(57)【要約】【課題】定格を向上させとともに、アーク放電に伴う金属の爆発的な飛散を防止でき、確実に回路を遮断することができる電流ヒューズを提供する。【解決手段】電流ヒューズ１は、絶縁基板２と、絶縁基板２に設けられたメインヒューズエレメント３と、絶縁基板２に設けられ、メインヒューズエレメント３よりも融点の高いサブヒューズエレメント４とを有し、メインヒューズエレメント３とサブヒューズエレメント４とが並列に接続されている。【選択図】図１
2015076295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
上記絶縁基板に設けられたメインヒューズエレメントと、
上記絶縁基板に設けられ、上記メインヒューズエレメントよりも融点の高いサブヒューズエレメントとを有し、
上記メインヒューズエレメントと上記サブヒューズエレメントとが並列に接続されている電流ヒューズ。
【請求項２】
上記メインヒューズエレメントの抵抗値は、上記サブヒューズエレメントの抵抗値以下である請求項１記載の電流ヒューズ。
【請求項３】
上記メインヒューズエレメントは、上記絶縁基板の一方の面に設けられ、
上記サブヒューズエレメントは、上記絶縁基板の他方の面に設けられている請求項１又は請求項２に記載の電流ヒューズ。
【請求項４】
上記サブヒューズエレメントは、上記絶縁基板上に形成された第１及び第２の電極を繋ぐ導電パターンである請求項３記載の電流ヒューズ。
【請求項５】
上記サブヒューズエレメントは、銀又は銅を主成分とする導電パターンである請求項１〜４のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項６】
上記サブヒューズエレメントは、一部に幅狭に形成された遮断部が形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項７】
上記サブヒューズエレメントは、複数の導電パターンが並列して形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項８】
上記サブヒューズエレメントは、絶縁層によって被覆されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項９】
上記絶縁層は、ガラスを主成分とする層である請求項８記載の電流ヒューズ。
【請求項１０】
上記絶縁基板は、セラミック基板、若しくはガラスエポキシ系プリント基板である請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項１１】
上記絶縁基板は、一方の面に第３、第４の電極が形成され、
上記第３、第４の電極間に跨って上記メインヒューズエレメントが搭載されている請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項１２】
上記絶縁基板は、一方の面に形成された第３、第４の電極と、他方の面に形成された第１、第２の電極とが、それぞれスルーホール電極又は側面電極を介して連続されている請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項１３】
上記メインヒューズエレメントは、上記絶縁基板の一方の面に形成された第３、第４の電極と低融点金属によって接続されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項１４】
上記メインヒューズエレメントは、上記絶縁基板の一方の面に搭載されるとともに、上記絶縁基板の側面、又は上記絶縁基板の側面を介して上記絶縁基板の他方の面側に嵌合されている請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項１５】
上記メインヒューズエレメント上の保護部材が搭載されている請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項１６】
上記メインヒューズエレメント及び上記サブヒューズエレメントは、実装される回路基板の接続電極に接続され、上記接続電極を介して並列に接続されている請求項１〜１５のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項１７】
上記メインヒューズエレメントは、ハンダである請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項１８】
上記メインヒューズエレメントは、低融点金属と高融点金属とを含有し、
上記低融点金属が溶融し、上記高融点金属を溶食する請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項１９】
上記低融点金属はハンダであり、
上記高融点金属は、Ａｇ、Ｃｕ又はＡｇ若しくはＣｕを主成分とする合金である請求項１８記載の電流ヒューズ。
【請求項２０】
上記メインヒューズエレメントは、内層が高融点金属であり、外層が低融点金属の被覆構造である請求項１〜１６、１８又は１９のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項２１】
