特許 6073488 サージ保護デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6073488

(24)【登録日】2017年1月13日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】サージ保護デバイス

(51)【国際特許分類】

   H02H 3/20 20060101AFI20170123BHJP

   H01C 7/12 20060101ALI20170123BHJP

【ＦＩ】

   H02H3/20 A

   H01C7/12

【請求項の数】18

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-538235(P2015-538235)

(86)(22)【出願日】2012年10月26日

(65)【公表番号】特表2016-502831(P2016-502831A)

(43)【公表日】2016年1月28日

(86)【国際出願番号】CN2012083602

(87)【国際公開番号】WO2014063362

(87)【国際公開日】20140501

【審査請求日】2015年6月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】514037697

【氏名又は名称】リテルヒューズ・インク

(74)【代理人】

【識別番号】100071010

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 行造

(74)【代理人】

【識別番号】100118647

【弁理士】

【氏名又は名称】赤松 利昭

(74)【代理人】

【識別番号】100138438

【弁理士】

【氏名又は名称】尾首 亘聰

(74)【代理人】

【識別番号】100138519

【弁理士】

【氏名又は名称】奥谷 雅子

(74)【代理人】

【識別番号】100123892

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 忠雄

(74)【代理人】

【識別番号】100169993

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 千裕

(74)【代理人】

【識別番号】100131082

【弁理士】

【氏名又は名称】小原 正信

(74)【代理人】

【識別番号】100185535

【弁理士】

【氏名又は名称】逢坂 敦

(72)【発明者】

【氏名】ヤン、ウェン

(72)【発明者】

【氏名】タン、ハイラン

(72)【発明者】

【氏名】イン、ファーウェイ

(72)【発明者】

【氏名】ホイットニー、ステファン・ジェイ

(72)【発明者】

【氏名】ディーチェ、ジー・トッド

【審査官】 坂本 聡生

(56)【参考文献】

【文献】 登録実用新案第３１４９０８５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 登録実用新案第３１５５９４１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−２０２３９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｃ ７／０２−７／２２

Ｈ０２Ｈ ３／０８−３／２５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回路保護デバイスであり、
チャンバーを画定するハウジングと、
前記チャンバー内に配置された金属酸化物バリスタスタックと、
第１の導電性ばねであって、前記第１の導電性ばねは、第１の端部にて第１の熱切断部により前記金属酸化物バリスタスタックの第１の入力端子に電気的に接続され、第２の端部にて第１の入力ラインに電気的に接続され、前記金属酸化物バリスタスタックの前記第１の入力端子から離れるように付勢される前記第１の導電性ばねと、
第２の導電性ばねであって、前記第２の導電性ばねは、第１の端部にて第２の熱切断部により前記金属酸化物バリスタスタックの第２の入力端子に電気的に接続され、第２の端部にて第２の入力ラインに電気的に接続され、前記金属酸化物バリスタスタックの前記第２の入力端子から離れるように付勢される前記第２の導電性ばねとを備え、
過電圧状態が起きたときに、前記金属酸化物バリスタスタックにより生じる熱のために前記第１の熱切断部と前記第２の熱切断部のうちの少なくとも１つが溶融して、対応する前記第１の導電性ばね又は前記第２の導電性ばねが前記金属酸化物バリスタスタックの前記第１の入力端子又は前記第２の入力端子から離れるように動くことが可能となり開回路を形成すると共に、
前記第１の導電性ばねと前記第２の導電性ばねとを結合して両者の間の相対的な動きを制限する硬質電気絶縁部材をさらに備える、回路保護デバイス。

