電極とが設けられており、前記主電極と前記通電電極の隙間を充填した電極間絶縁体を設け、さらに前記主電極と前記通電電極に接続しかつ前記電極間絶縁体に積層した金属導体からなるカバー電極を設け、このカバー電極の上に積層した可溶金属からなるヒューズ素子と、このヒューズ素子を覆って塗布した動作用フラックスと、前記ヒューズ素子と前記動作用フラックスとをさらに覆って前記絶縁基板に固着した蓋体とを有したことを特徴とする保護素子。
【請求項１１】
前記ヒューズ素子は、溶融すると前記カバー電極を溶かして溶断する請求項１０に記載の保護素子。
【請求項１２】
前記カバー電極は低抵抗の金属導体からなり、前記ヒューズ素子は前記カバー電極よりも高抵抗の可溶金属で構成された請求項１０または請求項１１に記載の保護素子。
【請求項１３】
前記カバー電極は、銅または銀、銅合金または銀合金の何れか１つの金属導体である請求項１０ないし請求項１２の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項１４】
前記ヒューズ素子は、無鉛錫系はんだ材である請求項１０ないし請求項１３の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項１５】
前記ヒューズ素子は、Ａｇを３〜４質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ合金、Ｃｕを０．５〜０．７質量％さらに必要に応じてＡｇを０〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｃｕ−Ａｇ合金、Ａｇを３〜４質量％さらにＣｕを０．５〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｂｉを１０〜６０質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｂｉ合金から選択された可溶金属である請求項１４に記載の保護素子。
【請求項１６】
前記ヒューズ素子は、９６．５Ｓｎ−３．５Ａｇ合金、９９．２５Ｓｎ−０．７５Ｃｕ合金、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、９５．５Ｓｎ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、４２Ｓｎ−５８Ｂｉ合金から選択された可溶金属である請求項１４に記載の保護素子。
【請求項１７】
前記電極間絶縁体は、耐熱性電気絶縁材である請求項１０ないし請求項１６の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項１８】
前記電極間絶縁体は、ガラス材またはエポキシ樹脂である請求項１０ないし請求項１７の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項１９】
少なくとも、絶縁基板の上面に設けた発熱素子と、前記絶縁基板の上面に設けた一対の主電極と、前記絶縁基板の上面に前記発熱素子への通電に用いられる通電電極とが設けられており、前記主電極と前記通電電極の隙間を充填した電極間絶縁体を設け、さらに前記主電極と前記通電電極に接続しかつ前記電極間絶縁体に積層した金属導体からなるカバー電極を設け、このカバー電極の上に積層した可溶金属からなるヒューズ素子と、このヒューズ素子を覆って塗布した動作用フラックスと、前記ヒューズ素子と前記動作用フラックスとをさらに覆って前記絶縁基板に固着した蓋体とを有したことを特徴とする保護素子。
【請求項２０】
前記ヒューズ素子は、溶融すると前記カバー電極を溶かして溶断する請求項１０に記載の保護素子。
【請求項２１】
前記カバー電極は低抵抗の金属導体からなり、前記ヒューズ素子は前記カバー電極よりも高抵抗の可溶金属で構成された請求項１０または請求項１１に記載の保護素子。
【請求項２２】
前記カバー電極は、銅または銀、銅合金または銀合金の何れか１つの金属導体である請求項１０ないし請求項１２の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項２３】
前記ヒューズ素子は、無鉛錫系はんだ材である請求項１０ないし請求項１３の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項２４】
前記ヒューズ素子は、Ａｇを３〜４質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ合金、Ｃｕを０．５〜０．７質量％さらに必要に応じてＡｇを０〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｃｕ−Ａｇ合金、Ａｇを３〜４質量％さらにＣｕを０．５〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｂｉを１０〜６０質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｂｉ合金から選択された可溶金属である請求項１４に記載の保護素子。
