(57)【要約】  【課題】  エネルギーロスを抑制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１０は、ヒューズ素子２と、ヒューズ素子２の両端部の各々に一端が接続された２つの第１配線導体３・３と、２つの第１配線導体３・３の各々の他端に連続して設けられた、第１配線導体３よりも抵抗値および抵抗温度係数が大きい材料からなる、２つの第２配線導体４・４とを備えている。そのため、過電流が流れていない通常の使用時において、高抵抗部において生じる発熱を抑制できる。その結果、電流ヒューズ１０について、耐インラッシュ性を維持しつつ、通常時のエネルギーロスを抑制することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒューズ素子と、
該ヒューズ素子の両端部の各々に一端が接続された２つの第１配線導体と、
該２つの第１配線導体の各々の他端に連続して設けられた、前記第１配線導体よりも抵抗値および抵抗温度係数が大きい材料からなる、２つの第２配線導体とを備えたことを特徴とする電流ヒューズ。
【請求項２】
前記ヒューズ素子の抵抗値および抵抗温度係数が、前記第１配線導体の抵抗値および抵抗温度係数よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電流ヒューズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流ヒューズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
過電流が流れた際に電気回路を保護するための部品として電流ヒューズが知られている。電流ヒューズとしては、例えば、特許文献１に開示されたヒューズが挙げられる。このヒューズは、高抵抗部および低抵抗部を有する２つの金属端子と、金属端子の間に位置する可溶合金とを備えている。特許文献１に開示されたヒューズは、可溶合金と発熱が大きい高抵抗部とが低抵抗部を介して互いに離れて配置されている。これにより、高抵抗部の熱が可溶合金に伝導されるためには、一定時間ヒューズに過電流が流れることが必要になる。このように、このヒューズは、耐インラッシュ性が向上されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５１０４５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、特許文献１に開示されたヒューズにおいては、可溶合金から離れた位置に高抵抗部を設けている。これにより、過電流が流れる際に可溶合金に熱を伝えるためには、高抵抗部において高い発熱が求められる。そのため、高抵抗部の抵抗値を大きく設定する必要があった。これに伴って、過電流が流れていない通常の使用時においても、高抵抗部において発熱が生じることがあった。その結果、電流ヒューズによるエネルギーロスが大きくなるという問題点があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギーロスを抑制することができる電流ヒューズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の電流ヒューズは、ヒューズ素子と、該ヒューズ素子の両端部の各々に一端が接続された２つの第１配線導体と、該２つの第１配線導体の各々の他端に連続して設けられた、前記第１配線導体よりも抵抗値および抵抗温度係数が大きい材料からなる、２つの第２配線導体とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様の電流ヒューズによれば、第２配線導体の抵抗温度係数が第１配線導体の抵抗温度係数よりも大きい。これにより、過電流が流れる際に第２配線導体の抵抗値を良好に上昇させることができる。そのため、特許文献１に開示されたヒューズと比較して、通常の使用時の第２配線導体の抵抗値を低く設定できる。これに伴って、過電流が流れていない通常の使用時において、高抵抗部において生じる発熱を抑制できる。その結果、電流ヒューズについて、耐インラッシュ性を維持しつつ、通常時のエネルギーロスを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の電流ヒューズの例を示す斜視図である。
【図２】図１に示した電流ヒューズにおけるＸ−Ｘ’断面の断面図である。
【図３】変形例１に係る電流ヒューズを示す断面図である。
【図４】変形例２に係る電流ヒューズを示す断面図である。
【図５】変形例３に係る電流ヒューズを示す断面図である。
【図６】変形例４に係る電流ヒューズを示す平面図である。
