(57)【要約】【課題】ヒューズエレメントの低抵抗化による高定格化を図るとともに、小型化を図ることができるヒューズ素子を提供する。【解決手段】ヒューズエレメント２と、冷却部材３とを有し、ヒューズエレメント２は、熱により溶断する遮断部９が冷却部材３から離隔し相対的に熱伝導性の低い低熱伝導部７と、遮断部９以外の部位に冷却部材３と接触もしくは近接し相対的に熱伝導性の高い高熱伝導部８が設けられ、ヒューズエレメント２は、低融点金属と低融点金属よりも融点の高い高融点金属との積層体から成り、低融点金属は、非貫通孔若しくは貫通孔を有する。【選択図】図１７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒューズエレメントと、
冷却部材とを有し、
上記ヒューズエレメントは、熱により溶断する遮断部が上記冷却部材から離隔し相対的に熱伝導性の低い低熱伝導部と、上記遮断部以外の部位に上記冷却部材と接触もしくは近接し相対的に熱伝導性の高い高熱伝導部が設けられ、
上記ヒューズエレメントは、低融点金属と上記低融点金属よりも融点の高い高融点金属との積層体から成り、
上記低融点金属は、非貫通孔若しくは貫通孔を有するヒューズ素子。
【請求項２】
上記低融点金属の非貫通孔若しくは貫通孔は、断面形状がテーパー状である請求項１に記載のヒューズ素子。
【請求項３】
上記低熱伝導部の面積よりも上記高熱伝導部の面積が広い請求項１又は２に記載のヒューズ素子。
【請求項４】
上記冷却部材よりも熱伝導率の低い断熱部材を有し、
上記ヒューズエレメントは、上記遮断部が上記断熱部材と接触もしくは近接することにより上記低熱伝導部とされている請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項５】
上記ヒューズエレメントは、上記遮断部が空気と触れることにより上記低熱伝導部とされている請求項１又は２に記載のヒューズ素子。
【請求項６】
上記冷却部材は、上記遮断部に応じた位置に溝部が形成され、上記溝部上に上記遮断部が重畳されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項７】
上記ヒューズエレメントは、一対の上記冷却部材によって挟持され、上記遮断部の両面側が上記溝部と重畳されている請求項６記載のヒューズ素子。
【請求項８】
上記ヒューズエレメントは、一対の上記冷却部材によって挟持され、
一方の上記冷却部材は、上記遮断部に応じた位置に溝部が形成され、上記遮断部上に上記溝部を配置するとともに、上記遮断部以外の部位と接触もしくは近接され、
他方の上記冷却部材は、上記遮断部及び上記遮断部以外の部位と接触もしくは近接されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項９】
上記ヒューズエレメントの一方の面に上記冷却部材が重畳されている請求項６記載のヒューズ素子。
【請求項１０】
上記ヒューズエレメントの通電方向と直交する上記遮断部の幅方向に亘って上記溝部が連続して形成されている請求項６〜９のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項１１】
上記溝部は、上記ヒューズエレメントの通電方向と直交する上記遮断部の幅方向の一部又は全部に亘って形成されている請求項１０記載のヒューズ素子。
【請求項１２】
上記ヒューズエレメントの通電方向と直交する上記遮断部の幅方向に亘って複数の上記溝部が断続的に形成されている請求項６〜９のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項１３】
上記ヒューズエレメントは、板状であり、
上記溝部の上記ヒューズエレメントの通電方向に亘る長さは、上記ヒューズエレメントの上記遮断部における最小幅以下である請求項６〜１２のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項１４】
上記溝部の上記ヒューズエレメントの通電方向に亘る長さは、上記ヒューズエレメントの上記遮断部における最小幅の１／２以下である請求項１３記載のヒューズ素子。
【請求項１５】
上記溝部の上記ヒューズエレメントの通電方向に亘る長さは、０．５ｍｍ以上である請求項６〜１４のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項１６】
上記溝部の上記ヒューズエレメントの通電方向に亘る長さは、５ｍｍ以下である請求項６〜１５のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項１７】
近接する上記ヒューズエレメントの高熱伝導部と上記冷却部材との最小隙間は１００μｍ以下である請求項１〜１６のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項１８】
複数の上記ヒューズエレメントが、所定の間隙を隔てて並列に接続されている請求項１〜１７のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項１９】
上記ヒューズエレメントよりも溶融温度が高い高融点ヒューズエレメントを有し、複数の上記ヒューズエレメントと上記高融点ヒューズエレメントとが、所定の間隔を隔てて並列に接続されている請求項１８記載のヒューズ素子。
【請求項２０】
上記ヒューズエレメントは上記冷却部材の外部まで延伸し、実装用端子部を有する請求項１〜１９のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項２１】
上記高融点ヒューズエレメントは冷却部材の外部まで延伸し、実装用端子部を有する請求項１９記載のヒューズ素子。
【請求項２２】
上記冷却部材は絶縁材料である請求項１〜２１のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項２３】
上記冷却部材は、セラミックスである請求項２２記載のヒューズ素子。
【請求項２４】
上記冷却部材は、上記ヒューズエレメントとの接触部表面の一部もしくは全部に金属層が形成されている請求項２２又は２３に記載のヒューズ素子。
【請求項２５】
上記冷却部材は、金属材料である請求項１〜２１のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項２６】
上記冷却部材は、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・ｋ）以上である請求項１〜２５のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項２７】
上記ヒューズエレメントは、上記低融点金属が上記高融点金属を溶食し溶断する請求項１〜２６のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項２８】
上記ヒューズエレメントは、内層を上記低融点金属、外層を上記高融点金属とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項２９】
上記ヒューズエレメントは、溶融した上記低融点金属の流動を抑え、変形を規制する変形規制部が設けられた請求項２８に記載のヒューズ素子。
【請求項３０】
上記冷却部材に形成され、上記ヒューズエレメントの上記低熱伝導部近傍に配置された１又は複数の発熱体と、
上記発熱体を覆う絶縁層と、
上記絶縁層の表面に形成された１又は複数の電極を有し、
上記ヒューズエレメントは、上記電極と接続されている請求項１〜２９のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項３１】
上記ヒューズエレメントは、上記遮断部が上記冷却部材から離隔する凹部が形成され、
上記冷却部材は、上記ヒューズエレメントの上記凹部が形成された面と対向する面が平坦に形成されている請求項１又は２に記載のヒューズ素子。
【請求項３２】
上記ヒューズエレメントは、上記遮断部に応じた位置が上記冷却部材から離隔する方向にブリッジ状に形成されている請求項３１記載のヒューズ素子。
【請求項３３】
上記低熱伝導部の面積よりも上記高熱伝導部の面積が広い請求項３１又は３２に記載のヒューズ素子。
【請求項３４】
上記ヒューズエレメントは、上記遮断部が空気と触れることにより上記低熱伝導部とされている請求項３１〜３３のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項３５】
上記ヒューズエレメントは、上記遮断部が上記冷却部材から離隔する凹部が形成され、
上記冷却部材は、上記ヒューズエレメントの上記凹部が形成された面と対向する面の上記遮断部に応じた位置に溝部が形成され、上記溝部上に上記遮断部が重畳されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項３６】
上記ヒューズエレメントは、一対の上記冷却部材によって挟持され、
上記ヒューズエレメントの上記凹部が形成された面と対向する一方の上記冷却部材は平坦に形成され、上記遮断部以外の部位と接触もしくは近接され、
上記ヒューズエレメントの上記凹部が形成された面と反対側の面と対向する他方の上記冷却部材は、上記ヒューズエレメントの上記凹部の反対側に突出する凸部に応じた位置に溝部が形成され、上記遮断部以外の部位と接触もしくは近接されている請求項３２に記載のヒューズ素子。
【請求項３７】
上記ヒューズエレメントは、上記凹部が形成された面と反対側の面に凸部が設けられておらず、一対の上記冷却部材によって挟持され、
一対の上記冷却部材は、いずれも上記ヒューズエレメントと対向する面が平坦に形成されている請求項３１に記載のヒューズ素子。
【請求項３８】
上記ヒューズエレメントは、板状であり、
上記凹部の上記ヒューズエレメントの通電方向に亘る長さは、上記ヒューズエレメントの上記遮断部における最小幅以下である請求項３１〜３７のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項３９】
近接する上記ヒューズエレメントの高熱伝導部と上記冷却部材との最小隙間は１００μｍ以下である請求項３１〜３８のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項４０】
複数の上記ヒューズエレメントが、所定の間隙を隔てて並列に接続されている請求項３１〜３９のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項４１】
上記ヒューズエレメントは上記冷却部材の外部まで延伸し、実装用端子部を有する請求項３１〜４０のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項４２】
上記冷却部材は絶縁材料である請求項３１〜４１のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項４３】
上記冷却部材は、セラミックスである請求項４２に記載のヒューズ素子。
【請求項４４】
上記冷却部材は、樹脂材料である請求項４２に記載のヒューズ素子。
【請求項４５】
上記冷却部材は、上記ヒューズエレメントとの接触部表面の一部もしくは全部に金属層が形成されている請求項４２〜４４のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項４６】
上記冷却部材は、金属材料である請求項３１〜４１のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項４７】
上記ヒューズエレメントは、上記低融点金属が上記高融点金属を溶食し溶断する請求項３１〜４６のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項４８】
上記ヒューズエレメントは、内層を上記低融点金属、外層を上記高融点金属とする請求項３１〜４７のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項４９】
上記ヒューズエレメントは、溶融した上記低融点金属の流動を抑え、変形を規制する変形規制部が設けられた請求項４８に記載のヒューズ素子。
【請求項５０】
上記冷却部材に形成され、上記ヒューズエレメントの上記低熱伝導部近傍に配置された１又は複数の発熱体と、
上記発熱体を覆う絶縁層と、
上記絶縁層の表面に形成された１又は複数の電極を有し、
上記ヒューズエレメントは、上記電極と接続されている請求項３１〜４９のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項５１】
複数の上記非貫通孔若しくは貫通孔が、少なくとも上記遮断部に形成されている請求項１〜５０のいずれか１項に記載のヒューズ素子。
【請求項５２】
複数の上記非貫通孔若しくは貫通孔が、上記ヒューズエレメントの全面にわたって形成されている請求項５１に記載のヒューズ素子。
【請求項５３】
上記非貫通孔若しくは貫通孔は、側面の少なくとも一部が第２の高融点金属層によって被覆されている請求項２８又は４８に記載のヒューズ素子。
【請求項５４】
上記非貫通孔が設けられ、該非貫通孔は側面及び底面が第２の高融点金属層によって被覆されている請求項２８又は４８に記載のヒューズ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流経路上に実装され、溶断することにより当該電流経路を遮断するヒューズ素子に関し、特に小型化、低抵抗化、かつ大電流対応が図られたヒューズ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、定格を超える電流が流れた時に自己発熱により溶断し、当該電流経路を遮断するヒューズエレメントが用いられている。ヒューズエレメントとしては、例えば、ハンダをガラス管に封入したホルダー固定型ヒューズや、セラミック基板表面にＡｇ電極を印刷したチップヒューズ、銅電極の一部を細らせてプラスチックケースに組み込んだねじ止め又は差し込み型ヒューズ等が多く用いられている。
【０００３】
しかし、上記既存のヒューズエレメントにおいては、リフローによる表面実装ができない、電流定格が低い、といった問題点が指摘されている。
【０００４】
また、リフロー実装用の速断ヒューズ素子を想定した場合、リフローの熱によって溶融しないように、一般的には、ヒューズエレメントには融点が３００℃以上のＰｂ入り高融点ハンダが溶断特性上好ましい。しかしながら、ＲｏＨＳ指令等においては、Ｐｂ含有ハンダの使用は、限定的に認められているに過ぎず、今後Ｐｂフリー化の要求は、強まるものと考えられる。
【０００５】
すなわち、ヒューズエレメントとしては、リフローによる表面実装が可能でヒューズ素子への実装性に優れること、定格を上げて大電流に対応可能であることが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２６５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような要求に応えるために、Ｃｕ等の高融点、低抵抗の金属を用いたヒューズエレメントも提案されている。この種のヒューズエレメントとしては、矩形板状に成形され、長手方向の略中央部を部分的に幅を狭めた構造を有する。あるいは、全体として電極サイズよりも細いワイヤー状構造をなすヒューズエレメントも提案されている。このようなヒューズエレメントは、当該幅を狭めた狭小部を高抵抗化させて自己発熱遮断させる遮断部としている。
【０００８】
ここで、高融点のヒューズエレメントを用いる場合、溶断時には高温に発熱することから、ヒューズエレメントが接続される電極端子が遮断部に近接していると、端子温度が高融点金属の融点近くにまで上がってしまい、表面実装用の接続はんだを溶解させる等の問題を起こすリスクがある。そのため、ヒューズエレメントの長さを長くし、遮断部と電極端子との距離を確保する必要がある。
【０００９】
一方で、ヒューズエレメントの低抵抗化には、ヒューズエレメント長の短縮や、ヒューズエレメント断面積の拡大が効果的であるが、溶断時におけるヒューズエレメントの熱による影響から、さらなる電流定格の向上を図ることが困難であった。また、ヒューズエレメント長を長くとることにより、ヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の小型化も困難となる。
【００１０】
