(57)【要約】【課題】  従来の内蔵型コンデンサでは、ヒューズの溶断時にコンデンサが破損する場合があり、溶断電流値の異なる用途に用いる場合の汎用性が低かった。また、外部電極と外部端子との間にヒューズを接続したコンデンサでは、ヒューズを取付けるスペースが必要で小型化が困難であった。【解決手段】  外部電極を備えた電気素子とリード端子で構成される電気部品において、外部電極に一端が固定されたリード端子に一体的にヒューズ部を設けたもので、ヒューズ部が溶断しても電気素子を破損から守ることができ、また、電気部品を小型にすることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の外部電極を備えた電気素子と、
上記一対の外部電極のそれぞれに、端部が固定されたリード端子とを有し、
上記リード端子の少なくとも１つには、両方の端部の間の部位に、短絡電流で溶断するヒューズ部が一体的に形成されており、
上記ヒューズ部の電流の流れる方向に垂直な面の断面積が、上記リード端子の上記ヒューズ部を除く部位の電流の流れる方向に垂直な面の断面積より小さいことを特徴とする電気部品。
【請求項２】
一対の外部電極を備えた電気素子と、
上記一対の外部電極に、端部が固定されたリード端子とを有し、
上記リード端子の少なくとも１つには、両方の端部のうち少なくとも一方は、櫛型状に複数のリード片に分割されており、
上記リード端子の上記リード片が連接された部位と上記リード片の先端部との間の部位に、短絡電流で溶断するヒューズ部が一体的に形成されており、
上記ヒューズ部の電流の流れる方向に垂直な面の断面積が、上記リード片の上記ヒューズ部を除く部位の電流の流れる方向に垂直な面の断面積より小さいことを特徴とする電気部品。
【請求項３】
一対の外部電極を備えた電気素子と、
上記一対の外部電極に、端部が固定されたリード端子とを有し、
上記リード端子の少なくとも１つには、両方の端部のうち少なくとも一方は、櫛型状に複数のリード片に分割されており、
上記リード端子の上記リード片が連接された部位に、短絡電流で溶断するヒューズ部が一体的に形成されており、
上記ヒューズ部の電流の流れる方向に垂直な面の断面積が、上記リード片が連接された部位の上記ヒューズ部を除く部位の電流の流れる方向に垂直な面の断面積より小さいことを特徴とする電気部品。
【請求項４】
ヒューズ部は、狭隘部と開口部あるいは切欠部とで構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気部品。
【請求項５】
リード端子の両方の端部の間の部位に、屈曲部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気部品。
【請求項６】
電子素子に接続された支持端子を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インバータなどの電力変換装置における、コンデンサなどの電気部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置におけるコンデンサとしては、内部電極の一部の断面積を小さくしたヒューズ内蔵型のコンデンサ（例えば、特許文献１参照）や、外部電極と外部端子との間にヒューズを接続したコンデンサ（例えば、特許文献２参照）が用いられていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４００８７号公報（第２頁、図１（ｂ））
【特許文献２】特開平１１−５４３５７号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のヒューズ内蔵型のコンデンサでは、短絡電流が流れてヒューズが溶断するときにコンデンサ内部が過剰に発熱するためコンデンサが破損に至る場合があり、破損したコンデンサの破片がコンデンサを搭載した装置内部に飛散して装置内の他の電気部品に機械的あるいは電気的な悪影響を与えるという問題があった。また、用途によって短絡電流値を変更する場合、コンデンサをそれぞれの短絡電流値に合わせて製造する必要があり、コンデンサの汎用性が低いという問題もあった。一方、外部電極と外部端子との間にヒューズを接続したコンデンサでは、ヒューズを取付けるスペースが必要であり、コンデンサの小型化が困難であった。また、ヒューズを取付ける工程を追加する必要があり、製造工程が増えるという問題があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ヒューズが溶断しても電気素子が破損することがなく、他の電気部品に悪影響を与えない電気部品を得ることができる。