(57)【要約】【課題】中間電極を有する温度ヒューズや抵抗体付き温度ヒューズにおいて、ヒューズエレメントの比抵抗値が高くても、良好な分断作動性能を保証する。【解決手段】第１電極２１、第２電極２２及びこれら電極間の中間電極２０を備え、可溶合金からなるヒューズエレメント４の各端が第１電極２１及び第２電極２２に接続され、同ヒューズエレメント４の中間部が中間電極２０に接続され、動作時、溶融されたヒューズエレメント４の溶融合金の各電極への濡れ拡がりによりヒューズエレメントが分断され、分断後での第１電極２１、第２電極２２のそれぞれと中間電極２０との間の絶縁保証のためにそれらの間を所定の絶縁距離ｄ１，ｄ２で離隔した保護素子において、中間電極２０のヒューズエレメント接続部位の巾Ｗが第１電極２１、第２電極２２それぞれのヒューズエレメント接続部位の巾Ｗ１，Ｗ２よりも狭くされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極、第２電極及びこれら電極間の中間電極を備え、可溶合金からなるヒューズエレメントの各端が第１電極及び第２電極に接続され、同ヒューズエレメントの中間部が中間電極に接続され、動作時、溶融されたヒューズエレメントの溶融合金の各電極への濡れ拡がりによりヒューズエレメントが分断され、分断後での第１電極、第２電極のそれぞれと中間電極との間の絶縁保証のためにそれらの間を所定の絶縁距離で離隔した保護素子において、中間電極のヒューズエレメント接続部位の巾が第１電極、第２電極それぞれのヒューズエレメント接続部位の巾よりも狭くされていることを特徴とする保護素子。
【請求項２】
第１電極、第２電極、第３電極を備え、第１電極と第２電極との間に中間電極を備え、可溶合金からなるヒューズエレメントの各端が第１電極及び第２電極に接続され、同ヒューズエレメントの中間部が中間電極に接続され、中間電極と第３電極との間に膜抵抗が接続され、動作時、溶融されたヒューズエレメントの溶融合金の第１電極、第２電極のそれぞれと中間電極への濡れ拡がりによりヒューズエレメントが分断され、分断後での第１電極、第２電極のそれぞれと中間電極との間の絶縁保証のためにそれらの間を所定の絶縁距離で離隔した保護素子において、中間電極のヒューズエレメント接続部位の巾が第１電極、第２電極それぞれのヒューズエレメント接続部位の巾よりも狭くされていることを特徴とする保護素子。
【請求項３】
ヒューズエレメントと膜抵抗が絶縁基板片面上に設けられ、膜抵抗に対するオーバコートが設けられ、中間電極の膜抵抗側片端部が膜抵抗一端部を覆い、オーバーコートの中間電極側一端部が中間電極片端部上を覆い、中間電極のヒューズエレメント接続部位から前記オーバーコート一端までの距離Ｌ１が、同部位から膜抵抗一端までの距離Ｌ２に対し、Ｌ１＞Ｌ２−３００μｍとされていることを特徴とする請求項２記載の保護素子。
【請求項４】
ヒューズエレメントと膜抵抗が絶縁基板片面上に設けられ、膜抵抗に対するオーバコートが設けられ、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ことを特徴とする請求項２記載の保護素子。
【請求項５】
ヒューズエレメントの比抵抗値が２０μΩｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４何れか記載の保護素子。
【請求項６】
可溶合金がＩｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金、Ｉｎ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ−Ｂｉ系合金、Ｂｉ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ系合金の何れかであることを特徴とする請求項１〜５何れか記載の保護素子。
【請求項７】
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金の組成が（１）４３％＜Ｓｎ≦７０％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（２）２５％≦Ｓｎ≦４０％，５０％≦Ｉｎ≦５５％，残Ｂｉ、（３）２５％＜Ｓｎ≦４４％，５５％＜Ｉｎ≦７４％，１％≦Ｂｉ＜２０％、（４）４６％＜Ｓｎ≦７０％，１８％≦Ｉｎ＜４８％，１％≦Ｂｉ≦１２％、（５）５％≦Ｓｎ≦２８％，１５％≦Ｉｎ＜３７％，残Ｂｉ（但し、Ｂｉ５７．５％，Ｉｎ２５．２％，Ｓｎ１７．３％とＢｉ５４％，Ｉｎ２９．７％，Ｓｎ１６．３％のそれぞれを基準にＢｉ±２％，Ｉｎ及びＳｎ±１％の範囲を除く）、（６）１０％≦Ｓｎ≦１８％，３７％≦Ｉｎ≦４３％，残Ｂｉ、（７）２５％＜Ｓｎ≦６０％，２０％≦Ｉｎ＜５０％，１２％＜Ｂｉ≦３３％、（８）（１）〜（７）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（９）３３％≦Ｓｎ≦４３％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（１０）４７％≦Ｓｎ≦４９％，５１％≦Ｉｎ≦５３％の１００重量部にＢｉを３〜５重量部を添加、（１１）４０％≦Ｓｎ≦４６％，７％≦Ｂｉ≦１２％，残Ｉｎ、（１２）０．３％≦Ｓｎ≦１．５％，５１％≦Ｉｎ≦５４％，残Ｂｉ、（１３）２．５％≦Ｓｎ≦１０％，２５％≦Ｂｉ≦３５％，残Ｉｎ、（１４）（９）〜（１３）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（１５）１０％≦Ｓｎ≦２５％，４８％≦Ｉｎ≦６０％，残Ｂｉを１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金の組成が（１６）３０％≦Ｓｎ≦７０％，０．３％≦Ｓｂ≦２０％，残Ｂｉ、（１７）（１６）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｉｎ−Ｓｎ系合金の組成が（１８）５２％≦Ｉｎ≦８５％，残Ｓｎ、（１９）（１８）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｉｎ−Ｂｉ系合金の組成が（２０）４５％≦Ｂｉ≦５５％，残Ｉｎ、（２１）（２０）の組成の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｂｉ−Ｓｎ系合金の組成が（２２）５０％＜Ｂｉ≦５６％，残Ｓｎ、（２３）（２２）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｉｎ系合金の組成が（２４）Ｉｎの１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２５）９０％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ａｇ≦１０％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２６）９５％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ｓｂ≦５％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種��上を合計０．０１〜７重量部添加の何れかであることを特徴とする請求項６記載の保護素子。