【請求項２５】
前記ヒューズ素子は、９６．５Ｓｎ−３．５Ａｇ合金、９９．２５Ｓｎ−０．７５Ｃｕ合金、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、９５．５Ｓｎ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、４２Ｓｎ−５８Ｂｉ合金から選択された可溶金属である請求項１４に記載の保護素子。
【請求項２６】
前記電極間絶縁体は、耐熱性電気絶縁材である請求項１０ないし請求項１６の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項２７】
前記電極間絶縁体は、ガラス材またはエポキシ樹脂である請求項１０ないし請求項１７の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項２８】
絶縁基板に発熱素子と少なくとも一対の主電極と前記発熱素子の通電電極とが設けられており、さらに前記主電極と前記通電電極との間の隙間を埋めた電極間絶縁体と、低融点合金とこの低融点合金よりも固相線温度が高い高融点金属材との複合材からなり前記主電極と前記通電電極と前記電極間絶縁体の上に設けたヒューズ素子とを有し、前記高融点金属材は前記主電極と前記通電電極および前記電極間絶縁体とに当接しないように設けたことを特徴とする保護素子。
【請求項２９】
前記高融点金属材は、溶融すると前記低融点合金を溶かして溶断する請求項２８に記載の保護素子。
【請求項３０】
前記高融点金属材は前記低融点合金に溶解する金属材で構成された請求項２８または請求項２９に記載の保護素子。
【請求項３１】
前記高融点金属材は、銀、銅またはこれらを含む合金の何れか１つの金属導体である請求項２８ないし請求項３０の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項３２】
前記合金は、少なくとも銀、銅の何れかまたは両方を含む錫基合金である請求項３１に記載の保護素子。
【請求項３３】
前記低融点合金は、無鉛錫系はんだ材である請求項２８ないし請求項３２の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項３４】
前記低融点合金は、Ａｇを３〜４質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ合金、Ｃｕを０．５〜０．７質量％さらに必要に応じてＡｇを０〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｃｕ−Ａｇ合金、Ａｇを３〜４質量％さらにＣｕを０．５〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｂｉを１０〜６０質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｂｉ合金から選択された合金材である請求項２８ないし請求項３３の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項３５】
前記低融点合金は、９６．５Ｓｎ−３．５Ａｇ合金、９９．２５Ｓｎ−０．７５Ｃｕ合金、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、９５．５Ｓｎ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、４２Ｓｎ−５８Ｂｉ合金から選択された合金材である請求項３４に記載の保護素子。
【請求項３６】
前記電極間絶縁体は、耐熱性電気絶縁材である請求項２８ないし請求項３５の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項３７】
前記電極間絶縁体は、ガラス材またはエポキシ樹脂である請求項２８ないし請求項３６の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項３８】
絶縁基板の下面に設けた発熱素子と、前記絶縁基板の上面に設けた少なくとも一対の主電極と、前記絶縁基板の上面に前記発熱素子への通電に用いられる通電電極とが設けられており、前記主電極と前記通電電極との隙間を充填した電極間絶縁体と、前記主電極と前記通電電極と前記電極間絶縁体の上に設けた低融点合金とこの低融点合金よりも固相線温度が高い高融点金属材との複合材からなるヒューズ素子とを有し、前記高融点金属材は、前記主電極と前記通電電極および前記電極間絶縁体とに当接しないように設けられており、さらに前記ヒューズ素子を覆って塗布した動作用フラックスと、前記ヒューズ素子と前記動作用フラックスとを覆って前記絶縁基板に固着した蓋体とで構成されたことを特徴とする保護素子。
【請求項３９】
前記高融点金属材は、溶融すると前記低融点合金を溶かして溶断する請求項３８に記載の保護素子。
【請求項４０】
前記高融点金属材は前記低融点合金に溶解する金属材で構成された請求項３８または請求項３９に記載の保護素子。
【請求項４１】