上記メインヒューズエレメントは、内層が低融点金属であり、外層が高融点金属の被覆構造である請求項１〜１６、１８又は１９のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項２２】
上記メインヒューズエレメントは、低融点金属と、高融点金属とが積層された積層構造である請求項１〜１６、１８又は１９のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項２３】
上記メインヒューズエレメントは、低融点金属と、高融点金属とが交互に積層された４層以上の多層構造である請求項１〜１６、１８又は１９のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項２４】
上記メインヒューズエレメントは、内層を構成する低融点金属の表面に形成された高融点金属に、開口部が設けられている請求項１〜１６、１８又は１９のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項２５】
上記メインヒューズエレメントは、多数の開口部を有する高融点金属層と、上記高融点金属層上に形成された低融点金属層とを有し、上記開口部に低融点金属が充填されている請求項１〜１６、１８又は１９のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項２６】
上記メインヒューズエレメントは、低融点金属の体積が、高融点金属の体積よりも多い請求項１〜１６、１８〜２５のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項２７】
上記メインヒューズエレメントは、外層を構成する上記高融点金属によって被覆され主面部よりも肉厚に形成された相対向する一対の第１の側縁部と、内層を構成する上記低融点金属が露出され上記第１の側縁部よりも薄い厚さに形成された相対向する一対の第２の側縁部とを有し、上記第２の側縁部が該メインヒューズエレメントの通電方向の両側端となる向きとなる請求項１〜１６、１８〜２６のいずれか１項に記載の電流ヒューズ。
【請求項２８】
メインヒューズエレメントと、
上記メインヒューズエレメントよりも融点の高いサブヒューズエレメントとを有し、
上記メインヒューズエレメントの抵抗値は、上記サブヒューズエレメントの抵抗値以下であり、
上記メインヒューズエレメントと上記サブヒューズエレメントとが並列に接続されている電流ヒューズ。
【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、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電流ヒューズに関する。
【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、電流経路を遮断する電流ヒューズが用いられている。電流ヒューズとしては、一般にＰｂハンダ等の低融点金属を用いて形成されたものが提供されている。また、ヒューズエレメントとして、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１９３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の電流ヒューズにおいては、搭載される電子機器やバッテリ等の高容量化、高定格化に伴い、電流定格の向上が求められている。
【０００５】
ここで、低融点金属のヒューズエレメントを基板上に搭載し表面実装可能に形成された電流ヒューズにおいては、定格を超えた電圧が印加され大電流が流れることにより溶断する際に、アーク放電が発生すると、ヒューズエレメントが広範囲にわたって溶融し、蒸気化した金属が爆発的に飛散する。そのため、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おそれがある。
【０００６】
また、アーク放電を速やかに止めて回路を遮断する対策として、中空ケース内に消弧材を詰めたものや、放熱材の周りにヒューズエレメントを螺旋状に巻きつけてタイムラグを発生させる高電圧対応の電流ヒューズも提案されている。しかし、従来の高電圧対応の電流ヒューズにおいては、消弧材の封入や螺旋ヒューズの製造といった、何れも複雑な材料や加工プロセスが必要とされ、ヒューズ素子の小型化や電流の高定格化といった面で不利である。
【０００７】
以上のように、定格を向上させとともに、アーク放電に伴う低融点金属の爆発的な飛散を防止でき、確実に回路を遮断することができる電流ヒューズの開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明に係る電流ヒューズは、絶縁基板と、上記絶縁基板に設けられたメインヒューズエレメントと、上記絶縁基板に設けられ、上記メインヒューズエレメントよりも融点の高いサブヒューズエレメントとを有し、上記メインヒューズエレメントと上記サブヒューズエレメントとが並列に接続されているものである。
【０００９】