【請求項８】
中間電極のヒューズエレメント接続部位の巾が３００〜４００μｍ、所定の絶縁距離が３００〜１０００μｍであることを請求項１〜７何れか記載の特徴とする保護素子。
【請求項９】
中間電極の巾がヒューズエレメント接続部位とは別の部分において膨出され、第１電極及び第２電極の巾がその膨出に応じ局部的に後退または凹まされていることを特徴とする請求項１〜８何れか記載の保護素子。
【請求項１０】
ヒューズエレメントと膜抵抗が絶縁基板片面上に設けられ、膜抵抗に対するオーバコートが設けられ、膜抵抗に接続された少なくとも一の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オーバーコートが延在されていることを特徴とする請求項２〜９何れか記載の保護素子。
【請求項１１】
第３電極に接続されたリード導体の断面積が第１電極、第２電極のそれぞれに接続されたリード導体の断面積の０．８〜０．５倍とされていることを特徴とする請求項２〜１０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】
本発明は温度ヒューズや抵抗体付き温度ヒューズ等の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、可溶合金からなるヒューズエレメントを有し、通電発熱によって前記ヒューズエレメント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、その使用において機器の異常、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、この発生熱でヒューズエレメントを溶断させて機器への通電を遮断している。
また、ヒューズエレメント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ヒューズエレメント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９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９の（ロ）は図９の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図９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ヒューズエレメントであり、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’はヒューズエレメント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、ヒューズエレメント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、この発生熱でヒューズエレメントが溶融され、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、ヒューズエレメント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ヒューズエレメントが溶融され、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。
【０００５】
図１０は前記抵抗体付き温度ヒューズに対し、膜抵抗を省いた温度ヒューズを示し、後者の使用形態で使用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記抵抗体付き温度ヒューズ及び温度ヒューズの何れにおいても、溶融したヒューズエレメントの電極への濡れ拡がりで動作し、従来では、中間電極２０’に両側から溶融合金が濡れ拡がってくるため中間電極２０の巾Ｗ’を第１電極２１の巾Ｗ１’や第２電極２２の巾Ｗ２’よりも広くしている。
従来、温度ヒューズや抵抗体付き温度ヒューズのヒューズエレメントには、鉛を主成分とする可溶合金が使用されていた。しかしながら、鉛は生体系に有害であり、ヒューズエレメントについても他の電器部品と同様に、鉛をはじめとする有害元素を含まない合金組成を使用することが近来強く要請されている。
かかる合金組成として、例えばＳｎ−Ｉｎ−Ｂｉ系合金が有望であるが、比抵抗値が高い値である。例えば、動作温度１３５℃の従来のヒューズエレメント合金Ｓｎ４６．５％−Ｐｂ２９．８％−Ｃｄ１６．７％−Ｉｎ７％、比抵抗値１５μΩｃｍに対し、ほぼ同じ動作温度のヒューズエレメント合金Ｂｉ５２％−Ｓｎ４６％−Ｉｎ２％では比抵抗値が３４μΩｃｍであって２倍以上である。
【０００７】
温度ヒューズや抵抗体付き温度ヒューズのヒューズエレメントの抵抗値は、負荷や自己発熱からの内部抵抗値の制約上、一定値以下に抑える必要があり、通常、比抵抗値の増大に対してはヒューズエレメント径を増大することにより対処している。
しかしながら、ヒューズエレメント径の増大は前記溶融合金量の増加を招き球状化分断性能の低下を来すことになり、これを防止するには電極面積の増大が余儀なくされ、温度ヒューズや抵抗体付き温度ヒューズの寸法増大が避けられない。
【０００８】
本発明の目的は、前記中間電極を有する温度ヒューズや抵抗体付き温度ヒューズにおいて、ヒューズエレメントの比抵抗値が高くても、良好な分断作動性能を保証することにある。
本発明の更なる目的は、上記目的に加え中間電極を有する温度ヒューズや抵抗体付き温度ヒューズの小型化を図ることにある。
