熔断器的制造方法
【专利摘要】本发明实现一种易于确保导电部的接合面积、接合力，并能够更可靠地防止电流路径重新连接的熔断器。熔断器（1）具备绝缘性的印刷电路基板(10)、绝缘性的隆起部（13）、端子部件（16A、16B）以及可融部（15）。隆起部（13）从印刷电路基板（10）隆起。端子部件（16A、16B）具有从基板部立起来的方式设置的变形部（21）。可融部按照使变形部（21）沿隆起部（13）弹性变形成为相互导通状态的方式将端子部件（16A、16B）粘接在隆起部（13）。
【专利说明】熔断器
【技术领域】
[0001]本发明涉及因过电流的施加而发热并熔融，从而切断电流路径的熔断器。
【背景技术】
[0002]一般的熔断器被构成为具备:第I导电部、第2导电部以及可融金属部。第I导电 部和第2导电部被配置成彼此的端部分离并对置。可融金属部被构成为使第I导电部与第 2导电部的端部间导通，并因过电流的施加而发热熔融，切断电流路径。
[0003]在这样的熔断器中，因可融金属部熔融后再凝固而生成金属块。该金属块有可能 不固定在基板、或导电部，而成为粒状的金属粒。在熔断器被装在框体内的情况下，若金属 粒在框体内独立地移动，则有可能会使金属粒同时与第I导电部和第2导电部接触而使电 流路径被瞬间性地重新连接。
[0004]于是，已知有将熔断器构成为能够防止金属粒同时与第I导电部和第2导电部接 触的结构的技术(例如，参照专利文献I?4)。这些的熔断器构成为使第I导电部、第2导 电部在从基板远离的位置对置，并使第I导电部、第2导电部具备弹性，从而在电流路径被 切断时第I导电部与第2导电部分离。
[0005]图5是表示在熔断器的现有结构例(参照专利文献I的第3实施例)中，电流路径 被连接的状态的侧面剖视图。
[0006]图5所示的熔断器101具备作为导电部的端子102AU02B。端子102AU02B分别 在一端具备具有导电性的弹簧片103。弹簧片103由弯曲部104和平面部105所构成。如 图所示，在电流路径被连接的状态下，在端子102A和端子102B之间，弯曲部104发生弹性 变形而平面部105彼此接近，通过可融金属部106而平面部105之间被接合。
[0007]在该熔断器101中，若可融金属部106因过电流的施加而熔融，则借助可融金属部 106而彼此接合的平面部105接合被解除，弯曲部104从弹性变形的状态恢复而平面部105 彼此分离，电流路径被切断。
[0008]专利文献1:日本实开平06 - 033343号公报
[0009]专利文献2:日本特开2002 - 100272号公报
[0010]专利文献3:日本特开平06 - 020575号公报
[0011]专利文献4:日本特开平10 - 134699号公报
[0012]现有结构的熔断器101，通过在弯曲部104的前端形成平面部105，使端子部102A、 102B间的接合面积增大而确保了维持在使端子部102AU02B弯曲的状态下的接合力。然 而，若设置平面部105，则会存在熔融的金属块固定于平面部105而使弹簧片103间的间隙 的尺寸减小固定的金属块的大小的程度。另外，还存在由于在弯曲部104的前端附加平面 部105的质量，因此振动时的振幅有可能变大的可能。因此，难以最大限度地降低弹簧片 103振动而接触的危险性或金属粒冋时与2个弹黃片103接触的危险性。
【发明内容】
[0013]于是，本发明目的在于，实现一种易于确保导电部的接合面积、接合力，并能够更 可靠地防止电流路径重新连接的熔断器。
[0014]本发明的熔断器具备绝缘性的基板部、绝缘性的隆起部、第I导电部、第2导电部 以及可融部。隆起部从基板部隆起。第I导电部和第2导电部以从基板部立起来的方式进 行设置。可融部按照使第I导电部与第2导电部成为相互导通的状态的方式，将第I导电 部和第2导电部粘接在隆起部。
[0015]在该构成中，成为第I导电部与第2导电部的接点的位置处于隆起部上，即使可融 部熔融而形成金属粒，金属粒在隆起部上的接点位置停止或向接点位置重新移动的可能性 也较低。
[0016]另外，由于可融部使第I导电部和第2导电部粘接在隆起部，即使不能获得第I导 电部与第2导电部面对面的面积，也能够确保必要的接合面积和接合力。因此，不需要像在 现有结构中说明的那样的使平面部面对面地接合的结构，这样有助于降低电流路径重新连 接的可能性和熔断器的小型化。
