熔絲元件以及熔絲器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及安裝在電流路徑上并且在超過額定的電流流動時利用自我發(fā)熱進(jìn)行 熔斷來切斷該電流路徑的熔絲元件以及熔絲器件，特別是涉及速斷性優(yōu)越的熔絲元件以及 熔斷后的絕緣性優(yōu)越的熔絲器件。本申請基于在日本國在2013年3月28日申請的日本特 許申請?zhí)柼卦?013-070306和在2014年3月20日申請的日本特許申請?zhí)柼卦?014-059135 要求優(yōu)先權(quán)，通過參照而將這些申請?jiān)诒旧暾垺?br>【背景技術(shù)】
[0002] 歷來，使用在超過額定的電流流動時利用自我發(fā)熱進(jìn)行熔斷來切斷該電流路徑 的熔絲元件。作為熔絲元件，例如，多使用將焊料封入到玻璃管中的支架固定型熔絲、在 陶瓷基板表面印刷Ag電極的芯片熔絲、使銅電極的一部分變細(xì)而裝入到塑料盒（plastic case)中的擰入或插入型熔絲等。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2011-82064號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明要解決的課題 但是，在上述現(xiàn)有的熔絲元件中，指出以下那樣的問題點(diǎn)：不能進(jìn)行利用回流的表面安 裝，電流額定低，此外，當(dāng)通過大型化來提高額定時速斷性差。
[0005]此外，在設(shè)想回流安裝用的速斷熔絲器件的情況下，為了不由于回流的熱而熔融， 通常，在熔絲元件中，熔點(diǎn)為300°C以上的加入Pb的高熔點(diǎn)焊料是熔斷特性上優(yōu)選的。但 是，在RoHS指令等中，含有Pb焊料的使用只不過被限定地同意，認(rèn)為今后無Pb化的要求會 變強(qiáng)。
[0006]S卩，作為熔絲元件，要求：利用回流的表面安裝是可能的且向熔絲器件的安裝性優(yōu) 越、能夠提高額定而與大電流對應(yīng)、具備在超過額定的過電流時迅速地切斷電流路徑的速 熔斷性。
[0007] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠進(jìn)行表面安裝并且能夠兼顧額定的提高和 速熔斷性的熔絲元件和使用該熔絲元件的熔絲器件。
[0008] 用于解決課題的方案 為了解決上述的課題，本發(fā)明的熔絲元件是，在構(gòu)成熔絲器件的通電路徑并且由于超 過額定的電流通電而利用自我發(fā)熱熔斷的熔絲元件中，具有：低熔點(diǎn)金屬層；以及高熔點(diǎn) 金屬層，層疊于所述低熔點(diǎn)金屬層，所述低熔點(diǎn)金屬層在所述通電時侵蝕所述高熔點(diǎn)金屬 層而熔斷。
[0009]此外，本發(fā)明的熔絲器件具備：絕緣基板；以及熔絲元件，裝載在所述絕緣基板 上，由于超過額定的電流通電而利用自我發(fā)熱來熔斷通電路徑，所述熔絲元件具有：低熔點(diǎn) 金屬層；以及高熔點(diǎn)金屬層，層疊于所述低熔點(diǎn)金屬層，所述低熔點(diǎn)金屬層在所述通電時侵 蝕所述高熔點(diǎn)金屬層而熔斷。
[0010] 發(fā)明效果 根據(jù)本發(fā)明，在熔絲元件中，在作為內(nèi)層的低熔點(diǎn)金屬層層疊高熔點(diǎn)金屬層來作為外 層，由此，即使在回流溫度超過低熔點(diǎn)金屬層的熔融溫度的情況下，作為熔絲元件，也不會 達(dá)到熔斷。因此，熔絲元件能夠利用回流而高效率地安裝。
[0011] 此外，關(guān)于本發(fā)明所涉及的熔絲元件，當(dāng)比額定高的值的電流流動時，利用自我發(fā) 熱進(jìn)行熔融來切斷通電路徑。此時，在熔絲元件中，熔融后的低熔點(diǎn)金屬層侵蝕高熔點(diǎn)金屬 層，由此，高熔點(diǎn)金屬層以比熔融溫度低的溫度熔解。因此，熔絲元件能夠利用由低熔點(diǎn)金 屬層造成的高熔點(diǎn)金屬層的侵蝕作用而在短時間內(nèi)熔斷。