【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、第１電極、第２電極及びこれら電極間の中間電極を備え、可溶合金からなるヒューズエレメントの各端が第１電極及び第２電極に接続され、同ヒューズエレメントの中間部が中間電極に接続され、動作時、溶融されたヒューズエレメントの溶融合金の各電極への濡れ拡がりによりヒューズエレメントが分断され、分断後での第１電極、第２電極のそれぞれと中間電極との間の絶縁保障のためにそれらの間を所定の絶縁距離で離隔した保護素子において、中間電極のヒューズエレメント接続部位の巾が第１電極、第２電極それぞれのヒューズエレメント接続部位の巾よりも狭くされていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る保護素子は、第１電極、第２電極、第３電極を備え、第１電極と第２電極との間に中間電極を備え、可溶合金からなるヒューズエレメントの各端が第１電極及び第２電極に接続され、同ヒューズエレメントの中間部が中間電極に接続され、中間電極と第３電極との間に膜抵抗が接続され、動作時、溶融されたヒューズエレメントの溶融合金の各電極への濡れ拡がりによりヒューズエレメントが分断され、分断後での第１電極、第２電極のそれぞれと中間電極との間の絶縁保証のためにそれらの間を所定の絶縁距離で離隔した保護素子において、中間電極のヒューズエレメント接続部位の巾が第１電極、第２電極それぞれのヒューズエレメント接続部位の巾よりも狭くされていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る保護素子は、請求項２において、ヒューズエレメントと膜抵抗が絶縁基板片面上に設けられ、膜抵抗に対するオーバコートが設けられ、中間電極の膜抵抗側片端部が膜抵抗一端部を覆い、オーバーコートの中間電極側一端部が中間電極片端部上を覆い、中間電極のヒューズエレメント接続部位から前記オーバーコート一端までの距離Ｌ１が、同部位から膜抵抗一端までの距離Ｌ２に対し、Ｌ１＞Ｌ２−３００μｍとされていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る保護素子は、請求項２において、ヒューズエレメントと膜抵抗が絶縁基板片面上に設けられ、膜抵抗に対するオーバコートが設けられ、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ことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る保護素子は、請求項１〜４何れかにおいて、ヒューズエレメントの比抵抗値が２０μΩｃｍ以上であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る保護素子は、請求項１〜５において、可溶合金がＩｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金、Ｉｎ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ−Ｂｉ系合金、Ｂｉ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ系合金の何れかであることを特徴とし、請求項７に係る保護素子は、請求項６において、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金の組成が（１）４３％＜Ｓｎ≦７０％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（２）２５％≦Ｓｎ≦４０％，５０％≦Ｉｎ≦５５％，残Ｂｉ、（３）２５％＜Ｓｎ≦４４％，５５％＜Ｉｎ≦７４％，１％≦Ｂｉ＜２０％、（４）４６％＜Ｓｎ≦７０％，１８％≦Ｉｎ＜４８％，１％≦Ｂｉ≦１２％、（５）５％≦Ｓｎ≦２８％，１５％≦Ｉｎ＜３７％，残Ｂｉ（但し、Ｂｉ５７．５％，Ｉｎ２５．２％，Ｓｎ１７．３％とＢｉ５４％，Ｉｎ２９．７％，Ｓｎ１６．３％のそれぞれを基準にＢｉ±２％，Ｉｎ及びＳｎ±１％の範囲を除く）、（６）１０％≦Ｓｎ≦１８％，３７％≦Ｉｎ≦４３％，残Ｂｉ、（７）２５％＜Ｓｎ≦６０％，２０％≦Ｉｎ＜５０％，１２％＜Ｂｉ≦３３％、（８）（１）〜（７）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（９）３３％≦Ｓｎ≦４３％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（１０）４７％≦Ｓｎ≦４９％，５１％≦Ｉｎ≦５３％の１００重量部にＢｉを３〜５重量部を添加、（１１）４０％≦Ｓｎ≦４６％，７％≦Ｂｉ≦１２％，残Ｉｎ、（１２）０．３％≦Ｓｎ≦１．５％，５１％≦Ｉｎ≦５４％，残Ｂｉ、（１３）２．５％≦Ｓｎ≦１０％，２５％≦Ｂｉ≦３５％，残Ｉｎ、（１４）（９）〜（１３）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（１５）１０％≦Ｓｎ≦２５％，４８％≦Ｉｎ≦６０％，残Ｂｉを１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金の組成が（１６）３０％≦Ｓｎ≦７０％，０．３％≦Ｓｂ≦２０％，残Ｂｉ、（１７）（１６）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｉｎ−Ｓｎ系合金の組成が（１８）５２％≦Ｉｎ≦８５％，残Ｓｎ、（１９）（１８）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｉｎ−Ｂｉ系合金の組成が（２０）４５％≦Ｂｉ≦５５％，残Ｉｎ、（２１）（２０）の組成の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｂｉ−Ｓｎ系合金の組成が（２２）５０％＜Ｂｉ≦５６％，残Ｓｎ、（２３）（２２）の組成の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｉｎ系合金の組成が（２４）Ｉｎの１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２５）９０％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ａｇ≦１０％の１００重��部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