前記高融点金属材は、銀、銅またはこれらを含む合金の何れか１つの金属導体である請求項３８ないし請求項４０の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項４２】
前記合金は、少なくとも銀、銅の何れかまたは両方を含む錫基合金である請求項４１に記載の保護素子。
【請求項４３】
前記低融点合金は、無鉛錫系はんだ材である請求項３８ないし請求項４２の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項４４】
前記低融点合金は、Ａｇを３〜４質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ合金、Ｃｕを０．５〜０．７質量％さらに必要に応じてＡｇを０〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｃｕ−Ａｇ合金、Ａｇを３〜４質量％さらにＣｕを０．５〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｂｉを１０〜６０質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｂｉ合金から選択された合金材である請求項３８ないし請求項４３の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項４５】
前記低融点合金は、９６．５Ｓｎ−３．５Ａｇ合金、９９．２５Ｓｎ−０．７５Ｃｕ合金、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、９５．５Ｓｎ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、４２Ｓｎ−５８Ｂｉ合金から選択された合金材である請求項４４に記載の保護素子。
【請求項４６】
前記電極間絶縁体は、耐熱性電気絶縁材である請求項３８ないし請求項４５の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項４７】
前記電極間絶縁体は、ガラス材またはエポキシ樹脂である請求項３８ないし請求項４６の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項４８】
絶縁基板の上面に設けた発熱素子と、前記絶縁基板の上面に設けた少なくとも一対の主電極と、前記絶縁基板の上面に前記発熱素子への通電に用いられる通電電極とが設けられており、前記主電極と前記通電電極との隙間を充填した電極間絶縁体と、前記主電極と前記通電電極と前記電極間絶縁体の上に設けた低融点合金とこの低融点合金よりも固相線温度が高い高融点金属材との複合材からなるヒューズ素子とを有し、前記高融点金属材は、前記主電極と前記通電電極および前記電極間絶縁体とに当接しないように設けられており、前記ヒューズ素子を覆って塗布した動作用フラックスと、前記ヒューズ素子と前記動作用フラックスとをさらに覆って前記絶縁基板に固着した蓋体とで構成されたことを特徴とする保護素子。
【請求項４９】
前記高融点金属材は、溶融すると前記低融点合金を溶かして溶断する請求項４８に記載の保護素子。
【請求項５０】
前記高融点金属材は前記低融点合金に溶解する金属材で構成された請求項４８または請求項４９に記載の保護素子。
【請求項５１】
前記高融点金属材は、銀、銅またはこれらを含む合金の何れか１つの金属導体である請求項４８ないし請求項５０の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項５２】
前記合金は、少なくとも銀、銅の何れかまたは両方を含む錫基合金である請求項５１に記載の保護素子。
【請求項５３】
前記低融点合金は、無鉛錫系はんだ材である請求項４８ないし請求項５２の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項５４】
前記低融点合金は、Ａｇを３〜４質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ合金、Ｃｕを０．５〜０．７質量％さらに必要に応じてＡｇを０〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｃｕ−Ａｇ合金、Ａｇを３〜４質量％さらにＣｕを０．５〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｂｉを１０〜６０質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｂｉ合金から選択された合金材である請求項４８ないし請求項５３の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項５５】
前記低融点合金は、９６．５Ｓｎ−３．５Ａｇ合金、９９．２５Ｓｎ−０．７５Ｃｕ合金、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、９５．５Ｓｎ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、４２Ｓｎ−５８Ｂｉ合金から選択された合金材である請求項５４に記載の保護素子。
