(57)【要約】【課題】抵抗体付き温度ヒューズにおいて、可溶合金片の外径が中間電極に対して相対的に大きな場合においても可溶合金片の分断性能をよく保証できるようにすることにある。【解決手段】基板１の片面に発熱体３及び可溶合金片４並びに中間電極２０を有し、発熱体３の一端部３１が中間電極２０の片端部２０１に連結され、該発熱体一端３１ｅから所定の距離を隔てた中間電極部位に可溶合金片４が接合され、発熱体３上にオーバーコート５が施された保護素子であり、中間電極片端部２０１が発熱体一端部３１を覆い、前記オーバーコート一端部５１が中間電極片端部２０１上を覆い、前記中間電極部位から前記オーバーコート一端５１ｅまでの距離Ｌ１が、同中間電極部位から発熱体一端３１ｅまでの距離Ｌ２に対し、Ｌ１＞Ｌ２−３００μｍとされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の片面に発熱体及び可溶合金片並びに中間電極を有し、発熱体の一端部が中間電極の片端部に連結され、該発熱体の片端から所定の距離を隔てた中間電極部位に可溶合金片が接合され、発熱体上にオーバーコートが施された保護素子であり、中間電極片端部が発熱体一端部を覆い、前記オーバーコートの一端部が中間電極片端部上を覆い、前記中間電極部位から前記オーバーコート一端までの距離Ｌ１が、同中間電極部位から発熱体一端までの距離Ｌ２に対し、Ｌ１＞Ｌ２−３００μｍとされていることを特徴とする保護素子。
【請求項２】
Ｌ１≧Ｌ２とされていることを特徴とする請求項１記載の保護素子。
【請求項３】
中間電極片端部に対するオーバーコート一端部の覆い距離Ｌ３が０．６ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項１または２記載の保護素子。
【請求項４】
基板の片面に発熱体及び可溶合金片並びに中間電極を有し、発熱体の一端部が中間電極の片端部に連結され、該発熱体の一端から所定の距離を隔てた中間電極部位に可溶合金片が接合され、発熱体上にオーバーコートが施された保護素子であり、発熱体一端部がオーバーコート一端より突出し、中間電極片端部が前記突出した発熱体一端部及びオーバーコート一端部を覆っていることを特徴とする保護素子。
【請求項５】
発熱体に連結された電極と他の電極とが対向する部分の少なくとも一部の電極縁端部に沿い前記オーバーコートが延設されていることを特徴とする請求項１〜４何れか記載の保護素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は抵抗体付き温度ヒューズと称されている保護素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
抵抗体付き温度ヒューズは、可溶合金片を有し、通電発熱によって前記可溶合金片を溶断させる抵抗体を備え、異常検出回路との組合せで使用され、機器の異常、例えば異常電圧を異常検出回路で検出し、この検出で抵抗体を通電発熱させ、この発生熱で可溶合金片を溶断させて機器への通電を遮断している。また、可溶合金片の融点を機器許容温度に設定し、機器が許容温度に達したときに可溶合金片を溶断させて機器の異常発熱ひいては火災の未然防止に使用することもできる。
【０００３】
図７の（イ）は従来の抵抗体付き温度ヒューズの一例を示す図面、図７の（ロ）は図７の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図７において、１’はセラミックス基板等の絶縁基板、２０’〜２３’は絶縁基板上に導電ペーストの印刷・焼き付けにより設けた電極である。４’は第１電極２１’と第２電極２２’間に溶接等により連結した可溶合金片であり、中間電極２０’にも接合してある。３’は第３電極２３’と中間電極２０’との間に連結した膜抵抗であり、抵抗ペーストの印刷・焼付けにより設けてある。５’は膜抵抗３’に対するオーバーコートであり、ガラスペーストの印刷・焼付けにより設けてあり、通常膜抵抗３’の外郭よりも３００μｍ〜１０００μｍ程度大きい外郭としてある。６’は可溶合金片に塗布したフラックスである。８’は絶縁カバーである。
【０００４】