[0017]在上述熔断器中，优选，上述可融部在使上述第I导电部和上述第2导电部分别沿 上述隆起部弹性变形的状态下，将上述第I导电部和上述第2导电部粘接在上述隆起部。由 此，在路径被切断时，第I导电部与第2导电部的分离得较大，能够进一步降低电流路径被 重新连接的可能性。
[0018]在上述熔断器中，优选，第I导电部和第2导电部具备从上述基板部向主面法线方 向立起来设置的平坦板部。由此，能够使路径被连接时的平坦板部的弹性变形变大，在路径 被切断时，第I导电部的平坦板部与第2导电部的平坦板部分离得较大。
[0019]在上述熔断器中，优选，具备与上述基板部接合而形成内置上述可融部的内部空 间的盖基板。在该构成中，即使在可融部熔融而形成金属粒的情况下，也能够使该金属粒滞 留在基板部与盖基板形成的内部空间内，防止产生由金属粒引起的不良。
[0020]在上述熔断器中，优选，可融部由导电体构成。在第I导电部和第2导电部都经由 可融部而导通的构成中，不会发生第I导电部与第2导电部的接触不良。
[0021]另外，在上述熔断器中，优选，在隆起部具备熔融后的可融部的浸润性较高的区 域。在该构成中，即使第I导电部与第2导电部的接点位置远离基板部，也容易将熔融后的 可融部的一部分感应到隆起部上的所希望的位置。
[0022]另外，在上述熔断器中，优选，在隆起部具备能够控制发热状态的加热电极。在该 构成中，通过控制加热电极而使其发热，能够在任意时刻使可融部熔融而切断电流路径。另 外，通过在隆起部具备加热电极，即使第I导电部与第2导电部的接点位置远离基板部，也 能够经由隆起部可靠地向可融部传导加热电极的热量。
[0023]根据本发明，通过在电流路径流过过电流而可融部被熔融，使第I导电部和第2导 电部从弹性变形的状态恢复而切断电流路径，并使包含该熔断器而构成的电路的电路元件 免受过电流的影响。而且，即使由熔解后的可溶部形成金属粒，另外，即使在第I导电部和 第2导电部振动这样的情况下，也能够大幅度地降低电流路径被重新连接的可能性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是第I实施方式的熔断器的侧面剖视图。[0025]图2是表示第I实施方式的熔断器的制造过程的侧面剖视图。[0026]图3是第2实施方式的熔断器的侧面剖视图。[0027]图4是第3实施方式的熔断器的剖视图。[0028]图5是现有的熔断器的侧面剖视图。[0029]附图标记说明:[0030]1、31、41…熔断器； 10…印刷电路基板；[0031]11…盖基板；12A、12B、43…布线部；[0032]13…隆起部；14…中央粘接部；[0033]15…可融部；16A、16B…端子部件；[0034]17A、17B…两端粘接部；21…变形部；[0035]22…固定部；23…金属粒；[0036]24…金属块；32…感应电极；[0037]42…加热电极。
【具体实施方式】
[0038](第I实施方式)
[0039]以下，参照图1、2对本发明的第I实施方式的熔断器进行说明。以下，在进行说明的附图中对导电性的部件采用阴影标记，绝缘性的部件采用点表记。另外，将图1中的图上侧称为顶面侧，将图下侧称为底面侧而进行说明。
[0040]图1 (A)是表示第I实施方式的熔断器的电流路径被连接时的侧面剖视图。本实施方式的熔断器I具备:印刷电路基板10、盖基板11、布线部12A、12B、隆起部13、中央粘接部14、可融部15、端子部件16A、16B以及两端粘接部17A、17B。
[0041]印刷电路 基板10是本实施方式中的基板部，由玻璃布基材环氧树脂构成。该印刷电路基板10具有长方形的顶面和底面，是顶面与底面之间的厚度较薄的平板状的部件。盖基板11与印刷电路基板10相同，由玻璃布基材环氧树脂构成。该盖基板11是具有长方形的顶面、和外形呈长方形的形成有有底开口的底面的盖状的部件。印刷电路基板10的顶面与盖基板11的底面相互接合，由此，印刷电路基板10与盖基板11构成具有内部空间的框体。
[0042]此外，作为印刷电路基板10和盖基板11的材质只要是具有绝缘性，可以采用玻璃布基材环氧树脂之外的其它材质。例如，能够采用陶瓷基板、玻璃基板以及其他的树脂基板