【請求項５６】
前記電極間絶縁体は、耐熱性電気絶縁材である請求項４８ないし請求項５５の何れか１つに記載の保護素子。
【請求項５７】
前記電極間絶縁体は、ガラス材またはエポキシ樹脂である請求項４８ないし請求項５６の何れか１つに記載の保護素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気・電子機器の保護素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モバイル機器など小型電子機器の急速な普及に伴い、搭載する電源の保護回路に実装される保護素子も小型薄型のものが使用されている。例えば、二次電池パックの保護回路には、表面実装部品（ＳＭＤ）のチップ保護素子が好適に利用される。これらチップ保護素子には、被保護機器の過電流により生ずる過大発熱を検知し、または周囲温度の異常過熱に感応して、所定条件でヒューズを作動させ電気回路を遮断する非復帰型保護素子がある。該保護素子は、機器の安全を図るために、保護回路が機器に生ずる異常を検知すると信号電流により抵抗素子を発熱させ、その発熱で可融性の合金材からなるヒューズ素子を溶断させて回路を遮断するか、あるいは過電流によってヒューズ素子を溶断させて回路を遮断できる。例えば、特開２０１３−２３９４０５号公報（特許文献１）には、異常時に発熱する抵抗素子をセラミックス基板などの絶縁基板上に設けた保護素子が開示されている。
【０００３】
現在、上述した保護素子のヒューズ素子を構成する可溶合金は、改正ＲｏＨＳ指令などの化学物質の規制強化により鉛フリー化が進んでいる。例えば、特開２０１５−０７９６０８号公報（特許文献２）に記載されるように、無鉛金属複合材のヒューズ素子であって、この保護素子を外部回路板に表面実装する際のはんだ付け作業温度において、溶融可能な易融性の低融点金属材と、前記はんだ付け作業温度で液相の低融点金属材に溶解可能な固相の高融点金属材とから成り、低融点金属材と高融点金属材とを一体成形することで、液相化した低融点金属材を固相の高融点金属材ではんだ付け作業が終わるまで保持することを特徴とするヒューズ素子がある。このヒューズ素子の低融点金属材と高融点金属材とは互いに固着成形され、はんだ付け作業の熱で液相化した低融点金属材を該作業温度で固相の高融点金属材で、溶断しないように保持しながら、液相の低融点金属材でヒューズ素子を保護素子の電極パターンに接合できるようにし工夫されている。さらに、この保護素子を回路基板に表面実装する際のはんだ付け作業温度においてヒューズ素子が溶断するのを防止している。この保護素子は内蔵してる抵抗素子を発熱させ、その熱でヒューズ素子の高融点金属材を、媒質である低融点金属材中に拡散または溶解させて溶断動作するようなっている。
【０００４】
これら保護素子は被保護デバイスの異常を検知してメイン回路の電流を遮断する働きをするため、ヒューズ動作後の電極間絶縁抵抗は、できるだけ大きくかつ安定していることが好ましい。上述した従来の保護素子は、ヒューズ素子を取付けた電極間に平面電極の厚み分の空間がある。従来、保護素子の動作時において、この空間部分に発熱素子の加熱むらなどによって完全に合体しきれないヒューズ素子がボール状となって取り残されてしまうことがあった。ボール状のヒューズ素子を電極間に含んだ保護素子は、その分絶縁距離が短くなってしまうため、動作後の絶縁抵抗値が正常より低く遮断安定性が劣る場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許文献１：特開２０１３−２３９４０５号公報
特許文献２：特開２０１５−０７９６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、保護素子の化学物質規制に対応しながら、ヒューズ素子を取付けた電極間にヒューズ素子の合体残りが生じる心配のない電気・電子機器の保護素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、絶縁基板に発熱素子と少なくとも一対の主電極と発熱素子の通電電極とが設けられており、さらに主電極と通電電極との間の隙間を埋めた電極間絶縁体と、主電極と通電電極と電極間絶縁体の上を覆うように設けた金属導体からなるカバー電極と、可溶金属からなりカバー電極の上に接合されかつカバー電極を間に挟んで主電極と通電電極の上に重なるように設けたヒューズ素子とを含んだことを特徴とする保護素子が提供される。上記ヒューズ素子は、可溶金属で構成されており、溶融するとカバー電極を溶かして溶断することができる。主電極と通電電極との電極間に電極間絶縁体を設けることで、ヒューズ素子を取付けた電極間にヒューズ素子の合体残りが生じる心配がなく、上記ヒューズ素子の溶断後の絶縁性を安定させ向上させる。そして、低抵抗金属導体のカバー電極を主電極と通電電極とに電気接続し、このカバー電極の上部にカバー電極よりも高抵抗のヒューズ素子をさらに接合することで、ヒューズ動作前における保護素子の内部抵抗値を低減することができる。