上記の抵抗体付き温度ヒューズを製作するには、電極パターンのメッシュスクリーンを当接して電極を印刷し次で焼き付ける工程、膜抵抗パターンのメッシュスクリーンを当接して膜抵抗を印刷し次で焼き付ける工程、オーバーコート用メッシュスクリーンを当接してオーバーコートを印刷し次で焼き付ける工程、オーバコート印刷・焼付け工程の前または後で必要に応じてトリミングにより膜抵抗の抵抗値を所定値に設定する工程、電極に可溶合金片を連結し次いでフラックスを塗布する工程、各電極にリード導体を接続する工程、ケースカバーで封止する工程等を順次に経る必要があり、オーバーコートは膜抵抗トリミング時でのクラックの発生を防止するため、膜抵抗がフラックスの化学的作用で変質するのを防止するため、膜抵抗の経時変化を防止するために有効である。
【０００５】
上記抵抗体付き温度ヒューズの動作機構は次のとおりである。
すなわち、常時では、膜抵抗が非通電とされ、可溶合金片が機器と電源間に挿入されて通電される。異常時に膜抵抗が通電発熱され、この発生熱で可溶合金片が溶融され、溶融合金が既溶融フラックスとの共存下電極への濡れ拡がりにより球状化分断され、この分断により膜抵抗の通電が遮断され、分断合金の冷却凝固により非復帰のカットオフが終結される。
また、可溶合金片の融点を機器の許容温度に設定しておけば、機器がほぼ許容温度に達したときに可溶合金片が溶融され、溶融合金が既溶融フラックスとの共存下電極への濡れ拡がりにより球状化分断され、この分断により機器への通電が遮断されて機器温度が降下され、分断合金の冷却凝固により非復帰のカットオフが終結される。
図７に示した抵抗体付き温度ヒューズでは、中間電極２０’も可溶合金片４の分断に関与し、オーバーコート一端５１ｅ’がかかっていない中間電極２０’の面積Ｓが広いほど球状化分断を促進できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記膜抵抗縁端に対するオーバーコートの突出代は、前記した膜抵抗の保護上、一定以上の距離が必要とされ、少なくとも３００μｍのシール代が必要とされる。
しかしながら、図７において可溶合金片が中間電極上を膜抵抗側に向けて濡れ拡がり得る有効面積が可溶合金片４’からオーバーコート一端５１ｅ’までの距離に比例するため、オーバーコートのためにオーバーコート一端のシール代に相当する距離だけ、濡れ拡がりに対する有効電極面積が減じられることになり、それだけ分断性能が損じられる。
本出願人は、抵抗体付き温度ヒューズにおいて、膜抵抗を先に印刷・焼付けし、次いで中間電極をその片端部で膜抵抗の一端部を覆うようにして印刷・焼付けし、而るのちオーバーコートを印刷・焼付けすることを既に提案したが（特許文献１参照）、これは前記の製造工程中、電極パターンのメッシュスクリーンを当接して電極を印刷し次で焼き付ける工程と膜抵抗パターンのメッシュスクリーンを当接して膜抵抗を印刷し次で焼き付ける工程とを交互に入れ換えることを説示するに過ぎず、オーバーコート一端から可溶合金片までの距離が変わることはなく、前記可溶合金片の分断性能の問題は依然として解決されていない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１２５５１４号公報
【０００８】
本発明の目的は、抵抗体付き温度ヒューズにおいて、可溶合金片の外径が中間電極に対して相対的に大きくなるような場合においても、可溶合金片の分断性能をよく保証できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る保護素子は、基板の片面に発熱体及び可溶合金片並びに中間電極を有し、発熱体の一端部が中間電極の片端部に連結され、該発熱体の片端から所定の距離を隔てた中間電極部位に可溶合金片が接合され、発熱体上にオーバーコートが施された保護素子であり、中間電極片端部が発熱体一端部を覆い、前記オーバーコートの一端部が中間電極片端部上を覆い、前記中間電極部位から前記オーバーコート一端までの距離Ｌ１が、同中間電極部位から発熱体一端までの距離Ｌ２に対し、Ｌ１＞Ｌ２−３００μｍとされていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に係る保護素子は、Ｌ１≧Ｌ２とされていることを特徴とする請求項１記載の保護素子であり、請求項３に係る保護素子は、中間電極片端部に対するオーバーコート一端部の覆い距離Ｌ３が０．６ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項１または２記載の保護素子である。
【００１１】