そこで、本発明は、ヒューズエレメントの低抵抗化による高定格化を図るとともに、小型化を図ることができるヒューズ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明に係るヒューズ素子は、ヒューズエレメントと、冷却部材とを有し、上記ヒューズエレメントは、熱により溶断する遮断部が上記冷却部材から離隔し相対的に熱伝導性の低い低熱伝導部と、上記遮断部以外の部位に上記冷却部材と接触もしくは近接し相対的に熱伝導性の高い高熱伝導部が設けられ、上記ヒューズエレメントは、低融点金属と上記低融点金属よりも融点の高い高融点金属との積層体から成り、上記低融点金属は、非貫通孔若しくは貫通孔を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ヒューズエレメントの遮断部の周囲を冷却部材と熱的に接触することで、ヒューズエレメントの過電流時の発熱を抑え定格電流を上昇させるとともに、端子部への影響を抑え、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明が適用されたヒューズ素子を示す図であり、（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【図２】図２（Ａ）はヒューズエレメントが嵌合された冷却部材を示す外観斜視図であり、図２（Ｂ）は冷却部材の外観斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は遮断部が溶断したヒューズエレメントを示す外観斜視図であり、図３（Ｂ）はヒューズエレメントが溶断したヒューズ素子を示す断面図である。
【図４】図４（Ａ）（Ｂ）は、本発明が適用されたヒューズ素子の他の形態を示す断面図である。
【図５】図５は、金属材料からなる冷却部材を形成した支持部材によってヒューズエレメントを挟持したヒューズ素子を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明が適用されたヒューズ素子の他の形態を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明が適用されたヒューズ素子の他の形態を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明が適用されたヒューズ素子の他の形態を示す図であり、（Ａ）は冷却部材の外観斜視図であり、（Ｂ）はヒューズエレメントが嵌合された冷却部材を示す外観斜視図であり、（Ｃ）はヒューズ素子の外観斜視図である。
【図９】図９は、ヒューズエレメントの遮断部の幅よりも短い溝部を形成した冷却部材を示す外観斜視図である。
【図１０】図１０は、ヒューズエレメントの遮断部に沿って断続的に溝部が形成された冷却部材を示す外観斜視図である。
【図１１】図１１（Ａ）は円柱状のヒューズエレメントが配置された冷却部材の外観斜視図であり、図１１（Ｂ）は円柱状のヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の外観斜視図である。
【図１２】図１２（Ａ）は３つのヒューズエレメントが並列配置された冷却部材を示す外観斜視図であり、図１２（Ｂ）は３つのヒューズエレメントが並列配置されたヒューズ素子の外観斜視図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、高融点ヒューズエレメントがヒューズエレメントの間に並列配置された冷却部材を示す外観斜視図であり、図１３（Ｂ）は高融点ヒューズエレメントがヒューズエレメントの間に並列配置されたヒューズ素子の外観斜視図である。
【図１４】図１４は、冷却部材のヒューズエレメントとの接触表面に金属層を形成したヒューズ素子を示す断面図である。
【図１５】図１５は、冷却部材のヒューズエレメントとの接触表面に接着剤層を形成したヒューズ素子を示す断面図である。
【図１６】図１６は、低融点金属の溶融、流動により変形したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図１７】図１７（Ａ）は変形規制部を形成したヒューズエレメントを配置した冷却部材を示す外観斜視図であり、図１７（Ｂ）は変形規制部を形成したヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の断面図である。
【図１８】図１８（Ａ）はヒューズエレメントの端子部が裏面側に形成された冷却部材を示す外観斜視図であり、図１８（Ｂ）はヒューズエレメントの端子部を冷却部材の裏面側に形成したヒューズ素子の断面図である。
【図１９】図１９（Ａ）はヒューズエレメントの端子部が外側に形成された冷却部材を示す外観斜視図であり、図１９（Ｂ）はヒューズエレメントの端子部を冷却部材の外側に形成したヒューズ素子の断面図である。
【図２０】図２０（Ａ）は非貫通孔を形成したヒューズエレメントのリフロー実装前における断面図であり、図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）に示すヒューズエレメントのリフロー実装後における断面図である。
【図２１】図２１（Ａ）は、貫通孔内が第２の高融点金属層によって充填されたヒューズエレメントを示す断面図であり、図２１（Ｂ）は、非貫通孔内が第２の高融点金属層によって充填されたヒューズエレメントを示す断面図である。
【図２２】図２２（Ａ）は、断面が矩形状の貫通孔を設けたヒューズエレメントを示す断面図であり、図２２（Ｂ）は、断面が矩形状の非貫通孔を設けたヒューズエレメントを示す断面図である。
【図２３】図２３は、孔の開口端側の上側まで第２の高融点金属層を設けたヒューズエレメントを示す断面図である。
【図２４】図２４（Ａ）は、非貫通孔を対向して形成したヒューズエレメントを示す断面図であり、図２４（Ｂ）は、非貫通孔を対向させずに形成したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図２５】図２５は、低融点金属層に第１の高融点粒子を配合したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図２６】図２６（Ａ）は、低融点金属層に低融点金属層の厚さよりも粒子径の小さい第１の高融点粒子を配合したヒューズエレメントのリフロー実装前における断面図であり、図２６（Ｂ）は、図２６（Ａ）に示すヒューズエレメントのリフロー実装後における断面図である。
【図２７】図２７は、低融点金属層に第２の高融点粒子を圧入したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図２８】図２８は、第１の高融点金属層及び低融点金属層に第２の高融点粒子を圧入したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図２９】図２９は、第２の高融点粒子の両端に突縁部を形成したヒューズエレメントを示す断面図である。
【図３０】図３０は、ヒューズ素子の回路図であり、（Ａ）はヒューズエレメントの溶断前、（Ｂ）はヒューズエレメントの溶断後を示す。
【図３１】図３１（Ａ）は冷却部材に発熱体を形成したヒューズ素子を示す断面図であり、（Ｂ）は回路図である。
【図３２】図３２（Ａ）は、発熱体を被覆する絶縁層上に発熱体引出電極を形成したヒューズ素子を示す断面図であり、図３２（Ｂ）は回路図である。
【図３３】図３３（Ａ）は、遮断部が複数設けられたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子を示す断面図であり、図３３（Ｂ）は回路図である。
【図３４】図３４は、凹部が形成されたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の一例を示す断面図である。
【図３５】図３５は、凹部が形成されたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子を、一方の冷却部材を省略して示す斜視図である。
【図３６】図３６は、凹部が形成されたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の一例を示す外観斜視図である。
【図３７】図３７は、凹部が形成されたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の一例を示す断面図である。
【図３８】図３８（Ａ）は図３４に示すヒューズ素子のヒューズエレメントが溶断した状態を示す断面図であり、図３８（Ｂ）はヒューズエレメントが溶断した状態を一方の冷却部材を省略して示す斜視図である。
【図３９】図３９は、両端を端子部としたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の一例を示す断面図である。
【図４０】図４０は、両端を端子部としたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子を、一方の冷却部材を省略して示す斜視図である。
【図４１】図４１は、両端を端子部としたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の一例を示す外観斜視図である。
【図４２】図４２は、変形規制部を設けたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の一例を示す断面図である。
【図４３】図４３は、変形規制部を設けたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子を、一方の冷却部材を省略して示す斜視図である。
【図４４】図４４は、変形規制部を設けたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の一例を示す外観斜視図である。
【図４５】図４５は、冷却部材の裏面に端子部を設けたヒューズ素子の一例を示す断面図である。
【図４６】図４６（Ａ）は３枚のヒューズエレメントを並列配置したヒューズ素子を、一方の冷却部材を省略して示す斜視図であり、図４６（Ｂ）は外観斜視図である。
【図４７】図４７（Ａ）は高融点ヒューズエレメントを配置したヒューズ素子を、一方の冷却部材を省略して示す斜視図であり、図４７（Ｂ）は外観斜視図である。
【図４８】図４８は、複数の遮断部が並列されたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子を、一方の冷却部材を省略して示す斜視図である。
【図４９】図４９は複数の遮断部を備える可溶導体の製造工程を説明するための平面図であり、（Ａ）は遮断部の両側を端子部で一体に支持したもの、（Ｂ）は遮断部の片側を端子部で一体に支持したものを示す。
【図５０】図５０（Ａ）は冷却部材に発熱体を形成したヒューズ素子の一例を示す断面図であり、（Ｂ）は回路図である。
【図５１】図５１（Ａ）は、発熱体を被覆する絶縁層上に発熱体引出電極を形成したヒューズ素子の一例を示す断面図であり、図５１（Ｂ）は回路図である。
【図５２】図５２（Ａ）は、遮断部が複数設けられたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子の一例を示す断面図であり、図５２（Ｂ）は回路図である。
【図５３】図５３は、本発明が適用されたヒューズ素子の他の形態を示す断面図である。
【図５４】図５４は、本発明が適用されたヒューズ素子の他の形態を示す断面図である。
【図５５】図５５は、片面に凹部が形成されたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子を示す断面図である。
【図５６】図５６は、両面に凹部が形成されたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子を示す断面図である。
【図５７】図５７は、金属層を介在させずに、一対の冷却部材によって直接凹部が形成されたヒューズエレメントを挟持したヒューズ素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明が適用されたヒューズ素子について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１５】
本発明に係るヒューズ素子１は、小型且つ高定格のヒューズ素子を実現するものであり、平面寸法が３〜５ｍｍ×５〜１０ｍｍ、高さが２〜５ｍｍと小型でありながら、抵抗値が０．２〜１ｍΩ、５０〜１５０Ａ定格と高定格化が図られている。なお、本発明は、あらゆるサイズ、抵抗値及び電流定格を備えるヒューズ素子に適用することができるのはもちろんである。
【００１６】
ヒューズ素子１は、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、外部回路の電流経路上に接続され、定格を超える電流が通電することによって自己発熱（ジュール熱）により溶断し当該電流経路を遮断するヒューズエレメント２と、ヒューズエレメント２と接触もしくは近接する冷却部材３とを有する。
【００１７】
ヒューズエレメント２は、例えば図２（Ａ）に示すように矩形板状に形成され、通電方向の両端部が図示しない外部回路の接続電極と接続される端子部５ａ，５ｂとされている。ヒューズエレメント２は、上下一対の冷却部材３ａ，３ｂによって挟持されるとともに、冷却部材３ａ，３ｂの外に一対の端子部５ａ，５ｂが導出され、端子部５ａ，５ｂを介して外部回路の接続電極と接続可能とされている。なお、ヒューズエレメント２の具体的な構成については、後に詳述する。
【００１８】
また、ヒューズ素子１は、上下一対の冷却部材３ａ，３ｂによってヒューズエレメント２を挟持することにより、ヒューズエレメント２内に、冷却部材３ａ，３ｂから離隔し相対的に熱伝導性の低い低熱伝導部７と、冷却部材３ａ，３ｂと接触もしくは近接し相対的に熱伝導性の高い高熱伝導部８とが形成される。冷却部材３は、セラミックス等の熱伝導性の高い絶縁材料を好適に用いることができ、粉体成型等により任意の形状に成型することができる。また、冷却部材３は、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・ｋ）以上であることが好ましい。なお、冷却部材３は、金属材料を用いて形成してもよいが、表面を絶縁被覆することが周囲の部品との短絡防止、及びハンドリング性の見地から好ましい。上下一対の冷却部材３ａ，３ｂは、例えば接着剤によって互いに結合されることにより素子筐体を形成する。
【００１９】
低熱伝導部７は、ヒューズエレメント２の端子部５ａ，５ｂ間にわたる通電方向と直交する幅方向にわたってヒューズエレメント２が溶断する遮断部９に沿って設けられ、少なくとも一部が冷却部材３ａ，３ｂと離隔されることにより熱的に接触せず、ヒューズエレメント２の面内において相対的に熱伝導性が低くされた部位をいう。
【００２０】
また、高熱伝導部８は、遮断部９以外の部位で、少なくとも一部が冷却部材３ａ，３ｂと接触もしくは近接することにより熱的に接触し、ヒューズエレメント２の面内において相対的に熱伝導性が高くされた部位をいう。なお、高熱伝導部８は、冷却部材３と熱的に接触していればよく、冷却部材３と直接接触する他、熱伝導性を備えた部材を介して接触してもよい。
【００２１】
図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、ヒューズ素子１は、ヒューズエレメント２の面内において、遮断部９に沿って低熱伝導部７が設けられるとともに、遮断部９以外の部位に高熱伝導部８が形成されることにより、定格を超える過電流時においてヒューズエレメント２が発熱した際に、高熱伝導部８の熱を積極的に外部に逃がし、遮断部９以外の部位の発熱を抑えるとともに、遮断部９に沿って形成された低熱伝導部７に熱を集中させて、端子部５ａ，５ｂへの熱の影響を抑えつつ遮断部９を溶断することができる。これにより、ヒューズ素子１は、ヒューズエレメント２の端子部５ａ，５ｂ間が溶断され、外部回路の電流経路を遮断することができる。
【００２２】
したがって、ヒューズ素子１は、ヒューズエレメント２を矩形板状に形成するとともに、通電方向に亘る長さを短くすることにより低抵抗化を図り、電流定格を向上させるとともに、外部回路の接続電極と接続用ハンダ等を介して接続される端子部５ａ，５ｂの過熱を抑えることで表面実装用の接続用ハンダを溶解させる等の問題を解消し、小型化を実現することができる。
【００２３】
ここで、ヒューズエレメント２は、低熱伝導部７の面積よりも高熱伝導部８の面積が広いことが好ましい。これにより、ヒューズエレメント２は、遮断部９を選択的に加熱、溶断するとともに、遮断部９以外の部位の熱を積極的に逃がして端子部５ａ，５ｂの過熱による影響を抑え、小型化、高定格化を図ることができる。
【００２４】
また、図２（Ｂ）に示すように、ヒューズ素子１は、冷却部材３の遮断部９に応じた位置に溝部１０が形成されることにより、ヒューズエレメント２の遮断部９以外の部位と接触もしくは近接するとともに、溝部１０上に遮断部９が重畳されている。これにより、ヒューズ素子１は、ヒューズエレメント２の遮断部９が、冷却部材３よりも熱伝導率の低い空気と触れることにより、低熱伝導部７が形成されている。
【００２５】
そして、ヒューズ素子１は、ヒューズエレメント２が上下一対の冷却部材３によって挟持されることにより、遮断部９の両面側が溝部１０と重畳されている（図１（Ｂ））。これにより、遮断部９と、遮断部９以外の部位との熱伝導性の差が大きくなり、確実に遮断部９で溶断するとともに、高熱伝導部８の冷却効率を向上させ、ヒューズエレメント２の発熱による端子部５ａ，５ｂの過熱を抑えることができる。
【００２６】
なお、ヒューズ素子１は、図４（Ａ）に示すように、遮断部９の両側に冷却部材３ａ，３ｂを配置、接着することにより、遮断部９が空気と触れるようにしてもよい。この場合、遮断部９の溶断時におけるヒューズエレメント２の飛散を防止するために、少なくとも遮断部９上を覆うカバー部材を設けることが好ましい。
