▶ ドングアン リテルヒューズ エレクロトニクス、カンパニー リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-15
(54)【発明の名称】ＳＭＤタイプＴＣＯデバイス
(51)【国際特許分類】
H01H 37/04 20060101AFI20231108BHJP
H01H 9/02 20060101ALI20231108BHJP
【ＦＩ】
H01H37/04 A
H01H9/02 L
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023522933
(86)(22)【出願日】2020-11-06
(85)【翻訳文提出日】2023-06-12
(86)【国際出願番号】 CN2020127258
(87)【国際公開番号】W WO2022094969
(87)【国際公開日】2022-05-12
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522092284
【氏名又は名称】ドングアン リテルヒューズ エレクロトニクス、カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ジョーラー、ウェルナー
(72)【発明者】
【氏名】フ、チェン
(72)【発明者】
【氏名】ブ、ジアンミン
(72)【発明者】
【氏名】リアン、ケビン
【テーマコード（参考）】
5G041
5G052
【Ｆターム（参考）】
5G041AA14
5G041CA04
5G041CD10
5G052AA12
5G052BB10
5G052HC04
(57)【要約】
表面実装リフロープロセスに適したサーマルカットオフ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｕｔ－Ｏｆｆ：ＴＣＯ）デバイスを開示する。本ＴＣＯデバイスは、既存のリード線取り付けＴＣＯデバイス構造体の後にモデル化されているが、表面実装リフロー操作に適したコンパクトで小型化された構造体に改善されている。アーム及びベース端子は、表面実装リフローのためのパッドを含む。ベースモールドは、ＰＴＣデバイス、バイメタルデバイス、及びアーム端子機構を受容するように設計されており、単一のベース端子又は複数部品のベース端子のいずれかを用いて動作する場合がある。複数のカバーの設計は、ベース端子に対してＴＣＯデバイスの上部プレートの熱容量を下げるために開示されている。統合アーム及びバイメタルデバイス端子を特徴とするＴＣＯデバイスもまた、統合端子を支持するように更新されたベース部と共に開示されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベースモールド及びベース端子を有するベース部、ここで、前記ベース端子は、第１及び第２のパッドを含む；前記ベース部に収容されているバイメタルディスク、前記バイメタルディスクは、前記ベース端子及びアーム端子の間に配設されている；及び
前記ベース端子に電気的に接続するための前記アーム端子；
を備え、ここで、前記第１及び第２のパッドは、表面実装リフロープロセスを用いて基板に取り付け可能である、サーマルカットオフ（ＴＣＯ）デバイス。
【請求項2】
前記アーム端子が、前記表面実装リフロープロセスを用いて前記基板に取り付け可能な第３及び第４のパッドをさらに有する、請求項１に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項3】
前記ベース部が、前記バイメタルディスクを収容するための第１の受容開口部；及び
前記アーム端子を収容するための第２の受容開口部
をさらに有する、請求項１又は２に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項4】
前記ベース部が、正温度係数（ＰＴＣ）デバイスを収容するための第３の受容開口部をさらに有する、請求項３に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項5】
前記ＴＣＯデバイスの通常動作中に、前記ベース端子及び前記アーム端子が互いに電気的に連結されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項6】
前記ベース端子及び前記アーム端子が、過電流又は過温度の事象に応答して、前記バイメタルディスクによって切り離される、請求項５に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項7】
第１の対のパッドを有するベース端子；第２の対のパッドを有するアーム端子；
前記ベース端子及び前記アーム端子の間に配設されているバイメタルディスク；及び
第１の熱容量を有するカバープレート、ここで、前記ベース端子は、第２の熱容量を有し、前記第１の熱容量は、前記第２の熱容量よりも低い、
