(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板チップの片面に膜抵抗及び所定の膜抵抗距離を隔ててヒューズエレメント接合用膜電極とリード導体接続用膜電極とが設けられ、リード導体が前記のリード導体接続用膜電極に接続され、ヒューズエレメントは一端部が前記絶縁基板チップからはみ出され、他端部がが前記ヒューズエレメント接合用膜電極に接合されており、前記リード導体とは別のリード導体の先端部にヒューズエレメントの前記一端部が直接に接合されていることを特徴とする抵抗付きヒューズ。
【請求項２】
絶縁基板チップの片面に膜抵抗及び所定の膜抵抗距離を隔ててヒューズエレメント接合用膜電極とリード導体接続用膜電極とが設けられ、リード導体が前記のリード導体接続用膜電極に接続され、ヒューズエレメントの中間が前記ヒューズエレメント接合用膜電極に接合されてヒューズエレメントの両端部が前記絶縁基板チップからはみ出され、このヒューズエレメントの両端のそれぞれに前記リード導体とは別のリード導体が直接に接合されていることを特徴とする抵抗付きヒューズ。
【請求項３】
ヒューズエレメントがヒューズエレメント接合用膜電極の両側で異なる部材とされていることを特徴とする請求項２記載の抵抗付きヒューズ。
【請求項４】
絶縁基板チップの表面側に膜抵抗及び所定の膜抵抗距離を隔ててヒューズエレメント接合用表膜電極とリード導体接続用表膜電極とが設けられ、同絶縁基板チップの裏面側に前記ヒューズエレメント接合用表膜電極にスルーホールにより導通されたヒューズエレメント接合用裏膜電極と、前記リード導体接続用表膜電極にスルーホールにより導通されたリード導体接合用裏膜電極とが設けられ、リード導体が前記のリード導体接続用裏膜電極に接続され、このリード導体とは別のリード導体の先端部にヒューズエレメントが接合され、この接合箇所から所定の距離を隔てたヒューズエレメント箇所が前記のヒューズエレメント接合用裏膜電極に接合されていることを特徴とする抵抗付きヒューズ。
【請求項５】
絶縁基板チップの表面側に膜抵抗及び所定の膜抵抗距離を隔ててヒューズエレメント接合用表膜電極とリード導体接続用表膜電極とが設けられ、同絶縁基板チップの裏面側に前記ヒューズエレメント接合用表膜電極にスルーホールにより導通されたヒューズエレメント接合用裏膜電極と、前記リード導体接続用表膜電極にスルーホールにより導通されたリード導体接合用裏膜電極とが設けられ、リード導体が前記のリード導体接続用裏膜電極に接合され、ヒューズエレメントの中間が前記ヒューズエレメント接合用裏膜電極に接合され、このヒューズエレメントの両端のそれぞれに前記リード導体とは別のリード導体が接続されていることを特徴とする抵抗付きヒューズ。
【請求項６】
ヒューズエレメントがヒューズエレメント接合用膜電極の両側で異なる部材とされていることを特徴とする請求項５記載の抵抗付きヒューズ。
【請求項７】
ヒューズエレメントの端部に接合されるリード導体先端部がヒューズエレメントに対しほぼ直角に折り曲げられ、この折曲部がヒューズエレメント端部に接合されていることを特徴とする請求項１〜６何れか記載の抵抗付きヒューズ。
【請求項８】
絶縁基板チップ及びヒューズエレメントとリード導体との接合箇所を内包するように樹脂モールドまたはケースで封止したことを特徴とする請求項１〜７何れか記載の抵抗付きヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は抵抗付きヒューズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気・電子機器の保護素子として抵抗付きヒューズが知られている。
この抵抗付きヒューズの動作メカニズムは、電子・電気機器の異常をＩＣ回路で検知して抵抗を通電発熱させ、その発生熱でヒューズエレメントを溶断させて電子・電気機器への給電を遮断することにある。
この抵抗付きヒューズは種々の分野で使用されており、例えば、リチウムイオン二次電池の電池パックにＩＣ制御回路と共に組み込まれ、二次電池の過充電や過放電時での充電や放電の停止に使用されている。
【０００３】
図６は従来の抵抗付きヒューズの一例を示し、セラミックス板のような絶縁基板１’を使用した基板型であり、リード導体接続用膜電極１２’とヒューズエレメント接合用膜電極１３’とを有する膜抵抗１１’と、ヒューズエレメント接合用膜電極１３’を挾むリード導体接続用膜電極１４ａ’，１４ｂ’とを絶縁基板１’の片面上に設け、膜抵抗１１’側のリード導体接続用膜電極１２’にリード導体２２’を接続し、両サイドのリード導体接続用膜電極１４ａ’，１４ｂ’に他のリード導体２３ａ’，２３ｂ’を接続し、これらのリード導体膜電極１４ａ’，１４ｂ’及びヒューズエレメント接合用膜電極１３’に跨ってヒューズエレメント３’を接合し、ヒューズエレメント３’にフラックス４’を塗布し、絶縁基板１’の前記片面をエポキシ樹脂のような樹脂被覆５’で封止してある。（例えば、特許文献１、２等を参照）
