(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器の発熱で低融点可溶合金片が溶融され、この溶融金属が電極への濡れ拡がりで分断される温度ヒューズであり、良熱伝導性の絶縁基板上に一対の膜電極を設け、これらの膜電極間に複数本の低融点可溶合金片を並列接続し、それらの低融点可溶合金片にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点可溶合金片を覆って絶縁体を被覆したことを特徴とする基板型温度ヒュ−ズ。
【請求項２】
一方の膜電極における低融点可溶合金片の接続箇所の間隔よりも、他方の膜電極における低融点可溶合金片の接続箇所の間隔を狭くした請求項１記載の基板型温度ヒュ−ズ。
【請求項３】
一方の膜電極を円弧状とし、他方の膜電極を前記円弧状内に位置するランドとし、複数本の低融点可溶合金片を両膜電極間に放射状に接続した請求項２記載の基板型温度ヒュ−ズ。
【請求項４】
各低融点可溶合金片の断面積が０．８ｍｍ以下である請求項１乃至３何れか記載の基板型温度ヒュ−ズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電流容量の大きい基板型温度ヒュ−ズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
合金型温度ヒュ−ズにおいては、ヒュ−ズエレメントに低融点可溶合金片を用いており、電気機器に取付けて使用され、電気機器が過電流のために発熱すると、その発生熱で温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレメントが溶融され、この溶融金属が界面エネルギ−に基づく球状化で分断され、機器の電源からの遮断で機器の異常発熱、ひいては火災の発生を未然に防止している。
合金型温度ヒュ−ズとして、図３に示すように、良熱伝導性の絶縁基板１１’、例えばセラミックス板上に一対の膜電極１２’，１２’を設け、各膜電極１２’にリ−ド線１３’を接続し、これらの膜電極間に低融点可溶合金片１４’を接続し、それらの低融点可溶合金片１４’にフラックス１５’を塗布し、このフラックス塗布低融点可溶合金片を覆って絶縁体１６’を被覆した、所謂、基板型温度ヒュ−ズが公知である。
この基板型温度ヒュ−ズは合金型温度ヒュ−ズの薄型化に有利である。また、膜電極が数μｍの厚みであり熱伝導抵抗が高く、リ−ド線を機器にはんだ付けする際、リ−ド線を経ての低融点可溶合金片へのはんだ付け熱の伝導を膜電極でよく阻止できるので、はんだ付け時での温度ヒュ−ズの損傷を容易に防止できる有利性もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通常、温度ヒュ−ズは通電電流の比較的小さな電気機器や回路の保護に使用され、通電電流の大きな電気機器や回路の保護には、電流ヒュ−ズが使用されている。
しかしながら、その中間の電流領域に対しては、必ずしも、電流ヒュ−ズで適切に対処し得ないのが現況である。
【０００４】
而るに、上記の基板型温度ヒュ−ズを電流容量上、上記の中間電流領域に適応させるためには、ヒュ−ズエレメントの外径をほぼ１．０ｍｍφ以上とする必要があるが、本発明者の検討結果によれば、かかる基板型温度ヒュ−ズでは、作動速度が遅く、温度ヒュ−ズとして満足に作動させ難い。
例えば、図３において、セラミックス絶縁基板の厚みを０．６ｍｍ、膜電極間の距離Ｌ’を０．８ｍｍとし、ヒュ−ズエレメントに融点１２６℃、断面積０．４ｍｍ2の低融点可溶合金片を用いた基板型温度ヒュ−ズを温度１３０℃のオイル中に浸漬すると、約２０秒でヒュ−ズエレメントが溶断されるのに対し、ヒュ−ズエレメントの断面積を約３倍の１．２ｍｍ2にすると、ヒュ−ズエレメントの溶断に約４０秒もの時間がかかり、作動速度が余りにも遅く、満足な保護機能が期待できない。
【０００５】
このように低融点可溶合金片の線径を大きくすると、作動に時間がかかる理由としては、▲１▼基板型温度ヒュ−ズの熱の主な伝達経路が絶縁基板の裏面から基板を貫いて低融点可溶合金片の内部に至る経路であり、低融点可溶合金片の径が大きくなると、低融点可溶合金片の熱容量の増大のために低融点可溶合金片の融点への加熱に要する時間が長くなること、▲２▼膜電極と絶縁被覆層との間が密接されており、溶融された低融点可溶合金の膜電極への濡れによる移動が本来的に生じ難く、低融点可溶合金片の径が大きくなって溶融合金量が多くなっても、前記膜電極との濡れによる移動量が変わらず、それだけ多量の溶融合金が膜電極の間に残るようになること等を挙げることができる。