を備える、サーマルカットオフ（ＴＣＯ）デバイス。
【請求項8】
前記カバープレートが、前記カバープレートの体積を減少させるための穴を有する、請求項７に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項9】
前記カバープレートが窪みを有する、請求項７に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項10】
前記第１の対のパッド及び前記第２の対のパッドが、表面実装リフロープロセスを用いて基板に取り付け可能である、請求項７から９のいずれか一項に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項11】
カバープレート；ベース部、前記ベース部は、ベースモールド及びベース端子を有し、ここで、前記ベース端子は、表面実装リフロープロセスに適したパッドを含む；及び
前記カバープレート及び前記ベース部の間に配設されている統合端子、前記統合端子は、
第１の熱膨張係数をもつ第１の金属；
第２の熱膨張係数をもつ第２の金属、ここで、前記第１の熱膨張係数は、前記第２の熱膨張係数とは異なる；及び
電流を導電するのに適した低い抵抗率をもつ第３の金属
をさらに有する、
を備える、サーマルカットオフ（ＴＣＯ）デバイス。
【請求項12】
前記ベース端子が、第１及び第２のパッドを含む第１の部分をさらに有する、請求項１１に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項13】
前記ベース端子が、第３及び第４のパッドを含む第２の部分をさらに有する、請求項１２に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項14】
前記ベースモールドが、前記統合端子を収容するための第１の受容開口部
をさらに有する、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項15】
前記ＴＣＯデバイスの通常動作中に、前記統合端子及び前記ベース端子が電気的に接続されている、請求項１１から１４のいずれか一項に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項16】
前記統合端子及び前記ベース端子が、前記ＴＣＯデバイスの過電流又は過温度の状態である間に、電気的に切り離される、請求項１５に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項17】
正温度係数（ＰＴＣ）デバイスをさらに備える、請求項１４に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項18】
前記ベースモールドが、前記ＰＴＣデバイスを収容するための第２の受容開口部、ここで前記第１の受容開口部が、前記第２の受容開口部の上方にある、
をさらに有する、請求項１７に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項19】
前記統合端子が第１の接触部をさらに有し、前記ベース端子が第２の接触部をさらに有し、ここで、前記第１の接触部及び前記第２の接触部が、前記統合端子及び前記ベース端子の間に接続を確立するために接合する、請求項１１から１８のいずれか一項に記載のＴＣＯデバイス。
【請求項20】
前記カバープレートがカバー部及びプレート部をさらに有する、請求項１１から１９のいずれか一項に記載のＴＣＯデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、サーマルカットオフ（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｕｔ－ｏｆｆ：ＴＣＯ）デバイスに関し、より詳細には、表面実装リフロープロセスに適したＴＣＯデバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
一般に電気デバイスは、過電流状態、過電圧状態、又は過剰な温度などの特定の故障状態に対して保護するように設計されているコンポーネントを含む。例えば、サーマルカットオフ（ＴＣＯ）デバイスは、電子デバイス内の回路を損傷し得る過温度状態に応答する。ＴＣＯは、例えば、バイメタルコンポーネント及び正温度係数（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：ＰＴＣ）デバイスを特徴とする場合がある。
【0003】
