(57)【要約】【課題】従来から周知の過電流保護素子と過電圧保護素子とを一体化した回路保護素子は、過電圧保護素子が短絡した場合過電流保護素子が機能しなくなるという問題があった。【解決手段】絶縁基板と、前記絶縁基板の両端部に形成された端子電極と、前記端子電極間の少なくとも二か所に直列に接続したヒューズと、前記ヒューズ間を結ぶ導電部から過電圧保護材料を介して形成された少なくとも二つのアース電極と、前記ヒューズと前記過電圧保護材料とを覆う保護樹脂層と、を有する過電流過電圧保護素子を採用することによって、二か所のギャップのうち一方の過電圧保護素子が短絡しても、過電流保護素子は正常に機能する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、前記絶縁基板の両端部に形成された端子電極と、前記端子電極間の少なくとも二か所に直列に接続したヒューズと、前記ヒューズ間を結ぶ導電部から過電圧保護材料を介して形成された少なくとも二つのアース電極と、前記ヒューズと前記過電圧保護材料とを覆う保護樹脂層と、を有する過電流過電圧保護素子。
【請求項２】
前記ヒューズ及び前記導電部は、膜状の導電体からなるヒューズ膜である請求項１記載の過電流過電圧保護素子。
【請求項３】
前記ヒューズ膜の下に蓄熱層が設置されている請求項２記載の過電流過電圧保護素子。
【請求項４】
前記ヒューズ膜は、アルミニウム又は銅からなる低融点金属である請求項２又は３記載の過電流過電圧保護素子。
【請求項５】
前記導電部と前記アース電極との間のギャップを形成するヒューズ膜とアース電極は、チタン、タングステン、モリブデンのうちの少なくとも一つからなる高融点金属である請求項２乃至４記載の過電流過電圧保護素子。
【請求項６】
前記ギャップは、一方のギャップ幅よりも他方のギャップ幅の方が、広くなっている請求項５記載の過電流過電圧保護素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流及び過電圧から電子回路を保護する素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、過電流保護素子と過電圧保護素子とを一体化し、これらの機能を同時に有する素子が提案されており、部品点数の削減に貢献している。このような一体化した回路保護素子に関する従来技術として、例えば特開２０１０−９８０２４号公報の発明がある。この発明によると、絶縁基板の表面にはヒューズエレメントを設置して過電流に対する保護機能を持たせ、裏面には電源側に第一の過電圧保護材料層と、回路側に第二の過電圧保護材料層とを設置して、過電圧に対する保護機能を持たせた回路保護部品がある。なお、過電圧がかかったときには、第一の過電圧保護材料層と第二の過電圧保護材料層との間からグランドにバイパスされるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９８０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献の発明では、異常電圧の印加が繰り返しおこなわれることによって、電源側に設置した第一の過電圧保護材料層が短絡した場合においては、電源側からくる電流は、過電流保護機能を持つヒューズエレメントを通過することなくグランドに流れるため、過電流保護素子としての目的を果たさずに電源回路に過電流が流れてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、過電流及び過電圧に対する保護機能だけでなく、過電圧の印加が繰り返されて過電圧保護材料が短絡した場合であっても、電源回路を保護することができる素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
絶縁基板と、前記絶縁基板の両端部に形成された端子電極と、前記端子電極間の少なくとも二か所に直列に接続したヒューズと、前記ヒューズ間を結ぶ導電部から過電圧保護材料を介して形成された少なくとも二つのアース電極と、前記ヒューズと前記過電圧保護材料とを覆う保護樹脂層と、を有する過電流過電圧保護素子。
【０００７】
前記ヒューズ及び前記導電部は、膜状の導電体からなるヒューズ膜である過電流過電圧保護素子。
【０００８】
前記ヒューズ膜の下に蓄熱層が設置されている過電流過電圧保護素子。
【０００９】
前記ヒューズ膜は、アルミニウム又は銅からなる低融点金属である過電流過電圧保護素子。