また、本発明に係る電流ヒューズは、メインヒューズエレメントと、上記メインヒューズエレメントよりも融点の高いサブヒューズエレメントとを有し、上記メインヒューズエレメントの抵抗値は、上記サブヒューズエレメントの抵抗値以下であり、上記メインヒューズエレメントと上記サブヒューズエレメントとが並列に接続されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、相対的に融点の低いメインヒューズエレメントと、相対的に融点の高いサブヒューズエレメントが並列に接続されているため、低融点のメインヒューズエレメントが溶断すると、高融点のサブヒューズエレメント側に電流が流れる。したがって、メインヒューズエレメントが溶断する瞬間にサブヒューズエレメントに電流が流れるため、メインヒューズエレメントのアーク放電が防止され、またアーク放電の発生は高融点のサブヒューズエレメントの溶断時おける小規模なものとなる。これにより、定格の向上を図るとともに、アーク放電に伴う低融点金属の爆発的な飛散を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明が適用された電流ヒューズを示す外観斜視図であり、（Ａ）は第１の面側を、（Ｂ）は第２の面側を示す。
【図２】図２は、絶縁基板の第１の面側を示す外観斜視図である。
【図３】図３は、メインヒューズエレメントを示す斜視図である。
【図４】図４は、作動前における電流ヒューズを示す図であり、（Ａ）は第１の面側を示す平面図、（Ｂ）は第２の面側を示す平面図である。
【図５】図５は、メインヒューズエレメントが溶断した電流ヒューズを示す図であり、（Ａ）は第１の面側を示す平面図、（Ｂ）は第２の面側を示す平面図である。
【図６】図６は、サブヒューズエレメントが溶断している電流ヒューズを示す図であり、（Ａ）は第１の面側を示す平面図、（Ｂ）は第２の面側を示す平面図である。
【図７】図７は、サブヒューズエレメントがすべて溶断した電流ヒューズを示す図であり、（Ａ）は第１の面側を示す平面図、（Ｂ）は第２の面側を示す平面図である。
【図８】図８は、絶縁基板に側面電極を設けた電流ヒューズを示す外観斜視図であり、（Ａ）は第１の面側を、（Ｂ）は第２の面側を示す。
【図９】図９は、絶縁基板に嵌合凹部を設けた電流ヒューズを示す外観斜視図であり、（Ａ）は第１の面側を、（Ｂ）は第２の面側を示す。
【図１０】図１０は、高融点金属層と低融点金属層を有し、被覆構造を備える可溶導体を示す斜視図であり、（Ａ）は高融点金属層を内層とし低融点金属層で被覆した構造を示し、（Ｂ）は低融点金属層を内層とし高融点金属層で被覆した構造を示す。
【図１１】図１１は、高融点金属層と低融点金属層の積層構造を備える可溶導体を示す斜視図であり、（Ａ）は上下２層構造、（Ｂ）は内層及び外層の３層構造を示す。
【図１２】図１２は、高融点金属層と低融点金属層の多層構造を備える可溶導体を示す断面図である。
【図１３】図１３は、高融点金属層の表面に線状の開口部が形成され低融点金属層が露出されている可溶導体を示す平面図であり、（Ａ）は長手方向に沿って開口部が形成されたもの、（Ｂ）は幅方向に沿って開口部が形成されたものである。
【図１４】図１４は、高融点金属層の表面に円形の開口部が形成され低融点金属層が露出されている可溶導体を示す平面図である。
【図１５】図１５は、高融点金属層に円形の開口部が形成され、内部に低融点金属が充填された可溶導体を示す平面図である。
【図１６】図１６は、高融点金属によって囲まれた低融点金属が露出された可溶導体を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、図１６に示す可溶導体を用いた短絡素子を保護キャップを省略して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明が適用された電流ヒューズについて、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。
【００１３】
本発明が適用された電流ヒューズ１は、回路基板上に表面実装可能な電流ヒューズであり、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、絶縁基板２と、絶縁基板２に設けられたメインヒューズエレメント３と、絶縁基板２に設けられたメインヒューズエレメント３よりも融点の高いサブヒューズエレメント４とを有する。電流ヒューズ１は、回路基板に実装されることにより、当該回路上においてメインヒューズエレメント３とサブヒューズエレメント４とが並列に接続される。
【００１４】
［絶縁基板］
絶縁基板２は、たとえば、アルミナ、ガラスセラミックス、ムライト、ジルコニアなどの絶縁性を有する部材を用いて略矩形板状に形成されている。なかでも、絶縁基板２は、耐熱衝撃性に優れ、かつ熱伝導率も高いセラミックス材料を用いると、後述するメインヒューズエレメント３やサブヒューズエレメント４の熱を奪い、アーク放電を抑えることができることから、好ましい。絶縁基板２は、その他にも、ガラスエポキシ系プリント基板、フェノール基板等のプリント配線基板に用いられる材料を用いてもよいが、可溶導体メインヒューズエレメント３やサブヒューズエレメント４の溶断時の温度に留意する必要がある。
【００１５】
絶縁基板２は、第１の面２ａにメインヒューズエレメント３が搭載され、第１の面２ａと反対側の第２の面２ｂにサブヒューズエレメント４が形成される。図２に示すように、第１の面２ａには、相対向する側縁部に、メインヒューズエレメント３が接続される一対のメイン電極６ａ，６ｂが形成されている。メイン電極６ａ，６ｂは、例えばＡｇやＣｕあるいはこれらを主成分とする合金等の高融点金属がパターニングされることにより形成することができる。