バイメタルコンポーネントは、異なる熱膨張係数をもつ２つの金属製コンポーネントからなり、温度の変化を受けたときに湾曲する。バイメタルコンポーネントは、電気デバイスに含まれている場合、その電気デバイスが過剰な電流などにより、異常で過剰な温度に到達したときに作動する。バイメタルコンポーネントの湾曲は、電気デバイスを通した電流の流れを遮断するスイッチとして作用する。温度が過剰な温度未満に降下すると、バイメタルコンポーネントは、その元々の形状に戻って、電流が電気デバイスを通って再び流れることを可能にする。
【0004】
バイメタルコンポーネントは、接触点での抵抗が低く、電流をよく伝える性能があり、温度の変化に対して急速に応答する。バイメタルコンポーネントは、ＰＴＣコンポーネントと結合されることもあり、ＰＴＣコンポーネントは、バイメタルコンポーネントのラッチを改善するヒータとして作用する。バイメタルコンポーネントは、保護される電子デバイスの回路と直列に配設され、一方でＰＴＣコンポーネントは、バイメタルコンポーネントに並列に配設される。バイメタルコンポーネントが作動状態であるとき、それを通って流れる電流は、ＰＴＣコンポーネントに迂回させられてＰＴＣコンポーネントを加熱し、この熱は、バイメタルコンポーネントに伝達されて、バイメタルコンポーネントを作動状態のままにする。
【0005】
既存のＴＣＯデバイスは、リテルヒューズ（登録商標）によって製造されている金属ハイブリッド保護（Ｍｅｔａｌ Ｈｙｂｒｉｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ：ＭＨＰ）デバイスを含む。ＭＨＰデバイスは、ＭＨＰ－ＴＡ（ｔｈｅｒｍａｌ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ、熱活性化）デバイスを含み、例えば、ノートＰＣ、ウルトラブック、タブレット、及びスマートフォンで用いられる高容量のリチウムポリマー及び角柱セルに対してバッテリセル保護を提供するＭＨＰ－ＴＡＭ、さらにゲーミングＰＣで用いられるＭＨＰ－ＴＡＴ、及びそれらの比較的小さなサイズによりさらに電子タバコ及びバッテリ駆動の携帯型デバイスで用いられるＭＨＰ－ＴＡＣデバイスがある。
【0006】
これらのデバイスは現在、リード線取り付けの用途で用いられて、取り付けられた電気デバイスに過電流及び過温度の保護を提供する。しかしながら、それらは表面実装の用途向けには設計されていない。
【0007】
本改善が有用になり得るのは、これら及び他の考慮事項に対してである。
【発明の概要】
【0008】
この概要は、以下の発明を実施するための形態においてさらに説明される概念の一部を、簡略化した形態で紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の重要又は不可欠な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する助けとなることを意図するものでもない。
【0009】
本開示によるサーマルカットオフ（ＴＣＯ）デバイスの例示的な一実施形態は、ベースモールド及びベース端子を有するベース部を備え得る。ベース端子は、第１及び第２のパッドを含む。ＴＣＯデバイスはまた、バイメタルディスク、及びベース端子と電気的に接続するためのアーム端子を備える。ＴＣＯデバイスの第１及び第２のパッドは、表面実装リフロープロセスを用いて基板に取り付け可能である。
【0010】
本開示によるＴＣＯデバイスの別の例示的な実施形態は、カバープレート、統合端子、及びベース部を備え得る。ベース部は、ベースモールド及びベース端子を有する。ベース端子は、表面実装リフロープロセスに適したパッドを含む。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】例示的な実施形態によるＴＣＯデバイスを示す略図である。
【0012】
【0013】
【0014】
【図4】例示的な実施形態によるＴＣＯデバイスを示す略図である。
【0015】
【0016】
【0017】
【図7】例示的な実施形態によるＴＣＯデバイスを示す略図である。
【0018】
【図8】例示的な実施形態によるＴＣＯデバイスを示す略図である。
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【図12】例示的な実施形態によるＴＣＯデバイスを示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
表面実装リフロープロセスに適したサーマルカットオフ（ＴＣＯ）デバイスを開示する。本ＴＣＯデバイスは、既存のリード線取り付けＴＣＯデバイス構造体の後にモデル化されているが、表面実装リフロー操作に適したコンパクトで小型化された構造体に改善されている。アーム及びベース端子は、表面実装リフローのためのパッドを含む。ベースモールドは、ＰＴＣデバイス、バイメタルデバイス、及びアーム端子機構を受容するように設計されており、単一のベース端子又は複数部品のベース端子のいずれかを用いて動作する場合がある。複数のカバーの設計は、ベース端子に対してＴＣＯデバイスの上部プレートの熱容量を下げるために開示されている。統合されたアーム及びバイメタルデバイス端子を特徴とするＴＣＯデバイスもまた、統合端子を支持するように更新されたベース部と共に開示されている。