【００１０】
前記導電部と前記アース電極との間のギャップを形成するヒューズ膜とアース電極は、チタン、タングステン、モリブデンのうちの少なくとも一つからなる高融点金属である過電流過電圧保護素子。
【００１１】
前記ギャップは、一方のギャップ幅よりも他方のギャップ幅の方が、広くなっている過電流過電圧保護素子。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による過電流過電圧保護素子を用いれば、過電圧の印加が繰り返されて一方の過電圧保護部が短絡しても、電源回路を過電流から保護することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、図面に従って詳細に説明する。
【００１４】
（実施例１）図１は、本発明による過電流過電圧保護素子１の斜視図である。絶縁基板２の対向する両端部には端子電極３が形成されている。図２に示すように、端子電極３は、例えばＡｇからなる下地電極１０と、Ｎｉめっき１１と、Ｓｎめっき１２とから構成される。そして端子電極３を電気的に接続するようにヒューズ膜４が形成されるが、このヒューズ膜４には二か所にヒューズの役割を持った幅狭の溶断部５が直列に配置してあり、過電流が流れたときに発熱して溶断されることによって、過電流から回路を保護することができる。ヒューズ膜４は、スパッタリングやめっきにより形成される。
【００１５】
なお、過電流が流れたときの発熱に対して、すばやく応答してこの溶断部５を切断させるために、溶断部５の下にガラス又はシリコーン系樹脂等からなる熱伝導率が小さい蓄熱層６を１０〜１００μｍの厚さで形成しておくと、過電流により発生する熱が蓄熱層６に蓄えられるので、過電流に対する動作を一層効果的にすることができる。形成手法としては、絶縁基板２上にヒューズ膜４を形成する前に、例えばペーストをスクリーン印刷して焼成する方法がある。
【００１６】
また、溶断部５は、Ｃｕ、Ａｌなどの低融点金属４ａで形成することによって過電流が流れたときの発熱に対して、すばやく溶断させることができる。
【００１７】
さらに、絶縁基板２上には、ヒューズ膜４と電気的に接続しないアース電極７が二か所に形成してあり、ヒューズ膜４とアース電極７との間には微小な間隔であるギャップ８が設けられている。ギャップ８は、フォトリソ法やレーザーなどで形成することができる。そして、絶縁基板２の側面には、アース電極７と電気的に接続されたアース端子電極１３が形成されている。図３に示したように、アース端子電極１３は、端子電極３と同様に下地電極１０と、Ｎｉめっき１１と、Ｓｎめっき１２とから構成されている。
【００１８】
ギャップ８は、その間隔を変化させることによって放電開始電圧を調整することができるが、ギャップの間隔は５〜２０μｍ程度とするのが望ましい。５μｍよりも狭くすると、過電圧が繰り返し印加されたときにヒューズ膜４とアース電極７との間の絶縁が劣化して短絡を引き起こしやすくなる。また、２０μｍよりも大きくすると放電開始電圧が高くなり、過電圧保護素子として適切に機能させることが難しくなる。
【００１９】
そしてこの二か所のギャップ８を覆うように、ギャップ上には過電圧保護材料９を形成している。この過電圧保護材料９には、Ｎｉ、Ａｌなどの導電性粒子を、シリコーン系樹脂のような絶縁性ポリマーに均一に分散させた公知のものを使用することができ、スクリーン印刷によって形成する。
【００２０】
図１に示すように、過電圧保護素子は二か所の溶断部５の間に設置する。このような配置にすることによって、本発明による過電流過電圧保護素子１の等価回路は図６のように表わされるが、過電圧が繰り返し印加されて第一の過電圧保護部９ａが短絡すると、等価回路は図７のように変化する。しかし、過電圧保護部９ａが短絡した後に電源側から過電流が来たとしても、溶断部５ａが溶断して回路をオープンにするため、過電流から回路を保護することができる。また、第一の過電圧保護部９ａにおけるギャップが広がって放電開始電圧が高くなったり、過電圧保護材料が劣化して過電圧保護部９ａが完全に絶縁状態になってしまっても、第二の過電圧保護部９ｂが機能するので過電圧保護素子として正常に機能して、過電圧から回路を保護することができる。
【００２１】