【請求項2】

回路保護デバイスであり、
チャンバーを画定するハウジングと、
前記チャンバー内に配置された金属酸化物バリスタスタックと、
第１の導電性ばねであって、前記第１の導電性ばねは、第１の端部にて第１の熱切断部により前記金属酸化物バリスタスタックの第１の入力端子に電気的に接続され、第２の端部にて第１の入力ラインに電気的に接続され、前記金属酸化物バリスタスタックの前記第１の入力端子から離れるように付勢される前記第１の導電性ばねと、
第２の導電性ばねであって、前記第２の導電性ばねは、第１の端部にて第２の熱切断部により前記金属酸化物バリスタスタックの第２の入力端子に電気的に接続され、第２の端部にて第２の入力ラインに電気的に接続され、前記金属酸化物バリスタスタックの前記第２の入力端子から離れるように付勢される前記第２の導電性ばねとを備え、
過電圧状態が起きたときに、前記金属酸化物バリスタスタックにより生じる熱のために前記第１の熱切断部と前記第２の熱切断部のうちの少なくとも１つが溶融して、対応する前記第１の導電性ばね又は前記第２の導電性ばねが前記金属酸化物バリスタスタックの前記第１の入力端子又は前記第２の入力端子から離れるように動くことが可能となり開回路を形成すると共に、
前記第１の導電性ばねと第２の導電性ばねとの間に、及び前記第１の入力端子と第２の入力端子との間に置かれた高熱伝導率電気絶縁部材をさらに備え、前記絶縁部材は、高温接合により前記第１の導電性ばねに電気的に接続され、低温接合により前記第１の入力端子に電気的に接続された第１の金属化された端部と、高温接合により前記第２の導電性ばねに電気的に接続され、低温接合により前記第２の入力端子に電気的に接続された第２の金属化された端部とを有する、回路保護デバイス。

【請求項3】

前記金属酸化物バリスタスタックは、電気的に並列接続された複数の金属酸化物バリスタを備える、請求項１又は２に記載の回路保護デバイス。

【請求項4】

前記金属酸化物バリスタスタックは、電気的に直列接続された複数の金属酸化物バリスタを備える、請求項１又は２に記載の回路保護デバイス。

【請求項5】

前記第１の熱切断部と第２の熱切断部のうちの少なくとも１つが低温はんだフィレットを備える、請求項１又は２に記載の回路保護デバイス。

【請求項6】

前記ハウジングは、前記ハウジングの底部から延在し、前記第１の導電性ばねが前記金属酸化物バリスタスタックの前記第１の入力端子から離れるように付勢するように構成された第１の突起を含む、請求項１又は２に記載の回路保護デバイス。

【請求項7】

前記ハウジングは、前記ハウジングの底部から延在し、前記第２の導電性ばねが前記金属酸化物バリスタスタックの前記第２の入力端子から離れるように付勢するように構成された第２の突起を含む、請求項６に記載の回路保護デバイス。

【請求項8】

前記ハウジングは、底部とカバーとを備える、請求項１又は２に記載の回路保護デバイス。

【請求項9】

前記底部は前記カバーにより覆われ、前記カバー内に嵌合される、請求項８に記載の回路保護デバイス。

【請求項10】

前記ハウジングの前記底部は前記第１と第２の入力ラインを受けるためにその低い側に空洞を画定する、請求項８に記載の回路保護デバイス。

【請求項11】

前記第１と第２の入力ラインは、前記空洞から前記ハウジングの前記底部の底面を通り前記チャンバーへ延在する、請求項１０に記載の回路保護デバイス。

【請求項12】

前記ハウジングの前記底部における前記空洞にはポッティング材料が満たされる、請求項１１に記載の回路保護デバイス。

【請求項13】

前記ポッティング材料はエポキシ樹脂を備える、請求項１２に記載の回路保護デバイス。

【請求項14】

前記ポッティング材料は熱硬化性プラスチックを含む、請求項１２に記載の回路保護デバイス。

【請求項15】

前記ポッティング材料は、シリコーンゴムゲルを含む、請求項１２に記載の回路保護デバイス。

【請求項16】

前記金属酸化物バリスタスタックの第１の出力端子に電気的に接続された第１の出力ラインと、前記金属酸化物バリスタスタックの第２の出力端子に電気的に接続された第２の出力ラインとをさらに備える、請求項１又は２に記載の回路保護デバイス。

【請求項17】

前記金属酸化物バリスタスタックから延在しグランドラインに電気的に接続された少なくとも１つの導電突起をさらに備える、請求項１又は２に記載の回路保護デバイス。

【請求項18】

前記金属酸化物バリスタスタックはエポキシ樹脂で被膜される、請求項１又は２に記載の回路保護デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は回路保護デバイスの分野に関する。特に、本発明は、万一異常な過電圧状態による過熱が生じた場合に迅速な熱的応答をするように構成される一体化された熱切断部を有する金属酸化物バリスタスタックを含むサージ保護デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