【0024】
図１は、例示的な実施形態による、表面実装デバイス（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＭＤ）技術として使用可能なＴＣＯデバイス１００の代表的な分解斜視図である。上面１００Ａ及び下面１００Ｂの両方が示されているＴＣＯデバイス１００は、ベースモールド１０４及びベース端子１０６で構成されているベース部１０２、バイメタルディスク１０８、アーム端子１１０、カバー１１２、及び第２のモールド１１４を含む。ＴＣＯデバイス１００はさらに、任意選択でＰＴＣデバイス（図示せず）を支持する。例示的な一実施形態において、ＴＣＯデバイス１００は、表面実装リフロー用途向けに設計されている。図２及び図３は、ＴＣＯデバイス１００の一部のコンポーネントのさらなる詳細を提供する。
【0025】
ベース部１０２は、ベースモールド１０４及びベース端子１０６からなる。例示的な一実施形態において、ベース端子１０６及びベースモールド１０４は、１つのコンポーネント、ベース部１０２として共にモールドされる。ベース部にはバイメタルディスク１０８が配置され、次にベースモールド１０４にはアーム端子１１０がモールドされる。その組立体の上にカバー１１２が配置され、次に第２のモールド１１４がコンポーネントを包囲して、図示のようなＴＣＯデバイス１００をもたらす。例示的な一実施形態において、ベース端子１０６及びアーム端子１１０の両方は、銅で作られている。例示的な実施形態において、導電路の一部ではないカバー１１２は、絶縁材料のカバーリングを伴わないステンレス鋼又は銅で作られ、又はエポキシコーティング又はプラスチックモールディング材料のような、絶縁材料のカバーリングを伴うステンレス鋼又は銅で作られている。
【0026】
通常動作の間、ＴＣＯデバイス１００は、バッテリ又は他の回路などの保護されるべきデバイスに直列に接続されている。電流は、第１の端子と考えられ得るベース端子１０６から、存在する場合にはＰＴＣデバイスを通って、第２の端子と考えられ得るアーム端子１１０に、そして保護されているデバイスに流れ、逆もまた同様である。過温度状態などの異常状態が生じると、ベース端子１０６及びアーム端子１１０の間に（又はＰＴＣデバイス及びアーム端子の間に）配設されているバイメタルディスク１０８は、凸状の位置などに湾曲又は変形する。このことは、ベース端子１０６及びアーム端子１１０の間の接続を除去するように、バイメタルディスク１０８に自身を「持ち上げ」させ、電流の流れを途絶し、そうして、ＴＣＯデバイス１００が接続されているデバイス又は回路を保護する効果を有する。
【0027】
リテルヒューズ（登録商標）のＭＨＰ ＴＣＯデバイスなどの既存ＴＣＯデバイスは、過電流及び過加熱の保護を回路、回路コンポーネント、又はデバイスに提供するために、リード線取り付け用途向けに設計されている。対照的に、本明細書に開示されている例示的なＴＣＯデバイス１００は、特に表面実装リフロープロセス向けに設計されている。例示的な実施形態において、ＴＣＯデバイス１００は、既存のＭＨＰ ＴＣＯプラットフォームのロバスト設計の概念をとり、それらをコンパクトで小型化された用途、並びに表面実装リフロー向けに更新する。
【0028】
コンポーネントをプリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）に取り付けるために用いられる従来のはんだ付け技法とは対照的に、リフローはんだ付けは、コンポーネントの配置をはんだ付けプロセスから分離することにより、大量生産及び速さを可能にする最近の技法である。従来のはんだ付けでは、コンポーネントは、ＰＣＢの上に位置付けられはんだ付けされる。第２のコンポーネントなどが配置されはんだ付けされることが、ＰＣＢのすべてのコンポーネントが定位置にはんだ付けされるまでこれに続く。リフローはんだ付けの場合、通常は銅であるＰＣＢのパッドは、はんだペーストで覆われる。小型化により、パッドは、旧式のＰＣＢに対して、非常に小さく互いに近接したものであり得る。したがって、はんだペーストをパッドに正確に塗布することを確実にするために、しばしばステンシルが用いられる。次にコンポーネントは、粘着性のあるはんだペーストの上に１つずつ配置され、はんだペーストの粘着性によって、コンポーネントが確実に定位置に留まる。最後にＰＣＢは、２６５℃などはんだペーストの融解温度と等しい温度まで加熱される。はんだペーストを加熱／融解するための様々な技法があるが、１つの一般的な技法は、この目的のための特殊な炉にＰＣＢを配置することである。融解したはんだペーストは次に、その上に配置されていたコンポーネントの端子の上に「リフロー」し、その後にＰＣＢは冷却されることができる。このように、ＰＣＢ上のすべてのコンポーネントは、表面実装リフロープロセスを用いて同時に組み立てられる。