図４は、絶縁基板２、ヒューズ膜４及びアース電極７だけを配置した過電流過電圧保護素子１の平面図である。ギャップ８を形成するヒューズ膜４及びアース電極７は、チタン、タングステン、モリブデンのうちの少なくとも一つからなる高融点金属４ｂを用いるのが好ましい。回路に過電圧がかかり、ギャップ８で放電する際に放電部は高温になるため、融点の低い金属を使用するとその金属は溶融又は飛散し、ギャップ間隔が変化してしまう。すなわち放電開始電圧が変わってしまうという問題が生じる可能性が高くなる。したがって、ギャップ８には高融点金属を使用した方が過電流過電圧保護素子１の信頼性と耐久性がよくなるのである。
【００２２】
また、図５に示すように、二か所のギャップ８は一方のギャップ幅よりも他方のギャップ幅の方が広くなっている。したがって、静電気などの過電圧がかかったとき、まずギャップ幅が狭い方の過電圧保護素子で放電が起こり、さらに放電が繰り返されることによってギャップ間隔が広がりかつ過電圧保護材料層が劣化して過電圧保護機能がなくなった後に、もう一方のギャップ幅が広い方の過電圧保護素子は正常に機能することになる。
【００２３】
次に、図９に示すように、少なくとも溶断部５及び過電圧保護材料９を覆うように例えばシリコーン系の保護樹脂層１４を設置する。保護樹脂層１４は、過電流によるヒューズ膜の溶断時に溶融金属を包み込んで飛散を防止するとともに、ヒューズ膜の発熱によりシリコーンゴムの架橋数が低下し、軟化して液状となって溶断したヒューズ膜を覆うことにより電流を確実に遮断することができる。また、溶断部５が溶断されるときの発火や発煙を防止することができる。
【００２４】
（実施例２）次に、本発明の他の実施形態について説明する。図８に示すように、前記蓄熱層６は二か所に分散して配置するのではなく、過電流保護部分である二か所の溶断部５の下に、一つの蓄熱層として配置することもできる。
【００２５】
一つの蓄熱層にすると、パターンが単純になるため生産性が向上するという利点がある。しかし、電流によってギャップ８の温度が上昇しやすくなり、過電圧保護機能の耐久性が実施例１よりも劣化する可能性がある。
【００２６】
以上、本発明の詳細について、具体的な実施例を示しながら説明してきたが、ここで示したのは本発明の一つの実施形態であり、その技術思想を踏まえた上で、発明の効果を著しく損なわない限度において、前記実施形態の一部を変更して実施することが可能であることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による過電流過電圧保護素子の斜視図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図
【図４】ヒューズ膜及びアース電極のうち、低融点金属部分と高融点金属部分の配置を示した過電流過電圧保護素子の平面図
【図５】絶縁基板、ヒューズ膜及びアース電極のみを示した過電流過電圧保護素子の平面図
【図６】本発明による過電流過電圧保護素子の等価回路
【図７】図６において、過電圧保護部の一方が短絡したときの等価回路
【図８】本発明による過電流過電圧保護素子の他の実施形態を示した斜視図
【図９】本発明による過電流過電圧保護素子の上面に保護樹脂層を形成したときの斜視図
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、過電流保護素子と過電圧保護素子を必要とする回路において利用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１；，過電流過電圧保護素子
２；，絶縁基板
３；，端子電極
４；，ヒューズ膜
４ａ；，低融点金属
４ｂ；，高融点金属
５，５ａ，５ｂ；，溶断部
６；，蓄熱層
７；，アース電極
８；，ギャップ
９，９ａ，９ｂ；，過電圧保護材料
１０；，下地電極
１１；，Ｎｉめっき
１２；，Ｓｎめっき
１３；，アース端子電極
１４；，保護樹脂層
【図１】
2012235053.tif 000003
【図２】
2012235053.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012235053.tif 000006
【図５】
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【図６】
2012235053.tif 000008
【図７】
2012235053.tif 000009
【図８】
2012235053.tif 000010
【図９】
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