過電圧保護デバイスは、過電圧障害状態に起因する損傷から電子回路及び部品を保護するのに使用される。これらの過電圧保護デバイスは、保護すべき回路とグランドラインとの間に接続された金属酸化物バリスタ（ＭＯＶ）を含み得る。ＭＯＶは壊滅的な電圧サージからこのような回路を保護するのにＭＯＶを使用することが可能となるような固有の電流−電圧特性を有する。これらのデバイスは、過電圧状態の間に開回路を形成するために溶融する熱リンクを利用し得る。特に、ＭＯＶの公称電圧又は閾値電圧よりも高い電圧がそのデバイスに印加されるときに、熱リンクが溶融する原因となる熱を発生するＭＯＶを電流が通過して流れる。いったんこのリンクが溶融すると、保護すべき回路が過電圧状態により損傷することを防止する開回路が形成される。しかし、これらの既存の回路保護デバイスではＭＯＶから熱リンクへの熱の効率的な伝達が可能でなかったため、応答時間が遅延していた。加えて、ＭＯＶデバイスは、高速の過渡過電圧の存在下で性能を劣化させる比較的高いインダクタンス特性を有する。さらに、既存の回路保護デバイスは、例えば、ＬＥＤ保護等における一定の応用分野においては組み立て及び接続作業が複雑であり、それゆえ製造コストが増加する。したがって、今日では金属酸化物バリスタを用いた回路保護デバイスにおける改善が望ましいと理解される。

【発明の概要】

【0003】

本発明の例示的な実施形態は回路保護デバイスを指向している。例示的な実施形態では、この回路保護デバイスはチャンバーを画定するハウジング、金属酸化物バリスタスタック、第１の導電性ばね及び第２の導電性ばねを含む。金属酸化物バリスタスタックはハウジングのチャンバー内に配置される。第１の導電性ばねは第１の端部において第１のはんだ接続により金属酸化物バリスタスタックの第１の入力端子に電気的に接続され、第２の端部において第１の入力ラインに電気的に接続される。第１の導電性ばねは、金属酸化物バリスタスタックの第１の入力端子から離れるように付勢される。第２の導電性ばねは、第１の端部において第２のはんだ接続により金属酸化物バリスタスタックの第２の入力端子に電気的に接続され、第２の端部において第２の入力ラインに電気的に接続される。第２の導電性ばねは、金属酸化物バリスタスタックの第２の入力端子から離れるように付勢され、過電圧状態が生じたときに、金属酸化物バリスタスタックにより生じる熱により第１のはんだ接続と第２のはんだ接続のうち少なくとも１つが溶融し対応する第１の導電性ばね又は第２の導電性ばねが金属酸化物バリスタ回路の第１の入力端子又は第２の入力端子から離れるように移動することが可能となり開回路を形成する。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1a】図１ａは本開示の実施形態における回路保護デバイスの斜視図である。

【0005】

【図1b】図１ｂは本開示の実施形態における回路保護デバイスの概略図である。

【0006】

【図2a】図２ａは本開示の実施形態における回路保護デバイスの斜視図である。

【0007】

【図2b】図２ｂ本開示の実施形態における回路保護デバイスの概略図である。

【0008】

【図3】図３は本開示の実施形態における開いた状態で示される回路保護デバイスの切り欠き斜視図である。

【0009】

【図4】図４は本開示の実施形態における図３に示されるばねアッセンブリとＭＯＶスタックの一部分の分解斜視図である。

【0010】

【図5a】図５ａはハウジングの底部の空洞に充填されていない状態の図１ａに示される回路保護デバイスの底面斜視図である。

【0011】

【図5b】図５ｂはハウジングの底部の空洞にポッティング材料が充填された状態の図１ａに示される回路保護デバイスの底面斜視図である。

【0012】

【図6a】図６ａは本開示の回路保護デバイスの第１の代替実施形態の側面斜視図である。

【0013】

【図6b】図６ｂは図６ａに示される回路保護デバイスの第１の代替実施形態の背面斜視図である。

【0014】

【図7a】図７ａは本開示の回路保護デバイスの第２の代替実施形態の側面斜視図である。

【0015】

【図7b】図７ｂは図７ａに示される回路保護デバイスの第２の代替実施形態の背面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明は添付の図面を参照してここにより詳しく説明され、本発明の好ましい実施形態が示される。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具体化されることができ、ここに記載される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全で完成されたものであり、本発明の範囲が当業者に充分に伝達されることを目的として提供される。図面において、同様の要素にたいしては同じ参照番号が振られる。

