JP6135895B2 - Circuit protection element - Google Patents
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Description
本発明は、過電流が流れると溶断して各種電子機器を保護する回路保護素子に関するものである。 The present invention relates to a circuit protection element that melts and protects various electronic devices when an overcurrent flows.
従来のこの種の回路保護素子は、図2に示すように、絶縁基板1と、この絶縁基板1の上面の両端部に設けられた一対の電極2と、前記絶縁基板1の上面の中央部に形成されたエポキシ樹脂からなる下地層3と、この下地層3の上面に設けられ、かつ前記一対の上面電極2と電気的に接続されたエレメント部4と、このエレメント部4を覆うように設けられた樹脂からなる絶縁層5と、前記絶縁基板1の両端面に形成された一対の端面電極層6とを備えた構成としていた。
As shown in FIG. 2, this type of conventional circuit protection element includes an
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
As prior art document information relating to the invention of this application, for example,
上記した従来の回路保護素子の構成では、絶縁層5を樹脂で構成しているため、過電流でエレメント部4が溶断した際に発生したアークが、絶縁層5の外に飛び出してしまう場合があり、これにより、アークが周囲の製品に影響を及ぼす可能性があるという課題を有していた。
In the configuration of the conventional circuit protection element described above, since the
本発明は上記従来の課題を解決するもので、周囲の製品に影響を及ぼすのを防ぐことができる回路保護素子を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a circuit protection element that can prevent surrounding products from being affected.
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1、2に記載の発明は、絶縁基板と、この絶縁基板の両端部に設けられた一対の上面電極と、この一対の上面電極を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極と電気的に接続されたエレメント部と、このエレメント部と前記絶縁基板との間に設けられた下地層と、前記エレメント部に形成された複数のトリミング溝と、前記エレメント部を覆うように設けられた絶縁層とを備え、前記絶縁層を樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗で非晶質のシリカを主成分とする複数のフィラーとの混合物で構成し、前記フィラーの混合割合を50〜70体積%とし、前記フィラーの粒径を5〜15μmとし、前記フィラーの粒径をトリミング溝の溝幅より小さくしたもので、この構成によれば、過電流でエレメント部が溶断した際に発生するアークに含まれるエレメント部を構成する金属を、内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とするフィラーの内部に吸収させることができるため、アークが絶縁層から飛び出すことを阻止でき、これにより、周囲の製品に影響を及ぼすのを防ぐことができる。さらに、このフィラーの内部に吸収された金属の露出面積を小さくできるため、金属が吸収されたフィラーとフィラーの間に樹脂を存在させることができ、これにより、再び電流が流れるのを阻止できるため、エレメント部溶断後の電流の遮断を確実にすることができるという作用効果が得られるものである。
The invention described in
本発明の請求項3に記載の発明は、特に、前記複数のトリミング溝の溝内を樹脂とフィラーとの前記混合物で充填させたもので、この構成によれば、トリミング溝の溝内でも過電流で溶断したエレメント部を構成する金属をフィラーの内部に吸収させることができるため、また、このフィラーの内部に吸収された金属の露出面積を小さくできるため、エレメント部溶断後の電流の遮断を確実にすることができるという作用効果が得られるものである。 The invention described in claim 3 of the present invention, in particular, in the grooves of the plurality of trimming grooves in which were filled with the mixture of resin and filler, according to this configuration, the over in the groove of the trimming groove Since the metal constituting the element part melted by the current can be absorbed into the filler, and the exposed area of the metal absorbed inside the filler can be reduced, the current after the element part is melted can be cut off. The effect that it can be ensured is obtained.
以上のように本発明の回路保護素子は、絶縁層を樹脂と内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とする複数のフィラーとの混合物で構成しているため、過電流でエレメント部が溶断した際に絶縁層側に飛散したエレメント部を構成する金属を、内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とするフィラーの内部に吸収させることができ、これにより、アークが絶縁層から飛び出すことを阻止でき、かつエレメント部溶断後の電流の遮断を確実にすることができるという優れた効果を奏するものである。 As described above, in the circuit protection element of the present invention, since the insulating layer is composed of a mixture of a resin and a plurality of fillers whose main components are hollow or rough and amorphous silica, an element with overcurrent The metal composing the element part scattered on the insulating layer side when the part is melted can be absorbed into the inside of the filler whose main component is hollow or rough and amorphous silica, thereby Can be prevented from jumping out of the insulating layer, and the current can be reliably cut off after the element portion is melted.