【図７】変形例５に係る電流ヒューズを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態に係る電流ヒューズ１０について、図面を参照して説明する。
【００１０】
＜電流ヒューズ１０の構成＞
図１および図２に示すように、本発明の一実施形態の電流ヒューズ１０は、絶縁基板１と、絶縁基板１の上面に設けられたヒューズ素子２と、ヒューズ素子２の両端部に接続された第１配線導体３と、第１配線導体３に連続して設けられた第２配線導体４と、ヒューズ素子２を覆う封止部材５とを備えている。
【００１１】
電流ヒューズ１０は、過電流が流れた際に外部回路を保護するための部品である。具体的には、電流ヒューズ１０は外部回路の内部に設置され、通常時は導体として機能する。外部回路に過電流が流れた際に、電流ヒューズ１０は、ヒューズ素子２を溶断することによって外部回路に流れる電流を遮断する。
【００１２】
絶縁基板１は、絶縁性の基板である。絶縁基板１は、平面視したときの形状が四角形状である。絶縁基板１は、ヒューズ素子２が搭載されるための部材である。絶縁基板１は、例えば、アルミナ、ムライトまたは窒化アルミニウムなどのセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料などから成る。なお、絶縁基板１の厚みは、例えば、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。
【００１３】
ヒューズ素子２は、電流ヒューズ１０に過電流が流れた際に、２つの第１配線導体３・３を電気的に絶縁するための部材である。ヒューズ素子２は、ヒューズ素子２の温度が特定の温度以上になった際に溶断する部材である。ヒューズ素子２は、板状の部材である。ヒューズ素子２は、絶縁基板１の上面に搭載されている。ヒューズ素子２の両端部のそれぞれは、２つの第１配線導体３・３のそれぞれの一端に接続されている。ヒューズ素子２の両端部は、第１配線導体３に接合されている。接合には、例えば、半田を始めとするろう材が用いられる。また、超音波面接合を用いて接合してもよい。ヒューズ素子２は、例えば、インジウム、ビスマスまたは錫などの金属材料、あるいはこれらの合金などから成る。また、ヒューズ素子２の溶断する融点は、例えば、８０℃以上１８０℃以下に設定されている。ヒューズ素子２の厚みは、例えば、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定されている。
【００１４】
ヒューズ素子２は、第１配線導体３よりも抵抗値および抵抗温度係数が小さい材料から成る。これにより、電流ヒューズ１０に過電流が流れた際に、ヒューズ素子２において生じる発熱を小さくできる。そのため、ヒューズ素子２で生じる発熱によってヒューズ素子２が溶断する可能性を抑制できる。その結果、電流ヒューズ１０の耐インラッシュ性を向上できる。
【００１５】
第１配線導体３は、絶縁基板１の上面の２か所に、互いに離して形成されている。第１配線導体３は、ヒューズ素子２の両端部の各々に一端が接続されている。第１配線導体３は、ヒューズ素子２と第２配線導体４とを電気的に接続するための部材である。また、第１配線導体３は、第２配線導体４で生じた熱をヒューズ素子２に伝えるための部材でもある。
【００１６】
第１配線導体３は、第２配線導体４よりも抵抗値および抵抗温度係数が小さい材料から成る。これにより、電流ヒューズ１０に過電流が流れた際に、第１配線導体３において生じる発熱を小さくできる。そのため、第１配線導体３で生じる発熱によってヒューズ素子２が溶断する可能性を抑制できる。その結果、電流ヒューズ１０の耐インラッシュ性を向上できる。第１配線導体３は、例えば、銅、銀またはタングステンなどの金属材料、あるいはこれらの合金などから成る。第１配線導体３は、例えば、スクリーン印刷法によって絶縁基板１の上面に形成される。
【００１７】
第２配線導体４は、絶縁基板１の上面、側面および下面にかけて、２か所に形成されている。２つの第２配線導体４・４は、互いに離れて位置している。２つの第２配線導体４・４は、絶縁基板１の上面において、２つの第１配線導体３・３の各々の他端に連続している。具体的には、本例においては、第１配線導体３と第２配線導体４とによって、ヒューズ素子２と外部回路とを接続する配線パターンが形成されている。第２配線導体４は、絶縁基板１の下面において外部回路と接続される。第１配線導体３と第２配線導体４とは重畳していることが好ましい。
【００１８】
第２配線導体４は、電流ヒューズ１０に過電流が流れる際に発熱させるための部材である。第２配線導体４によって発せられた熱は、第１配線導体３を介してヒューズ素子２に伝わる。第２配線導体４からヒューズ素子２に伝わった熱は、ヒューズ素子２を溶断する。このようにして、過電流が流れた際に電流ヒューズ１０は電気的に絶縁される。