２６）９５％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ｓｂ≦５％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加の何れかであることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に係る保護素子は、請求項１〜７何れかにおいて、中間電極のヒューズエレメント接続部位の巾が３００〜４００μｍ、所定の絶縁距離が３００〜１０００μｍであることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に係る保護素子は、請求項１〜８何れかにおいて、中間電極の巾がヒューズエレメント接続部位とは別の部分において膨出され、第１電極及び第２電極の巾がその膨出に応じ局部的に後退または凹まされていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に係る保護素子は、請求項２〜９何れかにおいて、ヒューズエレメントと膜抵抗が絶縁基板片面上に設けられ、膜抵抗に対するオーバコートが設けられ、膜抵抗に接続された少なくとも一の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オーバーコートが延在されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に係る保護素子は、請求項２〜１０何れかにおいて、第３電極に接続されたリード導体の断面積が第１電極、第２電極のそれぞれに接続されたリード導体の断面積の０．８〜０．５倍とされていることを特徴とする。
【００１９】
【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は請求項２に係る保護素子の一実施例を示す図面である。
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、２２及び２３は導電ペーストの印刷・焼付けにより設けた第１電極、第２電極及び第３電極であり、リード導体取付け部２１０、２２０及び２３０を備えている。２０は中間電極であり、第１電極と第２電極との中間に配設し、この中間電極２０の第３電極２３側の一端部２０１の巾を第３電極２３（リード導体取付け部２３０を含まず）の巾とほぼ等しくしてある。
前記中間電極２０のヒューズエレメント接続部位の巾Ｗは第１電極、第２電極それぞれのヒューズエレメント接続部位の巾Ｗ１、Ｗ２より狭くし、Ｗ＜Ｗ１，Ｗ２としてある。通常、Ｗ１＝Ｗ２とされている。
前記第１電極２１と中間電極２０との間隔ｄ１及び第２電極２２と中間電極２０との間隔ｄ２、第３電極２３のリード導体取付け部２３０と第２電極２２との間隔ｄは、ヒューズエレメントの分断によりそれらの間が電気的に遮断されてその遮断間に回路電圧が作用しても、それらの各間隔での絶縁を保証できるように各間隔を所定距離に設定してあり、通常ｄ１＝ｄ２＜ｄとしてある。
３は膜抵抗であり、抵抗膜３の一端部３１を中間電極２０の片端部２０１に接続し、抵抗膜３の他端部３２を第３電極２３の一端部２３２に接続してある。
図１において、４は可溶合金からなるヒューズエレメントであり、第１電極２１と第２電極２２間に溶接等により接続すると共に中間を中間電極２０に溶接等により接続してある。５は膜抵抗３に対するオーバーコートである。６はヒューズエレメント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、または封止剤層上に保護プレートを固着した構成、あるいはカバーを基板上に載置し、カバー周囲の枠のリード導体引出孔からリード導体を引出し、接着剤例えばエポキシ樹脂で封止した構成とすることができる。
【００２０】
上記において、ヒューズエレメント４には、鉛等の生体系に有害な元素を含まないＩｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金、Ｉｎ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ−Ｂｉ系合金、Ｂｉ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ系合金等を使用できる。
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金の組成には、例えば（１）４３％＜Ｓｎ≦７０％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（２）２５％≦Ｓｎ≦４０％，５０％≦Ｉｎ≦５５％，残Ｂｉ、（３）２５％＜Ｓｎ≦４４％，５５％＜Ｉｎ≦７４％，１％≦Ｂｉ＜２０％、（４）４６％＜Ｓｎ≦７０％，１８％≦Ｉｎ＜４８％，１％≦Ｂｉ≦１２％、（５）５％≦Ｓｎ≦２８％，１５％≦Ｉｎ＜３７％，残Ｂｉ（但し、Ｂｉ５７．５％，Ｉｎ２５．２％，Ｓｎ１７．３％とＢｉ５４％，Ｉｎ２９．７％，Ｓｎ１６．３％のそれぞれを基準にＢｉ±２％，Ｉｎ及びＳｎ±１％の範囲を除く）、（６）１０％≦Ｓｎ≦１８％，３７％≦Ｉｎ≦４３％，残Ｂｉ、（７）２５％＜Ｓｎ≦６０％，２０％≦Ｉｎ＜５０％，１２％＜Ｂｉ≦３３％、（８）（１）〜（７）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（９）３３％≦Ｓｎ≦４３％，０．５％≦Ｉｎ≦１０％，残Ｂｉ、（１０）４７％≦Ｓｎ≦４９％，５１％≦Ｉｎ≦５３％の１００重量部にＢｉを３〜５重量部を添加、（１１）４０％≦Ｓｎ≦４６％，７％≦Ｂｉ≦１２％，残Ｉｎ、（１２）０．３％≦Ｓｎ≦１．５％，５１％≦Ｉｎ≦５４％，残Ｂｉ、（１３）２．５％≦Ｓｎ≦１０％，２５％≦Ｂｉ≦３５％，残Ｉｎ、（１４）（９）〜（１３）の何れか１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（１５）１０％≦Ｓｎ≦２５％，４８％≦Ｉｎ≦６０％，残Ｂｉを１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加の何れかを使用でき、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｓｂ系合金の組成には例えば（１６）３０％≦Ｓｎ≦７０％，０．