[0012] 此外，關(guān)于熔絲元件，在低熔點(diǎn)金屬層層疊低電阻的高熔點(diǎn)金屬層來構(gòu)成，因此， 能夠大幅地減小導(dǎo)體電阻，與相同尺寸的以往的芯片熔絲等相比，能夠大幅地提高電流額 定。此外，與具有相同的電流額定的以往的芯片熔絲相比，能夠謀求薄型化，并且速熔斷性 優(yōu)越。
【附圖說明】
[0013] 圖1是示出應(yīng)用本發(fā)明的熔絲元件以及熔絲器件的剖面圖。
[0014] 圖2是示出應(yīng)用本發(fā)明的另外的熔絲元件的剖面圖。
[0015] 圖3是示出應(yīng)用本發(fā)明的另外的熔絲元件的剖面圖。
[0016] 圖4是示出應(yīng)用本發(fā)明的另外的熔絲元件的立體圖，（A)示出將高熔點(diǎn)金屬層設(shè) 置在低熔點(diǎn)金屬層的上下表面，（B)示出將高熔點(diǎn)金屬層設(shè)置在長尺狀的低熔點(diǎn)金屬的表 面而切斷為適當(dāng)?shù)拈L度，（C)示出將高熔點(diǎn)金屬層設(shè)置在線（wire)狀的低熔點(diǎn)金屬的表面 而切斷為適當(dāng)?shù)拈L度。
[0017] 圖5是示出形成有保護(hù)構(gòu)件的熔絲元件的立體圖。
[0018] 圖6是示出被保護(hù)套保護(hù)的熔絲元件的圖，（A)為分解立體圖，（B)為示出在框體 內(nèi)收納有熔絲元件的狀態(tài)的立體圖，（C)為示出被蓋體閉塞的狀態(tài)的立體圖。
[0019] 圖7是示出利用夾具（clamp)端子夾持熔絲元件的熔絲器件的剖面圖。
[0020] 圖8是示出將與夾具端子嵌合連接的熔絲元件自身用作熔絲器件的實(shí)施例的剖 面圖。
[0021] 圖9是示出應(yīng)用本發(fā)明的另外的熔絲元件的立體圖。
[0022] 圖10是示出使用了圖9所示的熔絲元件的熔絲器件的制造工序，（A)示出絕緣基 板的立體圖，（B)示出在絕緣基板裝載有熔絲元件的狀態(tài)，（C)示出在熔絲元件上設(shè)置有焊 劑（flux)的狀態(tài)，（D)示出裝載了覆蓋構(gòu)件的狀態(tài)，（E)示出向電路基板的安裝狀態(tài)。
[0023] 圖11是示出使用了一個板狀元件的熔絲器件的熔斷狀態(tài)的圖，（A)示出超過額定 的電流開始通電的狀態(tài)，（B)示出元件恪融并凝集了的狀態(tài)，（C)示出元件伴隨著電弧放電 而爆發(fā)地熔斷了的狀態(tài)。
[0024] 圖12是示出使用了具有多個元件部的熔絲元件的熔絲器件的熔斷狀態(tài)，（A)示出 超過額定的電流開始通電的狀態(tài)，（B)示出外側(cè)的元件部恪斷了的狀態(tài)，（C)示出內(nèi)側(cè)的元 件部伴隨著電弧放電而熔斷了的狀態(tài)。
[0025] 圖13是示出熔絲元件的平面圖，（A)示出整體地支承元件部的兩側(cè)，（B)示出整體 地支承元件部的單側(cè)。
[0026] 圖14是示出并聯(lián)有3個元件的熔絲器件的立體圖。
[0027] 圖15是示出在第一、第二電極設(shè)置有突出部的熔絲器件的圖，（A)為絕緣基板的 平面圖，（B)為立體圖。
[0028] 圖16是示出使用了圖9所示的熔絲元件的另外的熔絲器件的制造工序的圖，（A) 示出絕緣基板的立體圖，（B)示出在絕緣基板裝載有熔絲元件的狀態(tài)，（C)示出在熔絲元件 上設(shè)置有焊劑的狀態(tài)，（D)示出裝載有覆蓋構(gòu)件的狀態(tài)和向電路基板的安裝狀態(tài)。
[0029] 圖17是示出使用了另外的熔絲元件的另外的熔絲器件的立體圖。