【００１９】
第２配線導体４は、過電流が流れる際に発熱させるための部材であることから、第１配線導体３よりも抵抗値が大きい材料から成る。さらに、本例に係る第２配線導体４は、第１配線導体３よりも抵抗温度係数が大きい材料から成る。
【００２０】
第２配線導体４は、過電流が流れると、発熱を生じる。第２配線導体４は、抵抗温度係数が大きいことから、この発熱に伴って抵抗が大きくなる。抵抗が大きくなった第２配線導体４にさらに過電流が流れることによって、第２配線導体４はさらに大きな発熱を生じることができる。
【００２１】
上述のとおり、第２配線導体４は、過電流が一定時間流れることによって、自らの抵抗を大きくさせつつ発熱を生じる。そのため、通常の使用時の第２配線導体４の抵抗値を低く設定できる。これに伴って、通常の使用時において、高抵抗部において生じる発熱を抑制できる。その結果、電流ヒューズ１０について、耐インラッシュ性を維持しつつ、通常時のエネルギーロスを小さく抑えることができる。
【００２２】
第２配線導体４は、例えば、銅、銀またはタングステンなどの金属材料、あるいはこれらの合金などから成る。第２配線導体４は、例えば、スクリーン印刷法によって絶縁基板１の上面に形成される。
【００２３】
第２配線導体４の抵抗温度係数および抵抗値を調整する方法としては、以下の方法を用いることができる。具体的には、例えば主材料としてタングステンを用いる場合であれば、例えば添加物の種類および量を調整することで抵抗温度係数および抵抗値を調整できる。具体的には、第２配線導体４に用いるタングステンにアルミナの微粒子を２０質量％添加するとよい。これにより、抵抗温度係数を４４００ｐｐｍ／℃にするとともに、厚みが２０μｍの場合のシート抵抗値を０．１８Ω／ｓｑにすることができる。また、第１配線導体３に用いるタングステンにモリブデンを４０質量％添加するとよい。これにより、抵抗温度係数を３０００ｐｐｍ／℃にするとともに、厚みが２０μｍの場合のシート抵抗値を０．００８Ω／ｓｑにすることができる。
【００２４】
封止部材５は、ヒューズ素子２の耐環境性を向上させるための部材である。封止部材５は、絶縁基板１の上面に、ヒューズ素子２を覆って設けられている。さらに、封止部材５は、第１配線導体３の一部を覆っている。電流ヒューズ１０は、ヒューズ素子２が封止部材５に覆われていることによって、長期信頼性が向上している。封止部材５は、例えば、ロジンなどを含むフラックスなどから成る。
【００２５】
なお、本発明は、上述の実施形態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において種々の変更、改良などが可能である。例えば、本例においては、絶縁基板１は平面視したときの形状が四角形状であるが、これに限られない。具体的には、円形状であってもよく、また多角形状であってもよい。
【００２６】
また、本例においては、第１配線導体３および第２配線導体４がそれぞれ２つずつ設けられているが、これに限られない。具体的には、第１配線導体３および第２配線導体４がそれぞれ２つ以上設けられていてもよい。
【００２７】
また、本例においては、第２配線導体４が絶縁基板１の上面、側面および下面に形成されているが、これに限られない。具体的には、第２配線導体４が絶縁基板１の側面および下面にのみ形成されていてもよい。この場合、第１配線導体３は絶縁基板１の上面の端部にまで形成されるとともに、絶縁基板１の上面と側面とで形成される角部において、第１配線導体３と第２配線導体４とが接続される。なお、第１配線導体３を絶縁基板１の上面および側面に形成して、絶縁基板１の側面において第１配線導体３と第２配線導体４との接続を行なってもよい。
【００２８】
同様に、第２配線導体４が、絶縁基板１の下面にのみ形成されていてもよい。この場合、第１配線導体３は、絶縁基板１の上面および側面に形成されるとともに、絶縁基板１の下面と側面とで形成される角部において、第１配線導体３と第２配線導体４とが接続される。なお、第１配線導体３を絶縁基板１の上面、側面および下面に形成して、絶縁基板１の下面において第１配線導体３と第２配線導体４との接続を行なってもよい。
【００２９】
また、本例においては、第１配線導体３および第２配線導体４がそれぞれ外部に露出しているが、これに限られない。具体的には、第１配線導体３および第２配線導体４を覆うめっき層が設けられていてもよい。第１配線導体３および第２配線導体４を覆うめっき層が設けられていることによって、第１配線導体３および第２配線導体４の耐環境性を向上できる。めっき層としてはニッケルめっき層を用いることができる。
【００３０】