【００１６】
［メインヒューズエレメント］
メインヒューズエレメント３は、定格を超える電流が流れた時に自己発熱により溶断するいずれの金属を用いることができ、例えば、Ｐｂを主成分とするハンダ等の低融点金属を用いることができる。ただし、この場合、ＲｏＨＳ等の環境要求に対応することに留意する必要がある。
【００１７】
また、メインヒューズエレメント３は、低融点金属と高融点金属とを含有してもよい。低融点金属としては、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダなどのハンダを用いることが好ましく、高融点金属としては、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらを主成分とする合金などを用いることが好ましい。高融点金属と低融点金属とを含有することによって、電流ヒューズ１を回路基板にリフロー実装する場合に、リフロー温度が低融点金属の溶融温度を超えて、低融点金属が溶融しても、低融点金属の外部への流出を抑制し、メインヒューズエレメント３の形状を維持することができる。また、溶断時も、低融点金属が溶融することにより、高融点金属を溶食（ハンダ食われ）することで、高融点金属の融点以下の温度で速やかに溶断することができる。なお、メインヒューズエレメント３は、後に説明するように、様々な構成によって形成することができる。
【００１８】
メインヒューズエレメント３は、絶縁基板２の第１の面２ａに離間して形成されたメイン電極６ａ，６ｂ間にわたって搭載されている。また、メインヒューズエレメント３は、ハンダ等の低融点金属を介してメイン電極６ａ，６ｂ上に接続されている。
【００１９】
また、図３に示すように、メインヒューズエレメント３は、絶縁基板２の第１の面２ａ上に配設される主面部３ａと、主面部３ａの両側縁より立設され絶縁基板２のメイン電極６ａ，６ｂが設けられている側縁部と隣接する両側面２ｃ，２ｄに嵌合する側壁部３ｂが形成されている。側壁部３ｂは、絶縁基板２の両側面２ｃ，２ｄと略同じ高さを有し、両側面２ｃ，２ｄに嵌合することにより先端部が絶縁基板２の第２の面２ｂと略面一の高さに位置する。メインヒューズエレメント３は、側壁部３ｂの先端部が回路基板に形成された接続電極に接続されることにより回路上に接続される。
【００２０】
なお、メインヒューズエレメント３は、側壁部３ｂがさらに絶縁基板２の第２の面２ｂ側に屈曲され、絶縁基板２の側面及び第２の面２ｂに嵌合するようにしてもよい。この場合、メインヒューズエレメント３は、側壁部３ｂの先端部がサブ電極７ａ，７ｂと接続し、このサブ電極７ａ，７ｂを介してサブヒューズエレメント４と並列に接続される。
【００２１】
また、電流ヒューズ１は、メインヒューズエレメント４が搭載された第１の面２ａ上に、保護キャップ５が設けられている。保護キャップ５は、メインヒューズエレメント３を跨いで絶縁基板２の第１の面２ａ上に搭載され、これによりメインヒューズエレメント３を保護するとともに絶縁基板２に押さえる。保護キャップ５は、リフロー温度にも耐えられるナイロン系やＬＣＰ系のプラスチックを用いて形成されている。
【００２２】
［サブヒューズエレメント］
サブヒューズエレメント４は、メインヒューズエレメント３の溶断時において大電流の迂回経路を構成することによりアーク放電を抑制するものであり、図１（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の第２の面２ｂに形成されている。サブヒューズエレメント４は、第２の面２ｂの両側縁に形成されたサブ電極７ａ，７ｂ間を繋ぐ導電パターンとして形成され、例えばＡｇ、Ｃｕあるいはこれらを主成分とする合金等の、メインヒューズエレメント３よりも高融点の金属を用いて形成されている。
【００２３】
サブヒューズエレメント４は、第２の面２ｂに形成されたサブ電極７ａ，７ｂと同一の材料によって、同時かつ一体に形成することができる。例えば、サブヒューズエレメント４は、サブ電極７ａ，７ｂとともに、高融点金属のパターン印刷により絶縁基板２の第２の面２ｂに形成することができる。
【００２４】
そして、サブヒューズエレメント４は、サブ電極７ａ，７ｂが、電流ヒューズ１が実装される回路基板の接続電極に、ハンダ等の低融点金属を介して接続されることにより、回路上に接続される。これにより、サブヒューズエレメント４は、同じく側壁部３ｂを介して回路基板の接続電極に接続されているメインヒューズエレメント３と並列に接続される。
【００２５】
サブヒューズエレメント４は、メインヒューズエレメント３よりも融点が高いため、定格を超える電流が流れた場合に、メインヒューズエレメント３が溶断した後に溶断する。したがって、電流ヒューズ１は、メインヒューズエレメント３の溶断時において、サブヒューズエレメント４が大電流の迂回経路を構成することにより、メイン電極６ａ，６ｂ間にアーク放電が発生する電位が生じることがなく、アーク放電によるメインヒューズエレメント３の溶融金属の爆発的な飛散を抑制することができる。
【００２６】
［抵抗値］