請求項４に係る保護素子は、基板の片面に発熱体及び可溶合金片並びに中間電極を有し、発熱体の一端部が中間電極の片端部に連結され、該発熱体の一端から所定の距離を隔てた中間電極部位に可溶合金片が接合され、発熱体上にオーバーコートが施された保護素子であり、発熱体一端部がオーバーコート一端より突出し、中間電極片端部が前記突出した発熱体一端部及びオーバーコート一端部を覆っていることを特徴としている。
【００１２】
請求項５に係る保護素子は、発熱体に連結された電極と他の電極とが対向する部分の少なくとも一部の電極縁端部に沿い前記オーバーコートが延設されていることを特徴とする請求項１〜４何れか記載の保護素子である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１の（イ）は請求項１に係る保護素子の一実施例を示す図面、図１の（ロ）は図１の（イ）におけるローロ断面図である。
図１において、１は耐熱性の絶縁基板例えばセラミックス基板である。２１及び２２は導電ペーストの印刷・焼付けにより設けた第１電極及び第２電極であり、リード導体取付け部２１０，２２０を備えている。２３及び２０は同じく第３電極及び中間電極、２３０は第３電極２３のリード導体取付け部である。３は膜抵抗であり、図１の（ロ）に示すように、膜抵抗３の一端部３１を中間電極２０の片端部２０１で覆い、膜抵抗３の他端部３２を第３電極２３の一端部２３２で覆ってある。４は可溶合金片であり、第１電極２１と第２電極２２間に溶接等により連結すると共に中間を中間電極２０に溶接等により接合してある。５は膜抵抗３に対するオーバーコートであり、膜抵抗一端３１ｅから可溶合金片４までの距離Ｌ２を基準として、オーバーコート一端５１ｅから可溶合金片４までの距離Ｌ１を
【数１】
Ｌ１＞Ｌ２−３００μｍ
としてある。６は可溶合金片４に塗布したフラックスである。７１〜７３は第１電極２１〜第３電極２３のそれぞれのリード導体取付け部２１０〜２３０に溶接等により接続したリード導体であり、溶接にはスポット抵抗溶接を用いることが好ましい。
８は絶縁被覆体であり、例えば、封止剤例えばエポキシ樹脂を塗着する構成、または図２の（イ）に示すように封止剤層８４上に保護プレート８５を固着した構成、あるいは図２の（ロ）に示すように、カバー８１を基板１上に載置し、枠８２のリード導体引出孔８２１からリード導体７１（７２，７３）を引出し、接着剤８３で封止した構成とすることができる。
【００１４】
図１に示す実施例において、第１〜第３電極、膜抵抗及び可溶合金片の寸法、配置が図７の従来例と同じであり、可溶合金片４から膜抵抗一端３１ｅまでの距離Ｌ２が等しいとすると、オーバーコート５の寸法のみが異なる。而して、図７に示す従来例では、膜抵抗一端３１ｅ’からのオーバーコート一端５１ｅ’の突出距離が３００μｍ以上とされているから、オーバーコート一端５１ｅ’から可溶合金片４’までの距離Ｌ１は最大でも
【数２】
Ｌ１＝Ｌ２−３００μｍ
である。
これに対し、図１に示す実施例では、オーバーコート一端５１ｅから可溶合金片４までの距離Ｌ１をＬ１＞Ｌ２−３００μｍとしているから、従来例よりもオーバーコート一端から可溶合金片までの距離を長くできる。従って、実施例では従来例に較べて、中間電極における溶融合金が膜抵抗側に向け濡れ拡がることに対する有効電極面積を広くでき、可溶合金片の球状化分断性能を向上できる。
【００１５】
請求項１において、オーバーコート一端５１ｅから可溶合金片４までの距離Ｌ１が可溶合金片４から膜抵抗一端３１ｅまでの距離（基準距離）Ｌ２より小であっても（Ｌ１＜Ｌ２であっても）、Ｌ１＞Ｌ２−３００μｍの条件を満たす以上、前記した通り、従来例に対し可溶合金片４の球状化分断性能を高めることができるが、
【数３】
Ｌ１≧Ｌ２
とすれば、中間電極における溶融合金が膜抵抗側に向け濡れ拡がることに対する有効距離Ｌ１をそれだけ長くできるから、Ｌ１≧Ｌ２とすることが望ましい。
【００１６】
図１に示す実施例では、膜抵抗一端部３１の封止性能が中間電極片端部２０１とオーバーコート一端部５１との重畳界面に依存し、中間電極及び膜抵抗の配置・寸法が固定されており、その重畳界面距離Ｌ３が中間電極片端２０１ｅに対するオーバーコート一端５１ｅの突出代により与えられるが、この重畳界面距離Ｌ３を余り長くすると、中間電極における２０溶融合金が膜抵抗側に向け濡れ拡がることに対する有効距離Ｌ１が減少して球状化分断性能の向上効果が低減されるから、通常、前記の重畳界面距離Ｌ３は６００μｍ以下とされる。