【特許文献１】特開２００４−２２７７９７号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６４２２号公報
【０００４】
図７は、前記の抵抗付きヒューズを組み込んだ電池パックの回路図であり、Ｅは二次電池を、Ａは抵抗付きヒューズを、ＢはＩＣ制御回路を示している。図７は充電時の状態を示しており、Ｓは充電器である。
図７において、過充電が生じると、この過充電でツェナダイオードＤが導通されトランジスターＴｒがオンされて抵抗１１’に電流が流れ、その抵抗１１’の通電発熱でヒューズエレメント３’が溶断され、二次電池Ｅが充電器Ｓから遮断されると共に充電器Ｓ及び二次電池Ｅから抵抗１１’が切り離される。この切離しにより、抵抗１１’の通電発熱が停止される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記抵抗付きヒューズの抵抗の通電発熱→ヒューズエレメントの溶断に至る過程において、絶縁基板は熱容量を有するから、絶縁基板の体積が大きくなるほどヒューズエレメントの溶断が遅延されることになる。
従来の抵抗付きヒューズでは、前記特許文献１〜２にも示されているように、ヒューズエレメントに対しリード導体接続用膜電極を絶縁基板上に設け、これらの電極に跨ってヒューズエレメントを接合し、これらの各膜電極にリード導体を接続しており、これらの膜電極のために絶縁基板の平面寸法をそれだけ大きくする必要があり、ヒューズエレメントの溶断の遅延が招来されている。
【０００６】
本発明の目的は、絶縁基板上に膜抵抗とヒューズエレメントとを付設した基板型の抵抗付きヒューズにおいて、絶縁基板の平面寸法を縮小してその熱容量を低減し、抵抗の通電発熱速度を速めてヒューズエレメントの溶断を迅速化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る抵抗付きヒューズは、絶縁基板チップの片面に膜抵抗及び所定の膜抵抗距離を隔ててヒューズエレメント接合用膜電極とリード導体接続用膜電極とが設けられ、リード導体が前記のリード導体接続用膜電極に接続され、ヒューズエレメントは一端部が前記絶縁基板チップからはみ出され、他端部がが前記ヒューズエレメント接合用膜電極に接合されており、前記リード導体とは別のリード導体の先端部にヒューズエレメントの前記一端部が直接に接合されていることを特徴とする。
請求項２に係る抵抗付きヒューズは、絶縁基板チップの片面に膜抵抗及び所定の膜抵抗距離を隔ててヒューズエレメント接合用膜電極とリード導体接続用膜電極とが設けられ、リード導体が前記のリード導体接続用膜電極に接続され、ヒューズエレメントの中間が前記ヒューズエレメント接合用膜電極に接合されてヒューズエレメントの両端部が前記絶縁基板チップからはみ出され、このヒューズエレメントの両端のそれぞれに前記リード導体とは別のリード導体が直接に接合されていることを特徴とする。
請求項３に係る抵抗付きヒューズは、請求項１の抵抗付きヒューズにおいて、ヒューズエレメントがヒューズエレメント接合用膜電極の両側で異なる部材とされていることを特徴とする。
請求項４に係る抵抗付きヒューズは、絶縁基板チップの表面側に膜抵抗及び所定の膜抵抗距離を隔ててヒューズエレメント接合用表膜電極とリード導体接続用表膜電極とが設けられ、同絶縁基板チップの裏面側に前記ヒューズエレメント接合用表膜電極にスルーホールにより導通されたヒューズエレメント接合用裏膜電極と、前記リード導体接続用表膜電極にスルーホールにより導通されたリード導体接合用裏膜電極とが設けられ、リード導体が前記のリード導体接続用裏膜電極に接続され、このリード導体とは別のリード導体の先端部にヒューズエレメントが接合され、この接合箇所から所定の距離を隔てたヒューズエレメント箇所が前記のヒューズエレメント接合用裏膜電極に接合されていることを特徴とする。