また、サブヒューズエレメント４の抵抗値は、メインヒューズエレメント３の抵抗値以上とされている。したがって、電流ヒューズ１は、メインヒューズエレメント３に多くの電流が流れるため、定格を超える電流が流れた場合には最初にメインヒューズエレメント３が発熱し、溶断する。すなわち、電流ヒューズ１は、サブヒューズエレメント４を、メインヒューズエレメント３に比して、高融点、高抵抗とすることにより、常にメインヒューズエレメント３に多くの電流が流れ、メインヒューズエレメント３が溶断した後に、サブヒューズエレメント４に電流が流れることとなる。
【００２７】
［遮断部］
ここで、サブヒューズエレメント４は、一部に幅狭に形成された遮断部１０が形成されることが好ましい。遮断部１０は、他の部位よりも幅が狭小化されることにより、高抵抗の部位とされている。したがって、サブヒューズエレメント４は、メインヒューズエレメント３の溶断後、定格を超える電流が流れると、遮断部１０が最も早く発熱し、溶断する。電流ヒューズ１は、遮断部１０が溶断することにより、電流経路を遮断する。
【００２８】
このとき、電流ヒューズ１は、幅狭に形成された遮断部１０が溶断することから、アーク放電が発生した場合にも、遮断部１０を構成する溶融金属の量が少なく、爆発的な飛散を抑制することができる。
【００２９】
また、サブヒューズエレメント４は、遮断部１０が複数並列されることにより、サブ電極７ａ，７ｂ間を繋ぐ複数の導電パターンを並列して形成してもよい。これにより、各導電パターンを構成する遮断部１０の幅をさらに狭小化し、高抵抗化することができる。電流ヒューズ１は、サブヒューズエレメント４に電流が流れると、複数の遮断部１０が順次溶断していき、最後の遮断部１０の溶断時にアーク放電が発生する。このとき、複数並列されている各遮断部１０は、さらに狭小化されているため、溶断部位も狭く、また溶融金属の量も少ないため、アーク放電が発生した場合にも爆発的な飛散を防止することができる。
【００３０】
［絶縁層］
また、サブヒューズエレメント４は、絶縁層１１によって被覆されていることが好ましい。絶縁層１１としては、ガラスを主成分とする層が挙げられる。絶縁層１１によって被覆されることにより、サブヒューズエレメント４は、アーク放電による遮断部１０の飛散を防止することができる。また、サブヒューズエレメント４は、空気を排除してガラス等の絶縁層１１に被覆されることにより、通電により発熱した熱を絶縁層１１を介して効率よく放熱することができる。したがって、高熱によるアーク放電の持続を防ぎ、速やかにアーク放電を抑制することができる。
【００３１】
［製造工程］
次いで電流ヒューズ１の製造工程について説明する。先ず、絶縁基板２の第１、第２の面２ａ，２ｂに、例えばＡｇペーストを印刷、焼成することにより、メイン電極６ａ，６ｂ、サブ電極７ａ，７ｂ及びサブヒューズエレメント４を形成する。このとき、サブヒューズエレメント４は、サブ電極７ａ，７ｂ間の略中央部に複数の遮断部１０が並列されることにより、サブ電極７ａ，７ｂ間を繋ぐ複数の導電パターンが形成されることが好ましい。
【００３２】
次いで、絶縁基板２の第１の面２ａにメインヒューズエレメント３を搭載する。メインヒューズエレメント３は、メイン電極６ａ，６ｂ上に搭載される。このとき、メインヒューズエレメント３は、接続用のハンダを介してメイン電極６ａ，６ｂ上に接続してもよい。また、メインヒューズエレメント３は、側壁部３ｂが絶縁基板２の側面２ｃ，２ｄに嵌合し、側壁部３ｂの先端部が絶縁基板２の第２の面２ｂと略面一とされる。最後に、保護キャップ５がメインヒューズエレメント３を跨いで絶縁基板２の第１の面２ａ上に搭載される。
【００３３】
この電流ヒューズ１は、絶縁基板２の第２の面２ｂが回路基板への実装面となり、回路基板に形成された接続電極に、メインヒューズエレメント３の側壁部３ｂの先端部及びサブ電極７ａ，７ｂが、接続用ハンダ等を介して接続される。これにより、電流ヒューズ１は、回路基板の電流経路に組み込まれるとともに、当該回路上においてメインヒューズエレメント３とサブヒューズエレメント４とが並列に接続される。
【００３４】
［ヒューズ動作］
次いで、図４〜図７を参照して電流ヒューズ１の動作について説明する。なお、図４〜図７においては保護キャップ５を省略している。電流ヒューズ１は、定格電流が通電している初期状態においては、抵抗値がサブヒューズエレメント４よりも低いメインヒューズエレメント３側に電流の大部分が通電される。なお、電流ヒューズ１は、メインヒューズエレメント３及びサブヒューズエレメント４の抵抗値を同等とした場合には、両方に電流が流れる。
【００３５】
何らかの異常により定格を超える電流が流れると、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、比較的低融点のメインヒューズエレメント３の主面部３ａの中央から発熱し、溶断に至る。なお、高融点に形成されているサブヒューズエレメント４は、メインヒューズエレメント３とともに通電された場合にも、自己発熱による溶断には時間を要することから、メインヒューズエレメント３が先に溶断する。また、サブヒューズエレメント４は、メインヒューズエレメント３よりも高抵抗に形成されることにより、電流の大部分がメインヒューズエレメント３側に流れることから、メインヒューズエレメント３が先に溶断する。
【００３６】