坐寸o
[0043]布线部12A、12B各自分离地形成于印刷电路基板10，并具有:形成在印刷电路基板10的顶面的矩形的铜电极；形成在印刷电路基板10的底面的矩形铜电极；和贯通印刷电路基板10而使形成在印刷电路基板10的顶面和底面的铜电极彼此导通的过孔电极。
[0044]此外，这里将熔断器I作为表面实装形部件而构成，但除此之外也可以作为具备从框体突出的端子的所谓插入形部件而构成。因此，布线部12A、12B的形状并不局限于上述形状。另外，布线部12A、12B的材质也不局限于上述材质。
[0045]隆起部13由剖面视形状为半圆形的绝缘性树脂材料所构成，并按照使印刷电路基板10的顶面隆起的方式被配置在布线部12A、12B间的区域。[0046]此外，作为隆起部13的材质，只要是具有绝缘性并容易与印刷电路基板10接合的 材料，则可以采用绝缘性树脂材料之外的其他材质。另外，作为隆起部13的形状，也可以是 除剖面视形状为半圆形之外的矩形等其他形状。
[0047]中央粘接部14接合在隆起部13的顶面侧的顶部附近，从而将可融部15粘接在隆 起部13。中央粘接部14可以由绝缘性的粘接剂等所构成也可以由导电性的粘接剂、焊锡合 金等所构成。在由焊锡合金构成中央粘接部14的情况下，中央粘接部14也可以由比可融 部15在更低的温度熔融的低熔点金属(例如，固相熔点为215°C的Sn-3.5Ag_0.5Cu合金。) 等所构成。另外，在将可融部15直接粘接(焊接)在隆起部13的情况时，也可以不设置中央 粘接部14。
[0048]可融部15在中央粘接部14的顶面侧重叠并经由中央粘接部14接合于隆起部13。 此外，在中央粘接部14由低熔点金属所构成的情况下，可融部15也可以由比中央粘接部14 在更高温下熔融的低熔点金属(例如，固相熔点为245°C的Sn-1OSb合金)等所构成。
[0049]两端粘接部17A、17B接合在布线部12A、12B的顶面。这些两端粘接部17A、17B是 为了端子部件16A、16B与布线部12A、12B的接合以及导通而设置的。因此，两端粘接部17A、 17B由具有导电性的粘接剂、焊锡等所构成。此外，在中央粘接部14由低熔点金属所构成 的情况下，两端粘接部17A、17B也可以由在与中央粘接部14相同温度下熔融的低熔点金属 (例如，固相熔点为215°C的Sn-3.5Ag-0.5Cu合金)等所构成。
[0050]端子部件16A是本实施方式中的第I导电部，被配置在布线部12A与隆起部13之 间。端子部件16B是本实施方式中的第2导电部，被配置在布线部12B与隆起部13之间。 端子部件16A、16B分别由剖面视形状为大致L字状的一体的金属所构成，并具备变形部21 和固定部22。变形部21和固定部22分别成形为梁状并以相互正交的方式连结。固定部22 的一端连结在变形部21的侧方，另一端经由两端粘接部17A、17B接合在印刷电路基板10。 变形部21是本实施方式中的平坦板部，与固定部22的连结点附近的一端与印刷电路基板 10的顶面接触，另一端经由可融部15和中央粘接部14接合于隆起部13。该变形部21从 印刷电路基板10的顶面开始向法线方向延伸配置，保持按照向隆起部13侧弯曲的方式弹 性变形的状态。
[0051]该熔断器I例如通过锡焊而实装在安装有元件等的电路基板等，并且布线部12A、 12B与电路基板上的布线图案连接。而且，通过使布线部12A与布线部12B经由可融部15 导通而构成电流路径。
[0052]熔断器I应该因在布线部12A、12B间流过一定值以上的过电流而电流路径被切 断。因此，按照中央粘接部14、端子部件16A、16B的电阻值大的方式来构成可融部15的材 质和形状(线宽度)。
[0053]图1 (B)是表示第I实施方式的熔断器的电流路径被切断时的侧面剖视图。
[0054]对熔断器I而言，若布线部12A、12B间流过一定值以上的过电流，则可融部15自 发热，而可融部15熔融。由于可融部15熔融，经由可融部15接合在隆起部13的端子部件 16A、16B从弹性变形状态中恢复，端子部件16A、16B的变形部21远离隆起部13的顶部附近 而成为相互分离较大距离的状态。由此，布线部12A、12B间的电流路径被切断。
