温度短路元件、温度切换元件的制作方法_4

文档序号:9812243阅读:来源:国知局
切换元件80与上述的温度短路元件I同样,利用从外部的热源15传递的热使第1、第3可熔导体13、81熔化。温度气氛如上所述是指由温度切换元件80的外部的热源15作出的第1、第3可熔导体13、81熔化的温度环境,例如设在温度切换元件80附近的器件异常发热而产生的余热传递到温度切换元件80的内部而作出。另外,第1、第3可熔导体13、81的熔点以上的温度气氛,也可以因使用温度切换元件80的电子制品起火或周围的火灾而产生的热传递到温度切换元件80的内部而作出。进而,第1、第3可熔导体13、81的熔点以上的温度气氛,不仅在事故、灾害时等的紧急情况,而且作为不可逆地切换开关的通常的使用方式,因外部的热源产生的热传递到温度切换元件80的内部而作出也可。
[0141][传热部件]
另外,使第1、第3可熔导体13、81熔化的温度气氛,通过使温度切换元件80内部的空气或元件内部的结构部件作为传递元件外部的热的传热部件82发挥功能而作出。传热部件82传递温度切换元件80外部的热源的热,能够使用例如后述的温度切换元件80的外壳体或绝缘基板、第1?第4电极11、12、83、84及其他的构成部件,通过与第1、第3可熔导体13、81直接、间接地连接,加热第1、第3可熔导体13、81。传热部件82能够通过例如与第I电极11或第3、第4电极83、84连接的电极图案、线材料、或热管等形成,具有将来自热源15的热经由第I电极11间接地传递到第I可熔导体13的第I传热部件82A、和将来自热源15的热直接传递到第3可熔导体81的第2传热部件82B。
[0142]此外,传热部件82与图3所示的传热部件14同样,在使用热管等的导电性的部件的情况下,为了谋求与周围的绝缘,优选以绝缘材料至少覆盖表面。
[0143][第I?第4电极]
第1、第2电极11、12与上述的温度短路元件I同样。第3、第4电极83、84也与第1、第2电极
11、12同样,例如在氧化铝等的绝缘基板上通过高熔点金属膏的印刷/烧成等而在同一平面上形成。另外,第3、第4电极83、84也可以使用由高熔点金属构成的线材料、板材料等的机构部件,通过在既定位置支撑等而形成。
[0144]第3、第4电极83、84隔开既定间隔而设置,从而被开放,经由第3可熔导体81始终电连接。第3、第4电极83、84与第3可熔导体81的连接,能够使用上述连接焊锡等的接合材料
18。而且,如图22(A)(B)所示,因温度切换元件80工作而第3可熔导体81熔断,从而第3、第4电极83、84的导通被截断。第3、第4电极83、84各自在一端设有外部连接端子83a、84a。第3、第4电极83、84经由这些外部连接端子83a、84a与因温度切换元件80动作而截断的电源电路或数字信号电路等的外部电路连接。因第3、第4电极83、84间截断而温度切换元件80能够截断该外部电路的电流路径或者功能电路。
[0145][第3可熔导体]
第3可熔导体81与第I可熔导体13同样,能够使用因温度切换元件80的温度气氛而迅速熔化的任一种金属,能够优选使用例如Sn或SnBi类焊锡、SnIn类焊锡、其他以Sn为主成分的无铅焊锡等的低熔点金属。
[0146]另外,第3可熔导体81也可以含有低熔点金属和高熔点金属。低熔点金属及高熔点金属能够使用与在上述第I可熔导体13使用的材料同样的材料。
[0147]此外,第3可熔导体81为了防止氧化、提高润湿性等而涂敷有焊剂24。
[0148][电路结构/应用]
温度切换元件80具有图23(A)(B)所示的电路结构。即,温度切换元件80构成开关2,以在动作前的状态下,第I电极11和第2电极12接近并且分离而绝缘,因第I可熔导体13熔化而短路。另外,温度切换元件80经由第3可熔导体81连接第3、第4电极83、84间,因第3可熔导体81熔化而截断。
[0149]如图24所示,第1、第2电极11、12串联连接在安装温度切换元件80的电路基板的电流路径上,从而装入电源电路、信号电路等的各种外部电路28A、28B间。同样地,第3、第4电极83、84也串联连接在安装温度切换元件80的电路基板的电流路径上,从而装入电源电路、信号电路等的各种外部电路85A、85B间。
[0150]外部电路28A、28B是在温度切换元件80工作前,因第1、第2电极11、12间开放而截断,因第1、第2电极11、12的短路而物理性、不可逆地短路的电路,能够例示例如在装入温度切换元件80的电子设备的器件发生异常发热的情况下、或者火灾等的紧急情况中,进行冷却装置、喷水设备等的启动、后备电路的启动、警报器等的异常报知系统的工作、旁路电流路径的构建等的各种功能电路。或者,外部电路28A、28B也可以进行对于网络通信设备中的骇客、破解系统使数据服务器迂回的旁路信号路径的构建或者通常的器件、软件的激活。