図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、メインヒューズエレメント３が溶断すると、並列接続されていたサブヒューズエレメント４へ全電流が流れる。サブヒューズエレメント４は、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、複数の遮断部１０のうち比較的抵抗値の低い箇所から発熱、溶断していき、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、最後の遮断部１０が溶断することにより、回路が遮断される。
【００３７】
そして、電流ヒューズ１によれば、メインヒューズエレメント３が溶断したときにも、並列に接続されているサブヒューズエレメント４に電流が流れることから、溶断されたメインヒューズエレメント３の間でアーク放電が発生することを防止することができる。したがって、メインヒューズエレメント３を構成する低融点金属が爆発的に飛散することを防止することができる。
【００３８】
また、電流ヒューズ１によれば、サブヒューズエレメント４に他の部位よりも狭小化されることにより高抵抗化された遮断部１０を設けることにより、当該遮断部１０が溶断する。遮断部１０は、溶融金属の量が少ないため、溶断部位においてアーク放電が発生した場合にも、爆発的な飛散を抑制することができる。
【００３９】
また、電流ヒューズ１によれば、この遮断部１０を複数並列させ、より狭小化された複数の導電パターンを設けることにより、溶断時における遮断部１０の溶融金属の量をさらに減らすことができ、アーク放電による溶融金属の爆発的な飛散を防止することができる。
【００４０】
さらに、電流ヒューズ１によれば、サブヒューズエレメント４を絶縁層１１によって被覆することにより、効果的にアーク放電の発生を抑制し、溶融金属の爆発的な飛散を防止することができる。また、電流ヒューズ１は、サブヒューズエレメント４が絶縁層１１によって被覆されることにより、空気に晒されている場合に比して効率良く自己発熱による熱を放熱することができる。したがって、最後の遮断部１０が溶断した際にアーク放電が発生した場合にも、その熱を効率よく放出し、短時間でアーク放電を抑制することができる。
【００４１】
［変形例］
なお、電流ヒューズ１は、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の側面２ｃにメイン電極６ａ及びサブ電極７ａと電気的に接続する側面電極１２ａを形成し、絶縁基板２の側面２ｄにメイン電極６ｂ及びサブ電極７ｂと電気的に接続する側面電極１２ｂを形成してもよい。側面電極１２ａ，１２ｂを設けることにより、電流ヒューズ１は、メイン電極６ａとサブ電極７ａ、メイン電極６ｂとサブ電極７ｂがそれぞれ接続される。これにより、電流ヒューズ１は、メイン電極６ａ，６ｂ上に搭載されたメインヒューズエレメント３と、サブ電極７ａ，７ｂと接続されているサブヒューズエレメント４とが電気的に接続される。
【００４２】
また、電流ヒューズ１は、側面電極１２ａ，１２ｂを設けることにより、メインヒューズエレメント３への通電抵抗をサブヒューズエレメント４よりも低減させ、溶断されたメインヒューズエレメント３のアーク放電の発生を抑制することができる。
【００４３】
なお、電流ヒューズ１は、側面電極１２ａ，１２ｂに代えて若しくはこれらに加えて、メイン電極６ａ，６ｂ及びサブ電極７ａ，７ｂと電気的に接続するスルーホール電極を形成してもよい。また、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、メインヒューズエレメント３は、メイン電極６ａ，６ｂに接続される主面部３ａのみを有し、側壁部３ｂを形成しなくてもよい。
【００４４】
また、側壁部３ｂを無くすことで、保護キャップ５を側壁部３ｂを導出させる部分開放型から（図１（Ａ）参照）、メインヒューズエレメント３を絶縁基板２の第１の面２ａ上に密閉する密閉型とすることができる。電流ヒューズ１は、メインヒューズエレメント３のアーク放電抑制効果により、保護キャップ５が溶融金属の爆発的飛散によって外れる事態も抑制される。
【００４５】
［嵌合凹部］
また、電流ヒューズ１は、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の側面２ｃ，２ｄに、メインヒューズエレメント３の側壁部３ｂが嵌合する嵌合凹部１３を形成してもよい。嵌合凹部１３は、側壁部３ｂの厚み以上の深さを有することが好ましい。これにより、嵌合凹部１３に側壁部３ｂが嵌合されたとき、絶縁基板２の側面２ｃ，２ｄから側壁部３ｂがはみ出ることを防止することができる。また、嵌合凹部１３を形成することにより、電流ヒューズ１は、メインヒューズエレメント３の位置決めを図ることができ、さらに多面付け基板でのメインヒューズエレメント３の実装や保護キャップ５の実装が可能となり、生産効率の向上を図ることができる。
【００４６】
［電極表面コーティング処理］