[0055]熔融后的焊锡合金14、15几乎全部在与焊锡合金14、15具有浸润性的端子部件 16AU6B的表面浸润扩散，并滞留在端子部件16A、16B中的固定部22与变形部21交叉的角部分等，而成为金属块24固定在端子部件16A、16B。另外，熔融后的焊锡合金14、15的一部 分在隆起部13、印刷电路基板10流淌，由于隆起部13和印刷电路基板10的浸润性较低而 不会浸润扩散，因自身的表面张力而成为粒状并固化，作为独立于其他部件的金属粒23而 在框体内部自由移动。
[0056]在该熔断器I中，由于端子部件16A、16B能够最接近的位置是隆起部13的顶部附 近，所以即使金属粒23自由移动，金属粒23根本不可能到达隆起部13的顶部附近。而且， 由于端子部件16A与端子部件16B分离得较大，所以大幅度地降低金属粒23同时与端子部 件16A和端子部件16B接触的危险性。另外，即使向熔断器I施加振动而使端子部件16A、 16B振动，但是由于端子部件16A与端子部件16B分离得较大，所以也大幅度地降低了端子 部件16A与端子部件16B相互接触的危险性。
[0057]另外，为了在路径被切断时使端子部件16A与端子部件16B分离得较大，需要在路 径被连接时使端子部件16A与端子部件16B较大地弹性变形。因此，在路径被连接时所需 的接合面积和接合力较大。在上述构成的熔断器I中，由于经由可融部15和中央粘接部14 使端子部件16A与端子部件16B粘接于隆起部13，因此即使端子部件16A与端子部件16B 不是面对面的，也能够确保必要的接合面积和接合力。由此，端子部件16A、16B不需要现有 结构的熔断器那样的平面部，有助于降低熔断器I的电流路径重新连接的可能性和熔断器 I的小型化。
[0058]接下来，对熔断器I的制造方法的一个例子进行说明。图2是阶段性地表示熔断 器I的制造工序的侧面剖视图。
[0059]在熔断器I的制造工序中，首先，在图2 (A)所示的工序中，准备印刷电路基板10， 并形成布线部12A、12B。
[0060]接下来，在图2(B)所示的工序中，准备预先成形为规定的形状的绝缘性树脂部件。 然后，在印刷电路基板10的顶面上的规定区域涂覆粘接用的热固化性树脂膏(未图示)。接 下来，在该热固化性树脂膏上粘贴绝缘性树脂部件。然后，通过使用烘烤炉等在180°C下将 印刷电路基板10加热60分钟左右，热固化性树脂膏固化，由此，在印刷电路基板10形成隆 起部13。
[0061]另外，在图2 (C)所示的工序中，准备预先成形为规定形状的端子部件16A、16B。 而且，以使端子部件16A与端子部件16B的变形部21之间被连接的方式，焊接端子部件16A 与端子部件16B而形成可融部15。
[0062]接下来，在图2 (D)所示的工序中，向可融部15附着作为中央粘接部14的粘接 剂、焊膏，另外，向端子部件16A、16B的固定部22附着作为两端粘接部17A、17B的粘接剂、 焊膏。然后，用夹具在使其弹性变形的状态下将端子部件16A、16B和可融部15配置在印刷 电路基板10上，使可融部15经由中央粘接部14粘接在隆起部13，使固定部22经由两端粘 接部17A、17B粘接在印刷电路基板10的布线部12A、12B。
[0063]此时，在由焊膏构成中央粘接部14和两端粘接部17A、17B的情况下，使用回流炉 等对印刷电路基板10进行加热。此时的加热温度可以是不熔融可融部15但熔融焊膏(中 央粘接部14和两端粘接部17A、17B)这样的温度(215°C与245°C之间的中间温度)。此外， 在该工序之后在70°C实施10分钟左右的基板清洗，除去包含在焊膏的焊剂。
[0064]接下来，如图2 (E)所示，准备预先成形为规定形状的盖基板11。然后，在印刷电路基板10涂覆粘接用的热固化性树脂膏。接下来，盖基板11粘贴在热固化性树脂膏上。然 后，通过使用烘烤炉等在180°C将印刷电路基板10加热60分钟左右，由此热固化性树脂膏 被固化。由此，盖基板11接合在印刷电路基板10。
[0065]通过这样的工序制造熔断器I。此外，这里示出的制造方法仅是一个例子，具体的 制造方法也可以是上述以外的方法。例如，也可以通过将树脂材灌封在印刷电路基板等而 成形隆起部13。另外，除了在成形后使用粘接剂等而接合在印刷电路基板10之外，也可以 在将端子部件16A、16B安装在印刷电路基板10之后，直接焊接端子部件16A、16B和隆起部 13而形成可融部15。