【０００８】
本発明によると、絶縁基板に発熱素子と少なくとも一対の主電極と発熱素子の通電電極とが設けられており、さらに主電極と通電電極との間の隙間を埋めた電極間絶縁体と、低融点合金とこの低融点合金よりも固相線温度が高い高融点金属材との複合材からなり主電極と通電電極と電極間絶縁体の上に設けたヒューズ素子とを有し、高融点金属材は主電極と通電電極および電極間絶縁体とに当接しないように設けたことを特徴とする保護素子が提供される。上記ヒューズ素子は、低融点合金と高融点金属材とで構成されており、低融点合金が溶融すると、この低融点合金が高融点金属材を溶かして溶断することができる。主電極と通電電極との電極間に電極間絶縁体を設けることで、ヒューズ素子を取付けた電極間にヒューズ素子の合体残りが生じる心配がなく、上記ヒューズ素子の溶断後の絶縁性を安定させ向上させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、ヒューズ動作時において通電をより確実に遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の保護素子１０であり、（ａ）は（ｂ）のｄ−ｄ線に沿ってキャップ状蓋体を切断した平面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図を示し、（ｃ）はその下面図を示す。
【図２】本発明の保護素子２０であり、（ａ）は（ｂ）のｄ−ｄ線に沿ってキャップ状蓋体を切断した平面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図を示し、（ｃ）はその下面図を示す。
【図３】本発明の保護素子３０であり、（ａ）は（ｂ）のｄ−ｄ線に沿ってキャップ状蓋体を切断した平面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図を示し、（ｃ）はその下面図を示す。
【図４】本発明の保護素子４０であり、（ａ）は（ｂ）のｄ−ｄ線に沿ってキャップ状蓋体を切断した平面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図を示し、（ｃ）はその下面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る保護素子１０は、図１に示すように、少なくとも耐熱性の絶縁基板１１に、発熱素子１２と、一対の主電極１３と、発熱素子１２の通電電極１４とが設けられており、さらに主電極１３と通電電極１４との間の隙間を埋めた電極間絶縁体１５と、主電極１３と通電電極１４に接続され電極間絶縁体１５の上を覆うように設けた低抵抗の金属導体からなるカバー電極１６と、カバー電極１６よりも高抵抗の可溶金属からなりカバー電極１６の上に接合されかつカバー電極１６を間に挟んで主電極１３と通電電極１４の上に重なるように設けたヒューズ素子１７とを有することを特徴とする。主電極１３および通電電極１４は、動作時に開成するように設けられており、上記ヒューズ素子１７に用いる可溶金属は、発熱素子１２の加熱で完全に溶融しかつカバー電極１６を溶解することでヒューズ動作する。ヒューズ素子１７は、発熱素子１２の加熱で溶融しかつカバー電極１６を溶解可能な無鉛の易融金属であれば何れの合金を用いてもよく、特に限定されないが、ヒューズ素子１７の一例として、Ａｇを３〜４質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ合金、Ｃｕを０．５〜０．７質量％さらに必要に応じてＡｇを０〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｃｕ−Ａｇ合金（但し銀は必須ではない）、Ａｇを３〜４質量％さらにＣｕを０．５〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｂｉを１０〜６０質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｂｉ合金および９６．５Ｓｎ−３．５Ａｇ合金、９９．２５Ｓｎ−０．７５Ｃｕ合金、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、９５．５Ｓｎ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、４２Ｓｎ−５８Ｂｉ合金などの無鉛錫系はんだ材が利用できる。（合金材の係数は元素の質量％を示す。）カバー電極１６は、発熱素子１２の加熱によってヒューズ素子１７の可溶金属に溶融し、かつヒューズ素子１７よりも電気抵抗が小さい金属材であれば何れの金属材を用いてもよく、特に限定されないが、カバー電極１６一例として、銅または銀、銅合金または銀合金が好適に利用できる。電極間絶縁体１５は、電気絶縁材であれば何れの材料を用いてもよく、特に限定されないが、ガラス材、エポキシ樹脂など耐熱性電気絶縁材が好適に利用できる。
【００１２】