【００２７】
図５は、遮断部９の両側に金属材料からなる冷却部材３ａ，３ｂを配置したヒューズ素子１を示す断面図である。金属材料からなる冷却部材３ａ，３ｂは、絶縁材料からなる支持部材２１に支持されている。そして、ヒューズ素子１は、冷却部材３ａ，３ｂが設けられた支持部材２１によってヒューズエレメント２が挟持されることにより形成される。支持部材２１は、例えばエンジニアリングプラスチック、セラミック基板、ガラスエポキシ基板等、公知の絶縁性材料を用いることができる。
【００２８】
冷却部材３ａ，３ｂは、ヒューズエレメント２の遮断部９が重畳される位置を除く領域に形成され、例えば図５に示すように、ヒューズエレメント２の幅方向にわたって設けられた遮断部９の両側に分断して設けられている。そして、ヒューズ素子１は、ヒューズエレメント２が金属材料からなる冷却部材３ａ，３ｂを介して支持部材２１に挟持されることにより、ヒューズエレメント２の遮断部９が冷却部材３ａ，３ｂから離隔し相対的に熱伝導性の低い低熱伝導部７となり、遮断部９の両側が冷却部材３ａ，３ｂと接触もしくは近接し相対的に熱伝導性の高い高熱伝導部８となる。なお、冷却部材３ａ，３ｂを構成する金属材料層は、遮断部９を支持部材２１から十分に離隔し、遮断部９と遮断部９以外の部位との熱伝導性に差を設けて確実に遮断部９を溶断させるのに必要な厚みを備える。金属材料層の厚みは１００μｍ以上が好ましい。
【００２９】
なお、冷却部材３ａ，３ｂを構成する金属材料層とヒューズエレメント２との間には適宜導電性の接着剤１５やハンダ９６を介在させてもよい。ヒューズ素子１は、接着剤１５あるいはハンダ９６を介して冷却部材３ａ，３ｂとヒューズエレメント２の高熱伝導部８とが接続されることにより、相互の密着性が高まり、より効率よく熱を冷却部材３ａ，３ｂに伝達させることができる。
【００３０】
図５に示すヒューズ素子１は、板状のヒューズエレメント２を用いるとともに、ヒューズエレメント２を金属材料層からなる冷却部材３ａ，３ｂが形成された支持部材２１で挟持することにより形成することができ、凹部や溝部の加工を必要せず、製造工程が容易となる。そして、ヒューズ素子１は、ヒューズエレメント２の面内において、遮断部９に沿って低熱伝導部７が設けられるとともに、遮断部９以外の部位に高熱伝導部８が形成されることにより、定格を超える過電流時においてヒューズエレメント２が発熱した際に、高熱伝導部８の熱を金属材料層からなる冷却部材３ａ，３ｂを介して積極的に外部に逃がし、遮断部９以外の部位の発熱を抑えるとともに、遮断部９に沿って形成された低熱伝導部７に熱を集中させて、遮断部９を溶断することができ、外部回路の電流経路を遮断することができる。
【００３１】
なお、ヒューズ素子１は、図５に示すようにヒューズエレメント２の両面で遮断部９の両側に金属材料からなる冷却部材３ａ，３ｂが形成されていることが好ましいが、ヒューズエレメント２の少なくとも一方の面において遮断部９の両側に冷却部材３ａ又は冷却部材３ｂが形成されていれば、遮断部９と遮断部９以外の部位との間で熱伝導性に差を設けることができる。
【００３２】
また、ヒューズ素子は、図４（Ｂ）に示すように、冷却部材３ａ，３ｂよりも熱伝導率の低い断熱部材４を有し、ヒューズエレメント２の遮断部９が断熱部材４と接触もしくは近接することにより、相対的に高熱伝導部８よりも熱伝導性の低い低熱伝導部７が形成されてもよい。なお、断熱部材４は、図１に示す冷却部材３ａ，３ｂの溝部１０に配設されることにより遮断部９と接触もしくは近接してもよい。
【００３３】
なお、ヒューズ素子は、図６に示すように、ヒューズエレメント２を挟持する上下一対の冷却部材３の一方の冷却部材３ａには遮断部９に応じた位置に溝部１０を形成して、遮断部９上に溝部１０を配置するとともに遮断部９以外の部位と接触もしくは近接させ、他方の冷却部材３ｂには溝部１０を設けず、ヒューズエレメント２の遮断部９及び遮断部９以外の部位と接触もしくは近接させてもよい。
【００３４】
図６に示すヒューズ素子２０においても、遮断部９と、遮断部９以外の部位とで熱伝導性に差を設け、ヒューズエレメント２の面内において、遮断部９に沿って低熱伝導部７が設けられるとともに、遮断部９以外の部位に高熱伝導部８が形成される。これにより、ヒューズ素子２０は、定格を超える過電流時においてヒューズエレメント２が発熱した際に、高熱伝導部８の熱を積極的に外部に逃がし、遮断部９以外の部位の発熱を抑えるとともに、遮断部９に沿って形成された低熱伝導部７に熱を集中させて、遮断部９を溶断することができる。
【００３５】
なお、ヒューズ素子は、ヒューズエレメント２の一方の面側に冷却部材３を重畳させ、他方の面側はカバー部材１３で覆うようにしてもよい。図７に示すヒューズ素子３０は、ヒューズエレメント２の下面に溝部１０が形成された冷却部材３が接触もしくは近接し、上面はカバー部材１３によって覆われている。冷却部材３は、溝部１０がヒューズエレメント２の遮断部９と重畳され、遮断部９以外の部位と接触もしくは近接されている。
【００３６】
図７に示すヒューズ素子３０においても、遮断部９と、遮断部９以外の部位とで熱伝導性に差を設け、ヒューズエレメント２の面内において、遮断部９に沿って低熱伝導部７が設けられるとともに、遮断部９以外の部位に高熱伝導部８が形成される。これにより、定格を超える過電流時においてヒューズエレメント２が発熱した際に、高熱伝導部８の熱を積極的に外部に逃がし、遮断部９以外の部位の発熱を抑えるとともに、遮断部９に沿って形成された低熱伝導部７に熱を集中させて、遮断部９を溶断することができる。
【００３７】
ヒューズ素子３０は、端子部５ａ，５ｂが導出され、外部回路が形成された回路基板に実装される実装面側に冷却部材３を配置することで、回路基板側へヒューズエレメント２の熱を伝達させることができ、より効率よく冷却させることができる。
【００３８】
なお、ヒューズ素子３０は、回路基板への実装面と反対側に冷却部材３を配置し、端子部５ａ，５ｂが導出される実装面側にカバー部材１３を配置してもよい。この場合、端子部５ａ，５ｂはカバー部材１３の側面と接することから冷却部材３を介した端子部５ａ，５ｂへの熱の伝達が抑えられ、表面実装用の接続用ハンダを溶解させる等のリスクをより低減することができる。
【００３９】
また、ヒューズ素子１は、図２（Ｂ）に示すように、冷却部材３のヒューズエレメント２を挟持する表面にヒューズエレメント２を嵌合する嵌合凹部１２が設けられている。嵌合凹部１２は、上下一対の冷却部材３ａ，３ｂがヒューズエレメント２を挟持した際にヒューズエレメント２の両面に接触もしくは近接する深さを有するとともに、端子部５ａ，５ｂを外部に導出可能に両端が開放されている。そして、ヒューズ素子１は、上下一対の冷却部材３を付き合わせると、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、端子部５ａ，５ｂが導出される開口部を除き密閉されるとともに、上下一対の冷却部材３の各嵌合凹部１２がヒューズエレメント２の表面に接触もしくは近接する。
【００４０】
なお、以下に説明するヒューズ素子１の構成は、上述したヒューズ素子２０，３０においても適用することができるものである。ヒューズ素子１は、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、少なくとも一方の冷却部材３に嵌合凹部１２を設けなくともよい。この場合、ヒューズ素子１は、一対の冷却部材３で挟持すると、ヒューズエレメント２によって隙間が形成され、ヒューズエレメント２の溶断時に発生するエレメント材料が気化したガスを外部に排出することができる。したがって、ヒューズ素子１は、ガスの発生によって内圧が高まることによる筐体の破壊を防止することができる。
【００４１】
［溝部］
また、ヒューズ素子１は、ヒューズエレメント２の通電方向と直交する遮断部９の幅方向に亘って溝部１０が連続して形成されている。このとき、ヒューズ素子１は、図２に示すように、溝部１０がヒューズエレメント２の幅Ｗ1よりも長い幅Ｗ2を有することにより、ヒューズエレメント２の遮断部９の全幅にわたって低熱伝導部７が形成されている。したがって、ヒューズ素子１は、遮断部９が全幅にわたって加熱され、溶断させることができる。
【００４２】
なお、ヒューズ素子１は、図９に示すように、溝部１０の幅Ｗ2をヒューズエレメント２の幅Ｗ1未満として、遮断部９の長さ方向の一部にわたって低熱伝導部７を形成してもよい。あるいは、ヒューズ素子１は、図１０に示すように、複数の溝部１０がヒューズエレメント２の幅方向に亘って断続的に形成されることにより、遮断部９の長さ方向に亘って断続的に低熱伝導部７を形成してもよい。
【００４３】
図９、図１０に示すように、遮断部９の一部に低熱伝導部７が設けられている場合にも、定格を超える過電流時においてヒューズエレメント２が発熱すると、低熱伝導部７から遮断部９が加熱、溶断し、当該低熱伝導部７の溶融を契機として遮断部９を全幅にわたって溶断させることができる。
【００４４】
ここで、冷却部材３に形成する溝部１０のヒューズエレメント２の通電方向に亘る長さＬ1は、図２に示すように矩形板状のヒューズエレメント２を用いた場合、ヒューズエレメント２の遮断部９における最小幅以下とすることが好ましく、ヒューズエレメント２の遮断部９における最小幅の１／２以下とすることがさらに好ましい。
【００４５】
遮断部９における最小幅とは、矩形板状のヒューズエレメントの表面においてヒューズエレメント２の遮断部９における導通方向と直交する幅方向の最小幅をいい、遮断部９が円弧状、テーパ状、段差状等の形状をなし、遮断部９以外の部位よりも幅狭に形成されている場合にはその最小幅をいい、図２（Ａ）に示すように遮断部９が遮断部９以外の部位と同じ幅で形成されている場合にはヒューズエレメント２の幅Ｗ1をいう。
【００４６】
ヒューズ素子１は、溝部１０の長さＬ1を遮断部９における最小幅以下、また遮断部９における最小幅の１／２以下と狭めることにより、溶断時におけるアーク放電の発生を抑制し、絶縁抵抗を向上させることができる。
【００４７】
［棒状ヒューズエレメント］
また、ヒューズ素子は、棒状のヒューズエレメントを用いてもよい。例えば、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すヒューズ素子４０は、円柱状のヒューズエレメント４１と、ヒューズエレメント４１の両端に設けられた一対の端子片４２ａ，４２ｂと、ヒューズエレメント４１を挟持する上下一対の冷却部材３ａ，３ｂとを有する。ヒューズ素子４０は、冷却部材３ａ，３ｂが端子片４２ａ，４２ｂの間に嵌合されることにより端子片４２ａ，４２ｂと面一とされ、冷却部材３ａ，３ｂ及び端子片４２ａ，４２ｂによって素子筐体が構成されている。
【００４８】
ヒューズ素子４０は、上下一対の冷却部材３ａ，３ｂにヒューズエレメント４１の遮断部９に応じた位置に溝部１０を形成するとともに、ヒューズエレメント４１を挟持することにより、ヒューズエレメント４１内に、冷却部材３ａ，３ｂから離隔し相対的に熱伝導性の低い低熱伝導部７と、冷却部材３ａ，３ｂと接触もしくは近接し相対的に熱伝導性の高い高熱伝導部８とが形成される。
【００４９】
ヒューズ素子４０は、冷却部材３に形成する溝部１０のヒューズエレメント４１の通電方向に亘る長さＬ1は、ヒューズエレメント２の遮断部９における最小径の２倍以下とすることが好ましい。遮断部９における最小径とは、ヒューズエレメント４１の遮断部９における導通方向と直交する幅方向の最小径をいい、遮断部９が中央に向かって漸次縮径する円錐状や、小径の円柱が段差を介して連続する等の形状をなし、遮断部９以外の部位よりも小径に形成されている場合にはその最小径をいい、図１１（Ａ）に示すように遮断部９が遮断部９以外の部位と同じ径で形成されている場合にはヒューズエレメント４１の径をいう。
【００５０】
ヒューズ素子４０は、溝部１０の長さＬ1を遮断部９におけるヒューズエレメント４１の最小径の２倍以下と狭めることにより、溶断時におけるアーク放電の発生を抑制し、絶縁抵抗を向上させることができる。
【００５１】
また、上述したヒューズ素子１，４０は、冷却部材３に形成された溝部１０のヒューズエレメント２，４１の通電方向に亘る長さＬ1を、０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。ヒューズ素子１，４０は、長さ０．５ｍｍ以上の低熱伝導部７を設けることで、過電流時における高熱伝導部８との温度差を形成し、選択的に遮断部９を溶断させることができる。
【００５２】
また、上述したヒューズ素子１，４０は、冷却部材３に形成された溝部１０のヒューズエレメント２，４１の通電方向に亘る長さＬ1を５ｍｍ以下とすることが好ましい。ヒューズ素子１，４０は、溝部１０の長さＬ1が５ｍｍを超えると、遮断部９の面積が増大することから、その分溶断に要する時間が延びて速溶断性に劣り、また、アーク放電によるヒューズエレメント２，４１の飛散量が増大し、周囲に付着した溶融金属によって絶縁抵抗の低下を招く恐れがある。
【００５３】
また、上述したヒューズ素子１，４０は、近接するヒューズエレメント２，４１の高熱伝導部８と冷却部材３ａ，３ｂとの最小隙間は１００μｍ以下とされることが好ましい。上述したように、ヒューズエレメント２，４１は、冷却部材３ａ，３ｂに挟持されることにより、冷却部材３ａ，３ｂと接触もしくは近接する部位が高熱伝導部８とされる。このとき、ヒューズエレメント２，４１の高熱伝導部８と冷却部材３ａ，３ｂとの最小隙間は１００μｍ以下とされることにより、ヒューズエレメント２，４１の遮断部９以外の部位と冷却部材３とをほぼ密着させることができ、定格を超える過電流時における発熱を冷却部材３を介して外部に伝達させ、遮断部９のみを選択的に溶断することができる。一方、ヒューズエレメント２，４１の高熱伝導部８と冷却部材３ａ，３ｂとの最小隙間が１００μｍを超えると、当該部位の熱伝導性が落ちてしまい、定格を超える過電流時において遮断部９以外の予期しない部位が高温、溶融する恐れがある。
【００５４】
［ヒューズエレメントの並列配置］
また、ヒューズ素子は、ヒューズエレメントとして、複数のヒューズエレメント２を並列に接続してもよい。図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ヒューズ素子５０は、例えば冷却部材３ａにヒューズエレメント２Ａ，２Ｂ，２Ｃの３枚が並列に配置される。ヒューズエレメント２Ａ〜２Ｃは、矩形板状に形成されるとともに、両端に端子部５ａ，５ｂが折り曲げ形成されている。そして、ヒューズエレメント２Ａ〜２Ｃは、各端子部５ａ，５ｂが外部回路の共通の接続電極と接続されることにより並列に接続される。これにより、ヒューズ素子５０は、１枚のヒューズエレメント２を用いた上述したヒューズ素子１と同等の電流定格を有する。なお、各ヒューズエレメント２Ａ〜２Ｃは、溶断時に隣接するヒューズエレメントに接触しない程度の距離を隔てて並列配置されている。
【００５５】
図１２（Ａ）に示すように、ヒューズエレメント２Ａ〜２Ｃは、端子部５ａ，５ｂ間にわたる電流経路を遮断する遮断部９が、冷却部材３ａに形成された溝部１０と重畳する等により、面内において、遮断部９に沿って低熱伝導部７が設けられるとともに、遮断部９以外の部位に高熱伝導部８が形成されている。そして、ヒューズエレメント２Ａ〜２Ｃは、定格を超える過電流時において発熱すると、高熱伝導部８の熱を冷却部材３を介して積極的に外部に逃がし、遮断部９以外の部位の発熱を抑えるとともに、遮断部９に沿って形成された低熱伝導部７に熱を集中させて、遮断部９を溶断することができる。
【００５６】
このとき、ヒューズエレメント２Ａ〜２Ｃは、抵抗値の低いものから多くの電流が流れて、順次溶断する。ヒューズ素子５０は、すべてのヒューズエレメント２Ａ〜２Ｃが溶断することにより、外部回路の電流経路を遮断する。
【００５７】
ここで、ヒューズ素子５０は、ヒューズエレメント２Ａ〜２Ｃに定格を超える電流が通電し、溶断する際に、アーク放電が発生した場合にも、溶融したヒューズエレメントが広範囲にわたって飛散し、飛散した金属によって新たに電流経路が形成され、あるいは飛散した金属が端子や周囲の電子部品等に付着することを防止することができる。
【００５８】
すなわち、ヒューズ素子５０は、ヒューズエレメント２Ａ〜２Ｃを並列させているため、定格を超える電流が通電されると、抵抗値の低いヒューズエレメント２に多くの電流が流れていき、自己発熱により順次溶断していき、最後に残ったヒューズエレメント２が溶断する際にのみアーク放電が発生する。したがって、ヒューズ素子５０によれば、最後に残ったヒューズエレメント２の溶断時にアーク放電が発生した場合にも、ヒューズエレメント２の体積に応じて小規模なものとなり、溶融金属の爆発的な飛散を防止することができ、また溶断後における絶縁性も大幅に向上させることができる。また、ヒューズ素子５０は、複数のヒューズエレメント２Ａ〜２Ｃ毎に溶断されることから、各ヒューズエレメントの溶断に要する熱エネルギーは少なくて済み、短時間で遮断することができる。
【００５９】