３％≦Ｓｂ≦２０％，残Ｂｉ、（１７）（１６）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、Ｉｎ−Ｓｎ系合金の組成が（１８）５２％≦Ｉｎ≦８５％，残Ｓｎ、（１９）（１８）の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加の何れかを使用でき、Ｉｎ−Ｂｉ系合金の組成には例えば（２０）４５％≦Ｂｉ≦５５％，残Ｉｎ、（２１）（２０）の組成の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加の何れかを使用でき、Ｂｉ−Ｓｎ系合金の組成には例えば（２２）５０％＜Ｂｉ≦５６％，残Ｓｎ、（２３）（２２）の組成の１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加の何れかを使用でき、Ｉｎ系合金の組成には例えば（２４）Ｉｎの１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２５）９０％≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ａｇ≦１０％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加、（２６）９５��≦Ｉｎ≦９９．９％，０．１％≦Ｓｂ≦５％の１００重量部にＡｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐの１種または２種以上を合計０．０１〜７重量部添加の何れかを使用できる。
使用するヒューズエレメントの合金の比抵抗が従来ヒューズエレメント合金のα倍であるとすると、ヒューズエレメントの抵抗値を従来ヒューズエレメントと同一抵抗値とするように、ヒューズエレメントの長さを従来ヒューズエレメントの長さＬに対し、Ｌ／αとしてある。従って、ヒューズエレメントの長さがＬ（α−１）／αだけ短くされ、中間電極２０のヒューズエレメント接続部位の巾Ｗを狭くし、その両側に前記所定の絶縁距離ｄ１及びｄ２を隔てて第１電極２１及び第２電極２２を配設してある。
上記のようにヒューズエレメント４の体積が（α−１）／α倍とされて１／αだけ減少されるから、中間電極のヒューズエレメント接続部位の巾の減少により中間電極２０の表面積が小さくされるにもかかわらず、溶融ヒューズエレメントの溶融合金量の減少のために溶融合金の濡れ拡り範囲がそれだけ狭くなる結果、中間電極の面積不足に起因する濡れ拡がり未完結に基づく動作不良をよく排除できる。
【００２１】
特に、請求項３や請求項４の構成では、膜抵抗に対するオーバコートを設けている場合は、上記中間電極の狭巾化のもとでも中間電極の有効濡れ距離の広大化を図ることができ、良好な動作性能を保証できる。
請求項３では、図２の（イ）及び（ロ）〔図２の（イ）のロ−ロ断面図〕に示すように、中間電極２０の膜抵抗側片端部２０１で膜抵抗３の一端部３１を覆い、中間電極片端部２０１上をオーバーコート５の中間電極側一端部５１で覆い、中間電極２０のヒューズエレメント接続部位から前記オーバーコート５の一端５１ｅまでの距離Ｌ１を、同部位から膜抵抗一端３１ｅまでの距離Ｌ２に対し、Ｌ１＞Ｌ２−３００μｍとしてある。
【００２２】
図２の（イ）において、中間電極２０のヒューズエレメント接続部位の巾（Ｗ）を第１電極２１、第２電極２２それぞれのヒューズエレメント接続部位の巾Ｗ１、Ｗ２より狭くし、Ｗ＜Ｗ１，Ｗ２とし（通常、Ｗ１＝Ｗ２）としてある。また、第１電極２１と中間電極２０との間隔ｄ１及び第２電極２２と中間電極２０との間隔ｄ２並びに第３電極２３のリード導体取付け部２３０と第２電極２２との間隔ｄは、ヒューズエレメント４の分断によりそれらの間が電気的に遮断されてその遮断間に回路電圧が作用しても、それらの各間隔での絶縁を保証できるように所定距離に設定してあり、通常ｄ１＝ｄ２＜ｄとしてある。
図２の（イ）（ロ）において、４はヒューズエレメントであり、図１に示した実施例と同様に第１電極２１と第２電極２２間に溶接等により接続し、中間部を中間電極２０に溶接等により接続してある。６はヒューズエレメント４に塗布したフラックスである。
リード導体や絶縁被覆体は図には現れていないが、これらの構成は実施例１に実質的に同じである。
【００２３】
図２の（ハ）は図２の（イ）のロ−ロ断面と同じ断面位置の断面図により従来例を示している。
請求項３の一実施例を示す図２の（イ）及び（ロ）〔図２の（イ）におけるロ−ロ断面図〕と従来例の同断面を示す図２の（ハ）とにおいて、膜抵抗一端３１ｅ（３１ｅ’）からヒューズエレメントまでの距離が等しいとし、その距離をＬ２とする。
而るに、従来例では抵抗膜３’を封止するために、オーバーコート５’の四方を抵抗膜３’の四方縁端を越え突出させており、その突出代が通常３００〜１０００μｍとされているから、オーバーコート一端３１ｅ’から中間電極２０’のヒューズエレメント接続部位までの距離は最大でも、Ｌ２−３００μｍである。従って、請求項３によれば、オーバーコート一端からヒューズエレメントまでの有効濡れ距離が従来例よりも長く、その有効濡れ距離の増加による有効濡れ面積の増大のために、中間電極２０のヒューズエレメント接続部位の巾の減少により中間電極２０の有効濡れ面積が低減されても、前記有効濡れ面積の低減をそれだけ軽度にとどめ得、このことと前記したヒューズエレメント体積量が少なくなることによることとの相乗効果で分断動作性能を充分に保証できる。
【００２４】
請求項３において、オーバーコート一端５１ｅからヒューズエレメント４までの距離Ｌ１がヒューズエレメント４から抵抗膜一端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、前記した通りヒューズエレメント４の球状化分断性能の高揚に寄与させ得るが、
【数１】
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。
【００２５】
図２の（イ）及び（ロ）に示す請求項３の実施例では、抵抗膜一端部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、中間電極及び抵抗膜の配置・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２０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。
【００２６】