【0017】

次に続く実施形態及び／または特許請求範囲では、用語「上に」、「を覆う」，「に配置される」、「を超えて」が実施形態及び特許請求範囲で使用され得る。「上に」、「を覆う」，「に配置される」、「を超えて」は、２つ以上の要素が互いに他に対し直接物理的に接触していることを示すのに使用され得る。しかし、「上に」、「を覆う」，「に配置される」、「を超えて」は、２つ以上の要素が互いに他に対し直接接触していることをも意味し得る。例えば、「を越えて」（ｏｖｅｒ）は、ある要素が他の要素の上方にあるが互いに接触はしておらずこの２つの要素の間にさらに別の１つ又は複数の要素があることを意味し得る。さらに、用語「及び／または」は「及び」をも意味し得て、これは「又は」をも意味し得て、これは「排他的論理和」をも意味し得て、これは「１つの」をも意味し得て、これは「いくつかの、しかし全てではない」をも意味し得て、これは「いずれもない（ｎｅｉｔｈｅｒ）」をも意味し得て、及び／またはこれは「両方」をも意味し得て、しかも請求項における発明の主題の範囲はこれらの点に限られない。

【0018】

図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ本開示における回路保護デバイス１０の斜視図及び概略図を示す。この保護デバイス１０は、ハウジング１５と、入力ライン２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、出力ライン２５ａ、２５ｂとを含み得る。この入力ライン２０ａはライン線であり得て、入力ライン２０ｂはニュートラルラインであり得て、入力ライン２０ｃはグランドラインであり得る。同様に、出力ライン２５ｂは対応するライン線であり得て、出力ライン２５ｂは対応するニュートラルラインであり得る。この入力ラインと出力ライン２０ａ−ｃ、２５ａ、２５ｂは、本開示の実施形態における保護デバイス１０を電源（図示せず）と保護すべきデバイス又は回路（図示せず）との間に接続するために使用される。

【0019】

保護デバイス１０のハウジング１５は、内底部（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｂｏｔｔｏｍ ｐｏｒｔｉｏｎ）１５ａ（図３参照）と、カバー１５ｂにより定義され得る。ここで底部１５ａは、デバイス１０を作動位置（底部１５ａは、スナップフィット又は摩擦嵌合（ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｆｉｔ）等によりカバー１５ｂにより覆われ又はカバー１５ｂ内に嵌合されるため、「内部（ｉｎｔｅｒｎａｌ）」とも呼ばれる）に固定するために使用され得る、底部１５ａから延在する複数のフランジ１７を含み得る。内底部１５ａ及びカバー１５ｂは、密閉チャンバー１９を画定し、その中に金属酸化物バリスタ（ＭＯＶ）３５、４５、４８のスタックが、さらに以下に示すように入力ライン２０ａ、２０ｂ、２０ｃと出力ライン２５ａ、２５ｂと電気的に接続した状態で配置されている。あるいは、ハウジング１５の底部１５ａは、保護すべきデバイスのプリント基板（ＰＣＢ）の一体となったコンポーネント又は部分であり得て、ＭＯＶ３５、４５、４８は、保護デバイス１０（さらに以下に説明する）の他の内部コンポーネントと同様、ハウジング１５のカバー部分１５ｂが嵌合する状態でＰＣＢのこのようなコンポーネント又は部分に直接取り付けられ得ると考えられる。