また、ヒューズ素子５０は、複数のヒューズエレメント２のうち一つのヒューズエレメントの遮断部９の幅を他のヒューズエレメントの遮断部９の幅よりも狭くする等により、溶断順序を制御してもよい。また、ヒューズ素子５０は、３個以上のヒューズエレメント２を並列配置させ、並列方向の両側以外の少なくとも１つのヒューズエレメント２の幅をその他のヒューズエレメントの幅よりも狭くすることが好ましい。
【００６０】
例えば、ヒューズ素子５０は、ヒューズエレメント２Ａ〜２Ｃのうち、真ん中のヒューズエレメント２Ｂの一部又は全部の幅を他のヒューズエレメント２Ａ，２Ｃの幅よりも狭くし、断面積に差を設けることにより、相対的にヒューズエレメント２Ｂを高抵抗化する。これにより、ヒューズ素子５０は、定格を超える電流が通電されると、先ず比較的低抵抗のヒューズエレメント２Ａ，２Ｃから多くの電流が通電し溶断していく。これらヒューズエレメント２Ａ，２Ｃの溶断は自己発熱によるアーク放電を伴うものではないため、溶融金属の爆発的な飛散もない。その後、残った高抵抗化されたヒューズエレメント２Ｂに電流が集中し、最後にアーク放電を伴って溶断する。これにより、ヒューズ素子５０は、ヒューズエレメント２Ａ〜２Ｃを順次溶断させることができる。ヒューズエレメント２Ａ〜２Ｃは、断面積の小さいヒューズエレメント２Ｂの溶断時にアーク放電が発生するが、ヒューズエレメント２Ｂの体積に応じて小規模なものとなり、溶融金属の爆発的な飛散を防止することができる。
【００６１】
また、ヒューズ素子５０は、内側に設けられたヒューズエレメント２Ｂを最後に溶断させることにより、アーク放電が発生しても、ヒューズエレメント２Ｂの溶融金属を、先に溶断している外側のヒューズエレメント２Ａ，２Ｃによって捕捉することができる。したがって、ヒューズエレメント２Ｂの溶融金属の飛散を抑制し、溶融金属によるショート等を防止することができる。
【００６２】
［高融点ヒューズエレメント］
また、ヒューズ素子５０は、ヒューズエレメント２よりも溶融温度が高い高融点ヒューズエレメント５１を有し、複数のヒューズエレメント２と高融点ヒューズエレメント５１とを、所定の間隔を隔てて配置させてもよい。ヒューズ素子５０は、例えば図１３に示すように、冷却部材３にヒューズエレメント２Ａ，２Ｃと高融点ヒューズエレメント５１の３枚が並列に配置される。
【００６３】
高融点ヒューズエレメント５１は、例えばＡｇやＣｕ、あるいはこれらを主成分とした合金等の高融点金属を用いて形成することができる。また、高融点ヒューズエレメント５１は、後述するように低融点金属と高融点金属とから構成してもよい。高融点ヒューズエレメント５１は、ヒューズエレメント２と同様に略矩形板状に形成されるとともに、両端部に端子部５２ａ，５２ｂが折り曲げ形成され、これら端子部５２ａ，５２ｂがヒューズエレメント２の各端子部５ａ，５ｂとともに外部回路の共通の接続電極と接続されることにより、ヒューズエレメント２と並列に接続される。これにより、ヒューズ素子５０は、１枚のヒューズエレメント２を用いた上述したヒューズ素子１と同等以上の電流定格を有する。なお、各ヒューズエレメント２Ａ，２Ｃ及び高融点ヒューズエレメント５１は、溶断時に隣接するヒューズエレメントに接触しない程度の距離を隔てて並列配置されている。
【００６４】
図１３に示すように、高融点ヒューズエレメント５１は、ヒューズエレメント２Ａ，２Ｃと同様に、端子部５２ａ，５２ｂ間にわたる電流経路を遮断する遮断部９が、冷却部材３に形成された溝部１０と重畳する等により、面内において、遮断部９に沿って低熱伝導部７が設けられるとともに、遮断部９以外の部位に高熱伝導部８が形成されている。そして、高融点ヒューズエレメント５１は、定格を超える過電流時において発熱すると、高熱伝導部８の熱を積極的に外部に逃がし、遮断部９以外の部位の発熱を抑えるとともに、遮断部９に沿って形成された低熱伝導部７に熱を集中させて、遮断部９を溶断することができる。
【００６５】
そして図１３に示すヒューズ素子５０は、定格を超える過電流時において、融点の低いヒューズエレメント２Ａ，２Ｃが先に溶断し、融点の高い高融点ヒューズエレメント５１が最後に溶断する。したがって、高融点ヒューズエレメント５１は、その体積に応じて短時間で遮断することができ、また、最後に残った高融点ヒューズエレメント５１の溶断時にアーク放電が発生した場合にも、高融点ヒューズエレメント５１の体積に応じて小規模なものとなり、溶融金属の爆発的な飛散を防止することができ、また溶断後における絶縁性も大幅に向上させることができる。ヒューズ素子５０は、すべてのヒューズエレメント２Ａ，２Ｃ及び高融点ヒューズエレメント５１が溶断することにより、外部回路の電流経路を遮断する。
【００６６】
ここで、高融点ヒューズエレメント５１は、ヒューズエレメント２とともに複数並列に配置された並列方向の両側以外の場所に配置されていることが好ましい。例えば高融点ヒューズエレメント５１は、図１３に示すように、２つのヒューズエレメント２Ａ，２Ｃの間に配置されることが好ましい。
【００６７】
内側に設けられた高融点ヒューズエレメント５１を最後に溶断させることにより、アーク放電が発生しても、高融点ヒューズエレメント５１の溶融金属を、先に溶断している外側のヒューズエレメント２Ａ，２Ｃによって捕捉することができ、高融点ヒューズエレメント５１の溶融金属の飛散を抑制し、溶融金属によるショート等を防止することができる。
【００６８】
［金属層］
また、上述した各ヒューズ素子１，２０，３０，４０，５０において、冷却部材３は、ヒューズエレメント２，５１との接触表面の一部もしくは全部に金属層１４を設けてもよい。以下、図１４を用いてヒューズ素子１を例に説明する。金属層１４は、例えばハンダやＡｇ、Ｃｕ又はこれらを用いた合金からなる金属ペーストを塗布すること等により形成することができる。金属層１４が冷却部材３のヒューズエレメント２との接触表面に設けられることにより、ヒューズエレメント２は、高熱伝導部８の熱伝導性を向上させ、より効率よく冷却させることができる。
【００６９】
なお、金属層１４は、上下一対の冷却部材３の両方に設けてもよく、いずれか一方にのみ設けてもよい。また金属層１４は、冷却部材３のヒューズエレメント２を挟持する表面に加えて、裏面側にも設けてもよい。
【００７０】
また、上述した各ヒューズ素子１は、冷却部材３の外部回路の回路基板に実装される裏面に外部回路の接続電極と接続される接続電極を設けるとともに、ヒューズエレメント２に端子部５ａ，５ｂを設けないようにしてもよい。この場合、ヒューズ素子１は、金属層１４と裏面に形成された接続電極とがスルーホールやキャスタレーション等により導通される。
【００７１】
［接着剤］
また、上述した各ヒューズ素子１，２０，３０，４０，５０は、ヒューズエレメント２，５１を、接着剤１５で冷却部材３に接続してもよい。以下、図１５を用いてヒューズ素子１を例に説明する。接着剤１５は、冷却部材３とヒューズエレメント２の遮断部９以外の部位に設けられる。これにより、ヒューズ素子１は、接着剤１５を介して冷却部材３とヒューズエレメント２の高熱伝導部８との密着性が高まり、より効率よく熱を冷却部材３に伝達させることができる。
【００７２】
接着剤１５は、公知のいずれの接着剤を用いることができるが、高い熱伝導性を有することがヒューズエレメント２の冷却を促進する上で好ましい（例えば、ＫＪＲ−９０８６：信越化学工業株式会社製、ＳＸ７２０：セメダイン株式会社製、ＳＸ１０１０：セメダイン株式会社製）。また、接着剤１５は、バインダー樹脂に導電性粒子を含有させた導電性接着剤を用いてもよい。接着剤１５として導電性接着剤を用いることによっても、冷却部材３とヒューズエレメント２との密着性を高めるとともに、導電性粒子を介して高熱伝導部８の熱を効率よく冷却部材３に伝達させることができる。また、接着剤１５の替わりにハンダで接続してもよい。
【００７３】
［ヒューズエレメント］
次いで、ヒューズエレメント２について説明する。なお、以下に説明するヒューズエレメント２の構成は、ヒューズエレメント４０，５１にも適用することができる。上述したヒューズエレメント２は、ハンダ又はＳｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の低融点金属、若しくは低融点金属と高融点金属の積層体である。例えば、ヒューズエレメント２は、内層と外層とからなる積層構造体であり、内層として低融点金属層２ａ、低融点金属層２ａに積層された外層として高融点金属層２ｂを有する（図１（Ｂ）参照）。
【００７４】
低融点金属層２ａは、好ましくは、Ｓｎを主成分とする金属であり、「Ｐｂフリーハンダ」と一般的に呼ばれる材料である。低融点金属層２ａの融点は、必ずしもリフロー温度よりも高い必要はなく、２００℃程度で溶融してもよい。高融点金属層２ｂは、低融点金属層２ａの表面に積層された金属層であり、例えば、Ａｇ若しくはＣｕ又はこれらのうちのいずれかを主成分とする金属からなり、ヒューズ素子１，２０，３０，４０，５０をリフロー炉によって外部回路基板上に実装する場合においても溶融しない高い融点を有する。
【００７５】
ヒューズエレメント２は、内層となる低融点金属層２ａに、外層として高融点金属層２ｂを積層することによって、リフロー温度が低融点金属層２ａの溶融温度を超えた場合であっても、ヒューズエレメント２として溶断するに至らない。したがって、ヒューズ素子１は、リフローによって効率よく実装することができる。
【００７６】
また、ヒューズエレメント２は、所定の定格電流が流れている間は、自己発熱によっても溶断することがない。そして、定格よりも高い値の電流が流れると、自己発熱によって低融点金属層２ａの融点から溶融を開始し、速やかに端子部５ａ，５ｂ間の電流経路を遮断することができる。例えば、低融点金属層２ａをＳｎ‐Ｂｉ系合金やＩｎ‐Ｓｎ系合金などで構成した場合、ヒューズエレメント２は、１４０℃や１２０℃前後という低温から溶融を開始する。このとき、ヒューズエレメント２は、例えば低融点金属としてＳｎを４０％以上含ませる合金を用いることで、溶融した低融点金属層２ａが高融点金属層２ｂを溶食することにより、高融点金属層２ｂが溶融温度よりも低い温度で溶融する。したがって、ヒューズエレメント２は、低融点金属層２ａによる高融点金属層２ｂの溶食作用を利用して短時間で溶断することができる。
【００７７】
また、ヒューズエレメント２は、内層となる低融点金属層２ａに高融点金属層２ｂが積層されて構成されているため、溶断温度を従来の高融点金属からなるチップヒューズ等よりも大幅に低減することができる。したがって、ヒューズエレメント２は、高融点金属エレメントに比して、幅広に形成するとともに通電方向を短く形成することにより電流定格を大幅に向上させながら小型化を図り、かつ回路基板との接続部位への熱の影響を抑えることができる。また、同じ電流定格をもつ従来のチップヒューズよりも小型化、薄型化を図ることができ、速溶断性にも優れる。
【００７８】
また、ヒューズエレメント２は、ヒューズ素子１が組み込まれた電気系統に異常に高い電圧が瞬間的に印加されるサージへの耐性（耐パルス性）を向上することができる。すなわち、ヒューズエレメント２は、例えば１００Ａの電流が数ｍｓｅｃ流れたような場合にまで溶断してはならない。この点、極短時間に流れる大電流は導体の表層を流れることから（表皮効果）、ヒューズエレメント２は、外層として抵抗値の低いＡｇメッキ等の高融点金属層２ｂが設けられているため、サージによって印加された電流を流しやすく、自己発熱による溶断を防止することができる。したがって、ヒューズエレメント２は、従来のハンダ合金からなるヒューズに比して、大幅にサージに対する耐性を向上させることができる。
【００７９】
ヒューズエレメント２は、低融点金属層２ａの表面に高融点金属２ｂを電解メッキ法等の成膜技術を用いることにより製造できる。例えば、ヒューズエレメント２は、ハンダ箔や糸ハンダの表面にＡｇメッキを施すことにより効率よく製造できる。
【００８０】
また、高融点ヒューズエレメント５１は、ヒューズエレメント２と同様に製造することができる。このとき、高融点ヒューズエレメント５１は、例えばヒューズエレメント２よりも高融点金属層２ｂの厚さを厚くする、あるいはヒューズエレメント２に用いた高融点金属よりも融点の高い高融点金属を用いる等により、ヒューズエレメント２よりも融点を高くすることができる。
【００８１】
なお、ヒューズエレメント２は、低融点金属層２ａの体積を、高融点金属層２ｂの体積よりも多く形成することが好ましい。ヒューズエレメント２は、自己発熱によって低融点金属が溶融することにより高融点金属を溶食し、これにより速やかに溶融、溶断することができる。したがって、ヒューズエレメント２は、低融点金属層２ａの体積を高融点金属層２ｂの体積よりも多く形成することにより、この溶食作用を促進し、速やかに端子部５ａ，５ｂ間を遮断することができる。
【００８２】
［変形規制部］
また、ヒューズエレメント２は、溶融した低融点金属の流動を抑え、変形を規制する変形規制部を設けてもよい。これは、以下の事情による。すなわち、ヒューズ素子の用途が電子機器から産業用機械、電動自転車、電動バイク、クルマ等の大電流用途にまで広がり、さらなる高定格化、低抵抗化が求められていることから、ヒューズエレメントも、大面積化が進んでいる。しかし、大面積化されたヒューズエレメントを用いたヒューズ素子をリフロー実装する場合に、図１６に示すように、高融点金属１０２に被覆された低融点金属１０１が内部で溶融し、電極上に流出、あるいは電極上に供給された実装用ハンダの流入によって、ヒューズエレメント１００に変形が生じる。これは、大面積化したヒューズエレメント１００は剛性が低く、低融点金属１０１の溶融に伴う張力によって局所的に潰れや膨れが発生することによる。このような潰れや膨れは、ヒューズエレメント１００の全体にうねりのように現れる。
【００８３】
そして、このような変形が生じたヒューズエレメント１００は、低融点金属１０１の凝集によって膨張した箇所では抵抗値が下がり、反対に低融点金属１０１が流出した箇所では抵抗値が上がってしまい、抵抗値にばらつきが生じる。その結果、所定の温度や電流で溶断しない、あるいは溶断に時間がかかる、反対に所定の温度や電流値未満で溶断してしまうなど、所定の溶断特性を維持することができない恐れがある。
【００８４】
このような問題に対して、ヒューズエレメント２は、変形規制部を設けることによって、ヒューズエレメント２の変形を溶断特性のばらつきを抑える一定の範囲内に抑え、所定の溶断特性を維持することができる。
【００８５】
変形規制部６は、図１７（Ａ）（Ｂ）に示すように、低融点金属層２ａに設けられた１又は複数の孔１１の側面１１ａの少なくとも一部が、高融点金属層２ｂと連続する第２の高融点金属層１６によって被覆されてなる。孔１１は、例えば低融点金属層２ａに針等の先鋭体を突き刺し、或いは低融点金属層２ａに金型を用いてプレス加工を施す等により形成することができる。また、孔１１は、所定のパターン、例えば四方格子状あるいは六方格子状に低融点金属層２ａの全面にわたって一様に形成されている。
【００８６】
第２の高融点金属層１６を構成する材料は、高融点金属層２ｂを構成する材料と同様に、リフロー温度によっては溶融しない高い融点を有する。また、第２の高融点金属層１６は、高融点金属層２ｂと同じ材料で、高融点金属層２ｂの形成工程において合わせて形成されることが製造効率上、好ましい。
【００８７】
このようなヒューズエレメント２は、図１７（Ｂ）に示すように、一対の冷却部材３ａ，３ｂに挟持された後、ヒューズ素子１が各種電子機器の外部回路基板に搭載され、リフロー実装される。
【００８８】
このとき、ヒューズエレメント２は、低融点金属層２ａに外層としてリフロー温度においても溶融しない高融点金属層２ｂを積層するとともに変形規制部６を設けることにより、ヒューズ素子１の外部回路基板へのリフロー実装等において高温環境下に曝された場合にも、変形規制部６によって、ヒューズエレメント２の変形を溶断特性のばらつきを抑える一定の範囲内に抑えることができる。したがって、ヒューズ素子１は、ヒューズエレメント２が大面積化された場合にもリフロー実装が可能となり、実装効率を向上させることができる。また、ヒューズエレメント２は、ヒューズ素子１において、定格の向上を実現できる。
【００８９】
すなわち、ヒューズエレメント２は、低融点金属層２ａに孔１１を開口するとともに、孔１１の側面１１ａを第２の高融点金属層１６で被覆した変形規制部６を備えることにより、リフロー炉等の外部熱源によって低融点金属層２ａの融点以上の高熱環境に短時間曝された場合にも、孔１１の側面１１ａを被覆する第２の高融点金属層１６によって、溶融した低融点金属の流動が抑制されるとともに外層を構成する高融点金属層２ｂが支持される。したがって、ヒューズエレメント２は、張力によって溶融した低融点金属が凝集して膨張し、あるいは溶融した低融点金属が流出して薄くなり、局所的に潰れや膨れが発生することを抑制することができる。
【００９０】
これにより、ヒューズエレメント２は、リフロー実装時の温度において局所的に潰れや膨れ等の変形に伴う抵抗値の変動を防止し、所定の温度や電流で所定の時間で溶断する溶断特性を維持することができる。また、ヒューズエレメント２は、ヒューズ素子１が外部回路基板へリフロー実装された後、当該外部回路基板がさらに別の回路基板にリフロー実装されるなど、リフロー温度下に繰り返し曝された場合にも溶断特性を維持することができ、実装効率を向上させることができる。