請求項３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）オーバーコート印刷・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、（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。
【００２７】
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３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。
【００２８】
図４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４の（ロ）は図４の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図４の（イ）及び（ロ）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から抵抗膜３の一端部３１を所定の距離ａだけ突出させ、オーバーコート一端５２ｅから抵抗膜３の他端部３２を所定の距離ｂだけ突出させてある。
図４の（イ）において、２０は中間電極、２１は第１電極、２２は第２電極、２３は第３電極であり、中間電極２０のヒューズエレメント接続部位の巾Ｗを第１電極２１、第２電極２２それぞれのヒューズエレメント接続部位の巾Ｗ１、Ｗ２より狭くし、Ｗ＜Ｗ１，Ｗ２（通常Ｗ１＝Ｗ２）としてある。また、第１電極２１と中間電極２０との間隔ｄ１及び第２電極２２と中間電極２０との間隔ｄ２、第３電極２３のリード導体取付け部２３０と第２電極２２との間隔ｄを、ヒューズエレメント４の分断によりそれらの間が電気的に遮断されてその遮断間に回路電圧が作用しても、それらの各間隔での絶縁を保証できるように各間隔を所定距離以上に設定してあり、通常ｄ１＝ｄ２＜ｄとしてある。
図４の（イ）（ロ）において、第３電極２３は膜抵抗３に前記の突出代ｂで接触させて電気的に接続してある。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に前記抵抗膜一端部３１の突出代ａで接触させて電気的に接続してある。
４はヒューズエレメントであり、図１に示した実施例と同様に第１電極２１と第２電極２２間に溶接等により接続し、中間部を中間電極２０に溶接等により接続してある。６はヒューズエレメント４に塗布したフラックスである。
リード導体や絶縁被覆体は図には現れていないが実施例１に実質的に同じ構成である。
【００２９】
図４の（ハ）は、図４の（ロ）の断面と同じ位置の断面にて従来例を示している。
図４の（ロ）及び（ハ）において、膜抵抗一端の位置３１ｅ，３１ｅ’は両者同じであり、ヒューズエレメント４，４’からこの位置までの距離Ｌ２は同一寸法である。また膜抵抗一端部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。
従来例では、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、中間電極のヒューズエレメント接続部位の巾の減少により中間電極の有効濡れ面積が低減されても、請求項４によれば、オーバーコート一端からヒューズエレメントまでの上記有効濡れ距離の増加による有効濡れ面積の増大で、前記有効濡れ面積の低減をそれだけ軽度にとどめ得、このことと前記したヒューズエレメント体積量が少なくなることによることとの相乗効果で分断動作性能を充分に保証できる。
【００３０】
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電極にヒューズエレメント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、時間を要しヒューズエレメント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、電極にヒューズエレメント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。
【００３１】
請求項９では、中間電極のヒューズエレメント接続部位の狭巾化にもかかわらず、中間電極の有効濡れ面積を増大するための別の手段として、中間電極のヒューズエレメント接続部位とは別の部分を図５の（イ）や（ロ）に示すように膨出２０１させ、この膨出のもとでも中間電極２０と第１電極２１との間の絶縁距離及び中間電極２０と第２電極２２との間の絶縁距離を所定の絶縁距離に保持するように第１電極２１や第２電極２２を前記膨出に応じ凹ませるか［図５の（イ）］、または後退２１１、２２１させてある［図５の（ロ）］。
【００３２】
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。
【００３３】
本発明に係る抵抗体付き温度ヒューズによれば、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、この発生熱でヒューズエレメント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、この発生熱でヒューズエレメントを溶断させて２次電池を充電器から遮断することができる。
【００３４】
図６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６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を経てヒューズエレメント４に伝達され、ヒューズエレメント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、ヒューズエレメントの融点を機器、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。
【００３５】
本発明は、上記した膜抵抗を省き、ヒューズエレメントの融点を機器の保護温度に設定し、機器に熱的接触下で取り付け、機器の通電を保護温度で遮断して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する形態で実施することもでき、図７や図８はその実施例を示している。