以下、本発明の一実施の形態における回路保護素子について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a circuit protection element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態における回路保護素子の断面図を示したもので、この図1に示すように、本発明の一実施の形態における回路保護素子は、絶縁基板11と、この絶縁基板11の上面の両端部に設けられた一対の上面電極12と、この一対の上面電極12を橋絡するように形成され、かつ前記一対の上面電極12と電気的に接続されたエレメント部13と、このエレメント部13と前記絶縁基板11との間に設けられた下地層14と、前記エレメント部13を覆うように設けられた絶縁層15とを備えた構成において、前記絶縁層15をシリコン樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカを主成分とする複数のフィラーとを混合させたもので構成したものである。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a circuit protection element according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the circuit protection element according to an embodiment of the present invention includes an
上記構成において、前記絶縁基板11は、その形状が方形状であり、そしてAl2O3を55%〜96%含有するアルミナで構成されている。また、前記一対の上面電極12は、絶縁基板11の上面の両端部に設けられ、かつAg等を印刷することによって形成されている。そしてまた、前記エレメント部13は、絶縁基板11の全面を覆うように下地層14および一対の上面電極12の上面に位置して設けられ、かつ薄膜層13aとめっき層13bとにより構成されている。
In the above configuration, the
さらに、前記薄膜層13aは、TiやCuをスパッタすることにより形成され、かつめっき層13bは薄膜層13aの上面に位置して設けられるもので、前記薄膜層13aをめっき核としてNi、Cu、Agをそれぞれ順番に無電解めっきすることにより形成されている。
Further, the
さらにまた、前記絶縁基板11の両端部には前記エレメント部13の一部に重なるように銀系の材料からなる端面電極層16が形成されており、かつこの端面電極層16の表面にはめっき膜(図示せず)が形成されるものである。
Furthermore, an end
また、前記エレメント部13の中心部には、レーザによって複数のトリミング溝17が互いに対向するエレメント部13の側面からエレメント部13の中心方向に向かって交互に形成されているもので、そして中央部の2つのトリミング溝17で囲まれた領域が、過電流が印加されたときに溶融して断線する溶断部18となり、その外側のトリミング溝17によって抵抗値が調整される。また、トリミング溝17の幅は20〜30μmとなっている。
A plurality of
そしてまた、前記下地層14は絶縁基板11の上面の中央部に設けられており、かつこの下地層14は前記一対の上面電極12間に位置するエレメント部13と絶縁基板11との間に設けられている。そして、この下地層14は、シリコン樹脂等の熱伝導性の低い材料で形成されている。
The
なお、前記下地層14は絶縁基板11の中央部だけでなく、絶縁基板11の上面のほぼ全面に形成し、そしてこの下地層14の上面の両端部に一対の上面電極12を形成するようにしてもよい。
The
また、前記絶縁層15は、エレメント部13を覆うように設けられているものであって、シリコン等の樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカを主成分とする複数のフィラーとを混合させたもので構成している。さらに、フィラーの表面は略球状で無数の凹凸が形成されている。そして、この樹脂とフィラーとの混合物は、複数のトリミング溝17の溝内にも充填されている。これにより、トリミング溝17の溝内でも過電流で溶断したエレメント部13を構成する金属をフィラーの内部に吸収させることができるため、また、このフィラーの内部に吸収された金属の露出面積を小さくできるため、エレメント部13溶断後の電流の遮断を確実にすることができる。さらにまた、このフィラーの粒径は約5〜15μmで、トリミング溝17の幅より小さくなっており、これにより、確実にトリミング溝17の溝内にフィラーを充填できるため、エレメント部13溶断後の電流の遮断をより確実にすることができる。
The
また、この絶縁層15は、フィラーの混合割合を10〜90体積%としているが、このフィラーの混合割合は、50〜70体積%とするのが特に好ましい。ここで、フィラーの混合割合が10体積%より小さいと、金属の全部をフィラーの内部に吸収させることができなくなり、再び電流を流してしまう可能性がある。また、フィラーの混合割合が90体積%より大きいと、絶縁層15の粘度が大きくなるため、絶縁層15にピンホールが発生したりしてしまう。
In addition, the
そして、このフィラーは、シリカまたはアルミナを主成分としているもので、このシリカまたはアルミナは科学的に安定し、かつ耐熱性、耐火性に優れているため、過電流が流れてエレメント部13が高温となっても溶断特性を安定化させることができる。
The filler is mainly composed of silica or alumina. Since the silica or alumina is scientifically stable and excellent in heat resistance and fire resistance, an overcurrent flows and the
なお、絶縁層15を、溶断部18を覆う第1の絶縁層15aと、この第1の絶縁層15aの上面に設けられた第2の絶縁層15bとにより構成してもよい。
The
この場合、第1の絶縁層15aを、シリコン等の樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカを主成分とする複数のフィラーとを混合させたもので構成し、第2の絶縁層15bをエポキシ等の樹脂で構成してもよい。また、第1の絶縁層15aをシリコン等の樹脂で構成し、第2の絶縁層15bをエポキシ等の樹脂と内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカを主成分とする複数のフィラーとを混合させたもので構成してもよい。さらに、第1の絶縁層15a、第2の絶縁層15bともに、内部が中空もしくは内部の密度が粗になっているシリカを主成分とする複数のフィラーを混合させてもよい。
In this case, the first
上記した本発明の一実施の形態においては、絶縁層15を樹脂と内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とする複数のフィラーとの混合物で構成しているため、過電流でエレメント部13が溶断した際に発生するアークに含まれるエレメント部13を構成する金属を、内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とするフィラーの内部に吸収させることができ、これにより、アークが絶縁層から飛び出すことを阻止できるため、アークが周囲の製品に影響を及ぼすのを防ぐことができるという効果が得られるものである。
In the above-described embodiment of the present invention, the
また、このフィラーの内部に吸収された金属の露出面積を小さくできるため、金属が吸収されたフィラーとフィラーの間に樹脂を存在させることができ、これにより、再び電流が流れるのを阻止できるため、エレメント部溶断後の電流の遮断を確実にすることができる。 In addition, since the exposed area of the metal absorbed inside the filler can be reduced, a resin can exist between the filler and the metal absorbed, thereby preventing current from flowing again. In addition, it is possible to ensure the interruption of the current after the element portion is blown.
