特許 7421321 チップ形電流ヒューズおよびチップ形電流ヒューズの実装構造

(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】

(24)【登録日】2024-01-16

(45)【発行日】2024-01-24

(54)【発明の名称】チップ形電流ヒューズおよびチップ形電流ヒューズの実装構造

(51)【国際特許分類】

   H01H 85/045 20060101AFI20240117BHJP

   H01H 85/18 20060101ALI20240117BHJP

【ＦＩ】

H01H85/045 B

H01H85/18

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019219015

(22)【出願日】2019-12-03

(65)【公開番号】P2021089832

(43)【公開日】2021-06-10

【審査請求日】2022-11-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000105350

【氏名又は名称】ＫＯＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 雅司

【審査官】内田 勝久

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２７３５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５３３８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２００５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－２２２１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１２５４６１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ３７／７６

Ｈ０１Ｈ ６９／０２

Ｈ０１Ｈ ８５／００ － ８７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一面に開口部を有する凹部が設けられた有底形状のケース本体と、前記開口部を蓋閉するように前記凹部に嵌め込まれて直方体形状のケーシングを形成する板状の蓋体と、前記ケーシングの内部に配置されたヒューズエレメントと、前記ヒューズエレメントに接続されて前記ケーシングの両端面に露出する一対の電極と、を備え、
前記ケース本体と前記蓋体とが少なくとも長手方向の両端部どうしを接着することにより接合・一体化されていると共に、前記凹部の内壁面と前記蓋体の外側面との間に前記ケーシングの内部と外部を連通する隙間が確保されており、前記一対の電極が前記蓋体の長手方向の端面から表面に亘って配置されていることを特徴とするチップ形電流ヒューズ。

【請求項2】

請求項１に記載されたチップ形電流ヒューズにおいて、
前記凹部の長手方向の両端部は幅狭な切欠き部となっており、
前記蓋体は、平面視が長方形状の幅広部と、前記幅広部の両端から外側へ突出する一対の幅狭部とからなり、
前記切欠き部と前記幅狭部だけを接着することにより、前記ケース本体と前記蓋体の他の部分に前記隙間が確保されていることを特徴とするチップ形電流ヒューズ。

【請求項3】

請求項１または２に記載されたチップ形電流ヒューズにおいて、
前記ヒューズエレメントと前記一対の電極が長尺状の金属板に一体形成されており、前記一対の電極は該金属板の長手方向両端部に折曲形成された断面Ｌ字状の部位であることを特徴とするチップ形電流ヒューズ。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載されたチップ形電流ヒューズにおいて、
前記ケーシングの内部に前記ヒューズエレメントを挟持する一対の消弧体が配置されており、該消弧体は低融点ガラスを焼結させた板状部材であることを特徴とするチップ形電流ヒューズ。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載されたチップ形電流ヒューズが、前記蓋体の表面を下に向けた姿勢で回路基板上に搭載されていると共に、前記電極が前記回路基板に設けられたランドに半田接続されていることを特徴とするチップ形電流ヒューズの実装構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、面実装タイプのチップ形電流ヒューズおよびチップ形電流ヒューズの実装構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のチップ形電流ヒューズの一例として、一面に開口部を有する有底形状のケース本体と、開口部を蓋閉するようにケース本体に組み合わされて直方体形状のケーシングを形成する蓋体と、ケーシングの内部の中空部分に張架されたヒューズ線と、ケーシングの両端部に嵌着されてヒューズ線に接続する一対の金属キャップとを備えたチップ形電流ヒューズが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に記載されたチップ形電流ヒューズでは、ケース本体の両端面に凹状部が形成されていると共に、蓋体の両端部に凹状部に対応する凸状部が形成されおり、蓋体の側端面に接着剤を塗布して凸状部を凹状部に差し込むことにより、ケース本体と蓋体が一体化されてケーシングを形成するようになっている。