請求項５に係る抵抗付きヒューズは、絶縁基板チップの表面側に膜抵抗及び所定の膜抵抗距離を隔ててヒューズエレメント接合用表膜電極とリード導体接続用表膜電極とが設けられ、同絶縁基板チップの裏面側に前記ヒューズエレメント接合用表膜電極にスルーホールにより導通されたヒューズエレメント接合用裏膜電極と、前記リード導体接続用表膜電極にスルーホールにより導通されたリード導体接合用裏膜電極とが設けられ、リード導体が前記のリード導体接続用裏膜電極に接合され、ヒューズエレメントの中間が前記ヒューズエレメント接合用裏膜電極に接合され、このヒューズエレメントの両端のそれぞれに前記リード導体とは別のリード導体が接続されていることを特徴とする。
請求項６に係る抵抗付きヒューズは、請求項５の抵抗付きヒューズにおいて、ヒューズエレメントがヒューズエレメント接合用膜電極の両側で異なる部材とされていることを特徴とする。
請求項７に係る抵抗付きヒューズは、請求項１〜６何れかの抵抗付きヒューズにおいて、ヒューズエレメントの端部に接合されるリード導体先端部がヒューズエレメントに対しほぼ直角に折り曲げられ、この折曲部がヒューズエレメント端部に接合されていることを特徴とする。
請求項８に係る抵抗付きヒューズは、請求項１〜７何れかの抵抗付きヒューズにおいて、絶縁基板チップ及びヒューズエレメントとリード導体との接合箇所を内包するように樹脂モールドまたはケースで封止したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
（１）ヒューズエレメントにリード導体を直接に接合しており、絶縁基板上にリード導体接続用電極を設けヒューズエレメント端部を当該電極に接合し当該電極にリード導体を接合している従来例とは異なり、リード導体接続用電極を設けていないから、その電極分だけ絶縁基板の平面寸法を縮小でき、絶縁基板の熱容量を小さくできる。従って、膜抵抗の通電発熱速度を速めてヒューズエレメントの溶断を迅速化でき、動作速度を速めることができる。
（２）絶縁基板の平面寸法の縮小に応じて樹脂パッケージまたはケーシングの寸法を縮小でき、抵抗付きヒューズの小型化を図ることができる。
（３）ヒューズエレメントとリード導体を経ての常時の通電に対するインピーダンスを、接触抵抗界面の減少のために低減でき、抵抗付きヒューズの電気容量をアップできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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）は本発明に係る抵抗付きヒューズの一実施例を示す上面説明図、図１の（ロ）は図１の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図１において、１は絶縁基板チップであり、表面に、膜抵抗１１と該膜抵抗１１の一端側に重畳連結されたヒューズエレメント接合用膜電極１２と同膜抵抗１１の他端側に電気的に重畳連結されたリード導体接続用膜電極１３とが設けられている。これらの電極１２，１３間の間隔は所定の抵抗値を設定するように所定の膜抵抗距離としてある。
絶縁基板チップ１には、良熱伝導性の無機質体、例えば、セラミックスやガラスを使用できる。膜抵抗１１は抵抗ペースト、例えば酸化ルテニウムペーストの印刷・焼付けにより設けることができ、膜電極１２，１３は導電ペースト、例えば銀ペーストの印刷・焼付けにより設けることができる。
２２はリード導体、例えば銅導体であり、前記リード導体接続用膜電極１２に溶接やはんだ付けにより接続されている。このリード導体２２には、扁平導体を使用することができる。
３はヒューズエレメントであり、中間においてヒューズエレメント接合用膜電極２３に溶接等により接合されている。このヒューズエレメント３には、高い曲げ剛性の組成を使用することが望ましく、扁平加工したものを用いることができる。
２３ａ，２３ｂはヒューズエレメント３の両端部のそれぞれに溶接等により接合されたリード導体、例えば扁平導体であり、抵抗付きヒューズの動作時、溶融したヒューズエレメントをヒューズエレメントの軸方向に対し±９０°の両方向に濡れ拡げさせて濡れ面積を広くするために、リード導体の先端部を直角に折り曲げ、その折曲部にヒューズエレメント端部を接合してある。これらのリード導体２３ａ，２３ｂにも、扁平導体を使用できる。
４はヒューズエレメント３に塗布されたフラックスであり、ロジンを主成分とするものを使用できる。このフラックス４の融点はヒューズエレメント３の融点よりも低く、フラックスの塗布には、フラックスを加熱溶融し、この溶融フラックスを塗布・凝固させる方法を使用できる。
５は樹脂パッケージであり、エポキシ樹脂のような硬化性樹脂塗料の滴下塗布・硬化により設けることができる。このパッケージの寸法を、絶縁基板チップ及びヒューズエレメントとリード導体との接合部を内包し得る最小限にして、パッケージの小型化を図ることが望ましい。