また、電流ヒューズ１は、メイン電極６ａ，６ｂやサブ電極７ａ，７ｂ、あるいはサブヒューズエレメント４の表面上には、Ｎｉ／Ａｕメッキ、Ｎｉ／Ｐｄメッキ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕメッキ等の被膜が、公知のメッキ処理により形成してもよい。これにより、電流ヒューズ１は、メイン電極６ａ，６ｂやサブ電極７ａ，７ｂ、あるいはサブヒューズエレメント４の酸化を防止することができる。また、電流ヒューズ１をリフロー実装する場合や過電流遮断直前の状態の場合に、メインヒューズエレメント３を接続する接続用ハンダあるいはメインヒューズエレメント３の外層を形成する低融点金属が溶融することにより、メイン電極６ａ，６ｂやサブ電極７ａ，７ｂ、あるいはサブヒューズエレメント４を溶食（ハンダ食われ）するのを防ぐことができる。
【００４７】
［メインヒューズエレメント構成］
上述したように、メインヒューズエレメント３は、低融点金属と高融点金属とを含有してもよい。低融点金属としては、Ｓｎを主成分とするＰｂフリーハンダなどのハンダを用いることが好ましく、高融点金属としては、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらを主成分とする合金などを用いることが好ましい。このとき、メインヒューズエレメント３は、図１０（Ａ）に示すように、内層として高融点金属層７０が設けられ、外層として低融点金属層７１が設けられた可溶導体を用いてもよい。この場合、メインヒューズエレメント３は、高融点金属層７０の全面が低融点金属層７１によって被覆された構造としてもよく、相対向する一対の側面を除き被覆された構造であってもよい。高融点金属層７０や低融点金属層７１による被覆構造は、メッキ等の公知の成膜技術を用いて形成することができる。
【００４８】
また、図１０（Ｂ）に示すように、メインヒューズエレメント３は、内層として低融点金属層７１が設けられ、外層として高融点金属層７０が設けられた可溶導体を用いてもよい。この場合も、メインヒューズエレメント３は、低融点金属層７１の全面が高融点金属層７０によって被覆された構造としてもよく、相対向する一対の側面を除き被覆された構造であってもよい。
【００４９】
また、メインヒューズエレメント３は、図１１に示すように、高融点金属層７０と低融点金属層７１とが積層された積層構造としてもよい。
【００５０】
この場合、メインヒューズエレメント３は、図１１（Ａ）に示すように、メイン電極６に搭載される下層と、下層の上に積層される上層からなる２層構造として形成され、下層となる高融点金属層７０の上面に上層となる低融点金属層７１を積層してもよく、反対に下層となる低融点金属層７１の上面に上層となる高融点金属層７０を積層してもよい。あるいは、メインヒューズエレメント３は、図１１（Ｂ）に示すように、内層と内層の上下面に積層される外層とからなる３層構造として形成してもよく、内層となる高融点金属層７０の上下面に外層となる低融点金属層７１を積層してもよく、反対に内層となる低融点金属層７１の上下面に外層となる高融点金属層７０を積層してもよい。
【００５１】
また、メインヒューズエレメント３は、図１２に示すように、高融点金属層７０と低融点金属層７１とが交互に積層された４層以上の多層構造としてもよい。この場合、メインヒューズエレメント３は、最外層を構成する金属層によって、全面又は相対向する一対の側面を除き被覆された構造としてもよい。
【００５２】
また、メインヒューズエレメント３は、内層を構成する低融点金属層７１の表面に高融点金属層７０をストライプ状に部分的に積層させてもよい。図１３は、メインヒューズエレメント３の平面図である。
【００５３】
図１３（Ａ）に示すメインヒューズエレメント３は、低融点金属層７１の表面に、幅方向に所定間隔で、線状の高融点金属層７０が長手方向に複数形成されることにより、長手方向に沿って線状の開口部７２が形成され、この開口部７２から低融点金属層７１が露出されている。メインヒューズエレメント３は、低融点金属層７１が開口部７２より露出することにより、溶融した低融点金属と高融点金属との接触面積が増え、高融点金属層７０の浸食作用をより促進させて溶断性を向上させることができる。開口部７２は、例えば、低融点金属層７１に高融点金属層７０を構成する金属の部分メッキを施すことにより形成することができる。
【００５４】
また、メインヒューズエレメント３は、図１３（Ｂ）に示すように、低融点金属層７１の表面に、長手方向に所定間隔で、線状の高融点金属層７０を幅方向に複数形成することにより、幅方向に沿って線状の開口部７２を形成してもよい。
【００５５】
また、メインヒューズエレメント３は、図１４に示すように、低融点金属層７１の表面に高融点金属層７０を形成するとともに、高融点金属層７０の全面に亘って円形の開口部７３が形成され、この開口部７３から低融点金属層７１を露出させてもよい。開口部７３は、例えば、低融点金属層７１に高融点金属層７０を構成する金属の部分メッキを施すことにより形成することができる。
【００５６】
メインヒューズエレメント３は、低融点金属層７１が開口部７３より露出することにより、溶融した低融点金属と高融点金属との接触面積が増え、高融点金属の浸食作用をより促進させて溶断性を向上させることができる。
【００５７】
また、メインヒューズエレメント３は、図１５に示すように、内層となる高融点金属層７０に多数の開口部７４を形成し、この高融点金属層７０に、メッキ技術等を用いて低融点金属層７１を成膜し、開口部７４内に充填してもよい。これにより、メインヒューズエレメント３は、溶融する低融点金属が高融点金属に接する面積が増大するので、より短時間で低融点金属が高融点金属を溶食することができるようになる。