【００９１】
また、後述するように、ヒューズエレメント２が大判のエレメントシートから切り出されて製造される場合には、ヒューズエレメント２の側面から低融点金属層２ａが露出されるとともに、当該側面が、外部回路基板に設けられた接続電極と接続用ハンダを介して接触されている。この場合も、ヒューズエレメント２は、変形規制部６によって溶融した低融点金属の流動を抑制しているため、当該側面から溶融した接続用ハンダを吸い込むことにより低融点金属の体積が増えて局部的に抵抗値が下がることもない。
【００９２】
なお、ヒューズエレメント２は、図１８（Ａ）（Ｂ）に示すように、冷却部材３ａの側面に嵌合させるとともに、両端を冷却部材３ａの裏面側に折り曲げ、端子部５ａ，５ｂを冷却部材３ａの裏面側に形成してもよい。
【００９３】
また、ヒューズエレメント２は、図１９（Ａ）（Ｂ）に示すように、冷却部材３ａの側面に嵌合させるとともに、両端を冷却部材３ａの外側に折り曲げ、端子部５ａ，５ｂを冷却部材３ａの外側に形成してもよい。このとき、ヒューズエレメント２は、図１９（Ｂ）に示すように、端子部５ａ，５ｂが冷却部材３ａの裏面と面一になるように折り曲げてもよく、あるいは、冷却部材３ａの裏面から突出するように折り曲げてもよい。
【００９４】
図１８、図１９に示すように、ヒューズエレメント２は、端子部５ａ，５ｂを冷却部材３ａの側面からさらに裏面側あるいは外側に折り曲げた位置に形成することにより、内層を構成する低融点金属の流出や、端子部５ａ，５ｂを接続する接続用ハンダの流入を抑制し、局所的な潰れや膨張による溶断特性の変動を防止することができる。
【００９５】
ここで、孔１１は、図１７（Ｂ）に示すように、低融点金属層２ａを厚さ方向に貫通する貫通孔として形成してもよく、あるいは図２０（Ａ）に示すように、非貫通孔として形成してもよい。孔１１を貫通孔として形成した場合、孔１１の側面１１ａを被覆する第２の高融点金属層１６は、低融点金属層２ａの表裏面に積層された高融点金属層２ｂと連続される。
【００９６】
また、孔１１を非貫通孔として形成した場合、図２０（Ａ）に示すように孔１１は、底面１１ｂまで第２の高融点金属層１６によって被覆されていることが好ましい。ヒューズエレメント２は、孔１１を非貫通孔として形成し、リフロー加熱により低融点金属が流動した場合でも、孔１１の側面１１ａを被覆する第２の高融点金属層１６によって流動が抑制されるとともに外層を構成する高融点金属層２ｂが支持されるため、図２０（Ｂ）に示すように、ヒューズエレメント２の厚さの変動は軽微であり、溶断特性が変動することにはならない。
【００９７】
また、孔１１は、図２１（Ａ）（Ｂ）に示すように、第２の高融点金属層１６によって充填されていてもよい。孔１１が第２の高融点金属層１６によって充填されることにより、ヒューズエレメント２は、外層を構成する高融点金属層２ｂを支持する変形規制部６の強度を向上させヒューズエレメント２の変形をより抑制できるとともに、低抵抗化によって定格を向上させることができる。
【００９８】
後述するように、第２の高融点金属層１６は、例えば孔１１が開口された低融点金属層２ａに高融点金属層２ｂを電解メッキする等により形成する際に、同時に形成することができ、孔径やメッキ条件を調整することにより孔１１内を第２の高融点金属層１６によって埋めることができる。
【００９９】
また、孔１１は、図２０（Ａ）に示すように、断面テーパ状に形成してもよい。孔１１は、例えば低融点金属層２ａに針等の先鋭体を突き刺して開口させることにより、当該先鋭体の形状に応じて断面テーパ状に形成することができる。また、孔１１は、図２２（Ａ）（Ｂ）に示すように、断面矩形状に形成してもよい。ヒューズエレメント２は、例えば低融点金属層２ａに断面矩形状の孔１１に応じた金型を用いてプレス加工を行う等により断面矩形状の孔１１を開口することができる。
【０１００】
なお、変形規制部６は、孔１１の側面１１ａの少なくとも一部が高融点金属層２ｂと連続する第２の高融点金属層１６によって被覆されていればよく、図２３に示すように、側面１１ａの上側まで第２の高融点金属層１６によって被覆されていてもよい。また、変形規制部６は、低融点金属層２ａと高融点金属層２ｂとの積層体を形成した後、高融点金属層２ｂの上から先鋭体を突き刺すことにより、孔１１を開口若しくは貫通するとともに高融点金属層２ｂの一部を孔１１の側面１１ａに押し込むことにより第２の高融点金属層１６としてもよい。
【０１０１】
図２３に示すように、孔１１の側面１１ａの開口端側の一部に高融点金属層２ｂと連続する第２の高融点金属層１６を積層することによっても、孔１１の側面１１ａに積層された第２の高融点金属層１６によって溶融した低融点金属の流動を抑制するとともに、開口端側の高融点金属層２ｂを支持し、ヒューズエレメント２の局所的な潰れや膨張の発生を抑制することができる。
【０１０２】
また、図２４（Ａ）に示すように、変形規制部６は、孔１１を非貫通孔として形成するとともに、低融点金属層２ａの一方の面及び他方の面に互いに対向させて形成してもよい。また、図２４（Ｂ）に示すように、変形規制部は、孔１１を非貫通孔として形成するとともに、低融点金属層２ａの一方の面及び他方の面に互いに対向させずに形成してもよい。非貫通の孔１１を低融点金属層２ａの両面に互いに対向又は非対向に形成することによっても、各孔１１の側面１１ａを被覆する第２の高融点金属層１６によって溶融した低融点金属の流動が規制されるとともに、外層を構成する高融点金属層２ｂが支持される。したがって、ヒューズエレメント２は、張力によって溶融した低融点金属が凝集して膨張し、あるいは溶融した低融点金属が流出して薄くなり、局所的に潰れや膨れが発生することを抑制することができる。
【０１０３】
なお、変形規制部６は、孔１１の側面１１ａに電解メッキによって第２の高融点金属層１６を被覆するためにメッキ液が流入可能な孔径を備えていることが製造効率上好ましく、例えば孔の最小径が５０μｍ以上とされ、より好ましくは７０〜８０μｍとされている。なお、孔１１の最大径は第２の高融点金属層１６のメッキ限界やヒューズエレメント２の厚さ等との関係で、適宜設定することができるが、孔径が大きいと初期抵抗値が上がる傾向がある。
【０１０４】
また、変形規制部６は、孔１１の深さを低融点金属層２ａの厚さの５０％以上とすることが好ましい。孔１１の深さがこれよりも浅いと、溶融した低融点金属の流動を抑制することが出来ず、ヒューズエレメント２の変形に伴って溶断特性の変動を招く恐れがある。
【０１０５】
また、変形規制部６は、低融点金属層２ａに形成される孔１１を所定の密度、例えば１５×１５ｍｍあたり１個以上の密度で形成されていることが好ましい。
【０１０６】
また、変形規制部６は、孔１１を、少なくとも過電流時にヒューズエレメント２が溶断する遮断部９に形成されていることが好ましい。ヒューズエレメント２の遮断部９は、溝部１０と重畳され、冷却部材３ａ，３ｂによって支持されておらず、相対的に剛性が低い部位であるため、当該部位において低融点金属の流動による変形が生じやすい。そのため、ヒューズエレメント２の遮断部９に孔１１を開口するとともに側面１１ａを第２の高融点金属層１６によって被覆することにより、溶断部位における低融点金属の流動を抑制し変形を防止することができる。
【０１０７】
また、変形規制部６は、孔１１をヒューズエレメント２の端子部５ａ，５ｂが設けられた両端側に設けることが好ましい。ヒューズエレメント２は、端子部５ａ，５ｂが内層を構成する低融点金属層２ａが露出するとともに、外部回路の接続電極と接続用ハンダ等を介して接続されている。また、ヒューズエレメント２は、両端部が冷却部材３ａ，３ｂに挟持されていないことから、剛性が低く変形が生じやすい。そのため、ヒューズエレメント２は、当該両端側に、側面１１ａが第２の高融点金属層１６によって被覆された孔１１を設けることにより、剛性を高め、変形を効果的に防止することができる。
【０１０８】
ヒューズエレメント２は、低融点金属層２ａに変形規制部６を構成する孔１１を開口した後、低融点金属層２ａに高融点金属をメッキ技術を用いて成膜することにより製造できる。ヒューズエレメント２は、例えば、長尺状のハンダ箔に所定の孔１１を開口した後、表面にＡｇメッキを施すことによりエレメントフィルムを製造し、使用時には、サイズに応じて切断することで、効率よく製造でき、また容易に用いることができる。
【０１０９】
その他、ヒューズエレメント２は、蒸着等の薄膜形成技術や、他の周知の積層技術を用いることによっても、低融点金属層２ａと高融点金属層２ｂとが積層されたヒューズエレメント２において変形規制部６を形成することができる。
【０１１０】
また、変形規制部６は、低融点金属層２ａと高融点金属層２ｂとの積層体を形成した後、高融点金属層２ｂの上から先鋭体を突き刺すことにより、孔１１を開口若しくは貫通するとともに、粘性あるいは粘弾性を有する高融点金属層２ｂの一部を孔１１の側面１１ａに押し込むことにより第２の高融点金属層１６としてもよい。
【０１１１】
なお、ヒューズエレメント２は、外層を構成する高融点金属層２ｂの表面に図示しない酸化防止膜を形成してもよい。ヒューズエレメント２は、外層の高融点金属層２ｂがさらに酸化防止膜によって被覆されることにより、例えば高融点金属層２ｂとしてＣｕメッキ層を形成した場合にも、Ｃｕの酸化を防止することができる。したがって、ヒューズエレメント２は、Ｃｕの酸化によって溶断時間が長くなる事態を防止することができ、短時間で溶断することができる。
【０１１２】
また、ヒューズエレメント２は、高融点金属層２ｂとしてＣｕ等の安価だが酸化しやすい金属を用いることができ、Ａｇ等の高価な材料を用いることなく形成することができる。
【０１１３】
高融点金属の酸化防止膜は、低融点金属層２ａと同じ材料を用いることができ、例えばＳｎを主成分とするＰｂフリーハンダを用いることができる。また、酸化防止膜は、高融点金属層２ｂの表面に錫メッキを施すことにより形成することができる。その他、酸化防止膜は、Ａｕメッキやプリフラックスによって形成することもできる。
【０１１４】
また、ヒューズエレメント２は、大判のエレメントシートから、所望のサイズに切り出してもよい。すなわち、全面にわたって一様に変形規制部６が形成された低融点金属層２ａと高融点金属層２ｂとの積層体からなる大判のエレメントシートを形成し、任意のサイズのヒューズエレメント２を複数切り出すことにより形成してもよい。エレメントシートから切り出されたヒューズエレメント２は、変形規制部６が全面にわたって一様に形成されているため、切断面から低融点金属層２ａが露出されていても、変形規制部６によって溶融した低融点金属の流動が抑制されているため、切断面からの接続用ハンダの流入や低融点金属の流出を抑制でき、厚みの変動に伴う抵抗値のばらつき及び溶断特性の変動を防止することができる。
【０１１５】
また、上述した長尺状のハンダ箔に所定の孔１１を開口した後、表面に電解メッキを施すことによりエレメントフィルムを製造し、これを所定の長さに切断する製法では、ヒューズエレメント２のサイズがエレメントフィルムの幅で規定されてしまい、サイズ毎にエレメントフィルムを製造する必要があった。
【０１１６】
しかし、大判のエレメントシートを形成することにより、ヒューズエレメント２を所望のサイズで切り出すことができ、サイズの自由度が高くなる。
【０１１７】
また、長尺状のハンダ箔に電解メッキを施すと、電界が集中する長手方向にわたる側縁部に高融点金属層２ｂが厚くメッキされ、均一な厚みのヒューズエレメント２を得ることが困難であった。そのため、ヒューズ素子上において、ヒューズエレメント２の当該肉厚部位によって冷却部材３との間にクリアランスが生じ、高熱伝導部８における熱伝導率の低下を防止するために当該クリアランスを埋める接着剤１５等を設ける必要が生じている。
【０１１８】
しかし、大判のエレメントシートを形成することにより、ヒューズエレメント２を、当該肉厚部位を避けて切り出すことができ、全面にわたって均一な厚みのヒューズエレメント２を得ることができる。したがって、エレメントシートから切り出されたヒューズエレメント２は、冷却部材３に配置するだけでも冷却部材３との密着性を向上させることができる。
【０１１９】
また、ヒューズエレメント２は、図２５に示すように、変形規制部６を、低融点金属層２ａよりも融点の高い第１の高融点粒子１７を低融点金属層２ａに配合することにより形成してもよい。第１の高融点粒子１７は、リフロー温度でも溶融しない高い融点を有する物質が用いられ、例えばＣｕ、Ａｇ、Ｎｉ等の金属やこれらを含む合金からなる粒子、ガラス粒子、セラミック粒子等を用いることができる。また、第１の高融点粒子１７は、球状、鱗片状等、その形状は問わない。なお、第１の高融点粒子１７は、金属や合金等を用いた場合、ガラスやセラミックに比して比重が大きいことから馴染みが良く分散性に優れる。
【０１２０】
変形規制部６は、低融点金属材料に第１の高融点粒子１７を配合した後、フィルム状に成型する等により第１の高融点粒子１７が単層で分散配置された低融点金属層２ａを形成し、その後、高融点金属層２ｂが積層されることにより形成される。また、変形規制部６は、高融点金属層２ｂの積層後にヒューズエレメント２を厚さ方向にプレスすることにより、第１の高融点粒子１７を高融点金属層２ｂに密着させてもよい。これにより、変形規制部６は、高融点金属層２ｂが第１の高融点粒子１７によって支持され、リフロー加熱によって低融点金属が溶融した場合にも、第１の高融点粒子１７によって低融点金属の流動を抑制するとともに高融点金属層２ｂを支持し、ヒューズエレメント２の局部的な潰れや膨張の発生を抑制することができる。
【０１２１】
また、変形規制部６は、図２６（Ａ）に示すように、低融点金属層２ａの厚さよりも小さい粒子径の第１の高融点粒子１７を低融点金属層２ａに配合してもよい。この場合も、図２６（Ｂ）に示すように、変形規制部６は、第１の高融点粒子１７によって溶融した低融点金属の流動を抑制するとともに、高融点金属層２ｂを支持し、ヒューズエレメント２の局部的な潰れや膨張の発生を抑制することができる。
【０１２２】
また、ヒューズエレメント２は、図２７に示すように、変形規制部６を、低融点金属層２ａよりも融点の高い第２の高融点粒子１８を、低融点金属層２ａに圧入させることにより形成してもよい。第２の高融点粒子１８は、上述した第１の高融点粒子１７と同様の物質を用いることができる。
【０１２３】
変形規制部６は、低融点金属層２ａに第２の高融点粒子１８を圧入することにより埋め込み、その後、高融点金属層２ｂを積層することにより形成される。このとき、第２の高融点粒子１８は、低融点金属層２ａを厚さ方向に貫通することが好ましい。これにより、変形規制部６は、高融点金属層２ｂが第２の高融点粒子１８によって支持され、リフロー加熱によって低融点金属が溶融した場合にも、第２の高融点粒子１８によって低融点金属の流動を抑制するとともに高融点金属層２ｂを支持し、ヒューズエレメント２の局部的な潰れや膨張の発生を抑制することができる。
【０１２４】
また、ヒューズエレメント２は、図２８に示すように、変形規制部６を、低融点金属層２ａよりも融点の高い第２の高融点粒子１８を高融点金属層２ｂと低融点金属層２ａとに圧入させることにより形成してもよい。
【０１２５】
変形規制部６は、低融点金属層２ａと高融点金属層２ｂとの積層体に第２の高融点粒子１８を圧入し低融点金属層２ａ内に埋め込むことにより形成される。このとき、第２の高融点粒子１８は、低融点金属層２ａ及び高融点金属層２ｂを厚さ方向に貫通することが好ましい。これにより、変形規制部６は、高融点金属層２ｂが第２の高融点粒子１８によって支持され、リフロー加熱によって低融点金属が溶融した場合にも、第２の高融点粒子１８によって低融点金属の流動を抑制するとともに高融点金属層２ｂを支持し、ヒューズエレメント２の局部的な潰れや膨張の発生を抑制することができる。
【０１２６】
なお、変形規制部６は、低融点金属層２ａに孔１１を形成するとともに、第２の高融点金属層１６を積層し、さらに当該孔１１内に第２の高融点粒子１８を挿入してもよい。
【０１２７】
また、変形規制部６は、図２９に示すように、第２の高融点粒子１８に、高融点金属層２ｂに接合する突縁部１９を設けてもよい。突縁部１９は、例えば、第１の高融点粒子１７を高融点金属層２ｂと低融点金属層２ａとに圧入させた後、ヒューズエレメント２を厚さ方向にプレスし、第２の高融点粒子１８の両端を潰すことにより形成することができる。これにより、変形規制部６は、高融点金属層２ｂが第２の高融点粒子１８の突縁部１９と接合されることによってより強固に支持され、リフロー加熱によって低融点金属が溶融した場合にも、第２の高融点粒子１８によって低融点金属の流動を抑制するとともに、突縁部１９によって高融点金属層２ｂを支持し、ヒューズエレメント２の局部的な潰れや膨張の発生をより抑制することができる。
【０１２８】
このようなヒューズ素子１は、図３０（Ａ）に示す回路構成を有する。ヒューズ素子１は、端子部５ａ，５ｂを介して外部回路に実装されることにより、当該外部回路の電流経路上に組み込まれる。ヒューズ素子１は、ヒューズエレメント２に所定の定格電流が流れている間は、自己発熱によっても溶断することがない。そして、ヒューズ素子１は、定格を超える過電流が通電するとヒューズエレメント２が自己発熱によって遮断部９が溶断し、端子部５ａ，５ｂ間を遮断することにより、当該外部回路の電流経路を遮断する（図３０（Ｂ））。