【０００６】
本発明の目的は、電流容量が大きく、しかも作動速度の速い基板型温度ヒュ−ズを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板型温度ヒュ−ズは、電気機器の発熱で低融点可溶合金片が溶融され、この溶融金属が電極への濡れ拡がりで分断される温度ヒューズであり、良熱伝導性の絶縁基板上に一対の膜電極を設け、これらの膜電極間に複数本の低融点可溶合金片を並列接続し、それらの低融点可溶合金片にフラックスを塗布し、このフラックス塗布低融点可溶合金片を覆って絶縁体を被覆したことを特徴とする構成であり、一方の膜電極における低融点可溶合金片の接続箇所の間隔よりも、他方の膜電極における低融点可溶合金片の接続箇所の間隔を狭くすることができ、例えば、一方の膜電極を円弧状とし、他方の膜電極を前記円弧状内に位置するランドとし、複数本の低融点可溶合金片を両膜電極間に放射状に接続することができる。上記の各低融点可溶合金片の断面積は０．８ｍｍ
以下とすることが望ましい。
【０００８】
【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１に係る基板型温度ヒュ−ズの一例を示す図面である。
図１において、１１は良熱伝導性の耐熱性絶縁基板であり、例えば、厚み０．１ｍｍ〜１．０ｍｍのアルミナセラミックス板を使用できる。１２，１２は絶縁基板に設けた一対の膜電極であり、厚みは通常５μｍ〜１００μｍとされ、銀ペ−スト等の導電ぺ−ストの印刷・焼付けにより形成できる。１３は各膜電極１２に接続したリ−ド線である。１４，…は膜電極間に接続した複数本の低融点可溶合金片であり、各低融点可溶合金片１４には断面積０．８ｍｍ2以下、好ましくは０．４ｍｍ2以下の丸線や箔を使用してある。１５は低融点可溶合金片１４，…上に塗布したフラックス、１６は低融点可溶合金片及び電極を覆って被覆した絶縁体であり、例えば、エポキシ樹脂のディツピング塗装により形成できる。
【０００９】
上記の実施例においては、膜電極における低融点可溶合金片の接続箇所の間隔を両膜電極において等しくしているが、一方の膜電極における低融点可溶合金片の接続箇所の間隔に較べ、他方の膜電極における低融点可溶合金片の接続箇所の間隔を狭くすることもできる。
【００１０】
図２の（イ）は請求項３に係る基板型温度ヒュ−ズの一例を示す図面、図２の（ロ）は図２の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図２において、１１は絶縁基板である。１２１は一方の円弧状膜電極、１２２は円弧状内のランドからなる他方の膜電極であり、リ−ド線接続用耳部１２３を備えている。１３，１３は各膜電極１２１，１２２に接続したリ−ド線である。１４，…は両膜電極間に放射状に接続した複数本の低融点可溶合金片であり、断面積が０．８ｍｍ2以下、好ましくは０．４ｍｍ2以下の丸線や箔を使用してある。１７は内郭が円弧状膜電極１２１の外周よりも大きく、外郭が絶縁基板１１の外郭よりもやや小なる絶縁スペ−サ、例えば、セラミックス板であり、リ−ド線用溝１７１を有し、円弧状膜電極１２１を囲んで絶縁基板１１上に載置してある。１５は低融点可溶合金片１４に塗布したフラックス、１６は絶縁スペ−サ１７内に被覆した絶縁体であり、絶縁スペ−サ１７の内郭が円弧状膜電極１２１の外郭よりも充分に大きくされているので、円弧状膜電極１２１を含んだ充電部位が絶縁体１５に深く埋入されている。
【００１１】
本発明に係る基板型温度ヒュ−ズは、被保護機器の過電流に基づく発熱を受熱し易い部位に取付けられ、機器の入力端に直列に接続されて使用される。而して、電気機器が過電流のために発熱すると、その発生熱で温度ヒュ−ズのヒュ−ズエレメントが溶融され、この溶融金属が界面エネルギ−に基づく球状化で分断され、機器が電源からの遮断される。
この場合、低融点可溶合金片への熱の主な伝達経路が絶縁基板外面から絶縁基板を垂直に通過し、低融点可溶合金片の中心に向かう経路であり、低融点可溶合金片の径が大となるほど、低融点可溶合金片の容積が大となって、低融点可溶合金片の溶融に時間がかかる。また、溶融された低融点可溶合金片が膜電極への濡れのために膜電極に向け界面張力で引っ張られて移動するが、この移動量は膜電極の濡れ性に負うところが大きく、膜電極が同じであればその移動流量が変わらず、しかも、膜電極と絶縁被覆層との間が密接されており溶融された低融点可溶合金の膜電極への濡れによる移動が本来的に生じ難いため、低融点可溶合金片の径が大となり低融点可溶合金片の容積が大きくなると、電極間に残る溶融合金量がそれだけ多くなって、分断が生じ難くなる。