本発明に係る保護素子３０は、図３に示すように、絶縁基板３１に発熱素子３２と少なくとも一対の主電極３３と発熱素子３２の通電電極３４とが設けられており、さらに主電極３３と通電電極３４との間の隙間を埋めた電極間絶縁体３５と、低融点合金３６と低融点合金３６よりも固相線温度が高い高融点金属材３７との複合材からなり主電極３３と通電電極３４と電極間絶縁体３５の上に設けたヒューズ素子３００とを有し、高融点金属材３７は主電極３３と通電電極３４および電極間絶縁体３５とに当接しないように設けたことを特徴とする。主電極３３および通電電極３４は、動作時に開成するように設けられており、ヒューズ素子３００は、低融点合金３６と高融点金属材３７とで構成されており、低融点合金３６が溶融することで、低融点合金３６に高融点金属材３７を溶かし込んでヒューズ動作する。低融点合金３６は、発熱素子３２の加熱で溶融しかつ高融点金属材３７を溶解可能な無鉛の易融金属であれば何れの合金を用いてもよく、特に限定されないが、低融点合金３６の一例として、Ａｇを３〜４質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ合金、Ｃｕを０．５〜０．７質量％さらに必要に応じてＡｇを０〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｃｕ−Ａｇ合金（但し銀は必須ではない）、Ａｇを３〜４質量％さらにＣｕを０．５〜１質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｂｉを１０〜６０質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ｂｉ合金および９６．５Ｓｎ−３．５Ａｇ合金、９９．２５Ｓｎ−０．７５Ｃｕ合金、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、９５．５Ｓｎ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ合金、４２Ｓｎ−５８Ｂｉ合金などの無鉛錫系はんだ材が利用できる。（合金材の係数は元素の質量％を示す。）高融点金属材３７は、発熱素子３２の加熱によって低融点合金３６に溶解する金属材であれば何れの金属材を用いてもよく、特に限定されないが、高融点金属材３７の一例として、銀、銅またはこれらを含む合金が好適に利用できる。例えば銀合金として、Ａｇを２５〜４０質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ合金などの無鉛錫系はんだ材が利用できる。
【実施例】
【００１３】
本発明に係る実施例１の保護素子１０は、図１に示すように、アルミナ製絶縁基板１１の下面に設けた厚膜抵抗体からなる発熱素子１２と、絶縁基板１１の上面に設けた一対の焼結銀製の主電極１３と、絶縁基板１１の上面に発熱素子１２への通電に用いられる焼結銀製の通電電極１４とが設けられており、主電極１３と通電電極１４の隙間を充填したガラス製電極間絶縁体１５を設け、さらに主電極１３と通電電極１４に接続しかつ電極間絶縁体１５に積層した焼結銀製の金属導体からなるカバー電極１６を設け、カバー電極１６の上に積層した該カバー電極１６よりも電気抵抗の高い９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金の可溶金属からなるヒューズ素子１７と、図示しないがヒューズ素子１７を覆って塗布した動作用フラックスと、ヒューズ素子１７と動作用フラックスとをさらに覆って絶縁基板１１に固着した液晶ポリマー製のキャップ状蓋体１８とで構成される。発熱素子１２は、表面にガラスグレーズ（保護絶縁膜）を施しており、電極間絶縁体１５は、その平面端面が主電極１３と通電電極１４の電極平面と平坦になるまで充填されている。絶縁基板１１の上面に設けた主電極１３と通電電極１４は、基板下面の通電電極１４とパターン電極１９に電気接続する焼結銀製ハーフ・スルーホールの配線手段１００を有する。
【００１４】
本発明に係る実施例２の保護素子２０は、実施例１の保護素子１０を変形したもので、図２に示すように、アルミナ製絶縁基板２１の上面に設けた厚膜抵抗体からなる発熱素子２２と、絶縁基板２１の上面に設けた一対の焼結銀製の主電極２３と、絶縁基板２１の上面に発熱素子２２への通電に用いられる焼結銀製の通電電極２４とが設けられており、主電極２３と通電電極２４の隙間を充填したガラス製電極間絶縁体２５を設け、さらに主電極２３と通電電極２４に接続しかつ電極間絶縁体２５に積層した焼結銀製の金属導体からなるカバー電極２６を設け、カバー電極２６の上に積層したカバー電極２６よりも電気抵抗の高い９９．２５Ｓｎ−０．７５Ｃｕ合金の可溶金属からなるヒューズ素子２７と、図示しないがヒューズ素子２７を覆って塗布した動作用フラックスと、ヒューズ素子２７と動作用フラックスとをさらに覆って絶縁基板２１に固着した液晶ポリマー製のキャップ状蓋体２８とで構成される。発熱素子２２は、表面にガラスグレーズ（保護絶縁膜）を施しており、電極間絶縁体２５は、その平面端面が該当電極間の発熱素子２２を覆って主電極２３と通電電極２４の電極平面と平坦になるまで充填されている。絶縁基板２１の上面に設けた主電極２３と通電電極２４は、基板下面のパターン電極２９に電気接続する焼結銀製ハーフ・スルーホールの配線手段２００を有する。実施例２の保護素子の発熱素子２２は、ヒューズ素子２７が設けられた絶縁基板２１の基板面（上面）と同一の基板面（上面）に設けられている。