【０１２９】
このとき、ヒューズエレメント２は、上述したように、高熱伝導部８における発熱による熱が冷却部材３を介して積極的に冷却され、遮断部９に沿って形成された低熱伝導部７を選択的に過熱させることができる。したがって、ヒューズエレメント２は、端子部５ａ，５ｂへの熱の影響を抑えつつ遮断部９を溶断することができる。
【０１３０】
また、高融点金属層２ｂよりも融点の低い低融点金属層２ａを含有することにより、過電流による自己発熱により、低融点金属層２ａの融点から溶融を開始し、高融点金属層２ｂを浸食し始める。したがって、ヒューズエレメント２は、低融点金属層２ａによる高融点金属層２ｂの浸食作用を利用することにより、高融点金属層２ｂが自身の融点よりも低い温度で溶融され、速やかに溶断することができる。
【０１３１】
［発熱体］
また、ヒューズ素子は、冷却部材に発熱体を形成し、この発熱体の発熱によってもヒューズエレメントを溶断してもよい。例えば、図３１（Ａ）に示すヒューズ素子６０は、一方の冷却部材３ａの溝部１０の両側に発熱体６１と、発熱体６１を覆う絶縁層６２とが形成されている。
【０１３２】
発熱体６１は、通電すると発熱する導電性を有する部材であって、たとえばニクロム、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ等又はこれらを含む材料からなる。発熱体６１は、これらの合金あるいは組成物、化合物の粉状体を樹脂バインダ等と混合してペースト状にしたものを、冷却部材３ａ上にスクリーン印刷技術を用いてパターン形成して、焼成する等によって形成することができる。
【０１３３】
また、発熱体６１は、溝部１０の両側に形成されることにより、ヒューズエレメント２の遮断部９が形成された低熱伝導部７の近傍に設けられている。したがって、ヒューズ素子６０は、発熱体６１が発熱した熱が低熱伝導部７にも伝達し遮断部９を溶断することができる。なお、発熱体６１は、溝部１０の片側のみに形成してもよく、また、他方の冷却部材の溝部１０の両側又は片側に形成してもよい。
【０１３４】
また、発熱体６１は、絶縁層６２によって被覆されている。これにより、発熱体６１は、絶縁層６２を介してヒューズエレメント２と重畳される。絶縁層６２は、発熱体６１の保護及び絶縁を図るとともに、発熱体６１の熱を効率よくヒューズエレメント２へ伝えるために設けられ、例えばガラス層からなる。
【０１３５】
なお、発熱体６１は、冷却部材３ａに積層された絶縁層６２の内部に形成してもよい。また、発熱体６１は、溝部１０が形成された冷却部材３ａの表面と反対側の裏面に形成してもよく、あるいは、冷却部材３ａの内部に形成してもよい。
【０１３６】
図３１（Ｂ）に示すように、発熱体６１は、発熱体電極６３を介して外部の電源回路と接続され、外部回路の電流経路を遮断する必要が生じた場合に、外部の電源回路から通電される。これにより、ヒューズ素子６０は、発熱体６１の発熱により、外部回路の電流経路上に組み込まれたヒューズエレメント２の遮断部９が溶断され、外部回路の電流経路を遮断することができる。外部回路の電流経路が遮断された後、電源回路からの通電が切断され、発熱体６１の発熱が停止される。
【０１３７】
このとき、ヒューズエレメント２は、発熱体６１の発熱により、高熱伝導部８を介して発熱体６１の熱が放散されるとともに選択的に低熱伝導部７において高融点金属層２ｂよりも融点の低い低融点金属層２ａの融点から溶融を開始し、高融点金属層２ｂを浸食し始める。したがって、ヒューズエレメント２は、低融点金属層２ａによる高融点金属層２ｂの浸食作用を利用することにより、高融点金属層２ｂが自身の溶融温度よりも低い温度で遮断部９が溶融され、速やかに外部回路の電流経路を遮断することができる。
【０１３８】
また、ヒューズ素子７０は、図３２（Ａ）に示すように、絶縁層６２の溝部１０を介した一方、例えば左側の表面のみに発熱体６１、絶縁層６２及び発熱体引出電極６４を形成し、ヒューズエレメント２を接続用ハンダ（図示せず）を介して発熱体引出電極６４と接続させてもよい。発熱体６１は、一端が発熱体引出電極６４と接続され、他端が外部の電源回路と接続された発熱体電極６３と接続される。これにより、発熱体６１は、発熱体引出電極６４を介してヒューズエレメント２と熱的、電気的に接続される。なお、ヒューズ素子７０は、発熱体６１等が設けられた溝部１０の一方側と反対側（図３２（Ａ）の右側）には、熱伝導性に優れた絶縁層６２を設けて高さを揃えるようにしてもよい。
【０１３９】
このヒューズ素子７０は、発熱体電極６３、発熱体６１、発熱体引出電極６４及びヒューズエレメント２に至る発熱体６１への通電経路が形成される。また、ヒューズ素子７０は、発熱体電極６３を介して発熱体６１に通電させる電源回路と接続され、当該電源回路によって発熱体電極６３とヒューズエレメント２にわたる通電が制御される。
【０１４０】
図３２に示すヒューズ素子７０は、図３２（Ｂ）に示すような回路構成を有する。すなわち、ヒューズ素子７０は、端子部５ａ，５ｂを介して外部回路と直列接続されたヒューズエレメント２と、ヒューズエレメント２及び発熱体引出電極６４を介して通電して発熱することによってヒューズエレメント２を溶融する発熱体６１とからなる回路構成である。そして、ヒューズ素子７０は、ヒューズエレメント２の端子部５ａ，５ｂ及び発熱体電極６３が、外部回路基板に接続される。
【０１４１】
このような回路構成からなるヒューズ素子７０は、外部回路の電流経路を遮断する必要が生じた場合に、外部回路に設けられた電流制御素子によって発熱体６１が通電される。これにより、ヒューズ素子７０は、発熱体６１の発熱により、外部回路の電流経路上に組み込まれたヒューズエレメント２の遮断部９が溶断される。これにより、ヒューズエレメント１は、確実に端子部５ａ，５ｂ間を溶断させ、外部回路の電流経路を遮断することができる。
【０１４２】
なお、ヒューズ素子は、ヒューズエレメント２に遮断部９を複数個所設けてもよい。図３３に示すヒューズ素子８０は、ヒューズエレメント２に２か所の遮断部９が設けられるとともに冷却部材３ａの遮断部９に応じた位置に２か所の溝部１０が設けられている。また、図３３に示す冷却部材３ａは、２つの溝部１０の間における表面上に発熱体６１、発熱体を被覆する絶縁層６２、及び発熱体６１の一端と接続されるとともにヒューズエレメント２と接続される発熱体引出電極６４が、この順で設けられている。
【０１４３】
また、冷却部材３ａは、溝部１０の発熱体６１等が設けられた側と反対側に、絶縁層６２が設けられ、発熱体引出電極６４と略同じ高さとされている。そして、ヒューズエレメント２は、適宜接続用ハンダを介して、これら発熱体引出電極６４及び絶縁層６２上に搭載されるとともに、一対の冷却部材３ａ，３ｂに挟持されている。これにより、ヒューズエレメント２は、溝部１０と重畳する遮断部９が低熱伝導部７とされ、絶縁層６２と重畳する部位が高熱伝導部８とされている。
【０１４４】
発熱体６１は、一端が発熱体引出電極６４と接続され、他端が外部の電源回路と接続された発熱体電極６３と接続される。これにより、発熱体６１は、発熱体引出電極６４を介してヒューズエレメント２と熱的、電気的に接続される。
【０１４５】
図３３に示すヒューズ素子８０は、図３３（Ｂ）に示すような回路構成を有する。すなわち、ヒューズ素子８０は、端子部５ａ，５ｂを介して外部回路と直列接続されたヒューズエレメント２と、発熱体電極６３からヒューズエレメント２に至る通電経路を通じて通電され発熱することによってヒューズエレメント２を溶融する発熱体６１とからなる回路構成である。そして、ヒューズ素子８０は、ヒューズエレメント２の端子部５ａ，５ｂ及び発熱体電極６３が、外部回路基板に接続される。
【０１４６】
このような回路構成からなるヒューズ素子８０は、外部回路の電流経路を遮断する必要が生じた場合に、外部回路に設けられた電流制御素子によって発熱体６１が通電、発熱される。発熱体６１の発熱は絶縁層６２及び発熱体引出電極６４を通じてヒューズエレメント２に伝わり、左右に設けられた低熱伝導部７が積極的に加熱されるため、遮断部９が溶断される。なお、ヒューズエレメント２は高熱伝導部８において発熱体６１からの熱を積極的に冷却するため、端子部５ａ，５ｂが加熱されることによる影響も抑制することができる。これにより、ヒューズエレメント２は、確実に端子部５ａ，５ｂ間を溶断させ、外部回路の電流経路を遮断することができる。また、ヒューズエレメント２が溶断することにより発熱体６１の通電経路も遮断されるため、発熱体６１の発熱も停止する。
【０１４７】
［凹部形成エレメント］
次いで、本発明が適用されたヒューズ素子の更なる変形例について説明する。なお、以下に説明するヒューズ素子９０〜１６０において、上述したヒューズ素子１，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０と同じ部材については同じ符号を付してその詳細を省略する。
【０１４８】
図３４〜図３６に示すヒューズ素子９０は、外部回路の電流経路上に接続され、定格を超える電流が通電することによって自己発熱（ジュール熱）により溶断し当該電流経路を遮断するヒューズエレメント９１と、ヒューズエレメント９１と接触もしくは近接する冷却部材９２とを有する。
【０１４９】
ヒューズエレメント９１は、遮断部９が形成されるとともに冷却部材９２から離隔する凹部９３が形成されている。凹部９３は、ヒューズエレメント９１が冷却部材９２に搭載されたときに、遮断部９を冷却部材９２から離隔させて相対的に熱伝導性の低い低熱伝導部７を形成するものであり、遮断部９に沿って、ヒューズエレメント９１の通電方向と直交する幅方向にわたって形成されている。
【０１５０】
また、凹部９３は、図３４に示すように、ヒューズエレメント９１の遮断部９に応じた位置を、冷却部材９２から離隔するようにブリッジ状に形成されている。ブリッジ状の凹部９３は、天面が平坦となるように形成してもよく、また、図３７に示すように、天面が円弧状に湾曲するように形成してもよい。また、ヒューズエレメント９１は、ブリッジ状の凹部９３が形成された面と反対側の面が凹部９３の両側よりも突出する凸部９４が形成されている。なお、凹部９３は、平板状のヒューズエレメントをプレス成型する等により形成することができる。
【０１５１】
なお、ヒューズエレメント９１は、上述したヒューズエレメント２と同じ構造を有する。すなわち、ヒューズエレメント９１は、ハンダ又はＳｎを主成分とするＰｂフリーハンダ等の低融点金属、若しくは低融点金属と高融点金属の積層体であり、例えばＳｎを主成分とする金属からなる低融点金属層９１ａを内層とし、低融点金属層９１ａに積層された外層としてＡｇ若しくはＣｕ又はこれらのうちのいずれかを主成分とする金属からなる高融点金属層９１ｂを有する。
【０１５２】
また、ヒューズエレメント９１は、低融点金属層９１ａの体積を、高融点金属層９１ｂの体積よりも多く形成することが好ましい。ヒューズエレメント９１は、自己発熱によって低融点金属が溶融することにより高融点金属を溶食し、これにより速やかに溶融、溶断することができる。したがって、ヒューズエレメント９１は、低融点金属層９１ａの体積を高融点金属層９１ｂの体積よりも多く形成することにより、この溶食作用を促進し、速やかに遮断部９を遮断することができる。
【０１５３】
ヒューズ素子９０は、上下一対の冷却部材９２ａ，９２ｂによってヒューズエレメント９１を挟持することにより、ヒューズエレメント９１内に、凹部９３によって冷却部材９２ａから離隔し相対的に熱伝導性の低い低熱伝導部７と、冷却部材９２ａ，９２ｂと接触もしくは近接し相対的に熱伝導性の高い高熱伝導部８とが形成される。低熱伝導部７は、ヒューズエレメント９１の通電方向と直交する幅方向にわたってヒューズエレメント９１が溶断する遮断部９に沿って設けられ、高熱伝導部８は、遮断部９以外の部位で、少なくとも一部が冷却部材９２ａ，９２ｂと接触もしくは近接することにより熱的に接触されている。
【０１５４】
冷却部材９２は、セラミックス等の熱伝導性の高い絶縁材料を好適に用いることができ、粉体成型等により任意の形状に成型することができる。また、冷却部材９２は、熱硬化性又は光硬化性の樹脂材料で形成してもよい。あるいは、冷却部材９２は、熱可塑性樹脂材料で形成してもよい。さらに、冷却部材９２は、シリコーン系樹脂材料又はエポキシ系樹脂材料で形成してもよい。また、冷却部材９２は、絶縁基板上に上述した各種樹脂材料からなる樹脂層を形成したものであってもよい。
【０１５５】
また、冷却部材９２は、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・ｋ）以上であることが好ましい。なお、冷却部材９２は、金属材料を用いて形成してもよいが、表面を絶縁被覆することが周囲の部品との短絡防止、及びハンドリング性の見地から好ましい。上下一対の冷却部材９２ａ，９２ｂは、例えば接着剤によって互いに結合されることにより素子筐体を形成する。
【０１５６】
ヒューズエレメント９１を挟持する一対の冷却部材９２ａ，９２ｂのうち、ヒューズエレメント９１の凹部９３が形成された面と反対側の面を支持する冷却部材９２ｂは、ヒューズエレメント９１と対向する面の、ブリッジ状の凹部９３の反対側に突出する凸部９４に応じた位置に、溝部１０が形成され、凸部９４と離隔されている。また、冷却部材９２ｂは、上述した接着剤１５によってヒューズエレメント９１の遮断部９以外の部位と接続されている。
【０１５７】
また、ヒューズエレメント９１の凹部９３が形成された面を支持する冷却部材９２ａは、ヒューズエレメント９１と対向する面が平坦に形成されている。また、冷却部材９２ａは、高熱伝導部８に応じた位置に金属層９５が形成され、ハンダ９６等の導電性の接続材料を介して金属層９５とヒューズエレメント９１とが電気的、機械的に接続されている。なお、冷却部材９２ａとヒューズエレメント９１とを接続材料として導電性を有する接着剤１５を用いてもよい。ヒューズ素子９０は、接着剤１５及びハンダ９６を介して冷却部材９２ａ，９２ｂとヒューズエレメント９１の高熱伝導部８とが接続されているため、相互の密着性が高まり、より効率よく熱を冷却部材９２ａ，９２ｂに伝達させることができる。
【０１５８】
金属層９５は、凹部９３の形成位置に応じた位置を境にヒューズエレメント９１の通電方向の両側に分断されている。また、冷却部材９２ａは、ヒューズエレメント９１が搭載される面と反対側の面が、ヒューズ素子９０が実装される外部回路基板への実装面とされ、一対の外部接続電極９７ａ，９７ｂが形成されている。これら外部接続電極９７ａ，９７ｂは、当該外部回路基板に形成された接続電極と、ハンダ等の接続材料によって接続される。また、外部接続電極９７ａ，９７ｂは、導電層が形成されたスルーホール９８ａ及び冷却部材９２ａの側面に形成されたキャスタレーション９８ｂを介して金属層９５と接続されている。
【０１５９】
これにより、ヒューズ素子９０は、一対の外部接続電極９７ａ，９７ｂ間が、ヒューズエレメント９１を介して接続され、ヒューズエレメント９１が外部回路の通電経路の一部を構成する。また、ヒューズ素子９０は、ヒューズエレメント９１が遮断部９において溶断することにより、外部回路の通電経路を遮断することができる。
【０１６０】
このとき、ヒューズ素子９０は、ヒューズエレメント９１の面内において、遮断部９に沿って低熱伝導部７が設けられるとともに、遮断部９以外の部位に高熱伝導部８が形成されることにより、図３８に示すように、定格を超える過電流時においてヒューズエレメント９１が発熱した際に、高熱伝導部８の熱を積極的に外部に逃がし、遮断部９以外の部位の発熱を抑えるとともに、遮断部９に沿って形成された低熱伝導部７に熱を集中させて、外部接続電極９７ａ，９７ｂへの熱の影響を抑えつつ遮断部９を溶断することができる。これにより、ヒューズ素子９０は、ヒューズエレメント９１の外部接続電極９７ａ，９７ｂ間が溶断され、外部回路の電流経路を遮断することができる。
【０１６１】
したがって、ヒューズ素子９０は、ヒューズエレメント９１を略矩形板状に形成するとともに、通電方向に亘る長さを短くすることにより低抵抗化を図り、電流定格を向上させるとともに、外部回路の接続電極と接続用ハンダ等を介して接続される外部接続電極９７ａ，９７ｂの過熱を抑えることで表面実装用の接続用ハンダを溶解させる等の問題を解消し、小型化を実現することができる。
【０１６２】
ここで、ヒューズエレメント９１は、低熱伝導部７の面積よりも高熱伝導部８の面積が広いことが好ましい。これにより、ヒューズエレメント９１は、遮断部９を選択的に加熱、溶断するとともに、遮断部９以外の部位の熱を積極的に逃がして外部接続電極９７ａ，９７ｂの過熱による影響を抑え、小型化、高定格化を図ることができる。
【０１６３】
ここで、ヒューズエレメント９１に形成する凹部９３のヒューズエレメント９１の通電方向に亘る長さＬ2は、図３５に示すように略矩形板状のヒューズエレメント９１を用いた場合、ヒューズエレメント９１の遮断部９における最小幅以下とすることが好ましく、ヒューズエレメント９１の遮断部９における最小幅の１／２以下とすることがさらに好ましい。
【０１６４】