また、同じ電気素子を短絡電流値の異なる用途に使用することができる。さらには、小型で取付け工程が簡単な電気部品を得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電気部品においては、一対の外部電極を備えた電気素子と、一対の外部電極の少なくとも一方に、端部が固定されたリード端子とを有し、リード端子の両方の端部の間の部位に、ヒューズ部が一体的に形成されており、ヒューズ部の電流の流れる方向に垂直な面の断面積が、リード端子のヒューズ部を除く部位の電流の流れる方向に垂直な面の断面積より小さいように構成したものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、リード端子の一部にヒューズ部を一体的に設けることにより、ヒューズ部が溶断しても電気素子を破損から守ることができる。また、電気部品を小型にすることができる。さらに、リード端子の形状を変えることで、同じ電気素子を異なる仕様に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における電気部品の斜視図である。本実施の形態においては、電気素子１として、交互に積層された一対の櫛型内部電極層と、この櫛型内部電極層の層間に挟まれたセラミックの誘電体層とで構成されたセラミックコンデンサを用いて説明する。一対の櫛型内部電極層は、それぞれ電気素子１の対向する側面部に形成された一対の外部電極２（片方は電気素子に隠れているため図示せず）に電気的に接続されている。リード端子３の一方の端部は、一対の外部電極２の一方に固定されている。リード端子３と外部電極２とは、例えば、はんだ付け、ろう付けあるいは圧着などの方法によって固定されている。リード端子３の他方の端部は、電気素子１を保持し、かつ電気的導通をとるために、プリント基板（図示せず）などの表面に形成された配線パターン４に固定される。リード端子３は、はんだ層５を介して配線パターン４に固定されている。リード端子３のほぼ中央部にはヒューズ部６が設けられている。ヒューズ部６は、短絡電流が流れたときに溶断する機能を有しており、ヒューズ部６の電流が流れる方向に垂直な断面積は、リード端子の他の部位の電流が流れる方向に垂直な断面積に比べて小さくなるように、３つの狭隘部６ａと長方形の２つの開口部６ｂと２つの切欠部６ｃとで構成されている。ここで、ヒューズ部６の断面積とは、狭隘部６ａの断面積の総和を意味する。例えば、リード端子３が、銅で構成されている場合、短絡電流が２００アンペアのとき、ヒューズ部６の断面積が約０．０５ｍｍ２であれば、数十ｍｓ〜１００ｍｓで溶断する。一対の外部電極２の他方（図示せず）には、リード端子３とほぼ同じ外形をもち、ヒューズ部６が設けられていないリード端子３ａの一方の端部が固定されており、リード端子３ａの他方の端部は、はんだ層５ａを介して配線パターン４ａに固定されている。
【０００９】
通常、リード端子３は、正常な電流が通電しているときは抵抗が小さいことが望ましいので、材質としては銅のほかに、ニッケルはニッケルと銅とを主成分とする合金が使用される。リード端子３は、例えば、プレス加工による打ち抜き加工および曲げ加工によって、所定の形状に成型される。したがって、ヒューズ部６の形状は、自由に製造することが可能であり、電気素子の使用条件から要求される短絡電流値に応じた断面積を有するように、狭隘部６ａ、開口部６ｂおよび切欠部６ｃの形状を適宜決めることができる。
【００１０】
本実施の形態における電気部品において、リード端子３に短絡電流が流れたときは、電流が集中する狭隘部６ａの温度が上昇して、リード端子３の材質の融点以上の温度となり、狭隘部６ａが溶融して、リード端子３の両方の端部の間の電気的導通がなくなり、電気素子１を配線パターン４から電気的に遮断することができる。なお、他方の外部電極に固定されたリード端子３ａにはヒューズ部が設けられていないため溶断することはなく、リード端子３が溶断しても電気素子１は配線パターン４ａとリード端子３ａを介して固定された状態を保つために、電気素子１がプリント基板から脱落することはない。
【００１１】
このように構成された電気部品においては、リード端子３の一部にヒューズ部６が設けられているため、短絡電流が流れても電気素子が破損することはなく、他の電気部品に悪影響を与えない。また、リード端子３の形状を用途に応じて変更できるため、同じ電気素子を短絡電流値の異なる用途に使用することができる。さらに、リード端子とは別にヒューズを取付ける必要がなく、小型で取付け工程が簡単な電気部品を得ることができる。
【００１２】