【００１５】
本発明に係る実施例３の保護素子３０は、図３に示すように、アルミナ製絶縁基板３１の下面に設けた厚膜抵抗体からなる発熱素子３２と、絶縁基板３１の上面に設けた一対の焼結銀製の主電極３３と、絶縁基板３１の上面に発熱素子３２への通電に用いられる焼結銀製の通電電極３４とが設けられており、主電極３３と通電電極３４の隙間を充填したガラス製電極間絶縁体３５と、主電極３３と通電電極３４と電極間絶縁体３５の上に設けた９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金製の低融点合金３６と銀製の高融点金属材３７との複合材からなるヒューズ素子３００とを有し、ヒューズ素子３００を構成する高融点金属材３７は主電極３３と通電電極３４および電極間絶縁体３５とに当接しないように設けられており、さらに、図示しないがヒューズ素子３００を覆って塗布した動作用フラックスと、ヒューズ素子３００と動作用フラックスとを覆って絶縁基板３１に固着した液晶ポリマー製のキャップ状蓋体３８とで構成される。発熱素子３２は、表面にガラスグレーズ（保護絶縁膜）を施しており、電極間絶縁体３５は、その平面端面が主電極３３と通電電極３４の電極平面と平坦になるまで充填されている。絶縁基板３１の上面に設けた主電極３３と通電電極３４は、基板下面の通電電極３４とパターン電極３９に電気接続する焼結銀製ハーフ・スルーホールの配線手段３１０を有する。銀製の高融点金属材３７は、Ａｇを２５〜４０質量％含有し残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ合金に変更することができる。
【００１６】
本発明に係る実施例４の保護素子４０は、実施例３の保護素子３０を変形したもので、図４に示すように、アルミナ製絶縁基板４１の上面に設けた厚膜抵抗体からなる発熱素子４２と、絶縁基板４１の上面に設けた一対の焼結銀製の主電極４３と、絶縁基板４１の上面に発熱素子４２への通電に用いられる焼結銀製の通電電極４４とが設けられており、主電極４３と通電電極４４の隙間を充填したガラス製電極間絶縁体４５と、主電極４３と通電電極４４と電極間絶縁体４５の上に設けた９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金製の低融点合金４６と７０Ｓｎ−３０Ａｇ合金製の高融点金属材４７との複合材からなるヒューズ素子４００とを有し、ヒューズ素子４００を構成する高融点金属材４７は主電極４３と通電電極４４および電極間絶縁体４５とに当接しないように設けられており、さらに、図示しないがヒューズ素子４００を覆って塗布した動作用フラックスと、ヒューズ素子４００と動作用フラックスとをさらに覆って絶縁基板４１に固着した液晶ポリマー製のキャップ状蓋体４８とで構成される。発熱素子４２は、表面にガラスグレーズ（保護絶縁膜）を施しており、電極間絶縁体４５、その平面端面が該当電極間の発熱素子４２を覆って主電極４３と通電電極４４の電極平面と平坦になるまで充填されている。絶縁基板４１の上面に設けた主電極４３と通電電極４４は、基板下面のパターン電極４９に電気接続する焼結銀製ハーフ・スルーホールの配線手段４１０を有する。実施例４の保護素子の発熱素子４２は、ヒューズ素子４００が設けられた絶縁基板４１の基板面（上面）と同一の基板面（上面）に設けられている。
【００１７】
実施例１ないし実施例４の保護素子は、主電極および通電電極とパターン電極とを絶縁基板を隔てて電気接続する配線手段は、ハーフ・スルーホールに替えて該基板を貫通した導体スルーホールや、平面電極パターンによる表面配線に変更してもよい。
【００１８】
実施例３および実施例４の保護素子の高融点金属材は、銀または銅に替えて少なくとも銀、銅の何れかまたは両方を含む錫基合金を利用できる。また電極間絶縁体は、耐熱性電気絶縁材であれば何れの材料も利用でき、例えばガラス材またはエポキシ樹脂が好適である。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の保護素子は、リフローはんだ付けにより他の回路基板に実装することができ、電池パックなど２次電池の保護装置に利用できる。
【符号の説明】
【００２０】
保護素子１０，２０、絶縁基板１１，２１、発熱素子１２，２２、主電極１３，２３、通電電極１４，２４、電極間絶縁体１５，２５、カバー電極１６，２６、ヒューズ素子１７，２７、蓋体１８，２８、パターン電極１９，２９、配線手段１００，２００。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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