この樹脂パッケージに代え、セラミックスケース等によるケースパッケージを使用することもできる。
【００１０】
図２は本発明に係る抵抗付きヒューズの別実施例を示す上面説明図であり、図１に示した実施例に対し、ヒューズエレメント３の片端側のみのリード導体２３ａを接合した構成である。
図２において、１は絶縁基板チップであり、表面に、膜抵抗１１と該膜抵抗１１の一端側に重畳連結されたヒューズエレメント接合用膜電極１３と同膜抵抗１１の他端側に電気的に重畳連結されたリード導体接続用膜電極１２とが設けられている。これらの電極１２，１３間の間隔は所定の抵抗値を設定するように所定の膜抵抗距離とされている。
２２はリード導体、例えば銅導体であり、前記リード導体接続用膜電極１２に溶接やはんだ付けにより接続されている。このリード導体２２には、扁平導体を使用することができる。
３はヒューズエレメントであり、一端がヒューズエレメント接合用膜電極１３に溶接等により接合されている。このヒューズエレメント３には、扁平加工したものを用いることができる。
２３ａはヒューズエレメント３の他端部に溶接等により接合されたリード導体、例えば扁平導体であり、抵抗付きヒューズの動作時、溶融したヒューズエレメントをヒューズエレメントの軸方向に対し±９０°の両方向に濡れ拡げさせて濡れ面積を広くするために、リード導体の先端部を直角に折り曲げ、その折曲部にヒューズエレメント端部を接合してある。これらのリード導体にも、扁平導体を使用できる。
４はヒューズエレメント３に塗布されたフラックスであり、ロジンを主成分とするものを使用できる。
５は樹脂パッケージであり、エポキシ樹脂のような硬化性樹脂塗料の滴下塗布・硬化により設けることができる。このパッケージの寸法を、絶縁基板チップ及びヒューズエレメントとリード導体との接合部を内包し得る最小限にして、パッケージの小型化を図ることが望ましい。
この樹脂パッケージに代え、セラミックスケース等によるケースパッケージを使用することもできる。
【００１１】
図３の（イ）は本発明に係る抵抗付きヒューズの上記とは別の実施例を示す上面説明図、図３の（ロ）は同じく裏面説明図である。
図３において、１は絶縁基板チップである。１１は絶縁基板チップ１の表面側に設けられた膜抵抗である。１２は膜抵抗１１の一端側に重畳連結されて設けられたリード導体接続用表膜電極、１３は膜抵抗１１の他端側に重畳連結されて設けられたヒューズエレメント接合用表膜電極であり、これらの電極１２，１３間の間隔は所定の抵抗値を設定するように所定の膜抵抗距離とされている。
１３０は絶縁基板チップ１の裏面側に設けられたヒューズエレメント接合用裏膜電極であり、前記ヒューズエレメント接合用表膜電極１３にスルーホールｈ１３により電気的に導通されている。
１２０は絶縁基板チップ１の裏面側に設けられたリード導体接続用裏膜電極であり、前記リード導体接続用表膜電極１２にスルーホールｈ１２により電気的に導通されている。
２２はリード導体、例えば銅導体であり、前記リード導体接続用裏膜電極１２０に溶接やはんだ付けにより接続されている。このリード導体２２には、扁平導体を使用することができる。
３はヒューズエレメントであり、中間においてヒューズエレメント接合用裏膜電極１３０に溶接等により接合されている。このヒューズエレメント３には、高い曲げ剛性の組成を使用することが望ましく、扁平加工したものを用いることができる。
２３ａ，２３ｂはヒューズエレメント３の両端部のそれぞれに溶接等により接合されたリード導体、例えば扁平導体であり、抵抗付きヒューズの動作時、溶融したヒューズエレメントをヒューズエレメントの軸方向に対し±９０°の両方向に濡れ拡げさせて濡れ面積を広くするために、リード導体の先端部を直角に折り曲げ、その折曲部にヒューズエレメント端部を接合してある。これらのリード導体にも、扁平導体を使用できる。
４はヒューズエレメント３に塗布されたフラックスであり、ロジンを主成分とするものを使用できる。
５は樹脂パッケージであり、エポキシ樹脂のような硬化性樹脂塗料の滴下塗布・硬化により設けることができる。このパッケージの寸法を、絶縁基板チップ及びヒューズエレメントとリード導体との接合部を内包し得る最小限にして、パッケージの小型化を図ることが望ましい。
この樹脂パッケージに代え、セラミックスケース等によるケースパッケージを使用することもできる。
【００１２】
図４の（イ）は本発明に係る抵抗付きヒューズの上記とは別の実施例を示す上面説明図、図４の（ロ）は同じく裏面説明図であり、図３に示した実施例に対し、ヒューズエレメント３の片端側のみのリード導体２３ａを接合した構成である。図４において、図３と同一の符号部分は同一の構成である。