すなわち、アークは、過電流で溶断したエレメント部13を構成する金属が昇華して飛散したものであるため、内部に空気が含まれ、表面に無数の凹凸が形成されている略球状でその表面積が大きなフィラーの内部や表面に、飛散したこの金属を吸着させることによって、昇華した金属が絶縁層15から飛び出すことを防止できる。さらに、フィラーの内部や表面に飛散した金属を吸着させることによって、金属間に絶縁性の樹脂を存在させることができるため、溶断後の再導通を防ぐことができる。
That is, the arc is formed by sublimation and scattering of the metal constituting the
ここで、エレメント部13溶断後の電流の遮断をより確実にするには、内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とする複数のフィラーを、絶縁層15に混合させる必要があり、一方、このフィラーを下地層14に混合させてもその効果はほとんど得られない。
Here, in order to more reliably cut off the electric current after the
すなわち、アークは四方に飛び散るが、エレメント部13の下にある絶縁基板11はアルミナで構成されているため、アークが製品の下方(絶縁基板11の下)に飛び出すことはないが、製品の上方(絶縁層15)は樹脂であるためアークが樹脂の外に飛び出して周囲の製品に影響を及ぼす可能性があるからである。
That is, the arc scatters in all directions, but since the insulating
また、フィラーはその内部に空気が含まれているため、熱伝導率が非常に低く、さらにシリコン樹脂も熱伝導率が低いため、耐インラッシュ性を向上させるためにエレメント部13の断面積を大きくしても、エレメント部13で発生した熱をエレメント部13内に蓄熱することができ、これにより、過電流が流れた際にはエレメント部13を速く溶融させることができるため、耐インラッシュ性と速断性を両立させることができる。
In addition, since the filler contains air inside, the thermal conductivity is very low, and the silicon resin also has a low thermal conductivity, so the cross-sectional area of the
なお、上記したように耐インラッシュ性と速断性を両立させるためには、フィラーの熱伝導率を低くする必要があるため、内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分としている。 Note that, as described above, in order to achieve both inrush resistance and quick disconnection, it is necessary to lower the thermal conductivity of the filler. Therefore, the inside is mainly hollow or coarse and amorphous silica.
さらに、フィラーがシリカを主成分としているため、絶縁層15の耐熱性を向上させることができ、これにより、溶断特性を安定化させることができる。
Furthermore, since the filler contains silica as a main component, the heat resistance of the insulating
そして、フィラーとフィラーの粒子間にシリコン樹脂は入り込むことができるため、絶縁層15を強固に固定でき、さらに、前記シリコン樹脂は吸水性がほとんど無いため、絶縁層15に大気中の水分やめっき液が浸入することもなくなり、これにより、耐湿性を向上させることができる。
Since the silicon resin can enter between the filler particles, the insulating
なお、下地層14に内部が中空もしくは粗で非晶質のシリカを主成分とする複数のフィラーを混合してもよく、この場合は、フィラーの内部に空気が含まれているため、下地層14の熱伝導率を低くすることができ、これにより、より耐インラッシュ性と速断性を向上させることができる。
Note that a plurality of fillers mainly composed of amorphous silica having a hollow or coarse inside may be mixed in the
また、上記した本発明の一実施の形態においては、回路保護素子について説明したが、溶断特性の安定化が要求されるヒューズ抵抗等の他の電子部品にも本発明は適用できるものである。 In the above-described embodiment of the present invention, the circuit protection element has been described. However, the present invention can also be applied to other electronic components such as a fuse resistor that requires stabilization of the fusing characteristics.
本発明に係る回路保護素子は、エレメント部溶断後の電流の遮断をより確実にすることができるという効果を有するものであり、特に過電流が流れると溶断して各種電子機器を保護する回路保護素子等において有用となるものである。 The circuit protection element according to the present invention has an effect that it is possible to more reliably cut off the current after the element portion is blown, and in particular, circuit protection that blows off and protects various electronic devices when an overcurrent flows. This is useful in devices and the like.
11 絶縁基板
12 上面電極
13 エレメント部
14 下地層
15 絶縁層
17 トリミング溝
DESCRIPTION OF
Claims (3)
It said plurality of circuit protection device of claim 1 or claim 2 trimming groove of the groove was filled with the mixture of resin and filler.
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