【0029】
図２は、例示的な実施形態による、図１のＴＣＯデバイス１００のベース部１０２の代表的な斜視図である。ベース部１０２は、任意選択のＰＴＣデバイス（図示せず）を受容するための受容開口部２０２を含む。受容開口部２０２の下部又は底部には、ベース端子１０６の可視部分がある。これにより、存在する場合にはＰＴＣデバイス、及びベース端子１０６の間で、電気的接続を確立することができる。バイメタルディスクの１つの不利点は、それらが非ラッチの機械的な接触をすることである。ＰＴＣデバイス及びバイメタルディスクを並列に結合することによって、ＰＴＣデバイスはラッチを提供するヒータとして作用し、これにより、バイメタルディスクは、ＴＣＯデバイスが異常事象の間にトリップされたままとなるように、凸状の配置などで湾曲した状態で保持される。ＴＣＯデバイス１００は、ＰＴＣデバイスを伴って又は伴わずに動作する場合がある。
【0030】
図２では、受容開口部２０２は、穴又は円形の開口として形状を定められている。したがって、ＰＴＣデバイス（図示せず）は、受容開口部２０２の中にぴったりと嵌合するように、円柱状のディスクとして形状を定められる。そうして、ＰＴＣデバイスは、ベース端子１０６の可視部分と物理的に接触することになる。しかしながら、受容開口部２０２の形状は、異なる形状のＰＴＣデバイスを収容できるように変化し得る。例えば、受容開口部は、直方体形状のＰＴＣデバイスを受容するように、直方体として形状を定められる場合がある。他の形状の受容開口部２０２及び関連するＰＴＣデバイスも考えられる。
【0031】
さらに、図２のベース部１０２は、受容開口部２０２の上方に配設されている第２の受容開口部２０４を特徴とする。例示的な一実施形態において、第２の受容開口部２０４は、直方体形状であって、同じく直方体形状であるバイメタルディスク１０８を受容する。ＰＴＣデバイスが存在する場合、バイメタルディスク１０８は、ＰＴＣデバイスに隣接することになる。受容開口部２０２と同様に、受容開口部２０４は、異なる形状のバイメタルデバイスを収容できるように変化し得る。
【0032】
さらに、図２のベース部１０２は、第２の受容開口部２０４の上方に配設されている第３の受容開口部２０６を特徴とする。この受容開口部２０６は、２つの部分、ベース部１０２の片側にある２０６Ａ、及びベース部の他方側にある２０６Ｂで示されている。受容開口部２０６は、アーム端子１１０を収容するように設計されている。ベース端子１０６はまた、接続部２０８を含む。図１に戻ると、アーム端子１１０は、アーム端子をベース端子１０６に電気的に連結するための接触部１１８を特徴とする。アーム端子１１０がベース部１０２の受容開口部２０６の中に収容されると、アーム端子の接触部１１８は、ベース端子１０６の接続部２０８に載って、アーム端子及びベース端子の間の接続を可能にする。
【0033】
図３は、例示的な実施形態による、図１のＴＣＯデバイス１００の代表的な斜視図を提供する。再び、上面１００Ａ及び下面１００Ｂ、並びにコンポーネント、ベース端子１０６及びアーム端子１１０が示されている。ベース端子及びアーム端子は、端子であることに加えて、ＴＣＯデバイス１００のパッドを構成する追加の特徴を含む。下面１００Ｂで見えるように、ＴＣＯデバイスは、パッド３０４、３０６、３０８及び３１０を特徴とする。２つのパッド３０４及び３０６は、ベース端子１０６の一部であり、一方で他の２つのパッド３０８及び３１０は、（図面ではパッド３１０が遮られているが）アーム端子１１０の一部である。
【0034】
ベース端子１０６の縁部３０２もまた、ＴＣＯデバイスの上面１００Ａ及び下面１００Ｂの両方で見える。例示的な一実施形態において、縁部３０２は、縁部が突き出しわずかに見えるように、ＴＣＯデバイスの片側の長方形の開口を通って挿入される。ベース端子１０６の接続部２０８（図２）との接触を作るための、アーム端子１１０の接触部１１８もまた図示されている。ベース端子１０６の中心部３１４もまた、ＴＣＯデバイスの下面１００Ｂに現れている。中心部３１４は、モールディング用金型に位置付け及び固定するために外側に露出しているが、外部に電気的接続を作らない。
【0035】
旧式のＴＣＯデバイスでは、デバイスの端子は、保護されるべき回路又はデバイスの外部コンポーネントへの接続を確立する。旧式のＴＣＯデバイスとは対照的に、ＴＣＯデバイス１００は、外部コンポーネントへの接続のために各端子の上にパッドをさらに含む。そうして、パッド３０４、３０６、３０８及び３１０により、ＴＣＯデバイス１００が表面実装リフロープロセスの用途に適したものになる。
【0036】