なお、本実施の形態においては、リード端子３の材質として、ニッケル、銅あるいはニッケルと銅とを主成分とする合金を用いたが、鉄とニッケルを主成分とする合金、あるいはアルミニウムなどを用いていもよい。リード端子３の材質を決める要因としては、体積抵抗率、融点、熱膨張係数などがあり、リード端子３と外部電極２との接着強度、短絡電流値、正常な電流が通電しているときの温度上昇に伴うリード端子３の変形量などから適宜材質を決めることができる。また、本実施の形態では、短絡電流２００アンペアに対してヒューズ部の断面積を約０．０５ｍｍ２としたが、短絡電流で溶断すればよいので、断面積はこれに限定されるものではない。
【００１３】
また、本実施の形態においては、リード端子３はプレス加工を用いて所定の形状に成型したが、エッチング加工を用いて成型してもよい。この場合、プレス加工よりも微細な形状の加工が可能となる。また、本実施の形態においては、３つの狭隘部６ａと２つの開口部６ｂと２つの切欠部６ｃとでヒューズ部６を構成したが、狭隘部、開口部および切欠部の数や形はこれに限定されるものではなく、狭隘部は３つより多くても少なくてもよく、開口部や切欠部の形状も長方形である必要もない。図２は、本実施の形態において、ヒューズ部６が別の形状をもつ電気部品の斜視図である。この場合、ヒューズ部６を狭隘部６ａと開口部６ｂとで構成したものであり、リード端子３の端に狭隘部６ａがあるので、リード端子３の曲げ強度が向上する効果がある。
【００１４】
なお、本実施の形態においては、電気素子１としてセラミックコンデンサを用いて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、抵抗、ダイオードなどの電気素子を用いることもできる。また、リード端子３あるいは３ａは、はんだ層５あるいは５ａを介して配線パターン４あるいは４ａに固定しているが、これ以外の方法、例えば圧着などの方法で固定してもよい。
【００１５】
実施の形態２．
実施の形態１において、ヒューズ部６は、リード端子３の他の部位に比べて断面積が小さいため電気抵抗が大きく、正常な電流が通電しているときでも発熱量が大きくなり、局部的に温度が高くなる。そのため、リード端子３は熱膨張して、リード端子３の両方の端部と外部電極２あるいははんだ層５との界面に応力が発生し易くなり、リード端子３の外部電極からの剥離あるいははんだ層の亀裂発生などが起こる場合がある。とくに、電流値が時間とともに増減する通電サイクルで動作させた場合、ヒューズ部６の温度は上昇と下降を繰り返し、リード端子３の両方の端部での応力が周期的に変化して、疲労破壊が進行する場合がある。実施の形態２においては、リード端子の両方の端部での応力発生を緩和するためのものである。図３は、本実施の形態における電気部品の斜視図である。本実施の形態において、ヒューズ部６は、狭隘部６ａと開口部６ｂとで構成されている。リード端子３は、外部電極２に固定された位置とヒューズ部６との間に、ほぼ直角に曲げられた断面がＬ字型の第一の屈曲部７ａを有し、さらにヒューズ部６を構成する狭隘部６ａにほぼ直角に曲げられた断面がＬ字型の第二の屈曲部７ｂを有している。一対の外部電極２の他方（図示せず）には、リード端子３とほぼ同じ外形をもち、ヒューズ部６が設けられていないリード端子３ａの一方の端部が固定されており、リード端子３ａの他方の端部は、はんだ層５ａを介して配線パターン４ａに固定されている。
【００１６】
このように構成された電気部品においては、ヒューズ部６の狭隘部６ａが通電サイクルにより温度の上昇と下降を繰り返してリード端子３の温度が変化しても、第一の屈曲部７ａと第二の屈曲部７ｂが伸縮するため、リード端子３の両方の端部の変形量が小さくなり、両方の端部での応力発生が緩和される。また、リード端子３に第一の屈曲部７ａおよび第二の屈曲部７ｂを成型する工程は、リード端子３の曲げ加工に追加するだけでよい。
【００１７】
なお、本実施の形態においては、第二の屈曲部７ｂをヒューズ部６の狭隘部６ａに形成したが、第二の屈曲部７ｂは、ヒューズ部６とはんだ層５と固定された部位との間でもよい。また、第一および第二の屈曲部は、直角に曲げられた断面がＬ字型の形状としたが、熱膨張により伸縮する構造であればよいので、曲げる角度は鋭角でも鈍角でもよく、さらに屈曲部の形状に限定されるものでもなく、例えば断面の形状が湾曲した形状でもよい。
【００１８】
実施の形態３．