＜変形例１＞
電流ヒューズ１０の変形例１について説明する。なお、本例の各構成において、上述の電流ヒューズ１０と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３１】
図１および図２に示す電流ヒューズ１０においては、第２配線導体４が絶縁基板１の上面、側面および下面に形成されているが、これに限られない。例えば、図３に示すように、絶縁基板１が上面および下面の間を貫通する貫通孔を有するとともに、第２配線導体４が絶縁基板１の上面、貫通孔の内部および下面に形成されていてもよい。
【００３２】
これにより、第２配線導体４で発せられた熱が、電流ヒューズ１０の外部に放熱されてしまう可能性を抑制できる。
【００３３】
＜変形例２＞
電流ヒューズ１０の変形例２について説明する。なお、本例の各構成において、上述の
電流ヒューズ１０と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
図３に示す電流ヒューズ１０においては、第２配線導体４が絶縁基板１の内部において上下方向に形成されているが、これに限られない。例えば、図４に示すように、第２配線導体４が、絶縁基板１の内部において絶縁基板１の主面と平行な方向に形成されているとともに、一部がヒューズ素子２の直下に位置していてもよい。
【００３５】
これにより、第２配線導体４で発せられた熱を、第１配線導体３を介するだけではなく、絶縁基板１を介してヒューズ素子２に伝えることができる。これにより、ヒューズ素子２の広範囲にわたって熱を伝えることができる。
【００３６】
＜変形例３＞
電流ヒューズ１０の変形例３について説明する。なお、本例の各構成において、上述の電流ヒューズ１０と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
図１および図２に示す電流ヒューズ１０においては、封止部材５がヒューズ素子２および第１配線導体３の一部のみを覆っているが、これに限られない。例えば、図５に示すように、封止部材５が第２配線導体４の一部を覆うように形成されていてもよい。
【００３８】
このように、第２配線導体４の一部が外部に露出しない構成にすることによって、第２配線導体４で発せられた熱が、電流ヒューズ１０の外部に放熱されてしまう可能性を抑制できる。
【００３９】
なお、図５においては、封止部材５が第２配線導体４の一部を覆っているが、これに限られない。具体的には、封止部材５が第２配線導体４の全体を覆っていてもよい。
【００４０】
＜変形例４＞
電流ヒューズ１０の変形例４について説明する。なお、本例の各構成において、上述の電流ヒューズ１０と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
図１および図２に示す電流ヒューズ１０においては、電流の流れる方向に垂直な方向における第１配線導体３の幅と第２配線導体４の幅とが等しい構成であったが、これに限られない。例えば、図６に示すように、第２配線導体４の幅が第１配線導体３の幅よりも小さくてもよい。
【００４２】
これにより、第２配線導体４の抵抗をさらに大きくすることができる。そのため、第２配線導体４において生じる発熱をさらに大きくすることができる。
【００４３】
＜変形例５＞
電流ヒューズ１０の変形例５について説明する。なお、本例の各構成において、上述の電流ヒューズ１０と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４４】
図１および図２に示す電流ヒューズ１０においては、ヒューズ素子２、第１配線導体３および第２配線導体４が直線状に形成されていたが、これに限られない。例えば、図７に示すように、第２配線導体４とヒューズ素子２とが併設されていてもよい。
【００４５】
これにより、第２配線導体４で発せられた熱を、第１配線導体３を介するだけではなく、絶縁基板１を介してヒューズ素子２に伝えることができる。これにより、ヒューズ素子２の広範囲にわたって熱を伝えることができる。
【００４６】
さらに、図７に示す電流ヒューズ１０においては、２つの第２配線導体４・４がヒューズ素子２を挟んで位置している。これにより、ヒューズ素子２のより広範囲にわたって熱を伝えることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１：絶縁基板
２：ヒューズ素子
３：第１配線導体
４：第２配線導体
５：封止部材
１０：電流ヒューズ
【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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