【００１３】
前記ヒューズエレメント３には、鉛フリーの組成、例えばＩｎ７０〜９０重量％，Ｃｕ０．１〜２．０重量％，残部Ｓｎを使用することができる。
前記膜抵抗などを設けた絶縁基板チップは原板に膜抵抗や膜電極を印刷すると共にスルーホールを加工したのち、スクライビングによりチップ分割することにより得ることができる。
【００１４】
図５は図１または図３に示した抵抗付きヒューズの使用状態を示し、電子・電気機器、例えばパソコンＺと二次電池Ｅとの間に抵抗付きヒューズＡが接続され、この抵抗付きヒューズに対しＩＣ制御回路Ｂが並列的に接続されている。
図５において、二次電池Ｅが過放電状態になると、二次電池Ｅの電圧低下により電圧センサＤが動作し、この動作によりトランジスタスイッチＳがオン動作されて抵抗１１が通電発熱され、ヒューズエレメント３が溶断されてコンピュータＺと二次電池Ｅとの間が遮断されると共に抵抗１１の通電発熱が停止される。
この場合、二次電池Ｅ側のヒューズエレメント部分３ａの融点をコンピュータＺ側のヒューズエレメント部分３ｂの融点より高くして二次電池Ｅ側のヒューズエレメント部分３ａの溶断を遅らせ、この遅れ時間に応じて二次電池Ｅの蓄積電荷の放電量を可及的に多くすることもできる。而して、二次電池Ｅの残留電荷が充分に減少され、従って電池パックを安全な状態で廃棄処分できる。
【実施例】
【００１５】
図１に示す抵抗付きヒューズにおいて、絶縁基板チップ１の寸法を縦３ｍｍ×横１．２ｍｍ×厚み０．６３ｍｍとし、ヒューズエレメント３に、組成Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ，外径０．５ｍｍφ×長さ２．５ｍｍを使用し、ヒューズエレメント接合用膜電極１３とリード導体接続用膜電極１２との間の膜抵抗値を４０Ωとし、封止はエポキシ樹脂パッケージとした。
【００１６】
〔比較例〕
図６に示す抵抗付きヒューズにおいて、絶縁基板１’の寸法を縦６ｍｍ×横６ｍｍ×厚み０．６３ｍｍとし、ヒューズエレメント３’には、組成Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ，外径０．５ｍｍφ×長さ３．４ｍｍを使用し、ヒューズエレメント接合用膜電極１３’とリード導体接続用膜電極１２’との間の膜抵抗値を実施例と同様に４０Ωとし、封止は実施例と同様にエポキシ樹脂パッケージとした。
【００１７】
実施例品及び比較例品（ｎ＝２０）について、電流０．２７Ａを通電してヒューズエレメントが溶断するまでの時間を測定したところ、実施例品では６〜    ８秒であり、比較例品より約３０秒短かった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る抵抗付きヒューズの一実施例を示す図面である。
【図２】本発明に係る抵抗付きヒューズの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図３】本発明に係る抵抗付きヒューズの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図４】本発明に係る抵抗付きヒューズの上記とは別の実施例を示す図面である。
【図５】本発明に係る抵抗付きヒューズの使用状態を示す図面である。
【図６】従来の抵抗付きヒューズを示す図面である。
【図７】従来の抵抗付きヒューズの使用状態を示す図面である。
【符号の説明】
【００１９】
１        絶縁基板チップ
１１      膜抵抗
１２      リード導体接続用電極またはリード導体接続用表電極
１３      ヒューズエレメント接合用膜電極またはヒューズエレメント接合用表膜電極
１２０    リード導体接続用裏膜電極
１３０    ヒューズエレメント接合用裏膜電極
ｈ１２      スルーホール
ｈ１３      スルーホール
２２      リード導体
２３ａ    リード導体
２３ｂ    リード導体
３        ヒューズエレメント
４        フラックス
５        樹脂パッケージ
【図１】
0004738953.tif 000002
【図２】
0004738953.tif 000003
【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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