【００１７】
請求項１に係る保護素子の製造は、（ａ）膜抵抗パターンのメッシュスクリーンを当接して膜抵抗を印刷し次で焼き付ける工程、（ｂ）電極パターンのメッシュスクリーンを当接して電極を印刷し次で焼き付ける工程、（ｃ）オーバーコート用メッシュスクリーンを当接してオーバーコートを印刷し次で焼き付ける工程、（ｄ）オーバコートの印刷・焼付けの前または後で必要に応じてトリミングにより膜抵抗の抵抗値を所定値に設定する工程、（ｅ）第１〜第２電極間に可溶合金片を連結し次いでフラックスを塗布する工程、（ｆ）第１〜３電極にリード導体をスポット溶接により接続する工程、（ｇ）ケースカバーで封止する工程の工程順で進められ、リード導体の接続に時間を要して可溶合金片に熱的影響を及ぼす畏れのあるもの、例えばはんだ付けを用いる場合は、第１〜３電極にリード導体を接続する工程を、第１〜第２電極に可溶合金片を連結し次いでフラックスを塗布する工程の前とすることが安全である。
【００１８】
本発明に係る保護素子によれば、機器の異常に対する前兆を検出し、この検出に伴い膜抵抗を通電発熱させ、この発生熱で可溶合金片を溶断させて機器への通電を遮断することができ、この通電遮断により膜抵抗への通電も遮断される。例えば、リチウムイオン２次電池の充電時、過充電時に発生する電圧上昇を検出し、この検出に伴い膜抵抗を通電発熱させ、この発生熱で可溶合金片を溶断させて２次電池を充電器から遮断することができる。
【００１９】
図３は上記実施例の抵抗体付き温度ヒューズを用いた２次電池の保護回路を示している。
図３において、Ｓは充電器、Ａはリチウムイオン二次電池である。Ｂは検出動作回路部を示し、ツエナダイオードＤを抵抗Ｒを経てトランジスタＴｒのベースに接続し、エミッタを接地し、ツエナダイオードＤの正極側を回路の高電圧側に接続してある。Ｃは上記実施例の保護素子を示し、第１電極２１と第２電極２２とを充電器Ｓと２次電池Ａ間に接続し、第３電極２３を前記トランジスタＴｒのコレクタに接続してある。
上記ツエナダイオードＤの降伏電圧を２次電池の過充電時に発生する電圧上昇に対し低く設定してあり、過充電により電圧が上昇すると、トランジスタＴｒにベース電流が流れ、大きなコレクタ電流が流れて膜抵抗３が発熱し、この発生熱が中間電極２０を経て可溶合金片４に伝達され、可溶合金片４が溶融され、溶融合金４が既溶融フラックスの活性作用を受けつつ中間電極２０及びその両側の第１電極２１と第２電極２２に濡れ拡がって中間電極２０と第１電極２１との間及び中間電極２０と第２電極２２との間で分断されると共に膜抵抗３が電池から遮断される。
本発明に係る保護素子においては、可溶合金片の融点を機器、例えば上記２次電池の保護温度（８０℃〜１２０℃における所望の温度）に選定し、保護素子を実質的に機器温度に追従して昇温させ得るように機器に熱的に接触して取り付ければ、機器の通電を保護温度で遮断でき、保護温度を越えての機器の異常発熱ひいては火災の発生を未然に防止できる。
【００２０】
上記した保護素子の動作後では、動作前に可溶合金片で電気的に導通されていた電極間が電気的に遮断され、その電極間に回路電圧が作用する結果、その電極間距離が短い箇所では、閃絡による再導通が発生する畏れがある。この再導通を防止するために、図４に示すように、膜抵抗に連結された中間電極２０または第３電極２３と他の電極（第１電極や第２電極）とが対向する部分の少なくとも一部の電極縁端部に沿いオーバーコート５の延設部５１１，５１２または５１３を形成し、前記閃絡を防止するように絶縁補強することができる。
【００２１】
図５の（イ）は請求項４に係る保護素子の一実施例を示す図面、図５の（ロ）は図５の（イ）におけるロ−ロ断面を示す図面である。
図５において、１は耐熱性の絶縁基板例えばセラミックス基板である。３は絶縁基板上に設けた膜抵抗であり、前記した通り抵抗ペーストの印刷・焼付けにより設けてある。５は膜抵抗３に対するオーバーコートであり、オーバーコート一端５１ｅから膜抵抗３の一端部３１を所定の距離ａだけ突出させ、オーバーコート他端５２ｅから膜抵抗３の他端部３２を所定の距離ｂだけ突出させてある。２１は第１電極を、２２は第２電極を、２０は中間電極を、２３は第３電極をそれぞれ示し、前記したように導電ペーストの印刷・焼付けにより設けてある。これらの電極中、第３電極は膜抵抗３に前記の突出代ｂで接触されて電気的に接続されている。中間電極２０の片端部（膜抵抗側端部）２０１をオーバーコート５の一端５１ｅを越えるように位置させてあり、中間電極２０は膜抵抗３に前記膜抵抗一端部３１の突出代ａで接触されて電気的に接続されている。