図７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及び２２０を備えている。２０は中間電極であり、第１電極２１と第２電極２２との中間に配設してあり、この中間から外れた位置にリード導体取付け部２００を備えている。４は可溶合金からなるヒューズエレメントであり、第１電極２１と第２電極２２間に溶接等により接続すると共に中間を中間電極２０に溶接等により接続してある。中間電極２０のヒューズエレメント接続部位の巾Ｗは第１電極２１、第２電極２２それぞれのヒューズエレメント接続部位の巾Ｗ１、Ｗ２より狭くし、Ｗ＜Ｗ１，Ｗ２としてある。通常、Ｗ１＝Ｗ２とされている。
前記第１電極２１と中間電極２０との間隔ｄ１及び第２電極２２と中間電極２０との間隔ｄ２は、ヒューズエレメント４の分断によりそれらの間が電気的に遮断されてその遮断間に回路電圧が作用しても、それらの各間隔での絶縁を保証できるように各間隔を所定距離以上に設定してあり、通常ｄ１＝ｄ２としてある。
６はヒューズエレメント４に塗布したフラックスである。７０、７１及び７２は中間電極２０〜第２電極２２のそれぞれのリード導体取付け部２００〜２２０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、または封止剤層上に保護プレートを固着した構成、あるいはカバーを基板上に載置し、カバー周囲の枠のリード導体引出孔からリード導体を引出し、接着剤例えばエポキシ樹脂で封止した構成とすることができる。
【００３６】
図８の（イ）及び（ロ）は上記とは別の異なる実施例を示し、図７に示した実施例に対し、中間電極のヒューズエレメント接続部位とは別の部分を膨出させ、この膨出のもとでも中間電極２０と第１電極２１との間の絶縁距離及び中間電極２０と第２電極２２との間の絶縁距離を所定の絶縁距離に保持するように第１電極２１や第２電極２２を前記膨出に応じ局部的に凹ませるか〔図８の（イ）〕、または後退させてある〔図８の（ロ）〕。
【００３７】
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、抵抗体付き温度ヒューズでは、第１電極、第２電極及び第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し、温度ヒューズでは、第１電極、第２電極及び中間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。
【００３８】
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。
フラックスには、天然ロジン、変性ロジン（水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン等）及びこれらの精製ロジンにジエチルアミンの塩酸塩、ジエチルアミンの臭化水素酸塩、アジピン等の有機酸等を添加したものを使用できる。
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。
【００３９】
本発明に係る保護素子における絶縁基板のタテ×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の場合、中間電極のリード導体接続部位の巾は３００〜４００μｍ、第１電極と中間電極との間隔や第２電極と中間電極との間隔は３００〜１０００μｍとされる。
【００４０】
本発明において、ヒューズエレメントには生体系に有害な元素を含まない合金、例えばＳｎ−Ｉｎ−Ｂｉ系合金を用いることが好ましい。このＳｎ−Ｉｎ−Ｂｉ系合金合金組成の一例としてＳｎ４３〜７０％、Ｉｎ０．５〜１０％、残部Ｂｉについて、液相線温度、比抵抗値を示せば表１の通りである。
ただし、液相線温度はＤＳＣ〔基準試料（不変化）と測定試料を窒素ガス容器内に納め、容器ヒータに電力を供給して両試料を一定の速度で加熱し、測定試料の熱的変化に伴う熱エネルギー入力量の変動を示差熱電対により検出する〕により測定した。
【表１】
2004296422.tif 000003
比抵抗値が２０μΩｃｍ以上と高いが、本発明によればヒューズエレメントの長さを短くしてヒューズエレメントの抵抗値を通常値におさめ得、良好な動作性能を保証できる。
【００４１】
上記合金の比抵抗値を低減すると共に結晶組織を微細化させ合金中の異相界面を小さくして加工歪や応力の分散性を良くするために、前記の合金組成１００重量部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｐの少なくとも一種を０．０１〜７重量部添加することができる。添加量を０．０１〜７重量部とする理由は、０．０１重量部未満では効果が非常に不充分であり、７重量部を越えると合金の溶融特性が非常に変化し、例えば動作温度のバラツキを許容範囲におさめ難くなる等の不具合が生じるからである。
【００４２】
【実施例】
作動温度については、実施例と比較例の各試料個数を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、ヒューズエレメント分断による通電遮断時のオイル温度を動作温度とした。
【００４３】
〔比較例１〕
図９に示す従来品であり、絶縁基板１にタテ×ヨコ×厚み寸法が６ｍｍ×６ｍｍ×０．６４ｍｍのアルミナセラミックス板を使用し、膜抵抗３を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た。第１電極２１及び第２電極２２（共にリード導体取付け部を除く）のタテ×ヨコ（巾）寸法を１．７ｍｍ×６００μｍとし、中間電極２０のタテ×ヨコ（巾）寸法を１．７ｍｍ×１２００μｍとし、第１電極と中間電極との間隔と第２電極と中間電極との間隔を５００μｍとした。オーバーコートをガラスペーストの印刷・焼き付けにより形成した。ヒューズエレメントにＳｎ４６．５％−Ｐｂ２９．８％−Ｃｄ１６．７％−Ｉｎ７％、比抵抗値１５μΩｃｍの合金を使用し、ヒューズエレメント外径を５００μｍφ、長さを３．３ｍｍとした。ヒューズエレメントの抵抗値は、２５ｍΩである。第１電極及び第２電極のそれぞれのリード導体取付け部に厚み×巾が３００μｍ×１０００μｍのＳｎメッキ銅リード導体を、第３電極の中間電極２０のリード導体取付け部に取り付け部厚み×巾が３００μｍ×１０００μｍ，狭巾部厚み×巾が３００μｍ×７００μｍのＳｎメッキ銅リード導体を接続し、これらの上にカバーとしてタテ×ヨコ×厚み寸法が４ｍｍ×４ｍｍ×０．６４ｍｍのアルミナセラミックス板を載置し、このカバー板と基板との間をエポキシ樹脂で封止した。フラックス６にはロジン８０重流部，ステアリン酸２０重量，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。