【0004】

このように構成されたチップ形電流ヒューズは、一対の金属キャップを回路パターンのランドに半田付けすることで回路基板上に面実装され、一対の金属キャップに所定の過電流が流れたとき、ヒューズ線が発熱して溶断することにより、このチップ形電流ヒューズに接続された各種電子機器を保護するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平８－２２２１１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載されたチップ形電流ヒューズでは、ヒューズ線に過電流が流れて溶断した後に、再び高電圧が印加されるとアーク放電を起こして再接続してしまう虞がある。そこで、ヒューズ線が収容されているケーシングの中空部分に珪砂等の消弧剤を充填し、この消弧剤を用いてアーク放電の拡がりを遮断することが考えられるが、チップ形電流ヒューズの小型化に伴ってケーシングの中空部分の容積が小さくなると、中空部分に充填された消弧剤によってアーク放電の発生を抑制することが困難となる。その結果、ヒューズ線を収容している中空部分の内圧が高くなり、ケーシングの破壊や消弧剤の飛散を引き起こすことが懸念される。

【0007】

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、ヒューズエレメントの溶断時にケーシングが破壊しないように抑制可能なチップ形電流ヒューズを提供することにあり、第２の目的は、そのようなチップ形電流ヒューズの実装構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記第１の目的を達成するために、本発明のチップ形電流ヒューズは、一面に開口部を有する凹部が設けられた有底形状のケース本体と、前記開口部を蓋閉するように前記凹部に嵌め込まれて直方体形状のケーシングを形成する板状の蓋体と、前記ケーシングの内部に配置されたヒューズエレメントと、前記ヒューズエレメントに接続されて前記ケーシングの両端面に露出する一対の電極と、を備え、前記ケース本体と前記蓋体とが少なくとも長手方向の両端部どうしを接着することにより接合・一体化されていると共に、前記凹部の内壁面と前記蓋体の外側面との間に前記ケーシングの内部と外部を連通する隙間が確保されており、前記一対の電極が前記蓋体の長手方向の端面から表面に亘って配置されていることを特徴としている。

【0009】

このように構成されたチップ形電流ヒューズでは、ケース本体の凹部に板状の蓋体を嵌め込んで形成されたケーシングの内部にヒューズエレメントが配置されており、このヒューズエレメントに電流が流れて溶断したとき、アーク放電の熱などによってケーシングの内部に高圧ガスが発生したとしても、当該ガスを凹部の内壁面と蓋体の外側面との間に確保された隙間から外部に逃がすことができるため、ケーシングが破壊してしまうことを防止できる。

【0010】

しかも、ケーシングの両端面に露出する一対の電極が蓋体の長手方向の端面から表面に亘って配置されており、これら電極を回路基板のランドに半田付けした実装状態において、蓋体が回路基板に近接対向する姿勢で保持されることになるため、ヒューズエレメントの溶断時に蓋体がケーシングの内圧を受けたとしても、蓋体のケース本体から外れる方向の動きが回路基板によって規制され、この点からもケーシングの破壊を防止することができる。

【0011】

この場合において、蓋体に形成した微細なスリットや貫通孔などによって前記隙間を確保するようにしても良いが、凹部の長手方向の両端部が幅狭な切欠き部となっていると共に、蓋体が、平面視を長方形状とする幅広部と、幅広部の両端から外側へ突出する一対の幅狭部とからなり、これら凹部の切欠き部と蓋体の幅狭部だけを接着することにより、この接着箇所を除くケース本体と蓋体の非接着部分に隙間が確保されるようにすると、蓋体を容易に製造することができて好ましい。

【0012】

また、上記構成のチップ形電流ヒューズにおいて、ヒューズエレメントと一対の電極は溶接等を用いて接合・一体化したものでも良いが、ヒューズエレメントと一対の電極が長尺状の金属板に一体形成されており、一対の電極が該金属板の長手方向両端部に折曲形成された断面Ｌ字状の部位であると、ヒューズエレメントと電極を接合するための工程が不要になるだけでなく、ヒューズエレメントと電極の接合部が安定するため、実装時の熱や外部環境の熱衝撃等によって接合部が不用意に断線してしまうことがなくなる。

【0013】

また、上記構成のチップ形電流ヒューズにおいて、ケーシングの内部にヒューズエレメントを挟持する一対の消弧体が配置されており、これら消弧体が低融点ガラスを焼結させた板状部材であると、粒状の消弧剤をケーシングの内部に充填する場合のように、製造途中で消弧剤が飛散することがなくなるため、消弧体の取り扱いが容易になって組立作業性を向上させることができる。