【0020】

図５ａを簡単に参照すると、ハウジング１５の底部斜視図が示され、入力ライン２０ａ−ｃ及び出力ライン２５ａ、２５ｂが貫通できるようにするため複数の開口部２１がハウジング１５の底部１５ａの側壁に形成され得る。したがって、入力ライン２０ａ−ｃ及び出力ライン２５ａ、２５ｂは、低部１５ａの底面及び側壁により画定され得る空洞２７に延在し得る。入力ライン２０ａ−ｃ及び出力ライン２５ａ、２５ｂは、下記のように保護デバイス１０の内部部品との接続のため、底部１５ａの底面を通って、チャンバー１９（上述の）に入り、空洞２７から上方へ延在し得る。図５ｂを参照すると、底部１５の空洞には、従来のポッティングプロセスを用いて熱硬化性プラスチック又はシリコーンゴムゲル等のポッティングエポキシ２９、又は他の固体の又はゼリー状の化合物を満たし得る。入力ライン２０ａ−ｃ及び出力ライン２５ａ、２５ｂは、これによりポッティング材料２９の中に完全に包み込まれ得て、ポッティング材料２９により衝撃や振動からの保護が得られ、これがない場合にはラインと保護デバイス１０の間の電気的接続を損傷させ又は劣化させ得る湿気侵入や腐食剤を防止し得る。ハウジング１５は、ここで説明した電気的接続を容易にし、本開示（以下に述べる）のＭＯＶスタックに外部の周囲の状況からの適切な保護を提供する様々な代替的な構造及び構成により具体化され得ることは当業者により理解される。

【0021】

図１Ｂを参照すると、以下で説明するように低温半田フィレット等で形成され得る第１の熱切断部３０が、入力ライン２０に配置され、そして出力ライン２５ａを介して第１のＭＯＶ３５の第１の端部に接続される。半田フィレット等で形成され得る第２の熱切断部４０は、入力ライン２０ｂに配置され、出力ライン２５ｂを介してＭＯＶ３５の第２の端部とＭＯＶ４５の第１の端部に接続される。ＭＯＶ４８の第１の端部は、出力ライン２５ａを介して熱切断部３０に接読される。ＭＯＶ４５の第２の端部とＭＯＶ４８の第２の端部は、グランドライン２０ｃに接続される。したがって、ＭＯＶ４８は、第１の端部においてＭＯＶ３５の第１の端部と接続され、第２の端部においてグランドラインとＭＯＶ４５の第２の端部に接続される。

【0022】

回路保護デバイス１０の通常の動作の間（すなわち、過電圧状態でないとき）、ＭＯＶ３５、４５、４８のスタックは、熱切断部３０、４０の一方又は両方を溶融させるのに十分な量の熱を発生しない。しかし、ＭＯＶ３５、４５、４８のそれぞれがＭＯＶの両端に印加された電圧がＭＯＶの定格電圧を超える時に発熱する電圧に敏感なデバイスであるから、過電圧状態の発生によりＭＯＶ３５、４５、４８のスタックは発熱する。過電圧状態が起こった場合、ＭＯＶ３５、４５、４８のスタックにより発生する熱は、熱切断部３０、４０のいずれか又は両方が溶融する原因となり、これにより過電圧状態に起因して出力ライン２５ａ、２５ｂに接続されるデバイス又は回路が損傷することを防止する開回路をもたらす。

【0023】

背景的情報として、ＭＯＶ３５、４５、４８のそれぞれは、主として共に焼結されて円形又は四角形のディスクを形成する酸化亜鉛の顆粒から成り得る。ここで他の酸化物で形成される粒間の境界は高い抵抗値をもつ一方、固体としての酸化亜鉛の顆粒は高い導電性を有する材料である。酸化亜鉛の顆粒が集まるこれらの場所においてのみ、焼成により対称ツェナーダイオードと比較し得るマイクロバリスタが生み出される。金属酸化物バリスタの電気的挙動は直列又は並列に接続された多数のマイクロバリスタの結果である。ＭＯＶの焼結体は、エネルギーの高い吸収能、したがって異常に高いサージ電流に対処する能力を可能とする高い電気負荷能力をも示している。