４は可溶合金片であり、第１電極２１と第２電極２２間に溶接等により連結し、中間部を中間電極２０に溶接等により接合してある。６は可溶合金片４に塗布したフラックスである。７１，７２及び７３は第１電極２１のリード導体取付け部２１０，第２電極２２のリード導体取付け部２２０及び第３電極２３のリード導体取付け部２３０のそれぞれに溶接等により接続したリード導体であり、溶接にはスポット抵抗溶接を用いることが好ましい。
８は絶縁被覆体であり、既述した図２の（イ）（ロ）と同様にカバーを周囲の枠において基板に接着剤で接着する構成、または封止剤例えばエポキシ樹脂を塗着する構成、或いは封止剤層上に保護プレートを固着した構成とすることができる。
【００２２】
図６は、図５の（ロ）に示した保護素子の断面と、図７の（ロ）に示した従来例の断面とを対比的に示している。
図６において、膜抵抗一端の位置３１ｅ，３１ｅ’は両者同じであり、可溶合金片４，４’からこの位置までの距離Ｌ２は同一寸法である。膜抵抗一端部３１（３１’）と中間電極片端部２０１（２０１’）との間の接触代ａを同じにしてその間の接触電気抵抗を等しくしてある。
図７に示す従来の保護素子では、既述した通り、オーバーコート一端５１ｅ’を膜抵抗一端３１ｅ’より少なくとも３００μｍ突出させているから、溶融した可溶合金の膜抵抗側への濡れ拡がりに対する有効距離は最大でもＬ２−３００μｍである。これに対し、請求項４に係る抵抗体付き温度ヒューズにおいては、中間電極２０の片端部２０１をオーバーコート一端５１ｅを越えて位置させており、溶融した可溶合金の膜抵抗側への濡れ拡がりに対する有効距離を従来の抵抗体付き温度ヒューズの有効距離Ｌ２−３００μｍより大にできる。
従って、請求項４に係る保護素子によれば、従来例よりも優れた、可溶合金片の球状化分断性能を保証できる。
【００２３】
請求項４に係る保護素子の製造は、（ａ）膜抵抗パターンのメッシュスクリーンを当接して膜抵抗を印刷し次で焼き付ける工程、（ｂ）オーバーコート用メッシュスクリーンを当接してオーバーコートを印刷し次で焼き付ける工程、（ｃ）電極パターンのメッシュスクリーンを当接して電極を印刷し次で焼き付ける工程、（ｄ）必要に応じてトリミングにより膜抵抗の抵抗値を所定値に設定する工程、（ｅ）第１〜第２電極に可溶合金片を連結し次いでフラックスを塗布する工程、（ｆ）第１〜第３電極にリード導体をスポット溶接により接続する工程、（ｇ）ケースカバーで封止する工程の工程順で進められ、リード導体の接続に、時間を要し可溶合金片に熱的悪影響を及ぼす畏れのあるもの、例えばはんだ付けを用いる場合は、各電極にリード導体を接続する工程を、電極に可溶合金片を連結し次いでフラックスを塗布する工程の前とすることが安全である。
【００２４】
請求項４に係る保護素子の使用形態は、前記した請求項１に係る保護素子の使用形態と同じである。
上記何れの実施例においても、第３電極２３のリード導体７３の断面積を小さくすれば、膜抵抗３の通電発生熱の当該リード導体７３を経ての熱伝導流出を抑制して膜抵抗３の発熱速度を迅速化でき、保護素子の動作速度を一層に速くできるので、第３電極に接続するリード導体の断面積を、他のリード導体（第１電極、第２電極に接続するリード導体）に対し、０．８〜０．５倍程度とすることが好ましい。この場合、全リード導体の断面を高さが等しい四角形とし、断面積の減少を巾を狭めることにより行えば、全リード導体の高さを等しくし得てカバー用の絶縁板または絶縁ケースを載置したときに傾きなく水平にでき、また全リード導体を打ち抜きによるリードフレームから容易に製作できる。
【００２５】
上記何れの実施例においても、リード導体付きとしているが、第１〜第３電極を基板の裏面側に基板側面を経て廻してチップタイプとすることもできる。
【００２６】
本発明においてオーバーコート材は絶縁物であり、ガラスコートに限定されず、合成樹脂コート例えばエポキシ樹脂コートも使用できる。
本発明において電極材には、導電粒子とガラスフリットと有機溶剤との混合物からなる焼成タイプの外、導電粒子と熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）と溶剤との混合物からなる熱硬化タイプの使用も可能であり、導電粒子には、銀、パラジウム、金、銅等の金属粒子、カーボン等を使用できる。