【0014】

また、上記第２の目的を達成するために、本発明によるチップ形電流ヒューズの実装構造は、上記構成のチップ形電流ヒューズが、前記蓋体の表面を下に向けた姿勢で回路基板上に搭載されていると共に、前記電極が前記回路基板に設けられたランドに半田接続されていることを特徴としている。このように構成されたチップ形電流ヒューズの実装構造では、チップ形電流ヒューズが蓋体を回路基板に近接対向する姿勢で実装されているため、ヒューズエレメントの溶断時に蓋体がケーシングの内圧を受けたとしても、蓋体のケース本体から外れる方向への動きが回路基板によって規制され、高圧ガスが周囲に飛散してしまうことを抑制できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、ヒューズエレメントの溶断時にケーシングが破壊しないように抑制可能なチップ形電流ヒューズ、および、そのようなチップ形電流ヒューズの実装構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態例に係るチップ形電流ヒューズの外観斜視図である。

【図2】図１のII－II線に沿う断面図である。

【図3】図１のIII－III線に沿う断面図である。

【図4】該チップ形電流ヒューズの分解斜視図である。

【図5】該チップ形電流ヒューズを回路基板に実装した状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、発明の実施の形態について図面を参照しながら説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るチップ形電流ヒューズの外観斜視図、図２は図１のII－II線に沿う断面図、図３は図１のIII－III線に沿う断面図、図４は該チップ形電流ヒューズの分解斜視図である。

【0018】

図１～図４に示すように、本実施形態例に係るチップ形電流ヒューズ１０は、一面を開口した有底形状のケース本体１と、ケース本体１に組み合わされて直方体形状のケーシング３を形成する蓋体２と、ケーシング３の内部に配置されたヒューズエレメント４と、ヒューズエレメント４に一体形成されてケーシング３の両端面に露出する一対の電極５と、ケーシング３の内部に配置されてヒューズエレメント４を挟持する一対の消弧体６，７と、によって主として構成されている。

【0019】

ケース本体１はセラミック焼結体などの線膨張係数が低くて耐熱衝撃性の高い材料からなり、このケース本体１は、ヒューズエレメント４を収容するための凹部１ａと、凹部１ａの長手方向両側部に連続する切欠き部１ｂとを有している。これら凹部１ａと切欠き部１ｂの上面は開放されており、切欠き部１ｂは凹部１ａに比べて幅狭に設定されている。なお、凹部１ａの底面は切欠き部１ｂの底面に対して低い位置にあり、この段差部分が一方の消弧体６の収納スペースとなっている。

【0020】

蓋体２もセラミック焼結体などの線膨張係数が低くて耐熱衝撃性の高い材料からなり、この蓋体２は、平面視が長方形状の幅広部２ａと、幅広部２ａの長手方向両端部から外側へ突出する一対の幅狭部２ｂとを有している。幅広部２ａの厚みは幅狭部２ｂの厚みに比べて薄くなっており、この段差部分が他方の消弧体７の収納スペースとなっている。そして、幅広部２ａをケース本体１の凹部１ａに嵌め込むと共に、一対の幅狭部２ｂをケース本体１の切欠き部１ｂに嵌め込むことにより、ケース本体１と蓋体２が組み合わされて直方体形状のケーシング３を構成するようになっている。その際、幅広部２ａとケース本体１は接着せず、両幅狭部２ｂだけをケース本体１に接着することにより、ケース本体１の凹部１ａの内壁面と蓋体２の幅広部２ａの両側面との間に、ケーシング３の内部と外部を連通する隙間Ｇが確保されるようになっている（図３参照）。

【0021】

ヒューズエレメント４と電極５は銀や錫などの金属板８を打ち抜き加工したものからなり、この金属板８には、溶断部８ａと係止部８ｂと連通部８ｃおよび導出部８ｄが一体形成されている（図４参照）。溶断部８ａは細帯状に形成されたヒューズエレメント４であり、この溶断部８ａはケース本体１の凹部１ａ内に張架されている。係止部８ｂは溶断部８ａの両端に形成されており、これら係止部８ｂが凹部１ａの長手方向両端部に係合することにより、ヒューズエレメント４がケーシング３に位置決めされて脱落しないようになっている。一対の連通部８ｃは係止部８ｂの外側に連続する部位であり、これら連通部８ｃは、ケース本体１の切欠き部１ｂ内に配置されて、切欠き部１ｂの底面と蓋体２の幅狭部２ｂとの間に挟持されている。一対の導出部８ｄは連通部８ｃの外側に連続する部位であり、これら導出部８ｄは、ケーシング３の長手方向両端面から露出して電極５を形成している。これら電極５は、蓋体２の幅狭部２ｂの端面から上面に沿ってＬ字状に折り曲げられており、蓋体２の外表面に沿った同一平面上に一対の電極５が配置されるようになっている。