図４は、例示的な実施形態による、ＳＭＤ技術として使用可能なＴＣＯデバイス４００の分解斜視図を表している。ＴＣＯデバイス４００は、ベースモールド４０４及びベース端子４０６を伴うベース部４０２を有することに加えて、ベース部に嵌合するＰＴＣデバイス４１６を特徴とする。ＴＣＯデバイス４００は、バイメタルディスク４０８、アーム端子４１０、カバーモールド４１２、及び第２のモールド４１４をさらに含む。例示的な一実施形態において、ベース端子４０６及びアーム端子４１０の両方は、銅で作られている。図５及び図６は、ＴＣＯデバイス４００の一部のコンポーネントのさらなる詳細を提供する。
【0037】
図５は、例示的な実施形態による、図４のＴＣＯデバイス４００のベース部４０２の代表的な斜視図である。ベース部４０２は、ＰＴＣデバイス４１６を受容するための受容開口部５０２を含む。受容開口部４０２の下部又は底部は、ベース端子１０６の可視部分である。これにより、存在する場合にはＰＴＣデバイス４１６、及びベース端子４０６の間で、電気的接続を確立することができる。上記で説明したように、ＰＴＣデバイス及びバイメタルディスクを並列に結合することによって、ＰＴＣデバイスはラッチを提供するヒータとして作用し、これにより、バイメタルディスクは、ＴＣＯデバイスが異常事象の間にトリップされたままとなるように、湾曲した状態で保持される。図１のＴＣＯデバイス１００と同様に、ＴＣＯデバイス４００は、ＰＴＣデバイスを伴って又は伴わずに動作する場合がある。
【0038】
さらに、受容開口部５０２は、ＰＴＣデバイスの形状に応じて、円形又は他の形状の開口として形状を定められ得る。
【0039】
ベース部１０２（図２）と同様に、ＴＣＯデバイス４００のベース部４０２は、（存在する場合には）ＰＴＣデバイスを収容するための受容開口部５０２、受容開口部５０２の上方に配設されておりバイメタルディスク４０８を収容するための第２の受容開口部５０４、及びアーム端子４０６を収容するための（２つの部分５０６Ａ及び５０６Ｂで示されている）第３の受容開口部５０６を特徴とする。これらの受容開口部５０２、５０４及び５０６は、異なる形状の対応するデバイスを収容できるように、異なる形状を定められ得る。
【0040】
例示的な一実施形態において、ベース部４０２は接続部５０８をさらに含む。この接続部５０８はベース端子４０６の一部であり、受容開口部５０２中に見える部分よりも上がった又は高い平面にあり、また、受容開口部５０４よりも高い平面にある。図４に戻ると、アーム端子４１０は、アーム端子をベース端子４０６に電気的に連結するための接触部４１８を特徴とする。アーム端子４１０がベース部４０２の受容開口部５０６の中に収容されると、アーム端子の接触部４１８は、ベース端子４０６の接続部５０６に載って、アーム端子及びベース端子の間の接続を可能にする。このように、ＴＣＯデバイス４００が構成されると、ＰＴＣデバイス４１６及びバイメタルディスク４０８は互いに隣接し、バイメタルディスク４０８はアーム端子４１０で覆われる。
【0041】
図４に戻ると、例示的なＴＣＯデバイス４００のカバーモールド４１２は、ＴＣＯデバイス１００のカバー１１２とは異なる。図６は、例示的な実施形態による、ＴＣＯデバイス４００のカバーモールド４１２の代表的な斜視図である。カバーモールド４１２は、カバー６０２及びカバープレート６０４からなる。例示的な一実施形態において、カバー６０２はプラスチック材料で作られており、一方でカバープレート６０４は、ステンレス鋼のあるタイプ、ＳＵＳ３０４などのわずかに導電性のある材料で作られている。ＳＵＳ３０４は、非磁性で簡単に様々な形状へ形成されることが知られており、錆びにくい。別の実施形態において、カバープレート６０４は、真鍮で作られている。
【0042】
ステンレス鋼は銅に対して劣った電気導体であり、一方で真鍮は銅の約２８％の導電性がある。したがって、例示的な実施形態において、これらの材料はそれらの導電特性ではなく、それらの強度、モールド性、及び錆びにくさについて選択される。例示的な実施形態において、ＴＣＯデバイス４００のカバーモールド４１２は、ＴＣＯデバイス１００のカバーモールド１１２（図１）に対してカバーの厚さを減少させるように設計されている。１つの実施形態では、カバーモールド４１２はカバー１１２よりも薄い。さらに、カバーモールド４１２の体積を減少させるために、カバープレート６０４には穴が付加されている。
【0043】
さらに、例示的な一実施形態において、カバーモールド４１２及び特にカバープレート６０４は、ベース部４０２のベース端子４０６のものよりも低い熱容量を有するように選択される。表１は、銅で作られているベース端子４０６のものに対する４つの異なる例示的なカバープレート６０４の熱容量を示している。材料特性Ｔは厚さを表している。
【0044】
表１ ＴＣＯデバイス４００のカバープレート及びベース端子の熱容量
【表1】
【0045】