本発明において膜抵抗材には、抵抗粒子とガラスフリットと有機溶剤との混合物からなる焼成タイプの外、抵抗粒子と熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）と溶剤との混合物からなる熱硬化タイプの使用も可能であり、抵抗粒子には、金属酸化物粒子例えば酸化ルテニウム粒子を使用できる。その他、Ｔｉ−Ｓｉ系抵抗ペーストの使用も可能である。
本発明において絶縁基板には、絶縁性で、かつ電極や膜抵抗の形成に耐え得る耐熱性を有するものであれば特に制限無く使用でき、アルミナセラミックス板のようなセラミックス板、耐熱性プラスチック板、ガラス繊維強化プラスチック板、表面に絶縁膜を有する金属板等を使用できる。
【００２７】
本発明は、基板の片面に発熱体及び可溶合金片並びに中間電極を有し、発熱体の一端部が中間電極の片端部に連結され、該発熱体の片端から所定の距離を隔てた中間電極部位に可溶合金片が接合され、発熱体上にオーバーコートが施された保護素子であれば、発熱体の個数や電極の個数に制限されることなく適用できる。
【００２８】
本発明に係る抵抗体付き温度ヒューズの絶縁基板のタテ×ヨコ寸法は、通常（４．０〜１０．０）ｍｍ×（４．０〜１０．０）ｍｍとされる。電極や膜抵抗の配置パターンや寸法は定格電流や定格電圧に応じて設定される。
定格が１０Ａ×５０Ｖであって、膜抵抗、電極、オーバーコート及び可溶合金片の配置パターンが図７に示す通りである従来の抵抗体付き温度ヒューズは、絶縁基板のタテ×ヨコ寸法が６．０ｍｍ×６．０ｍｍ、膜抵抗のタテ×ヨコ寸法が１．８ｍｍ×１．０ｍｍ、中間電極のタテ×ヨコ寸法が１．７ｍｍ×１．２ｍｍ、オーバーコートのタテ×ヨコ寸法が２．４ｍｍ×１．６ｍｍであり、可溶合金片が動作温度１３５℃、比抵抗１５μΩｃｍ、合金組成Ｓｎ４６．５％−Ｐｂ２９．８％−Ｃｄ１６．７％−Ｉｎ７％、外径５００μｍφであり、オーバーコート一端から可溶合金片に至る有効距離はほぼ５００μｍである。
しかしながら、合金組成にＣｄやＰｂ等の生体系に有害な金属元素が含まれており、環境保全上問題がある。そこで、合金組成をＣｄやＰｂを含まず動作温度が前記と同程度であるＢｉ５２％−Ｓｎ４６％−Ｉｎ２％に改変すると、その比抵抗が３４μΩｃｍであって前記Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｉｎ合金組成の３４／１５倍であり、同一定格のもとでは可溶合金片の外径を１．５倍（√３４／√１５）にする必要があり、前記の有効距離５００μｍが可溶合金片の外径増加分だけ短縮され、中間電極における溶融合金の濡れ面積が減少して動作性能の低下が顕著となる。
これに対し本発明に係る抵抗体付き温度ヒューズでは、後述の実施例から明らかなように上記従来品に較べ前記中間電極における溶融合金の濡れ有効距離ほぼ５００μｍに対し３００μｍ以上も長くでき、すなわち６０％以上も長くできるから、合金組成に環境適応性の前記カドミウムフリー及び鉛フリーの合金を使用しても充分な有効濡れ面積を確保でき、良好な動作性能を保証できる。
【００２９】
【実施例】
動作性能の評価は、基準温度ヒューズ（実施例及び比較例に対して膜抵抗を省略し、かつ中間電極の長さを２．８ｍｍとして中間電極の面積を実施例及び比較例に較べて極めて広くし可溶合金の中間電極での濡れを最大限に生じさせるようにした。これ以外の点は実施例及び比較例に同じとした。）に対する動作温度との比較で行った。
動作温度に対しては、試料個数を５０箇とし、０．１アンペアの電流を通電しつつ昇温速度１℃／分のオイルバスに浸漬し、可溶合金片の分断による通電遮断時のオイル温度を動作温度とした。
【００３０】
〔実施例１〕
図１の構成であり、絶縁基板１にタテ×ヨコ×厚み寸法が６．０ｍｍ×６．０ｍｍ×０．６４ｍｍのアルミナセラミックス板を使用し、膜抵抗３をタテ×ヨコ寸法を１．８ｍｍ×１．０ｍｍとして酸化ルテニウム系抵抗ペーストの印刷・焼付けにより形成し、電極２０〜２３を銀系導電ペーストの印刷・焼付けにより形成し、第１電極（リード導体取付け部を除く）２１のタテ×ヨコ寸法を１．７ｍｍ×０．６ｍｍとし、第２電極（リード導体取付け部を除く）２２のタテ×ヨコ寸法を１．７ｍｍ×０．６ｍｍとし、中間電極２０のタテ×ヨコ寸法を１．７ｍｍ×１．２ｍｍとし、中間電極片端部２０１と膜抵抗一端部３１との重なり代を３００μｍ、第１電極２１と中間電極２０との間隔を０．