【0024】

図２Ａ−２Ｂは、それぞれ本開示における回路保護デバイス２００の代替実施形態の斜視図及び概略図を示す。保護デバイス２００は、ハウジング２１５と入力接続ライン２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃとを含み得る。例えば、この入力ライン２１０ａはライン線であり得て、入力ライン２１０ｂはニュートラルラインであり得て、入力ライン２１０ｃはグランドラインであり得る。この接続ライン２１０ａ−ｃは、本開示の実施形態において電源（図示せず）と保護すべきデバイス又は回路（図示せず）の間に保護デバイス２００を接続するのに使用される。

【0025】

図１ａ、１ｂで示して上述した回路保護デバイス１０のハウジング１５と同様に、デバイス２００のハウジング２１５は、内底部２１５ａ及びカバー２１５ｂにより画定され得る。ここで底部２１５ａは、デバイス２１０を作動位置（底部２１５ａは、スナップフィット又は摩擦嵌合（ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｆｉｔ）等によりカバー２１５ｂにより覆われ又はカバー２１５ｂ内に嵌合されるため、「内部（ｉｎｔｅｒｎａｌ）」とも呼ばれる）に固定するために使用され得る、底部２１５ａから延在する複数のフランジ２１７を含み得る。底部２１５ａ及びカバー２１５ｂは、密閉チャンバー２１９を画定し、その中に金属酸化物バリスタ（ＭＯＶ）２３５、２４５、２４８のスタックが、さらに以下に示すように入力ライン２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃと電気的に接続した状態で配置されている。

【0026】

ハウジング２１５の底部２１５ａには、入力ライン２１０ａ−ｃを受けるために、図５ａで示されるハウジング１５の場合と同様に開口部２２１と空洞（図示せず）が具備され得る。底部２１５ａの空洞は、図５ｂおよび上に述べた、ハウジング１５の底部１５ａの空洞２７に対して行うのと同じやり方でポッティング材料を満たし得る。ここで、このようなポッティング材料は、熱硬化性プラスチック又はシリコーンゴムゲル等のエポキシ樹脂又はその他の固体もしくはゼリー状の化合物を含み得る。これらにより、入力ライン２１０ａ−ｃは、衝撃、振動、及び湿気から保護され得る。

【0027】

図２Ｂを参照すると、以下で説明するように低温はんだフィレット等で形成され得る第１の熱切断部２３０が接続ライン２１０に配置され得て、これによりＭＯＶ２３５、２４８の第１の端部に接続され得る。低温はんだフィレット等で形成され得る第２の熱切断部２４０が、接続ライン２１０ｂに配置され得て、これによりＭＯＶ２３５の第２の端部及びＭＯＶ２４５の第１の端部に接続され得る。ＭＯＶ２４５の第２の端部及びＭＯＶ２４８の第２の端部は、グランド接続ライン２１０ｃに接続され得る。したがって、ＭＯＶ２４８は、第１の端部においてＭＯＶ２３５の第１の端部に接続され、第２の端部においてグランドラインに接続され得る。

【0028】

デバイス２００の通常の動作の間（すなわち、過電圧状態でないとき）、ＭＯＶ２３５、２４５、２４８のスタックは、熱切断部２３０、２４０の一方又は両方を溶融させるのに十分な量の熱を発生しない。しかし、ＭＯＶ２３５、２４５、２４８のそれぞれがＭＯＶの両端に印加された電圧がＭＯＶの定格電圧を超えるときに発熱する電圧に敏感なデバイスであるから、過電圧状態の発生によりＭＯＶ２３５、２４５、２４８のスタックは発熱する。過電圧状態が起こった場合、ＭＯＶ２３５、２４５、２４８のスタックにより発生する熱は熱切断部２３０、２４０のいずれか又は両方が溶融する原因となり、これにより過電圧状態に起因してデバイス２００により保護されるデバイス又は回路が損傷することを防止する開回路を作り出す。

【0029】

図３は、図１に示される例示的な回路保護デバイス１０のカバー１５ｂをハウジング１５から取り外した状態の一部切除斜視図である。ＭＯＶスタック３１０は、底部１５ａにより画定されるチャンバー１９のある部分内に配置される。上述のように、ＭＯＶスタック３１０は、対応するサージ能力を有し低格温度で動作する複数のＭＯＶから構成され得る。例えば、ＭＯＶスタック３１０は、上述のように入力ライン２０ａ−２０ｃ及び出力ライン２５ａ、２５ｂへの接続に対応できる様々なピン構成を有する３つのＭＯＶ３５、４５、４８を具備し得る。ＭＯＶスタック３１０は、エポキシ樹脂で被膜され、底部１５ａのチャンバー１９内に配置され得る。