表１が示すように、所与の材料についての比熱容量パラメータＡは、厚さに基づいて変化しない。そうして、０．０８ｍｍのＳＵＳ３０４カバープレート及び０．０１ｍｍのＳＵＳ３０４カバープレートの両方は、４６０Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）（ジュール毎ケルビン毎キログラム）の比熱容量を有する。同様に、密度パラメータＢは材料の厚さの変化では変化しない。体積パラメータＣは、厚さの変化と共に変化する。表１で与られている４つのバージョンのカバープレート４１２の熱容量はすべて、ベース端子４０６の熱容量よりも低い。したがって、例示的な一実施形態において、ＴＣＯデバイス４００の場合、
カバープレートの熱容量＜ベース端子の熱容量（１）
である。
カバープレートの熱容量＜ベース端子の熱容量（１）
である。
【0046】
図７は、例示的な実施形態による、ＳＭＤ技術として使用可能なＴＣＯデバイス７００の分解斜視図を表している。ＴＣＯデバイス４００（図４）と同様に、ＴＣＯデバイス７００は、ベースモールド７０４及びベース端子７０６を伴うベース部７０２、ベース部７０２の受容開口部に嵌合する任意選択のＰＴＣデバイス７１６、バイメタルディスク７０８、アーム端子７１０、及び第２のモールド７１４を特徴とする。ＴＣＯデバイス７００のカバープレート７１２は、ＴＣＯデバイス１００及び４００のそれぞれのカバーとは異なる。
【0047】
例示的な一実施形態において、カバープレート７１２は、それをより強固にする特殊な構造を有する。カバープレート７１２は、ＴＣＯデバイス４００でのような別個のプラスチックカバーを含まない。いくつかの実施形態において、カバープレート７１２は、代わりにカバープレートの表面からわずかに上がっている隆起又は窪みで覆われている。例示的な一実施形態において、カバープレート７１２の特殊な構造は、その強度を増加させ、より薄い材料の使用を可能にし、上記で説明した表面実装リフロープロセスを容易にするＴＣＯデバイス７００に強度を付加する。高温度のリフロープロセスにより、従来技術のＴＣＯデバイスに対してより大きなバイメタルディスクを作ることができる。いくつかの実施形態では、より大きなバイメタルディスクは、より高い力でアーム端子７１０を持ち上げるように変形する。したがって、変形することなく、アーム端子からの持ち上げる力に耐えることができる強固なカバープレートを有することが好ましい。設計が悪いカバープレートはアーム端子からの力に耐えられなくなり、それにより、ＴＣＯデバイスが変形し、モールディング材料のひび割れ、及び抵抗が高いアーム端子のゆるみなどの構造問題を引き起こす場合がある。１つの実施形態では、カバープレート７１２を作るために、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼材料が用いられる。
【0048】
表２は、例示的な実施形態による、銅で作られているベース端子７０６のものに対するカバープレート７１２の熱容量を示している。前のとおり、表２で与られているカバープレート７１２の熱容量は、ベース端子７０６の熱容量よりも低い。したがって、例示的な一実施形態において、ＴＣＯデバイス７００は、ＴＣＯデバイス４００のように上記の等式（１）を満たす。
【0049】
表２ ＴＣＯデバイス７００のカバープレート及びベース端子の熱容量
【表2】
【0050】
図８は、例示的な実施形態による、ＳＭＤ技術として使用可能なＴＣＯデバイス８００の分解斜視図を表している。ＴＣＯデバイス８００は、カバープレート８１０、統合されたバイメタル及びアーム端子８０８（本明細書では統合端子８０８としても知られる）、及びベース部８０２を特徴とする。前のとおり、ベース部８０２は、ベースモールド８０４及びベース端子８０６を含む。統合されたバイメタル及びアーム端子８０８は、本明細書で示し説明する他の実施形態に対してＴＣＯデバイス８００の構造体を簡略化する。例示的な一実施形態において、統合端子８０８のバイメタル材料は、１）通常動作中に電流を伝えるために抵抗率が低い材料から作られており、２）過温度又は過電流の状況などの異常状態の間、端子が作動する（例えば、構造体を「持ち上げる」ように凸状状態に変形する）ように、異なる熱特性をもつ２つの金属から作られている。このように統合端子８０８は、少なくとも３つの金属材料、作動動作のための２つの金属、及びＴＣＯデバイス８００を通して電流を導電するために抵抗率が低い第３の金属を用いて作られている。統合端子８０８は、より詳細に図１１に示され以下で説明されている。図９～図１１は、ＴＣＯデバイス８００の一部のコンポーネントのさらなる詳細を提供する。
【0051】