５ｍｍ、第２電極２２と中間電極２０との間隔を０．５ｍｍとし、ガラスペーストの印刷・焼付けによりオーバーコート５をオーバーコート一端５１ｅと膜抵抗一端３１ｅとを実質的に同位置として設けた。可溶合金片４には、比抵抗３４μΩ・ｃｍのＳｎ４８％，Ｉｎ２％，残部Ｂｉの合金組成で外径７５０μｍ、長さ３．４ｍｍ（抵抗値０．００２６Ω）のものを使用し、オーバコート端５１ｅから可溶合金片４の中心線までの距離を９００μｍとする位置に可溶合金片４を配設して第１電極２１、第２電極２２及び中間電極２０に溶接した。フラックス６にはロジン８０重量部，ステアリン酸２０重量部，ジエチルアミン臭化水素酸塩１重量部の組成物を使用した。リード導体には全てタテ×ヨコ寸法が１．０ｍｍ×０．３ｍｍの断面四角形の銅線を使用し、絶縁被覆体８をエポキシ樹脂の塗装により設けた。
動作温度を測定したところ、１３５±１℃であった。
【００３１】
〔比較例１〕
図７の構成であり、中間電極片端部２０１’と膜抵抗一端部３１’との重なり代を３００μｍ、膜抵抗一端部３１’に対するオーバーコート５’のシール代を３００μｍとした以外、実施例１と同じとした。
動作温度を測定したところ、１４１±３℃であった。
基準温度ヒューズを作成し、その動作温度を測定したところ、１３４±１℃であった。
【００３２】
実施例１は比較例１に較べ、中間電極における可溶合金の濡れ有効距離が３００μｍ長く、濡れ有効距離（可溶合金片とオーバーコートとの間におけるオーバコートに覆われていない中間電極部分の距離）が可溶合金片の外径により異なるにしてもほぼ５００μｍであるから、実施例１は比較例１に較べ濡れ有効距離がほぼ１３０％長くなっている。
基準温度ヒューズでは、中間電極の面積を充分に広くしてあるので溶融合金の濡れ拡がりを実質的に最大限に生じさせ得、実施例１においては、動作温度が基準温度ヒューズの動作温度にほぼ同じであるから、中間電極での溶融合金の濡れ拡がりが基準温度ヒューズとほぼ同程度であり、優れた動作性能であると評価できる。
しかしながら、比較例１では、溶融合金の分断が遅れ、その間オイル温度が上昇したものと認められ、中間電極の有効濡れ面積の不足が明かである。
【００３３】
〔実施例２〕
図５の構成であり、絶縁基板１にタテ×ヨコ×厚み寸法が６．０ｍｍ×６．０ｍｍ×０．６４ｍｍのアルミナセラミックス板を使用し、膜抵抗３をタテ×ヨコ寸法を１．８ｍｍ×１．０ｍｍとして酸化ルテニウム系抵抗ペーストの印刷・焼付けにより形成し、ガラスペーストの印刷・焼付けによりオーバーコート５をオーバーコート一端５１ｅからの膜抵抗一端部３１の突出代ａを３００μｍとし、オーバーコート他端５２ｅからの膜抵抗他端部３２の突出代ｂを３００μｍとするように設けた。電極を銀系導電ペーストの印刷・焼付けにより形成し、第１電極（リード導体取付け部を除く）２１のタテ×ヨコ寸法を１．７ｍｍ×０．６ｍｍとし、第２電極（リード導体取付け部を除く）２２のタテ×ヨコ寸法を１．７ｍｍ×０．６ｍｍとし、中間電極２０のタテ×ヨコ寸法を２．０ｍｍ×１．２ｍｍとし、中間電極片端部２０１と膜抵抗一端部３１との重なり代ａを３００μｍ、第１電極２１と中間電極２０との間隔を０．５ｍｍ、第２電極２２と中間電極２０との間隔を０．５ｍｍとし、膜抵抗一端３１ｅと中間電極片端２０１ｅとの間の距離を６００μｍとした。可溶合金片４には、実施例１と同様に比抵抗３４μΩ・ｃｍのＳｎ４８％，Ｉｎ２％，残部Ｂｉの合金組成で外径７５０μｍ、長さ３．４ｍｍ（抵抗値０．００２６Ω）のものを使用し、膜抵抗一端３１ｅから可溶合金片４中心線までの距離を９００μｍとする位置に可溶合金片４を配設して第１電極２１、第２電極２２及び中間電極２０に溶接した。フラックス６、リード導体７１〜７３、絶縁被覆体８は実施例１と同じとした。
実施例２は比較例１に較べ、中間電極における可溶合金の濡れ有効距離がほぼ９００μｍ長く、実施例２は比較例１に較べ濡れ有効距離がほぼ４００％長くなっている。
動作温度を測定したところ、１３４±１℃であった。
【００３４】
実施例２においては、動作温度が基準温度ヒューズの動作温度に同じであるから、中間電極での溶融合金の濡れ拡がりが基準温度ヒューズと実質的に同じに生じ、優れた動作性能を有する。
【００３５】
〔実施例３〕
可溶合金片に、比抵抗３１μΩ・ｃｍのＳｎ５３％，Ｉｎ２％，残部Ｂｉの合金組成を使用し、抵抗値を実施例１と等しくするために外径を７２０μｍとした以外実施例１と同じとした。動作温度を測定したところ、１４３±２℃であった。