図４は、実施の形態３における電気部品の斜視図である。本実施の形態では、実施の形態２における第一の屈曲部７ａの曲げる方向を変えたもので、第一の屈曲部７ａと第二の屈曲部７ｂとをあわせてリード端子３の断面形状がＵ字型になるように成型したものである。リード端子３の最も高いところは、電気素子１よりも上にならないようにすることが望ましい。また、一対の外部電極２の他方（図示せず）には、リード端子３とほぼ同じ外形をもち、ヒューズ部６が設けられていないリード端子３ａの一方の端部が固定されており、リード端子３ａの他方の端部は、はんだ層５ａを介して配線パターン４ａに固定されている。
【００１９】
このように構成された電気部品においては、ヒューズ部６の狭隘部６ａが通電サイクルにより温度の上昇と下降を繰り返してリード端子３の温度が変化しても、第一の屈曲部７ａと第二の屈曲部７ｂが伸縮するため、リード端子３の両方の端部の変形量が小さくなり、両方の端部での応力発生が緩和される。とくに、ヒューズ部６とはんだ層５との距離が離れているため、ヒューズ部６の温度上昇によるはんだ層５の温度上昇が実施の形態２に比べて小さくなり、通電サイクルにおけるはんだ層５の信頼性が向上する。
【００２０】
実施の形態４．
図５は、実施の形態４における電気部品の斜視図である。本実施の形態においては、リード端子３の外部電極２に固定される側の端部が、櫛型状に複数のリード片８ａに分割されており、それぞれのリード片８ａにヒューズ部６が形成されている。リード片８ａが連接された部位とリード片８ａの先端部との間の部位に形成されるヒューズ部６は、狭隘部６ａと切欠部６ｃとで構成されており、ヒューズ部６の断面積は、リード片８ａの他の部位の断面積に比べて小さくなっている。また、リード端子３のはんだ層５に固定される側の端部も櫛型状に複数のリード片８ｂに分割されている。さらに、一対の外部電極２の他方（図示せず）には、リード端子３とほぼ同じ外形をもち、ヒューズ部６が設けられていないリード端子３ａの一方の端部が固定されており、リード端子３ａの他方の端部は、はんだ層５ａを介して配線パターン４ａに固定されている。
【００２１】
このように構成された電気部品においては、ヒューズ部６の狭隘部６ａが通電サイクルにより温度の上昇と下降を繰り返してリード端子３の温度が変化しても、リード端子３の外部電極２あるいははんだ層５に固定されている端部が、リード片８ａあるいはリード片８ｂに分割されているので、個々のリード片８ａあるいは８ｂとはんだ層５および外部電極２との界面に発生する歪が小さくなり、固定されたリード端子３の外部電極２からの剥離やはんだ層５の亀裂の発生が少なくなる。とくに、リード端子に用いる金属に比べて熱膨張率が小さい、例えばセラミックコンデンサを電気素子に用いた場合には、リード端子と電気素子との熱膨張差によって通電サイクルによる疲労破壊が進行し易いが、本実施の形態においては、この疲労破壊の進行を著しく低減することができる。また、ヒューズ部６とはんだ層５に固定されているリード片８ｂとの間に、熱容量の大きなリード片８ｂが連接された部位があるため、ヒューズ部６での発熱がリード片８ｂへ伝わりにくく、はんだ層５の温度上昇が抑制され、はんだ層５の信頼性が向上する。
【００２２】
なお、本実施の形態においては、リード端子３の両方の端部をリード片８ａおよびリード片８ｂに分割し、外部電極２に固定されたリード片８ａにヒューズ部６を設けたが、リード片８ｂの方にヒューズ部を設けてもよく、また、リード端子３のどちらか一方の端部のみがヒューズ部をもつリード片に分割されている場合でも同様な効果がある。
【００２３】
また、本実施の形態においては、ヒューズ部６を、狭隘部６ａと切欠部６ｃとで構成したが、ヒューズ部６の断面積がリード片８ａの他の部位の断面積よりも小さければよいので、リード片の一部の厚みをハーフエッチングなどで薄くしてヒューズ部６を構成してもよい。
【００２４】
実施の形態５．
図６は、実施の形態５における電気部品の斜視図である。本実施の形態においては、リード端子３の両方の端部が、櫛型状に複数のリード片８ａおよびリード片８ｂに分割されており、リード片８ａおよびリード片８ｂが連接されたリード端子３の部位に狭隘部６ａと開口部６ｂとで構成されたヒューズ部６が設けられている。また、リード片８ａおよびリード片８ｂが連接されたリード端子３の部位に、ほぼ直角に曲げられた断面がＬ字型の第一の屈曲部７ａを有し、さらに狭隘部６ａにほぼ直角に曲げられた断面がＬ字型の第二の屈曲部７ｂを有している。また、一対の外部電極２の他方（図示せず）には、リード端子３とほぼ同じ外形をもち、ヒューズ部６が設けられていないリード端子３ａの一方の端部が固定されており、リード端子３ａの他方の端部は、はんだ層５ａを介して配線パターン４ａに固定されている。
【００２５】