[0151]另外,外部电路85A、85B是在温度切换元件80工作前,因经由第3可熔导体81连接第3、第4电极83、84间而连接,因第3、第4电极83、84间的截断而物理性、不可逆地截断的电路,能够适用于例如电池组或电子设备的电源电路、信号电路、网络通信设备中的因特网电路等所有电路。
[0152]温度切换元件80中,若传来来自器件的伴随故障的异常发热、火灾等、外部的热源15的热,从而成为第1、第3可熔导体13、81的熔点以上的温度气氛,则如图22(A)(B)所示,第
1、第3可熔导体13、81被加热、熔化。由此,温度切换元件80中,恪化导体13a凝聚于第I电极11的周围,并且还与邻接配置的第2电极11接触,绝缘的第1、第2电极11、12经由熔化导体13a短路,连接外部电路28A、28B。另外,温度切换元件80因第3可熔导体81熔断而截断第3、第4电极83、84间的导通,截断外部电路85A、85B。
[0153]此外,在温度切换元件80中,与温度短路元件I同样,也可以对第2电极12连接第2可熔导体21,并且使传热部件82A与第1、第2电极11、12连续,经由第2电极2而使第2可熔导体21熔化。
[0154][熔化顺序]
另外,温度切换元件80也可以通过限制第I可熔导体13和第3可熔导体81的熔化顺序,限制外部电路28A、28B间的短路和外部电路85A、85B间的截断的顺序。
[0155]S卩,温度切换元件80中,通过使第I可熔导体13先于第3可熔导体81熔化,能够在使外部电路28A、28B短路之后,使外部电路85A、85B间截断。由此,例如在由紧急电源电路或后备电路构成的外部电路28A、28B间启动之后,能够截断由通常的电源电路或功能电路构成的外部电路85A、85B间。
[0156]另外,温度切换元件80中,通过使第3可熔导体81先于第I可熔导体13熔化,在使外部电路85A、85B间截断后,能够使外部电路28A、28B短路。由此,例如在使由电源电路构成的外部电路85A、85B间截断之后,能够使由警报系统电路构成的外部电路28A、28B启动。
[0157]这样的第I可熔导体13和第3可熔导体81的熔化顺序,能够通过在第I可熔导体13和第3可熔导体81设置熔点差进行限制。例如,在以SnIn类焊锡形成第I可熔导体13,以SnBi类焊锡形成第3可熔导体81时,铟锡合金的熔点为120°C,锡铋合金的熔点为138°C,因此第I可熔导体13的熔点低于第3可熔导体81,能够先于熔化。
[0158]另外,第I可熔导体13和第3可熔导体81的熔化顺序,也能通过改变第I可熔导体13和第3可熔导体81的截面积进行限制。可熔导体截面积越粗就变得越难以熔化,减小先熔化的熔化导体的截面积,增大后面熔化的熔化导体的截面积即可。
[0159]另外,第I可熔导体13和第3可熔导体81的熔化顺序,也可以通过改变传热部件82的路径长度、粗细度来对热传导性设置差异,从而进行限制。
[0160][表面安装型]
另外,适用本发明的温度切换元件能够形成为能够表面安装在外部电路基板。以表面安装用途形成的温度切换元件80,如图25(A)(B)所示,在绝缘基板10的表面1a层叠有第I?第4电极11、12、83、84。第I可熔导体13通过连接焊锡等的接合材料18被支撑在第I电极11上,并且与第2电极12重叠,被形成在第2电极12上的第I绝缘层17支撑。由此,温度切换元件80开放有第1、第2电极11、12。第3可熔导体81利用接合材料18横跨第3、第4电极83、84上而连接。此外,图25(A)是表面安装型的温度切换元件80的平面图,图25(B)是同图(A)的A—A'截面图。
[0161]绝缘基板10能够使用与上述的温度短路元件I的绝缘基板10同样的部件,通过使用陶瓷基板等的热传导性优异的绝缘材料或表面被绝缘材料涂敷的金属基板,作为向第1、第3可熔导体13、81传递外部的热源15的热的传热部件82发挥功能。外部的热源15的热经由绝缘基板10传递到第1、第3、第4电极11、83、84,并经由接合材料18直接传递到第1、第3可熔导体13、81,并且作为温度切换元件80内的余热间接传递到第1、第3可熔导体13、81。由此,温度切换元件80能够作出第1、第3可熔导体13、81的熔点以上的温度气氛,从而使第1、第3可熔导体13、81熔化。
[0162]第I?第4电极11、12、83、84形成在绝缘基板10的表面1a的导体图案。另外,第I?第4电极11、12、83、84与形成在绝缘基板10的背面1b的外部连接端子(未图示)连接。温度切换元件80经由这些外部连接端子装入电源电路、后备电路等的各种外部电路。