【００３６】
〔比較例２〕
可溶合金片に、比抵抗３１μΩ・ｃｍのＳｎ５３％，Ｉｎ２％，残部Ｂｉの合金組成を使用し、抵抗値を実施例３と等しくするために外径を７２０μｍとした以外、比較例１と同じとした。その動作温度を測定したところ、１４７±２℃であった。
可溶合金片に比抵抗３１μΩ・ｃｍのＳｎ５３％，Ｉｎ２％，残部Ｂｉの合金組成を使用して基準温度ヒューズを作成し、その動作温度を測定したところ、１４３±２℃であった。
実施例３においては、動作温度が基準温度ヒューズの動作温度に同じであるから、中間電極での溶融合金の濡れ拡がりが基準温度ヒューズと同程度であり、優れた動作性能を有する。
しかしながら、比較例２では、比較例１と同様に溶融合金の分断が遅れ、その間オイル温度が上昇したものと認められ、中間電極の有効濡れ面積の不足が明かである。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１によれば、基板の片面に膜抵抗及び可溶合金片並びに中間電極を有し、膜抵抗の一端部を中間電極の片端部に連結し、該膜抵抗の片端から所定の距離を隔てた中間電極部位に可溶合金片を接合し、膜抵抗上にオーバーコートを施す抵抗体付き温度ヒューズにおいて、図７に示す従来の抵抗体付き温度ヒューズに対し、中間電極を印刷・焼付けする工程と膜抵抗を印刷・焼付けする工程とを交互に入れ換え、かつオーバーコート一端と可溶合金片との間隔を広げるようにオーバーコートの印刷寸法を調整するだけで、中間電極での溶融合金に対する濡れ有効距離を長くでき、可溶合金片の外径が中間電極に対して相対的に大きな場合においても良好な動作性能を保証できる抵抗体付き温度ヒューズを提供できる。
【００３８】
請求項４に係る抵抗体付き温度ヒューズでは、基板の片面に膜抵抗及び可溶合金片並びに中間電極を有し、膜抵抗の一端部が中間電極の片端部に連結され、該膜抵抗の一端から所定の距離を隔てた中間電極部位に可溶合金片が接合され、膜抵抗上にオーバーコートが施され、膜抵抗一端部がオーバーコート一端より突出し、中間電極片端部が前記突出した膜抵抗一端部及びオーバーコート一端部を覆っているから、中間電極片端部がオーバーコート一端部を覆う寸法を長くすることにより中間電極での溶融合金に対する濡れ有効距離を長くでき、可溶合金片の外径が中間電極に対して相対的に大きな場合においても良好な動作性能を保証できる抵抗体付き温度ヒューズを提供できる。
【００３９】
請求項５によれば、可溶合金片の分断時に電極間に作用する電圧に対し絶縁補強でき、分断後の再導通防止を確保でき、安定な遮断を保証できる。
【００４０】
本発明によれば、ヒューズ寸法同一のもとで、中間電極の有効濡れ距離を増加して動作特性を向上できるから、中間電極寸法を減少して同一動作性能を保証することもでき、ヒューズの小型化を図ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る保護素子を示す図面である。
【図２】本発明に係る保護素子の絶縁被覆体の異なる例を示す図面である。
【図３】本発明に係る保護素子の使用状態を一例を示す図面である。
【図４】請求項５に係る保護素子を示す図面である。
【図５】請求項５に係る保護素子を示す図面である。
【図６】請求項５に係る保護素子と従来例との対比に使用した図面である。
【図７】従来の保護素子を示す図面である。
【符号の説明】
１                絶縁基板
２０              中間電極
３                膜抵抗
３１              膜抵抗一端部
３１ｅ            膜抵抗一端
４                可溶合金片
５                オーバーコート
５１              オーバーコート一端部
５１ｅ            オーバーコート一端
６                フラックス
８                絶縁被覆体
【図１】
2004227797.tif 000003
【図２】
2004227797.tif 000004
【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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