【0030】

入力ライン２０ａ、２０ｂは、片持ち梁構成でハウジング１５の底部１５ａに取り付けられる導電性ばね３３０ａ、３３０ｂに接続され得る。この第１の導電性ばね３３０ａの片持ち梁でない側の端部は入力ライン２０ａに接続され得て、第２の導電性ばね３３０ｂの片持ち梁でない側の端部は入力ライン２０ｂに接続され得る。導電性ばね３３０ａ、３３０ｂは、溶接又は他の導電接続手段を介して入力ライン２０ａ、２０ｂに接続され得る。導電性ばね３３０ａ、３３０ｂは入力ライン２０ａ、２０ｂへの取り付け点から上方向へ延び得て、さらに底部１５ａの上面から上方向に延在する各突起３０５ａ、３０５ｂを越えてこれらに実質的に直角に延在し得る。突起３０５ａ、３０５ｂは、各導電性ばね３３０ａ、３３０ｂのそれぞれの片持ち梁の側の端部を第１のＭＯＶ接続端子３１１ａ（図３では示されないが図４では示される）及び第２のＭＯＶ接続端子３１１ｂから離れて上方に付勢する働きをする。導電突起３４０ａ、３４０ｂは、ＭＯＶスタック３１０と一体になっていてもよく、ＭＯＶスタック３１０から延在し得て、入力線２０ｃと接続してＭＯＶスタック３１０にグランドラインとの接続が可能となるようにし得る。出力ライン２５ａ、２５ｂは、ＭＯＶスタック３１０の第１の出力端子３１２ａ、第２の出力端子３１２ｂに接続され得る。

【0031】

図３に示されるように、保護デバイス１０の導電性ばね３３０ａ、３３０ｂは開放位置にあり、ここでは導電性ばねｓ３３０ａ、３３０ｂの片持ち梁の側の端部は、ＭＯＶ接続端子３１１ａ、３１１ｂのいずれにも接触しておらず、過電圧状態が起こった後の場合がこれに該当し得る。逆に通常の動作状態では、導電性ばね３３０ａ、３３０ｂのぞれぞれは閉じた位置にあり得て、導電性ばね３３０ａ、３３０ｂの片持ち梁の側の端部は、上述のように保護デバイス１０の熱切断部３０、４０を規定する低温はんだフィレットによりそれぞれのＭＯＶ接続端子と電気的に接続される。

【0032】

図４は、図３で示されるＭＯＶスタック３１０及びばねアッセンブリの部分の分解斜視図を示す。図３を参照して前に説明したように、ＭＯＶスタック３１０は第１の入力端子３１１ａ及び第２の入力端子３１１ｂを含み得る。上述のように、回路保護デバイス１０が通常の動作状態にあるとき、入力端子３１１ａ、３１１ｂは、低温はんだフィレット（すなわち熱切断部３０、４０）により、第１の導電性ばね３３０ａの片持ち梁の側の端部、第２の導電性ばね３３０ｂの片持ち梁の側の端部にそれぞれ電気的に接続される。入力ライン２０ａは、第１のばね３３０ａの片持ち梁でない側の端部に電気的に接続され得る。入力ライン２０ｂは、第２のばね３３０ｂの片持ち梁でない側の端部に電気的に接続される。入力ライン２０ｃは、ＭＯＶスタック３１０の突起３４０ａ、３４０ｂに電気的に接続され得る。出力ライン２５ａ、出力ライン２５ｂは、ＭＯＶスタック３１０の出力端子３１２ａ、出力端子３１２ｂにそれぞれ電気的に接続され得る。