【００１２】
本発明者は低融点可溶合金片の断面積と外径と基板型温度ヒュ−ズの作動時間との関係を、基板型温度ヒュ−ズを低融点可溶合金片の融点と同温度＋４℃のオイル中に浸漬することによって求めたところ、低融点可溶合金片の断面積が０．８ｍｍ2以下であれば、作動時間を２０秒以内に抑え得ることを見出した。
本発明に係る基板型温度ヒュ−ズにおいては、この知見を根拠に低融点可溶合金片の断面積を０．８ｍｍ2以下としている。
【００１３】
本発明に係る基板型温度ヒュ−ズにおいては、複数本の低融点可溶合金片が並列接続されており、各低融点可溶合金片の作動時間を厳密に同一にすることは困難であり、ある程度のバラツキが避けられず、しかも、均一に加熱されるとは限らないので、並列接続された低融点可溶合金片の何れか一個が時間的に優先して分断され、以後、次々と分断されて行く。この場合、一の低融点可溶合金片の分断により残りの低融点可溶合金片に流れる電流が増大されるから、残りの低融点可溶合金片はジュ−ル発熱によっても加熱され、それだけ分断時間が速められ、かかる面からも基板型温度ヒュ−ズ全体の作動を迅速化できる。
更に、低融点可溶合金片の図のランドからなる膜電極のように面積が小となっても、低融点可溶合金片接続箇所の間隔が狭くなるために、その膜電極に濡れにより引き込まれる溶融合金が相互に凝集され、その凝集力も分断に寄与するから、作動の迅速化をよく保持できる。
【００１４】
本発明に係る基板型温度ヒュ−ズにおいて、低融点可溶合金片の並列個数は必要とされる電流容量によって定められ、通常は３〜１０個とされる。
【００１５】
【実施例】
〔実施例１〕
図１において、絶縁基板に厚み０．６ｍｍのアルミナセラミックス板を用い、膜電極を銀ペ−ストの印刷・焼付けにより形成し、膜電極の巾を０．８ｍｍ、長さを３．０ｍｍ、膜電極間の間隔を１．２ｍｍとし、低融点可溶合金片には断面積０．３ｍｍ2、融点１２６℃のものを４本使用し、フラックスにはロジンを用い、絶縁被覆体にはエポキシ樹脂を使用した。なお、リ−ド線には線径φ０．５５ｍｍの銅線を使用した。
〔比較例〕
低融点可溶合金片の本数を一本とし、その断面積をほぼ０．３×４ｍｍ2とした以外、実施例１に同じとした。
【００１６】
これらの実施例及び比較例のそれぞれにつき（各試料数は１０個）、直流５アンペアを通電した状態で温度１４０℃のシリコンオイルに浸漬し、浸漬後通電遮断までの時間を測定したところ、実施例では８秒以内であったが、比較例では１０秒〜２０秒であり、本発明によれば、作動時間を充分に短くできることが確認できた。
【００１７】
〔実施例２〕
図２において、絶縁基板に厚み０．６ｍｍのアルミナセラミックス板を用い、膜電極を銀ペ−ストの印刷・焼付けにより形成し、円弧状膜電極の外径をφ５．０ｍｍ、内径をφ３．８ｍｍ、ランド膜電極の外径をφ１．２ｍｍとし、低融点可溶合金片には断面積０．３ｍｍ2、融点１２６℃のものを４本使用し、絶縁スペ−サに厚み０．８ｍｍのセラミックス板を用い、フラックスにロジンを用い、絶縁被覆体にはエポキシ樹脂を使用した。なお、リ−ド線には線径φ０．５５ｍｍの銅線を使用した。
上記と同様の作動試験を行い、浸漬後通電遮断までの時間を測定したところ、７秒以内であり、実施例と同等の作動時間であった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係る基板型温度ヒュ−ズにおいては、複数個の低融点可溶合金片の並列接続のために電流容量を大きくでき、その並列接続する低融点可溶合金片の断面積を０．８mm2以下に抑えることにより、溶断を迅速に行わせ得る。
従って、電流容量が大で、迅速作動の基板型温度ヒュ−ズを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る基板型温度ヒュ−ズを示す図面である。
【図２】請求項３に係る基板型温度ヒュ−ズを示す図面である。
【図３】従来の基板型温度ヒュ−ズを示す図面である。
【符号の説明】
１１          絶縁基板
１２          膜電極
１２１        円弧状膜電極
１２２        ランド膜電極
１３          リ−ド線
１４          低融点可溶合金片
１５          フラックス
１６          絶縁体
１７          絶縁スペ−サ
【図１】
0003889855.tif 000002
【図２】
0003889855.tif 000003
【図３】
0003889855.tif 000004