例示的な一実施形態において、ベース部８０２は、より詳細に図１０に示され以下で説明されている統合端子８０８を受け取るための構造とされている。統合端子８０８は接触部８１２を含む；同様に、ベース部８０２のベース端子８０６は接触部８１４を含む。ＰＴＣデバイスがベース部８０２の中に挿入されている又はいない場合のいずれでも、接触部８１２及び８１４は、統合端子８０８及びベース端子８０６の間に接続が作られることを確実にする。過温度の状態などにより統合端子８０８の変形が生じると、接触部８１２及び８１４は分離する。
【0052】
図９は、例示的な実施形態による、図８のＴＣＯデバイス８００のカバープレート８１０の代表的な分解斜視図である。カバープレート８１０は、プラスチック又は他の非導電性材料であり得るカバー部９０４、及びステンレス鋼、真鍮、又は他の材料で形成され得るプレート部９０２を含む。
【0053】
図１０は、例示的な実施形態による、図８のＴＣＯデバイス８００のベース部８０２の代表的な分解斜視図である。ベース部の上面８０２Ａ及び８０２Ｂの両方が示されている。以前の実施形態とは対照的に、ベース端子８０６は２つの別個の部分、８０６Ａ及び８０６Ｂからなる。ベースモールド８０４は、任意選択のＰＴＣデバイスを収容するための第１の受容開口部１００２、及び統合端子８０８を受容するための第２の受容開口部１００４を含む。バイメタルディスク及びアーム端子が共に統合されているので、ベース部８０２は、３つの受容開口部を必要としないが代わりに２つを有する。ベース端子部分８０６Ａは統合端子８０８の接触部８１２（図８）と接続するための接触部８１４を含む。
【0054】
さらに、ＴＣＯデバイス１００と同様に、ＴＣＯデバイス８００のベース部８０２は、４つのパッド１００８、１０１０、１０１２及び１０１４を含む。ベース端子の第１の部分８０６Ａは、パッド１０１０及び１００８を含み、一方でベース端子の第２の部分８０６Ｂはパッド１０１４及び１０１２を含む。例示的な一実施形態において、パッド１００８、１０１０、１０１２及び１０１４は、表面実装リフロープロセスを用いてＴＣＯデバイス８００をＰＣＢなどの基板に取り付けることを容易にする。
【0055】
このように、ＴＣＯデバイス８００は、アーム端子及びバイメタルデバイスを単一の構造体へと統合して、デバイスを簡略化する。さらにベース端子８０６は、ＴＣＯデバイス１００、４００及び７００のベース端子とは対照的に、２つの別個の部分へと分離している。
【0056】
図１１は、例示的な実施形態による、図８のＴＣＯデバイス８００の断面図である。ベース端子８０６Ａは、接触部１００６（図１０）によってデバイス８００の中に包囲されており、一方で統合端子８０８は、接触部８１２（図８）によってデバイスの中に包囲されている。また、任意選択のＰＴＣデバイスを収容するための第１の受容開口部１００２、及び統合端子８０８を収容するための第２の受容開口部１００４が図示されている。例示的な一実施形態において、統合端子８０８は、ベースモールド８０４の中でベース端子８０６に溶接されている。
【0057】
図１２は、例示的な実施形態による、ＳＭＤ技術として使用可能なＴＣＯデバイス１２００の分解斜視図を表している。ＴＣＯデバイス１２００は、ベースモールド１２０４及びベース端子１２０６を含むベース部１２０２、任意選択のＰＴＣデバイス１２０８、バイメタルディスク１２１０。アーム端子１２１２、上部プレート１２１４、及びオーバーモールド１２１６を特徴とする。例示的な実施形態において、ベースモールド１２０４及びオーバーモールド１２１６は、液晶ポリマー（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｐｏｌｙｍｅｒ：ＬＣＰ）を用いて作られており、ベース端子１２０６及びアーム端子１２１２は銅及び銀で作られており、上部プレート１２１４はステンレス鋼で作られている。本明細書に開示されている他のＴＣＯデバイスのように、ＴＣＯデバイス１２００は、過電流及び過温度の保護を他の回路コンポーネントに提供する。
【0058】
本明細書において使用するとき、単数形で記載され、「一」又は「１つ」という語の後にある要素又は段階は、複数の要素又は段階を除外しないものとして理解されるべきであるが、ただしそのような除外が明示的に記載されている場合を除く。さらに、本開示の「一実施形態」への言及は、記載された特徴を同様に組み込む追加の実施形態の存在を除外すると解釈されることを意図するものではない。
【0059】
本開示は、特定の実施形態に言及している一方、添付の特許請求の範囲で定義されるような本開示の領域及び範囲から逸脱することなく、説明した実施形態に対する多くの改変、修正、及び変更を行うことが可能である。したがって、本開示は、説明した実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲の文言及びその均等物により定義される完全な範囲を有することが意図されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】