遮断部９における最小幅とは、略矩形板状のヒューズエレメントの表面においてヒューズエレメント９１の遮断部９における導通方向と直交する幅方向の最小幅をいい、遮断部９が円弧状、テーパ状、段差状等の形状をなし、遮断部９以外の部位よりも幅狭に形成されている場合にはその最小幅をいい、図３５に示すように遮断部９が遮断部９以外の部位と同じ幅で形成されている場合にはヒューズエレメント９１の幅Ｗ1をいう。
【０１６５】
ヒューズ素子９０は、凹部９３の長さＬ2を遮断部９における最小幅以下、また遮断部９における最小幅の１／２以下と狭めることにより、溶断時におけるアーク放電の発生を抑制し、絶縁抵抗を向上させることができる。
【０１６６】
また、上述したヒューズ素子９０は、凹部９３のヒューズエレメント９１の通電方向に亘る長さＬ2を、０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。ヒューズ素子９０は、長さ０．５ｍｍ以上の低熱伝導部７を設けることで、過電流時における高熱伝導部８との温度差を形成し、選択的に遮断部９を溶断させることができる。
【０１６７】
また、上述したヒューズ素子９０は、凹部９３のヒューズエレメント９１の通電方向に亘る長さＬ2を５ｍｍ以下とすることが好ましい。ヒューズ素子９０は、凹部９３の長さＬ2が５ｍｍを超えると、遮断部９の面積が増大することから、その分溶断に要する時間が延びて速溶断性に劣り、また、アーク放電によるヒューズエレメント９１の飛散量が増大し、周囲に付着した溶融金属によって絶縁抵抗の低下を招く恐れがある。
【０１６８】
また、上述したヒューズ素子９０は、近接するヒューズエレメント９１の高熱伝導部８と冷却部材９２ａ，９２ｂとの最小隙間は１００μｍ以下とされることが好ましい。上述したように、ヒューズエレメント９１は、冷却部材９２ａ，９２ｂに挟持されることにより、冷却部材９２ａ，９２ｂと接触もしくは近接する部位が高熱伝導部８とされる。このとき、ヒューズエレメント９１の高熱伝導部８と冷却部材９２ａ，９２ｂとの最小隙間は１００μｍ以下とされることにより、ヒューズエレメント９１の遮断部９以外の部位と冷却部材９２ａ，９２ｂとをほぼ密着させることができ、定格を超える過電流時における発熱を冷却部材９２ａ，９２ｂを介して外部に伝達させ、遮断部９のみを選択的に溶断することができる。一方、ヒューズエレメント９１の高熱伝導部８と冷却部材９２ａ，９２ｂとの最小隙間が１００μｍを超えると、当該部位の熱伝導性が落ちてしまい、定格を超える過電流時において遮断部９以外の予期しない部位が過熱、溶融する恐れがある。
【０１６９】
［端子部］
また、図３９〜図４１に示すように、ヒューズ素子９０は、ヒューズエレメント２と同様に、ヒューズエレメント９１の通電方向の両端部を外部回路の接続電極と接続される端子部５ａ，５ｂとしてもよい。端子部５ａ，５ｂは、冷却部材９２ａの側縁に嵌合することにより、冷却部材９２ａの裏面側に向けられている。図３９に示すヒューズエレメント９１は、上下一対の冷却部材９２ａ，９２ｂによって挟持されるとともに、冷却部材９２ａ，９２ｂの外に一対の端子部５ａ，５ｂが導出され、端子部５ａ，５ｂを介して外部回路の接続電極と接続可能とされている。
【０１７０】
ヒューズエレメント９１に外部回路基板との接続端子となる端子部５ａ，５ｂを形成することにより、スルーホール９８ａやキャスタレーション９８ｂ及び外部接続電極９７を介して外部回路基板と接続する場合に比して、ヒューズ素子全体の抵抗を低減させ、定格を向上することができる。
【０１７１】
また、冷却部材９２ａに外部接続電極９７ａ，９７ｂ、スルーホール９８ａ及びキャスタレーション９８ｂを設ける工程が省かれ、生産工程が簡略化される。なお、冷却部材９２ａは、外部接続電極９７ａ，９７ｂ、スルーホール９８ａ及びキャスタレーション９８ｂを設ける必要は無いが、冷却用、あるいは接続強度を向上させるために設けてもよい。
【０１７２】
［変形規制部］
また、図４２〜図４４に示すように、ヒューズエレメント９１は、溶融した低融点金属の流動を抑え、変形を規制する変形規制部６を設けてもよい。上述したように、変形規制部６を設けることによって、ヒューズエレメント９１の変形を溶断特性のばらつきを抑える一定の範囲内に抑え、所定の溶断特性を維持することができる。したがって、ヒューズ素子９０は、ヒューズエレメント９１が大面積化された場合にもリフロー実装が可能となり、実装効率を向上させることができ、また、定格の向上を実現できる。
【０１７３】
なお、ヒューズエレメント９１においても、ヒューズエレメント２と同様に、変形規制部６の種々の構成を適用することができる（図１７〜図２９参照）。
【０１７４】
なお、ヒューズエレメント９１は、図４５（Ａ）（Ｂ）に示すように、冷却部材９２ａの側面に嵌合させるとともに、両端を冷却部材９２ａの裏面側に折り曲げ、端子部５ａ，５ｂを冷却部材９２ａの裏面側に形成してもよい。
【０１７５】
また、ヒューズエレメント９１においても、ヒューズエレメント２と同様に、冷却部材９２ａの側面に嵌合させるとともに、両端を冷却部材９２ａの外側に折り曲げ、端子部５ａ，５ｂを冷却部材９２ａの外側に形成してもよい（図１９参照）。このとき、ヒューズエレメント９１は、端子部５ａ，５ｂが冷却部材９２ａの裏面と面一になるように折り曲げてもよく、あるいは、冷却部材９２ａの裏面から突出するように折り曲げてもよい。
【０１７６】
ヒューズエレメント９１は、端子部５ａ，５ｂを冷却部材９２ａの側面からさらに裏面側あるいは外側に折り曲げた位置に形成することにより、内層を構成する低融点金属の流出や、端子部５ａ，５ｂを接続する接続用ハンダの流入を抑制し、局所的な潰れや膨張による溶断特性の変動を防止することができる。
【０１７７】
このようなヒューズ素子９０は、ヒューズ素子１と同様に、図３０（Ａ）に示す回路構成を有する。ヒューズ素子９０は、外部接続電極９７ａ，９７ｂ又は端子部５ａ，５ｂを介して外部回路に実装されることにより、当該外部回路の電流経路上に組み込まれる。ヒューズ素子９０は、ヒューズエレメント９１に所定の定格電流が流れている間は、自己発熱によっても溶断することがない。そして、ヒューズ素子９０は、定格を超える過電流が通電するとヒューズエレメント９１が自己発熱によって遮断部９が溶断し、外部接続電極９７ａ，９７ｂ又は端子部５ａ，５ｂ間を遮断することにより、当該外部回路の電流経路を遮断する（図３０（Ｂ））。
【０１７８】
このとき、ヒューズエレメント９１は、上述したように、高熱伝導部８における発熱による熱が冷却部材９２ａ，９２ｂを介して積極的に冷却され、遮断部９に沿って形成された低熱伝導部７を選択的に過熱させることができる。したがって、ヒューズエレメント９１は、外部接続電極９７ａ，９７ｂ又は端子部５ａ，５ｂへの熱の影響を抑えつつ遮断部９を溶断することができる。
【０１７９】
また、高融点金属層９１ｂよりも融点の低い低融点金属層９１ａを含有することにより、過電流による自己発熱により、低融点金属層９１ａの融点から溶融を開始し、高融点金属層９１ｂを浸食し始める。したがって、ヒューズエレメント９１は、低融点金属層９１ａによる高融点金属層９１ｂの浸食作用を利用することにより、高融点金属層９１ｂが自身の融点よりも低い温度で溶融され、速やかに溶断することができる。
【０１８０】
［ヒューズエレメントの並列配置］
また、ヒューズ素子は、ヒューズエレメントとして、複数のヒューズエレメント９１を並列に接続してもよい。図４６（Ａ）（Ｂ）に示すように、ヒューズ素子１１０は、例えば冷却部材９２ａにヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃの３枚が並列に配置される。ヒューズエレメント９１Ａ〜９１Ｃは、矩形板状に形成されるとともに、両端に端子部５ａ，５ｂが折り曲げ形成されている。そして、ヒューズエレメント９１Ａ〜９１Ｃは、各端子部５ａ，５ｂが外部回路の共通の接続電極と接続されることにより並列に接続される。これにより、ヒューズ素子１１０は、１枚のヒューズエレメント９１を用いた上述したヒューズ素子９０と同等の電流定格を有する。なお、各ヒューズエレメント９１Ａ〜９１Ｃは、溶断時に隣接するヒューズエレメントに接触しない程度の距離を隔てて並列配置されている。
【０１８１】
ヒューズエレメント９１Ａ〜９１Ｃは、端子部５ａ，５ｂ間にわたる電流経路を遮断する遮断部９にわたって凹部９３が形成され、冷却部材９２ａから隔離されるとともに、ブリッジ状の凹部９３の反対側に突出する凸部９４が冷却部材９２ｂに形成された溝部１０と離隔されている。これにより、ヒューズエレメント９１Ａ〜９１Ｃは、面内において、遮断部９に沿って低熱伝導部７が設けられるとともに、遮断部９以外の部位に高熱伝導部８が形成されている。そして、ヒューズエレメント９１Ａ〜９１Ｃは、定格を超える過電流時において発熱すると、高熱伝導部８の熱を冷却部材９２ａ，９２ｂを介して積極的に外部に逃がし、遮断部９以外の部位の発熱を抑えるとともに、遮断部９に沿って形成された低熱伝導部７に熱を集中させて、遮断部９を溶断することができる。
【０１８２】
このとき、ヒューズエレメント９１Ａ〜９１Ｃは、抵抗値の低いものから多くの電流が流れて、順次溶断する。ヒューズ素子１１０は、すべてのヒューズエレメント９１Ａ〜９１Ｃが溶断することにより、外部回路の電流経路を遮断する。
【０１８３】
ここで、ヒューズ素子１１０は、上述したヒューズ素子５０と同様に、ヒューズエレメント９１Ａ〜９１Ｃに定格を超える電流が通電し、順次溶断することにより、最後に残ったヒューズエレメント９１が溶断する際にアーク放電が発生した場合にも、ヒューズエレメント９１の体積に応じて小規模なものとなり、溶融したヒューズエレメントが広範囲にわたって飛散し、飛散したヒューズエレメントによって新たに電流経路が形成され、あるいは飛散した金属が端子や周囲の電子部品等に付着することを防止することができる。また、ヒューズ素子１１０は、複数のヒューズエレメント９１Ａ〜９１Ｃ毎に溶断されることから、各ヒューズエレメントの溶断に要する熱エネルギーは少なくて済み、短時間で遮断することができる。
【０１８４】
また、ヒューズ素子１１０は、複数のヒューズエレメント９１のうち一つのヒューズエレメントの遮断部９の幅を他のヒューズエレメントの遮断部９の幅よりも狭くする等により相対的に高抵抗化させ、溶断順序を制御してもよい。また、ヒューズ素子１１０は、３個以上のヒューズエレメント９１を並列配置させ、並列方向の両側以外の少なくとも１つのヒューズエレメント９１の幅をその他のヒューズエレメントの幅よりも狭くすることが好ましい。
【０１８５】
例えば、ヒューズ素子１１０は、ヒューズエレメント９１Ａ〜９１Ｃのうち、真ん中のヒューズエレメント９１Ｂの一部又は全部の幅を他のヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｃの幅よりも狭くし、断面積に差を設けることにより、相対的にヒューズエレメント９１Ｂを高抵抗化する。これにより、ヒューズ素子１１０は、定格を超える電流が通電されると、先ず比較的低抵抗のヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｃから多くの電流が通電し、アーク放電を伴うことなく溶断していく。その後、残った高抵抗化されたヒューズエレメント９１Ｂに電流が集中し、最後にアーク放電を伴って溶断するが、ヒューズエレメント９１Ｂの体積に応じて小規模なものとなり、溶融金属の爆発的な飛散を防止することができる。
【０１８６】
また、ヒューズ素子１１０は、内側に設けられたヒューズエレメント９１Ｂを最後に溶断させることにより、アーク放電が発生しても、ヒューズエレメント９１Ｂの溶融金属を、先に溶断している外側のヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｃによって捕捉することができる。したがって、ヒューズエレメント９１Ｂの溶融金属の飛散を抑制し、溶融金属によるショート等を防止することができる。
【０１８７】
［高融点ヒューズエレメント］
また、ヒューズ素子１１０は、ヒューズエレメント９１よりも溶融温度が高い高融点ヒューズエレメント１１１を有し、一又は複数のヒューズエレメント９１と高融点ヒューズエレメント１１１とを、所定の間隔を隔てて並列配置させてもよい。ヒューズ素子１１０は、例えば図４７（Ａ）（Ｂ）に示すように、冷却部材９２ａにヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｃと高融点ヒューズエレメント１１１の３枚が並列に配置される。
【０１８８】
高融点ヒューズエレメント１１１は、高融点ヒューズエレメント５１と同様に、例えばＡｇやＣｕ、あるいはこれらを主成分とした合金等の高融点金属を用いて形成することができる。また、高融点ヒューズエレメント１１１は、低融点金属と高融点金属とから構成してもよい。
【０１８９】
また、高融点ヒューズエレメント１１１は、ヒューズエレメント９１と同様に製造することができる。このとき、高融点ヒューズエレメント１１１は、例えばヒューズエレメント９１よりも高融点金属層９１ｂの厚さを厚くする、あるいはヒューズエレメント９１に用いた高融点金属よりも融点の高い高融点金属を用いる等により、ヒューズエレメント９１よりも融点を高くすることができる。
【０１９０】
高融点ヒューズエレメント１１１は、ヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｃと同様に略矩形板状に形成されるとともに、両端部に端子部１１２ａ，１１２ｂが折り曲げ形成され、これら端子部１１２ａ，１１２ｂがヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｃの各端子部５ａ，５ｂとともに外部回路の共通の接続電極と接続されることにより、ヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｃと並列に接続される。これにより、ヒューズ素子１１０は、１枚のヒューズエレメント９１を用いた上述したヒューズ素子９０と同等以上の電流定格を有する。なお、各ヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｃ及び高融点ヒューズエレメント１１１は、溶断時に隣接するヒューズエレメントに接触しない程度の距離を隔てて並列配置されている。
【０１９１】
図４７に示すように、高融点ヒューズエレメント１１１は、ヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｃと同様に、端子部１１２ａ，１１２ｂ間にわたる電流経路を遮断する遮断部９にわたって凹部９３が形成され、冷却部材９２ａから隔離されるとともに、ブリッジ状の凹部９３の反対側に突出する凸部９４が冷却部材９２ｂに形成された溝部１０と離隔されている。これにより、高融点ヒューズエレメント１１１は、面内において、遮断部９に沿って低熱伝導部７が設けられるとともに、遮断部９以外の部位に高熱伝導部８が形成されている。そして、高融点ヒューズエレメント１１１は、定格を超える過電流時において発熱すると、高熱伝導部８の熱を積極的に外部に逃がし、遮断部９以外の部位の発熱を抑えるとともに、遮断部９に沿って形成された低熱伝導部７に熱を集中させて、遮断部９を溶断することができる。
【０１９２】
そして図４７に示すヒューズ素子１１０は、定格を超える過電流時において、融点の低いヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｃが先に溶断し、融点の高い高融点ヒューズエレメント１１１が最後に溶断する。したがって、高融点ヒューズエレメント１１１は、その体積に応じて短時間で遮断することができ、また、最後に残った高融点ヒューズエレメント１１１の溶断時にアーク放電が発生した場合にも、高融点ヒューズエレメント１１１の体積に応じて小規模なものとなり、溶融金属の爆発的な飛散を防止することができ、また溶断後における絶縁性も大幅に向上させることができる。ヒューズ素子１１０は、すべてのヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｃ及び高融点ヒューズエレメント１１１が溶断することにより、外部回路の電流経路を遮断する。
【０１９３】
ここで、高融点ヒューズエレメント１１１は、ヒューズエレメント９１とともに複数並列に配置された並列方向の両側以外の場所に配置されていることが好ましい。例えば高融点ヒューズエレメント１１１は、図４７に示すように、２つのヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｃの間に配置されることが好ましい。
【０１９４】
内側に設けられた高融点ヒューズエレメント１１１を最後に溶断させることにより、アーク放電が発生しても、高融点ヒューズエレメント１１１の溶融金属を、先に溶断している外側のヒューズエレメント９１Ａ，９１Ｃによって捕捉することができ、高融点ヒューズエレメント１１１の溶融金属の飛散を抑制し、溶融金属によるショート等を防止することができる。
【０１９５】
［遮断部並列エレメント］
また、本発明が適用されたヒューズ素子は、図４８に示すように、複数の遮断部９が並列されたヒューズエレメント１１２を用いてもよい。なお、ヒューズエレメントの説明において、上述したヒューズエレメント９１と同じ構成については同一の符号を付してその詳細を省略する。