[0030] 圖18 (A) (B)是示出形成有第一、第二分割電極的絕緣基板的平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下，一邊參照附圖，一邊詳細(xì)地說明應(yīng)用本發(fā)明的熔絲元件以及熔絲器件。再 有，本發(fā)明并不僅限定于以下的實(shí)施方式，當(dāng)然能夠在不偏離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行 各種變更。此外，附圖是示意性的，存在各尺寸的比率等與現(xiàn)實(shí)的比率不同的情況。關(guān)于具 體的尺寸等，應(yīng)參考以下的說明來判斷。此外，當(dāng)然，在附圖互相間也包含彼此的尺寸的關(guān) 系、比率不同的部分。
[0032][第一實(shí)施方式]
[熔絲器件] 本發(fā)明的熔絲器件1如圖1所示那樣具備：絕緣基板2、設(shè)置在絕緣基板2的第一和第 二電極3、4、以及遍及第一和第二電極3、4間安裝并且由于超過額定的電流通電而利用自 我發(fā)熱進(jìn)行熔斷來切斷第一電極3與第二電極4之間的電流路徑的熔絲元件5。
[0033] 絕緣基板2例如通過氧化鋁、玻璃陶瓷、多鋁紅柱石、氧化鋯等具有絕緣性的構(gòu)件 而形成為方形形狀。此外，絕緣基板2也可以使用在玻璃環(huán)氧基板、苯酚（phenol)基板等 印刷布線基板中使用的材料。
[0034] 在絕緣基板的相向的兩端部形成有第一、第二電極3、4。第一、第二電極3、4分別 由Cu布線等的導(dǎo)電圖案形成，在表面適當(dāng)?shù)刈鳛檠趸乐箤Σ叨O(shè)置有Sn電鍍等保護(hù)層 6。此外，第一、第二電極3、4從絕緣基板2的表面2a經(jīng)由側(cè)面到達(dá)背面2b。熔絲器件1經(jīng) 由形成在背面2b的第一、第二電極3、4而安裝在電路基板的電流路徑上。
[0035] [恪絲元件] 遍及第一和第二電極3、4間安裝的熔絲元件5由于超過額定的電流通電而利用自我發(fā) 熱(焦耳熱）熔斷來切斷第一電極3與第二電極4之間的電流路徑。
[0036] 熔絲元件5為由內(nèi)層和外層構(gòu)成的層疊構(gòu)造體，作為內(nèi)層具有低熔點(diǎn)金屬層5a， 作為層疊于低熔點(diǎn)金屬層5a的外層具有高熔點(diǎn)金屬層5b，形成為大致矩形板狀。熔絲元件 5在經(jīng)由焊料等粘接材料8裝載在第一和第二電極3、4間之后通過回流焊接等連接在絕緣 基板2上。
[0037] 關(guān)于低熔點(diǎn)金屬層5a，優(yōu)選的是將Sn作為主要成分的金屬，是通常被稱為"無Pb 焊料"的材料(例如，千住金屬工作制、M705等)。低熔點(diǎn)金屬層5a的熔點(diǎn)未必需要比回流 爐的溫度高，也可以以200°C左右熔融。高熔點(diǎn)金屬層5b為層疊在低熔點(diǎn)金屬層5a的表面 的金屬層，例如為將Ag或Cu或它們之中的任一個作為主要成分的金屬，具有即使在通過回 流爐在絕緣基板2上進(jìn)行熔絲元件5的安裝的情況下也不熔融的高的熔點(diǎn)。
[0038] 關(guān)于恪絲元件5,在成為內(nèi)層的低恪點(diǎn)金屬層5a層疊高恪點(diǎn)金屬層5b來作為外 層，由此，即使在回流溫度超過低熔點(diǎn)金屬層5a的熔融溫度的情況下，作為熔絲元件5,也 不達(dá)到熔斷。因此，熔絲元件5能夠利用回流高效率地安裝。
[0039] 此外，熔絲元件5在規(guī)定的額定電流流動的期間不會由于自我發(fā)熱而熔斷。然后， 當(dāng)流動比額定高的值的電流時，通過自我發(fā)熱而熔融來切斷第一和第二電極3、4間的電流 路徑。此外，關(guān)于熔絲元件5,熔融后的低熔點(diǎn)金屬層5a侵蝕高熔點(diǎn)金屬層5b，由此，高熔 點(diǎn)金屬層5b以比熔融溫度低的溫度熔融。因此，熔絲元件5能夠利用由低熔點(diǎn)金屬層5a 的高熔點(diǎn)金屬層5b的侵蝕作用在短時間內(nèi)熔斷。此外，熔絲元件5的熔融金屬由于第一和 第二電極3、4的物理的拉攏（draw)作用而分?jǐn)酁樽笥?，因此，能夠迅速地且可靠地切斷?一和第二電