【００５８】
また、メインヒューズエレメント３は、低融点金属層７１の体積を、高融点金属層７０の体積よりも多く形成することが好ましい。メインヒューズエレメント３は、定格電流値を超える過電流加熱され、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、メインヒューズエレメント３は、低融点金属層７１の体積を高融点金属層７０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、速やかにメイン電極６ａ，６ｂ間を遮断することができる。
【００５９】
また、メインヒューズエレメント３は、図１６に示すように、略矩形板状に形成され、外層を構成する高融点金属によって被覆され主面部３ａよりも肉厚に形成された相対向する一対の第１の側縁部３ｃと、内層を構成する低融点金属が露出され第１の側縁部３ｃよりも薄い厚さに形成された相対向する一対の第２の側縁部３ｄとを有し、第２の側縁部３ｄがメインヒューズエレメント３の通電方向の両側端となる向きで、メイン電極６ａとメイン電極６ｂとの間にわたって接続されるようにしてもよい。
【００６０】
第１の側縁部３ｃは、側面が高融点金属層７０によって被覆されるとともに、これによりメインヒューズエレメント３の主面部３ａよりも肉厚に形成されている。第２の側縁部３ｄは、側面に、外周を高融点金属層７０によって囲繞された低融点金属層７１が露出されている。第２の側縁部３ｄは、第１の側縁部３ｃと隣接する両端部を除き主面部３ａと同じ厚さに形成されている。
【００６１】
そして、図１７に示すように、メインヒューズエレメント３は、第２の側縁部３ｄがメイン電極６ａからメイン電極６ｂ間にわたるメインヒューズエレメント３の通電経路に沿って配設されている。これにより、電流ヒューズ１は、メイン電極６ａ，６ｂ間にわたるメインヒューズエレメント３を速やかに溶融、短絡させることができる。なお、図１７では、保護キャップ５を省略している。
【００６２】
すなわち、第２の側縁部３ｄは、第１の側縁部３ｃよりも相対的に薄肉に形成されている。また、第２の側縁部３ｄの側面は、内層を構成する低融点金属層７１が露出されている。これにより、第２の側縁部３ｄは、低融点金属層７１による高融点金属層７０の侵食作用が働き、かつ、侵食される高融点金属層７０の厚さも第１の側縁部３ｃに比して薄く形成されていることにより、高融点金属層７０によって肉厚に形成されている第１の側縁部３ｃに比して、少ない熱エネルギーで速やかに溶融させることができる。
【００６３】
このような構成を有するメインヒューズエレメント３は、低融点金属層７１を構成するハンダ箔等の低融点金属箔を、高融点金属層７０を構成するＡｇ等の金属で被覆することにより製造される。低融点金属層箔を高融点金属被覆する工法としては、長尺状の低融点金属箔に連続して高融点金属メッキを施すことができる電解メッキ法が、作業効率上、製造コスト上、有利となる。
【００６４】
電解メッキによって高融点金属メッキを施すと、長尺状の低融点金属箔のエッジ部分、すなわち、側縁部において電界強度が相対的に強まり、高融点金属層７０が厚くメッキされる（図１６参照）。これにより、側縁部が高融点金属層によって肉厚に形成された長尺状の導体リボン４０が形成される。次いで、この導体リボン４０を長手方向と直交する幅方向（図１６中Ｃ−Ｃ’方向）に、所定長さに切断することにより、メインヒューズエレメント３が製造される。これにより、メインヒューズエレメント３は、導体リボン４０の側縁部が第１の側縁部３ｃとなり、導体リボン４０の切断面が第２の側縁部３ｄとなる。また、第１の側縁部３ｃは、高融点金属によって被覆され、第２の側縁部３ｄは、端面（導体リボン３０の切断面）に上下一対の高融点金属層７０と高融点金属層７０によって挟持された低融点金属層７１が外方に露出されている。
【符号の説明】
【００６５】
１  電流ヒューズ、２  絶縁基板、２ａ  第１の面、２ｂ  第２の面、２ｃ、２ｄ  側面、３  メインヒューズエレメント、３ａ  主面部、３ｂ  側壁部、４  サブヒューズエレメント、５  保護キャップ、６  メイン電極、７  サブ電極、１０  遮断部、１１  絶縁層、１２  側面電極、１３  嵌合凹部
【図１】
2015076295.tif 000003
【図２】
2015076295.tif 000004
【図３】
2015076295.tif 000005
【図４】
2015076295.tif 000006
【図５】
2015076295.tif 000007
【図６】
2015076295.tif 000008
【図７】
2015076295.tif 000009
【図８】
2015076295.tif 000010
【図９】
2015076295.tif 000011
【図１０】
2015076295.tif 000012
【図１１】
2015076295.tif 000013
【図１２】
2015076295.tif 000014
【図１３】
2015076295.tif 000015
【図１４】
2015076295.tif 000016
【図１５】
2015076295.tif 000017
【図１６】
2015076295.tif 000018
【図１７】
2015076295.tif 000019