[0163]第I?第4电极11、12、83、84能够通过利用丝网印刷技术在绝缘基板10的表面1a上图案形成Ag等的高熔点金属膏并烧成等而形成。另外,第I?第4电极11、12、83、84通过使用Ag等的热传导性优异的材料形成,能够作为向第I可熔导体13传递外部的热源15的热的传热部件82发挥功能。
[0164]在第1、第2电极11、12上,利用玻璃等的绝缘材料设有第I绝缘层17,并且横跨第1、第2电极11、12间而搭载有以板状形成的第I可熔导体13。第1、第2电极11、12用第I绝缘层17支撑第I可熔导体13,从而与第I可熔导体13分离。另外,第I电极11设有接合焊锡等的接合材料18,经由接合材料18连接有第I可熔导体13。
[0165]另外,在第3、第4电极83、84上,与第3可熔导体81的连接部附近,利用玻璃等的绝缘材料设有第I绝缘层17。
[0166]第I绝缘层17形成在第3、第4电极83、84与各外部连接端子之间,防止接合材料18、熔化导体81a的流出。由此,第I绝缘层17防止熔化导体81a向各外部连接端子侧流出,对与外部电路的连接状态产生影响的情况。
[0167]此外,第1、第3可熔导体13、81为了防止氧化、提高润湿性等而涂敷有焊剂24。另夕卜,温度切换元件80中,盖部件25覆盖在绝缘基板10的表面1a上。
[0168]温度切换元件80在外部的热源发热时,如图26(A)(B)所示,经由绝缘基板10、第I?第4电极11、12、83、84等的传热部件加热熔化第1、第3可熔导体13、81。而且,温度切换元件80中,因熔化导体13a凝聚于第1、第2电极11、12间而第1、第2电极11、12间短路,另外,因第3可熔导体81熔断而第3、第4电极83、84间截断。
[0169]此外,如图25所示,温度切换元件80也可以使第I可熔导体13向第I电极11的与第2电极12相反侧延伸,并且向第2电极12的与第I电极11相反侧延伸。由此,温度切换元件80能够增大凝聚于第1、第2电极11、12间的熔化导体13a的量,从而使之可靠地短路。
[0170]另外,在温度切换元件80中,优选以板状形成的第I可熔导体13具有比与第I电极11的连接面积大的面积。由此,第I可熔导体13能够确保充分的使第1、第2电极11、12间短路的熔化导体的量。
[0171]另外,温度切换元件80与上述温度短路元件30同样,也可以设置支撑被支撑于第I电极11的第I可熔导体13的端部。
[0172][温度切换元件87] 另外,适用本发明的温度切换元件,也可以为表面安装用途而形成,并且扩大由第1、第2电极11、12形成的第I可熔导体13的支撑面积,以防止第I可熔导体13的变形并且防止初始短路。此外,在以下的说明中,对于与上述的温度短路元件1、30、40、50、60、70及温度切换元件80相同的结构标注相同的标号并省略其详细。
[0173]如图27所示,该温度切换元件87具备:绝缘基板10;形成在绝缘基板10的表面1a的第I?第4电极11、12、83、84;在第1、第2电极11、12上露出第1、第2电极11、12的对置的各前端部llb、12b而层叠的第I绝缘层17;比形成在绝缘基板10的表面1a上的第1、第2电极
11、12厚的第2绝缘层51;搭载于第1、第2绝缘层17、51上的第I可熔导体13;以及连接在第3、第4电极83、84间的第3可熔导体81。此外,图27(A)是除去温度切换元件87的盖部件25而示出的平面图,同图(B)是同图(A)所示的A—A’截面图,同图(C)是同图(A)所示的B —B’截面图。
[0174]温度切换元件87中的第1、第2电极11、12与温度短路元件60同样,遍及以矩形状形成的绝缘基板10的长度方向而广泛形成,并且从绝缘基板10的宽度方向的两侧边缘形成到中央部,隔开既定间隔而对置,从层叠在大致中央部的第I绝缘层17露出相对置的前端部llb、12b0
[0175]另外,温度切换元件87中第1、第2绝缘层17、51与温度短路元件60同样地形成,形成有使第1、第2电极11、12的相对置的各前端部I Ib、12b露出的大致矩形状的开口部61。
[0176]第I可熔导体13以覆盖开口部61的方式搭载于第1、第2绝缘层17、51上,并且经由接合用焊锡等的接合材料18固接在第I电极11。由此,第I可熔导体13整个周围被第1、第2绝缘层17、51支撑,防止长度方向及宽度方向的挠曲。
[0177]因此,依据温度切换元件87,在回流安装时等中能够可靠地防止第I可熔导体13弯曲,并能防止第1、第2电极11、12间因第I可熔导体13的变形而短路的初始短路。
[0178]此外,第I可熔导体13也可以取代第I电极11、或者除了第I电极11以外还经由接合材料18固接在第I绝缘层17和/或第2绝缘
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