【０１９６】
ヒューズエレメント１１２は、板状に形成され、両端部に外部回路と接続される端子部５ａ，５ｂが設けられている。そして、ヒューズエレメント１１２は、一対の端子部５ａ，５ｂ間にわたって複数の遮断部９が形成され、少なくとも一つ、好ましくはすべての遮断部９に、冷却部材９２ａから離隔する凹部９３が形成されている。なお、ヒューズエレメント１１２は、上述したヒューズエレメント９１と同様に低融点金属層と高融点金属層とを含有することが好ましく、また、様々な構成によって形成することができる。
【０１９７】
以下では、３つの遮断部９Ａ〜９Ｃが並列されたヒューズエレメント１１２を用いた場合を例に説明する。図４８に示すように、各遮断部９Ａ〜９Ｃは、端子部５ａ，５ｂ間にわたって搭載されることにより、ヒューズエレメント１１２の複数の通電経路を構成する。そして、複数の遮断部９Ａ〜９Ｃは、過電流に伴う自己発熱により溶断し、すべての遮断部９Ａ〜９Ｃが溶断することにより、端子部５ａ，５ｂ間にわたる電流経路を遮断する。
【０１９８】
なお、ヒューズエレメント１１２は、定格を超える電流が通電することによる溶断する際にも、各遮断部９Ａ〜９Ｃが順次溶断することから、最後に残った遮断部９の溶断時に発生するアーク放電も小規模なものとなり、溶融したヒューズエレメントが広範囲にわたって飛散し、飛散した金属によって新たに電流経路が形成され、あるいは飛散した金属が端子や周囲の電子部品等に付着することを防止することができる。また、ヒューズエレメント１１２は、複数の遮断部９Ａ〜９Ｃ毎に溶断されることから、各遮断部９Ａ〜９Ｃの溶断に要する熱エネルギーは少なくて済み、短時間で遮断することができる。
【０１９９】
ヒューズエレメント１１２は、複数の遮断部９Ａ〜９Ｃのうち、一つの遮断部９の一部又は全部の断面積を他の溶断部の断面積よりも小さくすることにより、相対的に高抵抗化してもよい。また、ヒューズエレメント１１２は、図４８に示すように３つの遮断部９Ａ、９Ｂ、９Ｃを設けるとともに、真ん中の遮断部９Ｂを最後に溶断させる等、３つ以上の溶断部を設けるとともに、内側の溶断部を最後に溶断させることが好ましい。
【０２００】
一つの遮断部９を相対的に高抵抗化させることにより、ヒューズエレメント９１は、定格を超える電流が通電されると、比較的低抵抗の遮断部９から多くの電流が通電し溶断していく。その後、残った当該高抵抗化された遮断部９に電流が集中し、最後にアーク放電を伴って溶断する。したがって、ヒューズエレメント１１２は、遮断部９Ａ〜９Ｃを順次溶断させることができ、また、断面積の小さい遮断部９の溶断時にのみアーク放電が発生するため、遮断部９の体積に応じて小規模なものとなり、溶融金属の爆発的な飛散を防止することができる。
【０２０１】
また、真ん中の遮断部９Ｂが最後に溶断する際にアーク放電が発生しても、遮断部９Ｂの溶融金属を、先に溶断している外側の遮断部９Ａ，９Ｃによって捕捉することができ、遮断部９Ｂの溶融金属の飛散を抑制し、溶融金属によるショート等を防止することができる。
【０２０２】
このような複数の遮断部９が形成されたヒューズエレメント１１２は、例えば図４９（Ａ）に示すように、板状の低融点金属と高融点金属とを含む板状体１１３の中央部２か所を矩形状に打ち抜いた後、プレス成型等により凹部９３及び端子部５ａ，５ｂを形成することにより製造することができる。ヒューズエレメント１１２は、並列する３つの遮断部９Ａ〜９Ｃの両側が端子部５ａ，５ｂによって一体に支持されている。また、設けられたヒューズエレメント１１２は、端子部５ａ，５ｂを構成する板状体と遮断部９を構成する複数の板状体とを接続することにより製造してもよい。なお、図４９（Ｂ）に示すように、ヒューズエレメント１１２は、並列する３つの遮断部９Ａ〜９Ｃの一端が端子部５ａによって一体に支持され、他端にはそれぞれ端子部５ｂが形成されたものでもよい。
【０２０３】
［発熱体］
また、ヒューズ素子は、冷却部材に発熱体を形成し、この発熱体の発熱によってもヒューズエレメントを溶断してもよい。例えば、図５０（Ａ）に示すヒューズ素子１２０は、一方の冷却部材９２ａの低熱伝導部７と対向する位置の両側に発熱体６１が形成されるとともに、発熱体６１が絶縁層６２によって被覆されている。
【０２０４】
上述したように、発熱体６１は、通電すると発熱する導電性を有する部材であって、たとえばニクロム、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ等又はこれらを含む材料からなり、冷却部材９２ａ上にスクリーン印刷技術等を用いて形成することができる。
【０２０５】
また、発熱体６１は、ヒューズエレメント９１の遮断部９が形成された低熱伝導部７の近傍に設けられている。したがって、ヒューズ素子１２０は、発熱体６１が発熱した熱が低熱伝導部７にも伝達し遮断部９を溶断することができる。なお、発熱体６１は、低熱伝導部７と対向する位置の片側のみに形成してもよく、また、他方の冷却部材９２ｂの溝部１０の両側又は片側に形成してもよい。
【０２０６】
また、発熱体６１は、絶縁層６２によって被覆されている。これにより、発熱体６１は、絶縁層６２を介してヒューズエレメント９１と重畳される。絶縁層６２は、発熱体６１の保護及び絶縁を図るとともに、発熱体６１の熱を効率よくヒューズエレメント９１へ伝えるために設けられ、例えばガラス層からなる。
【０２０７】
なお、発熱体６１は、冷却部材９２ａに積層された絶縁層６２の内部に形成してもよい。また、発熱体６１は、冷却部材９２ａの表面と反対側の裏面に形成してもよく、あるいは、冷却部材９２ａの内部に形成してもよい。
【０２０８】
図５０（Ｂ）に示すように、発熱体６１は、発熱体電極６３を介して外部の電源回路と接続され、外部回路の電流経路を遮断する必要が生じた場合に、外部の電源回路から通電される。これにより、ヒューズ素子１２０は、発熱体６１の発熱により、外部回路の電流経路上に組み込まれたヒューズエレメント９１の遮断部９が溶断され、外部回路の電流経路を遮断することができる。外部回路の電流経路が遮断された後、電源回路からの通電が切断され、発熱体６１の発熱が停止される。
【０２０９】
このとき、ヒューズエレメント９１は、発熱体６１の発熱により、高熱伝導部８を介して発熱体６１の熱が放散されるとともに選択的に低熱伝導部７において高融点金属層９１ｂよりも融点の低い低融点金属層９１ａの融点から溶融を開始し、高融点金属層９１ｂの浸食作用により速やかに遮断部９が溶融され、外部回路の電流経路を遮断することができる。
【０２１０】
また、ヒューズ素子は、図５１（Ａ）に示すヒューズ素子１３０のように、絶縁層６２の低熱伝導部７と対向する位置の一方側、例えば左側の表面のみに発熱体６１、絶縁層６２及び発熱体引出電極６４を形成し、ヒューズエレメント９１を接続用ハンダ（図示せず）を介して発熱体引出電極６４と接続させてもよい。発熱体６１は、一端が発熱体引出電極６４と接続され、他端が外部の電源回路と接続された発熱体電極６３と接続される。発熱体引出電極６４はヒューズエレメント９１と接続されている。これにより、発熱体６１は、発熱体引出電極６４を介してヒューズエレメント９１と熱的、電気的に接続される。なお、ヒューズ素子１３０は、発熱体６１等が設けられた低熱伝導部７の一方側と反対側（図５１（Ａ）の右側）には、熱伝導性に優れた絶縁層６２を設けて高さを揃えるようにしてもよい。
【０２１１】
このヒューズ素子１３０は、発熱体電極６３、発熱体６１、発熱体引出電極６４及びヒューズエレメント９１に至る発熱体６１への通電経路が形成される。また、ヒューズ素子１３０は、発熱体電極６３を介して発熱体６１に通電させる電源回路と接続され、当該電源回路によって発熱体電極６３とヒューズエレメント９１にわたる通電が制御される。
【０２１２】
ヒューズ素子１３０は、図５１（Ｂ）に示すような回路構成を有する。すなわち、ヒューズ素子１３０は、端子部５ａ，５ｂを介して外部回路と直列接続されたヒューズエレメント９１と、ヒューズエレメント９１及び発熱体引出電極６４を介して通電して発熱することによってヒューズエレメント９１を溶融する発熱体６１とからなる回路構成である。そして、ヒューズ素子１３０は、ヒューズエレメント９１の端子部５ａ，５ｂ及び発熱体電極６３が、外部回路基板に接続される。
【０２１３】
このような回路構成からなるヒューズ素子１３０は、外部回路の電流経路を遮断する必要が生じた場合に、外部回路に設けられた電流制御素子によって発熱体６１が通電される。これにより、ヒューズ素子１３０は、発熱体６１の発熱により、外部回路の電流経路上に組み込まれたヒューズエレメント９１の遮断部９が溶断される。これにより、ヒューズエレメント９１は、確実に端子部５ａ，５ｂ間を溶断させ、外部回路の電流経路を遮断することができる。
【０２１４】
また、ヒューズ素子は、ヒューズエレメント９１に遮断部９を複数個所設けてもよい。図５２（Ａ）に示すヒューズ素子１４０は、ヒューズエレメント９１に２か所の遮断部９が設けられるとともに冷却部材９２ａの遮断部９と対向する位置の間に発熱体６１、発熱体を被覆する絶縁層６２、及び発熱体６１の一端と接続されるとともにヒューズエレメント９１と接続される発熱体引出電極６４が、この順で設けられている。
【０２１５】
また、冷却部材９２ａは、発熱体６１の両側にも絶縁層６２が設けられ、発熱体引出電極６４と略同じ高さとされている。そして、ヒューズエレメント９１は、適宜接続用ハンダを介して、これら発熱体引出電極６４及び絶縁層６２上に搭載されるとともに、一対の冷却部材９２ａ，９２ｂに挟持されている。これにより、ヒューズエレメント９１は、凹部９３により冷却部材９２ａと離隔された遮断部９が低熱伝導部７とされ、絶縁層６２と重畳する部位が高熱伝導部８とされている。
【０２１６】
発熱体６１は、一端が発熱体引出電極６４と接続され、他端が外部の電源回路と接続された発熱体電極６３と接続される。これにより、発熱体６１は、発熱体引出電極６４を介してヒューズエレメント９１と熱的、電気的に接続される。
【０２１７】
図５２（Ａ）に示すヒューズ素子１４０は、図５２（Ｂ）に示すような回路構成を有する。すなわち、ヒューズ素子１４０は、端子部５ａ，５ｂを介して外部回路と直列接続されたヒューズエレメント９１と、発熱体電極６３からヒューズエレメント９１に至る通電経路を通じて通電され発熱することによってヒューズエレメント９１を溶融する発熱体６１とからなる回路構成である。そして、ヒューズ素子１４０は、ヒューズエレメント９１の端子部５ａ，５ｂ及び発熱体電極６３が、外部回路基板に接続される。
【０２１８】
このような回路構成からなるヒューズ素子１４０は、外部回路の電流経路を遮断する必要が生じた場合に、外部回路に設けられた電流制御素子によって発熱体６１が通電、発熱される。発熱体６１の発熱は絶縁層６２及び発熱体引出電極６４を通じてヒューズエレメント９１に伝わり、左右に設けられた低熱伝導部７が積極的に加熱されるため、遮断部９が溶断される。なお、ヒューズエレメント９１は高熱伝導部８において発熱体６１からの熱を積極的に冷却するため、端子部５ａ，５ｂが加熱されることによる影響も抑制することができる。これにより、ヒューズエレメント９１は、確実に端子部５ａ，５ｂ間を溶断させ、外部回路の電流経路を遮断することができる。また、ヒューズエレメント９１が溶断することにより発熱体６１の通電経路も遮断されるため、発熱体６１の発熱も停止する。
【０２１９】
［断熱部材］
また、ヒューズ素子は、冷却部材９２ａ，９２ｂよりも熱伝導率の低い断熱部材４を有し、ヒューズエレメント９１の遮断部９が断熱部材４と接触もしくは近接することにより、相対的に高熱伝導部８よりも熱伝導性の低い低熱伝導部７が形成されてもよい。図５３に示すヒューズ素子９０では、断熱部材４は、冷却部材９２ａの、ヒューズエレメント９１の凹部９３に対応する位置に配設されることにより遮断部９と接触もしくは近接配置される。
【０２２０】
［カバー部材］
また、ヒューズ素子は、ヒューズエレメント９１の一方の面側に冷却部材９２ａを重畳させ、他方の面側はカバー部材１３で覆うようにしてもよい。図５４に示すヒューズ素子１５０は、ヒューズエレメント９１の下面に冷却部材９２ａが接触もしくは近接し、上面はカバー部材１３によって覆われている。冷却部材９２ａは、凹部９３によってヒューズエレメント９１の遮断部９と離隔され、遮断部９以外の部位と接触もしくは近接されている。
【０２２１】
図５４に示すヒューズ素子１５０においても、遮断部９と、遮断部９以外の部位とで熱伝導性に差を設け、ヒューズエレメント９１の面内において、遮断部９に沿って低熱伝導部７が設けられるとともに、遮断部９以外の部位に高熱伝導部８が形成される。これにより、定格を超える過電流時においてヒューズエレメント９１が発熱した際に、高熱伝導部８の熱を積極的に外部に逃がし、遮断部９以外の部位の発熱を抑えるとともに、遮断部９に沿って形成された低熱伝導部７に熱を集中させて、遮断部９を溶断することができる。
【０２２２】
ヒューズ素子１５０は、端子部５ａ，５ｂが導出され、外部回路が形成された回路基板に実装される実装面側に冷却部材９２ａを配置することで、回路基板側へヒューズエレメント９１の熱を伝達させることができ、より効率よく冷却させることができる。
【０２２３】
なお、ヒューズ素子１５０は、回路基板への実装面と反対側に冷却部材９２ａを配置し、端子部５ａ，５ｂが導出される実装面側にカバー部材１３を配置してもよい。この場合、端子部５ａ，５ｂはカバー部材１３の側面と接することから冷却部材９２ａを介した端子部５ａ，５ｂへの熱の伝達が抑えられ、表面実装用の接続用ハンダを溶解させる等のリスクをより低減することができる。
【０２２４】
［凹部］
なお、ヒューズエレメント９１は、ブリッジ状の凹部９３を形成する他に、図５５、図５６に示すように、反対面の遮断部９が遮断部９以外の部位から突出する凸部が形成されない凹部９９のみを設けてもよい。凹部９９は、例えばヒューズエレメント９１の遮断部９に沿ってプレス加工を施す、あるいは遮断部９の両側にさらに金属層を設ける等により、相対的に遮断部９に沿って凹部が形成されるように加工することにより形成することができる。
【０２２５】
凹部９９が設けられたヒューズエレメント９１は、遮断部９の両側よりも突出する凸部９４が形成されない。そのため、凹部９９が設けられたヒューズエレメント９１を用いたヒューズ素子１６０は、ヒューズエレメント９１を挟持する上下一対の冷却部材９２ａ，９２ｂの両方を平坦化させることができる。ヒューズ素子１６０も、遮断部９と、遮断部９以外の部位とで熱伝導性に差を設け、ヒューズエレメント９１の面内において、遮断部９に沿って低熱伝導部７が設けられるとともに、遮断部９以外の部位に高熱伝導部８が形成される。これにより、ヒューズ素子１６０は、定格を超える過電流時においてヒューズエレメント９１が発熱した際に、高熱伝導部８の熱を積極的に外部に逃がし、遮断部９以外の部位の発熱を抑えるとともに、遮断部９に沿って形成された低熱伝導部７に熱を集中させて、遮断部９を溶断することができる。
【０２２６】
なお、ヒューズ素子１６０は、図５７に示すように、金属層９５を設けることなく、直接冷却部材９２ａ，９２ｂによってヒューズエレメント９１を挟持してもよい。このとき、冷却部材９２ａ，９２ｂとヒューズエレメント９１との間には、適宜接着剤１５を介在させることができる。
【０２２７】
また、冷却部材９２ｂは、遮断部９に応じた位置に溝部１０を設けてもよい。また、ヒューズエレメント９１は、何れか一方の面に凹部９９を設け、又は両面に凹部９９を設けてもよい。また、ヒューズエレメント９１の両面に形成された凹部９９は、対向する位置に形成されていてもよく、対向されていなくともよい。
【符号の説明】
【０２２８】
１  ヒューズ素子、２  ヒューズエレメント、２ａ  低融点金属層、２ｂ  高融点金属層、３  冷却部材、５  端子部、６  変形規制部、７  低熱伝導部、８  高熱伝導部、９  遮断部、１０  溝部、１１  孔、１２  嵌合凹部、１３  カバー部材、１４  金属層、１５  接着剤、１６  第２の高融点金属層、１７  第１の高融点粒子、１８  第２の高融点粒子、１９  突縁部、２０  ヒューズ素子、２１  支持部材、３０  ヒューズ素子、４０  ヒューズ素子、４１  ヒューズエレメント、４２  端子片、５０  ヒューズ素子、５１  高融点ヒューズエレメント、５２  端子部、６０  ヒューズ素子、６１  発熱体、６２  絶縁層、６３  発熱体電極、６４  発熱体引出電極、７０  ヒューズ素子、８０  ヒューズ素子、９０  ヒューズ素子、９１  ヒューズエレメント、９２  冷却部材、９３  凹部、９４  凸部、９５  金属層、９６  ハンダ、９７  外部接続電極、９８ａ  スルーホール、９８ｂ  キャスタレーション、９９  凹部、１１０  ヒューズ素子、１１１  高融点ヒューズエレメント、１２０  ヒューズ素子、１３０  ヒューズ素子、１４０  ヒューズ素子、１５０  ヒューズ素子、１６０  ヒューズ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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