【0022】

消弧体６と消弧体７は、ヒューズエレメント４の溶断に伴って発生するアーク放電の拡がりを遮断する消弧剤であり、いずれも低融点ガラスを焼結させた板状部材（タブレット）によって構成されている。一方の消弧体６は凹部１ａの内底面に載置されており、この消弧体６と蓋体２の幅広部２ａとの間に他方の消弧体７を配置することにより、ヒューズエレメント４が一対の消弧体６，７間に挟持されるようになっている。

【0023】

このように構成されたチップ形電流ヒューズ１０の組立手順について説明すると、まず、ケース本体１の凹部１ａの内底面に一方の消弧体６を載置した後、図４に示す金属板８をケース本体１の凹部１ａと切欠き部１ｂの上部開口から内部に挿入する。その際、係止部８ｂを凹部１ａの両端部に当接させることにより、金属板８がケース本体１に対して位置規制されるため、ヒューズエレメント４である溶断部８ａが消弧体６上に載置される。また、一対の連通部８ｃは切欠き部１ｂの内底面に配置され、一対の導出部８ｄは切欠き部１ｂから外方に向かって突出した状態となる。

【0024】

次に、消弧体６上にヒューズエレメント４を介して他方の消弧体７を搭載した後、蓋体２の幅広部２ａをケース本体１の凹部１ａに差し込むと共に、蓋体２の両幅狭部２ｂをケース本体１の切欠き部１ｂに差し込む。これにより、ケース本体１と蓋体２が組み合わされて直方体形状のケーシング３が構成される。その際、幅広部２ａをケース本体１に接着せず、両幅狭部２ｂだけをケース本体１に接着するため、図３に示すように、ケース本体１の凹部１ａの内壁面と幅広部２ａの両側面との間に、ケーシング３の内部と外部を連通する隙間Ｇが確保される。なお、この隙間Ｇ側に配置される消弧体７を、ケース本体１の凹部１ａが形成された幅より小さく設定すると、より高圧ガスを隙間Ｇから逃がすことができる。最後に、ケーシング３の長手方向両端面から突出する導出部８ｄをＬ字状に折り曲げ加工し、蓋体２の幅狭部２ｂの端面から上面に沿って連続する電極５を形成することにより、図１～図３に示すチップ形電流ヒューズ１０が完成する。

【0025】

図５に示すように、本実施形態例に係るチップ形電流ヒューズ１０は、ケース本体１を上向きにして蓋体２が下側を向く姿勢で回路基板１１上に搭載され、この状態で一対の電極５と回路パターン１２のランドが半田１３を介して接続される。そして、実装後に一対の電極５に所定の過電流が流れたとき、ヒューズエレメント４が発熱して溶断することにより、チップ形電流ヒューズ１０に接続された各種電子機器を保護するようになっている。

【0026】

ここで、ケーシング３として組み合わされたケース本体１と蓋体２のうち、電極５が延在しない蓋体２の幅広部２ａの周囲にケーシング３の内部と外部を連通する隙間Ｇが確保されているため、ヒューズエレメント４の溶断に伴って発生するアーク放電の熱などによってケーシング３の内部に高圧ガスが発生したとしても、当該ガスを上記隙間Ｇから外部に逃がすことができ、高圧ガスによってケーシング３が破壊してしまうことを防止できる。

【0027】

しかも、このチップ形電流ヒューズ１０は蓋体２を回路基板１１に近接対向する姿勢で実装されるため、ヒューズエレメント４の溶断時に蓋体２がケーシング３の内圧を受けたとしても、蓋体２のケース本体１から外れる方向（下方）への動きが回路基板１１によって規制され、高圧ガスが周囲に飛散してしまうことを抑制することができる。