[0066]另外，这里示出的构成熔断器I的各部的形状仅是一个例子，具体的形状也可以 是上述以外的形状。例如，端子部件16A、16B也可以不是剖面呈L字形状的，而是剖面呈I
字形状等。
[0067](第2实施方式)
[0068]以下，对本发明的第2实施方式的熔断器进行说明。
[0069]图3是表示第2实施方式的熔断器的电流路径被切断时的侧面剖视图。
[0070]本实施方式的熔断器31除了与前述熔断器I相同的部件，还具备感应电极32。感 应电极32以与布线部12A、12B非电连接的方式形成在隆起部13上，为了将熔融后的可融 部15感应至隆起部13上的规定位置，由可融部15的浸润性较高的材质所构成。
[0071]在隆起部13设置能够如该感应电极32那样的、可对可融部15、由可融部15的 熔融形成的金属块、由可融部15的熔融形成的金属粒等给予影响的功能部，即使端子部件 16AU6B的接点位置处于从印刷电路基板10远离的隆起部13的顶部附近，也能够感应降低 熔断器31的电流路径被重新连接的可能性。
[0072](第3实施方式)
[0073]以下，对本发明的第3实施方式的熔断器进行说明。
[0074]图4(A)是表示第3实施方式的熔断器的电流路径被切断时的侧面剖视图。另外， 图4 (B)是第3实施方式的熔断器的从顶面侧观察图4 (A)中用B — B’虚线所示的面的 平面剖视图。
[0075]本实施方式的熔断器41除了与前述熔断器I相同的部件之外，还具有加热电极 42、布线部43以及绝缘膜44。加热电极42形成在隆起部13上，而与布线部12A、12B非电 连接地被设置，由通电而发热，进而对可融部15 (未图示)加热而使其熔融。布线部43被 形成为与加热电极42导通且与外部基板的控制电路连接，在任意的时刻使加热电极42通 电。绝缘膜44被形成为覆盖加热电极42，从而使可融部15 (未图示)与加热电极42之间 绝缘。优选，该绝缘膜44由导热性较高的绝缘性材料所构成。
[0076]通过将这些加热电极42、布线部43、绝缘膜44这样的，能够对可融部15、由可融 部15的熔融形成的金属块、金属粒等给予影响的功能部设置在隆起部13上，即使端子部件 16A、16B的接点位置处于远离印刷电路基板10的隆起部13的顶部附近，也能够实现熔断器 41的多功能化。
[0077]此外，还可以在本实施方式的熔断器41上进一步组合前面的实施方式的熔断器 31的构成，分别设置加热电极42等和感应电极32。这样，能够适当地变更本发明的熔断器 的具体构成的设计，上述实施方式所述的作用和效果只不过是例举了由本发明所能产生的最佳的作用和效果，由本发明产生的作用和效果并不局限于上述实施方式所述的作用和效
果o
【权利要求】
1.一种熔断器，其特征在于，具备:绝缘性的基板部；绝缘性的隆起部，其从所述基板部隆起；第I导电部和第2导电部，它们分别以从所述基板部立起来的方式进行设置；以及 可融部，其按照使所述第I导电部与所述第2导电部成为相互导通的状态的方式，将所 述第I导电部和所述第2导电部粘接于所述隆起部。
2.根据权利要求1所述的熔断器，其特征在于，所述可融部在使所述第I导电部和所述第2导电部分别沿所述隆起部弹性变形的状态 下，将所述第I导电部和所述第2导电部粘接于所述隆起部。
3.根据权利要求1或2所述的熔断器，其特征在于，具备盖基板，该盖基板与所述基板部接合而形成内置所述可融部的内部空间。
4.根据权利要求1?3中任意一项所述的熔断器，其特征在于，所述可融部由导电体构成。
5.根据权利要求1?4中任意一项所述的熔断器，其特征在于，在所述隆起部的表面具备熔融后的所述可融部浸润扩散的感应电极。
6.根据权利要求1?5中任意一项所述的熔断器，其特征在于，在所述隆起部具备能够控制发热状态的发热单元。
【文档编号】H01H85/055GK103489729SQ201310222694
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】大坪喜人 申请人:株式会社村田制作所