【0033】

特定の形状及び構成を有するものとして導電性ばね３３０ａ、３３０ｂの両方が示されるが、多数の他の代替的な形状及び構成が考えられ、本開示を逸脱することなく上に示され述べられた形状及び構成に置き換え得る。例えば、回路保護デバイス１０の代替的実施形態として、導電性ばね３３０ａ、３３０ｂはチャンバー１９内に配置され、入力ライン２０ａ−ｃ、出力ライン２５ａ、２５ｂとの間の接続をそれぞれ形成することが考えられる。

【0034】

回路保護デバイス１０の他の考えられる実施形態として、図６ａ、６ｂに示されるように、導電性ばね３３０ａ、３３０ｂは、硬質電気絶縁部材６００により互いに他方と結合され得る。絶縁部材６００は、導電性ばね３３０ａ、３３０ｂが互いに対して動くことを実質的に妨げる。したがって、過電圧状態が起こった場合等で導電性ばね３３０ａ、３３０ｂの片持ち梁の側の端部を入力端子３１１ａ、３１１ｂに接続する低温はんだフィレット（すなわち図１ｂで示された熱切断部３０、４０）が溶融したとき、上向きに付勢した片持ち梁の側の端部は同時に入力端子３１１ａ、３１１ｂとの接触が外れ、したがって同時に導電性ばね３３０ａ、３３０ｂと入力端子３１１ａ、３１１ｂとの間の電気的接続が遮断される。

【0035】

回路保護デバイス１０のさらに他の考えられる実施形態において、図７ａ、７ｂに示されるように、導電性の金属端部７００ａ、７００ｂを有する高熱伝導率電気絶縁部材７００を導電性ばね３３０ａ、３３０ｂの片持ち梁の側の端部と入力端子３１１ａ、３１１ｂの間に置いてもよい。絶縁部材７００は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、様々な金属−セラミック混合物、又は１つ又は複数の絶縁表面層を有する金属を含めて任意の高熱伝導率電気絶縁部材により形成されることができ、しかもこれらの材料に限られない。

【0036】

絶縁部材７００の金属化された端部７００ａは、溶接等の高温での接合手段により導電性ばね３３０ａに接合され得て、低温はんだフィレット等の低温での接合（すなわち図１ｂで示された熱切断部３０）により、入力端子３１１ａに接合され得る。用語「高温接合」は、ここでは低温接合の溶融温度よりも比較的高い溶融温度を有する接合を意味するものと定義する。同様に、絶縁部材７００の金属化された端部７００ｂは、溶接等の高温接合により導電性ばね３３０ｂに接合され得て、低温はんだフィレット等の低温接合部分（すなわち図１ｂで示される熱切断部４０）により入力端子３１１ｂに接合され得る。これにより、導電性ばね３３０ａ及び導電性ばね３３０ｂのそれぞれと対応する入力端子３１１ａ、３１１ｂのうちの１つとの間の電気的接続が提供される。過電圧状態が起きた時に、電気絶縁部材７００の熱伝導率により導電性ばね３３０ａ及び３３０ｂのそれぞれを対応する入力端子３１１ａ及び３１１ｂのうちの１つに接続させる２つの低温接合部分の間で熱が伝導することが可能となり、その結果接合部分が同時に溶融し、それに続いて絶縁部材７００が入力端子３１１ａ、３１１ｂから分離する動きが起こる。導電性ばね３３０ａ、３３０ｂと対応する入力端子３１１ａ、３１１ｂの間の電気的接続が同時に遮断される。

【0037】

上記を鑑みると、本開示における回路保護デバイスは、異常な過電圧状態のために過熱が生じた場合に迅速な熱応答を提供し、これによりこのような過電圧状態からの生じ得る損傷から回路保護デバイスに接続されるデバイス又は回路を効果的に保護することが理解される。加えて、本開示における回路保護デバイスは、ＭＯＶを複数用いる従来の回路保護デバイスに比べて迅速に、容易に、比較的低い費用で実施し得ることが理解されるであろう。

【0038】

本発明はある実施形態を参照して開示されてきたが、添付された特許請求の範囲で定義された本発明の範囲と領域から逸脱することなく、記載された実施形態に対する多くの修正、変更、調整が可能である。したがって、本発明は説明された実施形態に限定されるものではなく、むしろ特許請求の範囲の文言により定義された全範囲が含まれることを意図している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】