このように構成された電気部品においては、ヒューズ部６の狭隘部６ａが通電サイクルにより温度の上昇と下降を繰り返してリード端子３の温度が変化しても、第一の屈曲部７ａと第二の屈曲部７ｂが伸縮するため、リード端子３の両方の端部の変形量が小さくなり、両方の端部での応力発生が緩和される。さらに、リード端子３の外部電極２あるいははんだ層５に固定される端部が、リード片８ａあるいは８ｂに分割されているので、個々のリード片８ａあるいは８ｂの変形量がさらに小さくなり、固定されたリード端子３の外部電極２からの剥離やはんだ層の亀裂の発生を防ぐことができる。
【００２６】
実施の形態６．
図７は、実施の形態６における電気部品の斜視図である。本実施の形態においては、リード端子３とは別に、４本の支持端子９を設けたものである。本実施の形態において、リード端子３は、実施の形態５と同様の構造をもつものを用いている。支持端子９の一端は、電気素子１に固定されており、他方の一端は配線パターン４が形成されたプリント基板（図示せず）のランド１０に固定されている。ランド１０は、配線パターン４など他の通電ライン（図示せず）から電気的に独立している。また、一対の外部電極２の他方（図示せず）には、リード端子３と同じ形状のリード端子３ａの一方の端部が固定されており、リード端子３ａの他方の端部は、はんだ層５ａを介して配線パターン４ａに固定されている。
【００２７】
このように構成された電気部品においては、電気素子に短絡電流が流れてリード端子３および３ａのヒューズ部６が同時に溶断しても、支持端子９によって電気素子１とプリント基板との接続が保たれているので、電気素子１がはずれて他の電気部品に機械的、電気的な悪影響を与えない。また、一対の外部電極２に対して、同じリード端子３と３ａとを接続するので、異なる形状のリード端子を作製する必要がない。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、支持端子９を４本使用したが、リード端子３および３ａのヒューズ部６の溶断時に電気素子１が脱落しなければよいので、１本以上であればよい。また、支持端子９は、リード端子３に隣接して設けられる必要はないが、リード端子３と支持端子９とが連結部で連結された形状の部品を作製し、この部品を電気素子１、配線パターン４およびランド１０に固定すれば、リード端子３および支持端子９の加工を同じ工程で行なうことができる。なお、リード端子３と支持端子９との連結部は必要に応じて切断してもよい。さらに、支持端子９のランド１０への固定は、電気的な導通は必ずしも必要ないが、リード端子３ははんだ層５を介して配線パターン４に固定されるので、これと同じ方法で固定すれば、支持端子９のランド１０への固定のための工程を追加する必要がない。また、本実施の形態では、リード端子３として実施の形態５と同様の構造のリード端子を用いたが、実施の形態１〜４と同様の構造をもつリード端子を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態１による電気部品の斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電気部品の斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態２による電気部品の斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態３による電気部品の斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態４による電気部品の斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態５による電気部品の斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態６による電気部品の斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  電気素子、２  外部電極、３、３ａ  リード端子、４、４ａ  配線パターン、５，５ａ  はんだ層、６  ヒューズ部、６ａ  狭隘部、６ｂ  開口部、６ｃ  切欠部、７ａ  第一の屈曲部、７ｂ  第二の屈曲部、８ａ、８ｂ  リード片、９  支持端子、１０  ランド
【図１】
2006024825.tif 000003
【図２】
2006024825.tif 000004
【図３】
2006024825.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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