動作温度を測定したところ、１３５±２℃であった。
【００４４】
〔実施例〕
比較例１に対し、中間電極の巾寸法を３００μｍとし、ヒューズエレメントにＢｉ５２％−Ｓｎ４６％−Ｉｎ２％、比抵抗値３４μΩｃｍの合金を使用し、ヒューズエレメントの長さを２．４ｍｍとし、ヒューズエレメントの抵抗値を比較例１とほぼ同一値とするためにヒューズエレメントの外径を６４０μｍφと太くした以外、比較例１に同じとした。
動作温度を測定したところ、１３６±２℃であった。
【００４５】
〔比較例２〕
ヒューズエレメントに実施例１と同じくＢｉ５２％−Ｓｎ４６％−Ｉｎ２％、比抵抗値３４μΩｃｍの合金を使用した。電極寸法・配置・ヒューズエレメント長さを比較例１のままにしてヒューズエレメントの抵抗値を比較例１や実施例とほぼ同一値にするためにヒューズエレメントの外径を比較例１の１．５倍（√３４／√１５倍）の７５０μｍφとした。
動作温度を測定したところ、比較例１よりも相当に高くバラツキも大であって１４１±５℃であった。
実施例と比較例１との比較から明らかなように、本発明によれば、中間電極の巾を１２００μｍから３００μｍにも狭くしたにもかかわらず同等の作動性能を維持でき、保護素子の小型化を図ることができる。
比較例２では、ヒューズエレメント体積に対する中間電極面積の影響のために可溶合金の溶融後、分断までに時間がかかった結果、動作性能が低下したと推定されるが、実施例では中間電極の狭巾化にもかかわらず良好な動作性能を呈した。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１の保護素子によれば、ヒューズエレメントを短くしてヒューズエレメントを所定抵抗値以下に保持することを可能にしており、ヒューズエレメントの短縮に応じて保護素子寸法の小型化を図ることができる。また、ヒューズエレメントの比抵抗値のアップに対しては、その比抵抗値の増加に応じヒューズエレメントの長さを短くすることによりヒューズエレメントの抵抗値を所定値に保持できるから、従来におけるヒューズエレメントの長さをそのままにしてヒューズエレメントの外径増大によりヒューズエレメントの抵抗値を所定値に保持する場合に較べてヒューズエレメントの体積量を少なくでき、このヒューズエレメント体積量の減少は比抵抗値が大きくなるほど顕著になるから、ヒューズエレメントの比抵抗値が大きくなるほどヒューズエレメント体積量減少による動作性能の向上を図ることができる。
【００４７】
請求項２によれば、前記の効果を抵抗体付き温度ヒューズにおいて得ることができる。
【００４８】
請求項３によれば、基板の片面に膜抵抗及びヒューズエレメント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ヒューズエレメントを接合し、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、従来の抵抗体付き温度ヒューズに対し、中間電極を含めた電極を印刷・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ヒューズエレメント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、中間電極の狭巾化のもとで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。
【００４９】
請求項４によれば、基板の片面に膜抵抗及びヒューズエレメント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、該膜抵抗の片端から所定の距離を隔てた中間電極部位にヒューズエレメントが接合され、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分が長くな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、中間電極の狭巾化のもとで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。
【００５０】
請求項９によれば、ヒューズエレメントの短尺化を保有しつつ中間電極の濡れ面積を大きくできるから、中間電極の狭巾化のもとでものもとで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。
【００５１】
請求項１０によれば、ヒューズエレメント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。
【００５２】
請求項１１によれば、膜抵抗の昇温速度を迅速化でき、抵抗体付き温度ヒューズの動作速度を速くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項２に係る保護素子を示す図面である。
【図２】請求項３に係る保護素子を示す図面である。
【図３】請求項９に係る保護素子を示す図面である。
【図４】請求項４に係る保護素子を示す図面である。
【図５】請求項８に係る保護素子を示す図面である。
【図６】本発明に係る保護素子の使用方法を示す回路図である。
【図７】本発明に係る保護素子の一実施例を示す回路図である。
【図８】本発明に係る保護素子の別実施例を示す回路図である。
【図９】従来の保護素子を示す図面である。
【図１０】従来の上記とは別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
２１              第１電極
２２              第２電極
２３              第３電極
３                膜抵抗
３１              膜抵抗一端部
３１ｅ            膜抵抗一端
４                ヒューズエレメント
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】
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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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