【0028】

以上説明したように、本実施形態例に係るチップ形電流ヒューズ１０は、ケース本体１と蓋体２を組み合わせて形成されたケーシング３の内部にヒューズエレメント４が配置されており、このヒューズエレメント４に電流が流れて溶断したとき、アーク放電の熱などによってケーシング３の内部に高圧ガスが発生したとしても、当該ガスをケース本体１と蓋体２の非接着部分に確保された隙間Ｇから外部に逃がすことができるため、高圧ガスによってケーシング３が破壊してしまうことを防止できる。

【0029】

しかも、ケーシング３の両端面に露出する一対の電極５が蓋体２の端面から表面に亘って配置されているため、これら電極５を回路基板１１に設けられた回路パターン１２のランドに半田付けした実装状態において、蓋体２が回路基板１１に近接対向する姿勢で保持されることになる。これにより、ヒューズエレメント４の溶断時に蓋体２がケーシング３の内圧を受けたとしても、蓋体２のケース本体１から外れる方向の動きが回路基板１１によって規制され、この点からもケーシング３の破壊を防止することができると共に、隙間Ｇから噴出する高圧ガスが周囲に飛散してしまうことを抑制することができる。

【0030】

また、本実施形態例に係るチップ形電流ヒューズ１０では、ヒューズエレメント４と一対の電極５が長尺状の金属板８に一体形成されており、一対の電極５が該金属板８の長手方向両端部に折曲形成された断面Ｌ字状の部位（導出部８ｄ）となっているため、ヒューズエレメント４と電極５を接合する工程が不要になるだけでなく、ヒューズエレメント４と電極５の接合部が安定するため、実装時の熱や外部環境の熱衝撃等によって接合部が不用意に断線してしまうことを防止できる。

【0031】

また、本実施形態例に係るチップ形電流ヒューズ１０では、ケーシング３の内部にヒューズエレメント４を挟持する一対の消弧体６，７が配置されており、これら消弧体６，７が低融点ガラスを焼結させた板状部材であるため、粒状の消弧剤をケーシング３の内部に充填する場合のように、製造途中で消弧剤が飛散することがなくなり、消弧体６，７の取り扱いが容易になって組立作業性を向上させることができる。

【0032】

また、消弧体６，７が板状部材であるため、ヒューズエレメント４の両側に間隙ができ、少なくとも隙間Ｇ側に配置される消弧体７をケース本体１の凹部１ａが形成された幅より小さくすると、この間隙がケース本体１と蓋体２の非接着部分に確保された隙間Ｇと繋がることになり、ヒューズエレメント４の周辺に発生する高圧ガスを逃がし易くなる。なお、凹部１ａの底面側に配置される消弧体６についても、隙間Ｇ側に配置される消弧体７と同様に構成すると、一対の消弧体６，７を共通部品として取り扱うことができて好ましい。

【0033】

なお、上記した実施形態例は本発明の説明のための例示であり、他の様々な態様で本発明を実施することができる。例えば、上記の実施形態例では、ケース本体１と蓋体２とを両者の長手方向両端部だけ接着し、ケース本体１と蓋体２の非接着部分に外部と連通する隙間Ｇを確保する構成としたが、このような隙間Ｇを蓋体２に形成した微細なスリットや貫通孔によって構成することも可能である。また、一体品からなるヒューズエレメント４と電極５を用いる代わりに、後工程で接合・一体化した別部品からなるヒューズエレメント４と電極５を用いても良く、低融点ガラスを焼結させた板状の消弧体６，７を用いる代わりに、珪砂等からなる粒状の消弧体を用いることも可能である。

【符号の説明】

【0034】

１ ケース本体
１ａ 凹部
１ｂ 切欠き部
２ 蓋体
２ａ 幅広部
２ｂ 幅狭部
３ ケーシング
４ ヒューズエレメント
５ 電極
６，７ 消弧体
８ 金属板
８ａ 溶断部（ヒューズエレメント）
８ｂ 係止部
８ｃ 連通部
８ｄ 導出部（電極）
１０ チップ形電流ヒューズ
１１ 回路基板
１２ 回路パターン
１３ 半田
Ｇ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】